Comunicări și linii parazite în proiectele de radio-dragoste
V. Polyakov, Moscova
Printre amatorii de radio există o zicală - "faceți un amplificator, veți obține un generator". Și despre astfel de probleme, cum ar fi fundalul unui curent alternativ, o mângâiere incomprehensibilă, fluierarea, șuieratul etc. și nu este necesar să vorbim - probabil că toată lumea le-a întâlnit. Într-un cuvânt, dispozitivul fabricat deseori nu funcționează exact așa cum ar fi de dorit, dar de multe ori deloc. Dar schema este corectă! Și totul a fost adunat pe el și, se pare, fără greșeli. Ce sa întâmplat?
Miracolele nu se întâmplă și dacă dispozitivul nu funcționează așa cum este destinat dispozitivului realizat în conformitate cu această schemă, atunci schema diferă de schema dată. În proiectarea reală a oricărui dispozitiv, există conexiuni care nu sunt prezentate în schema schematică și nu sunt luate în considerare de către acesta. Aceste link-uri sunt numite parazite, apar datorită instalării necorespunzătoare, alegerii greșite a designului și chiar a unei secțiuni transversale inadecvate sau a unei instalări incorecte a conductorilor de legătură.
Legăturile parazitare într-un design real pot fi identificate, reprezentate pe o diagramă schematică. Apoi devine clar ce efecte nedorite provoacă și cum să le elimine. Legăturile parazitare se supun legilor generale ale ingineriei electrice și radio și nu există nimic misterios sau mistic despre ele - totul este complet de înțeles. Dar avem nevoie de experiență și, bineînțeles, de cunoștințe.
Ce trebuie să știți mai întâi? Legea lui Ohm, de a avea un concept de inducție electromagnetică, rezistențe reactive și un pic despre teoria circuitelor și a patru porturi. Acest lucru este deja în marea majoritate a cazurilor suficient.
La fel ca și toate rezistențe sunt împărțite în activă, capacitiv și inductiv și cuplaj parazitare pot fi împărțite în conductor (prin rezistența), capacitatea (prin capacitate) și inductiv (sau printr-o inductanță mutuală comună a conductoarelor). Există, totuși, un al patrulea tip de conexiune parazitare - prin emisia și recepția undelor electromagnetice, dar modele de radio amatori sunt, de obicei, de mici dimensiuni, precum și frecvența la care funcționează, în conformitate cu lungimi de undă mult mai lungi. În aceste condiții, radiația este ineficientă, iar acest tip de comunicare este foarte rar.
Să luăm în considerare conexiunile enumerate, ilustrându-le cu exemple.
Conexiune conductivă. Se produce atunci când izolația este slabă sau există o rezistență comună în cele două circuite, ceea ce corespunde unei conexiuni paralele și seriale. Să presupunem că cascada pe tranzistorul cu efect de câmp VT1 (Figura 1, a) ați montat așa cum este arătat în Fig. 1, b, - pe bara cu lobi de montare (este ușor de imaginat că acestea pot fi piesele plăcii de circuite imprimate). Din cauza barei murdare, a prafului pe ea, a umezelii dintre contactele 1 și 2 poate apărea o rezistență "parazită" Rn.
Schema se dovedește a fi destul de diferită - ca în Fig. 1, c. În circuitul de poartă, de obicei există un rezistor de rezistență înaltă R1, de exemplu, cu o rezistență de 1 MΩ. Apoi rezistența de izolație Rn de 4 MΩ va duce la o tensiune de 1/5 la poartă, ceea ce va determina cu siguranță tranzistorul să iasă din modul normal. Tensiunea pe canal scade la zero, iar tranzistorul nu este ceea ce amplifică, nu va trece un semnal!
În mod deosebit periculos este scăderea rezistenței dintre ieșire și intrarea unui amplificator neinversiv cu un câștig mare (figura 2). La o anumită valoare a rezistenței Rn, un feedback pozitiv va transforma amplificatorul într-un generator sau într-un declanșator Schmitt, care formează impulsuri dreptunghiulare de la semnalul de intrare.
