Ламповый кв усилитель мощности. Усилитель КВ «Джин Самодельные кв усилители мощности схемы
Из практики конструирования ламповых КВ усилителей
Наверное каждый радиолюбитель, особенно работающий на НЧ диапазонах, хотел бы иметь компактный усилитель мощности, с хорошим КПД, совместимый с современными КВ трансиверами, теперь, как правило, импортного производства, имеющий приличный внешний вид, который бы украшал и придавал солидность нашим радиошекам, а, самое главное, обладал высокой надёжностью и радовал своей работой.
Уж где - где, а слава Богу у нас в России есть такие прекрасные и вполне доступные радиолампы, как ГУ 50, ГИ 7 Б, ГМИ 11, ГУ 46, ГУ 43 Б, ГУ 91 Б, ГУ 78 Б и т. п., которые ценятся во всём мире. Ведь если грамотно подготовить радиолампу к эксплуатации, пускай она пролежала без дела не один десяток лет, и соблюдать необходимые требования и режимы работы, то одной такой лампы хватит на долгие годы. Выход из строя радиолампы по статике или броскам в питающей сети маловероятен при разумном построении схемы, радиолампа не боится рассогласования и продолжительных перегревов и перегрузок.
При разработке выходного каскада не надо перестраховываться и использовать трансформаторы в источниках питания, конденсаторы фильтров и другие радиоэлементы, превышающие по мощности, ёмкости и размерам необходимые величины, иначе это будет похоже на велосипед с колесами от грузовика. Вместо ожидаемых высоких параметров снизится надёжность, особенно в моменты включения высоковольтных источников и в первые секунды прогрева накала радиоламп. Конструкция должна строиться на основе разумного компромисса, учитывающего все стороны, только тогда возможно достичь высокой надежности, требуемых параметров, габаритов и веса.
Если все-таки по каким-то причинам используются такие радиоэлементы, то придётся усложнять схему и применять устройства сглаживающие экстратоки, использовать реле задержки времени, защищать компьютер от бросков в сети, если он используется. Но всегда надо помнить, что каждый лишний контакт, каждый лишний полупроводник – это элемент ненадёжности, особенно в выходном каскаде.
Хочется остановиться на цепях питания накала радиоламп. Надо правильно выбрать напряжение из большого допуска, указанного в паспорте, обеспечивающее долгосрочную работу радиолампы, не всякий из унифицированных трансформаторов подходит для этого.
Теперь существует множество диодов с прекрасными параметрами, а ВЧ элементы выходных каскадов военных радиостанций: катушки; панели для ламп; КПЕ, в том числе и вакуумные, с прекрасным перекрытием; переключатели; реле В2В, П1Д и т. п. Это конечно предел мечтаний. Если подойти к этому разумно и не ставить в каскад на ГУ 82Б катушку из шины 20 х 3, то можно получить вполне приемлемые размеры. Удобно использовать двухблочные конструкции, когда источник питания находится под столом, тогда сам выходной каскад получится компактнее.
Слаботочные реле, в том числе и герконовые, легко обеспечивают управление основными контакторами усилителя и сопряжение с трансивером, как по переключению диапазонов, так и по управлению приёмом/ передачей.
При проектировании каскада важно знать, будет ли он использоваться в контестах, эксплуатироваться в режимах FM, CW и т. п., или каскад предназначен чисто для повседневного радиолюбительского общения. Всё это влияет на вес, габариты, режимы обдува. Может выручить правильный выбор схемы включения радиолампы с общим катодом или общей сеткой, это имеет очень важное значение!!!
Нежелательны такие режимы, когда с трёх ГУ 50 получают 500 W в антенне, в этом случае придётся иметь запас ламп. Смысла в этом нет, потому что существуют более мощные лампы, и тем более, к примеру, если у вас была мощность в 300 W, а вы её увеличили до 500, то почти никто этой прибавки в 2 db (0,3 балла) не заметит.
Не лишним бывает установка на передней панели хотя бы светодиодов, контролирующих токи сеток, и свидетельствующих о работе каскада в соответствующих режимах.
Полюбившаяся многим конструкторам схема с параллельным питанием анодной цепи оправдывает себя при использовании ламп с небольшой выходной ёмкостью и начальной ёмкостью анодного КПЕ, но и она имеет свои сложности – надо правильно выполнить анодный дроссель, важно знать его резонансную частоту, которую можно определить с помощью ВЧ вольтметра. Резонансная частота дросселя не должна быть вблизи радиолюбительских диапазонов. Желательно где-то оговорить запрет на передачу на этой частоте, иначе при современных трансиверах со сплошным перекрытием до 30 МГЦ, повернув ручки валкодера на резонансную частоту дросселя можно вывести из строя усилитель мощности.
Если в УМ используется лампа с большой выходной ёмкостью в десятки пФ типа ГУ 81 и при высоком анодном напряжении, увеличивающем Rэ или с использованием КПЕ с большой начальной ёмкостью, желательно применять схему с последовательным питанием анодной цепи, использовать не полное включение элементов колебательной системы. Перед органами настройки выходного каскада надо ставить качественные ВЧ конденсаторы большой ёмкости на напряжение не менее удвоенного анодного, для того, чтобы убрать постоянную составляющую, и, в то же время, не снизить ёмкости КПЕ. К переключателю диапазонов в такой схеме предъявляются повышенные требования, т. к. он находится под высоким напряжением и должен быть надёжно изолирован от корпуса, а ось ручки управления разделена диэлектрической ВЧ вставкой.
Исходя из многолетних наблюдений, ничего отрицательного об использовании в УМ небольшой мощности – до 1 KW электролитических конденсаторов в источниках анодного напряжения – сказать не могу. Необходимо только следить за тем, чтобы напряжение на каждом конденсаторе было не более чем 85%, от напряжения указанного на корпусе конденсатора, и стараться не размещать электролитические конденсаторы вблизи греющихся элементов каскада. Были случаи выхода из строя конденсаторов типа К 50-17 1000мкф/400в и т.п., где выходные медные клеммы имеют алюминиевые заклёпки - со временем, естественно, контакт нарушается. Понятно, что в более мощных выходных каскадах, использование металлобумажных и конденсаторов комбинированного типа (К 75) предпочтительнее.
Понятно, что все тонкости оговорить сложно, но если учитывать хотя бы эти моменты, то каскад будет работать надёжно, линейно, не расширяя полосы, и не создавая внеполосных излучений. Наверняка у многих радиолюбителей всё это так и сделано. Но нормальную работу даже такого каскада можно легко испортить, увеличив сверх нормы уровень сигнала с трансивера или исказив входной сигнал чрезмерной компрессией и перегрузкой по микрофонному входу.
Как и в любом деле, не надо ожидать быстрых результатов и первые десятки конструкций будут не совсем удачны, как-то: не оптимальное соотношение габаритов, веса, выходной мощности, дизайна в целом, работ систем охлаждения, расположения органов управления и контроля, удобства пользования, надежности каскада при колебаниях питающей сети, повышенных температур, работе на нестандартные нагрузки и т.п. Но с годами наблюдений, анализа, работ над ошибками и конечно ежедневного труда, наверняка что-то начнёт получаться.
Теперь немного о психологических моментах. Можно услышать такие рассуждения: «Вот раньше у меня был УМ на ГК 71, вот это вещь, а теперь на ГУ 13 меня никто не слышит». Это конечно смешно, но у человека укоренилось такое заблуждение, ему трудно доказать, что это одно и тоже, и что это из области «когда деревья были большими». Не верьте этим иногда приятным воспоминаниям и впечатлениям, а верьте только стрелке измерителя мощности на выходе вашего каскада. Я естественно опускаю все разговоры об антеннах и о прохождении, как о само собой разумеющемся и играющем свою важную роль.
Хочу привести такие наблюдения:
- если вы увеличили мощность в два раза, например, со 100 до 200 W, то практически никто этого не заметит, а скажут: «Наверное QSB»;
- если увеличили мощность в 4 раза – получили прибавку в 1 балл (6 db), но даже на это обратит внимание не каждый, а только опытный корреспондент;
- увеличение мощности в 10 раз более 1,5 балла (10 db) замечают практически все, правда оценки могут быть от 3 до 20 db;
- в 16 раз – 2 балла (12 db), отдают должное работе выходного каскада;
- увеличение мощности в 64 раза это 3 балла (18db), комментарии излишни, а оценки могут быть от 10 до 40 db.
