Теперь мы готовы к тому, чтобы разобрать практическую схему включения колебательного контура. В хорошем и даже в не очень хорошем приемнике всегда имеется несколько контуров, но один из них, как правило, включен во входную, то есть в антенную цепь. Этот контур так и называется входным или, иначе, преселектором. В переводе на русский язык это примерно означает «предварительный избиратель». Преселектор действительно встречает весь поток сигналов, попадающих в антенну, и, как может, ослабляет действие мешающих станций, осуществляет их предварительный отсев.
Одна из возможных схем входной цепи двухдиапазонного приемника показана на рис. 32, а. Через конденсатор С1 осуществляется связь антенны с контуром — это так называемая схема емкостной связи. В зависимости от диапазона к конденсатору настройки С2 подключается одна из катушек L3 (ДВ) или L4 (СВ). Несколько иная схема коммутации (переключения) показана на рисунке 32,б. Схема построена исходя из того, что общая индуктивность двух катушек, так же как и двух сопротивлений, равна их сумме.
Рис. 32
На длинных волнах в контур входят две соединенные последовательно катушки, в сумме дающие необходимую индуктивность, а на средних волнах катушка L4 замыкается накоротко и в контуре остается только L3, рассчитанная на средневолновый диапазон.
Наиболее широко распространена схема входной цепи с индуктивной или трансформаторной связью (рис. 32, в). Здесь в цепи антенны также имеется конденсатор С1, но выполняет он уже совсем другую роль — предохраняет катушки от случайного попадания высокого напряжения, например, из-за замыкания антенны с каким-нибудь сетевым проводом. Сам контур непосредственно с антенной не связан — высокочастотный ток в нем наводится через своеобразный трансформатор, первичной обмоткой которого являются катушки L1 и L2. Эти катушки всегда расположены на одном каркасе с контурными L3 и L4, и переключаются они отдельной секцией переключателя диапазонов. Катушки связи (L1, L2) всегда можно отличить по внешнему виду — они имеют значительно большую индуктивность, а значит и большее число витков по сравнению с соответствующей контурной катушкой. Подстроечные конденсаторы С3 и С4, подключенные параллельно к катушкам, вместе с ними включаются и в контур. Так же как и сердечники катушек, они помогают точно установить граничные частоты контура.
Несколько слов о переключателе. Коммутация высокочастотных цепей дело довольно тонкое, и здесь применяются специальные переключатели с небольшими посеребренными контактами. Раньше были распространены галетные переключатели, а теперь клавишные. Как правило, переключатели диапазонов всегда имеют много групп, то есть одновременно происходит замыкание большого числа контактов. Различные контактные группы одного и того же переключателя обозначают буквами-индексами. Так, на схеме 32, в видны две контактные группы одного переключателя П1. Группа П1а переключает катушки связи, а группа П1б соответствующие контурные катушки. Совершенно ясно, что в трехдиапазонном приемнике во всех секциях переключателя должно быть по три неподвижных контакта — третий для коротковолновых катушек.
На всех схемах вы видите линию со стрелкой, которая недвусмысленно говорит о том, что со входного контура высокочастотное напряжение передается куда-то дальше. Но куда? Можно, конечно, построить очень простой приемник, где сигнал с контура пойдет прямо на детектор (стр. 96). Такие детекторные приемники обычно строят школьники, начиная практические занятия по радиотехнике. Что же касается настоящего приемника, с которым мы хотим познакомиться, то здесь на пути от входной цепи до детектора встретится еще много важных и сложных узлов, много интересных преобразований сигнала и среди них в первую очередь усиление.
Слоненок становится слоном
Прежде чем говорить об усилении слабых сигналов в приемнике, несколько слов о самом слове усиление. Различные производные от него — усиленный, усилитель, усилительный — широко применяются в радиоэлектронике. Эти слова всегда правильно отражают результат ряда физических процессов, но почти никогда не раскрывают их сущность. Непонятно? Попробуем пояснить.
В последнее время ваша любимая футбольная команда «Шайба» вписывает в свою турнирную таблицу один ноль за другим. Ее нападающие никак не могут прорваться к штрафной площадке противника, вратарь, словно нарочно, бросается в сторону от летящего мяча, ну а защитники… Одним словом, команда стала играть слабо, и болельщиков мучает одна мысль, как укрепить команду, как улучшить игру.
Из всех высказанных по этому поводу предложений остановимся на двух. Первое— ввести регулярные круглогодичные тренировки и занятия по тактике футбола, повысить физическую подготовку игроков. Результат — усиление команды.
Второе предложение — тренера сменить, команду расформировать, или, проще говоря, разогнать, пригласить новых, более сильных игроков. Результат — усиление команды. Правда, во втором случае фактически произойдет не усиление, а простая замена. Но это уже «физическая сущность», которая в данном случае болельщиков не интересует. На этот раз важен только результат — ваша команда с обычным количеством игроков (11 человек) в обычной форме (полосатые майки, фиолетовые трусы) и занимающая в турнирной таблице свое обычное место (последнее) вдруг стала играть сильнее. Разве это не усиление команды?
