Текст книги "Энциклопедия радиолюбителя"

Автор книги: Виктор Пестриков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 30 страниц)

Пестриков В.М.
«ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЛЮБИТЕЛЯ»
_{ОСНОВЫ СХЕМОТЕХНИКИ И СЕКРЕТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ
издание 2-е, дополненное и переработанное}

Уважаемые читатели!

Историки науки и техники наверняка назовут 20 век веком радиоэлектроники наряду с другими его особенностями. Действительно, основополагающие исследования русского ученого А. С. Попова в конце 19 века стали той благодатной почвой, на которой развилась радиоэлектроника нашего столетия. Представить сегодняшнюю жизнь без радиоэлектроники довольно трудно. Она вошла в наш быт и стала его неотъемлемой составляющей. Проявить интерес к радиоэлектронике и сделать первые самостоятельные практические шаги в этой области поможет сделать эта книга. Книга может быть полезна как школьникам, выбирающим свой путь в жизни, так и студентам, собирающихся работать в различных областях радиоэлектроники, а также всем желающим, независимо от возраста, проявляющим интерес к этой области знаний. Она может быть полезна и бизнесменам, желающим получить полезные рекомендации в приобретении радиостанций Си-Би диапазона или пришедших к мысли, что для дальнейшего процветания собственного дела им необходимо обязательно открыть частную радиовещательную станцию. Как создать коммерческую радиовещательную станцию рассказано в этой книге с берегов Невы, на которых еще до революции 1917 года было налажено производство самых мощных в мире радиостанций конструкции С. А. Айзенштейна.

Книга построена в виде отдельных шагов (глав). Каждый шаг представляет законченный раздел и может читаться независимо от других разделов. Включенные в книгу описания радиолюбительских конструкций расположены в порядке возрастания сложности их изготовления и уровня необходимых знаний. Дается подробное описание, технология изготовления и методика налаживания конструкций. Рассказано, как проводить налаживание самодельных устройств в домашних условиях и какие несложные приборы для этих целей можно изготовить самому. Для облегчения конструирования приведены необходимые справочные данные по радиокомпонентам и радиодеталям.

Помещенный в конце книги словарь терминов радиоэлектроники призван помочь при чтении этой книги. В процессе чтения книги может встретиться слово из области радиоэлектроники, смысл которого вам непонятен и его нет в приведенном словаре, тогда следует обратиться в библиотеку и посмотреть специальный энциклопедический словарь по радиоэлектронике. Если после прочтения книги вы обретете новое для себя увлечение (хобби), которое в результате станет вам большим подспорьем в жизни и к тому же будет еще приносить вам экономическую выгоду, то автор может считать выполненной свою миссию в сеянии доброго, разумного, вечного.

Предисловие ко второму изданию

Первое издание «Энциклопедия радиолюбителя» было благожелательно встречено читателями и быстро разошлося. Во втором издании книги сделаны небольшие исправления замеченных опечаток, некоторые описания радиоэлектронных устройств дополнены монтажными схемами, а также добавлены описания новых конструкций и новая глава по DX-ing. В книге подробно отражены вопросы о порядке регистрации и эксплуатации любительской радиостанции.

Автор благодарен всем тем, кто прислал и высказал свои замечания и пожелания по книге, что способствовало ее улучшению. Особая моя признательность инженеру В.Ю.Карташову из Санкт-Петербурга и к.м.н. Вадиму Мельнику из Донецка за общее обсуждение книги и высказанные при этом полезные соображения, которые нашли отражение во втором издании.

Пестриков В. М., профессор, доктор технических наук,

г. Санкт-Петербург, Россия.

Предмет интереса. «Радио»? «Откуда»?

«Чудесная это штука – радио. Нажмешь кнопку, повернешь рукоятку и на-ка, все к твоим услугам: музыка, погода на завтра, последние новости».

А. Некрасов. Приключения капитана Врунгеля.

Минуло уже более 100 лет как радиосвязь благодаря усилиям многих ученых, заняла прочное место в жизни человечества. Изобретение, сделанное русским ученым А. С. Поповым, оказалось настолько плодотворным, что породило новые научные направления и отрасли промышленности. Это привело к появлению новых словосочетаний со словом «радио». Сейчас все, что связано с этим понятием, мы знаем достаточно полно. Это – радиосвязь, радиотехника, радиоэлектроника и многое другое.

Слово «радио» стали употреблять почти на 20 лет раньше появления самого изобретения, которое оно потом олицетворило. Термин «радио» (от латинского radius – луч, radio, radiare – излучать, испускать лучи) в современном понятии подразумевает способ передачи сообщений на расстояния с помощью радиоволн. До этого этот термин использовался в физике в качестве приставки. Применил приставку «радио» впервые известный английский физик и химик Вильям Крукс (William Crooks). Будучи уже 9 лет членом Лондонского королевского общества, он в 1872 году начал исследования проблемы возникновения отталкивающих сил в нагретых телах. Исследование затронуло широкий спектр вопросов, в том числе распространение электрического разряда в сильно разряженных газах. Все это позволило обнаружить доселе неизвестные световые и тепловые явления. Понимание открытых явлений основывалось В. Круксом на предположении существования четвертого, «лучистого» состояния. Хотя такое объяснение и не нашло своего подтверждения, но оно способствовало появлению такого прибора, как радиометр (рис. 1).

Рис. 1. РАДИОметр

Радиометр представлял собой грушевидный сосуд, в котором находилась вертушка с четырьмя слюдяными лопастями. Вертушка вращалась на острие иглы, подобно стрелке компаса. Слюдяные крылья были закопчены и вертушка начинала вращаться, когда на нее падали свет, катодные или рентгеновские лучи. Радиометр появился в 1874 году и, по всей видимости, это было первое слово, в котором использовалась приставка «радио». За проведенные исследования В. Крукс удостоился премии французской академии наук в размере 3000 франков. Английскому ученому немалую известность принесли не только проведенные исследования, но еще статьи и речи, как ни странно, в защиту реальности спиритических явлений, которые он пытался исследовать с помощью экспериментальных методов. Научная известность В. Крукса во многом способствовала распространению спиритизма.

Изобретатель современного телефона, американец Александр Белл (Alexander Graham Bell), оказался так же как и В. Крукс причастен к «радио». А. Белл вместе со своим сотрудником Саммером Тайнером (Summer Tainter) проведя эксперименты обнаружил, что твердые, жидкие и газообразные тела могут издавать звуки, если на них направить прерывистые пучки световых или тепловых лучей. В 1880 году преподаватель политехнической школы телеграфного управления в Париже Е. Меркадье (Ernest Mercadier) дал такого рода явлениям название «радиофония» и издал книгу «Заметки о радиофонии». Прибор для воспроизведения такого рода явлений получил название «радиофон» (рис. 2).

Рис. 2. Устройство РАДИОфона

Радиофон можно сделать и самому. Для этого в стеклянную пробирку необходимо вложить небольшой кусочек закопченной фольги, закрыть пробирку пробкой, через которую пропущена стеклянная трубка, на наружный конец которой надета резиновая трубка длиной около 20 мм. Если теперь на пробирку направить свет лампы, перед которой вращается диск с прорезями, то поднеся резиновую трубку к уху можно услышать тон. Высота тона будет зависеть от скорости вращения диска: чем больше скорость, тем выше тон. Как видим в экспериментах В. Крукса и А. Белла использовались источники, испускающие световые, тепловые и другие лучи, то есть соответствующие определению слова «радио».

Через 16 лет после экспериментов В. Крукса, французский физик Эдуард Бранли (Edourd Branly) использовал понятие «радио» непосредственно к электромагнитным волнам. Он не занимался специально изучением электромагнитных волн, а исследовал сопротивление различных металлических порошков Э. Бранли обнаружил, что стрелка гальванометра, включенного в цепь, содержащую трубочку с опилками и батарею, отклоняется, когда в соседнем кабинете проводятся эксперименты с индукционной катушкой. При включении индукционной катушки начинало изменяться сопротивление металлических опилок.

Для удобства ученый помещал порошки в стеклянную трубочку. В статье «О проводимости несплошных проводящих веществ», опубликованной в журнале Французской академии наук, Э. Бранли описал устройство этой трубочки под названием «радиокондуктор» (рис. 3).