Подобные эксперименты нужно проводить очень оперативно, для минимизации влияния QSB, четко обозначать положения и обязательно следить за согласованием и реальной отдачей в антенну, при каждом включении.
Учитывать это надо для того, чтобы не возлагать необоснованных надежд на тот или иной выходной каскад, а реально оценивать его возможности и представлять, какой эффект это будет иметь.
Более подробно можно ознакомиться: www.afaru.ru/rz3ah
А.
РОГОВ (
RZ3AH)
г.
Москва тел. 909–50–13
(статью дополнено 07.02.2016г.)
UT5UUV Андрей Мошенский.
Усилитель «Джин»
Транзисторный усилитель мощности
с бестрансформаторным питанием
от сети 220 (230)В.
Идея создания мощного, лёгкого и дешёвого усилителя большой мощности актуальна со времён зарождения радиосвязи. Множество прекрасных конструкций на лампах и транзисторах разработано за последний век.
Но до сих пор идут споры, по поводу превосходства твёрдотельной, либо электронно-вакуумной усилительной техники большой мощности…
В эпоху импульсных источников питания вопрос массогабаритных параметров источников вторичного электропитания не столь остр, но, фактически исключив таковой, применив выпрямитель напряжения промышленной сети, всё равно получается выигрыш.
Заманчивой кажется идея использования современных высоковольтных импульсных транзисторов в усилителе мощности радиостанции, применив для питания сотни вольт постоянного тока.
Вашему вниманию предлагается конструкция усилителя мощности на «нижние» КВ диапазоны мощностью не менее 200 Ватт с бестрансформаторным питанием, построенная по двухтактной схеме на высоковольтных полевых транзисторах. Основное преимущество перед аналогами – массогабаритные показатели, низкая стоимость комплектующих, стабильность в работе.
Основная идея – применения активных элементов – транзисторов с граничным напряжением сток-исток 800В (600В) предназначенных для работы в импульсных источниках вторичного электропитания. В качестве усилительных элементов выбраны полевые транзисторы IRFPE30, IRFPE40, IRFPE50 производства компании “International Rectifier”. Цена изделий 2 (два) дол. США. Чуть проигрывают им по граничной частоте, обеспечивая работу лишь в диапазоне 160м, 2SK1692 производства “Toshiba”. Любители усилителей на базе биполярных транзисторов, могут поэкспериментировать с 600-800 вольтовыми BU2508, MJE13009 и иными подобными.
Методика расчёта усилителей мощности и ШПТЛ приведена в справочнике радиолюбителя коротковолновика С.Г. Бунина Л.П. Яйленко. 1984г.
Моточные данные трансформаторов приведены ниже. Входной ШПТЛ TR1 выполнен на кольцевом сердечнике К16-К20 из феррита М1000—2000НМ(НН). Число витков 5 витков в 3 провода. Выходной ШПТЛ TR2 выполнен на кольцевом сердечнике К32-К40 из феррита М1000—2000НМ(НН). Число витков 6 витков в 5 проводов. Провод для намотки рекомендован МГТФ-035.
Возможно изготовить выходной ШПТЛ в виде бинокля, что хорошо скажется на работе в «верхней» части КВ диапазона, правда там приведенные транзисторы не функционируют из-за времени нарастания и спада тока. Такой трансформатор может быть изготовлен из 2 столбцов по 10 (!) колец К16 из материала М1000—2000. Все обмотки по схеме – один виток.
Данные замера параметров трансформаторов приведены в таблицах. Входные ШПТЛ нагружены на входные резисторы (у автора, 5,6 Ома вместо расчётных), включенные параллельно с ёмкостью затвор-исток, плюс ёмкостью за счёт эффекта Миллера. Транзисторы IRFPE50. Выходные ШПТЛ были нагружены со стороны стоков на безындукционный резистор 820 Ом. Векторный анализатор АА-200 производства RigExpert. Завышенный КСВ может быть объяснён недостаточно плотной укладкой витков трансформаторов на магнитопровод, ощутимым несоответствием волнового сопротивления линии из МГТФ-0,35 требуемому в каждом конкретном случае. Тем не менее, на диапазонах 160, 80 и 40 метров проблем не возникает.
Рис 1. Схема электрическая принципиальная усилителя.
Источник питания мостовой выпрямитель 1000В 6А, нагруженный на конденсатор 470,0 на 400В.
Не забывайте о нормах техники безопасности, качестве радиаторов и слюдяных прокладок.
Рис 2. Схема электрическая принципиальная источника постоянного тока.
Рис 3. Фотография усилителя со снятой крышкой.
Таблица 1. Параметры ШПТЛ TR1, выполненного на кольце К16.
| Частота кГц | R | jX | SWR |
| 1850 | 45,5 | +4,2 | 1,15 |
| 3750 | 40,5 | +7,2 | 1,3 |
| 7150 | 40,2 | +31,8 | 2,1 |
Таблица 2. Параметры ШПТЛ TR2, выполненного на кольце К40.
| Частота кГц | R | jX | SWR |
| 1800 | 48 | -0,5 | 1,04 |
| 3750 | 44 | -4,5 | 1,18 |
| 7150 | 40,3 | -5,6 | 1,28 |
| 14150 | 31,1 | 4,0 | 1,5 |
| 21200 | х | х | 1,8 |
| 28300 | х | х | 2,2 |
Рис 4. Выходной ШПТЛ на кольце К40.
Таблица 3. Параметры ШПТЛ TR2, конструкции «бинокль».
| Частота кГц | R | jX | SWR |
| 1850 | 27,3 | +26 | 2,5 |
| 3750 | 46 | +17 | 1,47 |
| 7150 | 49 | -4,4 | 1,10 |
| 14150 | 43 | -0,9 | 1,21 |
| 21200 | х | х | 1,41 |
| 28300 | х | х | 1,7 |
Рис 5. Выходной ШПТЛ конструкции «бинокль».
При параллельном включении транзисторов и пересчёте ШПТЛ мощность можно значительно повысить. К примеру, на 4 шт. IRFPE50 (2 в плече), выходном ШПТЛ 1:1:1 и питании 310В на стоках, легко получаема выходная мощность 1кВт. При такой конфигурации КПД ШПТЛ особо высок, методика выполнения ШПТЛ неоднократно описана.
Авторский вариант усилителя на двух IRFPE50, приведенный на фотографиях выше по тексту, прекрасно работает на диапазонах 160 и 80 м. Мощность 200 Ватт на нагрузке 50 Ом при входной мощности около 1 Ватта. Цепи коммутации и «обвода» не приведены и зависят от Ваших пожеланий. Прошу обратить внимание на отсутствие в описании выходных фильтров, эксплуатация усилителя без которых недопустима.
Андрей Мошенский
Дополнение (07.02.2016):
Уважаемые читатели! По многочисленным просьбам, с разрешения Автора и редакции, выкладываю Также, привожу фотографию новой конструкции усилителя «Джин».
КВ усилитель мощности на ГИ-7Б обеспечивает выходную мощность около одного киловатта на всех любительских диапазонах при работе с трансивером, имеющим выходную мощность до 100 Вт на нагрузке 50 Ом. Такие параметры, в частности, имеют большинство импортных трансиверов, которые используют радиолюбители. КСВ КВ усилитель мощности на ГИ-7Б мощности по входу - не более двух. Принципиальная схема КВ усилитель мощности на ГИ-7Б приведена на рисунке.
Он собран на двух генераторных триодах ГИ-7Б (VL1 и VL2), включённых параллельно по схеме с общей сеткой. Когда усилитель выключен или находится в неактивном режиме, выходной сигнал трансивера через разъём XW1 и нормально замкнутые контакты реле К4 и К5 поступает на антенну, подключённую к разъёму XW2. Соответственно, в режиме приёма сигнал из антенны поступает на вход трансивера в обратном порядке.
