Усилители двойного назначения

При создании любительских портативных радиостанций одна из главных тенденций - стремление к миниатюризации. Для этого применяется современная совершенная элементная база - это само собой разумеется. А вот как с толком распорядиться отечественной, зачастую не очень современной элементной базой, уже широко заполнившей заначки и «долгие ящики» радиолюбителей?

Для миниатюризации разрабатываемой радиоаппаратуры самодеятельные конструкторы давно применяют такие приемы как увеличение «коэффициента использования» применяемых в радиостанции компонентов и в режиме приема, и в режиме передачи. Это так называемые трансиверные схемы. В них в различных сочетаниях используются одни и те же узлы как в режиме приема, так и в режиме передачи. Чаще всего такие схемы применяются в каскадах ВЧ и ПЧ, в гетеродинах, но совсем редко - в УНЧ. А ведь очень похожие блоки низкочастотных усилителей используются как на передачу (микрофонный усилитель), так и на прием (УНЧ). Но если усилители более высоких частот довольно легко сделать реверсивными (двунаправленными), и таких схем разработано уже немало, то с усилителями низких частот все не так просто. Во-первых, в УНЧ весьма затруднительно для изменения направления прохождения сигналов использовать трансформаторы (хотя бы по конструктивным соображениям - их сложно изготавливать, кроме того, они имеют большие габариты). К тому же, «вставляют палки в колеса» большие мощности сигналов (в УНЧ уже ватты (!), да еще и при очень высокой чувствительности узла). Если использовать усилительный тракт в одном направлении, то сложной получается коммутация.



Ну а если пойти несколько иным путем - использовать не двунаправленные НЧ усилители, а усилители двойного назначения? В этом случае УНЧ не реверсивные (двунаправленные), но при использовании некоторых конструктивных приемов становятся почти таковыми. При этом количество используемых деталей, как на прием, так и на передачу, возрастает. Несколько подобных усилителей низкой частоты, призванных решить именно эту задачу, предлагаются вниманию читателей.

На мой взгляд, самое простое решение по миниатюризации низкочастотного тракта портативной радиостанции - использовать одну микросхему, в которой объединены два отдельных усилителя НЧ, но с разными шинами питания. Именно с разными - это резко упрощает коммутацию усилителей при смене режимов Rx-Tx. Такие микросхемы выпускаются - например, К140УД20А, К1408УД2 (они взаимозаменяемы в приводимых схемах). В принципе, у них и цоколевка одинакова. Правда, у К1408УД2 отсутствует «общий провод» у второй «половинки» микросхемы, но, возможно, это ошибка в моем справочнике. Впрочем, данное обстоятельство не имеет никакого значения для схемы, приведенной на рис.1. На одной «половинке» микросхемы собран микрофонный усилитель, на другой - усилитель низкой частоты. Выключатель SA1 используется при тональном вызове - при замыкании его контактов, из-за возникновения закритической положительной обратной связи, микрофонный усилитель начинает генерировать сигнал вызова частотой 1 кГц.

В качестве микрофона можно использовать любой динамический микрофон или наушник ТОН-2 (можно и ТА56) с сопротивлением зву-ковой катушки 1,6 кОм.

Резистор R5 служит для регули¬ровки громкости в режиме приема. Динамик ВА1 — на 0,1—0,5 Вт с сопротивлением звуковой катушки 4-8 Ом.

Переключение усилителей с приема на передачу и обратно осуществляется очень просто - подачей или снятием питающих напряжений с раздельных питающих шин. К конструктивным недостаткам этого варианта миниатюризации следует отнести количество элементов обвязки у каждого из усилителей.

На схемах усилителя с несколько меньшим числом используемых компонентов, телефонный капсюль служит и микрофоном. Конечно, капсюль полностью не заменит громкоговоритель, но для портативной радиостанции такое решение является приемлемым, а уменьшение габаритов при этом получается существенным. Работа этой схемы аналогична описанной выше.

Существует и несколько иная схема усилителя, предназначенного для использования в «портативке». Во-первых, она выполнена на транзисторах, что позволяет «разгуляться» конструкторской мысли. Во-вторых, здесь используется несколько иной способ коммутации режимов. Так, в режиме приема на затвор транзисторного ключа VT1 через резистор R2 подано положительное напряжение, которое запирает транзистор и отключает микрофон ВМ1. На транзисторы предварительного усилителя VT2 и VT3 питающее напряжение +12 В подано постоянно в обоих режимах, а на транзисторы оконечного УНЧ - только в режиме приема Выключатель SA1 служит для включения тонального вызова. Номиналы элементов С4 и R4 рассчитаны на генерацию вызывного сигнала частотой 1 кГц.