Uneori, chiar și o mică rezistență în lanțul de aprovizionare duce la consecințe nedorite. Această rezistență poate fi rezistență
firul în sine, plus rezistența internă a sursei de alimentare. În Fig. 3a prezintă circuitul unui amplificator de înaltă frecvență cu putere unipolară. Consum curent
nu rămâne constantă, poate fluctua în timp cu frecvența audio și dacă faza de ieșire este în doi timpi - cu dublul frecvenței audio. Pe rezistența Rn în circuitul de putere, tensiunea acestor oscilații va fi eliberată, care poate să nu aibă o amplitudine atât de mică.
De exemplu, la un consum de curent al amplificatorului 1 A și o rezistență Rn de numai 0,2 Ω, fluctuațiile de tensiune vor fi de 0,2 V. Divizorul R1R2, setând modul amplificator, de obicei împarte tensiunea de alimentare la jumătate. Apoi oscilațiile parazite de 0,1 V vor fi la intrarea amplificatorului, care poate depăși tensiunea de intrare care vine prin condensatorul C1!
Ce va duce la asta? Fie la auto-excitație, fie la mari distorsiuni. Pentru a reduce efectul descris, este setat un condensator de blocare C2. După cum se poate vedea din exemplul dat, rezistența sa capacitivă la curent alternativ trebuie să fie foarte mică, de unde capacitatea este mare. Cu o capacitate insuficientă, auto-excitația, manifestată fără fluierul sau urla condensatorului, se transformă în "picurare" - clicuri rare. Eliminarea "picăturii" nu poate numai să mărească capacitatea C2, dar și să mărească frecvența inferioară în lărgimea de bandă a amplificatorului propriu-zis.
condensatoarele oxid Impedanță cu creșterea frecvenței nu tinde la zero, cum ar fi de așteptat, în conformitate cu formula de reactanță capacitivă: Xc = 1 / w C. Există încă o oarecare rezistență datorită rezistenței electrolitului și constatările și concluziile din reactanța inductivă a foliei, pliat în interiorul condensatorului într-o rolă cilindrică. Circuitul echivalent al condensatorului, ținând cont de acești factori, dobândește forma prezentată în Fig. 3, b. Acest circuit numai la frecvențe mai mici, impedanța scade odată cu creșterea frecvenței. Acesta are o impedanță minimă la o anumită frecvență, iar la frecvențe mai mari rezistența crește din nou.
În astfel de cazuri, condensatorul de oxid este evacuat de un condensator ceramic, care este mult mai puțin capabil. Elimină creșterea rezistenței cu o frecvență în creștere. Desigur, ambii condensatori trebuie să fie instalați cât mai aproape de ieșirile de putere ale amplificatorului.
O altă măsură eficientă este de a elimina conexiunea parazitare descrisă - (. Figura 3 în) pentru a seta lanțul de decuplare R3C2. Pentru că este divizor AC atenuant comunicare parazite în timpul cât de multe ori ca capacitatea de condensator C2 este mai mică decât rezistența rezistorului activă R3.
În circuitele de curent înalt, chiar și aspectul conductorilor imprimați pe placă este important. În Fig. 4a prezintă dispunerea greșită a liniei de la sursa de alimentare la condensatorul de oxid C5. Rezistența pistei se adaugă la impedanța condensatorului de oxid, mărind-o. Amplasarea corectă este prezentată în Fig. 4, b.
Comunicare capacitivă. Să ne îndreptăm acum spre pickup-uri capacitive. Ele sunt deosebit de periculoase în circuite cu impedanță ridicată - în cascade de tuburi și în cascade pe tranzistoare cu efect de câmp. Să ne uităm la schema simplificată a cascadei amplificatorului (figura 5). Capacitatea parazită Cn, constând din capacitatea interelectrode a tranzistorului și capacitatea de montare, împreună cu capacitatea de intrare Svx formează un divizor prin care o parte a semnalului de ieșire revine la intrare. Deoarece tranzistorul inversează semnalul, feedback-ul rezultat (OC) este negativ, duce la o scădere a câștigului și la o limitare a lărgimii de bandă la frecvențe înalte.