Включение КВ усилитель мощности на ГИ-7Б выполняется в такой последовательности. Сначала выключателем SA1 “Сеть” подключают к сети вентилятор М1 и трансформатор Т2, питающий цепи накала ламп и цепи управления. После небольшой паузы включают выключатель SA2 “Анод”: одна пара его контактов подключает к сети анодный трансформатор Т1, а вторая пара подаёт питание на обмотку реле К1. Первоначально сетевая обмотка трансформатора Т1 подключена через токоограничивающий резистор R9, который ограничивает её большой пусковой ток. Затем контакты реле К1 замыкают этот резистор. Времени задержки срабатывания реле достаточно для завершения переходного процесса, обусловленного зарядкой конденсаторов С1-С16.
В КВ усилитель мощности на ГИ-7Б реализована схема параллельного питания анодов ламп через фильтр L2L3C17C18 от источника напряжением 2500 В, который состоит из восьми включённых последовательно выпрямителей, выполненных на диодных мостах VD1-VD8 и сглаживающих конденсаторах С1- С16. В активный режим усилитель переводят замыканием контактов разъёма Х1 (РТТ) педалью или сигналом управления трансивера. При этом срабатывает реле КЗ, питаемое от стабилизатора на элементах R15, VD20. Оно, в свою очередь, включает реле К2, К4 и К5. Реле К4 и К5 своими контактами подключают разъёмы XW1 и XW2 к входу и выходу усилителя соответственно, а контакты реле К2.1 замыкают стабилитрон VD17, и на катодах ламп VL1, VL2 устанавливается рабочее напряжение смещения (в режиме приёма смещение увеличено за счёт подключения дополнительного стабилитрона VD17 и лампы закрыты). Сигнал возбуждения поступает на катоды ламп через конденсатор С29 и широкополосный согласующий трансформатор Т3.
КВ усилитель мощности на ГИ-7Б смонтирован в самодельном корпусе размерами 420x400x190 мм, собранном из дюралюминиевых пластин толщиной 3 мм. Внутреннее пространство корпуса разделено вертикальной перегородкой на два отсека - шириной 230 мм для усилителя и 190 мм для источника питания. Сетевые трансформаторы Т1 (мощностью 1500 Вт) и Т2 (100 Вт) были использованы готовые, не стандартные, поэтому намоточные данные для них у автора отсутствуют. У анодного трансформатора Т1 восемь вторичных обмоток, каждая из которых выдаёт напряжение 230В при токе нагрузки 1 А. Трансформатор Т2 имеет две вторичные обмотки: одна - на напряжение 12,6 В и ток 4 А, вторая - на 18 В и ток 1 А. Конструкция широкополосного входного трансформатора ТЗ, выполненного по типу “бинокля”, показана на рисунке.
Первичная (входная) обмотка выполнена из медной трубы диаметром 5 мм. Вторичными обмотками служат оплётка и центральный проводник коаксиального кабеля RG-58, пропущенного внутри первичной обмотки. Подобные трансформаторы неоднократно описывались в радиолюбительской литературе. Двух обмоточный дроссель L1 представляет собой цилиндр, склеенный из 15-ти магнитопроводов типоразмера К16x8x6 из феррита М2000НМ, через который пропущены сетевые провода. Дроссель L2 - стандартный Д-2,4 3мкГн. Конструкция и число витков дросселя L3 показаны на рисунке.
Он намотан на каркасе из фторопласта проводом ПЭШО 0,44. Дроссели L4, L5 - один виток диаметром 20 мм медной полосы 7×0,5 мм. Катушка L6 имеет внешний диаметр 50 мм. Она изготовлена из медной трубы диаметром 5 мм и содержит 16 витков. Отводы сделаны от 4-го, 6-го, 10-го и 15-го витков, считая от конца, соединённого с конденсатором С20. Катушка L7 содержит 26 витков посеребрённого медного провода диаметром 2 мм, намотанного с шагом 1 мм на каркасе диаметром 50 мм. Отвод сделан от 12-го витка, считая от конца, соединённого с катушкой L6.
Резистор R9 - ПЭВ-10, остальные - МЛТ Оксидные конденсаторы - К50-35 или аналогичные импортные. Постоянные конденсаторы С17, С18 - КВИ-3; С20-С24-К15У-1; С30- С32 - КТП-1; все блокировочные- К15-5 или аналогичные импортные. Конденсаторы С27 и С28 с воздушными зазорами - 2 и 1 мм соответственно. На рис. 1 приведены максимальные значения их ёмкости. Переключатель П-контура (SA3) - двухгалетный, от радиостанции Р-130 (переделан на шесть положений). Реле К1, К2, К4, К5 - G2R-1 -Е 24VDC (OMRON). Реле КЗ - TRIL-I2VDC SD-2CM-R (ITT). Приборы РА1 и РА2-М42100 с током полного отклонения стрелки 100 мкА. Внешний вид усилителя со стороны лицевой панели, а также виды на его монтаж со снятой верхней крышкой приведены на 2-й с. обложки.
В показанном варианте исполнения этого КВ усилитель мощности на ГИ-7Б для индикации режимов “RX” и “ТХ” использован двухцветный светодиод (вместо двух светодиодов HL2 и HL3 на рис.). Лампы установлены вертикально на коробчатом шасси размерами 150x80x65 мм из алюминия. В подвале шасси расположены стабилитроны VD11 -VD16, реле К2 и трансформатор ТЗ. ВЧ сигнал подаётся через разъём XW3 - СР50-74ПФ. На задней панели корпуса установлены разъём питания, держатели плавких вставок FU1-FU3, ВЧ разъемы XW1 и XW2, гнездо Х1. Между лампами и задней панелью установлен плоский осевой вентилятор диаметром 120мм, а в панели вырезано отверстие такого же диаметра.
В верхней части П-образной крышки корпуса просверлены отверстия диаметром не менее 7 мм, которые занимают около 50 % её площади и служат для выхода воздуха, обдувающего лампы. Налаживание КВ усилитель мощности на ГИ-7Б сводится к установке начального анодного тока (тока покоя) 100 мА в режиме передачи подбором числа стабилитронов в цепи катодов ламп.
УМ на двух ГУ29
В.Мильченко RZ3ZA
Усилитель собран на двух, паралельно включеных, лампах ГУ-29. Aмплитуда входного сигнала-1...1,5 вольта. Ток анода-400...450 ма. Выходная мощность на нагрузке 75 ом-150 вт.
В режиме передачи на транзистор КТ920Б подается напряжение -15 вольт, ток покоя, ток покоя транзистора (без сигнала)-120 ма. В небольших пределах его можно регулировать, подбирая резистор R3. Трасформатор Т1 зашунтирован резистором 2к. Ток покоя ламп устанавливается автоматически двумя последовательно включенными стабилитронами Д815Д и для двух ламп составляет 70-80 ма. Лампы располагаются в корпусе 300х300х80 мм горизонтально.Трансформатор Т1 намотан на цилиндрическом каркасе с феритовым сердечником 600НН.
Литаратура: журнал "Радиолюбитель" №8 1997г
УМ на двух лампах 6П45С
Гибридный УМ с бестрасформаторным питанием
Е.Голубев, RV3UB
УМ с бестрансформаторным БП и защитой
Для примера приведена схема УМ с блоком питания, защищенным от переполюсовки фазы с нулем. Всю статью можно прочитать: журнал "Радио" 1969г №3 стр 19
УС МОЩНОСТИ РАДИОСТАНЦИИ 1 КАТЕГОРИИ
Литература:"Радио" 1979 №11 Г.Иванов (U0AFX)
Бестрансформаторное питание в УМ
УМ для
СВ-радиостанции
Данный усилитель мощности предназначен для эксплуатации носимой радиостанции в стационарном режиме. При этом сигнал с ее выхода поступает на вход усилителя через коаксиальный кабель. Мощность носимой радиостанции при входном сопротивлении 50 Ом усилителя мощности составляет 1-2Вт. Данный усилитель мощности развивает мощность до 30-40Вт. выход рассчитан на 75-омную антенну.
Схема усилителя показана на рисунке
Сигнал с выхода передатчика поступает на вход Х2 на вход двойной лампы VL1 ГУ-29, сигнал поступает на управляющие сетки этой лампы. R7 приводит входное сопротивление усилителя к уровню 50 Ом. Анодная нагрузка лампы дроссель L2, с которого сигнал поступает на П-образный фильтр L1 C3 C4 и далее поступает на антенну. Выходной каскад передатчика снабжен КСВ-метром который позволяет измерять КСВ как прямой, так и отраженный. Это дает возможность настраивать выходной контур при помощи конденсаторов С3 С4.
Источник питания - трансформаторный, он содержит 2-а выпрямителя и три параметрических стабилизатора.
L1 наматывают медным проводом (оголенным) диаметром 2 мм, без каркаса, диаметр намотки 25 мм, длина намотки 22 мм, число витков 8. L2 намотана на каркасе диаметром 20мм и содержит 150 витков ПЭЛШО 0,25, длина намотки 80 мм. L3 L4 намотаны на резисторах R2 R4, они содержат по 5 витков ПЭВ 1,0. L5 L6 - дроссели ДМ-0,5. Т1 - 6 витков ПЭВ 0,31 с отводом от середины намотанных на внутренней жиле коаксиального кабеля, который идет от L1 к выходному разъему(в месте намотки экранирующая оплетка снята).
Т2 намотан на магнитопроводе Ш25*32, обмотка 1 -1030 витков ПЭВ 0,25, 2-1300 ПЭВ 0,25, 3-60 витков ПЭВ 1,0 с отводом от середины, обмотка 4 содержит 175 витков ПЭВ 0,2.
Усилитель монтирован в металлическом корпусе объемным монтажом. При необходимости необходимо осуществить отвод тепла при помощи вентилятора для обдувки лампы.
R8 устанавливает ток покоя лампы в пределах 15-17мА. переменное управляющее напряжение поступающее на сетки лампы (U на R7) должно быть около 10В и не превышать 15В.
Усилитель на лампах 6П42С
Сложность получения средних уровней мощности (около 100 Вт) в транзисторных ШПУ заставляет искать другие решения. Оно может быть и таким, как предложил москвич В. Крылов (RV3AW) . Он создал двухтактный усилитель на двух лампах 6П42С, работающих при напряжении питания всего 300 В. Выходная мощность усилителя - 130 Вт при входной мощности около 5 Вт.
Двухтактное включение ламп позволяет значительно (до 20 дБ) уменьшить излучение на второй гармонике по сравнению с обычным усилителем. В анодной цепи ламп установлен широкополосный трансформатор Т1 с коэффициентом трансформации 4. В результате в два раза уменьшается амплитуда ВЧ напряжения на выходном П-контуре и становится возможным использование стандартного КПЕ от радиовещательного приемника. Простота устройства и доступность элементной базы позволяют рекомендовать этот усилитель мощности для повторения. Схема приведена на рис.
Катушка L2 выполнена на пластмассовом кольце (типоразмер К64х60х30) проводом МГТФ с сечением жилы 0,5 мм. Отводы сделаны от 2, 4, 8, 12 и 20 витков. Трансформатор Т1 изготовлен на магнитопроводе из двух колец типоразмером К40х25х25 из феррита 2000НН. Обмотки содержат по 12 витков провода МГТФ с сечением жилы 0,5 мм. Трансформатор Т2 выполнен на двух сложенных вместе ферритовых (2000НН) кольцах типоразмером К16х8х6. Каждая обмотка состоит из 8 витков провода МГТФ с сечением жилы 0,15 мм2. Намотка Т1 и Т2 велась одновременно тремя проводами.
Бестрасформаторный РА на ГУ-29
И.Августовский (RV3LE)
Идея построения
двухтактного усилителя на электронных лампах не нова, и схемотехника данного усилителя, в принципе, ничем не отличается от схемотехники построения двухтактных усилителей на транзисторах. Следует
заметить, что в данной схеме лучше всего работают токовые лампы, т.е. лампы с малым внутренним сопротивлением, которые способны при низком напряжении питания обеспечить значительный импульс
анодного тока. Это лампы типа 6П42С, 6П44С и 6П45С. Однако и на лампе типа ГУ-29 мне удалось построить усилитель с неплохими характеристиками.
Диапазон усиливаемых частот - 3,5...29,7 МГц.
Подводимая к анодной цепи мощность - 150 Вт.
КПД - 65%.
Выходная мощность на эквиваленте антенны 75 Ом в диапазонах:
o 3,5...21 МГц-- 100 Вт;
o 24 МГц - 90 Вт;
o 28 МГц - 75 Вт.
Мощность, потребляемая от сети при номинальном напряжении в сети и максимальной выходной мощности - 200 Вт.
Габаритные размеры:
o ширина - 160 мм;
o высота - 150 мм;
o глубина - 215 мм.
Масса - не более 2 кг.
Отличительной особенностью данного усилителя является его бестрансформаторная схема питания. Преимущества такой схемы питания очевидны - при подводимой мощности 150 Вт с учетом КПД источника питания требуется силовой трансформатор с габаритной мощностью не менее 200 Вт. В этом случае габариты и вес самого источника питания сопоставимы с параметрами самого усилителя мощности и намного превышают габариты и вес усилителя с подводимой мощностью 500 Вт на лампах 6П45С.
Данный усилитель я изготовил как эспериментальный еще в 1994 году, но с первого же дня эксплуатации он показал себя настолько хорошо, что безо всяких переделок работает и по сей день. За это время на нем проведено более 10000 QSO. Все корреспонденты неизменно отмечают отличное качество сигнала. Несмотря на то, что мои антенны находятся на расстоянии всего 2...3 метра от коллективных телевизионных антенн, TVI отсутствуют полностью.
Еще хочу заметить, что лампа ГУ-29 в данной конструкции эксплуатируется в весьма жестком режиме (подводимая мощность - 150 Вт), но несмотря на это, за два с половиной года эксплуатации никакого ухудшения мощностных характеристик я не обнаружил. Рассмотрим принципиальную схему (рис. 1).
Входной сигнал подается
на первичную обмотку широкополосного трансформатора на основе линии Т1. Безиндуктивный резистор R1 является активной нагрузкой усилителя мощности самого трансивера и позволяет получить линейную
АЧХ последнего.
Усиленный противофазный сигнал с анодов лампы поступает на трансформатор Т2, в среднюю точку первичной обмотки которого подается анодное напряжение. Нагрузка усилителя включается через обычный П-контур, сигнал на который снимается со вторичной обмотки трансформатора Т2.
Питание усилителя осуществляется через выпрямитель, собранный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2 и конденсаторах С10, С11 (рис.2).
Напряжение экранной
сетки (+225 В) стабилизировано. Напряжение смещения получено от отдельного выпрямителя VD5, С9 со вторичной обмотки накального трансформатора Т3.
Следует обратить особое внимание на то, что ни один из источников, питающих усилитель (~6.3В, 0, -Uсм, +225 В,+600 В), не соединен с шасси! Шасси усилителя используется как общий провод только по высокой частоте.
Детали и конструкции усилителя
Поскольку гальваническая развязка цепей питания от шасси осуществляется через трансформаторы Т1 и Т2, на тщательность их изготовления следует обратить особое внимание. Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце марки М30ВЧ с наружным диаметром 16 мм (можно 20 мм). Предварительно с кольца удаляют острые кромки мелкой наждачной бумагой. Затем обматывают кольцо не менее чем тремя слоями фторопластовой ленты. Намотку трансформатора ведут одновременно тремя проводами во фторопластовой изоляции МГТФ-0,12 без скрутки. Число витков - 12.
Трансформатор Т2 по конструкции аналогичен Т1, но выполнен на двух сложенных вместе кольцах М30ВЧ с наружным диаметром 32 мм (можно 36 мм). Обмотки трансформатора Т2 также содержат 3х12 витков провода МГТФ-0,14 без скрутки. Концы обмоток фиксируются нитками. Не следует в качестве изоляции использовать полиэтиленовую пленку ввиду ее нетермостойкости.
Параметры П-контура я не привожу, их легко рассчитать по имеющимся методикам. В авторском варианте катушка L3 намотана на фторопластовом кольце с наружным диаметром 70 мм и сечением 15х15 мм2 посеребренным проводом диаметром 1,5 мм и своими отводами держится на керамической галете переключателя диапазонов SA1.2. Конденсатор С5 - подстроечный с воздушным диэлектриком типа КПВ-150. С8 - стандартный двухсекционный КПБ 2х12...495 пФ от вещательных приемников.
Все блокировочные конденсаторы С1...С4, С12...С14 - типа КСО на напряжение не ниже 500 В или аналогичные номиналом 0,01...0,1 мкФ.
В блоке питания (рис.2) диоды VD1 и VD2 - КД226Г или КД203А, допускающие большой импульс тока, неизбежный в момент включения питания, поскольку в данной конструкции отсутствует большая индуктивность в виде силового трансформатора. Ток заряда конденсаторов С10 и С11 достигает десятков ампер в течение нескольких миллисекунд, поэтому для предохранения диодов VD1 и VD2 от пробоя установлен резистор R6. Его номинал не критичен и может составлять от 330 Ом до 1 кОм. Через несколько секунд после включения усилителя он закорачивается тумблером SA3 "Анод". Резисторы R7 и R8 служат для выравнивания напряжения на конденсаторах С10 и С11.
Транзистор VT1 и стабилитроны VD3 и VD4 установлены на небольшие радиаторы, изолированные от шасси. Подстроечный резистор R9 - любого типа, но с хорошей изоляцией. Накальный трансформатор - с габаритной мощностью не менее 20 Вт и с хорошо изолированными обмотками.
Предвидя вопрос читателей о возможных заменах ферритовых колец для трансформаторов Т1 и Т2, хочу сказать следующее: кольца проницаемостью 30 ВЧ без ущерба можно заменить на любые, указанных типоразмеров с проницаемостью 20 ВЧ...50 ВЧ. С кольцами проницаемостью 100 НН...600 НН я не экспериментировал, а кольца с проницаемостью 1000 НМ...3000 НМ здесь явно работать не будут.
Блок питания и лампа усилителя имеют гальванический контакт с сетью, поэтому в процессе наладки следует соблюдать осторожность. Еще раз обращаю внимание: цепь "0В" не должна иметь контакт с шасси! Входные (до Т1) и выходные (после Т2) цепи усилителя абсолютно безопасны и должны быть соединены с шасси согласно схеме.
Линейный усилитель мощности для SSB/CW/AM
При подводимой мощности 200 Вт отдаваемая мощность составляет 120...130 Вт. Усилитель работает на двух пентодах ГУ-50 по схеме с тремя заземленными сетками Входное сопротивление усилителя составляет 50...70 Ом, что позволяет соединить его с возбудителем отрезком коаксиального кабеля с таким же волновым сопротивлением.
Для достижения тока 200 мА при напряжении анода 1200 В требуется мощность возбуждения 7...10 Вт. Ток покоя составляет несколько миллиампер. Пиковая мощность (подводимая) может быть доведена при усилении однополосных сигналов до 400 Вт без опасности для ламп, поскольку средняя подводимая мощность будет около 200 Вт. Дроссель Др1 индуктивностью около 300...500 мкГн должен быть рассчитан на ток 200...250 мА
Решитесь на применении в усилителе мощности (УМ) старых добрых стеклянных ламп, тогда вы забудете об их обдуве, прогреве, тренировке и прочее.
Выходная мощность 500 Вт - это лучше, чем 100 Вт! УМ предназначен для работы на любительских диапазонах 10, 12, 15, 17, 20, 30,40, 80 м и 160 м. Пиковая выходная мощность при отсутствии искажений усиливаемого сигнала - 500 Вт.
Он выполнен на лампе VL1 типа ГК71, включенной по классической схеме с общим катодом. Входное сопротивление усилителя и устойчивость его работы на всех диапазонах обеспечивает резистор R1, который позволяет импортному трансиверу (а усилитель для него и предназначен) работать на постоянную нагрузку 50 Ом с минимальным КСВ.
Рис. 1. Вид передней панели усилителя мощности (УМ).
При выходной мощности трансивера 5 Вт усилитель обеспечивает на выходе пиковую мощность 500 Вт. Требуемая небольшая входная мощность УМ позволяет его использовать с импортными и самодельными трансиверами с максимальной выходной мощностью до 10 Вт, имеющими регулировку выходной мощности.
Анодная цепь лампы VL1 выполнена по схеме последовательного питания. Что также благотворно сказывается на повышении коэффициента полезного действия (КПД) работы усилителя на ВЧ диапазонах.
Если сегодня многие коротковолновики имеют возможность использовать трансиверы фирменного изготовления, то усилители мощности, как правило, вынуждены изготавливать самостоятельно. В данном разделе предлагается законченная конструкция современного УМ для любительской КВ радиостанции.
Схема с общим катодом (ОК) имеет высокое входное сопротивление по первой сетке. От источника входного сигнала требуется обеспечить лишь небольшой реактивный ток через входную емкость лампы, а активной составляющей тока сетки нет, более того, ее появление вредно, поэтому для работы УМ с ОК достаточно небольшой входной мощности. В реальной схеме коэффициент усиления по мощности схемы с ОК может достигать нескольких десятков децибел.
Следует отметить, что УМ по схеме с ОК чувствительны к перегрузке входным сигналом. Кроме того, из-за интермодуляционных искажений полоса излучаемых частот SSB сигнала значительно расширяется.
Важно соблюдение паспортных данных режимов ламп, следует точно выдерживать напряжение накала. Гораздо хуже сказывается на долговечности ламп заниженное напряжение накала, нежели завышенное.
Эксплуатируя дорогой импортный трансивер на небольшой мощности, применяя ламповый УМ, разгружаем транзисторный выходной каскад трансивера, а также блок питания к трансиверу.
Принципиальная схема
Усилитель мощности, принципиальная схема которого приведена на рис. 2, обеспечивает необходимое усиление на всех девяти любительских КВ диапазонах. Он выполнен на лампе VL1, включенной по схеме с общим катодом.
При отсутствии управляющего сигнала на разъеме XS1 {педаль управления не нажата) или выключенном усилителе, входной сигнал с антенны, подключенной к ВЧ разъему XW2, проходит по цепи через нормально замкнутые контакты реле К2 и К1 на разъем XW1 «Вход» и далее в трансивер.
При переходе в режим передачи на розетку XS1 поступает управляющий сигнал от трансивера. По цепи через выключатель SA3, обмотку реле КЗ подается напряжение +24 В на транзисторный ключ с открытым коллектором в трансивере. При открывании транзисторного ключа трансивера, срабатывают реле КЗ, К1, К2.
Рис. 2. Принципиальная схема усилителя мощности (УМ).
Подстроечный конденсатор С4, служит подстройкой диапазонных контуров. В режиме приема контакты реле К3.1 разомкнуты. Реле К1 и К2 обесточены.
Контакты К1.2 разомкнуты, на управляющую сетку лампы поступает напряжение минус 150 В, лампа при этом закрыта.
Надо выбирать смещение таким, чтобы оно надежно закрывало лампу в режиме приема. Плохо закрытая лампа может шуметь и создавать помехи приему.
Контактами реле К1 К1.2 коммутируется цепь смещения, и на управляющую сетку в режиме передачи поступает стабилизированное напряжение минус 80 В. Реле К2 своими контактами К2.1 подключает антенну к выходу УМ.
Нагрузкой служит П-контур, обеспечивающий согласование усилителя с антеннами, имеющими различное входное сопротивление. В анодную цепь лампы включен обычный П-контур С13, L8 и L9, С17.
Для предотвращения самовозбуждения усилителя в управляющую сетку VL1 включен низкоомный резистор R2. В анодную цепь лампы VL1 включен также элемент защиты от самовозбуждения на УКВ - дроссель Др3 маленькой индуктивностью зашунтированный резистором R4 отключающим на рабочих частотах его действие. Самовозбуждение возможно, несмотря на мифическую «низкочастотность» ГК71.
Дроссель Др2 подключен к П-контуру в точке с наименьшим сопротивлением и ВЧ напряжением. Поэтому он не оказывает влияния на работу усилителя на высокой частоте. Конструктивно его можно располагать близко к стенкам корпуса усилителя, что упрощает компоновку.
По высокой частоте дроссель подключен параллельно нагрузке, его шунтирующее действие невысокое и он может иметь меньшую индуктивность. Необходимая индуктивность, даже с запасом на подключение высокоомной антенны, составляет 20-30 мкГн. Соответственно, уменьшаются собственная емкость и габариты дросселя.
