Удосконалення лампового приймача "ВОЛНА-К

[ur5ffc]

VI.
РРП.      
       Ще раз повернемось до деяких стверджень. Спочатку про ручне регулювання.

‟Намного эффективнее будет регулировка усиления подачей в цепь АРУ отрицательного напряжения,‟
      
       Тобто автор пропонує змінювати підсилення зміною положення робочої точки. Не зважаючи на шкідливі наслідки такого способу регулювання. Гаразд. А невже цей спосіб ефективніший за змінення напруги екранної сітки? Давайте перевіримо. Перед тим зауважимо (або домовимось), що фраза ‟ефективність регулювання підсилення‟ термінологічно у розумінні ‟здорової людини‟ означає лише співвідношення максимального і мінімального коефіцієнтів підсилення які може забезпечити окремий каскад у цей спосіб регулювання. Не про кількість, не про призначення таких каскадів наразі не йдеться. Отже, ‟прошу пана до гіляки‟ ©. Тобто подивимось на гілки характеристик крутизни лампи 6К4П. (перший малюнок)


      Розгляньмо гілку відповідну до фіксованої напруги на екранній сітці 100В, це макимальне значення цієї напруги, яку ми можемо встановити відповідним регулятором приймача у штатному варіанті, або як фіксовану у варіанті автора. На скільки зрозуміло, в схемі автора напруга на першій сітці змінюється в діапазоні -2 ... -24в. На обраній характеристиці при Uc=-2В бачимо значення крутизни 2.45мА/В. Виходячи з характеристик, це максимальна крутизна яку може мати лампа у такому режимі. До речі, характеристики наведені для Ua=250В доволі близьки до штатної анодної напруги. При зміненні напруги у бік більших негативних значень вже при -18.75В характеристика зливається з віссю напруг і крутизна дорівнює 0. Тобто лампа нібито перетворюється на ізолятор. Хоча у нашому випадку анодний струм ще не припиняється існуючи на якомусь малому рівні. А ось і доказ не забарився: (другий малюнок)


      Крім того, не будемо ж ми ділити щось на 0. Тому можливі виходи з цієї ситуаціїї: або обмежити негативне значення напруги на рівні при якому ще існує ‟хоч якась‟ крутизна, наприклад, 0.25мА/В@17.5В, або просто ‟від ліхтаря‟ обрати якесь невеличке значення, наприклад, 0.1мА/В. Підемо на зустріч автору і оберемо останній варіант, щоб отримати більше співвідношення. Назвемо його коефіцієнтом зміни підсилювання і визначимо як КЗП = 2.45/0.1 = 24.5.Тобто такий варіант регулювання дає можливість змінювати Кп кожного каскаду вручну приблизно у 25 разів. Автор охопив цим способом регулювання 6 (а не 5, як він каже) каскадів: УВЧ1, ЗМ1, УПЧ1, ЗМ2 (який чомусь не помітив), УПЧ2-1, УПЧ2-2. Змішувачі, з огляду на їх низьку крутизну перетворення, змінюють коефіцієнт передачі корисного сигналу значно менше, як стверджують підручники приблизно у 2 рази. Навіть при цьому, загальна повна зміна Кп тракту охопленого регулюванням становить 25•2•25•2•25•25 = 1 562500 разів!, 124дБ!