Situația este mult mai rea în amplificatorul cu două cascade (Figura 6), care nu inversează semnalul. Acum sistemul de operare este pozitiv și duce la o creștere a câștigului. Dar, fără amplificare, două cascade pot ajunge la mai multe mii, chiar și la Cn = 0.001Свх la frecvențe înalte, sistemul de operare se dovedește a fi mai critic. Amplificatorul se transformă într-un generator.
Măsurile de combatere a acestor legături parazitare sunt instalarea rațională, oferind o mică capacitate parazită de Cn și ecranare. Pe o placă cu circuite imprimate, în unele cazuri, este suficient să se pună o cale "pământ" între intrare și ieșire.
Cea mai mică cuplare capacitivă între circuitele unui amplificator RF rezonant, ca regulă, conduce la auto-excitație. Faptul că impedanța circuitului rezonant este de ori mai mare și Q (Q - Q-factor) este superior capacitiv și impedanța inductivă condensator circuit și bobina (egală cu frecvența de rezonanță), ajungând la o sută de mii de-kohmi. În aceste condiții, C = C / Q conduce deja la un circuit de cuplare critică (Fig. 7), la care semnalul este transmis de la circuitul din circuit cu o slăbire doar de două ori. Dacă, totuși, un amplificator cu un factor de amplificare K este conectat între circuite, atunci capacitatea parazită trebuie redusă cu cel puțin K ori mai mult. De aceea, circuitele rezonante sunt aproape întotdeauna ecranat.
Puc.7
Uneori prezența capacităților parazitare. provoacă fenomene uimitoare. A existat un caz în care intrarea oscilografului lămpii SI-1 a fost conectată la circuitul oscilator al unui auto-oscilator de tranzistor. Generatorul a prezentat periodic oscilații sinusoidale, iar osciloscopul le-a arătat. Generatorul de energie deconectat - generația a continuat! Tranzistor cu tranzistori - generația a continuat! Tăiați condensatorul - a generat o bobină, numai frecvența a crescut!
Motivul a fost în tancurile parazitare. Pe osciloscop intrarea Y (în Fig. 8 este o diagramă simplificată a părții de intrare) a fost setat la tachetul catod având capacitate parazitare apreciabil între grilă și catod și catod și JS1 sârmă comune co2. Împreună cu bobina și lampa, au format un generator "clasic", "executat" în funcție de circuitul capacitiv de trei tone. A fost necesar să comutați separatorul de intrare (nereprezentat pentru simplitate) de la poziția 1: 1 la oricare alta - generația a fost pierdută.
Cuplajul inductiv. Este ușor de obținut între bobine cu câmpuri semnificative de împrăștiere magnetică. Fanii înregistrării magnetice sunt conștienți de faptul că merită plasat capul magnetic aproape de transformatorul de putere de rețea - iar un difuzor apare pe fundalul unui curent alternativ.
La frecvența industrială de 50 Hz, scuturile din oțel gros și chiar permalloy slăbesc câmpul de împrăștiere cu un factor de zeci de ori. Bateriile cu scurtcircuit din banda de cupru din jurul întregului transformator ajută, de asemenea, în acest scop, câmpul de dispersie induce curenți care slăbesc câmpul original prin legea inducției electromagnetice.
Pe același principiu, se bazează acțiunea ecranelor de aluminiu cu bobine de înaltă frecvență. Magnetic (inductiv) de cuplare între circuite nu este mai puțin periculos decât electric (capacitiv), și include, de asemenea, toate cele de mai sus pe circuitele asociate.
În special câmpul puternic de împrăștiere a antenelor magnetice și nu poate fi eliminat prin ecranare continuă, deoarece însăși principiul funcționării antenei este încălcat. Antena magnetică poate fi protejată numai de interferențe electrice, capacitive, utilizând ecrane neînchise. Câmpul antenei magnetice începe să scadă vizibil la distanțe de ordinul lungimii antenei. Dacă există o altă bobină neecranată în această zonă, este prevăzută o legătură parazită.
