Схемы усилителей мощности на кв диапазоны конструкции. Усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции. Дождитесь окончания поиска во всех базах.По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам
Очень многие
коротковолновики убеждены - о ламповых усилителях известно все. И даже больше...
Может быть. Вот только число некачественных сигналов в эфире не уменьшается.
Скорее наоборот. И что самое печальное, все это происходит на фоне роста
количества используемых промышленных импортных трансиверов, параметры
передатчиков которых достаточно высоки и удовлетворяют требованиям FCC
(американской Федеральной комиссии связи). Однако иных моих коллег по эфиру,
смирившихся с тем, что FT 1000 "на коленке" не сделаешь и использующих РА,
сконструированные по канонам тридцатилетней давности (ГУ29 + три ГУ50) и т.д.,
не покидает уверенность, что по РА "мы впереди планеты всей". Замечу, "они там,
за рубежом", не только покупают, но и конструируют РА, достойные внимания и
повторения.
Как известно, на KB в
усилителях мощности применяются схемы с общей сеткой (ОС) и с общим катодом (ОК).
Выходной каскад с ОС - почти стандарт для радиолюбителей СНГ. Здесь используются
любые лампы - и специально предназначенные для работы по схеме с ОС, и лампы для
линейного усиления в схемах с ОК. По-видимому, объяснить это можно следующими
причинами:
- схема с ОС теоретически не склонна к самовозбуждению, т.к. сетка заземлена
либо по ВЧ, либо гальванически;
- в схеме с ОС линейность на 6 дБ выше за счет отрицательной обратной связи по
току;
- РА с ОС обеспечивают более высокие энергетические показатели, чем РА с ОК.
К сожалению, что
хорошо в теории, на практике хорошо не всегда. При использовании тетродов и
пентодов с высокой крутизной вольтамперной характеристики, третья сетка или
лучеобразующие пластины которых не соединены с катодом, РА с ОС могут
самовозбуждаться. При неудачном монтаже, некачественных комплектующих (особенно
конденсаторах) и плохом согласовании с трансивером легко создаются условия
баланса фаз и амплитуд для получения классического автогенератора на KB или УКВ
по схеме с ОС. Вообще, согласовать трансивер с РА по схеме ОС не так просто, как
об этом иногда пишут. Часто приводимые цифры, например 75 Ом для четырех Г811,
верны только теоретически. Входное сопротивление РА с ОС зависит от мощности
возбуждения, анодного тока, настройки П-контура и т.д. Изменение любого из этих
параметров, например повышение КСВ антенны на краю диапазона, вызывает
рассогласование на входе каскада. Но и это еще не все. Если на входе РА с ОС не
применяется настроенный контур (а это обычное явление в самодельных усилителях),
то напряжение возбуждения становится несимметричным, т.к. ток от возбудителя
протекает только на отрицательных полупериодах входного напряжения, и это
увеличивает уровень искажений. Таким образом, возможна ситуация, когда
вышеприведенные факторы сведут на нет преимущества схемы с ОС. Но, тем не менее,
РА с ОС популярны. Почему?
На мой взгляд,
вследствие отличных энергетических показателей: когда необходимо "качнуть мощу",
схеме с ОС цены нет. О линейности усилителя при этом думают в последнюю очередь,
ссылаясь на крепко усвоенное из - "вносимые каскадом искажения мало зависят
от выбора рабочей точки на характеристике". Например разработанная для линейного
усиления однополосных сигналов лампа ГУ74Б в типовом включении в схеме с ОК
должна иметь ток покоя около 200 мА, и вряд ли удастся при этом получить
выходную мощность более 750 Вт (при Ua=2500 В) без риска для долголетия лампы,
т.к. мощность рассеяния на аноде будет предельной. Другое дело, если ГУ74Б
включить с ОС - ток покоя можно установить менее 50 мА, а получить выходную
мощность 1 кВт . Сведений об измерении линейности подобных РА разыскать не
удалось, а аргументы типа "на данном усилителе проведено множество QSO, и
корреспонденты неизменно отмечали высокое качество сигнала" - субъективны,
следовательно, неубедительны. Мощность более 1 кВт в приведенном выше примере
обеспечивает популярный промышленный ALPHA/POWER ETO 91В, использующий пару ламп
ГУ74Б с ОК в рекомендованном производителем режиме работы с известными
интермодуляционными характеристиками. По-видимому, разработчики данного
усилителя были озабочены не только экономическими соображениями (еще одна лампа
удорожает и усложняет конструкцию), но и соответствием параметров РА нормам и
требованиям FCC.
Достоинством РА с ОС
считается отсутствие необходимости стабилизации напряжений экранной и
управляющей сеток. Верно это лишь для схемы, в которой указанные сетки
непосредственно соединены с общим проводом . Подобное включение современных
тетродов вряд ли можно считать корректным - не только отсутствуют данные о
линейности каскада в таком режиме, но и мощность рассеяния на сетках, как
правило, превышает допустимую. Мощность возбуждения для такой схемы - около 100
Вт, а это вызывает повышенный разогрев трансивера, например при интенсивной
работе на общий вызов. Кроме того, при длинном соединительном кабеле требуется
применение на входе усилителя коммутируемого П-контура, чтобы избежать высоких
значений КСВ и связанных с этим проблем.
К недостаткам схем с
ОК причисляют необходимость стабилизации напряжений экранной и управляю щей
сеток; однако у современных тетродов в режиме АВ1 мощность, потребляемая
указанными цепями, невелика (20...40 Вт), а стабилизаторы напряжения на
доступных в настоящее время высоковольтных транзисторах достаточно просты. Если
на силовом трансформаторе отсутствуют необходимые напряжения, можно применить
подходящие маломощные трансформаторы, подключив их наоборот - вторичной обмоткой
к напряжению накала 6,3 или 12,6 В. Другой недостаток схемы с ОК - большая
мощность рассеяния на аноде в паузах передачи. Один из возможных путей ее
снижения приведен на рис.1 (упрощенная схема из ).
Напряжение возбуждения
через емкостный делитель подается на двухполупериодный выпрямитель VD1, VD2 и
далее - на компаратор DA1. Срабатывание компаратора переводит лампу из закрытого
состояния в рабочий режим. В паузах передачи напряжение возбуждения отсутствует,
лампа заперта, и мощность рассеяния на аноде незначительна.
На мой взгляд, РА с ОС
может применяться на KB с устаревшими лампами - для удешевления конструкции, или
с лампами, специально предназначенными для работы в таком включении. Применение
на входе настроенного LC-контура невысокой добротности или П-контура
обязательно. Это особенно актуально для трансиверов с широкополосными
транзисторными выходными каскадами, нормальная работа которых возможна только на
согласованную нагрузку. Безусловно, если выходной каскад трансивера имеет
настраиваемый П-контур или антенный тюнер, и длина соединительного кабеля не
превышает 1,5 м (т.е. представляет собой емкость для используемого диапазона
частот), такой контур можно рассматривать как входной для РА. Но в любом случае
применение П-контура на входе РА значительно снижает вероятность самовозбуждения
на УКВ. Кстати, именно так реализовано подавляющее большинство РА с ОС,
описанных в зарубежной литературе и выпускаемых промышленностью для
коротковолновиков. Для радиолюбителей, задумавших создать РА мощностью 500 Вт и
более, рекомендуется применение ламп, специально разработанных для линейного
усиления радиочастотных сигналов в схеме с ОК. Особую актуальность данная
рекомендация приобретает при использовании дорогостоящих "фирменных" трансиверов
- в РА с ОС при самовозбуждении на входе присутствует значительная мощность ВЧ-
или СВЧ-колебаний, что может привести к выходу из строя либо выходного каскада,
либо входных цепей трансивера (в зависимости от коммутации цепи RX - ТХ в момент
возникновения самовозбуждения). Увы, это не авторская фантазия, а реальные
случаи из практики.
