Нейтродін. Забута радіосхемотехніка 1920-х

З ніжністю і розчуленням згадуючи кухонні радіотехнології предків, саморобні деталі приймачів і передавачів на зорі ери радіомовлення - резистори , конденсатори , детектори, грішно не сказати кілька слів і про  нейтродин  - як про прикметне і своєрідне термін нейтродинні конденсатори ). Віддамо данину і винахідливості тодішніх конструкторів, що творять з небагатого доступного асортименту, причому рішення вдалося порівняно простим і елегантним, а покращене радіо легко повторювалося сонмом радіоаматорів по всьому світу, від Нью-Йорка, «до околиць». Що ж це за схема, для чого вона була потрібна, як працювала і чим може стати нам у нагоді?

Заради справедливості — Луїс Алан Хейзелтайн розробив спосіб компенсації міжелектродної (сітка-анод) вхідної ємності тріодів, для застосування їх у ВЧ каскадах, багато в чому, для обходу патентів, що діють, на регенеративну схему. Нежиттєздатним виродком, проте, як багато інших «обхідних» винаходів, нововведення не стало, впевнено зайнявши свою нішу і канувши в небуття тільки з широким поширенням тетродів і супергетеродинної схеми радіоприйому, словом, призначаємо Луїса Алана посланцем карми.

1. Навіщо?

З'явився першим, детекторний приймач, не маючи власного харчування, працював тільки від енергії радіохвиль, і здатний був приймати тільки місцеві потужні радіостанції, або станції дещо більш віддалені, але з великою (наприклад, Г-подібною, довжиною 15 ... 20 м) і високо підвішеною (8 ... 10 м над землею) ант заземлення.

Детекторне радіо (Рис. 1.3. А), у випадку — приймач-егоїст і дозволяло слухати передачу тихо і лише головні телефони (навушники). Задіявши електронну,  катодну,  лампу-тріод (а інших на початку 1920-х не було) включену  після  детектора  (Рис.1.3 Б), ледь чутний звуковий сигнал можна було підсилити до комфортної гучності в навушниках, застосувавши ж дві лампи після детектора — навантажити останній компанією. На жаль, добре і голосно при цьому приймалася та сама місцева станція, для того ж, щоб прийняти слабкі сигнали далеких станцій, доводилося посилювати ще й високу частоту  до детектора  (Рис. 1.3. В).

Тут доречно буде навести і умовне позначення  приймачів прямого посилення  (а це саме вони без перетворення частоти, як у супергетеродинних схемах, винайдених пізніше). Літерою V позначають власне детектор, цифра до нього – кількість каскадів посилення ВЧ, після – кількість каскадів НЧ. Наприклад, Мал. 1.2. А - ймовірно, допустимо позначити як "0-V-0" (втім, так позначали і однолампові регенератори); Мал. 1.2. Б - "0-V-1"; Мал. 1.2. В - "1-V-0".

Не виникало жодних принципових труднощів зібрати  на тріодах  гучномовне радіо для місцевого прийому — «0—V—2» або навіть для групового прослуховування дещо слабших станцій — «1—V—2», хоча вже в останньому випадку, для запобігання самозбудження в ВЧ каскаді рекомендували застосовувати тріоди з посиленням. лаконічним, з короткими з'єднаннями, жорсткими проводами та подалі рознесеними вхідними та вихідними ланцюгами.

Вже з одним тріодним ВЧ каскадом у радіоприймачі, при несприятливому наборі факторів  (високий μ лампи, невдалий монтаж зі значними паразитними ємностями)  можна було запросто отримати паразитну генерацію - самозбудження, що виявляється як свист або завивання в головних телефонах або голосно. Складання ж  звичайної  схеми з двома тріодними каскадами УВЧ мала самозбудження майже гарантовано, навіть якщо вживалися всі можливі запобіжні заходи: паразитну ємність між вхідним і вихідним ланцюгом каскаду конструктивними заходами можна було зменшити зовні, але не всередині лампи, а для тріода  « і анодом)  вона залишалася значною і особливо критичною з підвищенням частоти.

У ранніх лампах з прозорою, не запиленою дзеркалом геттера, колбою добре видно, як утворюється вхідна ємність і як її намагалися зменшити. Геометричні розміри електродів і відстані між ними задані електричними параметрами приладу - зазвичай змінити їх не можна, проте ємність між висновками, а в колбах з гребінцевою ніжкою її зволікання розташовані близько і на великій довжині (Фото 1.7. №1), Свх можна дещо зменшити.

2. Схемотехнічна нейтралізація

Простими конструктивними заходами вхідну ємність  тріода  можна зменшити, але дуже істотно. Для стійкої роботи ранніх недосконалих тріодів у ВЧ каскадах посилення винайшли кілька способів зовнішньої, схемотехнічної компенсації, досить відомої і застосовуваної до появи і широкого поширення ламп тетродів і пентодів, вхідна ємність якої радикально знижена завдяки  введенню в лампу спеціальних додаткових елементів-сіток .

2.1. Метод допоміжного контуру

Між котушками вхідного (Мал. 2.1. К1) та вихідного (Мал. 2.1. К2) контуру підсилювального ВЧ каскаду на тріоді, вводиться додатковий контур (Мал. 2.1. К3), котушки якого індуктивно пов'язані з котушками К1, К2. Підбираючи зв'язок між котушками та ємність Са, домагаються появи у вихідному контурі каскаду (К2) струму такої ж величини, як і струм від паразитного зворотного зв'язку через Сас  (ємність анод-сітка) , але протилежного за напрямом. Обидва ці струми взаємно знищуються, зводячи вплив Сас до нуля.

Компенсація допоміжним контуром складно налаштовується і головне - залежить від довжини хвилі сигналу, що приймається - з кожним налаштуванням радіоприймача на нову станцію, компенсацію довелося б налаштовувати заново, тому спосіб в аматорській практиці поширення не знайшов, застосовуючись тільки в деяких спеціальних випадках.

2.2. Метод мосту

Спосіб, дія якого не залежить від довжини хвилі станції, що приймається, і дуже ходовий під час перебування, принаймні, в аматорському середовищі. Така схемна компенсація заснована на роботі моста Уітстона, якщо його зібрати з двох ємностей і двох індуктивностей.

Обидва варіанти схеми, як і пов'язане з ними, отримали назву «нейтродин»  (нейтродинний приймач, нейтродинний конденсатор) , нескладним способом надійно прибирали паразитний зворотний зв'язок у ВЧ каскадах та їх генерацію, легко, на слух, налаштовувалися і не вимагали підстроювання в роботі ( тільки ). Нейтродинне радіо з двома каскадами ВЧ посилення могло добре приймати дуже далекі та слабкі станції. Додатковий нейтродинний підстроювальний конденсатор повинен був мати максимальну ємність близько 5...7 пФ, його найпростіші конструкції ( наприклад, пара коротких скручених відрізків ізольованого дроту ) та малі розміри не надто ускладнювали та збільшували конструкцію.

За наявності місцевої потужної станції нейтродинні ланцюги подібного радіо можуть бути налаштовані надзвичайно просто — на слух. Наприклад, для приймача за схемою Мал. 2.4. таке налаштування буде виглядати так: зібраний приймач включають без подачі розжарення на першу лампу ( але в своїй панельці стояти вона повинна ), конденсатором С3 налаштовуються на потужну станцію  (ВЧ сигнал на другу лампу і детектор потрапляє через паразитні ємності сітка-анод) . Нейтродинним конденсатором першої вимкненої лампи регулюють міст Уітстона доти, доки передача в головних телефонах приймача повністю перестане бути чути. Відрегульований перший каскад включають. Вимикають напруження другого та регулюють його аналогічно.

3. Разом

Нейтродин був породженням свого часу, винаходом, що дозволяє працювати з тодішньою наявною неважливою елементною базою, і канув у минуле з часу поширення тетродів  (екранованих ламп, двосіток)  — де анод від сітки керуючої, всередині лампи був відокремлений другою сіткою-екраном. Нейтродін насамперед цікавий елегантною конструкторською думкою, як гарна сторінка технічної історії. Втім, це схемне рішення начебто зрідка застосовують і сьогодні у деяких спеціальних випадках. Саморобника-електровакуумника, радіоаматора нейтродин може стати в нагоді для експериментів або при роботі з кустарними аматорськими радіолампами - виготовити тріод істотно простіше.