На выходе П-контура подключен индикатор уровня выходного сигнала (ВЧ вольтметр), элементы C18*. VD5, R6, R7, С19, С20 и РА1, облегчающий настройку П-контура и правильное согласование с антенной. Требуемую чувствительность индикатора устанавливают в зависимости от реального входного сопротивления антенны регулировкой резистора R6.
В УМ предусмотрен режим обхода. Для его включения служит SA3. Лампа работает с максимальной линейностью при отсутствии сеточного тока.
Для контроля тока управляющей сетки желательно включить небольшой стрелочный микроамперметр. Он полезен при измерениях и испытаниях. При эксплуатации его смело можно заменить маломощным светодиодом VD3, параллельно которому надо подключить простой диод VD4, через который на сетку будет поступать напряжение смещения.
Нить накала лампы питается переменным напряжением 21-22 В. Это обеспечивает нужный ток эмиссии для линейной работы усилителя при сохранении длительного срока службы лампы.
Конструкция
УМ собран на базе блока легендарного передатчика от радиостанции РСБ-5. Это алюминиевый корпус с подвалом шасси 115 мм. Идеально подходит для данной конструкции.
Панелька лампы ГК71 укреплена на высоте 55 мм. Корпус имеет размеры 200x260x260 мм (ШхВхГ) без выступающих элементов.
В верхнем отсеке размещены детали выходного П-контура С12, 04, С15, С16, С17, Др2, L8, L9 - вертушка, реле К2.
На передней панели имеются:
- ручка и шкала вертушки;
- стрелочный измеритель РА1;
- переменный резистор R6;
- антенные разъемы XW2 и XI;
- ручки конденсаторов С4,03, 07;
- переключатели SA1, SA2;
- выключатель SA3.
Конденсаторы переменной емкости снабжены шкалами, что очень удобно для настройки.
В нижнем отсеке смонтированы С4, 03, катушки LI, L1"- L7, L7’, галетный переключатель диапазонов SA1, реле К1 и КЗ. На задней стенке нижнего отсека установлены разъемы XW1, XS1, ХР1, Х2.
Верхняя П-образная крышка, закрывающая блок УМ, имеет продолговатые отверстия с боков и приподнятую верхнюю крышку на 10 мм. В крышке, закрывающей дно блока, имеются отверстия для улучшения охлаждения усилителя. Все это сделано для снижения попадания пыли внутрь УМ.
Детали и возможные замены
На входе усилителя установлены полосовые фильтры с индуктивной связью, обеспечивающие:
- во-первых, гальваническую развязку с трансивером;
- во-вторых, хорошую диапазонную фильтрацию.
Входные сеточные контура переключаются галетным переключателем SA1. Данные входных катушек индуктивности приведены в табл. 1.
|
Диапазон |
Число витков, L |
Намотка |
Сдоп |
Диаметр провод, мм |
Диаметр каркаса, мм |
Катушка связи, L1 |
Диаметр провод, мм |
|
длина намотки 30мм |
|||||||
|
16 шестиг. |
|||||||
|
16 шестиг. |
|||||||
|
16 шестиг. |
Таблица 1. Данные входных катушек индуктивности.
Сеточный дроссель Др1 намотан на фарфоровом секционированном каркасе. Внешний диаметр - 20 мм, общая длина - 39 мм. Имеет 4 секции шириной по 4 мм, диаметр в секции - 11 мм с перегородками толщиной 2 мм.
Провод марки ПЭЛШО 0,1, намотка до заполнения.
На выходе усилителя мощности применен П-контур. Катушка выходного П-контура L8 - бескаркасная намотана на оправке диаметром 40 мм и содержит 5 витков посеребренной медной трубки диаметром 5 мм, длина намотки - 30 мм. Высокая добротность этой катушки обеспечивает полную выходную мощность при работе в диапазоне 10 м.
В качестве катушки индуктивности L9 применена «вертушка» и счетчик витков от радиостанции РСБ-5 или ей подобная, например, от радиостанции «Микрон».
Катушки индуктивности П-контура, имеют намотку в одну сторону. В процессе настройки в качестве L8 использовалась «вертушка» от радиостанции Р-111, индуктивностью 1,3 МкГн. У этих катушек есть один недостаток - посеребренная поверхность со временем окисляется, и может быть нарушен контакт, для чего приходится делать ее чистку.
Для этой цели лучше всего пользоваться нашатырным спиртом. Конденсатор 03 настройки П-контура должен иметь зазор между пластинами не менее 1,2 мм. Хорошо подходит конденсатор от радиостанции РСБ-5 (Р-805) зазор между пластинами 2 мм.
Конденсатор С17 регулирует связь с антенной, зазор не менее 0,5 мм. Конденсатор С17 используется от радиоприемников старого образца, это трехсекционный вариант с зазором 0,3 мм, если антенна имеет входное сопротивление 50-100 Ом.
Если планируется использовать антенны с более высоким входным сопротивлением (например, типа Long Wire, VS1AA или «американка»), зазор между пластинами С17 должен быть не менее 1 мм, чтобы избежать нежелательных электрических пробоев воздушного промежутка.
Дроссель Др2 намотан на керамическом каркасе диаметром 13 мм длинной 190 мм. Его обмотка выполнена проводом ПЭЛШО 0,25, число витков - 160. До половины каркаса - намотка виток к витку, затем секциями с промежутками 5 мм, а с горячего конца часть витков дросселя имеет прогрессивную намотку.
Дроссель Др3 содержит четыре витка провода, равномерно распределенных по длине корпуса резистора R4 типа МЛТ-2.
Разъемы: XW1, XW2 - ВЧ разъемы СР-50-165ф; XS1 - СГ-5; X1 - клемма-зажим на ВЧ изоляторе, Х2 - клемма-зажим для массы. Разъем ХР1 типа РП 14-30ЛО или РП-30.
SA1 - переключатель галетный керамический типа ПГК 11П 1Н две платы. SA2 мощный ВЧ керамический га летный переключатель от PCБ-5.
Постоянные резисторы типов МТ-2, МЛТ, С1-4, С2-23, R6 - переменный резистор типа СПО, СН2-2-1. Подстроечный резистор R7 СПЗ-19, СПЗ-38.
Конденсаторы типа КД, КМ, КТ, К10-7В, КСО. Подстроечный конденсатор С4 типа КПВ, КПВМ. Конденсатор С14 типа К15У-1 150 пФ 7 кВАр 6 кВ.
Конденсатор 08 - конструктивный, представляет собой кусочек коаксиального кабеля, расположенного вблизи катушки индуктивности L9.
SA3 тумблер типа ПВ2-1, ТП1-2, МТ1, ПТ8 или П2К.
Рабочее напряжение всех реле 24-27 В. Контакты высокочастотных реле К1 и К2 должны выдерживать соответственно проходящую мощность 100 и 500 Вт. Реле К1 - РПВ 2/7 с рабочим напряжением 27±3 В, сопротивление обмотки 1100 Ом, ток срабатывания 13 мА, ток отпускания 2 мА.
Полярность обмотки реле:
- вывод А - минус;
- вывод Б - плюс.
Паспорт РС4.521.952 или РС4.521.955, РС4.521.956, РС4.521.957, РС4.521.958.
Можно применить РЭС-59, паспорт ХП4.500.025. Хорошо подходит РЭС-48 паспорт РС4.520213. Реле К2 ВЧ типа «Гука» или подобное на рабочее напряжение 24-27 В.
Если не планируется применение антенн тина Long Wire, VS1АА и им подобных, то в качестве реле К2 хорошо подойдет реле типа ТКЕ54ПД1.
Реле КЗ типа РЭС15 паспорт РС4.591.001, РС4.591.007, ХП4.591.014 можно заменить на РЭС-49, паспорт РС4.569.421-00, РС4.569.421-04, РС4.569.421-07. Все реле соединены витой парой.
Измерительный прибор РА1 с током полного отклонения 1 мА типа М4231.
Диоды VD1, VD2, VD4, VD6 - КД522 или другие кремниевые, VD3 - АЛ310, VD5-Д2Е, Д18.
