Układ elektryczny Pioniera

Opisany został schemat Pioniera U-2 w najczęściej spotykanej wersji według schematu narysowanego jako "spis z natury". W niektórych miejscach wspomniane są również często spotykane „odmiany”.

Pionier jest uniwersalnym odbiornikiem superheterodynowym. Pojęciem „uniwersalny” określane były odbiorniki, które mogą być zasilane z sieci prądu zmiennego lub stałego. Pionier ma dodatkowo przełącznik napięcia zasilania 220 lub 120 V. Przy omawianiu układu zakładamy, że napięcie zasilania ustawione jest na 220 V. Obecnie mamy w sieci 230 V ale Pionierowi nie sprawia to większej różnicy. Przy czynnościach serwisowych tego radia trzeba zachować ostrożność, gdyż na chassis (blaszanej podstawie) może  wystąpić pełne napięcie sieci 230V. Układ elektryczny zbudowany jest na czterech lampach:

Pionier nie ma transformatora sieciowego, gdyż może być zasilany także z sieci prądu stałego. Włókna żarzenia lamp połączone są szeregowo z dodatkowo włączonymi w szereg opornikami oraz żarówką (dwiema żarówkami) oświetlenia skali. Żarówki pełnią równocześnie funkcję bezpiecznika. Są w umieszczone w takim miejscu układu, że przepływa przez nie zarówno prąd żarzenia jak i prąd anodowy wszystkich lamp. 

Napięcie stałe do zasilania anod i siatek ekranowych lamp uzyskiwane jest z prostownika jednopołówkowego na lampie L4. Za prostownikiem jest filtr RC składający się z opornika R23 2,5-3 kΩ 2 W i dwóch kondensatorów elektrolitycznych C37 i C37 2x32 µF we wspólnej obudowie. Wprost z prostownika, czyli w pierwszego elektrolitu zasilana jest tylko anoda lampy mocy. Występuje tu zazwyczaj napięcie ok. 200 V. To napięcie będzie nazywane w opisie Uz1. Pozostała cześć układu zasilana jest z punktu po oporniku R23, czyli z drugiego elektrolitu, gdzie jest napięcie ok. 150 V. To napięcie będzie nazywane w opisie Uz2. Podłączone są do niego anody heksod L1h i L2h przez uzwojenia pierwotne filtrów p.cz, anoda heterodyny (trioda L1t) przez opornik R5 30 kΩ, anoda wzmacniacza napięciowego m.cz. (trioda L2t) przez opornik R11 100 kΩ oraz siatki drugie heksod L1h i L2h przez wspólny opornik R5 10 kΩ blokowany do masy kondensatorem C24 100 nF.

Biegun ujemny prostownika i minus kondensatorów elektrolitycznych nie są połączone wprost na masę lecz przez opornik R17 120 Ω, zbocznikowany kondensatorem elektrolitycznym C36 50 µF. Powstający na nim spadek napięcia ok. 8 V, nazywany „ogólnym minusem” oznaczony jest na naszych schematach -Um1, który wykorzystywany jest do zasilania siatki sterującej pentody mocy L3. Opornik R17 ma odczep, dzięki któremu uzyskujemy napięcie ujemne -Um2 wynoszące ok. -1,6V do zasilania siatek sterujących lamp UCH21. 

Zadaniem obwodów wejściowych jest wydzielenie sygnału o częstotliwości stacji odbieranej spośród całego widma sygnałów docierających do anteny i doprowadzenie tego sygnału z możliwie dużą amplitudą do siatki pierwszej lampy. Sygnał wielkiej częstotliwości (w.cz.) z gniazd A – Z (antena – uziemienie) doprowadzany jest do cewki antenowej, czyli uzwojenia pierwotnego obwodów wejściowych. Antena włączona jest przez kondensator C1 1 nF a gniazdo uziemienia jest połączone z masą odbiornika przez kondensator C2 5 nF. W odbiornikach z transformatorem sieciowym gniazdo uziemienia łączone jest często wprost na masę. W odbiorniku bez transformatora na masie może się pojawić pełne napięcie zasilające a podłączenie go do uziemienia wywoła zwarcie instalacji domowej. Między gniazda A-Z włączony jest opornik R1 10 kΩ. Jego zadaniem jest odprowadzenie do ziemi ładunków elektrostatycznych, które mogą się gromadzić w instalacji antenowej np. wskutek zjawisk atmosferycznych. Tuż na kondensatorami C1, C2 włączony jest filtr LC, umieszczony na bakelitowej płytce z gniazdami A-Z. Jest to eliminator p.cz., mający za zadanie zwieranie docierających z zewnątrz sygnałów o częstotliwości 465 kHz, by nie dopuścić ich do układów wzmacniających odbiornika. Cewka antenowa sprzężona jest indukcyjnie z obwodem rezonansowym LC, w skład którego wchodzi cewka strojona rdzeniem, mały kondensator o zmiennej pojemności zwany trymerem oraz jedna z sekcji kondensatora zmiennego  C8. W zależności od tego który zakres jest włączony, jako obwody wejściowe pracują zespoły cewek Lwk, Lws lub Lwd a wraz z nimi trymery C4, C5 lub C6. Kondensator zmienny C8 połączony jest z pokrętłem strojenia odbiornika i ustala częstotliwość rezonansową obwodów wejściowych zgodnie z aktualnie odbieraną stacją. Trymery C4, C5 i C6 służą do zgrania częstotliwości z oznaczeniami na skali w górnym zakresie skali. Jest to czynność fabryczna lub serwisowa. Sygnał z obwodów wejściowych przekazywany jest do siatki sterującej mieszacza na lampie L1h przez kondensator C7 100 pF.

Heterodyna pracuje na lampie L1t (trioda pierwszej UCH21) w układzie Meissnera z obwodem strojonym w anodzie. Obwody strojone określające częstotliwość generatora stanowią zespoły cewek Lhk, Lhs i Lhd wraz z niewielkimi kondensatorami i tymerami (C12-C17), włączane przełącznikiem zakresów odpowiednio do ustawionego zakresu fal oraz kondensator zmienny C9, umieszczony na jednej osi z kondensatorem C8.  Obwód strojony odizolowany jest od napięcia anodowego za pomocą kondensatora sprzęgającego C20 30-50 pF. Siatka triody polaryzowana jest automatycznie z układu detekcyjnego, który wraz z prostownikiem siatka-anoda tworzą opornik R4 i kondensator C10. Szeregowo włączony R25 50 Ω stabilizuje amplitudę drgań. Częstotliwość drgań heterodyny jest tak ustalana, by na każdym zakresie i w każdym miejscu zakresu była większa od częstotliwości obwodów wejściowych o stał wartość, która wynosi ona 465 kHz i jest nazywana częstotliwością pośrednia (p.cz.). Sygnał z generatora lokalnego podawany jest wprost na siatkę trzecią mieszacza (lampa L1h).

Mieszacz pracuje na lampie L1h (heksoda pierwszej lampy UCH21). Siatka pierwsza polaryzowana jest napięciem ARW (opisane oddzielnie). Napięcie polaryzujące może być dostarczane szeregowo poprzez obwody wejściowe lub równolegle z pominięciem obwodów wejściowych. Ten drugi wariant jest najczęściej spotykany i pokazany na przykładowym schemacie, którym posługujemy się w tym opracowaniu. Sygnał w.cz. doprowadzany jest na siatkę sterującą z obwodów wejściowych. W układzie z szeregowym zasilaniem siatka połączona jest galwanicznie do obwodów wejściowych a w układzie z zasilaniem równoległym przez kondensator C7 100 pF. Sygnał z heterodyny podawany jest siatkę trzecią mieszacza (połączenie galwaniczne). W wyniku oddziaływania tych dwóch sygnałów na wartość prądu anodowego lampy, powstaje sygnał wynikowy, którego główne składowe to suma i różnica sygnałów wejściowych. W obwód anodowy mieszacza włączony jest uzwojenie pierwotne pierwszego filtra p.cz. nastrojonego na różnicę, czyli częstotliwość pośrednią 465 kHz. 

Sygnał p.cz. otrzymywany z mieszacza wzmacniany jest następnie we wzmacniaczu p.cz., pracującym na lampie L2h (heksoda drugiej UCH21). Sygnał p.cz. podawany jest na siatkę sterującą z uzwojenia wtórnego pierwszego filtra p.cz. Oba obwody filtrów p.cz. mają w cewkach wkręcane rdzenie ferrytowe, za pomocą których można je dokładnie zestroić na częstotliwość 465 kHz. Siatka sterująca  polaryzowana jest z napięciem ARW przez uzwojenie wtórne pierwszego filtra p.cz..  W obwodzie anodowym włączone jest uzwojenie pierwotne drugiego filtra p.cz.  W niektórych wersjach układowych, w celu zmniejszenia tłumienia przez układ detektora,  w uzwojeniu wtórnym drugiego filtru p.cz. występuje odczep, do którego połączona jest dioda detekcyjna.

