Вч трансформаторы для кв усилителей радиолюбителей. Транзисторные усилители мощности кв диапазона. Типы реле указаны на схемах

06.05.2020

Транзисторный - 600 вт - УМ на КВ

Вступление.

Статья написана в течение дня, надо честно признаться, в противовес статье Сергея - EX8A. Который прямо всех призывает вернуться взад («взад» – это направление движения, а «в зад» - это место прибытия).

Однако, кроме моего собственного желания, были также и призывы читающей публики: а самому слабо что-нибудь выложить конкретное… Отвечаю – не слабо. Читайте. Но предупреждаю, что растекаться мыслью не собираюсь, учить прописным истинам – не буду – все в учебниках и справочниках, лирических отступлений будет минимум.

1.Обзор ситуации.

Уверен, что мысль о невозможности создания УМ на КВ мощностью более 1000 вт на транзисторах придумана приверженцами ламп. Наверное, потому что им самим трудно бежать за временем и менять собственные стереотипы мышления. И когда им говорят, что промышленные УМ на КВ в 1 кВт существуют – они отвечают: так это же промышленные.

Что касается УМ на современных лампах, то в качестве аргументов против – на первых местах недолговечность и шум вентилятора. А взамен современным предлагается ГУ-81 (это и есть «взад»).

2. Долговечность.

Не понимаю, почему утверждается, что долговечность современных ламп хуже. В справочниках указано все с точностью до наоборот. Кто-то специально в справочники «липовую» информацию закладывает? Или же у авторов этой «идеи» просто нет другого пути, кроме как перевернуть все с ног на голову, поставив под сомнение данные справочников? А ответ прост – нет другого способа обосновать необходимость появления на свет конструкции на СТАРЫХ лампах, которые мало того, что сняты давно с производства, в связи с «профнепригодностью», но у которых давным-давно закончились все мыслимые сроки хранения.

Современные, видите ли надо тренировать, а как быть с этими лохматых годов ГУ-81? Ну конечно же нельзя сказать, что их тренировать не надо, поэтому так стыдливо говорится, что мол хуже не будет, если их все-таки тоже тренировать, и дальше подробно описывают технологию всей процедуры.

3. Вентиляторы.

Тут совсем все просто: любителям ГУ-81 не интересно даже знать какие там существуют современные вентиляторы. А если подумать, то в блоке питания трансивера 1-2 вентилятора (в моем GSV-4000 – два вентилятора), в самом трансивере 1-2 вентилятора (в моем IC-781 – их 4 штуки), в компьютере 1-2 вентилятора. Итого 3-6 вентиляторов работают непрерывно. И – ничего, не мешают, никто о них и не вспоминает. Почему? Потому, что есть вентиляторы, которые имеют уровень собственного шума на уровне 22-26 db. Это в 10 !!! раз тише негромкого разговора. Почувствуйте разницу! И объемы воздуха они уже «умеют» прокачивать достойные. А какие классные «улитки» сейчас есть! А их еще можно и параллелить (по воздушному потоку)… Но если об этом не знать, то можно конечно ругать ВН-2 и им подобные. Я вот слушал шум вентиляторов ACOM-2000A, скажу я Вам: ничего не жужжит, ничего не мешает, не отвлекает, да и отдает он 2 кВт, да и автоматический тюнер имеется, и восемь микропроцессоров обслуживают весь процесс контроля и управления. А размеры…! И всего-то 2 штуки ГУ-74Б. Будем сравнивать дальше с ГУ-81?

4. Блоки питания.

Что будет, если «коротнуть» плюс источника питания с минусом? Правильно - будет искра. Чем больше мощность источника питания – тем больше искра. Параметр искры – её энергия (грубо – это мгновенная мощность, которую может отдать источник питания). А теперь посмотрим на источник питания анодов УМ на двух ГУ-81. Это источник напряжения в 3000 вольт и током 1-1,5 ампера. А теперь посмотрите на источник питания транзисторного усилителя мощностью в 1000 вт. Это источник напряжения в 48 вольт с током порядка 50 ампер. Чтобы там не говорили, но энергия искры от этих источников будет примерно одинакова. Разница, правда, есть – попробуйте прикоснуться (конечно же случайно) к плюсу источника транзисторного УМ – да ничего с Вами не случится, и попробуйте, также случайно приложить пальчик к аноду. Во втором случае имейте заранее написанное завещание.

Вес источника питания для 2-х ГУ-81 - даже страшно подумать, наверно килограммов 30-40. А габариты? Интересно посмотреть бы фото.

БП для транзисторного усилителя имеет такую характеристику как удельный объем. Это 2 литра объема пространства на 1 квт, а вес всего-то 600-700 граммов на 1 квт.

5. Стоимость.

Уместный вопрос. Поинтересуйтесь в Интернете сколько стоит усилитель на ГУ-84 у известных самодельных «производителей» - ответ прост - не менее 2000 USD, а на ГУ-78Б это уже просто 100000 рублей. И то – не ранее как через 2-3 месяца Вы его сможете получить. Правда надо честно сказать, что сделано все хорошо, добротно, надолго. Уже есть опыт долговременной эксплуатации таких усилителей – 5-7 лет без поломок и замены ламп (лампы – к неудовольствию любителей ГУ-81 – металлокерамика, современные лампы). Кто сказал, что усилитель на транзисторах той же мощности должен стоить дешевле? А при самостоятельном изготовлении, он действительно и реально стоит дешевле. Недавний пример: один радиолюбитель из Питера купил ГУ-91Б с панелькой и вентилятором за 450 USD, для усилителя, который сделали на Украине за 2000 USD. Цена на б/у АСОМ-2000А начинается от 3500 USD. А вы поинтересуйтесь у любителя УМ на ГУ-81, за сколько он бы его продал? В лучшем случае он скажет, что не продается.

Цена подобранной пары транзисторов для 600 ваттного УМ находится в пределах 250-300 USD. Это раз. БП – импульсный. Я использую 2 компьютерных БП по750 ватт каждый. Пара стоит 150 USD. Это два.

Конечно же нет 10 шт реле П1Д или В1В, а то и В2В. Нет переключателя диапазонов. Нет дурацкой настройки П-контура, а это один-два конденсатора и вариометр. И так далее, со всеми «остановками». Это – три.

Остальная стоимость всего УМ слегка подрастает за счет цены корпуса, фильтра, реле обхода и прочей мелочевки.

Если с помощью сумматора сложить мощности двух выходных каскадов по 600 вт, чтобы получить 1200 вт на выходе, то, следовательно, и все затраты надо увеличить почти вдвое. Где можно купить за 900-1000 USD УМ на 1200 вт? И с такими габаритами, и с таким весом? Ответ – нигде.

6. Схема.

Да ничего особенного, никаких «фокусов» - самая обычная двухтактная схема.

На одной плате УМ.

Или вот такой:

Посмотрите детальнее:

на второй – реле обхода, на третьей – выходные диапазонные фильтры, на четвертой источник смещения базовых цепей. Напряжение питания – 48в. Ток покоя выходного каскада – 150-250 ма. Транзисторы TH-430pp. Ферриты – TDK. Обмотки выходного трансформатора – многожильный серебряный провод 2,5-4 мм2 (не более 1 метра).

Трансформаторы сумматора – отдельная тема. Поскольку схему можно найти в любой литературе – её не привожу. Показываю детальные фотографии – все должно быть понятно.

Здесь всё в сборе на радиаторе:

7. Элементная база.

Опять-таки ничего особенного - мощные транзисторы, трансформаторы.

7. Перспективы.

Вот на этом ОДНОМ таком «красавце» можно получить 400-600 вт на КВ.

Двухтактная схема легко отдаст более1000 вт. Два модуля - дадут более 2000 вт. Вес одного 600-ваттного модуля – 2 кг (с радиатором и вентиляторами). Вес одного БП – 0,65 кг. Корпус – вес 1,5 кг. Площадь поверхности радиатора около 2000 см2, сбоку ребра продуваются двумя компьютерными кулерами. Итого все весит менее 5 кг.

А еще хочется этот автоматический и недорогой 200 вт тюнер заставить работать с мощностью порядка 1000 вт, заменив элементы согласующего устройства на более мощные.

Микрофон HEIL SOUND HM-10-5 с двумя «таблетками» (разные частотные диапазоны) здесь для понимания размеров.

Это промышленный 500 вт усилитель на двух MRF-150, которые я вынул;).

А это его обратная сторона.

Не получилось быстро найти промышленный усилитель на 1 квт такого же плана, только у него ребра радиатора в три раза выше, а на плате два параллельных канала усиления с сумматором между ними на выходе.

ВОПРОСЫ???

Часть2. Транзисторный - 600 вт - УМ на КВ

Спасибо всем, кто откликнулся на статью. Даже тем, кто посчитал, что я проходимец, а эта статья – это не более чем «развод» и обман.

Вентиляторы. Замечательная статья Н.Филенко. UA9XBI здесь же на - , не вижу никакого смысла цитировать и повторять. Могу только привести некоторые цифры для ориентации: Среднестатистический винчестер издает шум (средний между состоянием ожидания и состоянием поиска) на уровне 30-35 дб (децибел). Для сравнения: шепот - 10-20 дб, спокойный человеческий голос - 50-60 дб, едущий поезд - 90 дб, взлетающий самолет - 120 дб, болевой порог - более 130 дб. Что же касается боевого применения: шум офиса (принтеры, факсы, ксероксы, etc.) - 50 дб, шум в жилом помещении - 30-40 дб, шум компьютерного вентилятора - 20-34 дб. Хотите купить нормальный вентилятор, пожалуйста: http://www.zifrovoi.ru/catalog/coolers/all/

Фотографии. Похоже, что в именно в этом некоторые стараются найти подвох. Я заказывал и покупал первую плату в Японии, и эти же картинки выложил лишь только потому, что они были сделаны более красиво на синем фоне (я так считаю). В этом никакого секрета нет. Но если, кому-то кажется, что это не так – пожалуйста эта же плата (опять с моим микрофоном).

Мощность. Теперь буду все снимать на моем диване J). Вот еще один УМ

На бумажке, которая проволочкой прикреплена к плате, написана выходная мощность по диапазонам. Разрешение всех фотографий достаточное, чтобы можно было очень подробно все рассмотреть. Что мы там видим: в диапазонах 7, 10, 14, 18 Мгц он отдает 500 вт. Видите там написано - при напряжении питания 28 в и входной мощности 10 вт на всех диапазонах.

На 3,5 и 21 Мгц, соответственно – 320 вт и 400 вт. На 1,9 Мгц – 200 вт, 24 Мгц – 240 вт, и на 28 Мгц 160 вт. Таким образом, по уровню -3дб (а это половина мощности), частотный диапазон усилителя составляет 1,9 – 24 Мгц. Изменение мощности в два раза изменяет уровень сигнала S-метра всего лишь на 0,5 балла. На частоте 28 Мгц уровень принимаемого сигнала упадет на 0,7 балла. Кстати, нужно заметить, что угол раскрыва антенн, определяется точно так же – по уровню половинной мощности, т.е. по уровню -3дб.

Для того, чтобы поднять выходную мощность на 1,9, 24 и 28 Мгц, надо просто увеличить входную мощность в 2-3 раза (20-30вт). Или сделать систему ALC – автоматическую регулировку уровня мощности. Я этого не делал, т.к. мне проще повернуть ручку RFPWR.

Такую мощность отдает плата, которую Вы видите на фото. У меня не вызывает никаких сомнений, что при питании от источника 48 в, и конструктивной оптимизации трансформаторов эта плата может отдать мощность «чуть больше». А если сложить пару таких модулей – вот Вам и 1000 вт. Теперь подумайте, а стоит ли стремиться к 2000 вт, если, в итоге, Вы получите прибавку уровня сигнала на приемном конце всего лишь в 0,5 балла? Пример работы моего соседа, не буду называть его позывной. На 20-ке я его принимаю на 9+50дб (S-метр калиброван), а вторую гармонику на 28 Мгц слышу на 9+5дб. У человека хорошая антенна (biggun5 эл), а вот усилитель… сделан безукоризненно, аккуратно, красиво, всем говорит, что у меня честных «кило двести». А там две лампы ГМИ-11 в параллель и анодное напряжение под 2500 вольт. Это как? Нормально? Никакие увещевания не помогают. И хоть сам неплохой инженер и понимает, что уменьшение уровня в 0,5 балла – это ерунда, НИЧЕГО не делает.

У меня есть усилитель на ГУ-73П, с охлаждением каким-то хладоагентом. И блок питания к нему, который мне уже лень было фотографировать. Я его так ни разу и не включил (отдает он 2500 вт), БП весит около 50 кг. Хотели его как-то украсть из-за алюминиевой обшивки, но не смогли поднять hi-hi.

Блоки питания. Сначала фото импульсного БП известной американской фирмы

Этот ИБП дает 20 вольт и 125 ампер, итого 2500 вт. Вес – примерно 12-15 кг. При исследовании на столе у RZ3CC, оказалось, что абсолютно не подходит для наших применений. В моменты переключений ключевых транзисторов такие импульсы скачут, что становится даже неинтересно искать варианты защиты от них приемника. Правда, надо сказать, что это разработка примерно 15-летней давности, и тогда конечно еще не знали о резонансных ИБП. Суть в том, что не подходит для больших мощностей принцип работы преобразователей, которые используются в БП для современных трансиверов.

Теперь посмотрим на те ИБП, которыми я пользуюсь.

Это понятно - компьютерный ИБП. Для тех кто что-то говорил о больших токах – увеличьте картинку и увидите надпись 5в/50а – никаких болтов и гаек. Это я к тому, что ничто Вам не мешает делать подключение например даже ленточным кабелем.

Здесь два ИБП, верхниё 5в/20а, нижний 5в/90а. Движение вперед заметно – ИБП стали заметно меньше и легче. В ИБП IC-781 500вт блок питания имеет очень небольшие габариты и вес порядка 1,5-2 кг, но ему уже более 15 лет. Согласитесь, что технологии шагнули далеко вперед.

В 750 вт ИБП для компьютера есть уже две обмотки по 12в/22а. Берете два таких ИБП и получаете 48в/22а подводимой мощности. Только не забудьте развязать источники диодами. Если же немного поколдовать с другими напряжениями этих ИБП, то можно получить подводимую мощность 1600вт.

Мой же выходной каскад работал с традиционным ИП – трансформаторным, на фотографии ниже Вы видите шину, которой намотан ОСМ -1 1,0 , кстати, его цена в Интернете 2930 рублей.

Намотка такой шиной не сильно поднимает энтузиазм, да и вес трансформатора получается совсем немаленький.

Я уже говорил о том, что к лампам отношусь НОРМАЛЬНО, они еще долгое время будут вне конкуренции в промышленности. Но все же хочется, что-то более компактное и легкое. Оказалось – это делают, правда не для широкой аудитории. В одном НИИ мне предложили импульсный БП для лампового УМ. Сказали так: 3000в, 1,5а, в корпусе, с защитами, с надежностью по самому высокому классу, в объеме 3 литров, весом 2-3 кг, все элементы импортные (ферриты только Epcos), за 30000 рублей, за 1 месяц. Я спросил, а можно посмотреть схему, ответ – 15000 рублей, и схема с подробным описанием – твоя. Схему покупать я не стал. Но понял, что есть варианты очень любопытные для радиолюбителей.

Это киловаттный модуль на двух ГИ-46Б. Вентиляторы и радиаторы от процессора. Площадь радиатора у каждой лампы по 850 см2, это почти в два раза больше, чем у «родного» радиатора. Эта идея пока остановлена в своем воплощении, ввиду появления альтернативной – на транзисторах.

Схема. Приведу обе схемы, которые я получил.

Как я и говорил – ничего необычного – самые стандартные схемы. Ток покоя каждого транзистора 150-250 ма. Что касается ферритов – сильно не советовал бы использовать наши ферриты вообще. Причина одна – нестабильность параметров. У Рэда несколько вариантов ферритов – выбирайте любой, подходящий по мощности и частоте. Выходные трансформаторы: у меня имеют несколько вариантов – голубые ферриты это AmidonFT-23-43, диаметр 23мм, материал 43, по 6 штук в каждом столбике. 4 витка провода сечением 1,5 мм кв. Во втором усилителе кольца TDKK6a.77.08 внешний диаметр 28мм, внутренний диаметр 16мм, высота кольца 8мм. По два кольца в каждом столбике. Четыре витка многожильного серебряного провода, сечением 2-2,5 мм кв. Входные трансформаторы – кольца вн. Диам. 14-16 мм, внутр. – 8мм, длина столбиков – 14-18 мм, материал М600НН. По четыре витка провода сечением 0,35 мм кв. Размеры ферритовых колец в трансформаторах, зависят исключительно от мощности потерь. Именно по этой причине при точном согласовании, размеры колец могут быть очень небольшими. В качестве примера на следующем фото – блок полосовых диапазонных фильтров от 500 вт, ICOMа, который мне подарил RZ3CC (Г. Шульгин).

Не забудьте устанавливать высоковольтные керамические конденсаторы, там где они указаны на схеме.

Здесь показаны измерения зависимости выходной мощности от входной. Не мои измерения. Первая картинка – американская, вторая – японская. Но совершенно очевиден порядок мощностей, я бы сказал заметно лучше, чем на ГУ-74Б, и всего-то два 2SC2879. Ну и последняя табличка от японцев, посмотрите – очень характерная. Это работает пара транзисторов MRF448pp, по datasheet у них мощность 250 вт, а отдают больше чем 250х2.

Pвх (вт) Pвых (вт) Vип (V) Iип (A) Pип (вт) КПД (%)

1 82 48.3 7 338 24.3 2 177 48.3 12 580 30.5 5 380 47.8 19 908 41.8 10 530 46.5 24 1116 47.5 14 630 46.0 25 1196 52.7

Согласование. Особое внимание хочу обратить на согласование с антенной транзисторного УМ. Конечно лучше всего использовать автоматический антенный тюнер (кстати, кто-то в форуме решил, что я хочу запихнуть в тот же самый объем в три раза большие переменные емкости и индуктивности. Это ну очень смелое предположение hi-hi), но также необходимо иметь нормальные антенны, или, по крайней мере, ручное согласующее устройство. Мне не понятны высказывания о том, что вот мол лампа будет «держать» большой КСВ, в отличие от транзистора. И при этом совершенно не интересует, тот факт что при этом погаснут в округе все телевизоры и заговорят не только телефоны, но и утюги. Зато «мы работаем» на Альфе, или еще на чем-нибудь, никак не менее одного киловатта. Защита транзисторного УМ достаточно проста, об этом писал в форуме по-моему RK3AQW. Я делаю также, но ограничиваю критический КСВ не 10 а 6. То есть выход усилителя нагружен на безындукционный резистор сопротивлением 300 ом. Это плата за надежность усилителя в целом. Этот резистор состоит из 2-х, один 270 ом, а второй построечный угольный 47 ом. С движка этого резистора через пару диодов с конденсатором, напряжение подается на базу транзисторного ключа на 2N2222, в коллекторе которого стоит РЭС-49, которое своими контактами снимает напряжение смещения с выходного каскада. Поскольку КСВ=6 транзисторы могут «терпеть» достаточно долго, за это время совершенно спокойно снимается смещение. Ну а дальше – ремонт или настройка антенны.

УМ в 1 квт

А это вид сзади.

Со стороны деталей видно, что есть два канала, подключается два ИП, есть сумматор. Обратите внимание, справа виден кусочек обрезанного коаксиального кабеля - выход. Отмечаю отдельно – его диаметр 2,5 мм. Думаю, что для мощностей в 1000 вт и более, наши люди применяют кабели внешним диаметром 11-15 мм. Здесь же 2,5 мм наверное вызовет бурю гнева. А ведь есть кабель RG-142, диаметр которого с внешней оболочкой 4,95 мм, который способен передать мощность 3,5 квт на частоте 50 Мгц. И еще обратите внимание на размеры ферритов – никаких намеков на гигантские размеры. И т.д.

Это достаточно «пожилой» микрофонный процессор, в нем компрессор, реверберация, какая-то встроенная мелодия, монитор с приемника, индикатор уровня. Следующее фото - современный прибор, того же назначения.

Это недорогой УКВ 150вт стандартный УМ, в котором легко поместится 600вт УМ КВ, правда теплоотвод слабоват, но его можно обдуть кулером или заменить. А тот усилитель, который внутри, можно легко переделать на КВ ватт этак на 250.

Микрофонный графический эквалайзер. Хорош тем, что в полосе 3 кгц имеет 5 полос активных регулировок.

Это, к примеру, микрофонный коммутатор, может коммутировать два разных микрофона на два разных трансивера в любом порядке (КВ и УКВ, например).

Это трехкиловаттный коаксиальный антенный коммутатор на 6 антенн.

Это фильтр TVI.

А время вот этого чуда, по крайней мере для радиолюбителей, должно бы закончиться.

