Обычно усилители ПЧ (а также ВЧ) строят на специализированных высокочастотных микросхемах. Однако, можно использовать и микросхемы, предназначенные для усилителей низкой частоты, например К548УН1А (Б). Частота коэффициента единичного усиления данной микросхемы достигает 20 МГЦ, а на практике и более. В корпусе микросхемы находятся два одинаковых усилителя с общими питающими шинами. Используя эту микросхему в своих конструкциях, я, как правило, собираю на одной половинке УПЧ, а на другой – опорный генератор (и хотя питающие шины общие, я разработал схему отключения генерации при приёме сигналов с АМ/ЧМ модуляциями). Либо использую половинки микросхемы как предварительный и оконечный (с добавлением на выходе мощной комплементарной пары транзисторов) УНЧ. Применял микросхему и одновременно в качестве УВЧ и УНЧ для приёмника прямого усиления. В данном случае микросхема включена по схеме усилителя с дифференциальным входом (есть ещё и второй способ включения микросхемы - с заземлением одного из входов - инверсного, но в данном случае такое включение микросхемы не исследовалось). При использовании микросхемы в качестве УПЧ, очень желательно иметь систему АРУ (да и ручная регулировка по ПЧ не помешает!). Но в этой микросхеме данную систему не так то просто осуществить (не то что в усилителе, собранном на дискретных элементах – там «крути-верти» ими как хочешь!), поэтому я использовал предварительный УПЧ (каскад на одиночных полевых транзисторах) в котором и производил регулировку усиления. Схема работает, но … используется дополнительный каскад, что не есть "очень хорошо". В этой статье я поделюсь своими попытками ввести регулировку усиления непосредственно в саму микросхему. При этом «вылезли» и отдельные необычные «вещи», которые в некоторых случаях могут быть полезны радиолюбителям. На рис.1 показана принципиальная схема УПЧ (УВЧ), выполненная на этой микросхеме. Замеры производились на частоте 5 МГц. Если С5 отсоединить от корпуса, то на выходе можно было получить 0,4 вольта напряжения ВЧ. Если С5 подключить между выводами 5 и 6 микросхемы (ёмкость С5 при этом должна быть равна 20 пФ), то уровень выходного сигнала падал до 0,3 вольта, но усилитель становился устойчивее в работе (С5 подключается параллельно внутреннему конденсатору микросхемы, обеспечивающему отрицательную обратную связь по переменному току). Если же ёмкость С5 взять величиной 0,047 и включить его между выводом микросхемы 5 и корпусом (как показано на рис.1), то сигнал на выходе возрастает до 0,7 вольта (это даёт увеличение усиления процентов на 40 - такое иногда может быть полезным на частотах близким к максимально предельным единичного усиления). Регулировку усиления вручную можно производить по выводу 5 микросхемы, подключив к нему конденсатор переменной ёмкости, как показано на рис.2. При этом сигнал на выходе плавно изменяется в пределах 0,1…0,6 вольта. Если к выводу 5 подключить цепочку, как показано на рис.3, то регулировкой R6 можно менять уровень сигнала на выходе в пределах 0,2…0,6 вольта. При подключении к выводу 5 схемы, показанной на рис.4 (в этом случае ручку регулятора можно безболезненно удалить от корпуса микросхемы куда пожелаете …), регулировка уровня сигнала на выходе осуществляется в пределах 02…0,6 вольт, но есть одно очень неприятное условие – управляющее напряжение должно быть порядка 0 …+20 вольт (использование второго, более высоковольтного источника питания возможно, но очень неудобно как при АРУ, так и при РРУ). При меньшем диапазоне управляющих напряжений уменьшается и диапазон регулировки выходного сигнала. Кстати, С4 (по рис.1) из схемы можно безболезненно исключить (уровень выходного сигнала на исследуемой мной частоте 5 МГц при этом почти не падал). Ну и интересный момент работы данной микросхемы я наблюдал в случае, выполнения усилителя по схеме, показанной на рис.5. Если включить С5 в качестве дополнительного к отрицательной обратной связи между выводами 5 и 6 микросхемы (обязательное условие) и в качестве регулирующего