Ламповый регенератор на 6Г7

Итак, возвращаюсь к теме лампового регенеративного приёмника. В предыдущей части я, как мог, подробно рассмотрел вопросы строительства лампового усилителя для регена. А теперь пора переходить к самому радио. Напомню, что приёмник я строил по образу и подобию замечательного регена, который предложил Ромас-LY3CU. И я в своих экспериментах полностью с ним солидарен, что лучше лампы 6Г7 для этого приёмника не найти. Она даёт очень хорошее усиление, особенно в варианте с антенным предусилителем также на триоде 6Г7. При этом звук очень чистый и приятный. Другие лампы (по тем схемам что я находил и по своим собственным изысканиям) мне до такого же качества звучания довести не удалось.

Итак, схема.

После того, как усилитель звуковой частоты налажен и исправно звучит, пора переходить к радио. Регенеративный приёмник - это очень простое радио. Его использование классически предполагает прослушивание местных радиостанций, но наш приёмник отлично подходит для коротких волн! Первые приёмники в силу отсутствия у радиолюбителей первой половины XX века достаточного количества деталей, да и вообще часто самой возможности достать промышленно изготовленное радио в магазине делались на одной-двух лампах. Примером такого приёмника является регенеративный приёмник Моргана, который, насколько мне известно, и лёг в основу нашего агрегата. Я уже касался его немного в теме строительства УНЧ, но ещё обещал к нему вернуться.

Регенеративный приёмник Моргана

Попробуем разобраться с его устройством. Напомню также, что я не советовал воспроизводить непосредственно этот приёмник - без УНЧ.

Антенна

Слева мы видим антенну, подключённую к схеме через запараллеленные подстроечные конденсаторы. Увы я пока не так много знаю об антеннах, как хотелось бы, так что не стану о них ничего утверждать кроме того, что приобрёл своим опытом. Скажу только, что для таких приёмников антенна - это чуть ли не важнейшая деталь. Нет антенны - ничего хорошего поймать не получится скорее всего. Хорошая новость в том, что за антенну сойдёт кусок провода длиной хотя бы пару-тройку метров. И да, это плохая антенна, но в сочетании с радиотехническим заземлением она даст вполне неплохие результаты, возможно даже позволит ловить некоторые любительские SSB станции. Антенну желательно, конечно, иметь внешнюю, то есть выведенную за пределы дома, особенно если дом, как у меня - железобетонная коробка. В прочем, я выкидывал антенну в форточку и развешивал провод на балконе вдоль окон - уже получается неплохо. Потом я приспособил свою старую удочку и теперь выкидываю её с куском провода в окно перпендикулярно дому. Это не обязательная мера, но у меня так приём улучшается, и да, мне наплевать, что обо мне подумают соседи. По крайней мере, я (в отличие от них) не курю им в окно, а просто не шалю, никого не трогаю, вешаю антенну. 

Я упоминал радиотехническое заземление. Оно тоже нужно обязательно. Как его делать - индивидуальный вопрос для каждого. В частном доме можно просто закопать в землю что-то большое и железное в самом сыром углу дома. В многоквартирном доме, скорее всего, контакт с землёй имеют отопительные трубы, уходящие в подвал. Однако, на моих трубах держатся волшебные сто с лишним вольт, от которых (если коснуться одновременно ещё другой электрической техники) ощутимо так лупит током :) У меня эти, неизвестно откуда точно берущиеся, 100 вольт постоянки, а не переменки, потому я решил проблему, подключая заземление через небольшой керамический конденсатор на 180 пикофарад (ёмкость, естественно, примерно). Так, во-первых, я обезопасил свой приёмник от непредсказуемого напряжения на батарее. Во-вторых, от моего приёмника в случае каких-либо ошибок монтажа, исключается попадение опасного напряжения на батарею. Вам я напомню, что в многоквартирном доме доступ к батареям центрального отопления имеют множество людей одновременно, потому в целях их безопасности, ни в коем случае нельзя подводить к батареям высокое напряжение! К сожалению, у людей чего только не понаприкручено к батареям, а потому меня лупит сто вольт, когда я протираю на радиаторе пыль и случайно касаюсь корпуса компьютера...