      Тепер до способу регулювання зміною екранної напруги. Якщо обрати робочу точку лампи відповідно до найбільшого значення сіточної напруги попереднього випадку -2В, максимальне значення крутизни для напруги екранної сітки 100В становитиме те ж саме значення 2.45мА/В. Різниця способів лише у тому, що тепер робоча точка фіксована і зміною екранної напруги під неї ‟підставляється‟ інша робоча гілка. Бачимо як із зменшенням екранної напруги від 100 до 50В крутизна знижується до ~0.85мА/В.
      На жаль, гілок для менших значень екранної напруги нам не надали. Але вивчаючи тенденції і поведінку характеристик які ми бачимо, застасовуючи метод екстраполяції, легко уявити як буде зменшуватись крутизна із зменшенням екранної напруги. А тенденції такі: із зменшенням напруги на екранній сітці початок відповідної гілки зсувається праворуч, ближче да робочої точки, при цьому, як кажуть підручники, зберігається пропорція зміни крутизни від зміни анодного струму як S1/S2 = 3√(Ia1/Ia2).Здається, що 0.1мА/В ми отримаємо вже при +10 ... 12В екранної напруги, а при меньших значеннях гілка взагалі почнеться правіше позначки ‟-2В‟ де за наведеними характеристиками анодного струму вже не має бути.
      Користуючись методикою яка вже застосована при розгляді попереднього випадку, бачимо, що ручним регулюванням штатна схема (ЗМ1, УПЧ1, ЗМ2, УПЧ2-1, УПЧ2-2) забезпечує зміну коефіцієнту підсилення у 2•25•2•25•25 = 62500 разів, тобто на 96дБ. Вважаю, що це теж, як каже автор, ‟бєзумная‟ цифра. Цілком достатньою у приймачах вважається значення у 60...70дБ. Тому, принаймні з цієї причини охоплювати УВЧ регулюванням його підсилення є абсолютно зайвим і недоцільним.

 Далі буде.
 
 
 
 
 
 
 

[ur5ffc]

 
     S1/S2 = 3√(Ia1/Ia2)
 

 

     містайпінг. мав би бути корінь кубічний. здається, редактор не підтримує сабскріпт/суперскріпт.
 

[ur5ffc]

 VII.

 АРП.

 Знову повертаємось до деяких стверджень.
‟Для снижения порога срабатывания и повышения эффективности АРУ вход усилителя АРУ Л2-2 подключаем к анодному контуру второго УПЧ Л2-3. ‟
       Ми вже попередньо розібрались з тим, що у штатній схемі напруга на виході підсилювача АРП вже сягає десятків вольт і таких значень абсолютно достатньо для нормальної роботи системи, а ось вихідна напруга детектора у той же час становить лише одиниці вольт і для ефективного керування коефіцієнтом підсилювання лампи 6К4П таких значень недостатньо — вона працює як звичайний пентод з короткою характеристикою. Це й є напрямок у якому треба йти для удосконалення системи АРП.
       Автор не змінював схему детектора АРП і, на жаль, не надав ніяких даних вимірювання напруги регулювання в системі. Вже відомо, що негативна напруга регулювання на виході детектора АРП не перевищує по модулю 2.5В при якій лампи 6К4П ще не можуть проявити свої ‟варімюшні‟ властивості.

   Але автор стверджує:
‟усиленная АРУ (при изменении сигнала на входе от 3 мкВ до 300 мВ, т.е., в 100 тысяч раз (100 дБ), на выходе меняется всего в 6 раз (16 дБ)‟
       Так, збільшенням кількості каскадів охоплених регулюванням можна у деякій мірі “покращити“ (у лапки взято цілком свідомо) роботу системи, але не більше (як ми вже знаємо) ніж на приблизно 30дБ. Порівняймо з наданим у документації.
       ‟Шо там пішут із дєрєвні?‟© - 60дБ. Тобто, максимум, на який можна розраховувати (але без повної впевненості на успіх), це приблизно 90дБ.

        300МВ на вході приймача це рівень сигналу S9+76дБ! До речі, як там сусід із своїми +50? Відпочиває? А як там справи у першого змішувача? Вже не ‟сільно пєрєгружаєца‟? Від 100мВ на його вході було ‟сільно‟, а зараз від 75мВ вже ‟нє сільно‟? Чи зовсім ‟нє‟?
       Автор робить заяву на наскрізний динамічний діапазон по вхідному сигналу у 100дБ. Такому приймачу місце у топі шервудської групи поруч з флагманськими моделями відомих виробників. Я вибачаюсь, але ‟мєня тєрзают смутньіє сомнєнія‟©, точніше, ‟нє вєрю!‟©.

