Ваш радиоприемник

Мы видели электронную лампу — оптический индикатор настройки. Своеобразной электронной лампой можно считать и кинескоп телевизора. Если мы пойдем дальше, то найдем много общего между лампой и электронным микроскопом и лаже синхрофазотроном. Познакомившись с электронной лампой, вы вошли в чудесный мир электронных приборов, в которых, так же как и в простеньком триоде, главные процессы — это создание потока свободных электронов и управление ими с помощью электрических и магнитных полей.

…Часто встречались нам в приемнике электрические фильтры — с их помощью мы разделяли постоянную и переменную составляющие в цепях анодного выпрямителя и детектора, в анодных, экранных, катодных и сеточных цепях ламп. Более тонкую работу — отделение низкочастотной составляющей — выполняли фильтры в детекторе и системе АРУ. Фильтры помогли нам корректировать частотную характеристику с помощью регулятора тембра и цепей частотно зависимой отрицательной обратной связи. Наконец, фильтрами смело можно назвать колебательные контуры, помогающие выделять сигналы определенной частоты.

Любой радиоэлектронный прибор — это своеобразный мир электрических сигналов. Здесь они живут своей сложной жизнью — усиливаются, ослабляются, выделяют мощность, создают новые сигналы, меняют форму, управляют, суммируются в общих цепях и, наоборот, разделяются на составляющие. Последний процесс как раз и осуществляется с помощью фильтров.

Знакомые RC фильтры вы будете встречать буквально на каждом шагу, в любом радиоаппарате. Они помогают выделить синхронизирующие импульсы в телевизоре, преграждают путь переменным составляющим в цепи питания и таким образом предотвращают самовозбуждение, ликвидируют «паразитные» обратные связи усилителей, не пропускают постоянные составляющие туда, куда им «вход строго запрещен», компенсируют завал частотной характеристики магнитофонных головок, сглаживают пульсацию выпрямленного напряжения, словом, выполняют свою скромную и важную работу внимательных контролеров и регулировщиков движения сигналов. Нередко столкнетесь вы и с колебательными контурами, особенно там, где «живут» высокочастотные сигналы.

Несколько реже будут попадаться на глаза LC фильтры, поскольку катушка все-таки деталь сравнительно дорогая и индуктивный фильтр по возможности стараются заменить емкостным. Где бы вам ни встречались электрические фильтры, какие бы сложные формы они ни приобретали, помните, что элементы фильтра всегда подчиняются одним и тем же незыблемым законам — сопротивление конденсатора с увеличением частоты уменьшается, сопротивление катушки увеличивается, а резонансная частота колебательного контура определяется произведением его индуктивности и емкости.

…Называть трансформатор элементом радиоэлектронной аппаратуры не очень-то удобно — он впервые появился в электроэнергетике и по сей день занимает там ведущее положение. Правда, в энергетике у трансформатора довольно узкий круг обязанностей — в основном он повышает напряжение так, чтобы можно было передавать электроэнергию на большие расстояния с небольшими потерями, а затем понижает напряжение до сравнительно безопасной и удобной потребителям величины. Подобные функции выполняет трансформатор и в электронной аппаратуре — вы это видели на примере силового трансформатора приемника, обеспечившего пониженное напряжение накала и повышенное напряжение для анодного выпрямителя. Силовые трансформаторы, так же как и выпрямители, вы найдете почти в любом электронном устройстве, получающем питание от сети переменного тока.

Кстати, в радиоле «Рекорд-61» можно заметить следы еще одного представителя семейства трансформаторов — автотрансформатор. Вы видите, что электродвигатель радиолы получает пониженное напряжение не от отдельной обмотки, а от ответвления сетевой. Если допустить, что металлическое шасси радиолы будет непосредственно соединено с одним из проводов сети (а некоторые конструкторы, к сожалению, действительно идут на это), то можно вместо трансформатора применить автотрансформатор — выбросить все вторичные обмотки и вместо них сделать соответствующие отводы от сетевой.

В приемниках и другой бытовой аппаратуре автотрансформаторы встречаются редко. Никакая экономия провода и стали не может компенсировать нарушение, пусть даже небольшое, условий безопасности радиослушателя. Случайно тронув соединенное с сетью шасси, можно попасть под напряжение. Часто встречается автотрансформатор в виде отдельного прибора, который позволяет в некоторых пределах повышать или понижать напряжение сети.

Радиоэлектроника научила трансформатор многим новым профессиям. Вы сами видели, как в выходном каскаде усилителя НЧ с помощью небольшого сопротивления громкоговорителя трансформатор сумел удовлетворить большие запросы анодной цепи лампы. Подобные задачи — согласование генератора с нагрузкой — трансформатору приходится нередко решать в электронной аппаратуре, и па этот случаи для него даже придумано специальное название — согласующий трансформатор. Еще с одной профессией трансформатора мы встретились в двухполупериодном выпрямителе и двухтактном выходном каскаде, где с помощью разделенной на две части обмотки удалось получить два противоположных по фазе напряжения. Наконец, в гетеродине, преселекторе и фильтрах ПЧ мы видели, как трансформаторная связь используется для передачи сигналов из одной цепи в другую с помощью магнитного поля, без непосредственного соединения этих цепей.