Câmpurile de împrăștiere foarte mici sunt obținute din bobine toroidale, dar cu condiția ca turele lor să fie uniform distribuite de-a lungul circumferinței inelului. Toate câmpurile magnetice ale toroidului se află în interiorul bobinei, iar ecranarea exterioară nu este necesară în unele cazuri.
Câmpurile magnetice creează nu numai bobine, ci și conductoare separate cu curent. În Fig. 9 prezintă conductorul 1 cu curentul i. Un câmp magnetic este format în jurul conductorului, liniile de forță ale căror (linii punctate) au forma unor inele "uzate" pe conductor. Dacă un alt conductor (2) trece în paralel, atunci câmpul magnetic induce o tensiune alternativă în el, cu atât conductorul este mai lung. Din acest motiv, conductorii de intrare și ieșire ai amplificatorului nu pot fi plasați în același pachet (totuși, va exista și un cuplaj capacitiv). Pentru a slăbi conexiunea, se recomandă poziționarea a doi conductori într-un unghi drept.
Când conductorul bobina câmp scade, forța electromotoare indusă în ea un maximum la localizarea axei bobinei paralelă cu liniile de câmp magnetic (L1 bobină în Fig. 9) și minimă în cazul dispunerea axei bobinelor perpendiculare pe liniile de forță (bobină 12).
Corectând orientarea corectă a celor două bobine una față de cealaltă, puteți obține o conexiune minimă între ele. Axa unei bobine trebuie să fie perpendiculară pe liniile magnetice ale forței celeilalte. Același lucru este valabil și pentru transformatoare: prin orientarea "silovik", este posibil să atenueze câmpul care acționează asupra capului de reproducere al magnetofonului.
Într-un articol scurt, este dificil să se facă recomandări "pentru toate ocaziile", dar nu se poate atinge decât problema "teren" - modul de conectare a părților și a părților dispozitivului la un fir comun. Și aici nu este nimic complicat - totul este rezolvat cu ajutorul legii lui Ohm și a schemelor echivalente.
Lăsați cele două părți ale dispozitivului, A și B din Fig. 10, este necesar să vă conectați la firul comun. Dacă procedăm, așa cum se arată în Fig. 10a, rezistența conductorului comun Rn va asigura o conexiune parazită între dispozitive. Conectarea corectă este prezentată în Fig. 10, b. Conductorii de "legare la pământ" se recomandă să fie făcuți cât mai scurți pentru a minimiza cuplarea inductivă între ele.
Puc.10
Cea de-a doua abordare este adesea folosită în echipamentele de "bunuri de consum". Acolo, toate firele de "împământare" duc la un punct - este ceva de conectat cu corpul, adesea lângă intrare. Cu această abordare, este necesar să se ia în considerare atât rezistența, cât și inductanța firelor comune. Această abordare nu poate fi utilizată în echipamentele de înaltă frecvență, unde inductanța conductorilor poate crea legături parazitare puternice.
În ceea ce privește PCB abordare germană este că toată zona neutilizată a plăcii pentru a face un fir comun - atunci rezistență și inductanță sunt minime. În plus, traseele comune de traseu dintre punctele "fierbinți" le afișează unele de altele.
În condiții de amatori un mod rapid și destul de fiabile de montare este faptul că folia nu este gravat, găuri forate în ea nu este, detaliile concluziilor „întemeiate“ scurtată la un nivel minim, sunt sudate la folia (Figura 11.). Montați piesele prin metoda balamalelor, suporturile sunt condensatoare de blocare (puteți utiliza rezistențe cu un strat conductiv la distanță sau mega-ohm ratinguri).
Puc.11
O variantă a acestei metode este instalarea a „punctului“ (Figura 11, dreapta.) - folie de insule rotunde tăiate printre un fir comun arie largă, propusă de radioamatori Moscova Zhutyaevym S. și V. Prokofiev.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: