НЧ ограничитель
Предлагаемый НЧ ограничитель является модернизированным вариантом НЧ speech - процессора, первоначально опубликованного ew1mm в журнале ”Радиолюбитель КВ и УКВ” нр.9 1995г. Устройство предназначено для повышения эффективности передачи в режиме SSB, однако с успехом может быть использовано и при работе FM.
Для изготовления НЧ ограничителя не требуется каких-либо специальных знаний или навыков, достаточно лишь правильно выполнить монтаж и подключить устройство к трансиверу. Использовать микрофонный усилитель трансивера не следует, так как данное устройство его полностью заменяет. В сущности, это высококачественный микрофонный усилитель, развернутая схема которого с использованием дискретных элементов дали возможность довести каждый из каскадов до высоких параметров, предполагая легкую повторяемость конструкции и качественный сигнал на передачу.
Некоторое назначение
элементов.
DA1,VD1,VD2 - АРУ входного сигнала
DA2, VT1 - микрофонный усилитель (МУ) с подъемом АЧХ
DA3 - активный фильтр 300-3000 гц
DA4, VT2, VD3 - усилитель ограничитель
DA5 - активный фильтр 300-3000 гц
VT3 - эмиттерный повторитель
Одна из последних доработок конструкции - это введение АРУ входного сигнала. За
основу была взята часть схемы опубликованной в [1,2] .
Отказавшись от дефицитных импортных транзисторов и питания +24 в, мы
использовали операционный усилитель К140УД7 и питание +12 в, что не повлияло на
качество работы схемы.
Полученные результаты дали возможность использовать схему АРУ входного сигнала в
составе любых микрофонных усилителей, как их неотемлемой части.
Для чего необходима АРУ
входного сигнала?
Известно, что при произнесении перед микрофоном на расстоянии 10-15см
раскатистого а-а-а-а, милливольтметр подключенный к микрофону зарегистрирует
напряжение звуковой частоты порядка 1- 2 мв.
Однако в нашей речи присутствует много шипящих звуков и глухих согласных,
мгновенно развивающих гораздо большую амплитуду, которая в зависимости от типа
микрофона достигает 0,5 - 1 в, и это без каких-либо усилительных каскадов.
Сказанное выше справедливо
для всех типов микрофонов, лишь с той разницей, что в отличие от динамических
микрофонов - электретные, кристалические и керамические имеют гораздо большие
пиковые выбросы. Это легко проверить, достаточно посвистеть перед микрофоном или
сказать фразу содержащую
большее количество шипящих звуков.
При подключении микрофона к трансиверу выясняется, что первый каскад МУ на пиках
перекачивается входным сигналом, получая на шипящих звуках большую амплитуду, в
отличие от амплитуды среднего уровня.
Даже если трансивер имеет хорошо зарекомендовавшую себя систему ALC проблема не
решается, так как искажения и перекачка в НЧ тракте попали в полосу пропускания
сигнала и скажутся на окраске передающего сигнала в целом.
Краткое описание работы
схемы
Входной сигнал с микрофона уровнем приблизительно 1мв (среднее значение)
поступает на каскад, собранный на DA1 - АРУ входного сигнала, работа которого
полностью устраняет вышеописанные проблемы.
НЧ сигнал усиливается до уровня около 80 мв, затем аттеньюируется с помощью
диодов VD1 и VD2 до уровня равного входному сигналу. Здесь не происходит
никакого ограничения сигнала.
Сигнал в контрольной точке КТ1 будет имеет синусоидальную форму, а напряжение
практически равно входному, т.е. сигналу развиваемому микрофоном, но при этом
мгновенные пиковые выбросы отсутствуют.
В случае если напряжение в КТ1 слегка выше входного (пиковые выбросы при этом
также будут отсутствовать), его уменьшают до уровня входного с помощью
подстроечного резистора R10.
Далее сигнал усиливается с помощью малошумящего усилителя на VT1.
Здесь задается качество будующего НЧ ограничителя, в частности отношение
сигнал-шум.
При настройке позже, следует установить указанные на схеме напряжения на выводах
транзистора.
Следующий каскад на DA2 - это усилитель с подъемом АЧХ в области высоких частот.
Все резисторы в этом каскаде за исключением тех, что в цепи питания имеют
разброс по номиналу плюс/минус 5%.
Конденсаторы С14, С15 желательно пленочные, так же 5%. Выходное напряжение
снимается через потенциометр R23.
Важный вопрос это фильтрация НЧ сигнала перед тем как он подвергнется
ограничению.
Эту роль выполняет активный фильтр собранный на DA3 c полосой пропускания 300 -
3000 гц.
Конденсаторы С20, С21, С23 (желательно пленочные), а также резисторы в этом
каскаде с разбросом 5%.
Регулируемый Усилитель-Ограничитель собран на операционном усилителе DA4.
Потенциометр R30 "Уровень Ограничения " выносится на переднюю панель устройства
и имеет (желательно) логарифмическую зависимость. Соединение потенциометра с
платой ограничителя производится экранированным проводом, причем оплетка
заземляется с обоих сторон.
Следует отметить, что все остальные подстроечные резисторы в конструкции
расположены на печатной (монтажной) плате и на переднюю панель не выводятся.
Если потенциометра с логарифмической зависимостью нет, а показательные изменения
уровня ограничения в эфире производиться не будут, то можно применить
потенциометр с любой зависимостью.
Ограничение производится по выходу DA4, причем одна полуволна ограничивается с
помощью диода VD3, другая переходом база - эммитер транзистора VT2.
Как ни странно, окраска сигнала, и его объемность немного зависят и от типа
диода VD3.
Мы использовали диод Д311 (Д311А), затем применили импортный 1N4148 не
являющийся дефицитным.
Светодиод VD4 в цепи коллектора VT2 - индикатор уровня ограничения.
Чем больше уровень ограничения, тем больше интенсивность свечения светодиода.
После узла ограничения следует активный фильтр с полосой 300 - 3000 гц - DA5.
Конденсаторы С26, С27, С29 (желательно пленочные), а так же резисторы в этом
каскаде имеют расброс по номиналу 5%.
Эммитерный повторитель собран на транзисторе VT3.
Конденсаторы С31 и С34 неполярные, желательно пленочные.
Общим требованием при изготовлении подобных устройств является применение
заведомо исправных электролитических конденсаторов, а так же изготовление
качественного стабилизированного источника питания с минимальной пульсацией
выходного напряжения.
Настройка НЧ ограничителя
сводится к подбору напряжений на выводах VT1 в указанной последовательности:
Путем подбора резистора R11 добиваются на коллекторе +1,5 в.
Подбирая номинал резистора R13 устанавливают на эммитере +0,3 в.
Затем устанавливают +0,8 в на базе подбирая R12.
После этого следует повторно проверить напряжения на выводах транзистора, т.к.
изменение напряжения в одной точке ведет к небольшому изменению в другой.
Затем на вход схемы НЧ ограничителя подается низкочастотный сигнал частотой 1000
гц c амплитудой 1мв и убеждаемся с помощью осциллографа, что на подвижном
контакте R23 "Выход МУ" сигнал имеет синусоидальную форму.
Затем потенциометр R30 "Уровень ограничения" ставят до упора против часовой
стрелки, что соответствует минимуму ограничения, а осциллограф переносится в
базу транзистора VT2.
Движок R23 cтавим в такое положение, чтобы сигнал в базе VT2 был не ограничен, а
имел синусоидальную форму.
Затем ставим R30 в положение 80% от полного поворота движка потенциометра, это
положение будет рабочим и соответствует 16 дБ ограничения.
Идентичность ограничения одной полуволны и другой проверяем осциллографом.
При 100% повороте по часовой стрелке движка R30 ограничение составляет 20 дБ и
может быть использовано при работе в Pile up (Pile up - англ.- "Свалка" на
частоте).
При отсутствии НЧ
генератора, но имея осциллограф достаточно подключить микрофон ко входу
устройства и произнести раскатистое а-а-а-а на расстоянии 10-15 см от микрофона.
Устанавливаем необходимый уровень напряжения с движка R23 контролируя
сунусоидальный сигнал в базе VT2, при этом R30 "Уровень ограничения" находится в
положении минимума ограничения.
Затем увеличиваем уровень ограничения, контролируя осциллографом форму
ограниченного сигнала продолжая произносить перед микрофоном раскатистое
а-а-а-а. Процесс настройки закончен.
Тем, кто собирается
использовать НЧ ограничитель в составе р/станции Р143 рекомендуется произвести
некоторую замену емкостей, установив следующие номиналы :
С9- 0,68 мк; С12- 0,068 мк; C17- 0,22 мк; C34- 0,1 мк.
Для "стошестидесятников", имеющих связной приемник Р160П в трансиверном режиме и
собирающихся использовать НЧ ограничитель в составе заводского формирователя
телефонных видов работ Б4-24 от Возбудителя "Лазурь" рекомендуется установить
следующие емкости:
C9- 0,047 мк, С12- 0,068, С17- 0,15 мк, С34- 0,1 мк.
Желательно в качестве этих емкостей использовать пленочные конденсаторы.
Уровень выхода на Балансный Модулятор устанавливают с помощью R39 "Уровень
выхода".
Желательно использовать микрофоны МД80 или МД380А применяемые в служебной
радиосвязи.
P.S. Если у Вас нет 5% резисторов и пленочных конденсаторов, а есть желание
иметь НЧ ограничитель, не отчаивайтесь.
Используйте те компоненты, какие у Вас имеются.
Все будет хорошо. Разница между "Хорошо" и "Отлично" как правило не заметна на
слух, а уловима лишь измерительными приборами.
Александр (EU7AW) разработал печатную плату используя программу Layout ver. 3.0. (ew1mm_lay.zip)
Литература: 1. Radio-Electronics, 1972, March
2. Радио нр.4, 1974г., стр.57
Игорь Подгорный,
(EW1MM)
Вячеслав Сергейчук, (EW1CA)
г.Минск,
2002г.
ew1mm@softhome.net
