Лампово-транзисторный линейный усилитель мощности для любительских диапазонов. Music Angel - Ламповые усилители - Рекомендации по повторению реплики схемы Уильямсона-Хафлера-Кероеса Бестрансформаторный усилитель мощности на гу 19
Для выходного каскада радиостанций 2-й категории, мощность передающего устройства которых на всех любительских KB диапазонах, за исключением 160 м (работа на диапазоне 30 м этим радиостанциям не разрешена), может быть равна 50 Вт и которые могут иметь режим SSB, рекомендуется использовать следующие приборы: транзисторы - КП904, КТ909Б, Г (2 шт.), КТ922В, Д (2 шт.), КТ926, КТ927, КТ930-КТ932 (2 шт.), ККТ935, КТ945, КТ958, КТ960; лампы - ГИ-30, ГМИ-10, ГУ-19, ГУ-29, ГУ-42, ГУ-50, 6П20С, 6П45С.
На рис. 2.39 приведена схема усилителя мощности радиостанции 2-й категории, в котором использована лампа 6П45С, включенная по схеме с заземленной сеткой.
Схема с заземленной сеткой позволяет использовать в усилителях мощности высокой частоты лампы, которые специально для этого не предназначены. В рассматриваемой схеме применен мощный лучевой тетрод, обычно используемый в устройствах строчной развертки телевизоров. В отличие от других аналогичных отечественных радиоламп, 6П45С имеет отдельный вывод от лучеобразующих пластин, это и определяет возможность ее успешного применения в устройствах с заземленной сеткой (если лучеобразующие пластины соединены внутри лампы с катодом, то емкость катод - анод оказывается недопустимо большой). Обычно усилитель по схеме с заземленной сеткой для своего возбуждения требует мощность, равную 10.. 20% от выходной. Для получения коэффициента усиления по мощности около 50 в цепь катода VL1 включен полевой транзистор VT2. Это позволит использовать с усилителем мощности (рис. 2.39) рассмотренные выше возбудители с выходной мощностью около 1 Вт. Устойчивая работа VT2 и всего усилителя обеспечивается включением в цепь затвора VT2 низкоомного резистора R15, который является нагрузкой возбудителя. Катод VL1 изолирован от цепи питания начала по высокой частоте дросселем L5-L6, а по постоянному току соединен с корпусом только через VT2. Управление переходом с приема на передачу осуществляется замыканием на корпус соединителя XS2. Пока эта цепь разомкнута, VT1 открыт и ток его коллектора вызывает срабатывание ВЧ коаксиального реле К1. При этом антенна отключена от усилителя мощности и соединяется с входом приемника. Одновременно открытый VT1 снижает напряжение на управляющей сетке VL1 до долей вольта и положительное напряжение на катоде VL1, создаваемое делителем напряжения R6, VT2, оказывается достаточным для закрывания VL1.
При замыкании цепи управления через XS2 транзистор VT1 закрывается, обмотка реле К1 обесточивается и антенна переключается от входа приемника на выход усилителя мощности. Одновременно на управляющую сетку VL1 подается 24 В через обмотку реле К1 и VL1 открывается. Ток через VL1 подбором резистора R10 устанавливается близким к 50 мА.
При подаче на XS5 возбуждения мощностью около 1 Вт ток через VL1 увеличивается до 200 мА.
В анодную цепь VL1 включена цепь R9, L2, исключающая возможность самовозбуждения каскада на УКВ.
Нагрузкой VL1 служит П-контур, в качестве конденсаторов переменной емкости которого использованы два одинаковых сдвоенных блока конденсаторов от радиовещательного приемника с зазором между пластинами не менее 0,3 мм. Первый блок конденсаторов С10 изолирован своим корпусом от шасси, один из статоров соединен с шасси, а другой - с L3 так, что конденсаторы С10.1 и С10.2 оказываются соединенными последовательно, образуя конденсатор настройки с максимальной емкостью 225 пФ и эквивалентным зазором не менее 0,6 мм. Конденсатор связи образуют паралельно соединенные С11.1 и С11.2. Питание усилителя мощности осуществляется от двух выпрямителей. Первый выпрямитель, собранный на диодах VD1-VD4, дает напряжения +500 В для питания анода VL1 и +250 В для питания экранирующей сетки этой лампы. В этом выпрямителе, как и в усилителе мощности (рис. 2.37), хорошая фильтрация напряжения питания анода не обязательна, но необходимая фильтрация питания экранирующей сетки обеспечивается.
Второй выпрямитель на 4-24 В питает обмотку реле и Цепи управления переходом с приема на передачу. Необходимое сглаживание напряжения, поступающего на управляющую сетку VL1, осуществляется фильтром R5C6.
Дроссель L1 намотан на текстолитовом стержне диаметром 80 мм проводом ПЭШО 0,31. От конца, соединенного с С7, сначала наматывается виток к витку обмотка длиной 80 м, а затем с шагом 1 мм - еще 25 витков. После намотки дроссель покрывают слоем клея БФ-6 и высушивают до его полимеризации. Катушка L2 намотана проводом ПЭВ-2 0,8 на каркасе, которым служит резистор R9 типа МЛТ-1, число витков 4, длина катушки 8 мм. Для диапазона 10 м используется катушка L3. Она содержит 4 витка (провод ПЭВ-2 1,55), диаметр витков 30 мм, длина катушки 15 мм. Каркас для L3 не используется. Катушка L4 намотана на пластмассовом каркасе диаметром 32 мм, число витков 25, длина намотки 50 мм (провод ПЭВ-2 1). Отводы сделаны (считая от конца, соединенного с L3) от витков 3,6, 8 и 10. Переключатель SA2 галетный типа ПГК. Дроссель L5-L6 намотан двумя проводами ПЭВ-2 1,2 параллельно на ферритовом стержне от магнитной антенны переносного приемника. Материал стержня может быть любым (например, стержень от KB антенны или антенн ДВ и СВ). Форма стержня - круглая или прямоугольная. Перед намоткой надо изолировать стержень лакотканью. Намотка - виток к витку, ее длина около 80 мм.
Сетевой трансформатор должен обеспечивать на обмотке II - 2 по 200 В при токе до 0,3 А, на обмотке III - 20 В при токе до 0,3 А, на обмотке IV - 6,3 В при токе до 2,5 А. Этот трансформатор намотан на магнитопроводе Ш24, толщина набора 50 мм. Обмотка I - 990 витков (провод ПЭВ-2 0,49); обмотка II - 2X900 витков (провод ПЭВ-2 0,29); обмотка III - 90 витков (провод ПЭВ-2 0,29); обмотка IV - 30 витков (провод ПЭВ-2 1,2).
Настройка усилителя мощности на каждом диапазоне производится по максимуму показаний вольтметра, измеряющего напряжение на выходе усилителя. Этот вольтметр образован делителем напряжения R12, R13, детектором на VD6 и фильтром C16R14, В качестве измерительного прибора РА1 используют и менее чувствительный, чем это указано на схеме.
В любительском конструировании широкое применение получила “гибридная” схема РА с транзистором в катодной цепи выходной лампы. Помимо несомненных достоинств, такому “гибриду” свойственны и недостатки, главный из которых - невысокая надежность. Питание транзистора от общего с лампой высоковольтного источника несет в себе опасность пробоя транзистора, в чем могли убедиться многие радиолюбители. Кроме того, сложно оптимизировать режим транзистора, т.к. его коллекторный ток жестко связан с током через лампу, сопротивление нагрузки задано и неоптимально, в схеме нельзя применить популярные тетроды с лучеобразующими пластинами.
Эти недостатки отсутствуют в описываемом усилителе, схема которого приведена на рисунке 1. Он состоит из широкополосного предварительного усилителя на VT1, VT2, VT3 и оконечного каскада на лампе ГУ-19 с заземленным катодом и с П-контурной системой на выходе. При UBX -0,5В в диапазоне 1,5 ... 30 МГц анодный ток лампы (при расстроенном контуре) составляет 140... 160 мА с плавным повышением на верхних частотах за счет частотно-зависимых цепей R7C4, R13C10, R14R15C12. При оптимальной настройке П-контура анодный ток лампы - около 120 мА, выходная мощность при анодном напряжении 530В составила 40 Вт на н.ч. диапазонах и 25 Вт на 29 МГц. Измеренное значение интермодуляционных искажений третьего порядка при этом лучше -33 дБ.
Рис.1.
Транзисторная часть усилителя
питается от отдельного незаземленного выпрямителя с выходным напряжением 36В и потребляет не более 130 мА. С помощью стабилитрона VD1 и резистора R17 создаются искусственная “средняя” точка, напряжения +6,8В и -29 В по отношению к земле. Возможно питание от отдельных источников +(6...9) В и -30В, в этом случае требования к величине пульсаций питающих напряжений более жесткие. / выкл.) осуществлялось с помощью контактов К реле RX/TX трансивера. При размыкании контактов реле (передача) транзисторы VT1, VT2 переходят в рабочий режим. При этом напряжение смещения Ее, лампы можно изменять с помощью резистора R3; наиболее линейный режим по результатам измерения двухтоновым сигналом составил Ес 1 = -20В и ток покое лампы Ia 0п = 50 мА. При замкнутых контактах реле (приём) транзистор VT3 и лампа практически заперты. Входное сопротивление усилителя определяется величиной R4 и может быть в пределах 50...150 Ом.Ламповый каскад
Появление сеточных токов, учитывая малую величину сопротивления в сеточной цепи R16 =120 Ом, несильно ухудшит линейность, но доводить “раскачку” до перехода VT3 в насыщение при SSB ни в коем случае нельзя. При CW возможно повышение Ia0 до 170 мА без неприятных последствий. Примененный режим VT3 является экономичным и обеспечивает значительные запасы по отношению к предельно допустимым параметрам.
Описанная схема транзисторной части может быть применена и с другими лампами, например, ГУ-70Б, при соответствующем изменении напряжения источников питания и установке режимов лампы.
Конструкция и детали
Размеры блока 95x80x300 мм, лампа расположена горизонтально. Транзисторный предусилитель смонтирован на радиаторе размерами 60
x60x25 мм, расположенном в непосредственной близости от ламповой панели. Радиатор составляет часть задней стенки блока, непосредственно на нем укреплены разъём XS1 и резистор установки начального смещения R3. Транзисторы VT1 и VT2 плотно вставлены в отверстия в теле радиатора, их выводы использованы как опорные точки для монтажа деталей.В качестве переменных конденсаторов П-контура использованы подстроечный КПВ-150 (С
= 5...150 пФ) на входе, на выходе -сдвоенный малогабаритный с твердым диэлектриком от старого карманного приемника с общей емкостью около 800 пФ. В переключателе диапазонов применены керамические платы 11П1Н.Данные индуктивностей:
Дроссель L3 -165 витков ПЭЛШО 0,27, диаметр каркаса 13 мм, длина намотки 55 мм, первые 15 витков вразрядку, остальные вплотную. Добавочные конденсаторы в выходном контуре типа КТК-3 и КСО-2, С14 и С15 - КСО-2, С19 - типа К15-5 на 3 кВ. Группа конденсаторов С23, С25, С27 имеют суммарную емкость 350 пФ. Диапазоны 10, 12, 15 и 17 м перекрываются в положении переключателя S1 “10” или “15”, 20 и 30 м - в положении “20”, диапазоны 40, 80 и 160 м - каждый в своём положении.
Описываемый усилитель эксплуатируется с 1989 г. За этот период пришлось однажды заменить VD1 (КС168А), других отказов не было.
Измерение
искажений 3-го порядка производилось по типовой методике. Использовались 2 ГСС, сигналы которых через устройство сложения подавались на вход XS1, эквивалент антенны Э9-1 с контрольным отводом, аттенюаторы на 10 и 20 дБ, вольтметр В7-37 и трансивер в качестве измерительного приемника. Частоты ГОС устанавливались в пределах диапазона 14 МГц с разницей 10 кГц. Уровень выхода каждого ГСС по очереди устанавливался так, чтобы получить на нагрузке напряжение DH, соответствующее отдаваемой мощности 40 Вт (при этом Ia 0 = 120 мА).Затем уровень каждого из генераторов уменьшался примерно на 6 дБ с таким расчетом, чтобы при их совместном включении напряжение на нагрузке осталось равным 11н (при этом Iа
0 - 90 мА). Приемником контролировался уровень одной из комбинационных частот типа (2f1 - f2) и регулировкой R3 устанавливался режим, дающий ощутимый минимум искажений. Чтобы исключить погрешность S-метра, отмеченные уровни основного сигнала и комбинационных частот затем проверялись с помощью ГСС.Эрнст Гуткин (UT1MA)
Материал подготовил Ю. Погребан (UA9XEX).
Большинство промышленных радиоприемников, переделанных в трансивер, в режиме передачи обладают небольшой выходной мощностью. Как правило, вырабатываемое ВЧ напряжение не превышает 1 - 1,5В на нагрузке 50...75 Ом. В моей домашней радиостанции совместно с переделенным радиоприемником Р-399А используется несложный усилитель мощности на двух широко распространенных лампах ГУ-29. Принципиальная схема усилителя приведена на рис.1.
Технические характеристики усилителя:
- Входное сопротивление................................ 75(50)Ом;
- Амплитуда входного ВЧ сигнала.................. 1...1,5В;
- Ток анода..................................................... 400 - 450 мА;
- Выходная мощность на нагрузке 75 Ом........ 150 Вт
Рис.1.
Ток покоя ламп устанавливается автоматически двумя последовательно включенными стабилитронами Д815Д и для двух ламп ГУ-29 составляет 70-80 мА. Конструкция усилителя мощности отличительных особенностей не имеет. Он собран в металлическом корпусе 300 х 300 х 80 мм. Лампы располагаются горизонтально.
Трансформатор Т1 намотан на цилиндрическом каркасе с ферритовым сердечником 600 НН. Может подойти каркас от контура ПЧ радиоприемника "Альпиннст-403". Конструкцию анодного и антипараэитного дросселя, а также данные П-контура можно найти в справочной литературе.
Настройка
Усилитель прост в изготовлении и настойке. В режиме передачи на транзистор КТ920Б подается напряжение -15В, ток покоя транзистора (без сигнала) 120 мА. В небольших пределах его можно установить, подбирая резистор R3. Трансформатор Т1 зашунтирован резистором 2 кОм. Для более устойчивой работы усилителя его можно подобрать.
В. Мильченко, (RZ3ZA)
Комментарии к статье:
