เครื่องรับ superheterodyne ใช้การผสมสัญญาณเพื่อแปลงสัญญาณวิทยุขาเข้าเป็นความถี่กลางคงที่ (IF)ซึ่งสามารถทำงานได้ง่ายกว่าสัญญาณวิทยุดั้งเดิมที่มีความถี่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับสถานีกระจายเสียง จากนั้นสัญญาณ IF จะถูกขยายโดยแถบของเครื่องขยายสัญญาณ IF จากนั้นป้อนเข้าเครื่องตรวจจับที่ส่งสัญญาณเสียงไปยังเครื่องขยายเสียงที่จ่ายไฟให้กับลำโพง ในบทความนี้เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับการทำงานของเครื่องรับ Superheterodyne AMหรือsuperhetสั้น ๆ ด้วยความช่วยเหลือของแผนภาพบล็อก
เครื่องรับ AM ส่วนใหญ่ที่พบในปัจจุบันเป็นประเภท superheterodyne เนื่องจากอนุญาตให้ใช้ตัวกรองการเลือกสูงในขั้นตอนความถี่กลาง (IF) และมีความไวสูง (สามารถใช้เสาอากาศแกนเฟอร์ไรต์ภายในได้) เนื่องจากตัวกรองในระยะ IF ซึ่ง ช่วยในการกำจัดสัญญาณ RF ที่ไม่ต้องการ นอกจากนี้แถบแอมพลิฟายเออร์ IF ยังให้อัตราขยายสูงการตอบสนองของสัญญาณที่ดีเนื่องจากใช้การควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติในแอมพลิฟายเออร์และความสะดวกในการใช้งาน (ควบคุมเฉพาะระดับเสียงสวิตช์เปิดปิดและปุ่มปรับเสียง)
แผนภาพบล็อกของ Superheterodyne AM Receiver
เพื่อทำความเข้าใจว่ามันทำงานอย่างไรลองดูSuperheterodyne AM Receiver Block Diagramซึ่งแสดงไว้ด้านล่าง
ดังที่คุณเห็นแผนภาพบล็อกมี 11 ขั้นตอนที่แตกต่างกันแต่ละขั้นตอนมีฟังก์ชั่นเฉพาะซึ่งอธิบายไว้ด้านล่าง
- ตัวกรอง RF:บล็อกแรกคือขดลวดเสาอากาศเฟอร์ไรต์และตัวเก็บประจุแบบแปรผันซึ่งทำหน้าที่สองประการคือ RF ถูกเหนี่ยวนำเข้าสู่ขดลวดและตัวเก็บประจุแบบขนานจะควบคุมความถี่เรโซแนนซ์ของมันเนื่องจากเสาอากาศเฟอร์ไรต์ได้รับดีที่สุดเมื่อความถี่เรโซแนนซ์ของ ขดลวดและตัวเก็บประจุเท่ากับความถี่พาหะของสถานี - วิธีนี้ทำหน้าที่เป็นตัวกรองอินพุตของเครื่องรับ
- Heterodyne Local Oscillator:บล็อกที่สองคือ heterodyne หรือที่เรียกว่า local oscillator (LO) มีการตั้งค่าความถี่ของออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นดังนั้นผลรวมหรือความแตกต่างของความถี่ของสัญญาณ RF และความถี่ของ LO จะเท่ากับ IF ที่ใช้ในเครื่องรับ (โดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ 455 kHz)
