Superheterodinski prijamnik koristi miješanje signala za pretvorbu ulaznog radio signala u stabilnu srednju frekvenciju (IF) s kojom se može raditi lakše nego s izvornim radio signalom koji ima drugačiju frekvenciju, ovisno o radiodifuznoj stanici. IF signal se zatim pojačava trakom IF pojačala, a zatim ulazi u detektor koji emitira audio signal u audio pojačalo koje napaja zvučnik. U ovom ćemo članku naučiti o radu Superheterodyne AM prijemnika ili kratkog superheta uz pomoć blok dijagrama.
Većina AM prijemnika koji su danas pronađeni su superheterodinskog tipa, jer omogućuju upotrebu filtera visoke selektivnosti u njihovim fazama srednje frekvencije (IF) i imaju visoku osjetljivost (mogu se koristiti interne antene od feritnih šipki) zbog filtera u fazi IF koji pomaže im da se riješe neželjenih RF signala. Također, IF pojačalo pruža visoko pojačanje, dobar snažan odziv signala zbog upotrebe automatske kontrole pojačanja u pojačalima i jednostavnosti rada (kontrolira samo glasnoću, prekidač napajanja i gumb za podešavanje).
Blok dijagram prijemnika Superheterodine AM
Da bismo razumjeli kako to funkcionira, pogledajmo blok dijagram Superheterodyne AM prijemnika koji je prikazan u nastavku.
Kao što vidite, blok dijagram ima 11 različitih stupnjeva, svaki stupanj ima određenu funkciju koja je objašnjena u nastavku
- RF filtar: Prvi blok je kombinirana zavojnica feritne šipke i promjenjivi kondenzator koji služi u dvije svrhe - RF se inducira u zavojnicu, a paralelni kondenzator kontrolira njegovu rezonantnu frekvenciju, jer feritne antene najbolje primaju kad rezonantna frekvencija zavojnica i kondenzator jednaki su nosećoj frekvenciji stanice - na taj način djeluju kao ulazni filtar prijemnika.
- Heterodinski lokalni oscilator: Drugi blok je heterodin, poznat i kao lokalni oscilator (LO). Frekvencija lokalnog oscilatora je postavljena, pa je zbroj ili razlika frekvencije RF signala i LO frekvencije jednaka IF koja se koristi u prijamniku (obično oko 455 kHz).
- Mikser: Treći blok je mikser, RF signal i LO signal dovode se u mikser kako bi se dobio željeni IF. Mješalice pronađene u uobičajenim AM prijamnicima daju zbroj, razliku LO i RF frekvencija i same LO i RF signale. Najčešće se u jednostavnim tranzistorskim radio-uređajima heterodin i mješalica izrađuju pomoću jednog tranzistora. U visokokvalitetnim prijamnicima i onima koji koriste namjenske integrirane krugove, poput TCA440, ove su faze odvojene, što omogućuje osjetljiviji prijem zbog miksera koji daje samo zbroj i razlike frekvencija. U jednoj tranzistorskoj LO-mješalici tranzistor djeluje kao Armstrongov oscilator sa zajedničkom bazom, a RF uzet iz zavojnice namotane na feritnoj šipki, odvojeno od zavojnice rezonantnog kruga, dovodi se u bazu.Na frekvencijama različitim od rezonantne frekvencije rezonantnog kruga antene, on ima malu impedansu, pa baza ostaje uzemljena za LO signal, ali ne i za ulazni signal, zbog toga što je antenski krug paralelnog rezonantnog tipa (niska impedancija na frekvencijama različitim od rezonancije, gotovo beskonačna impedancija na rezonantnoj frekvenciji).
- Prvi IF filtar: Četvrti blok je prvi IF filter. U većini AM prijemnika radi se o rezonantnom krugu smještenom u kolektoru mješalnog tranzistora s rezonantnom frekvencijom jednakom IF frekvenciji. Njegova je svrha filtrirati sve signale s frekvencijom različitom od IF frekvencije jer su ti signali neželjeni proizvodi za miješanje i ne prenose audio signal stanice koju želimo slušati.
- Prvo IF pojačalo: Peti blok je prvo IF pojačalo. Dobici od 50 do 100 u svakoj fazi IF su česti ako je pojačanje previsoko, može doći do izobličenja, a ako je pojačanje previsoko, ako su filtri IF preblizu jedan drugome i nisu pravilno zaštićeni, može doći do parazitskih oscilacija. Pojačalom upravlja AGC (Automatic Gain Control) napon iz demodulatora. AGC smanjuje pojačanje stupnja, zbog čega je izlazni signal približno jednak, bez obzira na amplitudu ulaznog signala. U tranzistorskim AM prijamnicima AGC signal najčešće se dovodi na bazu i ima negativan napon - u NPN tranzistorima koji povlače napon prednapona baze niži, smanjuje pojačanje.
- Drugi IF filter: Šesti blok je drugi IF filter, baš kao i prvi, to je rezonantni krug smješten u kolektoru tranzistora. Omogućuje samo signale IF frekvencije - poboljšavajući selektivnost.
- Drugo IF pojačalo: Sedmi blok je drugo IF pojačalo, praktički je isto kao i prvo IF pojačalo, osim što ga ne kontrolira AGC, jer ima previše AGC kontroliranih stupnjeva, povećava izobličenja.
- Treći IF filter: osmi blok je treći IF filter, baš kao i prvi, a drugi je rezonantni krug smješten u kolektoru tranzistora. Omogućuje samo signale IF frekvencije - poboljšavajući selektivnost. Hrani IF signal na detektor.
- Detektor: Deveti blok je detektor, obično u obliku germanijeve diode ili tranzistora povezanog s diodom. Demodulira AM ispravljanjem IF. Na njegovom izlazu nalazi se jaka komponenta IF talasa koja se filtrira pomoću niskopropusnog filtra otpornika-kondenzatora, tako da ostaje samo AF komponenta, koja se dovodi na audio pojačalo. Audio signal se dalje filtrira kako bi pružio AGC napon, kao u uobičajenom napajanju istosmjernom strujom.
- Audio pojačalo: Deseti blok je audio pojačalo; pojačava audio signal i prosljeđuje ga na zvučnik. Između detektora i audio pojačala koristi se potenciometar za kontrolu glasnoće.
- Zvučnik: Posljednji blok je zvučnik (obično 8 ohma, 0,5 W) koji korisniku emitira zvuk. Zvučnik je ponekad povezan s audio pojačalom preko priključka za slušalice koji odvaja zvučnik kad su slušalice priključene.
Superheterodinski krug AM prijamnika
Sada znamo osnovnu funkcionalnost Superheterodinskog prijamnika, pogledajmo tipični dijagram sklopa Superheterodinskog prijemnika. Sljedeći sklop primjer je jednostavnog tranzistorskog radijskog kruga izrađenog pomoću super osjetljivog tranzistora TR830 tvrtke Sony.
Na prvi pogled sklop može izgledati komplicirano, ali ako ga usporedimo s blok dijagramom koji smo ranije naučili, postaje jednostavan. Dakle, podijelimo svaki odjeljak kruga kako bismo objasnili njegov rad.
Antena i miješalica - L1 je feritna štapna antena, ona paralelno tvori rezonantni krug s promjenjivim kondenzatorom C2-1 i C1-1. Sekundarni namot spaja se na bazu tranzistora mješalice X1. LO signal se emitira iz LO preko C5. Izlaz IF se uzima iz kolektora pomoću IFT1, zavojnica se tapka na kolektoru na način automatskog transformatora, jer da je rezonantni krug povezan izravno između kolektora i Vcc, tranzistor bi znatno učitao krug i širina pojasa bi bila previše visoka - oko 200kHz. Ovo tapkanje smanjuje širinu pojasa na 30kHz.
LO - Standardni Armstrongov oscilator sa zajedničkom bazom, C1-2 podešen je uz C1-1 kako bi razlika LO i RF frekvencija uvijek bila 455kHz. LO frekvencija određena je L2 i ukupnim kapacitetom C1-2 i C2-2 u seriji sa C8. L2 daje povratne informacije za oscilacije od kolektora do emitora. Baza je RF uzemljena.
X3 je prvo IF pojačalo. Da bismo koristili transformator za napajanje baze tranzistorskog pojačala, stavili smo sekundar između baze i pristranosti, a između odstupanja i sekundara transformatora stavili odvojni kondenzator da zatvorimo krug za signal. Ovo je učinkovitije rješenje od napajanja signala spojnim kondenzatorom na bazu koja je izravno spojena na otpornike s prednaponima
TM je mjerač jačine signala koji mjeri struju koja ulazi u IF pojačalo, jer veći ulazni signali uzrokuju da više struje prolazi kroz IF transformator u drugo IF pojačalo, povećavajući struju napajanja IF pojačala koju mjerač mjeri. C14 filtrira opskrbni napon zajedno s R9 (izvan zaslona), jer se u zavojnicu TM brojila može inducirati RF i zujanje električne mreže.
X4 je drugo IF pojačalo, pristranost je fiksirana postavljena R10 i R11, C15 uzemljuje bazu za IF signale; povezan je s nevezanim R12 kako bi pružio negativne povratne informacije kako bi se smanjila izobličenja, sve ostalo je isto kao i na prvom pojačalu.
D je detektor. Demodulira IF i napaja negativni AGC napon. Koriste se germanijske diode, jer su njihovi naponi dvostruko niži od silicijskih, što uzrokuje veću osjetljivost prijemnika i niža izobličenja zvuka / R13, C18 i C19 čine PI topološki niskopropusni audio filtar, dok R7 kontrolira snagu AGC-a i tvori niskopropusni filtar sa C10 koji filtrira AGC napon i iz IF i iz AF signala.
X5 je audio pretpojačalo, R4 kontrolira glasnoću, a C22 daje negativne povratne informacije na višim frekvencijama, pružajući dodatno filtriranje niskog prolaza. X6 je pokretač stupnja snage. S2 i C20 tvore krug za upravljanje tonom - kada se pritisne prekidač, C20 utemeljuje veće audio frekvencije, djelujući kao sirovi niskopropusni filtar, to je bilo važno u ranim AM radio prijemnicima, jer su zvučnici imali vrlo loše performanse na niskim frekvencijama i zvuk je zvučao “ kositren". Negativne povratne informacije s izlaza primjenjuju se na krug emitora pokretačkog tranzistora.
T1 invertira fazu signala koji dolaze u bazu X7 u odnosu na fazu u bazi X8, T2 okreće poluvalnu struju svakog tranzistora natrag u cijeli valni oblik i usklađuje veću impedansu tranzistora pojačala (200 ohma) s 8 -ohm zvučnik. Jedan tranzistor vuče struju kad je ulazni signal u pozitivnom obliku valnog oblika, a drugi kad je valni oblik negativan. R26 i C29 pružaju negativne povratne informacije, smanjujući izobličenja i poboljšavajući kvalitetu zvuka i frekvencijski odziv. J i SP povezani su na način koji isključuje zvučnik kad su priključene slušalice. Audio pojačalo daje oko 100mW snage, dovoljno za cijelu sobu.