…В радиоле нам повстречались и представители «хитрого дела» — коммутации. Это были выключатель сети, переключатель сетевых напряжений и, конечно, переключатель диапазонов. В будущем вы, по-видимому, встретите и более сложные переключающие системы, по сравнению с которыми даже переключатель диапазонов нашей радиолы может показаться сущим пустяком. Возьмите, к примеру, переключатель программ телевизора или тот же переключатель диапазонов в приемнике высокого класса с несколькими растянутыми коротковолновыми диапазонами, наконец, небольшую автоматическую телефонную станцию, где имеется множество коммутирующих элементов. Однако даже в самых громоздких переключающих системах используются довольно простые принципы коммутации — закорачивание и переключение, и вся сложность обычно связана только с количеством коммутируемых контактов. Вы сумеете разобрать любую сложную систему переключении, если поняли, как работают простые переключатели и если, конечно, мобилизуете на это дело свое внимание и память.

…Мы уже говорили, что все современные радиовещательные приемники строятся по супергетеродинной схеме. Но принципы супергетеродинного приема используются не только в радиовещательных приемниках и даже не только в приемниках. По супергетеродинной схеме построены все современные телевизоры. Преобразование частоты широко используется во многих контрольных и измерительных приборах и даже в электронных музыкальных инструментах.

Один из таких инструментов был изобретен еще в двадцатых годах советским инженером Терменом. Основа «Терменвокса» — два высокочастотных генератора, с которых, так же, как и в супере, напряжение подается на преобразователь частоты. В анодную цепь преобразователя включен фильтр, выделяющий разностную частоту. В контуре одного из генераторов имеется необычный элемент настройки — длинный металлический стержень. Он-то и служит своеобразной клавиатурой инструмента. Музыкант перемещает вблизи этого стержня руку и таким образом меняет его емкость относительно земли, а значит, меняет частоту одного из генераторов.

Частоты обоих генераторов «Термепвокса» в обычном, нерабочем состоянии равны, и поэтому никакого сигнала разностной частоты нет. По мере того как изменяется частота одного из генераторов, на выходе преобразователя появляется и разностная частота, причем сначала она очень мала — единицы десятки герц, а затем постепенно увеличивается. Низкочастотный сигнал с выхода преобразователя подается на усилитель НЧ, а затем воспроизводится громкоговорителями.

…Из всех своих новых знакомых вы, пожалуй, чаще всего будете сталкиваться со скромными и незаметными тружениками — делителями напряжения, шунтами, гасящими сопротивлениями. Они — везде, где нужно погасить избыток мощности, ответвить лишний ток, разделить на части напряжение.

Можно было бы многое рассказать о простейших элементах электрической цепи, о том, как они выполняют свои обязанности в самой различной конкретной обстановке, но, пожалуй, мы не будем этого делать — рассказ получится слишком однообразным, в нем все время будут повторяться ссылки на основные законы электротехники, которым мы уже посвятили немало страниц в самом начале книги.

Скромный германиевый диод ввел нас в замечательный мир полупроводниковых приборов. Их применение в технике началось сравнительно недавно, а сегодня уже трудно перечислить все профессии полупроводников. Они преобразуют световую и тепловую энергию в электрическую и, наоборот, с помощью электричества создают тепло и холод. Тонкая технология на основе полупроводниковых кристаллов открывает в радиотехнике новую эпоху — эпоху твердых схем, в которых роль усилителей, конденсаторов, сопротивлений и других элементов выполняют отдельные молекулы или их небольшие группы. Полупроводники можно встретить и в обычном фотоэкспонометре, и в квантовом генераторе — источнике «игольчатых» лучей, и в термоэлектрических преобразователях — в приборах, которым предстоит открыть для человека бескрайние океаны энергии солнечных излучений. Но, конечно, чаще всего, по крайней мере сегодня, с полупроводниками встречаются радиоспециалисты. Они уже не хотят и даже не могут обходиться без полупроводниковых выпрямителей и экономичных усилительных приборов — транзисторов.

Транзистор фактически представляет собой два полупроводниковых диода с общей зоной n (транзистор р-n-р) или с общей зоной р (транзистор n-р-n), то есть с двумя pn– переходами. Один из них можно сравнить с участком катод-сетка электронной лампы, другой — с участком катод-анод.

В усилителе и генераторе транзистор делает примерно то же, что и электронная лампа, — с его помощью слабый сигнал управляет энергией источников питания и таким образом создает свою «мощную копию». Процессы управления движущимися зарядами в транзисторе резко отличаются от того, что происходит в лампе, однако ламповый и транзисторный усилительные каскады имеют много общего. В обоих случаях помимо самого управляющего прибора в усилительном каскаде вы обязательно встретите нагрузку, цепи смещения и утечки, фильтры для разделения постоянной и переменной составляющих, элементы межкаскадной связи и, конечно, источники питания. Правда, когда идет речь о транзисторном усилителе, то об источниках питания нужно говорить в единственном числе. В отличие от лампы, которой нужно «подать на обед» как минимум два напряжения — накальное и анодное, транзистор удовлетворяется только одним, да и то очень небольшим постоянным напряжением, чаще всего 6–9 в. Такая неприхотливость — одно из главных достоинств транзистора. Оно приобретает особое значение в переносной аппаратуре с питанием от батарей. Современный транзисторный приемник, например, по весу и габаритам оказывается меньше, чем одна только анодная батарея лампового приемника.