транзистора использовать полевой КП303Д (обязательное условие), то при настройке последовательного колебательного контура на основную рабочую частоту (5 МГц) наблюдался не сильно выраженный подъём в АЧХ (на частоте 5МГц), уровень сигнала при этом менялся (регулировался) от 0,4 до 0,7 вольта на выходе (7, 8) при изменении управляющего напряжения на R4 от 0 до -1,5 вольта. Я бы не стал использовать такую регулировку в качестве АРУ в виду малой её эффективности. Но самое удивительное стало наблюдаться, когда я настроил последовательный контур на частоту вдвое ниже рабочей – 2,5 МГц. При этом АЧХ стала весьма острой, с хорошим пиком на частоте 2,5 МГц (словно добротность контура возросла многократно), хотя на вход усилителя подавалась частота 5 МГц (регулировки уровня при этом происходили также как и в предыдущем случае). Но избирательность была явно на высоте! Что это? Объяснить я так и не смог. Получилась как бы добротная схема делителя на два. При изменении частоты на входе (5 МГц – выше и ниже) на выходе частота тоже менялась, но от центральной 2,5 МГц в обе стороны. Возбуд в схеме явно отсутствовал – при уменьшении входного напряжения до нуля, падал и сигнал частотой 2,5 МГц и тоже плавно. Получилась схема ждущего генератора? Тоже нет, ибо на данный вид генератора должны подаваться сигналы, начиная с определённого уровня, а вот выдаёт такой генератор уже сигналы постоянного уровня (чаще и частоты тоже). Но в данном случае сигнал на выходе растет плавно в соответствии с ростом сигнала на входе. Единственная катушка, использованная в данной схеме, имеет следующие параметры: диаметр каркаса – 7 мм (пластмасса), количество витков для частоты 5 МГц 32 провода ПЭЛ-016 виток к витку – можно внавал), для частоты 2,5 МГц 53 витка ПЭЛ-0,16, виток к витку (фото привожу), подстроечник ферритовый 400НН (2,8х14 мм). Может, получился синхронизируемый генератор? Тоже нет – такой генератор продолжал бы генерировать и при снятии входного напряжения. А данная схема по всем параметрам является усилителем, только каким-то образом преобразовывает сигнал вдвое ниже по частоте, словно делитель. Короче – делит на два и при этом усиливает. Возможно, это возбуд на нерабочей, более высокой частоте … в результате получившегося смешивания с рабочей и появилась на выходе частота вдвое ниже? Но тогда бы осциллограф на выходе углядел данную смесь, но на выходе кроме частоты 2,5 МГц ничего нет, а при снятии со входа 5 МГц – вообще, прямая линия. Так что интересный усилитель получился! Это свойство можно использовать в необходимых случаях, вот только объяснить такое явление я пока не могу … Видимо, для теоретического объяснения данного «феномена» нужно лучше изучить внутреннюю структуру микросхемы или обратиться непосредственно к разработчиком этой схемы за разъяснениями. Кстати (сообщаю для пущей информированности!), при закорачивании стока VT1 на корпус, схема начинает самостоятельно генерировать. Если дополнительный конденсатор С5 (20 пФ) из схемы исключить, то эффект деления на 2 тоже пропадает). Общий вывод: Таким образом усиление микросхемы по высокой частоте регулировать можно, но все варианты лично меня полностью не устроили, ибо в каждом имеются не полностью удовлетворяющие меня моменты ... И ещё: УВЧ, выполненный на этой микросхеме явно проигрывает вот этому усилителю, выполненному на дискретных элементах - https://www.ok.ru/un7bv.radio/topic/67304464233874 (по коэффициенту усиления, по усиливаемому диапазону частот, по эффективности регулировки усиления). Ну и в заключении: «Уважаемые, при настройке данной схемы не забывайте, пожалуйста, добиваться половинного напряжения питания на выводах 7 (8) микросхемы путём подборки сопротивления резистора R2!» А то я уже столкнулся с таким случаем – один товарищ в Интернете (UA1CEG - Юрий Сергеевич Александров) пытался запустить УВЧ на этой микросхеме, использовав мою схему как прототип, и, как он выразился – «прокололся» ( http://ua1ceg.ru/Expedition_201/11.09.2015_O_K548UN1.doc ). Кcтати, странная