       Ну, досить, перейдемо до справи.
      Дослідження штатної схеми переконує у доцільності заміни діода детектора АРП на кремнієвий оскільки напруга на вході детектора завелика для нормальної роботи германієвого діода і вводить його у режим насичення у якому він вже не реагує на подальше зростання вхідної напруги під впливом зростання вхідного сигналу. Крім того, з метою підвищення коефіцієнту використання вхідної напруги доцільно застосувати у якості детектора АРП детектор з подвоєнням напруги. Схема змін на першому малюнку.

agc.jpg

      Діоди для детектора АРП треба відібрати по найбільшому зворотному і найменшому прямому опору, звертаючи увагу на різницю прямого і зворотного опорів, бажана найбільша. Стосовно типів, потрібні діоди із максимальною зворотною напругою не менше 30В.      

       Що робимо: вилучаємо з монтажної планки штатний діод Д2Е (Д2-1) та дротяну перемичку яка з’єднує анод Д2-1 з відводами R2-6,R2-7. Відповідно до наведеної схеми монтуємо елементи призначення яких: Д1(був Д2-1) та Д2 - власне й є детектор з подвоєнням напруги. Стосовно Д3 та С* - окремо.
       Константа часу у штатній схемі у найбільшій мірі визначається фільтром детектору АРП R2-6,C2-25 (0.5мкФ). Час заряду і розряду С2-25 у штатній схемі відрізняються: заряд - ~25мС, розряд - ~150мС. Розряд довший тому, що у ланцюг розряду включено резистор навантаження детектора R2-7 номінал якого автор вирішив змінити. Діод Д3 не впливає на час заряду С2-25, але повністю перекриває шлях розряду цього конденсатора через R2-7. Тому, у нашій схемі час розряду значно збільшується оскільки тепер С2-25 може розряджатись тільки по ланцюгам сіток ламп які регулюються напругою на ньому через їх внутрішній опір і становить ≥0.3C (на слух, бо вирахувати, як на мене, не можливо. Локальні фільтри у ланцюгах регулювання каскадів теж вносять свою частку у цю константу).
       На мій погляд на такому значенні вже можна зупинитися: ще терпимо на підвищених швидкостях CW і вже достатньо в SSB. Для тих, хто не цікавиться телеграфом і вважає такий час малим у телефонному режимі — конденсатор С*. Якщо є бажання збільшити ‟довжину хвоста‟ після припинення дії на вході SSB-сигналу ще на 0.1 секунди, потрібен конденсатор ємністю 0.1мкФ.
Як все виглядає - на фотo:

agc_view.jpg

       Ще одна маніпуляція яку можна виконати за бажанням — прибрати неприємний дратівний стрибок гучності при вимиканні АРП.
Для цього потрібно збільшити напругу зміщення у режимі вимкнутого АРП до значення при якому вмикання/вимикання АРП не буде впливати на гучність вихідного сигналу. Залежно від схеми джерела живлення приймача це можна зробити пересуванням бігунця дротяного резистора R4-5 або зміною номіналу резистора R4-10 з 15кОм на 33...39кОм. Раджу цю процедуру виконувати при відсутності сигналів на вході приймача у середньому положенні регулятора підсилення ПЧ відповідним вказаним чином підбираючи напругу сіточного зміщення доки гучність шумів при перемиканні тумблеру АРП вимк./увімк. не стане однаковою. При досягненні цього стану напруга на перших сітках ламп що регулюються становитиме -3...3.3В. Після цього при обертанні регулятора від середнього у бік меншого підсилення ПЧ і вимиканні АРП гучність буде менша, у бік збільшення і вимикання — більша (але вже значно пом’якшена, без болісного впливу на вуха).      

        Що отримали:
збільшення глибини регулювання — напруга на виході детектора АРП від дії потужних сигналів на вході зростає до негативних значень у 10...15В і лампи УПЧ тепер працюють у відповідній для потужних сигналів частині вхідних характеристик;
з увімкненим АРП регулятор підсилення ПЧ тепер вже можна (якщо потрібно) встановлювати у максимальне положення без перевантаження сигнального детектора і зростання викривлень вихідного сигналу;
відповідність часу зростання/діїї/спаду напруги регулювання будь-якому виду модуляціії (звісно, окрім спеціальних).
      
        І все це без руйнівних змін оригінальної схеми і зайвих дротів.
Дешево й сердито... ні, навіть не так, - просто і красиво, погодьтеся.

