HUSAREK - nowa homodyna dla "każdego"

[SP2JQR]

Wypadałoby jeszcze trochę napisać o zasadzie działania detektora ARW.

Różni się on wyraźnie od znanych konstrukcji. Podstawową cechą wyróżniającą go od poprzednich układów w ogólności to to, że detektor jest dwufazowy, czyli jest to prostownik pełnookresowy. Reaguje zarówno na dolną jak i górną połówkę sygnału akustycznego poddawanego detekcji.
Okazało się podczas prób testowych, że najprościej taki układ można wykonać stosując wzmacniacz różnicowy.
Sygnał o częstotliwości akustycznej podawany jest na wejście pary różnicowej poprzez rezystory. Wejście drugiego tranzystora - baza - zablokowane jest dla sygnału zmiennego kondensatorem elektrolitycznym. Na ten tranzystor sygnał zmienny dostaje się tylko poprzez sprzężenie emiterów obu tranzystorów. Na wyjściu pary różnicowej czyli kolektorach dostaniemy dwa sygnały: lewy odwrócony w fazie i prawy w fazie zgodnej. Powstaje między kolektorami podwójna różnica napięć w takt sygnału akustycznego. Między kolektory pary różnicowej włączone są tranzystory detekcyjne w układzie przeciwsobnym. Jeśli różnica napięć między kolektorami pary różnicowej wynosi 0,6V to w pełni wysterowuje złącze B-E jednego z tranzystorów PNP. Gdy zmieni się połówka sygnału na przeciwną to zostanie wysterowany drugi tranzystor, a pierwszy w tym czasie będzie wyłączony.
W tranzystorach detekcyjnych na przemian będą się pojawiać prądy kolektorów w takt zmieniającej się biegunowości akustycznego przebiegu poddawanego detekcji. Tak więc w ten oto najprostszy sposób uzyskujemy pełnookresową detekcję sygnału. W praktyce próg detekcji nie jest twardy na poziomie 0,6V. Detekcja zaczyna się już od znacznie mniejszych poziomów napięć.

Tu powstał pewien dylemat. Wzmacniacz różnicowy powinien być zbudowany z dwóch identycznych tranzystorów. W przeciwnym wypadku na jego wyjściu czyli między kolektorami tranzystorów NPN powstanie zbyt duże napięcie niezrównoważenia. To napięcie jeśli będzie przekraczało poziom około 0,1V może już zacząć wysterowywać złącze BE jednego z tranzystorów detekcyjnych i podnosić poziom napięcia ARW na wyjściu układu. Spowoduje to spadek czułości całego odbiornika.
Można oczywiście zastosować w schemacie dodatkowe rezystory obniżające wzmocnienie pary różnicowej i radykalnie obniżające poziom napięcia niezrównoważenia. Takie rozwiązanie wymusiłoby jednak konieczność zastosowania dodatkowych wzmacniaczy, aby zachować odpowiednio dużą czułość detekcji, co zostało uznane za niepotrzebną komplikację całego układu. Prawie każdy współczesny miernik uniwersalny posiada możliwość pomiaru Beta tranzystorów. Również współczesne tranzystory zakupione z jednej serii posiadają nieduże rozrzuty parametrów. Łatwo jest więc dobrać tranzystory pary różnicowej, o czym już wcześniej napisał Zdzisłąw.
Kondensatory zespołu stałej czasowej są ładowane poprzez kolektory tranzystorów detekcyjnych. Tranzystory stanowią źródła prądowe. Ładowanie kondensatorów następuje więc w sposób liniowy. Takie układy detekcji zachowują się w praktyce bardzo dobrze. Układ pomimo bardzo szybkiej reakcji na sygnał użyteczny jest jednocześnie zupełnie niewrażliwy na zakłócenia impulsowe. To była duża zmora detektora ARW w TRXie MiniYes, który nawet po modernizacji był jeszcze dość wrażliwy na zakłócenia impulsowe.
W układzie ładowania ARW zastosowano wiele stałych czasowych. Można oczywiście analizować układ takiej regulacji stosując pojęcie transmitancji, ale wytłumaczenie fizyczne chyba będzie bardziej pożyteczne.
Bezpośrednio do detektora dołączony jest bardzo mały kondensator o wartości 100nF. Elektrolityczne kondensatory o znacznie, wielokrotnie większych pojemnościach są dołączone poprzez rezystory. Zauważmy, że gdyby były dołączone bezpośrednio czas ładowania układu ARW byłby wielokrotnie większy.
Włączenie dodatkowego opornika w obwód dużego kondensatora powoduje, że nie przeszkadza on wtedy w szybkim naładowaniu małego kondensatora, dzięki czemu układ zareaguje na krótki impuls sygnału CW bardzo szybko. W międzyczasie ładowanie rozpoczynają też kondensatory elektrolityczne włączone poprzez dodatkowe rezystory, naładują się z niewielkim opóźnieniem, ale wystarczająco szybko, aby przy zaniku sygnału przez wystarczająco długi czas podtrzymać poziom ARW, szczególnie podczas modulacji SSB. Dzięki dodatkowym kluczom na mosfetach czas roozładowania można ustawiać na odpowiednio dobraną wartość w zależności od rodzaju emisji - inaczej dla CW, a inaczej dla SSB.
Napięcie ładowania bardzo małego kondensatora musi być odseparowane od układu tranzystora regulacyjnego wtórnikiem napięciowym. Chociaż dla prądu stałego tranzystor fet jest wysokoomowy i nie obciąża układu ładowania, to jednak dla prądu zmiennego jest już inaczej. W układzie regulacyjnego tranzystora FET jest zastosowane dla prądu zmiennego - szeregowy dwójnik RC pomiędzy źródłem i drenem - sprzężenie zwrotne. To sprzężenie jest konieczne, aby zapewnić liniową pracę regulatora z tranzystorem FET i poprzez to idealnie czyste audio podczas odbioru.
Praca tego sprzężenia podczas regulacji powoduje jednak, że sygnał cofa się od wyjścia do wejścia poprzez rezystory i zwrotnie wpływa na ładowanie kondensatorów ARW. Z tego powodu zastosowanie tu i w innych układach wtórnika napięciowego jest niezbędne. Bez wtórnika układ daje zniekształcenia i jest wrażliwy na typ i egzemplarz zastosowanych tranzystorów regulacyjnych.

