ในบทความนี้ เราจะพูดถึงการมอดูเลตความถี่วิทยุและแอมพลิจูดก่อน จากนั้นเราจะสร้างเครื่องรับวิทยุ AM สามเครื่องที่แตกต่างกันตามลำดับความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้น เครื่องรับวิทยุ AM รุ่นแรกไม่มีเครื่องขยายเสียงและอาศัยเสียงเรโซแนนซ์เพียงอย่างเดียวในการสร้างเสียง เครื่องรับสัญญาณ AM เครื่องที่สองมีเครื่องขยายสัญญาณแบบทรานซิสเตอร์ และวงจรเครื่องรับสัญญาณ AM เครื่องสุดท้ายใช้ชิปขยายสัญญาณLM386

บทนำเกี่ยวกับเครื่องรับวิทยุ AM

คลื่นกลางคือช่วงความถี่วิทยุที่ขยายตั้งแต่ 530kHz ถึง 1700kHz ในทางกลับกัน คลื่นสั้นจะขยายเกินช่วงความถี่ดังกล่าวและสูงถึงประมาณ 30MHz

คลื่นกลางและคลื่นสั้นเป็นย่านความถี่หลักในการออกอากาศจนกระทั่งมี FM เข้ามา แต่ยังคงได้รับความนิยมเนื่องจากมีพื้นที่ช่องสัญญาณมากกว่าสถานี FM และครอบคลุมระยะสัญญาณได้ไกลกว่า โดยเฉพาะในเวลากลางคืนผ่านชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ เครื่องรับ AM ยังเรียบง่ายและสร้างได้ง่ายอีกด้วย

สถานีวิทยุในย่านคลื่นกลางและคลื่นสั้นส่งสัญญาณโดยใช้การมอดูเลตแอมพลิจูด (AM) ซึ่งหมายความว่าสัญญาณวิทยุ (หรือสัญญาณพาหะ) ของเครื่องส่งสัญญาณจะถูกควบคุมด้วยเนื้อหาดนตรีหรือเสียงพูดในลักษณะที่ทำให้แอมพลิจูดของสัญญาณพาหะเปลี่ยนแปลงไปตามเสียงพูดหรือเสียงดนตรีที่เข้ามา AM ยังใช้กับวิทยุบนเครื่องบินทุกเครื่องตั้งแต่ 108 ถึง 136MHz อีกด้วย

วิธีการสร้างวิทยุ AM แบบง่ายๆ

นี่คือวงจรวิทยุคริสตัลแบบง่ายๆ (และมหัศจรรย์หากคุณเคยสร้างมันมา) การสร้างวงจรนี้ถือเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีในการทำความเข้าใจว่าวิทยุ AM ทำงานอย่างไร:

‍

วิทยุ AM คริสตัล

ไดโอดในอุดมคติคือไดโอดเจอร์เมเนียมเช่น OA81 เนื่องจากมีค่าแรงดันตกไปข้างหน้าต่ำกว่า แต่ไดโอดชนิดใดก็ได้สามารถใช้งานได้ เพียงแต่มีปริมาตรที่เล็กกว่า LS เป็นหูฟังพีโซอิเล็กทริกที่มีความต้านทานสูงคล้ายกับหูฟังคริสตัล 2000Ω แบบคลาสสิก

ตัวเก็บประจุ C2 เป็นตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุตั้งแต่ประมาณ 300pF ถึง 500pF

L1 เป็นขดลวดที่พันบนแท่งเฟอร์ไรต์โดยมีจำนวนรอบประมาณ 50 ถึง 60 รอบ หัวฉีดมีห่วงประมาณ 5 ถึง 10 ห่วงเพื่อจับคู่กับเสาอากาศ ให้ใช้ลวดแม่เหล็กพันขดลวดถ้าเป็นไปได้

เพื่อให้วิทยุนี้ทำงานได้อย่างถูกต้อง คุณจะต้องมีการเชื่อมต่อกราวด์ที่ดีและสายอย่างน้อย 20 ม. ที่สูงที่สุดเท่าที่เป็นไปได้สำหรับการใช้ภายนอกอาคารเพื่อใช้เป็นเสาอากาศ สิ่งที่เจ๋งจริงๆ ที่นี่ก็คือวงจรนี้สามารถทำงานโดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่และสามารถให้ความสนุกในการฟัง AM ได้หลายชั่วโมง

วงจรวิทยุ AM ทำงานอย่างไร

เมื่อรีแอคแตนซ์ (ความต้านทานกระแสสลับ) ของตัวเก็บประจุ C2 มีค่าเท่ากับรีแอคแตนซ์ของคอยล์ L1 จะเกิดการสั่นพ้องที่ความถี่ f=1/2π√(LC)

ตัวอย่างเช่น เมื่อ L1 เท่ากับ 300 uH และ C2 เท่ากับ 100 pF:

F = 1/2π√((0,0003 H)*(0,000000000001 F)) = 919kHz

หากต่อแบบขนาน (เช่นในวงจรของเรา) อิมพีแดนซ์รวมจะสูงมาก และหากต่อแบบอนุกรม ก็จะมีการสั่นพ้องเกิดขึ้นด้วย แต่อิมพีแดนซ์รวมจะต่ำมาก อัตราส่วนของค่าอิมพีแดนซ์แบบไดนามิกนี้กับค่าความต้านทานการสูญเสียที่เกิดขึ้นเรียกว่า Q ยิ่งค่า Q มาก วงจรก็จะมีการเลือกสรรมากขึ้น

