فعالیت‌های رادیوآماتوری صرفاً و هميشه مربوط به فرستنده‌های راديويی نيست، يك راديوآماتور علاقه‌مند در طول سال‌های فعاليت خود قطعاً علاقه‌مند ساخت انواع گيرنده، فرستنده و Transciver و يا واكي تاكي نيز خواهد شد. در فعالیت‌های آماتوري بخش عمده‌ای از فعالیت‌ها معطوف به ساخت گيرنده در باندهاي مختلف خواهد شد به‌عنوان‌مثال، گیرنده‌های SDR یا همان راديوهاي نرم‌افزاری (Software Defined Radio) و يا گیرنده‌های سايد باند جانبي يا همان SSB. خروجي يك گيرنده راديويي نهایتاً به بخش تقویت‌کننده صوتي يا همان Amplifier Audio ختم خواهد شد تا بعد از عمليات مختلف در بخش گيرنده كه می‌تواند يك راديو از نوع TRF و یا سوپر هترودين و يا سوپر ريجنراتيو باشد، سيگنال صوتي به بلندگو و يا گوشی منتقل شود.
همان‌طور كه طراحي صحيح و تنظیم‌ها در بخش‌های راديويی گیرنده‌ها مهم است، طراحي بخش صوتي نيز اهميت زيادي در كيفيت و نتيجه ساخت يك گيرنده دارد. يك آمپلی‌فایر بی‌کیفیت و داراي نويز و اغتشاش و یا میزان گين بسيار زياد و يا ناكافي می‌تواند تمام زحمات ساخت يك مدار خوب را بر باد دهد؛ لذا طراحي مناسب در اين بخش نقش قابل‌ملاحظه‌ای در موفقيت يك پروژه راديويي دارد.
نويسنده براي نیل به اين منظور و براي اينكه يك تقویت‌کننده صوتي خوب و باکیفیت و با قابليت تنظيم ميزان بهره و حساسيت در هنگام تحقيقات خود روي راديوها و گیرنده‌های راديويي داشته باشم، تصميم گرفتم تا یک آمپلی‌فایر صوتی جداگانه طراحي و درون جعبه قرار دهم و آن را به‌عنوان يك وسيله آزمايشگاهي روي ميز كار خود مستقر كنم تا در هنگام نياز بتوانم از آن استفاده كنم.
مشخصات این آمپلی فایر
مداري را كه در بخش‌های پيش رو خدمت شما عزيزان معرفي می‌کنم، به‌عنوان يك آمپلی‌فایر بسيار حساس و باکیفیت و فاقد نويز میتوانید در پروژه‌های خود و يا همانند من به‌عنوان يك ابزار مستقل روي ميز كارتان مورد بهره‌برداری قرار دهيد. براي طراحي اين مدار و به دلیل اينكه قرار است برای سیگنال‌های خيلي ضعيف مورداستفاده قرار گيرد اهداف زير را تعريف کرده‌ام:
- قدرتي در حدود يك وات داشته باشد.
- ميزان Gain (بهره تقويت) قابليت تغيير داشته باشد.
- كاربر بتواند به‌دلخواه خود و براي تقويت بیشتر سیگنال‌های خيلي ضعيف، یک‌طبقه پري آمپلی‌فایر (PreAmplifire) را از طريق يك كليد وارد و خارج كند.
- داراي فيلتر ورودي براي حذف سیگنال‌های راديويی مزاحم از اطراف و يا مدارات تحت آزمايش باشد.
- پايدار باشد و مشکل رايج مدارات صوتي با حساسيت باﻻ يعني تمایل به نوسان يا همان Oscillation نداشته باشد.
- قابليت تغذيه به‌وسیله باتري را نيز داشته باشد و بنابراین پرتابل باشد.
- با قطعات موجود در بازار قابل‌ساخت بوده و قيمت تمام شده ارزانی داشته باشد.
بر اساس اهداف فوق‌الذکر، مدار زير را طراحي، تست و ساختم كه در ادامه نقشه شماتيك مدار، طرح مدارچاپی و تصاویر دستگاه ساخته شده را ملاحظه می‌کنید. هم اكنون اين مدار به‌عنوان يك آمپلی‌فایر عمومی با قابليت تنظيم پارامترهای بهره، حساسيت و دامنه صدا و براي تست انواع گيرنده، ميكروفن و کلاً رديابی سیگنال‌های صوتي بسيار ضعيف مورداستفاده نگارنده می‌باشد.