 

Sygnał z filtra p.cz. F2 dostarczany jest na anodę diody detekcyjnej (nóżka „5” lampy L3) oraz przez kondensator C34 15 pF na anodę diody regulacyjnej (nóżka „6” lampy L3). Ta dioda polaryzowana jest przez opornik R16 napięciem ok. -1,8 V z punktu -Um2 (odczep opornika R17 120 Ω). Dzięki temu uzyskuje się ARW z progiem działania. Napięcie -Uarw po filtrze wygładzającym R15-C11 (1 MΩ-100 nF)) dostarczane jest do siatek sterujących mieszacza (heksoda lampy L1) i wzmacniacza p.cz. (heksoda lampy L2). Jest to tzw. regulacja ARW „wstecz”, gdyż działa ona na stopnie wzmacniające poprzedzające punkt uzyskiwania sygnału ARW. W przypadku mieszacza napięcie ARW włączone jest na siatkę przez opornik R2 1 MΩ, równolegle z sygnałem w.cz. z obwodów wejściowych, podawanym przez kondensator C7 100 pF. Dla wzmacniacza p.cz. siatka polaryzowana jest szeregowo przez uzwojenie wtórne filtra p.cz F1.
W niektórych Pionierach zastosowano także regulację „wprzód”, na stopniu następnym, czyli wzmacniaczu napięciowym m.cz. na triodzie lampy L2. Siatka tej lampy połączona jest przez opornik R8 3,3 M Ω do punktu -Um2 a napięcie ARW podawane jest dodatkowo przez opornik R24 1 MΩ.
W różnych partiach produkcyjnych Pionierów spotyka się trochę inne rozwiązania działania ARW. Przykłady:
a) Napięcie ARW jest podawane do siatki mieszacza przez uzwojenia wtórne cewek obwodów wejściowych. W związku z tym „dolne” końcówki tych cewek są podłączone do masy nie wprost lecz przez kondensator 100 nF
b) Napięcie ARW do regulacji wzmacniacza p.cz. uzyskiwane jest z diody detektora na nóżce „5”. Dioda na nóżce „6” służy tylko do uzyskania napięcia ujemnego dla siatki wzmacniacza m.cz. z wykorzystaniem tzw. prądu wybiegu diody.
c) Dioda z nóżki „6” nie jest w ogóle wykorzystana; może być zwarta do masy. Siatka wzmacniacza napięciowego m.cz. połączona jest tylko do punktu -Um2.

Funkcję wzmacniacza napięciowego m.cz. pełni lampa L2t (trioda drugiej UCH21). Anoda zasilana jest z Uz2 przez opornik R11 100 kΩ. Anoda zwarta jest do masy przez kondensator C41 500 pF, który obcina wysokie częstotliwości akustyczne. Sygnał m.cz. po detektorze dostarczany jest na siatkę sterującą przez potencjometr siły głosu 800 kΩ i kondensator C29 20 nF. Są różne warianty polaryzacji sitaki sterującej, które będą omówione w rozdziale ARW.

Wzmacniacz mocy zrealizowany jest na pentodzie lampy L3 UBL21. Lampa pełniąca tę funkcje nazywana jest lampą głośnikową. Sygnał m.cz. podawany jest na siatkę sterującą z anody wzmacniacza napięciowego przez kondensator sprzęgający C30 20nF i opornik R22 10 kΩ. Polaryzacja siatki uzyskiwana jest z „ogólnego minusa” -Um1 przez opornik R12 1 MΩ. Obciążeniem jest uzwojenie pierwotne transformatora głośnikowego, zbocznikowane kondensatorem C40 10 nF. Do uzwojenia wtórnego podłączony jest okrągły głośnik o mocy ok. 1,5 W i impedancji ok. 3,5 Ω. Transformator mocowany jest głośnika i wraz z nim umocowany do ścianki czołowej radia.

Odbiornik superheterodynowy mógłby działać również bez obwodów wejściowych, czyli sygnał z anteny byłby podany na siatkę mieszacza, gdyż częstotliwość odbieranego sygnału zdeterminowana jest aktualną częstotliwością heterodyny. Jak można zauważyć, strojone obwody wejściowe stosowane są jednak zawsze w tego typu odbiornikach. Spełniają one kilka zadań - najważniejsze z nich to:

• minimalizacja zakłóceń (odebrane zakłócenia są również przetwarzane na częstotliwość pośrednią)

• eliminacja częstotliwości lustrzanych (na wyjściu mieszacza może pojawić się nie tylko różnica, ale i suma mieszanych częstotliwości)

• dopasowanie sprzężenia z anteną.

Czego nie ma w Pionierze?

W odbiornikach wyższej klasy między anteną a stopniem przemiany stosowany bywa dodatkowo strojony wzmacniacz wielkiej częstotliwości, zwiększający czułość i selektywność odbiornika; w Pionierze go nie ma. W większości odbiorników występuje we wzmacniaczu małej częstotliwości regulator barwy tonu. W Pionierze tez go nie ma.