การเพิ่มการเลือกนี้ช่วยให้วงจรสามารถปรับจูนเข้ากับสถานีที่คุณต้องการได้ หากการคัดเลือกต่ำ คุณจะได้ยินสถานีอื่นๆ ใกล้เคียงในเวลาเดียวกัน (C1 เป็นตัวเก็บประจุขนาดเล็กและเป็นแทปเพื่อป้องกันเสาอากาศไม่ให้ลด Q ของวงจรตรวจจับ)

ไดโอด D1 แก้ไขและคืนค่าการมอดูเลต และตัวเก็บประจุ C3 ข้ามส่วนวิทยุ (RF) โดยยังคงเสียงที่มอดูเลตเดิมไว้ การเปลี่ยนแปลงความจุของ C2 (จุดเรโซแนนซ์) ทำให้สามารถปรับแต่งความถี่ได้ตลอดย่านคลื่นกลาง

ทรานซิสเตอร์ขยายสัญญาณวิทยุ AM

ก่อนที่จะมีวงจรขยายสัญญาณแบบ IC ที่ใช้งานง่าย เช่น LM386 เกิดขึ้น ตัวรับจะถูกสร้างขึ้นจากการออกแบบที่ใช้ส่วนประกอบแบบแยกส่วน ตัวเลือกยอดนิยมคือตัวสะสมแบบฟื้นฟูที่แสดงอยู่ด้านล่าง

‍ตัวเก็บประจุไฟฟ้าแบบสร้างใหม่ทรานซิสเตอร์สองตัว

การแก้ไขสัญญาณ AM จะเกิดขึ้นภายใน Q2 และ R3 ทรานซิสเตอร์ Q1 และ Q2 สามารถเป็นทรานซิสเตอร์ NPN ใดๆ ก็ได้ตัวเก็บประจุC3 จะลบส่วนประกอบ RF ที่เหลืออยู่ทั้งหมด สัญญาณที่ผ่านการดีมอดูเลตบางส่วนจะถูกป้อนกลับเป็นข้อเสนอแนะเชิงบวกผ่าน R4 เข้าสู่จุดต่อของ L1 โดยผ่านตัวควบคุมแบบสร้างใหม่ R6 นี่จะทำให้เกิดผลในการเริ่มการแกว่ง แนวคิดคือการปรับโพเทนชิออมิเตอร์R6 ไปยังจุดที่การแกว่งกำลังจะเริ่มต้น แล้วจึงลดลงเล็กน้อย สิ่งนี้มีผลในการเพิ่มความไวและการคัดเลือกของตัวรับอย่างมีนัยสำคัญ R5 สร้างเสียงตอบรับเชิงลบซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพเสียง

ตัวเก็บประจุแบบแปรผันC5 และขดลวด L1 เป็นวงจรปรับแต่ง คอยล์ L1 มี 60 รอบบนแท่งเฟอร์ไรต์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ซม. (ประมาณ 300uH) โดยมี 5 รอบเพิ่มสำหรับแทป ในบอร์ดต้นแบบด้านล่าง

นี้ ฉันใช้ตัวเก็บประจุแบบแปรผันเพียงครึ่งเดียวเท่านั้น

‍PCB ระยะใกล้

เครื่องขยายเสียงวิทยุ AM LM386

วงจรด้านล่างนี้เป็นวงจรวิทยุคริสตัลพื้นฐานเดียวกันกับวงจรด้านบน แต่ลำโพงถูกแทนที่ด้วยเครื่องขยายเสียงLM386 วิธีนี้จะทำให้วิทยุสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องมีเสาอากาศหรือการเชื่อมต่อกราวด์ที่ดี นอกจากนี้ LM386 ยังให้กำลังขยายเสียงเพียงพอสำหรับขับลำโพงขนาดเล็กอีกด้วย

วิทยุ AM พร้อมเครื่องขยายเสียง LM386

ตัวเก็บประจุ C5 และ C9 ตั้งค่าอัตราขยายรวมของ LM386 หากคุณพบว่าค่าเกนสูงเกินไป คุณสามารถปรับได้ตามคำแนะนำในบทความของเราเกี่ยวกับวิธีสร้างเครื่องขยายเสียงที่ให้เสียงดีเยี่ยม (ด้วย Bass Boost ) บทความนี้ยังกล่าวถึงวิธีปรับแต่งวงจรขยายเสียง LM386 เพื่อให้ได้เสียงที่ดีขึ้น

ตัวต้านทานR3 และตัวเก็บประจุ C10 ป้องกันไม่ให้เกิดความไม่เสถียรที่ไม่พึงประสงค์ในเอาต์พุตของ LM386 ด้วยการจัดเตรียมโหลดที่ทราบที่ความถี่เหนือเสียง

ทรานซิสเตอร์2N3904 ให้ค่าอิมพีแดนซ์ค่อนข้างสูงแก่วงจรควบคุม ช่วยให้มีการเลือกสรรที่ดี

แผงวงจรวิทยุ LM386

รายละเอียดแผงวงจร

กล่าวโดยสรุป การสร้างเครื่องรับ AM ของตัวเองสามารถทำได้ง่ายและสนุกสนานมาก วงจรทั้งหมดข้างต้นได้รับการสร้างและทดสอบแล้วและทำงานได้ดีมาก

นี่เป็นเคล็ดลับเล็กๆ น้อยๆ ถ้าคุณหาตัวเก็บประจุแบบแปรผันไม่ได้ คุณสามารถสร้างขึ้นเองได้ โดยการติดแผ่นฟอยล์อะลูมิเนียมกับกระดาษ A4 จำนวน 2 แผ่น แล้วยึดเข้าด้วยกันด้วยคลิปจระเข้ การเลื่อนกระดาษแผ่นหนึ่งทับบนกระดาษอีกแผ่นหนึ่งจะสร้างตัวเก็บประจุแบบแปรผันตราบใดที่กระดาษเหล่านั้นไม่สัมผัสกันทางไฟฟ้า

‍