«Заборонені» схеми на діодах та конденсаторах

   Наведені тут схеми не загрожують життю тим, хто їх використовує, і не заборонено законом. Тим не менш, спроба пояснити роботу (або відмова в роботі) цих схем може завдати серйозної шкоди психічному здоров'ю радіолюбителя-конструктора-початківця. Я згадую тут ці схеми для того, щоб показати типові помилки, яких люди припускаються при розробці різних пристроїв. Зауважу, що у ряді випадків такі схеми, попри розумні пояснення, працюють і успішно застосовуються в радіоаматорських і навіть промислових конструкціях.    Як відомо, конденсатор, послідовно включений в ланцюг проходження сигналу, пропускає на вихід тільки змінну складову напруги. Постійна складова напруги затримується на конденсаторі. Струм, що тече через конденсатор - це струми, що забезпечують його заряд і розряд. Відомо також твердження, що постійний струм через конденсатор не проходить. Деякі радіоаматори намагаються оскаржити це твердження, кажучи, що через конденсатор великої ємності постійний струм все ж таки проходить. Вони збирають батарею з паралельно з'єднаних конденсаторів і демонструють, як через батарею проходить постійний струм від джерела живлення. Тим не менш, зрештою батарея конденсаторів заряджається, і струм припиняється (потік, що поступово зменшується до нуля, вже ніяк не можна назвати постійним).    Про діод відомо, що він проводить струм в одному напрямку та не проводить у зворотному. Вже з цього словесного опису ясно, що з'єднання конденсатора послідовно з діодом ні до чого хорошого не може привести, т.к. конденсатор не проводить постійний струм, а діод не проводить змінний. Якщо розглянути процеси, що відбуваються в такій схемі, більш докладно, стане зрозуміло, що при напрямку струму, в якому діод проводить, відбувається зарядка конденсатора, а при зворотному напрямку струму діод не проводить, і конденсатор просто зберігає накопичений заряд. Таким чином, будь-який сигнал, що приходить на такий ланцюг, не буде переданий - конденсатор буде заряджатися до амплітудного значення напруги джерела сигналу, яке буде постійно утримувати діод в закритому стані. Проходити через цей ланцюг будуть лише одиночні піки, що перевищують за амплітудою напругу, до якої заряджено конденсатор, і у разі періодичного сигналу кожен наступний пік проходитиме все гірше і гірше - аж до повного блокування.


   Саме про такі схеми й йтиметься. Підшукуючи приклади заборонених схем для цієї публікації, я виявив, що в радіоаматорських статтях кінця п'ятдесятих - початку шістдесятих років їхня маса. У той час промисловість вже випускала стаціонарні та переносні транзисторні радіоприймачі, а для радіоаматорів транзистори були ще важкодоступні і вони тільки починали їх освоювати. Напівпровідникові діоди з'явилися раніше транзисторів і вже застосовувалися як детектори в лампових радіоприймачах. У зв'язку з цим дивно те, що тут безглузді схеми на діодах характерні, головним чином, саме для конструкцій на транзисторах, а в лампових схемах діоди, як правило, застосовувалися грамотно (виключення ми теж розглянемо).
   Тоді серед радіоаматорів були дуже популярні схеми приймачів прямого посилення, розроблені В. Плотнікова. Одна з цих схем опублікована в журналі Радіо, стаття називається "Кишеньковий радіоприймач" (Радіо 1958 № 9 стор.53).

Зверніть увагу на конденсатор C4 і діод ПП3 - та сама безглузда схема.
   Через рік автор модернізував схему, зробивши її рефлексною, і у цьому зекономив один транзистор (Радіо 1959 №11 стор.41).

Цей приймач отримав назву «Москва» і був також дуже популярний. Радіоаматори досі повторюють цю схему, переводячи трохи більш сучасні деталі, але безглузде поєднання конденсатора і діода залишається незмінним.
   Ще один приклад неправильної побудови діодного детектора – ненавантажений детектор детекторного приймача. Здавалося б, навіщо ставити резистор навантаження детектора, якщо детектор і так буде навантажено телефонами? Але потім телефони замінюються на більш чутливі п'єзоелектричні капсулі або замість них через перехідний конденсатор підключається підсилювач ЗЧ - і чомусь детекторний приймач перестає працювати.
Коли я з цим зіткнувся, то дуже довго нічого не міг зрозуміти. При включенні звук був дуже хрипким, а невдовзі взагалі зникав, залишалися лише окремі клацання. Намагався налагоджувати свій УЗЧ, потім підключив еталонний "Акорд-201 стерео", а там те саме. Ось таким виявився кришталево чистий звук кристалічного детектора, який, здавалося б, тут не було чим зіпсувати! Тоді тільки й задумався про те, що всякий конденсатор у схемі повинен заряджатися та розряджатися, а діоди не повинні цьому заважати.
   І, нарешті, той виняток, про який я писав на самому початку. Це промислова лампова конструкція, так званий "Signal tracer". Не знаю, чи в СРСР випускалися подібні прилади. У США, як я розумію, ці трейсери вироблялися для радіоаматорів-початківців, які не можуть дозволити собі придбати таку професійну апаратуру, як генератор сигналів і осцилограф. Цей прилад є високочутливим підсилювачем звукової частоти з вбудованою динамічною головкою, і з його допомогою можна простежити проходження сигналу в радіоприймачі від детектора до гучномовця. А в режимі амплітудної демодуляції можна перевірити проходження сигналів від самої антени до детектора. І ось у одного з таких приладів – Stark ST-2 – в режимі амплітудної демодуляції до входу підключається саме така безглузда схема.

Трейсер Heathkit T3 зібраний за схожою схемою, але не має вбудованого режиму амплітудної демордуляції. Він комплектується детекторною головкою, і вона знову для чогось зроблена саме за «забороненою» схемою.
   То чому іноді працюють ті схеми, які працювати не повинні? Справа тут, швидше за все, в особливостях точкових германієвих діодів, що застосовувалися тоді. При малих рівнях сигналу опір діода в прямому і зворотному напрямках приблизно однаковий, і не дуже великий, так що ланцюги заряду і розряду конденсатора, що стоїть послідовно з діодом, не розриваються. Таким чином, конденсатор, незважаючи на наявність діода, поступово заряджається до постійної величини вхідного сигналу. При підвищенні амплітуди вхідного сигналу діод починає проводити в один бік трохи краще, ніж в інший, конденсатор починає перезаряджатися, відсуваючи робочу точку назад на горизонтальну ділянку. Але при успішному виборі ємності конденсатора цей зсув відбувається не дуже швидко. Схоже, що такий детектор не зможе випрямити немодульовану несучу - постійна напруга на його виході дорівнюватиме нулю. Але демодуляція слабкого сигналу, а також великого сигналу з невеликою глибиною модуляції цілком можлива. Але на мій погляд спроба покращити цю схему шляхом розрахунку або підбору номіналів деталей - справа безглузда, схема вихідно помилкова.
   Зараз у радіоприймачах рідко можна зустріти детектор на діоді – їх замінили інтегральні схеми. Кремнієві діоди, що застосовуються в детекторах (у тому числі діоди Шотки) мають дуже великий опір у зворотному напрямку і дуже різкий підйом вольт-амперної характеристики в прямому напрямку. У зв'язку з цим подібні абсурдні схеми не працюють і практично забуті, що, звісно, ​​не може не тішити.