И еще одну проблему
нельзя не затронуть, рассматривая ламповые РА - с легкой руки В.Жалнераускаса
и В.Дроздова популярность приобрели схемы построения передающей части
трансивера, когда после диапазонного полосового фильтра для возбуждения
лампового усилителя используется линейное усиление радиочастотного сигнала
транзисторными каскадами без промежуточной фильтрации. Конструктивно трансивер
упрощается, но цена такой простоты - повышенное содержание побочных излучений
при недостаточно тщательной настройке подобных схем.
Ситуация еще больше
ухудшается, когда выходной мощности трансивера недостаточно для "раскачки",
например в случае ГУ74Б с ОК с широкополосной входной цепью на трансформаторе
1:4. Необходимого усиления обычно добиваются дополнительным широкополосным
каскадом . Если используется низкая ПЧ, и после двух-трехконтурного ДПФ
передающий тракт имеет коэффициент усиления 40...60 дБ по мощности, а П-контур
является единственной селективной цепью этого тракта, то не обеспечивается
достаточное подавление побочных излучений. Последствия можно услышать на
любительских диапазонах ежедневно, например вторые гармоники, почти равные по
мощности основному сигналу. Послушайте, к примеру, участок 3680...3860 кГц, и
почти обязательно услышите сигналы второй гармоники от SSB-станций 160-метрового
диапазона. Собственно РА также обладает определенной нелинейностью, поэтому даже
при подаче на него спектрально чистого радиочастотного сигнала на выходе
неизбежно присутствуют гармоники. Одиночный П-контур можно рекомендовать при
выходной мощности до 1 кВт. При большей мощности зарубежные любительские и
промышленные РА используют П-L контур, изображенный на рис. 1 - коэффициент
фильтрации у него в два раза выше.
Рассмотрим теперь
схемные решения, демонстрирующие достаточно требовательный подход при
конструировании РА.
Публикация
знакомит нас с американской версией самодельного РА на ГУ74Б. George Т.
Daughters, AB6YL, задумав переделать промышленный усилитель Dentron MLA2500,
первоначально построенный на триодах по схеме с ОС, остановил свой выбор на
лампе ГУ74Б (американское обозначение - 4СХ800А). Для этого проекта он посчитал
оптимальным использование режима подачи сигнала возбуждения на управляющую
сетку, где входная мощность рассеивается на пятидесятиомном резисторе между
сеткой и общим проводом. Это позволило устранить необходимость в настроенных
входных контурах и легко обеспечить широкополосность. Низкий импеданс цепи
управляющей сетки помогает избежать самовозбуждения и обеспечивает выходному
каскаду трансивера стабильную резистивную нагрузку с низким КСВ. Кроме того,
очень популярный коммерческий усилитель ALPHA/POWER 91B с выходной мощностью
1500 Вт использует пару 4СХ800А в таком включении - это уже опробованная схема!
Схема усилителя
приведена на рис. 2.
Большая входная
емкость 4СХ800А (около 50 пФ) требует применения индуктивной компенсации,
особенно на высокочастотных диапазонах. Проволочный резистор R1B 6 Вт/6 Ом
обеспечивает необходимую индуктивность и дополняет совместно с безиндуктивными
R1A и R1С сопротивление нагрузки до требуемого - 50 Ом/50 Вт. Согласно
измерениям AB6YL, на частотах ниже 35 МГц входной КСВ - менее 1,1.
Энергетические
показатели усилителя можно улучшить, подключая безиндуктивный резистор R2
сопротивлением до 30 Ом между катодом и общим проводом. Этот резистор
обеспечивает отрицательную обратную связь, что позволяет снизить ток покоя и
несколько улучшить линейность; уровень составляющих пятого порядка уменьшается
при этом примерно на 3 дБ.
Параметры П-контура не
приводятся, т.к. использованы компоненты от Dentron - MLA2500.
Накал 4СХ800А должен
быть включен минимум за 2,5 минуты до подачи напряжений возбуждения и питания.
Технические условия на
4СХ800А/ ГУ74Б , поставляемые на американский рынок, рекомендуют напряжение
смещения на управляющей сетке около -56 В при экранном напряжении +350 В.
Источник питания управляющей сетки состоит из маломощного трансформатора Т2,
включенного наоборот - на вторичную обмотку, используемую как первичная,
подается напряжение 6,3 В от основного трансформатора Т1, что обеспечивает около
60 В переменного напряжения. На выходе параметрического стабилизатора VD9, R12
присутствует напряжение -56 В. Любой ток управляющей сетки вызывает нелинейные
искажения, приводящие к splatter. Детектор тока сетки собран на операционном
усилителе DA1, включенном по схеме компаратора. Когда ток сетки превышает
несколько миллиампер, увеличивается падение напряжения на R16, вызывая
срабатывание компаратора и свечение красного светодиода.
Экранная сетка
питается от стабилизатора напряжения (VT1, VT2, VD7) с защитой от превышения
потребляемого тока. Контакты реле К2 переключают экранную сетку между общим
проводом (через R13) в режиме приема и напряжением +350 В в режиме передачи.
Резистор R9 предотвращает броски напряжения при коммутации реле. Ток экранной
сетки индицируется стрелочным прибором РА1, т.к. у тетродов ток экранной сетки -
лучший индикатор резонанса и настройки, нежели ток анода. В режиме передачи
анодный ток покоя должен быть 150...200 мА, при этом ток экранной сетки
составляет около -5 мА (если используется прибор без нуля посередине, то стрелка
переместится влево до упора). Усилитель работает в линейном режиме и не
нуждается в ALC (пока нет тока управляющей сетки) при токе анода 550...600 мА и
токе экранной сетки примерно 25 мА. Если ток экранной сетки при резонансе
превышает 30 мА, необходимо увеличить связь с нагрузкой или уменьшить мощность
возбуждения. При настройке усилителей на тетродах необходимо помнить, что ток
анода увеличивается с ростом мощности возбуждения; ток экранной сетки максимален
при резонансе или слабой связи с нагрузкой. Не следует, настраивая усилитель по
максимальной выходной мощности, превышать значения параметров, указанных в ТУ
для оптимальной линейности. Необходимая мощность возбуждения усилителя
уменьшается на высокочастотных диапазонах. Это объясняется влиянием емкости
катод - подогреватель, которая шунтирует резистор R2, уменьшая ООС. Необходимо
помнить об этом, чтобы избежать перевозбуждения усилителя на 15 и 10 метрах.
(Или применить ВЧ-дроссель в цепи накала. Прим. ред.)