Рис. 3 . РАДИОкондукторы конструкции Э. Бранли:

_{а – горизонтальный; б – вертикальный}

В публикации автор отметил: «На сопротивление металлических порошков влияют электрические разряды, производимые на некотором расстоянии от них. Под действием этих разрядов опилки резко изменяют свое сопротивление и проводят ток». Благодаря этому выводу имя Э. Бранли не было забыто и заняло достойное место в истории радиотехники. Радиокондуктор был уже достаточно удобным индикатором для регистрации появления электромагнитных волн от электрической искры по сравнению с существовавшими. Об этом судили по резкому падению электрического сопротивления металлических опилок.

Английский физик сэр О. Лодж (sir Oliver Joseph Lodge) заинтересовался опытами Э. Бранли, усовершенствовал радиокондуктор и дал ему другое название «когерер»[1]1
  Когерер, кохерер (англ. coherer) – связующий, сцепляющий


[Закрыть]. Благодаря когереру удалось уловить такие слабые электромагнитные волны, которые не мог обнаружить обычный резонатор Г. Герца. Свои опыты О. Лодж опубликовал в английском журнале «The Electrician». Э. Бранли, узнав об изменении имени своего детища, писал в декабре 1897 года: «Мою трубочку с опилками О. Лодж назвал «когерер» и некоторые воспринимают это как общепринятое. Это название, однако, неточно отражает исследованное явление. Я предложил название «радиокондуктор» (радио и проводник), которое отражает главное свойство не сплошного проводника при воздействии электромагнитного излучения. Но невзирая на замечания первооткрывателя изобретения «радиокондуктор» исчез из употребления и вплоть до 20-х годов нашего столетия употреблялось слово «когерер» (рис. 4).

Рис. 4. Конструкции когереров:

_{а – А.С. Попова (1895 г.), б – Г. Маркони (1898 г.)}

Всего через три года после изобретения радиосвязи А. С. Поповым термин «радио» появился снова. Произошло это в мае 1898 года на страницах английского журнала «Tib-Bis». Современное понятие этого слова устоялось еще не сразу, долгое время господствовало понятие «беспроволочный телеграф». Вот как объясняет это англичанин Р. Кэрр (R. Кегг) в книге «Телеграф без проводов», изданной в Санкт-Петербурге в 1889 году: «Название «телеграф без проводов» должно быть понимаемо в том смысле, что этот прибор дает возможность передавать сигналы через пространство без промежуточных проводов, соединяющих передающий и воспринимающий аппараты… Этот термин был принят не потому, что он вполне точен, а потому, что возбуждает большой интерес к этой области опытной физики». Программа первою в России учебного курса, составленного А. С. Поповым, называлась «Программа чтений о телеграфии без проводов», а один из первых учебников в этой области, написанный профессором А. А. Петровским, – «Научные основания беспроволочной телеграфии». В июле 1897 г. Г. Маркони (Gugliemo Marchese Marconi) основал в Англии фирму, которую назвал «Компания беспроволочного телеграфа и сигнализации».

В 1903 году в Берлине состоялась Первая Международная конференция по беспроволочному телеграфированию, на которой довольно часто употреблялись слова с приставкой «радио». Россию на конференции представляли три делегата, в том числе А. С. Попов. Выступая на ней, германский министр почт и телеграфов так отозвался о изобретении русского ученого: «… в 1895 г. Попов изобрел прием телеграфных сигналов с помощью волн Герца. Его мы должны благодарить за первый радиографический аппарат». Маркони первым применил антенну для передатчика, открыв новый путь практической эксплуатации телеграфии без проводов. Многие исследователи выполнили работу по улучшению новых средств коммуникации. Их имена – Браун, Дюкрете, де Форест, Фесседен, Риги, Слаби, Арко, Тесла – стали всюду известны.

Мы должны отметить сотрудничество в развитии радио всех больших наций. На конференции был рекомендован для употребления в литературе термин «радиотелеграфия». Лишь через три года в Берлине на очередной Международной конференции по радиотелеграфу термин «радио» все же был предложен для обозначения беспроволочных передач.