Настройка
При настройке лампового УМ необходимо соблюдать все меры предосторожности, так как в нем имеется высокое напряжение опасные для жизни. Никогда не включайте усилитель без установленной верхней крышки.
В условиях длительной эксплуатации верхняя крышка усилителя нагревается до высокой температуры, что может причинить ожог. Не следует прикасаться к этим частям УМ во время эксплуатации.
Перед снятием верхней крышки убедитесь в том, что БП отключен, по крайней мере, в течение 5 минут. За это время электролитические конденсаторы разрядятся полностью.
Прежде всего, необходимо проградуировать измерительные приборы, путем сравнения их показаний с образцовыми. Нельзя подбирать шунты при рабочих напряжениях.
Основное внимание уделите проверке правильности и качеству монтажа. Изготовленный без ошибок УМ обычно не требует особого налаживания и сразу начинает работать.
К входу усилителя подключают трансивер. У большинства импортных трансиверов выходная мощность регулируется плавно. При первом включении УМ с трансивером мощность, подаваемую на вход УМ, нужно уменьшить до минимума.
В трансивере YAESU FT-950 минимальная выходная мощность составляет 5 Вт. Вот с нее мы и начинали.
Забегая наперед, скажем, что в процессе эксплуатации 5 Вт вполне достаточно для раскачки УМ на одной или двух лампах ГК71. Входной безиндукционный резистор R1 можно из схемы исключить. При этом КСВ при отключенном встроенном в трансивер тюнере на всех диапазонах составляет 1-1,2, при тщательном подборе витков катушки связи, а при включенном тюнере КСВ равен 1.
При одной лампе ток анода достигает 350 мА. Максимально допустимая раскачка не должна допускать появления тока управляющей сетки. Если хочется большей мощности, следует не увеличивать раскачку и не допускать тока сетки.
В этом случае лучше увеличить экранное напряжение, установить прежний ток покоя лампы, чтобы максимальная раскачка достигалась без тока управляющей сетки.
Подключить к выходу усилителя:
- или эквивалент нагрузки типа 39-4 на 1 кВт, имеющий вывод на разъем напряжения ВЧ 1:100, и ламповый вольтметр В7-15;
- или лампу накаливания мощностью 500 Вт на напряжение 220 или 127 В (применяются на железнодорожном транспорте).
SA3 - в положении «Вкл.». Включаем БП, измеряем ток покоя лампы, который должен быть около 30-40 мА.
Настраиваем входные диапазонные контура в резонанс конденсатором С4. Переменный конденсатор не должен быть в крайнем положении. Если нужно, изменяем количество витков катушек L1-L7.
Точный подбор витков катушек связи L1"-L7’ производится по минимуму встроенного в трансивер КВС-метра.
В диапазонах 18 и 21 МГц, 24 и 28 МГц, работают одни и те же контура L6, L6’ и L7, L7".
Галетный переключатель SA2 подключает переменный анодный конденсатор С13 на диапазонах 160-30 м, а на диапазоне 160 м - дополнительно еще конденсатор С14. На диапазонах 20-10 м конденсатор С13 отключен. В этом случае настройка производится катушкой индуктивности L9 и конденсатором связи С17.
В завершение подключают антенну, с которой будет работать УМ. Не включайте УМ без подключенной антенны. После включения без антенны на антенном разъеме может образоваться опасное для жизни высокое напряжение.
Имеется три органа регулировки. На низкочастотных диапазонах анодный конденсатор С13 устанавливается на большую емкость и индуктивность. Варьируя индуктивностью, настраиваем выходной контур в резонанс, а конденсатором C17 устанавливаем необходимую связь с нагрузкой.
Чтобы избежать ложной настройки, надо следовать правилу: емкости С13 и С17 должны быть всегда установлены ближе к максимальному значению, что будет также соответствовать максимальному подавлению гармоник.
Манипулируя конденсаторами C13, C17, индуктивностью L9 добиваются максимума показаний индикатора выхода РА1 на каждом диапазоне. Следите при этом за спадом анодного тока.
Для надежной работы УМ необходимо хорошее заземление. Для снятия статического электричества, наводимого в антенне, полезно с разъема SW2 на корпус включить дроссель.
Данные анодного конденсатора такие:
- диапазон 160 м - 270 пФ;
- диапазон 80 м - 120 пФ;
- диапазон 40 м - 70 пФ;
- диапазон 30 м - 39 пФ;
- на остальных диапазонах - анодный конденсатор отключен.
В процессе эксплуатации для быстрого перехода с диапазона на диапазон необходимо составить таблицу соответствующих им положений роторов конденсаторов и показаний счетчика вертушки.
метод расчета П-контура знаком читателям этой книги, Он описан в справочной литературе . Имеются готовые таблицы для различных Roe. В Интернете много виртуальных калькуляторов для таких расчетов.
Расчеты говорят, что на 28 МГц нужен контур с индуктивностью 0,5 мкГн и с емкостью «горячего конца» П-контура - 40 пФ. А у нас 2 ГК71 Свых = 17х2 плюс С монтажа = 45-50 пФ. Тут можно сделать вывод, что 2хГК71 не будут работать на 28 МГц.
Выход из ситуации - применяем последовательное питание П-контура, а дроссель Др2 используем с меньшей индуктивностью, не входящий теперь в емкость монтажа. Анодный переменный конденсатор из схемы вообще исключаем.
Тренировка ламп
Пришлось много экспериментировать с ГК71, в тренировке они не нуждаются. Но случайные и с длительным сроком хранения лампы желательно тренировать в такой последовательности.
Грязные лампы промыть в воде со стиральным порошком, тщательно прополоскать, чтобы вода промыла внутренности цоколя и просушить. Запасные лампы, которые тоже долго не работали, полезно тренировать. В дальнейшем они будут готовы к работе немедленно и гарантированно.
Выдержите лампу под накалом несколько часов, затем подаете напряжение смещения. Далее подаете пониженное анодное и экранное напряжение, уменьшаете сеточное смещение до появления небольшого анодного тока и опять выдерживаете несколько часов.
Уменьшаем напряжение смещения до получения тока анода, чтобы аноды слегка розовели, пусть прокалятся некоторое время.
С работающих ламп время от времени необходимо убирать пыль с верхней части баллона сухой чистой ветошью (при выключенном УМ и разряженных конденсаторах).
Питание накала мощной генераторной лампы
Правильно выбранное напряжение накала мощной генераторной лампы позволит лампе служить в несколько раз дольше, повышает надежность ее работы и облегчает ее температурный режим. Делается это так.
Включаем ЛАТР в первичную обмотку накального трансформатора, выставляем паспортное напряжение накала. Настраиваем УМ на максимум мощности при одночастотном сигнале. При полной мощности медленно снижаем напряжение, подаваемое с ЛАТРа, пока выходная мощность не начнет снижаться.
Прибавляем напряжение накала на 10 % (это запас эмиссии). Измеряем напряжение на первичной обмотке накального трансформатора. Последовательно в первичную обмотку трансформатора подбираем гасящий резистор, чтобы получилось измеренное напряжение, при номинальном сетевом напряжении.
Монтаж УМ
Входные диапазонные контура размещены в подвале шасси. Детали анодной нагрузки лампы - над шасси. Проводники ВЧ цепей - минимально короткие и желательно прямые из медного одножильного посеребренного провода.
Компоновка УМ видна на фотографии (рис. 3). Фотография внутренней компоновки усилителя со стороны задней панели.
Вариант с двумя лампами ГК71 показан на рис. 4.
Рис. 3. Вид усилителя мощности (УМ) справа.
Рис. 4. Вид усилителя мощности (УМ) сзади.
Блок питания: особенности
Каждый источник должен выдавать требуемое напряжение и ток при максимальной нагрузке эксплуатации усилителя. Проверить их необходимо при изменении питающего напряжения сети в линии.
Напряжение сети в течение суток изменяется. Обычно оно падает вечером, и максимально возрастает глубокой ночью. Зависит от сезона, удаленности жилища от трансформаторной подстанции и состояния электрической сети.
В блоке питания (БП) к УМ первичная (сетевая) обмотка имеет отводы и при больших колебаниях сетевого напряжения, особенно в сельской местности, есть возможность корректировки напряжения.