Параметры усилителя
при входной мощности около 45 Вт приведены в табл.1. (Значение выходной
мощности, по-видимому, несколько завышено. Прим.ред.) Перед выключением
усилителя после сеанса работы нужно оставить его в положении standby
приблизительно на три минуты - вентилятор должен охладить лампу.
Табл.1
Напряжение анода 2200 В
Ток покоя анода 170 мА
Ток анода максимальный 550 мА
Ток экранной сетки максимальный 25 мА 0
Мощность рассеивания на аноде без сигнала 370 Вт
Мощность подводимая 1200 Вт
Мощность выходная 750Вт
Часть вторая
Стремление обеспечить
надежную и долговечную работу высоколинейного усилителя мощности ярко
продемонстрировал Mark Mandelkern, KN5S . Принципиальные схемы усилителя и
вспомогательных цепей приведены на рис.3...8.
Не стоит удивляться
обилию полупроводниковых приборов - их применение оправдано и заслуживает
внимания, особенно применение схемы защиты. (Однако нельзя утверждать, что все
они абсолютно необходимы. Прим. ред.)
При проектировании РА
преследовались следующие цели:
- питание нагревателя лампы от стабилизированного источника постоянного тока;
применение автоматических таймеров разогрева и охлаждения;
- измерение всех параметров, включая анодный ток и напряжение, без неудобных
коммутаций;
- наличие стабилизированных источников смещения и экранного напряжения,
допускающих подстройку напряжения в широких пределах;
- обеспечение работоспособности при значительных колебаниях напряжения сети
(особенно это актуально при работе в полевых условиях от генератора
электрического тока).
Источнику питания
подогревателя мощных генераторных ламп редко уделяется должное внимание, а ведь
он во многом определяет долговечность работы лампы и стабильность выходной
мощности. Разогрев подогревателя должен происходить постепенно, не допуская
бросков тока через холодную нить накала. В режиме передачи, когда происходит
интенсивная эмиссия электронов, очень важно обеспечить постоянство напряжения
накала и, соответственно, температуры катода. Вот основные причины применения
для накала лампы стабилизированного источника питания с ограничителем
потребляемого тока, который исключает бросок тока в момент включения.
Схема блока питания
показана на рис.4 . Выходные напряжения допускают
следующие диапазоны регулировки: от 5, 5 до 6 В (накал), от 200 до 350 В
(экранная сетка) и от -25 до -125 В (управляющая сетка).
Стабилизатор
напряжения накала использует популярную микросхему LN723 в типовом включении.
Значительный ток накала тетрода 4СХ1000 (около 9 А) и соединение катода и
подогревателя внутри лампы потребовали отдельных проводников большого сечения
для сильноточной цепи (А- и А+); по цепи S- и S+ выходное напряжение подается на
схему сравнения стабилизатора. Предохранитель FU1 на 10 А лучше всего запаять, а
не использовать держатель.
Схема управления
нагревателем показана на рис.5 . Схема исключает
использование усилителя во время прогрева и защищает нагреватель от повышенного
напряжения при неисправности стабилизатора. Защита обеспечивается отключением
нагревателя с помощью реле К2 (рис.4). Кроме того, датчик воздушного потока
через лампу SA2 (рис.4) контролирует работоспособность вентилятора. Если
воздушный поток отсутствует, это также приведет к отключению реле К2 и
стабилизатора напряжения накала.
Таймер разогрева (DA3
на рис.5) настроен на пять минут. По ТУ достаточно трех минут, но более
длительный разогрев продлит жизнь лампы. Таймер запускается только после
появления напряжения на нагревателе. Это определяет компаратор DA2.2,
подключенный к точке S+. Так, например, если плавкий предохранитель сгорел,
таймер не начнет работу, пока вы не замените предохранитель. При превышении
напряжения (например при пробое регулирующего транзистора VT1) срабатывает
триггер на DA2.3 и закрывается транзистор VT2, отключая напряжение от обмотки
реле К2 (точка HR на рис.5). Конденсатор СЗ обеспечивает начальную установку
триггера и, соответственно, открывание транзистора VT2 при подаче напряжения
питания.
Наряду с таймером
разогрева, усилитель нуждается в таймере охлаждения лампы перед выключением
(DA4). При выключении усилителя цепь +12 В разряжается быстрее, чем цепь +24 В
(имеющая минимальную нагрузку в режиме приема). На выходе DA2.1 появляется
напряжение +24 В, и запускается таймер охлаждения. После запуска на выводе 7 DA4
присутствует низкий уровень напряжения, приводящий к срабатыванию реле К1
(рис.4), через контакты которого обеспечивается работа стабилизаторов +12/-12 В
и +24 В. Приблизительно через три минуты на выводе 7 появляется высокий уровень,
реле К1 возвращается в исходное состояние, и усилитель окончательно
обесточивается. Цепь +24 RLY исключает работу таймера охлаждения, если по
каким-либо причинам усилитель был выключен и сразу же включен. Например,
прохождение радиоволн заканчивается и диапазон кажется мертвым - вы выключаете
усилитель. Внезапно появляется интересный корреспондент - тумблер питания вновь
в положении ON! При переходе в режим передачи напряжение +24RLY переводит DA2.1
в низкое состояние и сбрасывает таймер охлаждения.
Как и в случае с
напряжением накала, стабилизатор напряжения экранной сетки редко удостаивается
внимания при конструировании РА. А зря... Мощные тетроды из-за явления вторичной
эмиссии имеют отрицательный ток экранной сетки, поэтому источник питания данной
цепи должен не только отдавать ток в нагрузку, но и потреблять его при изменении
направления. Последовательные схемы стабилизаторов этого не обеспечивают, и при
появлении отрицательного тока экранной сетки транзистор последовательного
стабилизатора может выйти из строя. Потеряв несколько высоковольтных
транзисторов при настройке усилителя, радиолюбители приходят к решению
установить мощный резистор сопротивлением 5...15 кОм между экранной сеткой и
общим проводом, смирившись с бесполезным рассеиванием мощности. Применение
параллельного стабилизатора напряжения, который может не только отдавать, но и
принимать на себя ток, позволяет добиться безотказной работы, однако желательно
использовать защиту от превышения тока.
Стабилизатор
напряжения экранной сетки собран на транзисторах VT3, VT4 (рис.4). Вместо VT3
типа 2N2222A можно использовать высоковольтный, исключив параметрический
стабилизатор R6, VD5, но при этом возможно ухудшение коэффициента стабилизации,
т.к. высоковольтные транзисторы имеют невысокий коэффициент усиления. Выходное
напряжение определяется суммой напряжения стабилизации VD11 и напряжения на
переходах база-эмиттер транзисторов VT3, VT4 (15+0,6+0,6=16,2 В), умноженной на
коэффициент, определяемый делителем напряжения R11,R12,R13 (12...20) на выходе
стабилизатора.
Шунтирующий транзистор
установлен непосредственно на алюминиевой пластине размерами 70х100х5 мм,
которая, в свою очередь, крепится на боковой стенке с использованием
керамических изоляторов. Резистор R7 ограничивает пиковый ток через шунтирующий
транзистор VT4 величиной порядка 100 мА.
Схема ПРИЕМ-ПЕРЕДАЧА
(рис.6) проверяет шесть сигналов: наличие воздушного
потока через лампу (+12Н), состояние переключателя OPERATE-STANDBY, завершение
разогрева накала, наличие анодного напряжения, наличие напряжения смещения и
состояние схемы защиты от перегрузки. Схема коммутации прием-передача
обеспечивает задержку срабатывания реле КЗ 50 мс (рис.4) при переходе на
передачу и задержку отключения коаксиального реле 15 мс при переходе на прием.
Если используются вакуумные реле, синхронизация реле может быть легко изменена
для полного QSK.
Операционные усилители
схемы коммутации прием-передача на рис.6 используют очень простые R-C цепи для
получения задержки переключения. В режиме передачи на выходе DA1.4 присутствует
напряжение порядка +11 В, что обеспечивает быстрый заряд конденсатора С4 через
диод VD8 цепи коаксиального реле коммутации антенны Kant. Конденсатор С5 цепи
реле питания экранной сетки заряжается при этом через резистор R26, поэтому
экранное реле срабатывает позже. При переходе в режим приема на выходе DA1.4
появляется напряжение около -11 В, и происходит обратный процесс. Вход KEY
позволяет уменьшить мощность рассеяния на аноде в паузах передачи и избежать
изменения формы посылки CW-сигнала при работе с РА, но для этого необходимо,
чтобы трансивер имел соответствующий выход. Схема блокировки при перегрузках
(рис.7) срабатывает, когда ток управляющей или экранной сетки, или анода
превышает значение 1 мА, -30 мА и 1150 мА соответственно. Схема защиты от
перегрузки экранной сетки функционирует только при отрицательных токах.
Ограничителем положительного тока экранной сетки является резистор R27 в схеме
стабилизатора напряжения. Срабатывание схемы защиты от перегрузки
(рис.8) вызывает отключение схемы ПРИЕМ-ПЕРЕДАЧА по
цепи OL (рис.6), включение с помощью контактов реле К1 дополнительного резистора
R2 в цепи смещения управляющей сетки, включение генератора на DA2.4 и мигание
красного светодиода VD9 ПЕРЕГРУЗКА на передней панели.
От однополярного
источника +24 В питается только микросхема DA2 (рис.5). Все другие операционные
усилители используют напряжение питания +12/-12 В.
На
рис.7 приведена схема измерения. Пять стрелочных
приборов позволяют измерять с помощью дополнительных кнопок 10(!) параметров:
прямую/отраженную мощность в антенне, ток/напряжение управляющей сетки, анодный
ток/напряжение, ток/напряжение экранной сетки, напряжение/ток накала. Для
считывания значений параметров, указанных через дробь, необходимо нажать
соответствующую кнопку. Основные параметры считываются немедленно; вторичные
параметры имеют большое значение только при начальной настройке и для подстройки
после замены лампы. Самый простой неинвертирующий усилитель, используемый здесь
- для измерения анодного напряжения (DA2.1). Допустим, что предел измерений
должен быть 5000 В; делитель R7, R8 (рис.3) имеет коэффициент деления 10 000,
т.е. 5000 В в точке HV2 - это 0,5 В. Резистор R9 не влияет на работу схемы,
поскольку операционный усилитель имеет высокое входное сопротивление. При
напряжении питания +12/-12 В максимальное выходное напряжение усилителя около
+11/-11 В. Допустим, что +10 В выходного напряжения операционного усилителя
соответствуют полному отклонению стрелки измерительного прибора при
использовании резистора R22 10 кОм и прибора на 1 мА. Требуемый коэффициент
усиления (10/0,5) равен 20. Выбрав R15=10к0м, находим, что резистор обратной
связи должен иметь сопротивление 190 кОм. Указанный резистор составлен из
подстроечного резистора R20 сопротивлением приблизительно в половину
номинального значения и постоянного резистора R19, выбранного из ряда
стандартных значений.
Схема измерения тока
анода аналогична. Напряжение, пропорциональное анодному току, снимается с
резистора отрицательной обратной связи R2 в цепи катода (рис.3). Конденсатор С2
обеспечивает демпфирование показаний измерительного прибора РАЗ при работе SSB.
Экранное напряжение
измеряется аналогичным образом. Номиналы резисторов, определяющих коэффициент
усиления схем измерения прямой и обратной мощности, зависят от конструкции
направленного ответвителя.
Несколько иначе
реализована схема измерения тока экранной сетки. Выше указывалось, что ток
экранной сетки может иметь и отрицательные, и положительные значения, т.е.
требуется измерительный прибор с нулем посередине. Схема реализована на
операционном усилителе DA2.3 и имеет диапазон измерения -50...0...50 мА,
используя для индикации обычный прибор с нулем слева.
При 50 мА
положительного тока экранной сетки падение напряжения на резисторе R23 (рис.4)
составляет -5В в точке -Е2. Таким образом, от операционного усилителя необходимо
усиление -1, чтобы получить требуемое выходное напряжение +5 В для отклонения
стрелки на половину шкалы. При R23=10 кОм резистор обратной связи должен иметь
номинальное значение 10 кОм; используются подстроечный R32 и постоянный R30
резисторы. Для смещения стрелки прибора на середину шкалы при напряжении питания
-12 В требуется коэффициент усиления +5/-12=-0,417. Точное значение коэффициента
усиления и, соответственно, нуль шкалы, устанавливается подстроечным резистором
R25.
На операционных
усилителях DA2.2, DA2.4 реализована расширенная шкала измерения напряжения
накала. Дифференциальный усилитель DA2.2 преобразует напряжение накала в
однополярное, т.к. точка S не соединена непосредственно с общим проводом.
Суммирующий усилитель DA2.4 реализует расширенный масштаб измерения - от 5,0 до
6,0 В. Фактически, это вольтметр с пределом измерения 1 В, смещенный к
начальному значению 5 В.
В схемах выпрямителей
применяемые диоды должны быть рассчитаны на соответствующий ток, остальные -
любые импульсные кремниевые диоды. За исключением высоковольтных транзисторов,
можно применять любые маломощные соответствующей структуры. Операционные
усилители - LM324 или подобные. Измерительные приборы - РА1...РА5 с током
полного отклонения 1 мА.
Приведенные схемы,
безусловно, усложняют РА. Но для надежной повседневной работы в эфире и в
соревнованиях стоит затратить дополнительные усилия на создание действительно
качественного устройства. Если на диапазонах будет больше чистых и громких
сигналов, то в выигрыше окажутся все радиолюбители. За QRO без QRM! Выражаю
благодарность И.Гончаренко (EU1TT), советы и замечания которого оказали большую
помощь при работе над статьей.
Литература
1. Бунимович С., Яйленко Л. Техника любительской однополосной радиосвязи. -
Москва, ДОСААФ, 1970.
2. Радио, 1986, N4, С.20.
3. Дроздов В. Любительские KB трансиверы. - Москва, Радио и связь, 1988.
4. QST ON CD-ROM, 1996, N5.
5. http: //www.svetlana.com/.
6. QEX ON CD-ROM, 1996, N5.
7. QEX ON CD-ROM, 1996, N11.
8. Радиолюбитель. KB и УКВ, 1998, N2,
С.24.
9. Радиолюбитель, 1992, N6, С.38.
10. ALPHA/POWER ETO 91B User"s Manual.
Г.ПЕЧЕНЬ (EW1EA) "КВ и
УКВ" №9 1998 год
КВ усилитель
мощности на двух лампах ГИ-7Б.
Усилитель с использованием двух ламп ГИ-7Б выполнен по
традиционной схеме. Несмотря на то, что данная лампа разработана для
работы в импульсном режиме при анодной модуляции, при подаче напряжения
возбуждении в катод лампы, и условии использования только левой части
анодно-сеточных характеристик и принятии дополнительных мер
согласования каскадов по сопротивлению, удается получить
удовлетворительную линейность усиления благодаря эффекту возникновения
автоматической обратной связи по току.
Блок усилителя.
Конструкция усилителя проста и дополнительных
пояснений не требует. На рис.1 приведена электрическая принципиальная схема блока
усилителя мощности. При проектировании усилителя была предпринята
попытка уменьшить вдвое эквивалентное сопротивление ламп на частоте
29,7 МГц. В виду того, что полученное эквивалентное сопротивление ламп
достаточно высоко, реализация индуктора с достаточно высоким КПД для
диапазона 10 м не представляется возможным. Для этого были использованы
два дополнительных индуктора - L2, L3. Входное сопротивление катодной
части усилителя при максимальном входном сигнале равно 43 Ом, то есть
близко к 50 Ом. Однако вопреки бытующему мнению, обойтись без
дополнительного согласования выходного каскада трансивера с входной
частью усилителя невозможно.
Электронно-вакуумные приборы представляют собой
реактивную нагрузку. А это значит, что входное сопротивление лампы
изменяется с изменением уровня напряжения возбуждения и соответственно
с изменением протекающего через лампу тока. Т.е. при максимальном
напряжении возбуждения в катод, отрицательной полуволной сигнала, будет
получено минимальное входное сопротивление, равное в данном случае 43
Ом. При минимальном уровне напряжения входное сопротивление лампы
становится чрезвычайно большим, обусловленным током покоя и
статическими параметрами лампы. При переходе уровня сигнала возбуждения
на положительную полуволну, входное сопротивление лампы стремится к
бесконечности и будет, практически, определятся межэлектродными
емкостями и частотой сигнала возбуждения.
В таких условиях ни использование согласующих
трансформаторов, ни автоматические антенные тюнеры современных
трансиверов не в состоянии обеспечить согласование трансиверов с
выходными каскадами. Игнорирование необходимости принятия
дополнительных мер для согласования трансивера с усилителем ведет к
нарушению линейной работы выходного каскада трансивера и возникновению
повышенного уровня интермодуляционных искажений в самом усилителе.
Основные параметры ламп в используемом усилителе:
Напряжение анода лампы, В
…………………..
2500
Напряжение накала, В
……………………….
12,6... 13,2
Максимальный анодный ток ламп,
А…………..0,7
Ток покоя,
мА……………………………………50
Высоковольтный блок питания.
На рис.2 приведена электрическая принципиальная схема
высоковольтного блока питания. Высоковольтный блок питания выполнен в
отдельном корпусе, с минимально возможным числом компонентов. Для
ограничения зарядного тока конденсатора фильтра, включение выполнено по
двухступенчатой схеме. Высокое напряжение от блока питания к усилителю
подается через коаксиальные разъемы и коаксиальный кабель. В целях
повышения безопасности экранная оплетка кабеля соединена с корпусом
блока питания и усилителя. Мощность трансформатора для работы только в
режиме SSB должна быть не менее 1 кВт.
Если предполагается использовать все виды модуляции,
мощность трансформатора должна быть не менее 1,5 кВт. Выходное
напряжение блока питания должно быть при отдаваемом токе 50 мА (ток
покоя усилителя) не менее 2500 В. Для уменьшения опасности
возникновения перенапряжений, на выходе блока питания, связанных с
переходными процессами во время эксплуатации усилителя и холостым ходом
трансформатора, на выходе фильтра установлено нагрузочное сопротивление
R4. Кратковременные перенапряжения могут достигать значительных величин
и вызывать возникновение дуги внутри корпуса лампы.
При вводе в работу усилителя необходимо помнить, что
при установке новой лампы или если она не использовалась более 3-х
месяцев, необходимо начинать ее использование при пониженной
генерируемой мощности. Только убедившись, что лампы восстановили вакуум
и стабильны, следует переходить на использование усилителя при
максимальной выходной мощности. Практика показала, что первое время при
вводе ламп в эксплуатацию, рекомендуется использовать их в течение
какого то времени примерно на 50% отдаваемой мощности. После чего,
постепенно, если не возникает электрических пробоев, лампы вводятся на
полную расчетную мощность. Наиболее ответственным в этот период
является момент настройки выходного контура в резонанс при помощи КПЕ
со стороны анодов ламп, т.к. это соответствует возникновению
максимального суммарного напряжения на аноде. Контроль за режимом ламп
осуществляется с помощью миллиамперметра в цепи питания управляющих
сеток.
При резонансе контура и достаточной мощности
возбуждения возникает максимальная амплитуда переменного напряжения на
аноде, в связи с чем остаточное напряжение на аноде становится ниже
минимально допустимого, в результате возникает эффект перехвата
электронного потока сетками ламп. Управление этим процессом
осуществляется своевременным увеличением передачи мощности в нагрузку с
помощью выходного переменного конденсатора Pi-контура или
регулированием мощности возбуждения усилителя. И то и другое ведет к
уменьшению переменного напряжения на аноде и вместе с этим к уменьшению
тока управляющих сеток.
Схема управления
Блок управления усилителем выполнен по упрощенной
схеме, и не имеет каких либо особенностей. На рис.3 приведена электрическая принципиальная схема блока
управления. Стабилизатор +27В выполнен на ИМС КРЕН12А. Для выбора
рабочей точки ламп использована схема на транзисторах VT2, VT3.
Предохранитель FU2, предотвращает повреждение ламп и полупроводниковых
приборов в катодной части ламп в случае возникновения разряда внутри
корпуса лампы. На транзисторе VT4 выполнена схема защиты по току
управляющей сетки лампы. Ток отсечки выбирается меньше максимального
тока одной лампы, так как изначально предполагается использовать только
левую часть анодно-сеточных характеристик ламп. Данная мера обеспечит
так же защиту обеих ламп по токам сеток.
Элементы схемы управления коммутационных реле на
транзисторе VT1 обеспечивают необходимую последовательность
переключения реле. При срабатывании защиты по току сетки ламп, функция
"reset" выполняется выключением и повторным включением выключателя S3
"Standby". Реле К1 уменьшает электродинамические нагрузки на компоненты
схемы и накальные цепи ламп. Задержка составляет 1...2с. Неоновые лампы
установленные в выключателях, представляют собой нелинейные элементы,
которые снимают возникающие перенапряжения в цепях обусловленные
переходными процессами.
Согласование усилителя с нагрузкой
Согласование усилителя с нагрузкой не отличается от
типовой. На вход усилителя подается сигнал возбуждения, примерно 30% от
необходимого для полного возбуждения. При полностью введенном роторе
конденсатора Pi-контура со стороны антенны, вращением ротора
конденсатора Pi-контура со стороны анодов ламп, находится резонанс
контурной системы. Резонанс определяется по максимальному току
управляющих сеток. Если ток сеток отсутствует или имеется обратный ток,
то необходимо увеличить мощность возбуждения.