ссылка - поисковик пишет что опасная, но я на неё зашел через HAM.RU - вроде всё нормально ... Виноват по его мнению, конечно же я, ибо у него усилитель не заработал. Ну а меня обвинил в том, что я «такой чрезвычайно известный конструктор» и допускаю такие вещи – нарисовал схему «от балды», мол, сам «типа того» - не повторял. Короче – опустил и унизил, а вот он сам молодец – самостоятельно подобрал резисторы R2, R3 (обозначения по моему рис.1) и схема отлично заработала. Вот такой Рубцов дурак, а он такой умный – самостоятельно сумел настроить схему, то есть совершил почти «подвиг» - сделал то, о чем пишется во многих справочниках. Ну, что скажешь – молодец, большой молодец … потрудился для себя! Но меня то хаять зачем? Настройку схемы то делать надо или не надо, чтобы она заработала (а ведь микросхемы бывают разных партий, разных изготовителей …)? Мало того, написал, что он «ОТВЕЧАЕТ» за запущенную им схему. Кстати, резистор R3 он взял сопротивлением 820 кОм, а R2 100 кОм. Я взял и установил в свою схему такие резисторы и … схема не заработала (на выходе 7 микросхемы напряжение было близко к питающему)! Ну а когда заменил R2 на 200 кОм (подобрал – заменил переменным и подстроил по напряжению на выходе, равным 6 вольт), то схема заработала. Ну и что мне теперь - хаять этого товарища и «славить» его на весь мир? Кстати, а ответ за «это» как держать будешь, «уважаемый коллега» - ведь обещал? Это же обычное дело – настройка! У меня почти каждая схема (даже неоднократно повторенная не только другими, но и самим собой), как правило, после сборки не работает. И только после настройки всё приходит в норму (сначала по постоянным режимам, а потом в динамике – по переменным). И что теперь – клясть всех авторов на чем свет стоит? Вот потому и приходится в своих статьях всё описывать до мелочей … потому как даже если классику не напишешь (о чем в каждом справочнике «талдычат»), то виноватым будешь … «как пить дать». 20.09.2017г. Рубцов В.П. UN7BV. Астана, Казахстан. P.S. На фото тот самый Юрий Сергеевич Александров UA1CEG ... который МОЛОДЕЦ, в отличие от меня ...
UN7BV. Радиолюбительская Rx-Tx аппаратура
:Владимир Рубцов
Усилитель ПЧ (ВЧ) на К548УН1А
Обычно усилители ПЧ (а также ВЧ) строят на специализированных высокочастотных микросхемах. Однако, можно использовать и микросхемы, предназначенные для усилителей низкой частоты, например К548УН1А (Б). Частота коэффициента единичного усиления данной микросхемы достигает 20 МГЦ, а на практике и более. В корпусе микросхемы находятся два одинаковых усилителя с общими питающими шинами.
Используя эту микросхему в своих конструкциях, я, как правило, собираю на одной половинке УПЧ, а на другой – опорный генератор (и хотя питающие шины общие, я разработал схему отключения генерации при приёме сигналов с АМ/ЧМ модуляциями). Либо использую половинки микросхемы как предварительный и оконечный (с добавлением на выходе мощной комплементарной пары транзисторов) УНЧ. Применял микросхему и одновременно в качестве УВЧ и УНЧ для приёмника прямого усиления. В данном случае микросхема включена по схеме усилителя с дифференциальным входом (есть ещё и второй способ включения микросхемы - с заземлением одного из входов - инверсного, но в данном случае такое включение микросхемы не исследовалось).
При использовании микросхемы в качестве УПЧ, очень желательно иметь систему АРУ (да и ручная регулировка по ПЧ не помешает!). Но в этой микросхеме данную систему не так то просто осуществить (не то что в усилителе, собранном на дискретных элементах – там «крути-верти» ими как хочешь!), поэтому я использовал предварительный УПЧ (каскад на одиночных полевых транзисторах) в котором и производил регулировку усиления. Схема работает, но … используется дополнительный каскад, что не есть "очень хорошо".
В этой статье я поделюсь своими попытками ввести регулировку усиления непосредственно в саму микросхему. При этом «вылезли» и отдельные необычные «вещи», которые в некоторых случаях могут быть полезны радиолюбителям.
