Een superheterodyne ontvanger gebruikt signaalmenging om het ingevoerde radiosignaal om te zetten in een stabiele middenfrequentie (IF) waarmee gemakkelijker kan worden gewerkt dan met het originele radiosignaal dat een andere frequentie heeft, afhankelijk van de zender. Het IF-signaal wordt vervolgens versterkt door een strip IF-versterkers en vervolgens naar een detector gevoerd die het audiosignaal naar een audioversterker stuurt die de luidspreker van stroom voorziet. In dit artikel zullen we met behulp van een blokschema leren over de werking van een Superheterodyne AM-ontvanger of kortweg superhet.
De meeste AM-ontvangers die tegenwoordig worden gevonden, zijn van het superheterodyne type omdat ze het gebruik van filters met hoge selectiviteit in hun middenfrequentie (IF) -trappen mogelijk maken en ze zijn zeer gevoelig (interne ferrietstaafantennes kunnen worden gebruikt) vanwege de filters in de IF-trap die helpt hen bij het wegwerken van ongewenste RF-signalen. Ook biedt de IF-versterkerstrip een hoge versterking, een goede sterke signaalrespons vanwege het gebruik van automatische versterkingsregeling in versterkers en bedieningsgemak (regelt alleen het volume, de aan / uit-schakelaar en de afstemknop).
Blokschema van Superheterodyne AM-ontvanger
Om te begrijpen hoe het werkt, laten we eens kijken naar het Superheterodyne AM-ontvangerblokdiagram dat hieronder wordt weergegeven.
Zoals u kunt zien, heeft het blokschema 11 verschillende fasen, elke fase heeft een specifieke functie die hieronder wordt uitgelegd
- RF-filter: het eerste blok is de combinatie van een ferrietstaafantennespoel en variabele condensator, die twee doelen dient: RF wordt in de spoel geïnduceerd en de parallelle condensator regelt de resonantiefrequentie ervan, aangezien ferrietantennes het beste ontvangen wanneer de resonantiefrequentie van de spoel en condensator zijn gelijk aan de draaggolffrequentie van het station - op deze manier fungeert het als een ingangsfilter van de ontvanger.
- Heterodyne Local Oscillator: Het tweede blok is de heterodyne, ook wel bekend als de local oscillator (LO). De frequentie van de lokale oscillator is ingesteld, dus ofwel de som of het verschil tussen de frequentie van het RF-signaal en de frequentie van de LO is gelijk aan de IF die in de ontvanger wordt gebruikt (meestal rond 455 kHz).
- Mixer: Het derde blok is de mixer, het RF-signaal en het LO-signaal wordt naar de mixer gevoerd om de gewenste IF te produceren. Mixers die in gewone AM-ontvangers worden aangetroffen, voeren de som uit, het verschil tussen de LO- en RF-frequenties en de LO- en RF-signalen zelf. Meestal worden in eenvoudige transistorradio's de heterodyne en de mixer gemaakt met behulp van één transistor. In ontvangers van hogere kwaliteit en ontvangers die speciale geïntegreerde schakelingen gebruiken, zoals de TCA440, zijn deze fasen gescheiden, waardoor een gevoeliger ontvangst mogelijk is doordat de mixer alleen de som- en verschilfrequenties afgeeft. In een transistor LO-menger werkt de transistor als een Armstrong-oscillator met een gemeenschappelijke basis en wordt de HF afkomstig van een spoel die op de ferrietstaaf is gewikkeld, gescheiden van de spoel van de resonantiekring, naar de basis gevoerd.Bij frequenties die verschillen van de resonantiefrequentie van het antenneresonantiecircuit, heeft het een lage impedantie, zodat de basis geaard blijft voor het LO-signaal maar niet voor het ingangssignaal, omdat het antennecircuit van het parallelle resonantietype is (lage impedantie bij verschillende frequenties van resonantie, bijna oneindige impedantie bij de resonantiefrequentie).
