Radiocircuits

(a) Kristalradio. (b) gemoduleerde RF bij antenne. (c) Gerectificeerde RF bij diodekathode, zonder C2-filtercondensator. (d) Gedemoduleerde audio naar koptelefoon.

Een antenne-aardingssysteem, tankcircuit, piekdetector en koptelefoon zijn de belangrijkste componenten van een kristalradio die te zien is in figuur (a). De antenne absorbeert uitgezonden radiosignalen (b) die via de andere componenten naar de aarde stromen. De combinatie van C1 en L1 omvat een resonantiekring, een zogenaamde tankkringloop. Het doel is om een ​​van de vele beschikbare radiosignalen te selecteren. De variabele condensator C1 zorgt voor afstemming op de verschillende signalen. De diode passeert de positieve halve cycli van de RF en verwijdert de negatieve halve cycli (c). C2 is zo bemeten dat het de radiofrequenties van de RF-envelop (c) filtert en audiofrequenties (d) doorgeeft aan de headset. Merk op dat er geen voeding nodig is voor een kristalradio. Een germaniumdiode, die een lagere voorwaartse spanningsval heeft, biedt een grotere gevoeligheid dan een siliciumdiode.

Terwijl hierboven een magnetische hoofdtelefoon van 2000Ω wordt weergegeven, is een keramische oortelefoon, ook wel een kristallen oortelefoon genoemd, gevoeliger. De keramische oortelefoon is wenselijk voor alle behalve de sterkste radiosignalen.

De schakeling in onderstaande figuur produceert een sterkere output dan de kristaldetector. Omdat de transistor geen voorspanning heeft in het lineaire gebied (geen basisvoorspanningsweerstand), geleidt deze alleen gedurende positieve halve cycli van RF-invoer, waarbij de audiomodulatie wordt gedetecteerd. Een voordeel van een transistordetector is naast detectie ook versterking. Dit krachtigere circuit kan gemakkelijk 2000Ω magnetische hoofdtelefoons aansturen. Merk op dat de transistor een germanium PNP-apparaat is. Dit is waarschijnlijk gevoeliger, vanwege de lagere 0.2V VBE, in vergelijking met silicium. Een siliciumapparaat zou echter nog steeds moeten werken. Omgekeerde batterijpolariteit voor NPN-siliciumapparaten.

TR Eén, één transistorradio. No-bias-weerstand veroorzaakt werking als detector

De 2000Ω-koptelefoon is niet langer een algemeen verkrijgbaar item. De oordopjes met lage impedantie die gewoonlijk worden gebruikt met draagbare audioapparatuur, kunnen echter worden vervangen wanneer ze zijn gekoppeld aan een geschikte audiotransformator.

Het circuit in de onderstaande afbeelding voegt een audioversterker toe aan de kristaldetector voor een groter hoofdtelefoonvolume. Het originele circuit gebruikte een germaniumdiode en transistor. Een schottky-diode kan worden vervangen door de germaniumdiode. Een siliciumtransistor kan worden gebruikt als de basisvoorspanningsweerstand wordt gewijzigd volgens de tabel.

Crystal-radio met één transistoraudioversterker, basisbias

Voor meer kristalradiocircuits, eenvoudige radio's met één transistor en meer geavanceerde radio's met een laag transistorgetal.

Regency TR1:eerste in massa geproduceerde transistorradio, 1954

Het circuit in de onderstaande afbeelding is een AM-radio met geïntegreerde schakeling die alle actieve radiofrequentieschakelingen binnen één IC bevat. Alle condensatoren en inductoren, samen met enkele weerstanden, bevinden zich buiten het IC. De 370 pF variabele condensator stemt het gewenste RF-signaal af. De 320 pF variabele condensator stemt de lokale oscillator 455 KHz af boven het RF-ingangssignaal. Het RF-signaal en de lokale oscillatorfrequenties vermengen zich en produceren de som en het verschil van de twee op pin 15. Het externe 455 KHz keramische filter tussen pin 15 en 12 selecteert de 455 KHz verschilfrequentie. Het grootste deel van de versterking bevindt zich in de middenfrequentieversterker (IF) tussen pinnen 12 en 7. Een diode op pin 7 herstelt audio van de IF. Sommige automatische versterkingsregeling (AGC) wordt hersteld en gefilterd naar DC en teruggevoerd naar pin 9.

IC-radio

Het onderstaande figuur toont conventionele mechanische afstemming (a) van de RF-ingangstuner en de lokale oscillator met varactordiode-afstemming (b). De vermaasde platen van een dubbele variabele condensator zorgen voor een omvangrijk onderdeel. Het is economisch om deze te vervangen door varicap-afstemdiodes. Het verhogen van de reverse bias Vtune verlaagt de capaciteit waardoor de frequentie toeneemt. Vtune kan worden geproduceerd door een potentiometer.

IC-radiovergelijking van (a) mechanische afstemming met (b) elektronische varicap-diode-afstemming.

Onderstaande afbeelding toont een nog lager aantal AM-radio's. De technici van Sony hebben het middenfrequente (IF) banddoorlaatfilter opgenomen in het 8-pins IC. Dit elimineert externe IF-transformatoren en een IF-keramisch filter. L-C-afstemcomponenten zijn nog steeds vereist voor de radiofrequentie (RF) ingang en de lokale oscillator. De variabele condensatoren kunnen echter worden vervangen door varicap-afstemdiodes.