- เครื่องผสม: บล็อกที่สามคือมิกเซอร์สัญญาณ RF และสัญญาณ LO จะถูกป้อนไปยังมิกเซอร์เพื่อสร้าง IF ที่ต้องการ เครื่องผสมที่พบในเครื่องรับ AM ทั่วไปจะส่งผลรวมความแตกต่างของความถี่ของ LO และ RF และสัญญาณ LO และ RF เอง ส่วนใหญ่มักจะใช้ในวิทยุทรานซิสเตอร์ธรรมดาเฮเทอโรไดน์และมิกเซอร์ทำโดยใช้ทรานซิสเตอร์ตัวเดียว ในเครื่องรับคุณภาพสูงกว่าและเครื่องที่ใช้วงจรรวมเฉพาะเช่น TCA440 ขั้นตอนเหล่านี้จะแยกจากกันทำให้สามารถรับสัญญาณได้ไวขึ้นเนื่องจากมิกเซอร์เอาท์พุทเฉพาะความถี่ผลรวมและความแตกต่าง ในเครื่องผสม LO ของทรานซิสเตอร์หนึ่งตัวทรานซิสเตอร์จะทำงานเป็นออสซิลเลเตอร์อาร์มสตรองทั่วไปและ RF ที่นำมาจากแผลขดลวดบนแท่งเฟอร์ไรต์ซึ่งแยกจากขดลวดของวงจรเรโซแนนซ์จะถูกป้อนเข้ากับฐานที่ความถี่ต่างจากความถี่เรโซแนนซ์ของวงจรเรโซแนนซ์ของเสาอากาศจะแสดงอิมพีแดนซ์ต่ำดังนั้นฐานจะต่อสายดินสำหรับสัญญาณ LO แต่ไม่ใช่สำหรับสัญญาณอินพุตเนื่องจากวงจรเสาอากาศเป็นชนิดเรโซแนนซ์ขนาน (อิมพีแดนซ์ต่ำที่ความถี่ต่างกัน จากเรโซแนนซ์อิมพีแดนซ์เกือบไม่มีที่สิ้นสุดที่ความถี่เรโซแนนซ์)
- ตัวกรอง IF แรก:บล็อกที่สี่คือตัวกรอง IF แรก ในเครื่องรับ AM ส่วนใหญ่เป็นวงจรเรโซแนนซ์ที่วางอยู่ในตัวสะสมของทรานซิสเตอร์มิกเซอร์ที่มีความถี่เรโซแนนซ์เท่ากับความถี่ IF จุดประสงค์คือเพื่อกรองสัญญาณทั้งหมดที่มีความถี่แตกต่างจากความถี่ IF เนื่องจากสัญญาณเหล่านั้นเป็นผลิตภัณฑ์ผสมที่ไม่ต้องการและไม่นำสัญญาณเสียงของสถานีที่เราต้องการฟัง
- เครื่องขยายเสียง IF แรก:บล็อกที่ห้าเป็นเครื่องขยายเสียง IF ตัวแรก การได้รับ 50 ถึง 100 ในแต่ละขั้นตอน IF เป็นเรื่องปกติหากอัตราขยายสูงเกินไปอาจเกิดความผิดเพี้ยนและหากอัตราขยายสูงเกินไปตัวกรอง IF อยู่ใกล้กันเกินไปและไม่ได้รับการป้องกันอย่างเหมาะสมจะทำให้เกิดการสั่นของปรสิตได้ เครื่องขยายเสียงถูกควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้า AGC (Automatic Gain Control) จาก demodulator AGC ลดอัตราขยายลงทำให้สัญญาณเอาต์พุตใกล้เคียงกันโดยไม่คำนึงถึงความกว้างของสัญญาณอินพุต ในตัวรับ AM ของทรานซิสเตอร์สัญญาณ AGC มักถูกป้อนเข้าที่ฐานและมีแรงดันไฟฟ้าติดลบ - ในทรานซิสเตอร์ NPN จะดึงแรงดันไบแอสพื้นฐานให้ต่ำลงจะลดอัตราขยาย
- ตัวกรอง IF ตัวที่สอง:บล็อกที่หกคือตัวกรอง IF ตัวที่สองเช่นเดียวกับตัวแรกคือวงจรเรโซแนนซ์ที่วางอยู่ในตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ อนุญาตให้ส่งสัญญาณของความถี่ IF เท่านั้น - ปรับปรุงการเลือก
- เครื่องขยายเสียง IF ที่สอง:บล็อกที่เจ็ดเป็นเครื่องขยายเสียง IF ตัวที่สองซึ่งแทบจะเหมือนกับแอมป์ IF ตัวแรกยกเว้นว่าจะไม่ได้รับการควบคุมโดย AGC เนื่องจากมีระยะควบคุม AGC มากเกินไปจะเพิ่มความผิดเพี้ยน
- ตัวกรอง IF ตัวที่สาม:บล็อกที่แปดคือตัวกรอง IF ตัวที่สามเช่นเดียวกับตัวแรกและตัวที่สองคือวงจรเรโซแนนซ์ที่อยู่ในตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ อนุญาตให้ส่งสัญญาณของความถี่ IF เท่านั้น - ปรับปรุงการเลือก มันป้อนสัญญาณ IF ไปยังเครื่องตรวจจับ