Получив максимум сеточного тока, который не должен
превышать максимально допустимого, необходимо выводить пластины
конденсатора со стороны подключения антенны, подавая тем самым
запасенную контуром мощность в нагрузку. При этом необходимо
контролировать, каким либо методом, мощность, отдаваемую в фидер. При
полученном максимуме передачи энергии в фидер, ток экранной сетки будет
стремиться к минимуму. После чего можно увеличить снова мощность
возбуждения и повторить процедуру. Это делается до тех пор, пока не
будет получен максимальный анодный ток при минимальном токе управляющих
сеток и полной мощности в фидере.
Определив необходимую максимальную мощность
возбуждения, можно установить порог срабатывания ALC резистором R7
расположенным в блоке усилителя.
Детали
В данном усилителе были использованы следующие
коммутационные реле. Реле, которые были использованы в высоковольтном
блоке питания:
К1 РПУ-ОУХЛ4 220/8А;
К2 РПУ-ОУХЛ4 24-27/8А;
Реле, которые были использованы в схеме управления:
К1 РЭС9 паспорт РС4.529.029-00;
К2 РЭС22 паспорт РФ4.523.023-00;
КЗ РПВ2/7 паспорт РС4.521.952;
К4 РЭВ14 паспорт РФ4.562.001-00;
К5 РЭС9 паспорт РС4.529.029-00;
Основные параметры усилителя на двух лампах
ГИ-7Б
При расчете привязка сделана к напряжению на анодах
ламп (2500 В) и току покоя для двух ламп (0,05 А). Расчет линейного
усилителя производился при помощи программы "RF Amplifier"s Developer
2001".
Результаты расчета параметров анодной цепи усилителя
для одной лампы
Анодное напряжение лампы, В
………………………………………………………………..
2500
Максимально допустимое напряжение сетки, В
………………………………………………
80
Анодный ток лампы в режиме несущей,
А……………………………………………………
0,35
Ток покоя лампы,
А……………………………………………………………………………
0,025
Максимальный ток анода, А
…………………………………………………………………..
1,034
Максимальный анодный ток первой гармоники,
А………………………………………….
0,531
Усиление лампы при минимальном остаточном
напряжении……………………………….
4,308
Коэффициент напряженности режима
лампы………………………………………………..
0,904
Амплитудное значение переменного напряжения
генерируемого анодом лампы, В……… 2260
Минимальное остаточное напряжение на аноде,
В…………………………………………..
240
Максимальная амплитуда суммарного напряжения на
аноде,
В………………………….…
4160
Колебательная мощность на аноде лампы,
Вт………………………………………………..
600,03
Коэффициент для SSB сигнала с учетом пикфактора
(р-4)
…………………………………
0,35
Средняя колебательная мощность SSB сигнала, Вт
………………………………………...
73,504
Максимальная мощность, подводимая к аноду,
Вт…………………………………………
875
Средний КПД лампы для SSB
сигнала………………………………………………………..0,23
Средняя подводимая к аноду мощность,
Вт…………………………………………………
319,583
КПД лампы
……………………………………………………………………………………
0,686
Максимальная мощность, рассеиваемая на аноде, Вт
………………………………………
274,97
Средняя мощность, рассеиваемая на аноде, Вт
……………………………………………
246,079
Мощность, рассеиваемая на аноде при токе покоя, Вт
……………………………………
62,5
Эквивалентное сопротивление анодной цепи лампы,
Ом…………………………………
4256
Параметры для второй гармоники
Пиковый анодный ток второй гармоники, А
………………………………………………….0,194
Колебательная мощность второй гармоники,
Вт…………………………………………….
219,22
Эквивалентное сопротивление анода для второй
гармоники, Ом
………………………….
11649
Параметры для третьей гармоники
Пиковый анодный ток третьей гармоники,
А…………………………………………………
0,032
Колебательная мощность третьей гармоники,
Вт…………………………………………….
36,16
Эквивалентное сопротивление анода для третьей
гармоники, Ом
…………………………
70625
При определении основных параметров для двух ламп,
выбранный параметр необходимо увеличить или уменьшить в 2 раза исходя
из математической логики.
Таблица 1.
Частота, МГц
1,85
7,05
10,12
14,15
18,1
21,2
24,9
Cin, пФ
L, мкГн
19,03
9,78
4,99
3,12
1,63
0,73
0,53
Cout, пф
2251
1157
13,6
19,1
24,6
28,0
Индуктор выполняется из посеребренной медной трубки
диаметром 6 мм. Требование к конструкции - высокая добротность
ненагруженного индуктора. Результаты расчета значений элементов
анодного П-контура усилителя для диапазонов 160...12 м (для двух ламп)
приведены в табл.1.
Таблица 2.
Частота, Мгц
1,85
7,05
10,12
14,15
18,1
21,2
24,9
28,6
L, мкГн
17,43
8,18
3,39
1,49
0,58
0,32
0,12
0,43
L, мкГн +20%
20,92
9,82
4,07
1,79
1,44
0,38
0,14
0,52
Диаметр каркаса, мм
Диаметр провода, мм
Расстояние между
витками, мм
Количество витков
16,5
Параметры выходного П-контура из 3-х соединенных
последовательно индукторов приведены в табл. 2. Влияние элементов
металлического шасси на индукторы было принято равным 20%.
Результаты расчета анодного П-контура
усилителя для диапазона 10м (для двух ламп)
Частота, МГц
………………………………………….29,7
Емкость конденсатора Сinp пФ
………………………
30
Индуктивность катушки, мкГн
……………………….0,43
Емкость конденсатора Couf пФ
………………………
352
Q
полученное………………………………………….19,1
При этом были использованы следующие исходные данные:
Таблица 3.
Частота, Мгц
1,85
7,05
10,12
14,15
18,1
21,2
24,9
29,7
Cin, пФ
2677
1355
L, мкГн
3,69
1,89
0,97
0,67
0,48
0,38
0,32
0,27
0,23
Cout, пф
2838
1458
Результаты расчета входных согласующих П-контуров
усилителя приведены в табл. 3. При этом были использованы следующие
исходные данные:
Таблица 4.
Частота, Мгц
1.85
7.05
10.12
14.15
18.1
21.2
24.9
28.6
L, мкГн
3,69
1,89
0,97
0,67
0,48
0,38
0,32
0,27
0,24
L, мкГн + 20%
4,43
2,27
1,16
0,58
0,46
0,38
0,32
0,29
Внутренний диаметр L,
мм
Диаметр провода L, мм
Расстояние между
витками L, мм
Количество витков L
11,9
Q нагруженная
КПД
0,91
0,93
0,94
0,94
0,94
0,94
0,94
0,95
0,95
Перекрытие, кГц
1200
2350
3373
4717
6033
7067
8300
9533
В табл. 4 приведены параметры индукторов входных
П-контуров для каждого диапазона. Влияние металлических частей шасси на
индукторы было принято равным 20%. Несмотря на большое перекрытие по
частоте, особенно на верхних диапазонах, реальное согласование по
сопротивлению возможно только в пределах одного диапазона. При
использовании одного фильтра для двух и более диапазонов, необходимо
применять сложные элептические фильтры.
Cкачать схемы усилителя мощности - zip 730kb.
Большинство аудиолюбителей достаточно категорично и не готово к компромиссам при выборе аппаратуры, справедливо полагая, что воспринимаемый звук обязан быть чистым, сильным и впечатляющим. Как этого добиться?
Поиск данных по Вашему запросу:
Усилители и трансиверы сделанные левой рукой
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах. По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Пожалуй, основную роль в решении этого вопроса сыграет выбор усилителя. Функция
Усилитель отвечает за качество и мощь воспроизведения звука. При этом при покупке стоит обратить внимание на следующие обозначения, знаменующие внедрение высоких технологий в производство аудио - аппаратуры:
Hi-fi. Обеспечивает максимальную чистоту и точность звука, освобождая его от посторонних шумов и искажений.
Hi-end. Выбор перфекциониста, готового немало заплатить за удовольствие различать мельчайшие нюансы любимых музыкальных композиций. Нередко к этой категории относят аппаратуру ручной сборки.
Технические характеристики, на которые следует обратить внимание:
Входная и выходная мощность. Решающее значение имеет номинальный показатель выходной мощности, т.к. краевые значения часто недостоверны.
Частотный диапазон. Варьируется от 20 до 20000 Гц.
Коэффициент нелинейных искажений. Здесь все просто - чем меньше, тем лучше. Идеальное значение, согласно мнению экспертов - 0,1%.
Соотношение сигнала и шума. Современная техника предполагает значение этого показателя свыше 100 дБ, что сводит к минимуму посторонние шумы при прослушивании.
Демпинг-фактор. Отражает выходное сопротивление усилителя в его соотношении с номинальным сопротивлением нагрузки. Иными словами, достаточный показатель демпинг-фактора (более 100) уменьшает возникновение ненужных вибраций аппаратуры и т.п.
Следует помнить: изготовление качественных усилителей - трудоемкий и высокотехнологичный процесс, соответственно, слишком низкая цена при достойных характеристиках должна Вас насторожить.
Классификация
Чтобы разобраться во всем многообразии предложений рынка, необходимо различать продукт по различным критериям. Усилители можно классифицировать:
По мощности. Предварительный - своеобразное промежуточное звено между источником звука и конечным усилителем мощности. Усилитель мощности, в свою очередь, отвечает за силу и громкость сигнала на выходе. Вместе они образуют полный усилитель.
Важно: первичное преобразование и обработка сигнала происходит именно в предварительных усилителях.
По элементной базе различают ламповые, транзисторные и интегральные УМ. Последние возникли с целью объединить достоинства и минимизировать недостатки первых двух, например, качество звука ламповых усилителей и компактность транзисторных.
По режиму работы усилители подразделяются на классы. Основные классы - А, В, АВ. Если усилители класса А используют много энергии, но выдают высококачественный звук, класса B с точностью до наоборот, класс AB представляется оптимальным выбором, представляя собой компромиссное соотношение качества сигнала и достаточно высокого КПД. Также различают классы C, D, H и G, возникшие с применением цифровых технологий. Также различают однотактные и двухтактные режимы работы выходного каскада.
По количеству каналов усилители могут быть одно-, двух- и многоканальными. Последние активно применяются в домашних кинотеатрах для формирования объемности и реалистичности звука. Чаще всего встречаются двухканальные соответственно для правой и левой аудиосистем.
Внимание: изучение технических составляющих покупки, конечно, необходимо, но зачастую решающим фактором является элементарное прослушивание аппаратуры по принципу звучит-не звучит.
Применение
Выбор усилителя в большей степени обоснован целями, для которых он приобретается. Перечислим основные сферы использования усилителей звуковой частоты:
В составе домашнего аудиокомплекса. Очевидно, что лучшим выбором является ламповый двухканальный однотакт в классе А, также оптимальный выбор может составить трехканальный класса АВ, где один канал определен для сабвуфера, с функцией Hi - fi.
Для акустической системы в автомобиле. Наиболее популярны четырехканальные усилители АВ или D класса, в соответствии с финансовыми возможностями покупателя. В автомобилях также востребована функция кроссовер для плавной регулировки частот, позволяющей по мере необходимости срезать частоты в высоком или низком диапазоне.
В концертной аппаратуре. К качеству и возможностям профессиональной аппаратуры обоснованно предъявляются более высокие требования в силу большого пространства распространения звуковых сигналов, а также высокой потребности в интенсивности и длительности использования. Таким образом, рекомендуется приобретение усилителя классом не ниже D, способного работать почти на пределе своей мощности (70-80% от заявленной), желательно в корпусе из высокотехнологичных материалов, защищающем от негативных погодных условий и механических воздействий.
В студийной аппаратуре. Все вышеизложенное справедливо и для студийной аппаратуры. Можно добавить о наибольшем диапазоне воспроизведения частот - от 10 Гц до 100 кГц в сравнении с таковым от 20 Гц до 20 кГц в бытовом усилителе. Примечательна также возможность раздельной регулировки громкости на различных каналах.
Таким образом, чтобы долгое время наслаждаться чистым и качественным звуком, целесообразно заранее изучить все многообразие предложений и подобрать вариант аудио аппаратуры, максимально отвечающий Вашим запросам.
Усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции за основу усилителя были взяты IRF630 как наиболее дешёвые и распространенные транзисторы. Цена их колеблется от 0,45 до 0,7 $.
Их основные характеристики: UCи макс = 200 В; 1с макс. = 9 А; U3и макс = ±20 В; S = 3000 мА/В; Сзи = 600…850 пФ (в зависимости от фирмы изготовителя); Сси – не более 250 пФ (реально измеренная Сси на 10 транзисторах разных фирм производителей – около 210 пФ); рассеиваемая мощность Рс – 75 Вт.
Транзисторы IRF630 предназначены для работы в импульсных схемах (развёртки мониторов компьютеров, импульсные блоки питания), но при выведении их в режим, близкий к линейному, дают хорошие показатели и в связной аппаратуре. По результатам моих «лабораторных работ» частотная характеристика этих транзисторов, если пытаться скомпенсировать в максимальной степени входную ёмкость, не хуже, чем у КП904. Во всяком случае, устанавливая их вместо КП904, я получал гораздо лучшие результаты как по АЧХ, линейности и усилению, так и по надёжности работы.
Усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции испытывался при напряжении питания 36-50 В, но наиболее надёжно и эффективно он работал при напряжении питания 40 В, от стабилизированного источника. Расчёт усилителя производился под выходную мощность 80 Вт, чтобы сохранить надёжность работы, хотя с него можно было «выкачивать» и более 100 Вт. Правда надёжность работы транзисторов падала.
Учитывая входную ёмкость IRF630 и тот факт, что эти транзисторы управляются не током, а напряжением, в отличие от биполярных. В данном усилителе не удалось устранить некоторый завал частотной характеристики выше 18 МГц (Рвых 30МГц; 0,7РВых макс) хотя схемотехнические меры принимались. Но это присуще многим схемам, в том числе и на биполярных транзисторах.