На рис.1 показана принципиальная схема УПЧ (УВЧ), выполненная на этой микросхеме. Замеры производились на частоте 5 МГц. Если С5 отсоединить от корпуса, то на выходе можно было получить 0,4 вольта напряжения ВЧ. Если С5 подключить между выводами 5 и 6 микросхемы (ёмкость С5 при этом должна быть равна 20 пФ), то уровень выходного сигнала падал до 0,3 вольта, но усилитель становился устойчивее в работе (С5 подключается параллельно внутреннему конденсатору микросхемы, обеспечивающему отрицательную обратную связь по переменному току). Если же ёмкость С5 взять величиной 0,047 и включить его между выводом микросхемы 5 и корпусом (как показано на рис.1), то сигнал на выходе возрастает до 0,7 вольта (это даёт увеличение усиления процентов на 40 - такое иногда может быть полезным на частотах близким к максимально предельным единичного усиления).
Регулировку усиления вручную можно производить по выводу 5 микросхемы, подключив к нему конденсатор переменной ёмкости, как показано на рис.2. При этом сигнал на выходе плавно изменяется в пределах 0,1…0,6 вольта. Если к выводу 5 подключить цепочку, как показано на рис.3, то регулировкой R6 можно менять уровень сигнала на выходе в пределах 0,2…0,6 вольта. При подключении к выводу 5 схемы, показанной на рис.4 (в этом случае ручку регулятора можно безболезненно удалить от корпуса микросхемы куда пожелаете …),
регулировка уровня сигнала на выходе осуществляется в пределах 02…0,6 вольт, но есть одно очень неприятное условие – управляющее напряжение должно быть порядка 0 …+20 вольт (использование второго, более высоковольтного источника питания возможно, но очень неудобно как при АРУ, так и при РРУ). При меньшем диапазоне управляющих напряжений уменьшается и диапазон регулировки выходного сигнала.
Кстати, С4 (по рис.1) из схемы можно безболезненно исключить (уровень выходного сигнала на исследуемой мной частоте 5 МГц при этом почти не падал).
Ну и интересный момент работы данной микросхемы я наблюдал в случае, выполнения усилителя по схеме, показанной на рис.5. Если включить С5 в качестве дополнительного к отрицательной обратной связи между выводами 5 и 6 микросхемы (обязательное условие) и в качестве регулирующего транзистора использовать полевой КП303Д (обязательное условие), то при настройке последовательного колебательного контура на основную рабочую частоту (5 МГц) наблюдался не сильно выраженный подъём в АЧХ (на частоте 5МГц), уровень сигнала при этом менялся (регулировался) от 0,4 до 0,7 вольта на выходе (7, 8) при изменении управляющего напряжения на R4 от 0 до -1,5 вольта. Я бы не стал использовать такую регулировку в качестве АРУ в виду малой её эффективности. Но самое удивительное стало наблюдаться, когда я настроил последовательный контур на частоту вдвое ниже рабочей – 2,5 МГц. При этом АЧХ стала весьма острой, с хорошим пиком на частоте 2,5 МГц (словно добротность контура возросла многократно), хотя на вход усилителя подавалась частота 5 МГц (регулировки уровня при этом происходили также как и в предыдущем случае). Но избирательность была явно на высоте! Что это? Объяснить я так и не смог. Получилась как бы добротная схема делителя на два. При изменении частоты на входе (5 МГц – выше и ниже) на выходе частота тоже менялась, но от центральной 2,5 МГц в обе стороны. Возбуд в схеме явно отсутствовал – при уменьшении входного напряжения до нуля, падал и сигнал частотой 2,5 МГц и тоже плавно. Получилась схема ждущего генератора? Тоже нет, ибо на данный вид генератора должны подаваться сигналы, начиная с определённого уровня, а вот выдаёт такой генератор уже сигналы постоянного уровня (чаще и частоты тоже). Но в данном случае сигнал на выходе растет плавно в соответствии с ростом сигнала на входе.
Единственная катушка, использованная в данной схеме, имеет следующие параметры: диаметр каркаса – 7 мм (пластмасса), количество витков для частоты 5 МГц 32 провода ПЭЛ-016 виток к витку – можно внавал), для частоты 2,5 МГц 53 витка ПЭЛ-0,16, виток к витку (фото привожу), подстроечник ферритовый 400НН (2,8х14 мм).
Может, получился синхронизируемый генератор? Тоже нет – такой генератор продолжал бы генерировать и при снятии входного напряжения. А данная схема по всем параметрам является усилителем, только каким-то образом преобразовывает сигнал вдвое ниже по частоте, словно делитель. Короче – делит на два и при этом усиливает.
