Электрик в доме

Автор: admin, 15 Июл 2019

В этой, пятой по счёту, обучающей статье мы рассмотрим, как и обещал в предыдущей статье, как же работает радиоприёмник. Наш первый радиоприёмник состоял из колебательного контура (антенна и заземление), детектора (диод) и наушников (телефонный капсюль). Давайте теперь рассмотрим как работает каждая из этих частей.

Колебательный контур

Самый простой контур состоит всего из двух элементов — это конденсатор (накопитель электрических зарядов) и катушка индуктивности. Электрическая схема такого колебательного контура представлена на рисунке ниже.

На схеме обозначено:

• L1 — катушка индуктивности
• C1 — конденсатор

Почему я обозначил на схеме L1 и C1, когда можно было просто написать L и C? Потому что так принято, в схеме может оказаться много катушек и конденсаторов, поэтому каждому элементу присваивают свой порядковый номер.

Катушку индуктивности называют ещё катушкой самоиндукции, рассмотрим что это такое. При включении или выключении постоянного тока в цепи, где находится такая катушка, катушка препятствует нарастанию при включении и убыванию тока при выключении, собственно это и есть явление самоиндукции. При включении тока в катушке возникает магнитное поле, которое и возбуждает ток самоиндукции, направленный в противоположную сторону. При выключении, наоборот, магнитное поле рассеиваясь, индуцирует ток в катушке того же направления, что и был.

Если ток переменный, то его направление всё время меняется и явление самоиндукции происходит непрерывно. Явление самоиндукции похоже на инерцию — машина не сразу набирает скорость, но и остановить её мгновенно невозможно.

Конденсатор это накопитель зарядов, в простейшем виде представляет собой две металлические пластины, расположенные на некотором расстояний друг от друга и разделённые воздухом или другим диэлектриком.

Если к обкладкам (пластинам) конденсатора подключить источник постоянного тока, то конденсатор зарядится до максимального значения напряжения этого источника. Во время заряда в цепи потечёт ток, который прекратится после полного заряда конденсатора. Время заряда тем больше, чем больше ёмкость конденсатора, а ёмкость в свою очередь зависит от площади пластин и расстояния между ними, чем меньше расстояние и больше площадь, тем больше ёмкость.

Конденсатор сохранит свой заряд и после отключения источника тока и сам, в свою очередь, может стать источником тока, например для катушки, на время, пока конденсатор не разрядится.

Но ведь катушка обладает самоиндукцией, а это значит, что при подключении заряженного конденсатора, он разрядится через катушку, а катушка обратно вернёт заряд конденсатору, но уже обратной полярности и заряд станет чуть-чуть меньше из-за потерь, и процесс пойдёт заново, получатся затухающие колебания с постепенно уменьшающейся амплитудой.

А частота таких колебаний будет неизменной и будет зависеть от параметров катушки и конденсатора. Это, так называемая, собственная частота контура. Причём чем меньше индуктивность катушки и ёмкость конденсатора, тем выше частота.

В контуре нашего приёмника колебания не затухающие, потому что энергия радиоволн поддерживает эти колебания. А наибольшая амплитуда этих колебаний возникает, если собственная частота контура совпадёт с частотой передающей радиостанции. Это явление называется резонансом. Именно таким образом можно выделить нужную нам радиостанцию — нужно всего лишь изменить параметры контура, тем самым «подстраиваясь» под несущую частоту радиостанции.

Каким же образом работал колебательный контур нашего радиоприёмника, описанного в предыдущей статье, ведь там не было конденсатора? Да, в самом первом опыте его не было, дело в том, что там есть антенна и заземление, а это уже не замкнутый, а открытый колебательный контур. Роль конденсатора в данном случае выполняли заземление и антенна, антенный провод и земля тоже являются своеобразными пластинами(обкладками) конденсатора.

Детектор

Детектором в нашем случае являлся диод. Диод это полупроводниковый прибор, который проводит ток одного направления и не проводит (почти) ток обратного направления.

Из рисунка видно, что диод «срезал» нижнюю часть сигнала, это ещё называется выпрямление переменного тока. Таким образом мы получили изменяющийся по амплитуде сигнал звуковой частоты, но ещё с высокочастотной несущей, которую можно легко убрать — для этого в предыдущей статье и использовался блокировочный конденсатор. Его ёмкость такова, что он оказывает значительное сопротивление токам звуковой частоты и малое сопротивление токам высокой частоты, которые он и блокирует.

В результате на наушники (капсюль) поступает «чистый» сигнал звуковой частоты.

Наушники

Основными частями наушников (капсюля) являются: мембрана, катушки и постоянный магнит.

Работает капсюль следующим образом — через катушки (они соединены последовательно) течёт ток звуковой частоты и создаёт магнитное поле и в зависимости от направления тока либо ослабляет, либо усиливает действие поля постоянного магнита. Металлическая мембрана при этом колеблется в такт изменяющемуся магнитному полю и создаёт звуковые колебания.

Каждый капсюль имеет разные характеристики, но наиболее важным для нашего приёмника является чувствительность — способность капсюля реагировать на слабые сигналы. Большей чувствительностью будет обладать капсюль с большим количеством витков катушек, соответственно капсюль нужно выбирать большего сопротивления.

В нашем радиоприёмнике мощность очень мала, поэтому его можно использовать только с электромагнитными телефонами (капсюлем), а для громкого радиоприёма на динамик (громкоговоритель) нужен дополнительный усилитель. Усилители в радиоприёмниках бывают двух видов: усилитель звуковой частоты (УЗЧ) — устанавливается после детектора и усилитель радиочастоты(УРЧ) — устанавливается до детектора.

В обычных радиоприёмниках используют оба усилителя, конструкцию таких приёмников мы будем разбирать в следующих обучающих статьях.

Рубрики: Учимся радиотехнике и электронике
Метки: электроника