73! RU3BT. Сергей

В реальной конструкции трансивера применен довольно мощный усилитель, пиковая мощность достигает 100Вт. На сегодня, в связи с существующими ценами на мощные ВЧ транзисторы, это довольно дорогой узел. В предоконечном и оконечном каскадах используются отечественные транзисторы, специально разработанные для линейного усиления диапазона 1,5-30МГц при напряжении питания 13,8В.

Пока приведу урезанную версию ШПУ выходной мощностью до 5Вт. Себестоимость его не высока, поэтому будет доступен большинству радиолюбителей. Выходная мощность практически одинакова на всех диапазонах. При желании, можно на высокочастотных участках выходную мощность сделать больше чем на НЧ. Это иногда требуется, когда используется внешний РА с завалом на ВЧ Bands. Первый каскад выполнен на транзисторе КТ610. Лучшая ему замена - это КТ939А, такой транзистор специально разработан для линейного усиления в классе А. Существуют более современные транзисторы с еще лучшими характеристиками, но их очень сложно найти. Например 2Т996Б у которого коэффициент комбинационных составляющих на частоте 60 МГц по второй гармонике (М2) не более - 65Дб, а по третьей гармонике (М3) не более - 95Дб, далеко не каждая лампа может обеспечить такие параметры. Транзистор VT1 используется в классе А при токе покоя 120-150мА. Трансформатор Т1 выполнен на ферритовом кольце диаметром 10 мм, проницаемость 1000. Намотка в два провода без скрутки, провод диаметром 0,24-0,30 мм, восемь витков, соединение начала одной обмотки с концом другой образуют средний вывод. Подъем усиления на ВЧ обеспечивает отрицательная обратная связь в цепи эмиттера, подбирается при помощи С1. Общее усиление и наклон АЧХ можно подбирать изменяя номиналы R5,C2. Усиленный сигнал через разделительный конденсатор С6 поступает на оконечный каскад VT2. Замены этому транзистору, без ухудшения характеристик, не удалось найти. Более-менее здесь еще работают КТ920Б,В; КТ925Б,В. Можно применять КТ921А,КТ922Б,КТ934Б,Г но это транзисторы, предназначение для использования при напряжении питания 24В. Поэтому можно предполагать завал коэффициента усиления и частотных свойств при питании 13,8В. На счет линейности тоже трудно что-то сказать, т.к. из всех перечисленных только КТ921А предназначен для этих целей, остальные предназначены для усиления ЧМ сигнала на частотах выше 50Мгц в классе С. Такие транзисторы можно использовать на КВ диапазонах с приемлемой линейностью только при пониженной мощности (не более 40%). Если читателю захочется более подробно ознакомиться с мнением автора по поводу построения транзисторных ШПУ с питанием 24В на отечественной элементной базе - у него можно заказать книжку-описание сетевого трансивера с синтезатором частоты на Z80 и таким усилителем мощности. При применении КТ965А в этом каскаде и питании 13,8-14В можно получить не менее пяти линейных Ватт мощности. При сравнении анализатором спектра СК4-59 5Вт полученных в TRX RA3AO и такой же мощности при применении КТ965А, сразу появилось желание выкинуть узел А21 в “дроздивере”. Двухтактный усилитель на КТ913 (А21) обеспечивает наличие “палок” на экране анализатора до предельной частоты прибора (110МГц), а может и выше, т.к. просто не позволяют разрешающие частотные свойства СК4-59. Транзистор КТ965 не предназначен для работы выше 30МГц, поэтому он просто не “тянет” на таких частотах и следы “палок” можно увидеть только на частотах до 50МГц, гармоники подавлены в худшем случае не менее 25Дб. Таким сигналом можно работать в эфире и возбуждать любой усилитель мощности без всяких фильтров. На рис.6 показан двухзвенный фильтр низкой частоты установленный на выходе усилителя, который обрезает те остатки “палок”, которые еще можно разглядеть на экране анализатора, выше 32МГц (L6,L7,C20,C21, C22). В случае “урезанного” ШПУ этот ФНЧ можно не устанавливать. Ток базы VT2 стабилизируется цепочкой VD1,VD2,VT3. Элементы C4,R8 определяют амплитудно-частотную характеристику каскада. Резисторы отрицательной обратной связи R10,R11 улучшают линейность. Резистор R7 служит для предотвращения пробоя эмиттерного перехода при обратной полуволне управляющего напряжения и рассчитывается по формуле R=S/2пFгр.Cэ. Ток покоя в пределах 300-350мА, выставляется резистором R9. Трансформатор Т2 можно выполнить на ферритовом кольце диаметром 16-20 мм проницаемостью 300-600 или применить “бинокль” из колец К10 проницаемостью 600-1000, достаточно по 4 кольца в столбике. Если предполагаемая нагрузка 50-75Ом, трансформировать сопротивление нужно 1:4, для этих целей подойдет трансформатор на кольце намотанный бифилярно проводом 0,6-0,8 мм, достаточно 7-9 витков. Средний вывод, образованный соединением начала одной обмотки с концом другой, подсоединяется к коллектору VT2. С одного свободного вывода через разделительный конденсатор емкостью 47-68Н, реактивной мощностью не менее 10 Вт, снимаем полезный сигнал, а на другой конец обмотки подается питающее напряжение. В случае если сопротивление нагрузки может быть более 100Ом или оно неизвестно, лучше применить трансформатор типа “бинокль”, т.к. с таким трансформатором легче менять соотношение трансформируемых сопротивлений. Выполняется он таким образом - нужно склеить из колец два столбика, затем столбики склеить между собой наподобие “бинокля”. Обмотка I может составлять 1-2 витка провода сечением не менее 0,6 мм. При неизвестном сопротивлении нагрузки обмотку II вначале наматывают с заведомо большим количеством витков, например 5, провод можно использовать монтажный многожильный. Затем, руководствуясь показаниями потребляемого тока каскадом на VT2, показаниями лампового вольтметра, включенного параллельно нагрузке, находим оптимальное соотношение витков трансформатора. Нужно проверять значение выходной мощности на самой высокой частоте - 29Мгц, в середине диапазонов - 14Мгц и на 1,8Мгц. Цепочка из резисторов R12,R13 в мощной версии ШПУ именуется “защитой от дурака”. Здесь служит как делитель при измерении выходной мощности. Элементы R14,C15 компенсируют неравномерность измерителя мощности во всем частотном интервале от 1,5 до 30МГц. Резистор R15 служит для градуировки показаний миллиамперметра. Для того, чтобы делитель не отбирал на себя часть полезной мощности, можно пропорционально увеличить сопротивление R12,R13, но тогда функции “защиты” выполняться не будут. Реле Р1 типа РЭС10 или его герметизированный аналог - РЭС34, паспорт 0301, сопротивление обмотки около 600Ом, предварительно проверить на надежность срабатывания от 11-12В. Можно применять 12-ти вольтовые паспорта с сопротивлением обмотки 100-120Ом, но тогда VT4 нужно заменить на более мощный транзистор (КТ815). Дроссели Др1 и Др3 должны выдерживать рабочий ток - Др1 до 150мА, Др3 до 1А.