Также в качестве заземления запрещается использовать трубы газоснабжения, так как электричество и газ - это, сами понимаете, опасная смесь. Разумеется, для радиотехнического заземления запрещено использовать заземление в сетевой розетке - у него совершенно иное назначение. Можно попробовать сделать радиотехническое заземление через металлические балконные перила. Возможно, металл соединён с арматурой дома и уходит также под землю. Однако, в моём случае, перила не давали положительных результатов. На самом деле, первым моим заземлением был обычный кусок провода как бы в противовес антенне, просто подключенный к минусу приёмника и валяющийся на полу - он давал слабые результаты, но это лучше, чем без него.

Работоспособность получившейся антенны я проверяю высокоомными наушниками. Не уверен, на сколько хорош этот способ, но я подключаю антенну к одному контакту наушника, а заземление - к другому. Наушники как бы включены между антенной и "землёй". Если контакт хороший, в них слышен слабый шумок. Ну и, конечно, обычные наушники или динамик таких результатов не дадут. Нужны наушники более чем на 1000 ом. Мне повезло в своё время такие купить на барахолке.

Мои высокоомные наушники Та-56М на 3200 килом. В Скайпе в таких не посидишь.

Колебательный контур

Антенна, как было сказано выше, подключается через подстроечный конденсатор. Здесь использован на 4-80 пикофарад. Подойдёт обычный подстроечник. Этот конденсатор нужен для регулировки избирательности приёмника, так как дальше от него последовательно на землю включен колебательный контур. Больше всех мне понравилась катушка выполненная миллиметровым медным проводом на каркасе от банки из-под сметаны в 4 витка через миллиметр :) Можно взять каркас от туалетной бумаги, можно другую небольшую баночку, только не металлическую! Можно вообще без каркаса, но намотать будет сложно. Можно взять обычный многожильный провод. Параллельно катушке подключается подстроечный конденсатор на 10-365 пикофарад (одна секция конденсатора от старого лампового приёмника). Изменение ёмкости конденсатора меняет частоту настройки приёмника.

Встроенное в КПЕ верньерное устройство здесь как нельзя кстати.

Гридлик

А лучше так: gridleak. Так сразу понятно, что утечка сетки :) Гридиком у регена называется включённая между колебательным контуром и сеткой лампы-регенератора пара резистор-конденсатор. Её особенностью является то, что это должен быть резистор с очень большим сопротивлением (мегом и более), а конденсатор - с небольшой ёмкостью - десятки пикофарад. Можно поэкспериментировать и подобрать свой гридлик.

Лампа-регенератор

В схеме используется триод 6BF6, что мне лично ни о чём не говорит, потому что в импортных лампах я ничего не понимаю, есть в коллекции несколько штук из бывших стран СЭВ, но вот как-то и всё :)

На роль этой лампы отлично подходит наша 6Г7 - триод-двойной диод в металлическом баллоне с вынесенной наверх сеткой. Лампа регенератор обычно посажена катодом на "землю". Если в катод что-то поставить, то лампу мы запрём, так как сетка сразу окажется положительнее катода, её потенциал почти равен нулю. Однако, если в катоде всё-таки необходимо сопротивление, то весь каскад этой лампы (и гридлик, и катод, и конденсаторы в аноде, и т.д.) следует заземлять уже через этот катдный резистор. Так что мы не будем городить огород. В анод лампы средней точкой подключён 500-киломный потенциометр.  Это обратная связь. Но вариант с емкостным регулятором значительно лучше!

6Г7, для этого приёмника обязательно их достаньте!

Обратная связь

В большинстве таких приёмников для регулировки глубины обратной связи используются переменные резисторы. Ромас-LY3CU в своём приёмнике предлагает использовать замечательное решение - замена этого потенциометра переменным конденсатором. Это действительно отличный вариант! Регулировка сразу становится значительно более плавной. Регулятор обратной связи соединяется здесь с катушкой обратной связи, именно за счёт неё работает регенератор.

Катушка обратной связи.