Примерно в том же смысле применяется слово усиление и в радиоэлектронике. Если у нас был слабый электрический сигнал, а затем по его образу был создан более мощный, то мы говорим: произошло усиление сигнала, хотя правильней было бы говорить о замене. Самым сложным здесь так же, как и в футболе, является процесс создания «мощной копии» усиливаемого сигнала. Именно с этим процессом мы сейчас познакомимся.
Начнем с наиболее простого случая — с усиления телеграфных сигналов. Для этой цели можно использовать такое сравнительно простое устройство, как электромагнитное реле (рис. 33, а). Его основой является электромагнит — катушка со стальным сердечником. Если по катушке проходит ток, сердечник сильно намагничивается и притягивает к себе подвижную пластинку — якорь, также сделанную из стали. Когда же ток прекратится, магнитное поле исчезнет, и якорь под действием пружины вернется в исходное положение. Переходя из одного крайнего положения в другое («притянут — отпущен»), якорь, подобно обычному выключателю, замыкает либо размыкает контакты (3, 4), расположенные на специальной изоляционной пластинке.
Распространенные типы простых реле срабатывают при токе в несколько миллиампер и напряжении около одного вольта, то есть при мощности сигнала во много раз меньше ватта. В то же время контакты реле обычно могут осуществлять переключение в цепях с довольно большим током (несколько ампер) и напряжением (несколько десятков вольт). Предельные величины в данном случае лимитируются в основном одним соображением — контакты не должны подгорать. Схема, иллюстрирующая усиление телеграфных сигналов с помощью реле, может быть предельно простой (рис. 33, б).
Рис. 33
Последовательно с катушкой электромагнита включим телеграфный ключ и обычную батарейку, а контакты реле введем в цепь, состоящую из автомобильного аккумулятора и лампочки мощностью в несколько десятков ватт. Вот и все. Теперь попробуйте нажимать на ключ в соответствии с азбукой Морзе. При этом во входной цепи нашего усилителя, то есть в цепи катушки реле, появится тот сигнал, который нужно усилить, — возникнут слабые импульсы (толчки) тока, по длительности соответствующие точкам и тире. Под действием этих импульсов будет притягиваться якорь реле, будут замыкаться его контакты, и появятся точки и тире в виде сильных импульсов тока в выходной цепи, то есть в цепи аккумулятора. Эти сильные импульсы не что иное, как нужная нам «мощная копия» слабого телеграфного сигнала.
Итак, простейшая задача усиления решена. Что же потребовалось нам для этого? Во-первых, нужно было иметь сам сигнал — его мы получили с помощью батарейки и телеграфного ключа. Нельзя было обойтись и без источника энергии для создания «мощной копии», то есть без автомобильного аккумулятора. А для того, чтобы этот источник давал энергию не в виде постоянного тока, как обычно, а в виде нужных нам точек и тире, понадобилось еще одно, так называемое управляющее устройство — в нашем случае реле. Именно оно замыкало и размыкало цепь аккумулятора, заставляя его копировать точки и тире входного сигнала.
Следует упомянуть еще об одном элементе рассмотренной схемы — о лампочке в выходной цепи. В данном случае лампочка — это та нагрузка, где «работает» наша «мощная копия». Конечно, такая нагрузка взята лишь для простоты, хотя усилительная система, с которой мы познакомились, может найти и практическое применение, например, для передачи световых сигналов с корабля на берег. Наша схема могла бы работать и с другой нагрузкой, например, с какой-нибудь специальной электрической ручкой, которая записывала бы точки и тире на движущейся бумажной ленте.
Подведем итог. Для усиления слабых электрических сигналов необходимо иметь достаточно мощный источник энергии, управляющий элемент и, конечно, усиливаемый сигнал. Кроме того, если мы хотим использовать полученную «мощную копню», то есть усиленный сигнал, необходима нагрузка. Все эти элементы обязательно имеются в любых усилителях, в том числе и во всех усилителях приемника. Но здесь, конечно, электромагнитное реле в качестве управляющего устройства работать не может. Мы не будем разбирать всех причин этого. Достаточно одной.
В радиовещательном приемнике до детектора действует модулированное переменное напряжение высокой частоты, после детектора — переменное напряжение низкой частоты, но в обоих случаях это непрерывно изменяющиеся сигналы, которые могут иметь множество самых различных значений. Прежде всего этим они и отличаются от телеграфных сигналов, которые изменяются скачкообразно и могут иметь лишь два значения — нулевое и максимальное. С усилением телеграфных сигналов реле справляется прекрасно, здесь вполне хватает его «квалификации» — умения включать и вык