 Далі буде.
 
 
 
 
 
 

[master_yogurt]

Дуже цікаво! Чекаю продовження!)

[ur5ffc]

Дуже цікаво! Чекаю продовження!)

 

через дві-три доби ~;)

[ur5ffc]

 VIII.

 ПВЧ.

       Підсилювач високої частоти, як вже зауважено, не потребує ніяких регулювань коефіцієнту підсилювання. Його задача — забезпечити достатній коефіцієнт передачі сигналу на вхід змішувача при мінімальному погіршені співвідношення сигнал/шум з найменшим продукуванням комбінаційних складових без внесення значних (помітних) нелінійних викривлень у корисний сигнал. Всі ці вимоги забезпечуються обранням активного елементу і встановленням його режиму.
        Відносно режиму: лампа 6К4П працює із напругою зміщення на першій ситці -1.3В. Тобто струм катоду, який дорівнює сумі анодного та екранної сітки, становить 1.3В/390Ом = 3.3мА. Значення напруги на екранній сітці вимірюється як 60В, тобто падіння напруги на резисторі R1-4(180кОм) становить 140В і, відповідно, струм екранної сітки 160В/180кОм = 0.78мА. Таким чином частка анодного струму: 2.52мА, що збігається з вхідними характеристиками лампи. Дивлячись на характеристики крутизни лампи, робимо висновок, що лампа у такому режимі має крутизну приблизно 2.0мА/В, тому й не великий коефіцієнт передачі сигналу на вхід змішувача, а тому й не варто побоюватись його перевантаження вхідним сигналом. Та й взагалі, кожного дня слухаючи етер, скільки разів на рік(на 3, на 5, на 10 років) ми зустрічаємо сигнали з рівнями, здатними перевантажити відразу перший змішувач, а не якійсь з наступних каскадів подалі від нього? Боротьбою з тим, чого не існує, або дуже маловірогідно не займаймося.
        Відносно типу: по характеристикам бачимо, що у такому режимі робоча точка лампи розташована на зростаючій частині гілки, там, де працюють звичайні пентоди з короткою характеристикою і функції основного призначення лампи типу ‟варімю‟ не за схемою каскаду, не за режимом не задіяні.
       Відносно чутливості: якщо приймач у справному стані і його лампи, особливо у перших каскадах, не дуже ‟втомлені‟, при вимірюванні цього параметру ми завжди отримаємо значення у 1.5...2 рази кращі ніж вказані у технічній документації (якщо дуже наближені або гірші — шукайте причину). Уважно читаємо (глава І, § 2, п. 2): ‟Чувствітєльность радіопрійомніка прі работє от открьітой антенньі ...‟.
Стає зрозуміло, що у заводських умовах чутливість вимірюється з використанням стандартного еквіваленту антени (схему легко знайти) який, включений послідовно у ланцюг вхідного сигналу, утворює із вхідним опором антенного гнізда поділювач напруги (вірогідно у ті самі 1.5...2 рази). Для сучасного етеру чутливості приймача у штатному варіанті цілком достатньо (якщо не забагато) на частотах аж до 14МГц. Але вище, де рівень шуму швидко зменшується, її вже явно недостатньо бо вона ще й погіршується приблизно на 50%.