---

Jeszcze dwa słowa o układzie komutacji.
W prostych TRXach często bywa on sprowadzony tylko do przełączania zasilania i anteny. Wskutek tego mamy takie zjawiska jak klikanie w głośniku odbiornika przy przechodzeniu z nadawania na odbiór i odwrotnie. Korespondent po drugiej stonie też czasem słyszy krótkie wzbudzenie lub klikanie podczas przełączeń.
Aby uniknąć tych niepożądanych zjawisk TRXy powinny posiadać dodatkowe klucze blokujące niektóre sygnały, lub pozwalające na pozostanie niektórych obwodów w stanie naładowanym.
Płytka ARW do Huzarka posiada taki układ. Linia komutacji RX za pomocą diód dołączona jest do kompresora dynamiki oraz regulatora ARW odbiornika. Gdy ta linia znajdzie się w stanie niskim kompresor dynamiki na swoim wejściu dostaje pełne wysterowanie prądem stałym co powoduje maksymalne świecenie diody LED oświetlającej fotoopornik i obniżenie wzmocnienia kompresora do poziomu, w którym praktycznie nie przepuszcza sygnału. W stanie niskim dodatkowy tranzystor FET Q2 włączony równolegle z fetem regulacyjnym jest zatkany ujemnym napięciem względem swojego źródła i nie blokuje wzmacniacza ARW podczas odbioru.
Po przejściu na nadawanie i zmianie stanu tej linii na wysoki kompresor nadajnika zostaje odblokowany, a wzmacniacz ARW zablokowany. Napięcie na kondensatorach ARW dzięki dużej oporności wejściowej wtórnika napięciowego utrzymuje się prawie na stałym poziomie. Podczas nadawania sygnał komutacji TX jest na niskim poziomie i poprzez dwie dodatkowe diody blokuje możliwość załączenia kluczy na mosfetach dołączających rezystory stałych czasowych, kondensatory ARW z tego powodu nie będą rozładowywane podczas nadawania.
Dzięki temu poziom ARW jest dostosowany do korespondenta i nie skacze niepotrzebnie podczas komutacji.