gir1

Прежде всего - что такое ГИР? Это простейший ВЧ измерительный прибор. Гетеродинный - значит генерирующий колебания ВЧ. Роль же индикатора в нем выполняет чувствительный стрелочный прибор. Принципиальная схема одного из возможных вариантов такого измерительного прибора изображена на рис.1.

Рис. 1. Принципиальная схема ГИРа

Транзистор T1 и колебательный контур L1C1 образуют генератор колебаний высокой частоты, подобный гетеродину радиовещательного супергетеродина. Частота генерируемых им колебаний определяется в основном индуктивностью катушки и емкостью конденсатора контура. Катушка контура выполняет также роль антенны, излучающей электромагнитную энергию.

Через резистор R1 на базу транзистора подается отрицательное напряжение смещения, обеспечивающее работу транзистора в режиме генерации. Резистор R2 - вспомагательный элемент: он ограничивает ток коллекторной цепи до 8-10 мА и тем самым защищает транзистор от теплового пробоя. Контурная катушка сменная. Это позволяет расширить динамический диапазон частот генератора.

Диод Д1 и микроамперметр ИП1 совместно с переменным резистором R3 и конденсатором C3, подключенные к контуру L1C1, образуют простейший вольтметр переменного тока, выполняющий роль индикатора. Положительные полуволны колебаний в контуре, которым конденсатор С3 не оказывает заметного сопротивления, открывают диод и через него замыкаются на "Землю".

Отрицательные же полуволны, для которых диод закрыт, идут через резистор R3 и микроамперметр, отклоняя его стрелку на некоторый угол. Чувствительность вольтметра-индикатора регулируют переменным резистором R3: чем меньше его сопротивление, тем на больший угол отклоненяется стрелка микроамперметра.

Приступайте к опытам. Транзистор, резисторы R1, R2 и конденсатор C1 смонтируйте непосредственно на контактных выводах ламповой панельки (рис.2а), предназначенной для радиолампы с октальным (восьмиштырьковым) цоколем. Панелька будет выполнять роль гнездовой части разъема Ш1, а роль штырьковой части разъема - пластмассовый цоколь от негодной радиолампы (рис.2б).

Конденсатор переменной емкости, который может быть как с твердым, так и с воздушным диэлектриком, подключите к соответствующим выводам панельки с помощью коротких проводников. Вольтметр-индикатор будете монтировать позже. Для генератора можно использовать любой маломощный высокочастотный транзистор структуры p-n-p (П401-П403, П416, П422, ГТ308 и т.д.) с коэффициентом Вст = 50-60.

Рис. 2. Монтаж прибора

Контурная катушка генератора имеет такую же конструкцию, как магнитная антенна транзисторного приемника. Отрезок круглого ферритового стержня марки 400НН длиной 55-60 мм с одного конца запилите по окружности наждачным бруском, чтобы плотно вставить (с клеем БФ-2) его внутрь направляющего ключа цоколя радиолампы (рис.2б).

Для катушки склейте из тонкой бумаги каркас, который бы с трением можно было перемещать по стержню. Всего катушка должна содержать 150 витков провода ПЭВ-1 0,12, намотанных внавал пятью секциями по 30 витков в каждой секции. Отвод, идущий к эмиттеру транзистора, сделайте от 30-35 витка, считая от "заземленного" конца катушки. Выводы и отвод припаяйте к штырькам соответствующих гнезд ламповой панельки.

Проверьте все соединения - нет ли ошибок? В коллекторную цепь транзистора включите миллиамперметр. Подключите источник питания напряжением 9 В (две батареи 3336Л, соединенные последовательно, или выпрямитель с таким же выходным напряжением).

Ротор контурного конденсатора поставьте в положение средней емкости, а резистор R1 подберите такого номинала, чтобы ток коллекторной цепи транзистора был в пределах 1,5-2 мА. После этого коснитесь пальцем базового вывода транзистора. При этом коллекторный ток должен несколько увеличиться - признак срыва генерации.

Если ошибок в монтаже и нарушений контактов нет, то причиной отсутствия генерации может быть неисправный транзистор или малое число витков в нижней (по схеме) секции контурной катушки. Транзистор можно заменить другим, а секцию катушки увеличить до 45-50 витков.

Теперь вам потребуется радиовещательный приемник с градуированной шкалой. Поставьте ротор контурного конденсатора генератора в положение максимальной емкости и поднесите генератор к приемнику. Включите диапазон длинных волн и плавно изменяйте настройку приемника. Где-то в районе наиболее коротковолнового участка диапазона в громкоговорителе приемника появится шипящий звук, возможно со свистом или фоном переменного тока, напоминающий звук в момент настройки на радиостанцию во время короткого перерыва в программе передач. Это сигнал генератора. Пощелкайте по панельке генератора пальцем - щелчки будут слышны и в громкоговорителе. Это как бы модулированный сигнал генератора.

Запишите частоту настройки приемника. Затем установите минимальную емкость контурного конденсатора, приемник переключите на диапазон средних волн и также настройте его на сигнал генератора. Так по шкале приемника вы определите наибольшую частоту генератора.

О чем говорят эти опыты? О том, что ГИР может выполнять роль измерительного генератора при настройке высокочастотного тракта приемника. Надо только отградуировать его шкалу в частотах излучаемых сигналов. Теперь займитель вольтметром. Для него лучше всего подойдет микроамперметр типа М592 на ток 50-100 мкА. Диод (любой точечный), переменный резистор R3 и конденсатор C3 можно смонтировать на пластине из картона, укрепив ее на зажимах микроамперметра.