- เครื่องตรวจจับ:บล็อกที่เก้าคือตัวตรวจจับโดยปกติจะอยู่ในรูปของเจอร์เมเนียมไดโอดหรือทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อกับไดโอด มัน demodulate AM โดยการแก้ไข IF ในเอาต์พุตมีส่วนประกอบระลอกคลื่น IF ที่แข็งแกร่งซึ่งถูกกรองออกโดยฟิลเตอร์โลว์พาสของตัวต้านทาน - ตัวเก็บประจุดังนั้นจะมีเพียงส่วนประกอบ AF เท่านั้นจึงถูกป้อนเข้ากับแอมป์เสียง สัญญาณเสียงจะถูกกรองเพิ่มเติมเพื่อให้แรงดันไฟฟ้า AGC เช่นเดียวกับในแหล่งจ่ายไฟ DC ทั่วไป
- เครื่องขยายเสียง:บล็อกที่สิบคือเครื่องขยายเสียง จะขยายสัญญาณเสียงและส่งผ่านไปยังลำโพง ระหว่างเครื่องตรวจจับและเครื่องขยายเสียงจะใช้โพเทนชิออมิเตอร์ควบคุมระดับเสียง
- ลำโพง:บล็อกสุดท้ายคือลำโพง (โดยปกติคือ 8 โอห์ม, 0.5W) ที่ส่งสัญญาณเสียงไปยังผู้ใช้ บางครั้งลำโพงจะเชื่อมต่อกับเครื่องขยายเสียงผ่านแจ็คหูฟังซึ่งจะตัดการเชื่อมต่อลำโพงเมื่อเสียบหูฟัง
วงจรรับ Superheterodyne AM
ตอนนี้เรารู้ว่าการทำงานขั้นพื้นฐานการทำงานของผู้รับ Superheterodyne ลองมาดูที่โดยทั่วไปวงจรของ Superheterodyne Receiver วงจรด้านล่างนี้เป็นตัวอย่างของวงจรวิทยุทรานซิสเตอร์แบบธรรมดาที่สร้างโดยใช้ทรานซิสเตอร์ที่ไวต่อแสง TR830 จาก Sony
วงจรอาจดูซับซ้อนในรูปลักษณ์แรก แต่ถ้าเราเปรียบเทียบกับแผนภาพบล็อกที่เราเรียนรู้ก่อนหน้านี้มันจะกลายเป็นเรื่องง่าย ดังนั้นเรามาแยกแต่ละส่วนของวงจรเพื่ออธิบายการทำงาน
เสาอากาศและเครื่องผสม - L1 เป็นเสาอากาศก้านเฟอร์ไรต์สร้างวงจรเรโซแนนซ์ที่มีตัวเก็บประจุตัวแปร C2-1 และ C1-1 แบบขนาน ขดลวดทุติยภูมิคู่เข้ากับฐานของทรานซิสเตอร์มิกเซอร์ X1 สัญญาณ LO ถูกป้อนไปยังตัวปล่อยจาก LO โดย C5 เอาท์พุท IF ถูกนำมาจากตัวเก็บรวบรวมโดย IFT1 ขดลวดจะถูกแตะบนตัวเก็บรวบรวมในรูปแบบหม้อแปลงอัตโนมัติเนื่องจากถ้าวงจรเรโซแนนซ์เชื่อมต่อโดยตรงระหว่างตัวเก็บรวบรวมและ Vcc ทรานซิสเตอร์จะโหลดวงจรมากและแบนด์วิดท์ก็จะมากเกินไป สูง - ประมาณ 200kHz การแตะนี้จะลดแบนด์วิดท์เป็น 30kHz
LO - ออสซิลเลเตอร์อาร์มสตรองมาตรฐานทั่วไปC1-2 ได้รับการปรับแต่งควบคู่ไปกับ C1-1 เพื่อให้ความแตกต่างของความถี่ LO และ RF อยู่ที่ 455kHz เสมอ ความถี่ LO ถูกกำหนดโดย L2 และความจุรวมของ C1-2 และ C2-2 ในอนุกรมกับ C8 L2 ให้ข้อเสนอแนะสำหรับการสั่นจากตัวรวบรวมไปยังตัวปล่อย ฐานมีสายดิน RF