Следует отнестись очень серьезно к стабилизации напряжения на экранной сетке лампы.
Для этого можно использовать:
- отдельную обмотку на анодном трансформаторе или отдельный небольшой трансформатор;
- мощные полупроводниковые стабилитроны типа Д817, Д816 на радиаторах.
Для анодного питания лампы обычно используется нестабилизированное напряжение. Но чем больше будет емкость конденсаторов фильтра, тем меньше будет искажаться во время работы SSB и чище будет сигнал во время работы CW и DIGI.
Необходимо помнить что, как бы ни были хороши и линейны применяемые лампы, фундаментом качественной работы УМ является его питание. Авторы советуют не экономить на мощности анодного трансформатора и на емкостях фильтра анодного напряжения.
Конструкция УМ отдельно от БП позволяет легко модернизировать любой узел блока, не затрагивая другой. БП находится под столом, компактный УМ - в удобном месте. БП выполнен по упрощенной схеме без автоматики на включение и выключение.
Предусмотрена возможность ступенчатого изменения анодного напряжения, что выполняется переключением сетевой обмотки (переключать при отключенном БП от сети!). Анодный выпрямитель построен по мостовой схеме с конденсатором фильтра состоящего из последовательно включенных электролитических конденсаторов.
Блок питания: принципиальная схема
Схема блока питания приведена на рис. 5. Источник питания усилителя состоит из двух трансформаторов Т1, Т2 и соответствующих выпрямителей. В сетевые обмотки включены предохранители FU1 и FU2.
Рис. 5. Принципиальная схема блока питания (БП) для усилителя мощности на лампах ГК71.
От трансформатора Т1 получаем:
- напряжение накала ~20 В при токе 3 А (6 А) со средней точкой;
- напряжение +24 В, используемое для питания обмоток реле;
- напряжение +30 В для питания третьей сетки лампы.
Имеется отдельная обмотка ~6,3 В. Применен трансформатор от лампового черно-белого телевизора ТС180 с перемотанными вторичными обмотками. Сетевая обмотка может включаться на 220 В, 237 В и 254 В.
Трансформатор Т2 мощностью 1000 Вт, в котором намотаны вторичные обмотки. Предусмотрены выводы от сетевой обмотки для перехода на другое напряжение. Эти выводы можно использовать в полевых (сельских) условиях при заниженном или завышенном напряжении питающей сети.
Со вторичных обмоток получаем:
- запирающее напряжение -150 В;
- стабилизированное напряжение смещения напряжение смещения -80 В;
- стабилизированное экранное напряжение +450 В.
При необходимости имеется напряжение +500 В и +1800 В.
Диодный мост VD5-VD12 служит для получения напряжения +500 В. Фильтр состоит из дросселя Др1 и конденсаторов С2, С3. Стабилитроны VD13-VD15 и резистор R4 служат для получения стабилизированного напряжения +450 В.
Диодный мост VD16-VD19 нагружен на электролитический конденсатор С4 и далее включены стабилитроны VD20-VD22, получаем -150 В и при передаче - стабилизированное напряжение -80 В.
Диодный мост VD23-VD26 и сглаживающие конденсаторы С6-C11 служат для получения высокого напряжения. Каждый электролитический конденсатор БП зашунтирован резистором МЛТ-2 68-100 кОм для выравнивания напряжения и их разряда после выключения БП.
Прибор РА1 служит для контроля анодного тока. Прибор РА1 имеет предел измерения тока 1 А.
Через разъем ХР1 по многожильному кабелю с БП на УМ подаются необходимые напряжения. Для накальных цепей жилы кабеля запаивают в параллель. Для увеличения изоляции на провод высокого напряжения дополнительно надет поверх основной изоляции еще полихлорвиниловый кембрик соответствующего диаметра.
Более предпочтительным вариантом, который применяется во многих радиолюбительских разработках, является подача анодного напряжения от внешнего БП на высокочастотный разъем СР50 по отрезку коаксиального кабеля РК-50 или РК-75 диметром 7-12 мм. При этом в целях повышения безопасности экранную оплетку кабеля соединяют с корпусами УМ и БП.
При включении БП тумблером SA1 поступает напряжение накала и напряжение для питания реле. Тумблером SA2 включается запирающее напряжение, экранной сетки и анодное напряжение. При выключении снятие напряжений производится в обратном порядке.
Контрольные лампочки HL1, HL2 служат для контроля включения трансформаторов Т1, Т2 соответственно.
БП собран в отдельном корпусе. Имеет габариты 390x230x230 мм, подвал шасси 50 мм, вес около 20 кг. На лицевой панели корпуса БП находятся выключатели сети SA1, SA2, держатели предохранителей FU1, FU2, лампочки HL1, HL2, прибор PA1, а на задней стенке разъем ХР1 и клемма зажим X1. Надписи на передней панели выполнены с помощью переводного шрифта.
Блок питания: детали и аналоги
Разъемы: X1 - клемма-зажим; ХР1 - 30-контактный разъем типа РП14-30Л0 или РПЗ-ЗО. Подстроечные резисторы R1-R2 типа ПЭВР мощностью 5-15 Вт, R13 - шунт к конкретному примененному прибору РА1.
Электролитические конденсаторы С1 - 150 мкФ х 70 В, С2, С3 - К50-7 емкостью 50+250 мкФ х 450/495 В, С4 - 100 мкФ х 295 В.
Применение современных или импортных конденсаторов на большую емкость и напряжение только пойдет на пользу, увеличит надежность.
Конденсаторы С2, С4, С6-СП установлены через изолирующую шайбу из фольгированного стеклотекстолита. Фольга служит минусовым контактом электролитического конденсатора. Конденсаторы С5, С12 типа КД, КМ, КТ.
Выключатели SA1, SA2 - тумблеры ТВ 1-2 250 Вт/220 В или В4 250 Вт/220 В.
Диоды VD1-VD4 КД202В, VD5-VD12 и VD16-VD19 2Д202К или собраны из аналогичных диодов или диодных сборок на соответствующее напряжение и ток.
Помните о выравнивающих резисторах и конденсаторах емкостью 10000-47000 пф- защита от возможного пробоя кратковременными импульсами, они на схеме не показаны.
VD23-VD26 - типа КЦ201Д, VD13-VD15 - стабилитроны КС650, VD20 - Д817Д, VD21 - Д817В, VD22 - Д817Б или набор из других стабилитронов с соответствующим напряжением стабилизации, установлены на радиаторах и изолированы от корпуса.
Измерительный прибор РА1 с током полного отклонения 1 мА типа М4200, М2003, М4202. Силовой трансформатор Т2 изготовлен из промышленного, имеющего первичную обмотку 220/380 В. Кроме того, не разбирая обмотки трансформатора, сделан дополнительный вывод от первичной обмотки между 220 В и 380 В.
Таким образом, получилась возможность дискретной регулировки напряжения. Все трансформаторы должны быть качественно пропитаны лаком, чтобы влажность воздуха и выпавшая роса, особенно в полевых условиях, не стала причиной пробоя обмоток.
В варианте БИ для полевых условий подвал шасси был выполнен из толстого оргстекла. В оргстекле делались отверстия, и нарезалась соответствующая резьба для крепления электролитических конденсаторов.
Опыт эксплуатации
Были изготовлены по описываемой схеме несколько УМ. Были варианты с одной лампой и с двумя лампами ГК71, работающими в параллель. Они эксплуатируются, по сей день.
Чтобы УМ держать в постоянной готовности и работать максимальной мощностью, настройте П-контур на максимальную мощность. Хотите проводить радиосвязь с друзьями-соседями, убавьте раскачку с трансивера и общайтесь на небольшой мощности.
Мощность до максимальной в УМ увеличивается оперативно простым входом в меню трансивера и добавлением мощности раскачки с трансивера. Максимальная мощность используется, когда надо быстро сработать с DX, в соревнованиях или в условиях плохого прохождения.
В данном УМ вместо ламп ГК71 можно применить ГУ13, ГУ72 и другие. Данный УМ легко согласуется как с низкоомной нагрузкой 50 Ом, так и с высокоомной, когда антенны запитаны однопроводной линией.