- Eerste IF-filter: het vierde blok is het eerste IF-filter. Bij de meeste AM-ontvangers is het een resonantiekring die in de collector van de mengtransistor is geplaatst met de resonantiefrequentie gelijk aan de IF-frequentie. Het doel is om alle signalen met een andere frequentie dan de IF-frequentie weg te filteren, omdat die signalen ongewenste mengproducten zijn en niet het audiosignaal dragen van de zender waarnaar we willen luisteren.
- Eerste IF-versterker: het vijfde blok is de eerste IF-versterker. Winsten van 50 tot 100 in elke IF-trap komen vaak voor als de versterking te hoog is, vervorming kan optreden, en als de versterking te hoog is, als de IF-filters te dicht bij elkaar staan en niet goed zijn afgeschermd, kan parasitaire oscillatie optreden. De versterker wordt bestuurd door AGC-spanning (Automatic Gain Control) van de demodulator. AGC verlaagt de versterking van de trap, waardoor het uitgangssignaal ongeveer hetzelfde is, ongeacht de amplitude van het ingangssignaal. In transistor AM-ontvangers wordt het AGC-signaal meestal naar de basis gevoerd en heeft het een negatieve spanning - in NPN-transistors wordt de basisvoorspanning lager getrokken, waardoor de versterking wordt verminderd.
- Tweede IF-filter: het zesde blok is het tweede IF-filter, net als het eerste is het een resonantiekring die in de collector van de transistor is geplaatst. Het laat alleen signalen van de IF-frequentie door - waardoor de selectiviteit wordt verbeterd.
- Tweede IF-versterker: het zevende blok is de tweede IF-versterker, het is praktisch hetzelfde als de eerste IF-versterker, behalve dat het niet wordt bestuurd door AGC, omdat te veel AGC-gestuurde trappen de vervorming verhoogt.
- Derde IF-filter: het achtste blok is het derde IF-filter, net als het eerste en het tweede is een resonantiekring die in de collector van de transistor is geplaatst. Het laat alleen signalen van de IF-frequentie door - waardoor de selectiviteit wordt verbeterd. Het stuurt het IF-signaal naar de detector.
- Detector: Het negende blok is de detector, meestal in de vorm van een germaniumdiode of een met een diode verbonden transistor. Het demoduleert AM door de IF te corrigeren. Aan de uitgang bevindt zich een sterke IF-rimpelcomponent die wordt uitgefilterd door een laagdoorlaatfilter met weerstand en condensator, zodat alleen de AF-component overblijft, deze wordt naar de audioversterker gevoerd. Het audiosignaal wordt verder gefilterd om de AGC-spanning te leveren, zoals bij een normale gelijkstroomvoeding.
- Audioversterker: het tiende blok is de audioversterker; het versterkt het audiosignaal en geeft het door aan de luidspreker. Tussen de detector en de audioversterker wordt een potentiometer voor volumeregeling gebruikt.
- Luidspreker: het laatste blok is de luidspreker (meestal 8 ohm, 0,5 W) die audio naar de gebruiker stuurt. De luidspreker is soms verbonden met de audioversterker via een koptelefoonaansluiting die de luidspreker loskoppelt wanneer een koptelefoon is aangesloten.
Superheterodyne AM-ontvangercircuit
Nu we de basisfunctionaliteit kennen van een Superheterodyne-ontvanger, laten we eens kijken naar een typisch schakelschema van Superheterodyne-ontvanger. Het onderstaande circuit is een voorbeeld van een eenvoudig transistorradiocircuit dat is geconstrueerd met de supergevoelige TR830-transistor van Sony.
Het circuit lijkt op het eerste gezicht misschien ingewikkeld, maar als we het vergelijken met het blokschema dat we eerder hebben geleerd, wordt het eenvoudig. Dus laten we elke sectie van het circuit splitsen om de werking ervan uit te leggen.
