Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина - Рудольф Сворень

Чем меньше емкость конденсатора связи Ссв, тем меньше будет влиять антенна на настройку контура. Однако делать емкость этого конденсатора слишком малой нельзя, так как, чем меньше Ссв, тем меньше напряжение сигнала, действующее на контуре. Для того чтобы пояснить это, рассмотрим, как ведет себя конденсатор в цепи переменного тока. Вопрос этот для нас очень важен, так как с конденсаторами, включенными в цепи переменного тока, мы будем встречаться на каждом шагу.

Если говорить строго, то через конденсатор не проходит ни постоянный, ни переменный ток, так как между обкладками находится изолятор, в котором свободные электрические заряды двигаться не могут.

Включение конденсатора в цепь постоянного тока равносильно разрыву этой цепи. Что же касается переменного тока, то он будет протекать по цепи, в которую включен конденсатор, благодаря периодическому заряду и разряду этого конденсатора. Действительно, когда происходит заряд конденсатора, то электрические заряды, например электроны, на одной обкладке накапливаются, а с другой обкладки уходят. При этом они, конечно, двигаются по соединительным проводам, подключенным к обкладкам конденсатора. Такое же движение зарядов, только в противоположном направлении, происходит и при разряде конденсатора. Если включить конденсатор в цепь переменного тока, то он будет периодически заряжаться то в одной полярности, то в противоположной. Это значит, что электроны будут накапливаться то на одной, то на другой обкладке, и каждый раз при заряде и разряде свободные электроны будут двигаться по цепи, в которую включен конденсатор, не попадая, однако, в изолятор, включенный между обкладками.

А поскольку под действием переменного напряжения в цепи конденсатора двигаются заряды, то мы считаем, что конденсатор пропускает переменный ток, хотя и в этом случае заряды не проходят через изолятор.

Конденсатор влияет на величину переменного тока в цепи, и поэтому (по аналогии с законом Ома) его часто рассматривают как сопротивление. Это так называемое емкостное сопротивление обозначается буквой Хс и так же, как и обычное сопротивление, измеряется в омах. Величина Хс зависит от частоты переменного тока и от емкости С конденсатора: с уменьшением емкости конденсатора, так же как и с уменьшением частоты переменного тока, емкостное сопротивление конденсатора увеличивается (рис. 80, 81; лист 87). Эту зависимость удобно записать в виде простой формулы:

Смысл этой формулы весьма прост: чем меньше емкость С, тем меньше зарядов будет двигаться к обкладкам при каждом заряде и разряде конденсатора; чем меньше частота переменного тока, тем реже будет заряжаться и разряжаться конденсатор. Отсюда следует, что с уменьшением f и С уменьшается ток в цепи, или, иными словами, растет сопротивление конденсатора.

Этот вывод имеет огромное практическое значение. Так, например, если нам понадобится включить в цепь конденсатор с очень маленьким емкостным сопротивлением, то емкость этого конденсатора нужно будет выбирать с учетом частоты переменного тока в цепи. Для высоких частот можно будет взять конденсатор небольшой емкости, а вот для низких частот емкость конденсатора придется взять большой. Это хорошо иллюстрируется простым примером. На частоте 100 кгц конденсатор емкостью 100 пф обладает емкостным сопротивлением хс= 16 ком.

При уменьшении частоты в 1000 раз, то есть на частоте 100 гц, сопротивление конденсатора возрастете 1000 раз и станет равным 16 000 ком (16 Мом). Для того чтобы при уменьшении частоты емкостное сопротивление не изменилось, нужно увеличить емкость конденсатора. Сопротивление 16 ком на частоте 100 гц будет иметь конденсатор емкостью 100 000 пф (0,1 мкф).

Из приведенной выше формулы следует также, что уменьшение емкости конденсатора связи Ссв (лист 85) приведет к росту сопротивления этого конденсатора, а следовательно, к уменьшению тока в цепи антенны. Поэтому емкость Ссв нельзя брать слишком малой.

