再生電路
來復再生電路是早期套用於無線電廣播接收的一種電路。上圖是一種典型的來復再生
單管收音機。
來復電路:由天線接收到的高頻信號,送進由高頻管BG擔任的高放兼低放電路進行一次高頻放大,放大後的高頻信號送給檢波器D1,D2進行檢波,檢波後所得的音頻信號又返回到該電路的輸入端,由BG再作一次低頻放大,然後經GZL送給耳機放出聲音。圖中的虛線和實線代表信號在收音機中傳送的途徑。
這種用一個放大電路反覆放大信號的方式叫來復,實現這種來復的電路稱來復電路。它的最大優點是充分發揮電晶體的作用,使—只管子起到了差不多倆只管子的作用。
簡易型和超外差式半導體收音機中常用的來復電路。加了來復電路後約使靈敏度提高10~30倍,若同時加再生電路可提高靈敏度80~90倍。因此在簡易型半導體收音機中有很大的實用意義。
在這種電路中的高放管BG既擔任高頻放大、再生,又兼低頻放大,看起來似乎很複雜,容易混淆不清,其實不然。高、低頻信號是各自有其歸向,互不相干的。比如在圖中,高頻信號只能向C3的方向走,而不會通過高扼圈GZL;低頻信號則只能走高扼圈GZL而不會通道C3。這是因為高扼圈的電抗為ZL=2πfL,對高頻呈現很大的阻抗,可視為開路,對低頻則呈現很小的阻抗,可視為短路。電容器的容抗為Zc=1/2πfc,對高頻可視作短路,反之對低頻可視作開路,這樣就保證了來復電路的正常工作。
再生電路:BG的e極串聯有一隻線圈L3,它是繞在磁棒上的,當有信號從L3中流過時,會感應到L2,從而使信號輸入BG的b極,再一次放大,甚至再流過L3時,信號又感應到L2,再放大,如此循環,使信號放大許多次,增大許多倍。這叫做再生電路。
超再生電路
我們知道普通的再生式電路,是利用正反饋來加強輸入信號,而超再生電路卻是用輸入信號來影響本地振盪信號,因此得名。
拿超再生檢波電路來說吧,如下圖所示是一種玩具遙控車的接收部分電路,它利用了超再生檢波的原理。
超再生電路本質上是一個電容三點振盪器,我們先來分析它。電路是典型的共基電路,由天線接收到的脈衝編碼的調製的電磁波,輸入到LC迴路L2C6選頻,利用正反饋來加強輸入信號,電容C5和b-e之間的結電容構成分壓反饋,形成三點式振盪器。振盪器工作時,隨著振盪幅度增加,電晶體電流Ice增加,這個Ice流過R3,會使R3兩端電壓成增長趨勢,而C1兩端電壓已經建立(靜態工作點建立時建立的),無法突變,因此該電流對C1充電,使其兩端電壓升高,電晶體b-e電壓下降,工作點開始降低,當降低到一定程度,電路開始停振,Ice隨振盪逐漸停止而減小,這使得R3兩端電壓呈減小趨勢,C1開始通過R3放電,C1兩端電壓降低,電晶體工作電提升,振盪幅度開始回升,重複前面的過程,因此振盪器工作在一個間歇振盪狀態,振盪的波形類似有三角波或類似方波包絡線的調幅信號,間歇頻率由C1和R3決定
,約為它們乘積的倒數。C1和R3兩端的電壓為類似類似方波或三角波(這個與原始靜態
工作點有關,原始靜態工作點高,振盪建立快,C1很快衝到飽和點,此時電路為平衡狀態
,振幅不變,一段時間後振幅開始跌落,如果振盪建立慢,則未到最大振幅就開始跌落,此
時為三角波形),經過後面的電感電容網路濾波後,理論上為直流電壓(為什麼是理論上,
後面講),以下簡稱R3、C1為RC,L2、C6為LC。此電路為自熄式,間歇頻率由自身提
供,與振盪頻率牽連比較大,較難調整,如果間歇頻率由外部輸入,則稱他熄式,這種電路
的間歇頻率波形可以用標準方波,效果更好。
好了,基本電路工作原理清楚了,現在看看電路是怎么接收信號的,先從調幅信號來說。
LC構成的迴路有選頻作用,當天線輸入的信號頻率與電路振盪頻率相同時,對電路的振盪
幅度有加強作用,叫做諧振,此時電路正式進入超再生狀態。通過前面的分析知道,電路振
盪建立的速度與工作點有關,而振盪幅度改變時,工作點也會相應變化,因此外部調幅信號
使電晶體工作點隨輸入信號幅度變化而變化,而工作點的變化,又影響振盪的建立時間。因
此就形成了這樣的現象,輸入信號幅度大,間歇振盪建立快,間歇振盪能達到的最大振幅就
大(或越早達到最大振幅),反之同理。因此高頻間歇振盪在每個間隙之間能達到的最大振
盪幅度(或持續最大幅度的時間)是隨外部輸入信號的幅度而變化的,而間歇振盪的包絡線
就是RC兩端的電壓,這個電壓中包含一個直流分量,這個直流分量就是隨外部信號幅度而
變化的(類似PWM原理),也就是輸入信號的包絡線,因此達到解調製的目的。
上面說的是調幅信號接收,那么調頻信號接收是怎么樣的呢,先看一個概念,斜率鑒頻,如
下圖。這是一個LC諧振曲線,fo為諧振頻率,fs為輸入信號頻率,fs偏離fo,在LC諧振曲線一邊的
中間點部位,當輸入中心頻率為fs的調頻信號時,由於頻率-幅度曲線的斜率,在LC上感應到的電壓幅度會隨頻率變化而變化,此時調頻信號變成了調幅信號,這就是斜率鑒頻。說到這裡可能有人已經知道了,超再生電路解調調頻信號時,用的正是斜率鑒頻原理。我們只需要把LC迴路的諧振頻率調到fs的位置,就能把調頻信號轉換成調幅信號,按照上面的原理進行接收。
超再生電路由於其特殊的工作方式,靈敏度很高,但是其選頻手段單一,選擇性極差,只相
當於單迴路的直放機水平,甚至不如。尤其在接受調頻信號時,由於採用了斜率鑒頻原理,
在很寬的範圍內都可以收到同一頻率的調頻信號,選擇性更差。而採用斜率鑒頻也使調頻接
收的抗干擾能力變得很低(無法抑制幅度噪聲),一般在單頻點接收機中用的比較多,比如
遙控電路,頻點單一就可以用多極LC選頻放大來提高選擇性(頻帶接收下這種做法是超級
麻煩的)。在沒有信號時,理論上RC兩端電壓的直流分量是不變化的,但是電路本身的分
布參數變化和電噪聲使得每次間歇振盪所達到的幅度都不是完全相同,從而產生內部噪聲,
這種噪聲被電路超高的靈敏度放大後,形成難聽的超噪聲,當有信號時,振盪是受信號控制