Antenne en mixer - L1 is de ferrietstaafantenne, het vormt een resonantiekring met de C2-1 en C1-1 variabele condensator parallel. De secundaire wikkeling koppelt in de basis van mengtransistor X1. Het LO-signaal wordt door C5 vanuit de LO naar de zender gestuurd. Uitgang IF wordt van de collector gehaald door IFT1, de spoel wordt op de collector afgetapt op een autotransformator-manier, want als de resonantiekring rechtstreeks tussen de collector en Vcc zou zijn aangesloten, zou de transistor de schakeling aanzienlijk belasten en zou de bandbreedte ook hoog - rond 200 kHz. Dit tikken vermindert de bandbreedte tot 30 kHz.
LO - Standaard Common-Base Armstrong-oscillator, C1-2 is afgestemd naast C1-1 zodat het verschil tussen de LO- en RF-frequenties altijd 455 kHz is. De LO-frequentie wordt bepaald door L2 en de totale capaciteit van C1-2 en C2-2 in serie met C8. L2 geeft feedback voor oscillaties van de collector naar de emitter. De basis is RF-geaard.
X3 is de eerste IF-versterker. Om een transformator te gebruiken om de basis van een transistorversterker te voeden, plaatsen we de secundaire tussen de basis en de bias en plaatsen we een ontkoppelingscondensator tussen de bias en de secundaire transformator om het circuit voor het signaal te sluiten. Dit is een efficiëntere oplossing dan het signaal via een koppelcondensator naar de basis te leiden die rechtstreeks is verbonden met voorspanningsweerstanden
TM is een signaalsterktemeter die de stroom meet die in de IF-versterker stroomt, omdat hogere ingangssignalen ervoor zorgen dat er meer stroom door de IF-transformator naar de tweede IF-versterker stroomt, waardoor de IF-amp-voedingsstroom die de meter meet, toeneemt. C14 filtert de voedingsspanning samen met R9 (buiten het scherm), omdat RF en elektrische ruisbrom in de spoel van de TM-meter kunnen worden geïnduceerd.
X4 is de tweede IF-versterker, bias wordt vast ingesteld door R10 en R11, C15 aardt de basis voor IF-signalen; het is verbonden met de niet-ontkoppelde R12 om negatieve feedback te geven om vervorming te verminderen, al het andere is hetzelfde als in de eerste versterker.
D is de detector. Het demoduleert de IF en levert de negatieve AGC-spanning. Germaniumdiodes worden gebruikt, omdat hun voorwaartse spanning twee keer lager is dan siliciumdiodes, waardoor een hogere ontvangergevoeligheid en lagere audiovervorming ontstaat / R13, C18 en C19 vormen een PI-topologie laagdoorlaat-audiofilter, terwijl R7 de AGC-sterkte regelt en een laagdoorlaatfilter met C10 dat de AGC-spanning filtert van zowel het IF- als het AF-signaal.
X5 is de audiovoorversterker, R4 regelt het volume en C22 geeft negatieve feedback bij hogere frequenties, wat zorgt voor extra laagdoorlaatfiltering. X6 is de driver van de eindtrap. S2 en C20 vormen een toonregelcircuit - wanneer de schakelaar wordt ingedrukt, zorgt C20 voor hogere audiofrequenties en fungeert het als een ruw laagdoorlaatfilter, dit was belangrijk in vroege AM-radio's, omdat luidsprekers zeer slechte lagefrequentieprestaties hadden en ontvangen audio klonk " blikkerig ”. Negatieve feedback van de uitgang wordt toegepast op het emittercircuit van de stuurtransistor.
T1 keert de fase om van signalen die naar de basis van X7 komen versus de fase aan de basis van X8, T2 draait de halfgolf stroomtrekkingen van elke transistor terug naar een hele golfvorm en past de hogere transistorversterkerimpedantie (200 ohm) aan de 8 -ohm luidspreker. De ene transistor trekt stroom wanneer het ingangssignaal een positieve golfvorm heeft en de andere wanneer de golfvorm negatief is. R26 en C29 bieden negatieve feedback, verminderen vervorming en verbeteren de audiokwaliteit en frequentierespons. J en SP zijn zo aangesloten dat de luidspreker wordt uitgeschakeld wanneer een koptelefoon wordt aangesloten. De audioversterker levert ongeveer 100 mW aan vermogen, voldoende voor een hele kamer.