Линейные характеристики усилителя хорошие, КПД; 55%, что подтверждает данные, которые приводились в упомянутой выше статье. Самое главное – это дешевизна комплектующих деталей, в том числе и транзисторов. Которые можно свободно приобрести на радиорынках и в фирмах, занимающихся ремонтом компьютерных мониторов и блоков питания. Для получения расчетной мощности на вход усилителя необходимо подать сигнал не более 5 В (эфф.) на нагрузке 50 Ом.
При необходимости коэффициент усиления можно снизить. Уменьшив сопротивление R1, R12, R13 (рис.), при этом остальные характеристики практически не изменятся. Но не стоит забывать, что напряжение пробоя затвора транзисторов не превышает 20 В, т.е. Uвх.эфф.макс. нужно умножить на 1,41.
На VT1 собран предварительный усилитель, который охвачен двумя цепями ООС – R1, С6 (линеаризует работу транзистора и предотвращает самовозбуждение за счет уменьшения коэффициента усиления) и R5, С7* (частотнозависимая ООС, корректирующая АЧХ на «верхних» диапазонах). На VT2, VT3 собран двухтактный оконечный каскад с раздельными цепями установки смещения и аналогичными первому каскаду цепями ООС.
П-фильтры L2, С32, СЗЗ, С37, С38 и L3, С35, С36, С40, С41 служат для приведения выходного сопротивления VT2, VT3, которое составляет около 15 Ом, к 25 Ом. Одновременно это ФНЧ с частотой среза около 34 МГц. После трансформатора сложения мощностей ТЗ выходное сопротивление усилителя становится равным 50 Ом. VD1-VD6 – детектор системы ALC и индикатора перенапряжений в стоковой цепи выходных транзисторов, собранного на VD7, VD8, R21, С39 (при достижении пикового напряжения на стоках VT2, VT3 более 50 В, «загорается» светодиод VD7, что свидетельствует о повышенном КСВ).
При задействовании управляющего напряжения для цепей ALC, которое будет изменять уровень мощности. В зависимости от уровня напряжения на выходе, светодиод не будет «загораться». В любом случае нужно помнить, что выходные каскады на транзисторах нужно подсоединять к антенне через согласующее устройство. Ведь антенна – это не активная нагрузка, и на каждом из диапазонов ведёт себя по разному, даже если и написано, что работает на всех диапазонах.
Монтаж усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции выполнен на плате из двухстороннего стеклотекстолита, на которой скальпелем вырезаны прямоугольные контактные площадки для узлов схемы и «общего провода». По контуру платы оставлена полоска металлизации «общего провода».
Контактные площадки «общего провода» соединяются сквозными перемычками со сплошной металлизацией второй стороны платы через 2…3 см. Детали располагают в том порядке, как указано на схеме (рис.). Таким способом было изготовлено около десятка усилителей. В процессе наладки они показали хорошую повторяемость, качественную и надёжную работу.
Плата коммутации усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции:
выполняется любым способом и соединяется проводами с усилителем, реле располагаются у входа и выхода усилителя, а управление ими подводится к коммутационной плате. Подстроенные резисторы R1, R2, R3 (рис.2) нужно применять многооборотные, предварительно установив их движки в нижнее по схеме положение. Для того, чтобы при установке тока покоя резким движением не вывести из строя транзисторы.
В истоковые цепи всех транзисторов (рис.1) введены резисторы, которые уменьшают их крутизну по «постоянке», и тем самым дополнительно их защищают. Эти меры были приняты после того, как, набравшись опыта работы с такими транзисторами и выбросив десятка полтора в мусор, я понял, что такая крутизна по постоянному току не нужна. Установка начального тока каждого выходного транзистора в отдельности сделана для того, чтобы не было надобности перебирать кучу транзисторов.
Предварительно устанавливают токи покоя VT1 около 150 мА и VT2, VT3 – по 60-80 мА, но одинаковые в каждом плече, а более точно – с помощью анализатора спектра. Но, как правило, достаточно просто установить правильно токи покоя.
Теперь поговорим о том, как нужно устанавливать транзисторы. Корпус этих транзисторов (ТО-220) напоминает «пластмассовый» КТ819 с выводом стока на металлическую подложку и металлический фланец. Этого не нужно бояться и крепить их на радиатор можно рядом с платой усилителя мощности по разные стороны через слюдяные прокладки. Но слюда должна быть качественной и предварительно обработана теплопроводящей очищенной от песка пастой. Автор заостряет внимание на этом в связи с тем, что к слюде подводится не только постоянное напряжение, а и напряжение ВЧ.
Конструктивная ёмкость крепежа через слюду входит в ёмкость П-фильтров, так же впрочем, как и выходная емкость транзисторов. Транзисторы лучше прижимать к радиатору не через отверстие во фланце, а дюралевой пластиной, прижимающей два выходных транзистора сразу, что обеспечивает лучшую теплоотдачу и не нарушает слюду. Такой же крепёж и у VT1, только в начале платы.
Трансформаторы мотаются на кольцах из феррита марки НН и, в зависимости от наличия, проницаемостью от 200 до 1000. Размеры колец должны соответствовать мощности, я применил 600НН К22х10,5х6,5. Намотка производилась проводом ПЭЛШО-0,41 для Т1 (5 витков в три провода, 4 скрутки на сантиметр) и ПЭЛ-ШО-0,8 для Т2 (4 витка в два провода, 1 скрутка на сантиметр), ТЗ (6 витков в два провода, 1 скрутка на сантиметр). В связи с тем, что не всегда можно найти провод нужного диаметра в шелковой изоляции. Намотку также можно выполнить проводом ПЭВ-2, обязательно «прозвонив» обмотки между собой после намотки трансформатора.
Кольца перед намоткой обматывают слоем лакоткани.
Данные обмоток для каждого трансформатора зависят от марки и типоразмера применяемых колец и в случае применения иных колец их легко можно высчитать по формуле 12 [С.Г.Бунин и Л.П.Яйленко. «Справочник радиолюбителя-коротковолновика», Киев, «Техника», 1984 г., стр.154], где значение Rk для Т1 – 50, для Т2 -15, для ТЗ – 25.
L2, L3 имеют по 5 витков провода ПЭВ-1,5 на оправке диаметром 8 мм, длина намотки 16 мм. Если эти данные полностью сохранить, подстройку фильтров производить практически не нужно. L1 – стандартный дроссель 100 мкГн должен выдерживать ток не менее 0,3 А (например, Д-0,3). Конденсаторы в выходных ФНЧ применяются трубчатые или любые высокочастотные с соответствующей реактивной мощностью и рабочим напряжением. Аналогичные требования и к С26 -С31.
Все остальные конденсаторы должны быть также рассчитаны на соответствующие рабочие напряжения. После включения и выставления всех режимов по постоянному току, подключают нагрузку и корректируют АЧХ усилителя с помощью ГСС и лампового вольтметра или измерителя АЧХ (автор применял Х1-50). Подбором С7, С10, С19-С22 можно корректировать характеристику в области 14-30 МГц (рис.1). Для «выравнивания» Рвых на ВЧ диапазонах, возможно, дополнительно понадобится подобрать количество битков у Т1 и Т2.