Обратите внимание на деталь, обозначенную на схеме "Tickler coil" - эта катушка индуктивно связана с катушкой колебательного контура, а значит, должна быть размещена лучше всего на одном каркасе с ней, но на небольшом расстоянии. Для этих целей я клеил бумажное подвижное кольцо, которое можно двигать вместе с этой катушкой взад-вперёд по каркасу для настройки глубины обратной связи. Это неудобно и небезопасно делать во время работы приёмника (на катушке анодное напряжение), потому нам и нужен регулятор обратной связи в виде резистора или конденсатора. Однако, в моём приёмнике я применил поворотный механизм, в результате которого моя катушка связи поворачивается относительно плоскости катушки колебательного контура, тем самым связь то ослабевает, то увеличивается, расширяя диапазон доступных частот для регенератора на одной катушке и вообще помогая осуществлять грубую настройку регенератора.

Регенератор ведь на то и регенератор, что он почти генератор :) О его принципе работы я писал, когда собирал свой. Наша задача сводится к тому, чтобы так подобрать обратную связь, чтобы лампа оказалась на пороге того, чтобы засвистеть и ввалиться в режим самовозбуждения. Но вот если удаётся растянуть этот порог генерации так, чтобы подвести к нему лампу и оставить её в этом состоянии, то лампа начинает вдруг становиться очень хорошим усилителем, при этом ещё и детектируя наш сигнал, выделяя из него звуковую частоту! А всё происходит при правильном расположении катушки обратной связи и подборе регулятора глубины регенерации.

На катушку связи для моей четырёхвитковой катушки подходит катушка в три витка медным проводом толщиной 0,3 мм примерно такого же диаметра. Это не абсолютные критерии. Попробуйте сделать разные катушки! Диаметр каркаса обеих катушек только лучше брать одинаковый - так получится добиваться максимальной амплитуды использования колебательного контура при необходимости подводя их вплотную.

Зелёным проводом намотана катушка для контура, медным одножильным - катушка связи. Пробовал разные варианты, здесь пока что всё на коленке.

Важное замечание: не всё равно как включать катушки!
Я просто нарисовал как их подключать, объяснять словами слишком сложно. Легко запутаться. Несколько раз перепроверил, вроде всё правильно. В общем, идея в том, что катушки сонаправлены, чтобы формировалась индуктивная связь между ними. Если приёмник молчит, велика вероятность, что перепутано подключение катушек. В норме при их придвижении должен появиться звук эфира. Если его нет, надо проверить цепь колебательного контура и каскад лампы 6Г7, если обрывов нет, через катушку связи течёт постоянный анодный ток 6Г7, скорее всего перепутано подключение катушек. Возможно также нужно проверить конденсатор связи с УНЧ. Сам УНЧ копать не надо, так как мы его уже построили и настроили, а сейчас это большая часть схемы :) Вот почему так важно соблюдать последовательность сборки.
Шум эфира появится даже без подключения антенны и заземления, хотя поймать на приёмник без них, вероятно, ничего не удастся.

Схема подключения катушек в приёмнике

Головные телефоны. А лучше усилитель!

Я уже писал, что нечего спешить и портить слух писками и хлопками в высокоомных наушниках. Соберите себе усилитель. Подключается он через связующий конденсатор ёмкостью в районе 2200 пикофарад. Токоограничивающий резистор в 2,5 мегома включен, как вы понимаете, чтобы не спалить катушки в наушниках постоянным током.

Вариант схемы, которую собрал я:

Версия регена, которую я рекомендую строить для начала. И да, это ещё не всё.

Пробежимся по деталям:

R20 - анодный токоограничительный резистор. Его сопротивление - от нескольких десятков до нескольких сотен килом. Чем оно выше, тем меньше ток идёт через лампу и слабее связь между катушками L1 и L2. Но фишка у регена есть такая, что лампа классно подходит к порогу генерации, когда на ней относительно низкое напряжение  - вольт так 55! В данной схеме на ней будет около 75 вольт. В таком режиме она ещё и, как мне показалось, (увы, только субъективные ощущения) лучше усиливает, и станций принимается больше. В общем, я решил остановиться на 220 киломах в аноде, у Ромаса 120 - имхо: маловато. Можно снизить напряжение ещё, можно даже прошунтировать лампу резистором, чтобы довести до низких значений. Генерация приятная, но чувствительность падает. Катушки уже даже сведённые вплотную быстро перестают вводить лампу в генерацию. В общем ставьте килом 200.

С14, С15 - конденсаторы развязки анодной цепи. Нам не нужно, чтобы ВЧ-сигнал, да и всё прочее тоже проникало в другие ламповые каскады, так что эти конденсаторы ставятся в районе сотен пикофарад для развязки по ВЧ, ну а C14 уже и НЧ фильтрует, при чём по всей анодной цепи, как вы можете заметить.