شرح مدار
شکل 1 نقشه مدار را نشان می دهد:
شکل ۱
همان‌طور كه مشخص است، مدار بر اساس آمپلی‌فایر قديمی و معروف LM386 طراحي شده است كه به‌وفور در بازار موجود و قيمت مناسبي داشته و علاوه بر اين با اهداف پروژه يعني داشتن قدرتي معادل يك وات (براي بسياري از كاربردها اين قدرت كافي است) و قابليت تنظيم بهره، منطبق است. علاوه بر اين، نگارنده با استفاده از یک‌طبقه پيش تقویت‌کننده ترانزيستوری كه به‌وسیله كليد در مدار قرار يا خارج می‌شود، امکان داشتن حساسيت بسيار زياد براي سیگنال‌های خيلي ضعيف را ميسر کرده‌ام.
❗ نکته
باتوجه‌به حداكثر بهره ترانزيستور 2N3904 که حدود 400 می‌باشد و حداكثر بهره LM386 که 200 است، بهره‌ای معادل 80000 حاصل می‌شود كه نتيجه آن يك تقویت‌کننده صوتي بسيار حساس خواهد بود كه قابليت تقويت هر نوع سيگنال صوتی با دامنه بسيار كم را خواهد داشت كه بلافاصله در بخش‌های بعد از آشکارسازهای راديويی، میکروفن‌ها و انواع مولدهاي صوتی بسيار ضعيف قابل‌استفاده خواهد بود.
بخش پيش تقویت‌کننده (Preamplifier)
شکل 2 بخش پری آمپلی فایر را نشان می دهد:
شکل ۲
سيگنال ورودی از طريق خازن كوپلاژ C7 وارد بخش فيلتر می‌شود، اين يك فیلتر پایین گذر ()Low Pass Filter نوع Pi (پی) می‌باشد كه بلافاصله بعد از كانكتور ورودي قرار گرفته است تا سیگنال‌های ناخواسته راديويی كه می‌تواند مدار را به حالت ناپايدار و يا اشباع ببرد حذف شود. RFC شامل ده دور سيم روی يك تروييد كوچك معمولی می‌باشد.
کلیدهای هم محور S2,S3 که در واقع يك كليد چكشی دوبل معمولي می‌باشد، طبقه پيش تقویت‌کننده را به انتخاب كاربر یک‌بار سر راه قرار می‌دهد و یک‌بار خارج می‌کند. با اين بخش از مدار ما می‌توانیم ميزان حساسيت ورودي را براي سیگنال‌های بسيار ضعيف افزايش قابل‌ملاحظه و براي سیگنال‌های قوی‌تر، با خارج‌کردن مدار پيش تقویت‌کننده، ميزان تقويت مناسب را انتخاب كنيم.
بخش تقویت‌کننده قدرت
شکل 3 اين بخش را نشان می دهد:
شکل ۳
همان‌گونه كه در شکل مشخص است، اين بخش وظيفه تقويت قدرت سيگنال را بر عهده دارد. ميزان شدت صدا يا در واقع Volume توسط پتانسيومتر R1 تعيين می‌شود. همچنين پتانسيومتر R2 وظيفه تنظيم گين را بر عهده دارد. در واقع بهتر است همواره اين پتانسيومتر را براي بهترين كيفيت صدا و كمترين ميزان Distortion تنظيم كنيد.
سیگنال‌های قوي اعمال شده به اين بخش طبعاً نياز به گين كمتر برای تقويت و سیگنال‌های ضعیف‌تر گين بيشتری ﻻزم دارند. اعمال گين زياد روي سيگنال موجب اغتشاش و ازدست‌رفتن كيفيت صدا خواهد شد. ﻻزم به ذكر است كه آمپلی‌فایر عملياتی LM386 قابليت تنظيم بهره بين 20 و 200 را دارا می‌باشد كه از طريق پتانسيومتر R2 و خازن C1 که بين پایه‌های 1 و 8 ایسی Lm386 قرار دارند قابل‌انجام است.