        Виходячи з цих висновків, у сподіванні покращити параметри приймача, спробуємо використати у ПВЧ іншу лампу. Переглядання параметрів ламп типу ‟Ж‟ зупиняє увагу на лампі 6Ж38П. Чому саме на ній:        - крутизна 10.6мА/В проти 4.4мА/В;
        - еквівалентний опір внутрішніх шумів 500Ом проти 4кОм;
        - повний збіг за розташуванням електродних відводів;
        - є ще одна дуже суттєва перевага, про яку трошки пізніше.
        Єдині сумніви які можуть виникнути, це відносно внутрішнього опору: 280кОм 6Ж38П проти 450кОм 6К4П; та прохідної ємності: 0.02пф 6Ж38П проти 0,0045пф 6К4П. З внутрішнім опором не все так ‟лячно‟ як здається. Ну, по-перше, це сплата за більшу крутизну. Ми ж пам’ятаємо (данке шон, гер Баркгаузен!) основне рівняння лампи μ/(S•Ri) = 1.
        Прояв Ri полягає у тому, що воно включене паралельно із опором анодного навантаження і зменшує характеристичний опір анодного контуру. Перевіримо на скільки, наприклад, на частоті 7МГц.
З переліку елементів дізнаємось, що індуктивність L1-43 = 3.5μHn. Еквівалентна ємність анодного контуру на частоті 7МГц буде 147пф, звідси характеристичний опір контуру ρ = √(L/C) = √(3.5/147) = 0.154кОм. Еквівалентний опір навантаження анодного ланцюга з лампою 6К4П: 0.154||450 = 0.15395кОм; з лампою 6Ж38П: 0.154||280 = 0.15392кОм. На цьому й заспокоюємось.
       Прохідні ємності відрізняються у 20 разів не на користь лампи яка пропонується, але це не ті значення при яких треба відмовлятися від своїх намірів. Коефіцієнти максимального стійкого підсилювання підраховувати не будемо, це не суттєво для робочого діапазону приймача при тому, що коефіцієнт широкосмуговості (S/(Cвх+Cвих)) 6Ж38П значно більший: 1.19 6Ж38П проти 0.34 6К4П. Це, сподіваймося, виправить ситуацію із погіршенням чутливості із зростанням частоти.

       Отже, до справи. Приймач включений, прогрітий. Вимикаємо АРП, знаходимо вільну від станцій частоту. Під’єднуємо до телефонних гнізд вимірювач напруги (звичайний тестер, бажано стрілочний), регулятором підсилення ПЧ встановлюємо на НЧ виході напругу шумів ~1В (без навантаження НЧ виходу номінальними 100Ом, щоб гучність не вимкнутого гучномовця не перевищувала комфортних рівнів при подальших діях). Виймаємо з панелі лампу 6К4П і ставимо замість неї 6Ж38П.
        Чекаємо прогріву, дивимось на стрілки: стрілка штатного приладу контролю струму пішла праворуч і вийшла з сектору (зростання анодного струму Л1-1), прилад підключений до телефонного НЧ виходу надає відлік ≥~3В, що є доказом зростання коефіцієнту підсилювання ПВЧ. Можна трохи послухати етер і переконатися, що чутливість зросла.
        Тепер треба встановити оптимальний режим лампи 6Ж38П. Вимірюємо напругу на катодному резисторі R1-13(390Ом) та екранну напругу на 6-му контакті лампової панелі: Ug1 = -2.2B, Ug2 = 120B. Визначаємо катодний струм: 2.2/0.39 = 5.64мА, визначаємо струм екранної сітки (опір R1-4 = 180кОм, анодна напруга 200В): (200-120)/180 = 0.44мА, анодний струм: 5.64-0.44 = 5.2мА.
        Розглядаємо характеристики і відзначаємо доволі точний збіг, враховуючи розбіжність параметрів ламп і різницю у 20В екранної напруги. Також бачимо, що при негативних напругах більше 2В гілки робочих точок мають тенденцію до ‟ущільнення‟ і зміна напруги на сітці в обидва боки буде викликати не однакові, несиметричні зміни анодного струму. З рекомендованим резистором автозміщення 82Ом, за характеристиками, при паспортних значеннях Ia=12мA, Ig2=3.5мA при напрузі на екранній сітці 100В робоча точка встановлюється на -(12+3.5)•82 = -1.27В.

6z38p_chart.jpg

Нібито ще ‟лінійна‟ зона, в якій відстані ліній сусідніх з ‟-1.5В‟ гілок виглядають однаковими, тому й робочу точку треба обирати десь поблизу. В штатній схемі встановити паспортний режим зміною номіналу лише R1-13 на 82Ом не вдається, режим при цьому виглядає таким: Ug1=-0.65...0.68B, Ug2=70...75B із струмом Іа=8.0...8.5мА і Іg2=0.8...0.9мА. Тому доведеться змінювати ще й номінал резистора R1-4 (у мене вийшло 82кОм).