Compacte IC-radio elimineert externe IF-filters

De onderstaande afbeelding toont een FM-radio met een laag aantal onderdelen op basis van een TDA7021T geïntegreerd circuit van NXP Wireless. De omvangrijke externe IF-filtertransformatoren zijn vervangen door RC-filters. De weerstanden zijn geïntegreerd, terwijl de condensatoren extern zijn. Deze schakeling is vereenvoudigd uit figuur 5 in het NXP-gegevensblad. Zie afbeelding 5 of 8 van de datasheet voor het weggelaten signaalsterktecircuit. Het eenvoudige afstemcircuit komt uit het testcircuit van figuur 5. Figuur 8 heeft een meer uitgebreide tuner. Gegevensblad Afbeelding 8 toont een stereo FM-radio met een audioversterker voor het aansturen van een luidspreker.

IC FM-radio, signaalsterktecircuit niet weergegeven

Voor een bouwproject wordt de vereenvoudigde FM-radio in de bovenstaande afbeelding aanbevolen. Wind voor de 56nH-inductor 8 windingen van #22 AWG blanke draad of magneetdraad op een boor van 0,125 inch of een andere doorn. Verwijder de doorn en strek hem uit tot de lengte van 0,6 inch. De afstemcondensator kan een miniatuurtrimmercondensator zijn.

Onderstaande afbeelding is een voorbeeld van een common-base (CB) RF-versterker. Het is een goede illustratie omdat het eruitziet als een CB bij gebrek aan een bias-netwerk. Omdat er geen bias is, is dit een klasse C-versterker. De transistor geleidt minder dan 180° van het ingangssignaal omdat er voor 180° klasse B een voorspanning van ten minste 0,7 V vereist is. De common-base-configuratie heeft een hogere vermogensversterking bij hoge RF-frequenties dan de common-emitter. Dit is een eindversterker (3/4 W) in tegenstelling tot een kleine signaalversterker. De input- en output-π-netwerken stemmen de emitter en collector af op respectievelijk de 50 Ω input- en outputcoaxiale aansluitingen. Het -uitgangsnetwerk helpt ook bij het filteren van harmonischen die worden gegenereerd door de klasse C-versterker. Hoewel er waarschijnlijk meer secties nodig zijn door moderne stralingsemissienormen.

Klasse C common-base 750 mW RF eindversterker. L1 =#10 Cu-draad 1/2 slag, 5/8 inch binnendiameter bij 3/4 inch hoog. L2 =#14 vertinde Cu-draad 1 1/2 slag, 1/2 inch ID met 1/3 inch tussenruimte.

Een voorbeeld van een high-gain common-base RF-versterker wordt getoond in onderstaande afbeelding. Het common-base circuit kan naar een hogere frequentie worden geduwd dan andere configuraties. Dit is een gebruikelijke basisconfiguratie omdat de transistorbases voor wisselstroom zijn geaard door 1000 pF-condensatoren. De condensatoren zijn nodig (in tegenstelling tot de klasse C, vorige afbeelding) om de 1KΩ-4KΩ-spanningsdeler de transistorbasis te laten voorspannen voor klasse A-werking. De 500Ω weerstanden zijn emitter bias weerstanden. Ze stabiliseren de collectorstroom. De 850Ω-weerstanden zijn DC-collectorbelastingen. De drietrapsversterker biedt een totale versterking van 38 dB bij 100 MHz met een bandbreedte van 9 MHz.

Klasse A common-base kleinsignaal versterker met hoge versterking

Een cascodeversterker heeft een brede bandbreedte zoals een common-base versterker en een matig hoge ingangsimpedantie zoals een common emitter-opstelling. De biasing voor deze cascodeversterker (figuur hieronder) is uitgewerkt in een voorbeeldprobleem Ch 4 .

Klasse A cascode kleinsignaal versterker met hoge versterking

Dit circuit wordt gesimuleerd in de sectie "Cascode" van het BJT-hoofdstuk Ch 4 . Gebruik RF- of microgolftransistors voor de beste hoge frequentierespons.

PIN-diode T/R-schakelaar ontkoppelt ontvanger van antenne tijdens zenden

PIN-diode antenneschakelaar voor richtingzoekerontvanger

PIN-diodeverzwakker:PIN-diodes fungeren als spanningsvariabele weerstanden

De PIN-diodes zijn gerangschikt in een π-verzwakkernetwerk. De anti-serie diodes heffen enige harmonische vervorming op in vergelijking met een enkele serie diode. De vaste 1,25 V-voeding voorspant de parallelle diodes, die niet alleen gelijkstroom van aarde via de weerstanden geleiden, maar ook RF naar aarde geleiden via de condensatoren van de diodes. De stuurspanning, Vcontrol, verhoogt de stroom door de parallelle diodes naarmate deze toeneemt. Dit vermindert de weerstand en demping, waardoor meer RF van ingang naar uitgang wordt doorgegeven. De demping is ongeveer 3 dB bij Vcontrol =5 V. De demping is 40 dB bij Vcontrol =1 V met een vlakke frequentierespons tot 2 GHz. Bij Vcontrol=0,5 V is de demping 80 dB bij 10 MHz. De frequentierespons varieert echter te veel om te gebruiken.

GERELATEERD WERKBLAD:

• Werkblad Grondbeginselen van radiocommunicatie