نگارنده اين پتانسيومتر را همچون Volume Control بر روي پنل و جعبه دستگاه ساخته شده قرار داده است تا به‌راحتی قابليت تنظيم گين مناسب را در اختيار داشته باشم. ازآنجاکه آمپلی‌فایرهای صوتي در طبقات قدرت (طبقه نهايي) بیشترین جريان را از مدار می‌کشند كه اين خود متناسب با شدت صدا می‌باشد، احتمال به نوسان افتادن مدار و ايجاد اختلال ناشي از تأثیرات اين بخش بر روي طبقات مياني و اوليه مدار که دلیل آن ايجاد فيدبك مثبت می‌باشد زياد است، نگارنده براي رفع اين مشکلات قطعات R4,C5,C6,C10,C11 را به‌عنوان Dumping و Bypass در نظر گرفته است.
همچنين طراحی مدارچاپی پروژه را به‌صورت گراند گسترده كه يك تكنيك رايج در طراحی PCB برای مدارات حساس و راديويی می‌باشد انجام داده؛ لذا مداری بسيار پايدار و باکیفیت حاصل شده است.
ساخت مدار
نقشه فيبر مدارچاپی و راهنما را در شکل‌های زير ملاحظه می‌فرمایید، اين فيبر به‌گونه‌ای طراحي شده است تا پتانسيومترهای R1 و R2 مستقیماً روي فيبر لحيم شده و برد به‌راحتی روی پانل از طريق مهره‌های مربوط به پتانسيومترها فيكس شود:
شکل 4: تصوير فيبر مدار چاپي از باﻻ و نحوه نصب قطعات
-
- شکل 6: تصوير ﻻيه مسی از باﻻ (حالت نرمال و Mirror نشده)
-
- شکل 5: تصوير ﻻيه زيرين فيبر شده (Mirror شده)
ساخت اين فيبر باتوجه‌به اينكه فقط يك ﻻيه است با روش متداول Toner Transfer یا همان اطو و البته روش لمينيت برای عزيزان علاقه‌مند به‌راحتی ميسر است. شکل‌های زير فيبر مدارچاپی پروژه را نشان می‌دهند كه نگارنده با استفاده از يك دستگاه لمينيتور و روش Toner Transferساخته‌ام.
-
- شکل 7: فيبر مدار چاپی ساخته شده توسط نگارنده
-
- شکل 8: چاپ راهنما روی فيبر نيز به روش Toner Transfer انجام شده است.
قراردادن دستگاه درون جعبه
همان‌طور كه در ابتدای مقاله توضيح دادم، نگارنده اين پروژه را به‌عنوان يك تقویت‌کننده عمومي براي استفاده به صورتي كه ابزار رومیزی خصوصاً براي مواقعي كه قصد ساخت گیرنده‌ها و يا پروژه‌هایی كه خروجي صوتي براي تقویت‌شدن دارند را طراحي و ساخته‌ام؛ اما شما میتوانید اين پروژه را به‌دلخواه خود و به‌عنوان بخش صوتي براي هر مدار ديگري در نظر گرفته و بسازيد. تلاش كنيد تا از كانكتور مرغوب و سيم شيلد باکیفیت برای انتقال سيگنال به مدار استفاده كنيد. اينجانب براي اين منظور از کانکتور BNC و سيم شيلد دو نخ صوتی استفاده کرده‌ام.
شکل 9: تصوير درون
همچنين، میتوانید با قراردادن يك باتری 9 ولتي كتابي درون دستگاه و استفاده از يك كليد و يا جک‌های مخصوص Power از دستگاه در حالت تغذيه بيروني و داخلي استفاده كنيد. باتوجه‌به حساسيت ورودی زياد دستگاه خصوصاً در گين‌های باﻻ و حالتي كه Preamplifier فعال است، سعي كنيد از يك منبع تغذيه 12 ولتي صاف و مرغوب براي جلوگيري از توليد صدای هام و نويز 50Hz برق شهر استفاده كنيد. تصوير بالا دستگاه ساخته شده توسط نگارنده را نشان می‌دهند.
دستگاه ساخته شده
شکل ۱۰
در پايان نگارنده برای علاقه‌مندان به الكترونيك و مخابرات خصوصاً راديو آماتورهاي گرامی آرزوی موفقيت و پيشرفت در تمام عرصه‌های زندگی دارم و اميدوارم از ساخت اين پروژه لذت ببريد.