Др1 - Очень важная деталь! Да, можно вообще без дросселя. Будет работать, но совсем не так, как с дросселем. Давайте порассуждаем о его назначении. Он включён в анодную цепь, то есть должен пропускать постоянный ток (который тут очень мал, так что толщина провода, казалось бы, некритична - ничего не перегорит, но есть нюанс!) Посмотрите, в какой точке стоит дроссель: он находится между катушкой связи и конденсатором связи с УНЧ. Теперь представьте, что его нет. На катушке связи наводится радио-частота, генерируемая лампой, а также через неё проходит продетектированный звук, выделенный при т.н. сеточном детектировании этой же лампой. Дросселя нет. Казалось бы, ну и что? Для звука выбор очевиден - идти через конденсатор связи дальше в звуковые каскады. Через анодные 220 килом пройти тяжело. И да, так и происходит без дросселя. Но что происходит, если поставить дроссель с хорошей индуктивностью - порядка 10 мГн? Рассчитаем реактивное сопротивление такого дросселя для радио-частоты. ХL = 2πfL. Пусть наша частота 3 миллиона герц - нижняя граница коротких волн. Для неё дроссель создаст сопротивление 188,4 килома! Это сопротивление, возникшее на дросселе, повысит мощность усиления радио-волн в приёмнике. Дроссель здесь является усилителем радио-частоты! В то же время для голосовых частот несложно посчитать, что при 100 герцах дроссель даст сопротивление всего 6,28 ома и легко пропустит их к конденсатору... но... вот здесь и кроется нюанс. Мы никогда не учитываем сопротивление проводов в приёмнике, считая их равными нулю, а что если провод очень длинный и тонкий? Если намотать дроссель тонким проводом, то его сопротивление возрастёт, возможно, до сотен ом. Это уже критично для любых токов. А так как здесь они ещё слабые, не усиленные, то дроссель из тонкого провода начнёт глушить детектированный лампой звук. Не так что бы сильно уж очень, но ощутимо. А потому я настоятельно советую взять проводок для этого дросселя потолще! В общем, получается, конечно, очень не экономично, но мы же не в массовое производство, а для себя! :) Себя можно и побаловать дорогими дросселями :) Кстати, как я мотал дроссель я описал вот тут. Ладно, но ведь можно повысить индуктивность, введя в дроссель сердечник! Это справедливое замечание, но вот радио-частоты не любят ферритовые сердечники. Я читал, что в них они теряют много энергии и затухают, так что подозреваю, феррит такого усиления, как воздушный дроссель, не даст. Я ставил дроссель из приёмника с ферритом и субъективно мой воздушный звучит лучше, хотя можно и тот, однако нам ведь важно выжать из радио максимум, особенно, если антенна слабая. Так что мотаем, мотаем дроссель, господа!

С13 - обязательно подстроечный. Если с ними совсем напряг, то можно поставить вместо него переменный потенциометр, как в приёмнике Моргана, зашунтировав катушку. Но настоятельно советую ставить именно конденсатор, при чём воздушный. Если есть обычный на 365 пикофарад, то можно и его, но настраивать генерацию станет сложнее. Можно попробовать подключить с ним последовательно ёмкость, по закону суммарная ёмкость станет меньше меньшей: C1хC2/(C1+C2). Я даже пытался переделать свой конденсатор. Честно признаюсь, что вернулся к изначальному варианту. Самодельный хрипит и замыкает, сделать как надо не получилось, так что я им вскоре наигрался. В общем, найдите хороший воздушный переменник, но не меньше 100 пикофарад, иначе полоса регулировки станет очень небольшой, а без подстраиваемой катушки обратной связи вообще быстро уйдёт от точки генерации при поиске станций и получится, что приёмник работает только в небольшой полосе радиочастот. В общем, ставьте для начала обычный, пикофарад на 300 :)

Да, как оно работает. Кондёр замыкает нашу катушку связи на "землю". В результате он создаёт реактивное сопротивление для детектируемой частоты. К сожалению, не получится сделать так, чтобы конденсатор при фиксированном положении открывал генерацию. Это связано с тем, что для разных частот он имеет разную пропускную способность. Именно поэтому я сделал катушку обратной связи тоже подвижной, чтобы можно было ею настроить связь грубо, а потом уже мягко подогнать этим кондёром.