        Мій остаточний варіант, який не потребує значних змін у схемі і монтажі ПВЧ виглядає так: змінюється номінал тільки резистора R1-13 на 230 або 240Ом залежно від екземпляру лампи для якої встановлюється режим, перший і єдиний раз. Далі при наступній заміні лампи його міняти не потрібно, зсув робочої точки буде не значним ≤±0.15В, струм аноду і екранної сітки у межах ±0.2мА. Мета цього варіанту встановити робочу точку на значення -1.5В при напрузі на екранній сітці близько 100В при збереженні штатного номіналу резистора R1-4. Один з варіантів виглядає так: Ug1=-1.5В, Ug2=100В, Ik=6.52мА Ia=5.96мА, Ig2=0.56мА. Зверніть увагу на приємний розподіл катодного струму: струм екранної сітки становить менше 10% струму аноду на відміну від 23% паспортного режиму. Розраховане значення крутизни для цього режиму S=8.4мА/В.Зміну номіналу резистора R1-13, щоб не копирсатися в монтажі виконуючи ‟ампутацію і імплантацію органу‟, робимо у найпростіший спосіб: паралельно існуючому резистору додаємо МЛТ-0.5 номіналом 560 або 620Ом, залишаємо той, з яким робоча точка опиниться ближче до -1.5В. Як це виглядає — на фото:

rfa_view.jpg

       Що отримали: наявне зменшення зайвих шумів яке чудово відчувається на 9-му діапазоні приймача, зростання чутливості до рівня ~1μV (навіть не впевнений що кожному вдасться її вимірювання у домашніх умовах звичайними методами) і ще одну значну перевагу про яку треба говорити окремо. Тому,...

Далі буде. 
 
 
 
 
 

[ur5ffc]

IX. 

Перевага.

        Мова піде про дуже важливий параметр електронних приладів при їх застосуванні у якості підсилювачів та змішувачів. На жаль, у довідниках і паспортах на прилади він не надається, бо доволі складно обчислюється та й результати розрахунків часто дуже не точні і завжди перевіряються експериментально. На появу цих параметрів у характеристиках радіоламп, здається, вже не варто сподіватися, але дивує, чому їх немає у паспортах на сучасні електронні прилади, чи хоча б на самі новітні, які тільки впроваджуються у виробництво.
       Такі дані існують на лічені прилади, до того ще й розкидані по окремих монографіях, наукових працях і результатах експериментальних досліджень. Лампі 6Ж38П пощастило. Мені теж, бо я на це натрапив ще років 50 тому. Пам’ятаю, як на третьому курсі, виконуючи курсову по приймачам, бігав за викладачами у сподіваннях отримати якісь пояснення і поради, але чув від них (включно з тодішнім автором досліджень на цю тему, як я потім дізнався) лише щось на кшталт ‟βιΔ`εδиςь від мене!‟.  

       Так про що йдеться. Про нелінійні параметри приладу, які визначаються як коефіцієнти співвідношення крутизни до її першої та другої похідної: S/S' – характеризує властивості по взаємній модуляції другого порядку; S/S‟ – по блокуванню, перехресній модуляції і модуляції третього порядку. Чим вони більші, тим краще прилад впорається із усілякими комбінаційними негараздами.
        Для прикладу, порівняння таких значень для деяких пентодів з короткою характеристикою. 6Ж5П: 2.3,17; 6Ж9П: 3.1,6.9; 6Ж52П: 1.9,6.4. Існують дві чудові стрижневі лампи – 6Ж1Б: 3.0, 35.5; 6Ж5Б: 9.1, 20.8.

        Але серед ламп з нашим цоколем 6Ж38П: 3.6, 23.5 – чемпіон! У підручниках можна знайти методику розрахунку амплітуд комбінаційних складових з використанням цих даних. Ми цього робити не будемо, достатньо впевненості що ми зробили найкращий вибір. 

Далі буде.  
 

[ur5ffc]

https://www.youtube.com/watch?v=5lwmfglByAY
 

[master_yogurt]

Звучить прекрасно! Дякую за опис і вашу працю! Ще якісь поліпшення плануються?

[ur5ffc]

далі буде.