X3 เป็นครั้งแรกที่แอมป์ IF ในการใช้หม้อแปลงเพื่อป้อนฐานของแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์เราวางรองระหว่างฐานและไบแอสและใส่ตัวเก็บประจุแบบแยกระหว่างไบอัสและหม้อแปลงรองเพื่อปิดวงจรสำหรับสัญญาณ นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพมากกว่าการป้อนสัญญาณผ่านตัวเก็บประจุแบบ coupling ไปยังฐานที่เชื่อมต่อโดยตรงกับตัวต้านทานไบแอส
TM เป็นเครื่องวัดความแรงของสัญญาณที่วัดกระแสที่ไหลเข้าสู่ IF แอมป์เนื่องจากสัญญาณอินพุตที่สูงขึ้นทำให้กระแสไหลผ่านหม้อแปลง IF ไปยังแอมป์ IF ตัวที่สองเพิ่มขึ้นทำให้ IF แอมป์จ่ายกระแสที่มิเตอร์วัดได้ C14 กรองแรงดันไฟฟ้าพร้อมกับ R9 (ปิดหน้าจอ) เนื่องจาก RF และตะแกรงไฟฟ้าสามารถเหนี่ยวนำเข้าในขดลวดของ TM meter ได้
X4 เป็นแอมป์ IF ตัวที่สองไบแอสถูกกำหนดโดย R10 และ R11 C15 กราวด์ฐานสำหรับสัญญาณ IF มันเชื่อมต่อกับ R12 ที่ไม่ได้แยกเพื่อให้ข้อเสนอแนะเชิงลบเพื่อลดความผิดเพี้ยนสิ่งอื่น ๆ ก็เหมือนกับในแอมป์ตัวแรก
D คือเครื่องตรวจจับมัน demodulate IF และจ่ายแรงดันไฟฟ้า AGC เชิงลบ ใช้ไดโอดเจอร์เมเนียมเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าต่ำกว่าไดโอดซิลิคอนถึงสองเท่าทำให้เกิดความไวของตัวรับสัญญาณที่สูงขึ้นและความผิดเพี้ยนของเสียงที่ลดลง / R13, C18 และ C19 สร้างตัวกรองสัญญาณเสียงความถี่ต่ำของโทโพโลยี PI ในขณะที่ R7 ควบคุมความแรงของ AGC และสร้าง a ตัวกรองความถี่ต่ำพร้อม C10 ที่กรองแรงดันไฟฟ้า AGC จากทั้งสัญญาณ IF และ AF
X5 เป็นพรีแอมพลิไฟเออร์เสียง R4 ควบคุมระดับเสียงและ C22 ให้ผลตอบรับเชิงลบที่ความถี่ที่สูงขึ้นโดยมีการกรองความถี่ต่ำเพิ่มเติม X6 เป็นคนขับรถของเวทีอำนาจ S2 และ C20 สร้างวงจรควบคุมโทนเสียง - เมื่อกดสวิตช์ C20 จะทำให้ความถี่เสียงสูงขึ้นโดยทำหน้าที่เป็นตัวกรองความถี่ต่ำที่หยาบสิ่งนี้มีความสำคัญในวิทยุ AM ยุคแรกเนื่องจากลำโพงมีประสิทธิภาพความถี่ต่ำที่ไม่ดีมากและได้รับเสียง " ไม่แข็งแรง”. ข้อเสนอแนะเชิงลบจากเอาต์พุตถูกนำไปใช้กับวงจรอีซีแอลของทรานซิสเตอร์ไดรเวอร์
T1 กลับเฟสของสัญญาณที่มาที่ฐาน X7 เทียบกับเฟสที่ฐาน X8 T2 เปลี่ยนกระแสครึ่งคลื่นที่ดึงของทรานซิสเตอร์แต่ละตัวกลับไปเป็นรูปคลื่นทั้งหมดและจับคู่อิมพีแดนซ์แอมป์ทรานซิสเตอร์ที่สูงกว่า (200 โอห์ม) กับ 8 - ลำโพงโอห์ม ทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งดึงกระแสเมื่อสัญญาณอินพุตอยู่ที่รูปคลื่นบวกและอีกตัวหนึ่งเมื่อรูปคลื่นเป็นลบ R26 และ C29 ให้ผลตอบรับเชิงลบลดความผิดเพี้ยนและปรับปรุงคุณภาพเสียงและการตอบสนองความถี่ J และ SP เชื่อมต่อกันในลักษณะที่ปิดลำโพงเมื่อเสียบหูฟังแอมป์เสียงให้กำลังไฟประมาณ 100mW เพียงพอสำหรับทั้งห้อง