Сказанное можно пояснить еще иначе. Конденсатор связи и колебательный контур LкСк можно рассматривать как делитель напряжения, к которому приложена э. д. с., действующая между зажимами А («антенна») и 3 («земля»). Мы не будем пока говорить о том, чему равно сопротивление колебательного контура — даже без этого ясно: чем больше емкостное сопротивление конденсатора связи, тем меньшая часть э. д. с. будет действовать на нижней части делителя — на контуре и подключенной к нему цепи детектор — телефон.

Третья схема (лист 86) называется схемой индуктивной связи контура с антенной или схемой с трансформаторным входом. Во многих электротехнических и радиотехнических устройствах бывает нужно передать энергию из одной цепи в другую, причем соединять эти цепи между собой нежелательно или просто нельзя. В этом случае можно воспользоваться устройством, которое получило название «трансформатор».

Трансформатор состоит из двух (а иногда и более) катушек, расположенных рядом. Если к одной из катушек подвести переменный ток, то под действием изменяющегося магнитного поля во второй катушке возникнет переменная э. д. с. и таким образом будет осуществлена передача энергии между двумя фактически не соединенными цепями. Если пропустить ток по второй катушке, то э. д. с. возникнет в первой. Важно заметить, что передача энергии (то есть появление наведенной э. д. с.) будет происходить только при переменном токе. Постоянный ток создает такое же постоянное магнитное поле, а э. д.с. на катушках трансформатора появляется лишь тогда, когда окружающее их магнитное поле меняется.

На высоких частотах связь между катушками получается достаточно сильной уже тогда, когда эти катушки расположены на расстоянии нескольких миллиметров, а иногда и нескольких сантиметров одна от другой. На низких частотах ток меняется медленнее, и для эффективной передачи энергии между катушками трансформатора их приходится наматывать одну на другую и, что особо важно, обязательно располагать на стальном сердечнике.

Важнейшим достоинством трансформаторов является то, что они позволяют при передаче энергии в необходимое число раз увеличивать либо уменьшать напряжение (стр. 164).

Продолжим рассмотрение схемы приемника с индуктивной связью во входной цепи. Высокочастотный ток, наведенный в антенне, проходит по катушке связи Lсв. Магнитное поле этой катушки наводит ток в контурной катушке Lк (эти катушки размещены рядом), и таким образом энергия из антенной цепи передается в контур. Сближая либо раздвигая катушки Lсв и Lк, можно усиливать или ослаблять связь контура с антенной. Обычно в приемниках индуктивность Lсв делают в четыре-пять раз больше, чем индуктивность Lк, и эти катушки легко различить по внешнему виду. Однако в детекторном приемнике индуктивность катушки Lсв лучше всего подбирать опытным путем.

Четвертая схема (лист 86) отличается от третьей тем, что детектор подключен к отводу от катушки Lк. При этом к детектору подводится лишь часть напряжения, действующего на контуре, что, конечно, является недостатком. Но во многих случаях мы миримся с этим недостатком, так как подобное включение детектора позволяет улучшить добротность контура.

Дело в том, что цепь детектор — телефон пат у чает энергию из контура, а следовательно, эту цепь нужно рассматривать как сопротивление, шунтирующее контур (Rш). Подключая цепь детектор — телефон к части контура, мы уменьшим ток, который пойдет через нее, и тем самым уменьшим потери энергии в этой цепи (то есть увеличим добротность Q контура). Так, например, если на контуре действует напряжение 10 в, а сопротивление цепи детектор — телефон 1 ком, то через эту цепь пойдет ток 10 ма.

Если же подключить детектор к средней точке катушки, то к нему уже будет приложено напряжение в 5 в (катушку можно рассматривать как делитель напряжения), ток в цепи детектор — телефон уменьшится до 5 ма, а следовательно, уменьшится и мощность, потребляемая этой цепью от контура. Это, в свою очередь, приведет к повышению добротности Q. Таким образом, чем ниже (по схеме) точка подключения детектора, тем меньше подводимое к нему напряжение, но в то же время больше Q контура. Можно так подобрать отвод от катушки Lк, что ток в цепи детектор — телефон уменьшится незначительно, a Q контура возрастет в полтора-два раза. А чем выше добротность, тем сильнее проявляется одно из замечательных свойств контура — его избирательность.