Путеводитель в мир электроники. Книга 2
Шрифт:
Точно так же возникают и вынужденные электрические колебания в колебательном контуре. Чтобы в полной мере ощутить природу этих колебаний, соберем схему, показанную на рис. 10.38.
Рис. 10.38. Исследование вынужденных колебаний в LC-контуре
Генератор G создает синусоидальный сигнал, который можно перестраивать по частоте. Он соединен с контуром LC не непосредственно, а через катушку связи Lcв,
На какой частоте мы получили максимум? На резонансной! Резонансная частота контура при действии вынуждающих колебаний (рис. 10.39) совпадает с частотой свободных колебаний в нем и определяется по формуле Томсона.
Рис. 10.39. Резонанс в колебательном контуре — результат вынужденных колебаний
Как мы уже говорили, добротность контура влияет на характер свободных колебаний. Оказывает она влияние и на вынужденные колебания (рис. 10.40).
Рис. 10.40. Амплитуда электрических колебаний при резонансе в зависимости от величины добротности (Q) контура
Чем выше добротность контура, тем большую амплитуду колебательного процесса мы сможем получить. Представьте, что в высокодобротных системах можно достигнуть увеличения электрических величин в сотни раз!
Теперь нам понятно, как обеспечивается селективность приемника? Колебательный контур, входящий в его состав, настраивается в резонанс с электромагнитной волной определенной частоты, а все побочные частоты, лежащие вне резонанса, контуром отсекаются.
В практических схемах используются два вида колебательных контуров: последовательные и параллельные. Вид контура определяется в зависимости от того, как соединен генератор вынуждающих колебаний с катушкой индуктивности и конденсатором.
Последовательный колебательный контур представлен на рис. 10.41.
Рис. 10.41. Последовательный колебательный контур
Во время резонанса общее сопротивление цепи равно Rпот — сопротивлению потерь контура. Реактивное сопротивление катушки индуктивности равно по величине и противоположно по знаку реактивному сопротивлению конденсатора, в результате чего они взаимоисключаются. Напряжение на конденсаторе в Q раз (значение добротности) больше напряжения генератора G. Ток, протекающий по цепи, максимален и равен:
Параллельный колебательный контур представлен на рис. 10.42.
Рис. 10.42. Параллельный
При резонансе общее сопротивление контура определяется из выражения:
Это сопротивление называют резонансным сопротивлением параллельного колебательного контура. Оно представляет собой большую величину, так что ток во внешней цепи при резонансе мал и равен:
А ток внутри колебательного контура в Q раз больше тока во внешней цепи.
Резонансная частота последовательного и параллельного колебательных контуров вычисляется по формуле Томсона.
* * *
Вот мы и подошли вплотную к практической главе, рассказывающей о создании несложных радиоприемников. Но, прежде чем перейти к увлекательному занятию конструирования, расскажем о человеке, который очень много сделал для. современного радиовещания. На основании его идей создается современная аппаратура, осуществляется высококачественное УКВ-ЧМ-вещание.
Эдвин Говард Армстронг (1890–1954) — американский изобретатель и инженер-электрик. Он сделал такие известные технические открытия и изобретения, как обратная связь, регенеративный радиоприемник, супергетеродинный радиоприемник, ввел в обиход частотную модуляцию (ЧМ).
Рис. 10.43. Пропуск в компанию Western Electric, выданный Э. Армстронгу перед Первой мировой войной
Удивительно, но сам — изобретатель трехэлектродной лампы Ли де Форест не смог досконально разобраться в принципах ее работы, а вот 22-летний Армстронг в 1912 г. не только разобрался с аудионом, но снял сигнал с выхода лампы и подал обратно на ее вход, что позволило значительно улучшить параметры существовавших тогда радиоприемников. Этот способ, названный регенеративным, сегодня используется широко не только в области радиотехники, но еще и в других областях электроники. Правда, название он получил другое — положительная обратная связь.
В 1919 г. Армстронг изобрел супергетеродинный приемник (о нем мы поговорим в следующей главе). Талантливый теоретик и большой умелец, Армстронг собственноручно изготовил один из первых «супергетеродинов» и подарил его своей невесте. Этот приемник развлекал молодоженов во время их свадебного путешествия. Ученый в свадебной поездке не только отдыхал, но и всесторонне проверял работу своего изобретения.
В начале 1930-х гг. Армстронга увлекает идея радиовещания с помощью частотной модуляции. Он пытается теоретически доказать преимущества высококачественного. ЧМ вещания, но владельцы мощных коммерческих AM радиостанций не принимают его идеи, чувствуя источник конкуренции. И тогда Армстронгу ничего не остается делать, как экспериментально доказать преимущества ЧМ. Все работы по созданию экспериментальной аппаратуры ЧМ Армстронг финансирует из личных средств.
Первые испытания ЧМ были проведены 9 июня 1934 г. в Нью-Йорке. Вещание велось с мачты, установленной на знаменитом небоскребе «Empire State Building». Принималась передача на расстоянии нескольких десятков километров — была передана органная музыка двумя способами: AM и ЧМ. Оказалось, что звучание органа, переданное частотно-модулированным сигналом, намного чище, намного громче и гораздо свободнее от зашумленности атмосферными помехами. AM версия, по словам изобретателя, «была в сотни тысяч раз более зашумленной».