Настраивается предварительный усилитель (при отсутствии сигнала на входе) подбором сопротивления резистора R6 до получения напряжения +6 В (половины напряжения питания) на коллекторе транзистора VT3. Резистором R8 осуществляется регулировка громкости в режиме приема.



Настройка оконечного УНЧ производится при отсутствии сигнала на входе подбором сопротивления резистора R9 до получения тока покоя 2-3 мА и подбором сопротивления резистора R10 до получения на эмиттерах транзисторов VT5 и VT6 напряжения +6 В (половины напряжения питания).

В режиме передачи, кроме указанных выше коммутаций, надо еще подать питающее напряжение на высокочастотные каскады передатчика. Несмотря на то, что данная схема реализована на дискретных элементах, она получилась весьма миниатюрной и с неплохим соотношением (необходимой достаточностью) одновременного использования одних и тех же элементов как на прием так и на передачу.

Схема усилителя двойного назначения, выполненная с использованием как микросхемы, так и транзисторов. В ней основное усиление, как в режиме приема, так и в режиме передачи, осуществляется микросхемой, а транзисторные усилительные каскады являются отдельными для каждого из режимов, а также выполняют функцию их переключателя. Кроме того, компоненты С6, R9 и С8 работают в режимах приема и передачи, выполняя, по сути, двойную работу. В результате, схема получается вполне миниатюрной.

Делитель напряжения R6-R7 в базовой цепи транзистора VT1 одновременно можно использовать и как делитель для входного транзистора (полевого или биполярного) усилителя мощности (модулятора при амплитудной модуляции) в режиме передачи. При этом экономится и разделительный конденсатор - за счет использования конденсатора С5. Для этого верхний (по схеме) вывод резистора R6 отсоединяют от коллектора VT1 и соединяют с общей плюсовой питающей шиной. При снятии напряжения с коллектора VT1 в режиме передачи, но при наличии напряжения на базовом делителе R6-R7 транзистор надежно отключается (проверено на практике!). Таким образом, схема позволяет еще больше увеличить коэффициент использования одних и тех же радиоэлементов в обоих режимах - приема и передачи.

В режиме приема сигнал с детектора приемной части радиостанции подается через цепочку C1-R1-C2 на вход микросхемы DA1 (вывод 3). Переменный резистор используется для регулировки громкости. С выхода микросхемы (вывода 6) сигнал подается на базу транзистора VT1, который включен по схеме с общим коллектором, т.е. является эмиттерным повторителем. Такой каскад не обеспечивает усиление по напряжению, но дает усиление по току, согласовывая довольно высокое выходное сопротивление микросхемы (несколько килоом) с низким сопротивлением громкоговорителя ВА1, что позволяет по питающим цепям осуществлять коммутацию режимов прием-передача Такой усилитель обеспечивает выходную мощность примерно 100 мВт, что вполне достаточно для портативной радиостанции.

Компоненты С6, R9 и С8 в режиме приема обеспечивают установку необходимого коэффициента усиления и корректируют АЧХ тракта.

При замыкании выключателя SA1 цепочка C3-R5 приводит к возникновению генерации микросхемой сигнала частотой 1 кГц, необходимого для режима «Вызов».

В режиме передачи напряжение питания снимается с коллектора транзистора VT1 и подается на коллектор VT2. Каскад на этом транзисторе выполнен по схеме с общей базой и является предварительным усилителем микрофонного сигнала, хорошо согласующим низкое сопротивление микрофона, в качестве которого используется сам динамик (опять двойное использование элемента!) с высокоомным входом микросхемы. Компоненты С6, R9 и С8 исполняют уже свои «прямые» функции - разделительного конденсатора, нагрузочного резистора и блокировочного конденсатора соответственно.

Усиленный сигнал, поступивший с микрофона, с выхода микросхемы (вывода 6) подается на модулирующий каскад передатчика через разделительный конденсатор С4.

Нетрудно заметить, что многие элементы этой схемы имеют двойное назначение, в том числе, и громкоговоритель (самый габаритный элемент этой схемы). К тому же, схема получилась довольно простой, с небольшим количеством использованных компонентов.



Схема усилителя НЧ двойного назначения, подобная описанной выше, но в ней вместо эмиттерного повторителя используется полноценный оконечный УНЧ на трех транзисторах (так называемая последовательно-параллельная схема). Схема позволяет заметно увеличить выходную мощность, но это несколько увеличило габариты узла. Впрочем, оно того стоило - восприятие звукового сигнала приемника стало более комфортным. Работа этой схемы аналогична работе описанной выше схемы.

В. П. РУБЦОВ, UN7BV, г. Астана, Казахстан.