Несмотря на это в литературе продолжали присутствовать оба понятия. Например, в «Кратком словаре электротехнических терминов», изданном в 1927 году, есть «радиовещание» и «беспроволочный телеграф».

Объяснение, что такое «беспроволочный телеграф» читается с некоторой ностальгией по хорошему слогу и отношению к открытию: «Процесс телеграфирования на расстоянии проходит с помощью так называемых электромагнитных волн большой частоты непосредственно по заполняющей мировое пространство среде (мировой эфир)».

Как-то незаметно с терминами «беспроволочный телеграф» и «радио» появился и даже дожил до наших дней и продолжает существовать еще один термин: «электросвязь». До сих пор издается журнал под названием «Электросвязь», отражающий научные исследования по проводной и радиосвязи, телевидению, радиовещанию, который был основан еще в 1933 году. Этот старый и довольно точный термин вмещает в себя телеграф, телефон, радио, телевидение и такие производные от них, как фототелеграф или радиотелефон. Термин «электросвязь» подчеркивает, что информация идет по линиям связи в виде электрических сигналов, которые представляют собой комбинации электрических импульсов в телеграфе, электрическую копию звука в телефоне, электрическое содержание картин в телевидении и фототелеграфе. В этой связи интересно высказался немецкий профессор А. Слаби (Adolf Carl Heinrich Slaabi), в частности, первый введший элемент настройки в колебательный контур для получения резонанса и волномер в практику измерений на съезде немецких инженеров в 1902 г., процитировав одного из своих коллег: «Придет некогда день, когда… медные провода, гуттаперчевая изоляция и железная броня кораблей будут храниться только в музеях; тогда потомок человечества, который желает беседовать со своим другом и не знает, где он находится, электрическим голосом бросит в пространство оклик, который услышит тот, кто владеет соответственно настроенным электрическим ухом. Раздастся оклик: «Где ты?» и зазвучит ответ: «Я здесь – в глубине рудника, на вершине Андов или среди шири океана».

В период с 1895 по 1908 гг. наиболее часто использовались термины «беспроволочный» или «электроволновой» телеграф. Об этом говорит тот факт, что даже известный русский радиотехник Семен Моисеевич Айзенштейн, издатель и главный редактор, дал первому российскому журналу по радиотехнике название, в котором фигурировали эти термины. Журнал вышел в 1912 году и назывался «Вестник телеграфии без проводов». По всей видимости, окончательно приоритет термину «радио» отдается в российской научно-технической литературе в 1917 году. В это время термин «радио» появляется в названии первого российского военного журнала по радиотехнике, который начал издаваться в Санкт-Петербурге при Управлении радиотелеграфом Западного фронта. Журнал назывался «Вестник военной радиотелеграфии и электротехники». Его главным редактором был полковник В. Жарве, впоследствии генерал-майор царской армии. В современное определение «электросвязь» вкладывается передача информации любого рода на расстояние по проводам, оптическим и радиосистемам.

Последнее слово в трактовке понятий с использованием приставки «радио» сделал известный специалист в области радиопередающих устройств академик А. Л. Минц. В 1974 г., в журнале «Известия вузов. Радиотехника» он опубликовал статью «Радиотехника, радиофизика, радиоэлектроника». В статье Александр Львович пишет, что он лично никогда не чувствовал себя в силах провести четкую границу между радиотехникой и радиофизикой. Когда редакция БСЭ (второе издание) попросила написать статью «Радиотехника», он захотел посмотреть статью «Радиофизика». А. Л. Минц после этого написал: «… после ознакомления со второй статьей легче не стало, так как из-за нечеткости разделения понятий «радиотехника» и «радиофизика» они во многом перекрывали друг друга». По мнению А. Л. Минца, к радиотехнике следует отнести вопросы генерирования и усиления высокочастотных, сверхвысокочастотных и ультравысокочастотных электромагнитных колебаний, умножения частоты электрических напряжений, канализирования высокочастотных и сверхвысокочастотных колебаний и разводки по потребителям при помощи проводных и волноводных линий. Далее следует процесс излучения электромагнитных волн при помощи антенн самых различных типов. После того, как волны отшнуровались (слово, употребленное А. Л. Минцем) от излучающих их антенн, начинается процесс распространения радиоволн в различных средах. Это уже радиофизика. Радиоэлектроника – наиболее широкий термин, перекрывающий многие разделы радиотехники и радиофизики и, как отмечает автор статьи, «но одновременно и наименее четкий». Из всего сказанного выше следует сделать выводы, что понятие «радио» следует вынести за скобки, а в скобках оставить слова «техника» и «электроника». В заключение академик отмечает: «Из всего сказанного следует, что границ, разделяющих радиотехнику, радиофизику и радиоэлектронику, вовсе не существует или они крайне условны и расплывчаты. В зависимости от научных интересов и личных склонностей ученых и инженеров они могут причислять себя к специалистам по технике, физике и электронике. Это определяется не сутью различий этих наук, а либо вкусом ученых, либо характером основного рода их деятельности».