Возможно, это возбуд на нерабочей, более высокой частоте … в результате получившегося смешивания с рабочей и появилась на выходе частота вдвое ниже? Но тогда бы осциллограф на выходе углядел данную смесь, но на выходе кроме частоты 2,5 МГц ничего нет, а при снятии со входа 5 МГц – вообще, прямая линия.
Так что интересный усилитель получился! Это свойство можно использовать в необходимых случаях, вот только объяснить такое явление я пока не могу … Видимо, для теоретического объяснения данного «феномена» нужно лучше изучить внутреннюю структуру микросхемы или обратиться непосредственно к разработчиком этой схемы за разъяснениями.
Кстати (сообщаю для пущей информированности!), при закорачивании стока VT1 на корпус, схема начинает самостоятельно генерировать. Если дополнительный конденсатор С5 (20 пФ) из схемы исключить, то эффект деления на 2 тоже пропадает).
Общий вывод: Таким образом усиление микросхемы по высокой частоте регулировать можно, но все варианты лично меня полностью не устроили, ибо в каждом имеются не полностью удовлетворяющие меня моменты ...
И ещё: УВЧ, выполненный на этой микросхеме явно проигрывает вот этому усилителю, выполненному на дискретных элементах - https://www.ok.ru/un7bv.radio/topic/67304464233874 (по коэффициенту усиления, по усиливаемому диапазону частот, по эффективности регулировки усиления).
Ну и в заключении: «Уважаемые, при настройке данной схемы не забывайте, пожалуйста, добиваться половинного напряжения питания на выводах 7 (8) микросхемы путём подборки сопротивления резистора R2!»
А то я уже столкнулся с таким случаем – один товарищ в Интернете (UA1CEG - Юрий Сергеевич Александров) пытался запустить УВЧ на этой микросхеме, использовав мою схему как прототип, и, как он выразился – «прокололся» ( http://ua1ceg.ru/Expedition_201/11.09.2015_O_K548UN1.doc ). Кcтати, странная ссылка - поисковик пишет что опасная, но я на неё зашел через HAM.RU - вроде всё нормально ...
Виноват по его мнению, конечно же я, ибо у него усилитель не заработал. Ну а меня обвинил в том, что я «такой чрезвычайно известный конструктор» и допускаю такие вещи – нарисовал схему «от балды», мол, сам «типа того» - не повторял. Короче – опустил и унизил, а вот он сам молодец – самостоятельно подобрал резисторы R2, R3 (обозначения по моему рис.1) и схема отлично заработала. Вот такой Рубцов дурак, а он такой умный – самостоятельно сумел настроить схему, то есть совершил почти «подвиг» - сделал то, о чем пишется во многих справочниках. Ну, что скажешь – молодец, большой молодец … потрудился для себя! Но меня то хаять зачем? Настройку схемы то делать надо или не надо, чтобы она заработала (а ведь микросхемы бывают разных партий, разных изготовителей …)? Мало того, написал, что он «ОТВЕЧАЕТ» за запущенную им схему. Кстати, резистор R3 он взял сопротивлением 820 кОм, а R2 100 кОм. Я взял и установил в свою схему такие резисторы и … схема не заработала (на выходе 7 микросхемы напряжение было близко к питающему)! Ну а когда заменил R2 на 200 кОм (подобрал – заменил переменным и подстроил по напряжению на выходе, равным 6 вольт), то схема заработала. Ну и что мне теперь - хаять этого товарища и «славить» его на весь мир? Кстати, а ответ за «это» как держать будешь, «уважаемый коллега» - ведь обещал?
Это же обычное дело – настройка! У меня почти каждая схема (даже неоднократно повторенная не только другими, но и самим собой), как правило, после сборки не работает. И только после настройки всё приходит в норму (сначала по постоянным режимам, а потом в динамике – по переменным). И что теперь – клясть всех авторов на чем свет стоит? Вот потому и приходится в своих статьях всё описывать до мелочей … потому как даже если классику не напишешь (о чем в каждом справочнике «талдычат»), то виноватым будешь … «как пить дать».
20.09.2017г. Рубцов В.П. UN7BV. Астана, Казахстан.
P.S. На фото тот самый Юрий Сергеевич Александров UA1CEG ... который МОЛОДЕЦ, в отличие от меня ...