Вот один из вариантов моей настройки обратной связи. Катушку можно отклонять на угол до 90 градусов с помощью вала из шариковой ручки. На фото видно также оба КПЕ. О второй лампе 6Г7 речь ещё впереди.

Я не считаю, что компетентен объяснять происходящий процесс, но я понимаю его так, что подстроечный КПЕ, как и катушка связи, способны изменять полосу пропускания детектируемого сигнала. При минимальной ёмкости (пластины выдвинуты) связь слишком слаба - приёмник молчит. Дальше, задвигая пластины, открывается генерация, появляется AM-сигнал, можно слушать обычные КВ-радио-станции. Продолжая задвигать пластины, мы создаём достаточную ёмкость, чтобы низкие частоты начали стекать на "землю", звук становится характерно высоким, далее открывается однополосная модуляция или SSB. Я понимаю процесс так, что КПЕ как бы режет детектированный сигнал всё сильнее и сильнее выпуская более низкие частоты, когда мы вдвигаем пластины. Но расслышать SSB-станцию достаточно сложно, потому что нам надо так точно подкрутить приёмник, чтобы в полосу, которую мы таким образом отфильтровали чётко легла SSB-станция, иначе звук либо неестественно высокий, либо неестественно низкий, либо его вообще невозможно разобрать. Аналогично работает катушка обратной связи, но здесь уже нужно отдалять катушки для эффекта аналогичного выдвижению пластин.

Катушки L1 и L2. Кажется, о них уже сказано предостаточно. Сделать их можно практически любыми, но нюансы следующие. Практика показала (тут снова малость аудиофилии), что большие катушки из толстого провода показывают лучшие результаты. Подозреваю, так как толстый провод имеет меньшее сопротивление, что может быть критично для слабых, ещё практически не усиленных, токов. Возможно, на КВ начинает проявляться поверхностный эффект, ВЧ-токи начинают вытесняться на поверхность проводника, и чем она больше, тем лучше, опять же, по причине падения сопротивления. В общем, рекомендую миллиметровый провод для катушки контура и где-нибудь 0,3-0,5 мм на катушку связи. В ней витков надо делать меньше, чем в основной катушке. Попробуйте поподбирать опытным путём. Я пошёл по пути сменных катушек. Сделал для них разъёмы, чтобы можно было их менять. Основная катушка у меня прикручивается к клеммам от розетки, для связи сделал свой разъём.

С17, R21 - гридлик. Я пришёл к выводу, что лучше работает с резистором, замкнутым на "землю", хотя можно его и запараллелить с конденсатором. Резистор должен быть не менее мегома, можно попробовать 2, 3 мегома, для некоторых ламп нужно 10 мегом. Мне здесь понравилось с 1 мегомом в сетке. Чем меньше сопротивление, тем больше усиление, но жертвовать приходится расширением полосы пропускания. Аналогично с конденсатором - больше ёмкость - шире полоса, но слышно более слабые станции. У меня плохая антенна, так что для меня это критично.

C16 - решение проблемы с полосой пропускания. Фактически, это продолжение гридлика, так как этот кондёр также обеспечивает утечку сетки, чем он больше, тем больше он выпустит в "землю", что позволит сузить полосу и не пустить соседние станции. Здесь опять же надо искать баланс. Я остановился на 56 пикофарадах. Можно поставить и 120, или наоборот - скажем, 20-30. Есть ещё вариант включения конденсатора перед C17, можно также опробовать его.

C18 - одна секция обычного воздушного КПЕ из приёмника. Чем больше ёмкость, тем лучше, хотя это и усложнит настройку на станции. Но классически - это 10...365 пикофарад. Под такой и рассчитаны катушки.

C19 - связь с антенной. Это любой подстроечный конденсатор на единицы - десятки пикофарад, таких много в приёмниках. Ёмкость я нарисовал весьма условно. Можно заменить его на постоянный, например, поставить пикофарад 100, но желательно иметь возможность подстройки, чтобы ослаблять некоторые станции. Здесь, опять же, вопрос избирательности.