Глава I
ЗНАКОМСТВО С РАДИОКОМПОНЕНТАМИ И ДЕТАЛЯМИ

«Успех подобного предприятия, как вы знаете, во многом зависит от личного состава экспедиции. Поэтому я особенно тщательно выбирал своего спутника – единственного помощника и товарища в этом долгом и трудном пути»

А. Некрасов. Приключения капитана Врунгеля

О существовании различных радиодеталей обычно мы узнаем, когда выходит из строя какое-нибудь радиоэлектронное устройство и появляется желание произвести его ремонт. Разобрав устройство и добравшись до его «внутренностей», сразу в глаза бросается обилие различных незнакомых нам «штучек» разного цвета, размеров, формы и т. д. Это и есть радиодетали. Среди них можно увидеть резисторы, конденсаторы, диоды, катушки индуктивности, транзисторы и многое другое. Обычно эти детали называют радиокомпонентами. В радиоэлектронике каждый радиокомпонент выполняет свои строго определенные функции, от его качества и правильного использования зависит успешная работа аппаратуры. Для того, чтобы разобраться в содержании устройства и затем его отремонтировать, необходимо знать назначение и маркировку радиодеталей, а также уметь читать радиоэлектронные схемы. На радиоэлектронных схемах радиокомпоненты имеют общепринятые изображения согласно установленного стандарта. Знание назначения, устройства и обозначения на схемах различных радиоэлементов позволяет произвести осознанный ремонт радиоэлектронной аппаратуры и более продуманно использовать радиодетали при ее создании.

Шаг 1
Пассивные элементы. Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности

1.1. Резисторы

Общая характеристика

Резисторы являются наиболее распространенными элементами радиоэлектронной аппаратуры. Раньше резисторы назывались сопротивлениями, но в соответствии с Государственным стандартом электрическим сопротивлениям, как схемным элементам, присвоено название «резисторы». Сделано это было с целью различать «сопротивление» как изделие (радиокомпонент) и «сопротивление», как его физическое свойство, электрическую величину. Резисторы характеризуются электрическим сопротивлением. Основной единицей электрического сопротивления в соответствии с международной системой единиц является Ом. На практике используются также производные единицы – килоом (кОм), мегаом (МОм), гигаом (ГОм), тераом (ТОм), которые связаны с основной единицей следующими соотношениями: 1 кОм = 10³ Ом, 1 МОм = 10⁶ Ом, 1 ГОм = 10⁹ Ом, 1 ТОм = 10¹² Ом.

Различают следующие виды резисторов: постоянные и переменные.

Переменные еще делят на регулировочные и подстроечные. У постоянных резисторов сопротивление нельзя изменять в процессе эксплуатации. Резисторы, с помощью которых осуществляют различные регулировки в радиоэлектронной аппаратуре изменением их сопротивления, называют переменными резисторами или потенциометрами. Резисторы, сопротивление которых изменяют только в процессе налаживания (настройки) радиоэлектронного устройства, называют подстроечными.

Основные параметры

Резисторы характеризуются такими основными параметрами: номинальным значением сопротивления, допустимым отклонением сопротивления от номинального значения, номинальной (допустимой) мощностью рассеяния, максимальным рабочим напряжением, температурным коэффициентом сопротивления, собственными шумами и коэффициентом напряжения.

Номинальное значение сопротивления R обычно обозначено на корпусе резистора. Действительное значение сопротивления резистора может отличаться от номинального в пределах допустимого отклонения (допуска, определяемого в процентах по отношению к номинальному сопротивлению).

Маркировка

На корпусе резистора, как правило, наносится краской его тип, номинальная мощность, номинальное сопротивление, допуск и дата изготовления. Для маркировки малогабаритных резисторов используют буквенно-цифровой код. Код состоит из цифр, обозначающих номинальное сопротивление, буквы, обозначающей единицу измерения, и буквы, указывающей допустимое отклонение сопротивления. Примеры наносимого на корпус резистора буквенного кода единиц измерения номинального сопротивления старого и нового стандартов приведены в табл. 1.1.

Если номинальное сопротивление выражается целым числом, то буквенный код ставится после этого числа. Если же номинальное сопротивление представляет собой десятичную дробь, то буква ставится. вместо запятой, разделяя целую и дробную части. В случае, когда десятичная дробь меньше единицы, целая часть (ноль) исключается.

При маркировке резисторов код допуска ставится после кодированного обозначения номинального сопротивления. Буквенные коды допусков приведены в табл. 1.2.

Например, обозначение 4К7В (или 4К7М) соответствует номинальному сопротивлению 4,7 кОм с допустимым отклонением 20 %. В табл. 1.1 и 1.2 приведены буквенные коды, соответствующие как старым, так и новым стандартам, так как в настоящее время встречаются оба варианта. Номинальная мощность на малогабаритных резисторах не указывается, а определяется по размерам корпуса.

Цветовой код маркировки резисторов

Тип маркировки, при котором на корпус резистора наносится краска в виде цветных колец или точек называют цветовым кодом (см. на рис. 1.1). Каждому цвету соответствует определенное цифровое значение. Цветовая маркировка на резисторах сдвинута к одному из выводов и читается слева направо. Если маркировку нельзя разместить у одного, из выводов, то первый знак делается полосой шириной в два раза больше, чем остальные.

На резисторы с малой величиной допуска (0,1… 10 %), маркировка производится пятью цветовыми кольцами. Первые три кольца соответствуют численной величине сопротивления в омах, четвертое кольцо есть множитель, а пятое кольцо – допуск (рис. 1.1).

Резисторы с величиной допуска 20 % маркируются четырьмя цветными кольцами и на них величина допуска не наносится. Первые три кольца – численная величина сопротивления в омах, а четвертое кольцо – множитель.

Иногда резисторы с допуском 20 % маркируют тремя цветными кольцами. В этом случае первые два кольца – численная величина сопротивления в омах, а третье кольцо – множитель. Незначащий ноль в третьем разряде не маркируется.

В связи с тем, что на рынке радиоаппаратуры значительное место занимают зарубежные изделия, заметим, что резисторы зарубежных фирм маркируются как цифровым, так и цветовым кодом. При цифровой маркировке первые две цифры обозначают численную величину номинала резистора в омах, а оставшиеся представляют число нулей.

Например: 150 – 15 Ом; 181–180 Ом; 132 – 1,3 кОм; 113 —11 кОм.

Цветовая маркировка состоит обычно из четырех цветовых колец. Номинал сопротивления представляет первые три кольца, двух цифр и множителя. Четвертое кольцо содержит информацию о допустимом отклонении сопротивления от номинального значения в процентах. Определение номиналов зарубежных резисторов по цветовому коду такое же, как и для отечественных. Таблицы цветовых кодов отечественных и зарубежных резисторов совпадают.

Многие фирмы, помимо традиционной маркировки, используют свою внутрифирменную цветовую и кодовую маркировки. Например, встречается маркировка SMD-резисторов, когда вместо цифры 8 ставится двоеточие. Так, маркировка 1:23 означает 182 кОм, a:0R6 – 80,6 Ом.

Рис. 1.1. Цветовая маркировка отечественных и зарубежных резисторов в виде колец или точек, в зависимости от допуска и ТКЕ