Рис. 3. Конструкция ГИРа

Движок переменного резистора поставьте в крайнее (по схеме) положение и подключите вольтметр-индикатор к контуру генератора. Стрелка прибора тут же отклонится от нулевой отметки шкалы, фиксируя высокочастотное напряжение на контуре генератора. Переменным резистором установите стрелку индикатора на середину шкалы и, наблюдая за ней, коснитесь рукой катушки генератора. При этом стрелка должна немного отклонится в сторону нуля, показывая тем самым уменьшение амплитуды колебаний генератора. Это явление и используется для измерения ГИРом резонансной частоты колебательного контуров.

Проведите следующий опыт. Из такой же катушки индуктивности, как катушка генератора (то же с ферритовым стержнем), и конденсатора емкостью 150-200 пФ составьте замкнутый колебательный контур. Разместите катушку этого контура возле контурной катушки генератора и плавно вращайте ось конденсатора переменной емкости.

При какой-то емкости этого конденсатора стрелка индикатора немного, но резко, как бы дрогнув, отклонится влево. Включите в исследуемый контур другой конденсатор меньшей емкости и повторите опыт. Теперь индикатор будет фиксировать небольшой спад амплитуды колебаний в контуре генератора при другом положении ручки КПЕ.

Эти опыты позволяют сделать вывод: если шкала контурного конденсатора генератора отградуирована в частотах электрических колебаний, по ней можно определять резонансные частоты исследуемых колебательных контуров. Но, разумеется, только тех из них, резонансные частоты которых перекрывает контур генератора ГИР. В чем сущность такого метода измерений? При настройке контуров в резонанс исследуемый контур поглощает, "отсасывает" из контура генератора часть энергии. В это время амплитуда колебаний в контуре генератора несколько уменьшается, что и регистрирует индикатор.

Как любой другой измерительный прибор, ГИР должен иметь законченную и удобную конструкцию. Надо, кроме того, сделать дополнительные контурные катушки, расширяющие диапазон генерируемых колебаний, отградуировать шкалу. Возможная конструкция ГИРа показана на рис.3. Корпус и крышка, имеющие П-образную форму, согнуты из пластин листового дюралюминия или жести толщиной 0,3-0,5 мм. На передней стенке корпуса укреплена ламповая панелька, на задней - регулятор чувствительности индикатора и двухполюсная штепсельная колодка для подключения источника питания. Контурный конденсатор снабжен трехдиапазонной шкалой - по числу сменных катушек. С микроамперметром типа М592 размеры корпуса могут быть 120 х 70 х 50 мм.

Рис. 4. Способы повышения чувствительности прибора

Для индикатора можно также использовать измерительный прибор на ток 0,5-1 мА. Повысить же чувствительность индикатора можно введением в его выпрямитель второго диода, на рис.4а - диод Д2, и конденсатора емкостью 0,01-0,02 мкФ, на рис.4а - С4, или добавлением усилительного каскада на низкочастотном транзисторе с коэффициентом Вст = 30-40 (рис.4б).

Однако роль индикатора может выполнять микроамперметр авометра. В таком случае корпус ГИРа делайте почти в два раза меньше по длине, а микроамперметр авометра соединяйте с переменным резистором и плюсовым проводником питания двумя изолированными проводниками.

С катушкой на ферритовом стержне, сделанной на этом Практикуме (рис.2б), и конденсатором с минимальной емкостью 5-6 пФ и максимальной 350-380 пФ генератор ГИРа будет генерировать колебания частотой от 350-400 кГц до 1,3-1,4 МГц, то есть перекрывать конец высокочастотного участка ДВ диапазона, промежуточную частоту супергетеродинных приемников и значительную часть СВ диапазона.

Для расширения диапазона в сторону более высоких частот, включая и частоты диапазона коротких волн, надо сделать еще две катушки. Намотайте их на полистироловых каркасах диаметром 7,8 мм с подстроечными сердечниками СЦР (каркасы фильтров ПЧ телевизора "Рубин"). Одна из них, расчитанная на частоты 1,3-4 МГц, должна содержать 115-120 витков провода ПЭВ-1 0,2-0,25 с отводом от 30 витка, вторая, расчитанная на диапазон частот 4-15 МГц, - 20 витков провода ПЭВ-1 0,5-0,6 с отводом от 6-7 витка. Намотка однослойная, виток к витку. Каркасы катушек укрепите на таких же, как стержень первой катушки, цоколях радиоламп.

О градуировке шкалы ГИР и пользовании им как высокочастотным измерительным прибором поговорим на следующем Практикуме.

Дополнение

"Радио" №2/1976 с.63. Как практически добиться заданной величины коллекторного тока 1,5-2 мА транзистора Т1?

Резистор R1 рекомендуется временно заменить двумя последовательно соединенными резисторами R1a R1б, один из которых переменный. Первоначально суммарное сопротивление R1a и введенной части переменного резистора R1б должно быть равно 240 кОм. Регулируя сопротивление R1б, устанавливают требуемый коллекторный ток (по миллиамперметру, включенному последовательно с резистором R2). Если диапазон регулировки сопротивления R1б окажется недостаточным для получения необходимой величины тока, можно заменить R1a резистором большего сопротивления и повторить регулировку.

В случае успеха измеряют суммарное сопротивление R1a-R1б и заменяют его одним резистором соответствующего сопротивления. Если же все-таки не удается получить необходимый коллекторный ток, надо заменить транзистор и повторить процесс настройки.

"Радио" №3/1975 год