Критика регенератора

Я постарался изложить своё видение данного приёмника настолько, насколько мне позволило отсутствие какого бы то ни было технического образования :) Подозреваю, в моём изложении есть что исправить. Однако, мне очень нравится этот приёмник. Он несложен в реализации и очень интересен. Это ещё не последняя статья, так как я не описал подключение антенного предусилителя, а он очень нужен, особенно при слабой антенне. Тем не менее, реген имеет море своих недостатков

Слабая избирательность.

Да, следует быть готовым к тому, что одновременно в приёмнике будет разговаривать несколько станций. Однако, я практически вылечил эту проблему, подобрав под свою антенну конденсаторы и резистор в гридлик, а также в связь с предусилителем (об этом в следующем посте).

Низкая чувствительность и назначение для местного приёма.

Данный приёмник развеивает миф о "тупости" регенов. Отлично справляется с короткими волнами, идущими за тысячи километров и даже позволяет поймать SSB-станции. Чувствительность упирается в антенну. Антенна - лучший усилитель для приёмника.

Замирания и отсутствие АРУ.

К сожалению, я ничего не смог придумать с автоматической регулировкой усиления. Некоторые станции будут то затихать, то становиться громче. Явления замирания за счёт, на сколько я понимаю, интерференционных процессов, происходящих с радиоволнами в атмосфере невозможно решить с помощью АРУ здесь из-за крайней простоты устройства. Единственная лампа является и усилителем, и детектором, и, если изволите, гетеродином. При этом у нас даже толком нет возможностей повлиять на режим её работы, так как она своим катодом прочно обосновалась на "земле". Я пытался поднимать её каскад над "землёй", задействовать диоды, которые в ней, кстати, для АРУ (но в супергетеродине) и предназначены. Ни к чему хорошему это не привело. Напряжения на сетке настолько крошечные, что нельзя просто так взять и что-то сделать с усилением. Может быть есть у кого ещё какие идеи? Но, похоже, АРУ в регене с сеточным детектированием без диодов построить не получится.

Но  вот в таком приёмнике она есть!

http://theradioboard.com/rb/viewtopic.php?f=3&t=3714&sid=32776edb2fbc78b4e76a635dea4f816f

Много ручек настройки.

Да, многовато. У меня семь :) Для сравнения, на промышленном супергетеродине - пять.

Невозможность подключить частотомер.

К сожалению, крайняя простота конструкции приводит к тому, что на одной единственной лампе происходит слишком много разных процессов. Вот если бы существовал отдельный усилительный каскад, для выделенной с колебательного контура частоты, тогда возможно что-то и удалось бы предпринять. Проблема в том, что на самом контуре технически частота как бы уже и есть, и выделена, но она настолько мала по своим параметрам тока и напряжения, что в этом районе приёмника уловить что-то частотомер не в состоянии. Остаётся единственное место для подключения - анод лампы 6Г7, откуда частота выходит уже многократно усиленной, правда вперемешку со звуковой частотой, так как там же мы имеем дело с детектированием. Но теоретически, на дросселе эта частота должна создавать некоторое падение напряжения. На практике у меня получилось даже уловить частотомером в точке подключения Др1 к аноду какие-то отвлечённые мегагерцы, которые плавали в зависимости от регулировки глубины связи. 

Выйти из ситуации можно путём построения примерной шкалы вручную для своих сменных катушек с использованием генератора частоты или же по уже откалиброванной шкале другого приёмника что называется "на слух". Я бы всё-таки пробежался генератором по контуру. Вот здесь описано, как я это уже делал. И сделал ключевые отметки для себя, чтобы хоть примерно знать частоту прослушивания. Однако, генератор у меня ещё находится в доработке, да и заниматься шкалой пока некогда. Хотя её отсутствие - существенный недостаток.

Мы ещё продолжим говорить о строительстве этого регенеративного приёмника. я планирую осветить свой опыт строительства УВЧ и обсудить вопрос подключения индикатора. Но на сегодня это всё. Всем удачи!

В заключение ещё раз литература, которую я рекомендую, если вы не читали первую статью

Е. Айсберг "Радио - это очень просто" (E. Aisberg,  La radio?.. Mais c'est tres simple!).

В.К. Лабутин, Книга Радиомастера, Госэнергоиздат, Москва-Ленинград, 1961 (есть разные годы издания).