Усилитель мощности 50-100Вт.

Схемотехника транзисторных широкополосных усилителей мощности отработана и если просмотреть схемы импортных трансиверов, как дешевых так и самых дорогих моделей, то различие в построении этих узлов минимальны, отличия только в наименовании транзисторов, номиналах деталей и незначительно в схеме. Если читатель знаком с предыдущей книжкой - описанием сетевого TRX, в котором применен ШПУ на КТ956А, то он может отметить минимальную разницу в построении таких каскадов. Так как трансивер предназначен для работы от источника питания напряжением 13,8В, то поиски были направлены на то, чтобы обеспечить требуемую мощность с минимальным завалом амплитудно-частотной характеристики в высокочастотной области и сохранением линейности при понижении напряжения питания до 11В. Выбор транзисторов отечественного производства для решения этой задачи очень мал. Если еще учесть, что стоимость их как правило выше, чем транзисторов предназначенных для работы от 24-28В и на радиорынках они довольно редко встречаются, то прежде чем браться за изготовление такого усилителя следует задуматься - а нужно ли прилагать героические усилия, чтобы зацикливаться на этих пресловутых, принятых во всем мире 13,8В? Может слепить ШПУ из того “радиобарахла”, что есть в наличии? Есть же КТ960,КТ958,КТ920,КТ925, которые довольно часто применяют радиолюбители.

Низкочастотные (граничная частота до 3МГц)
Высокочастотные (граничная частота до 300МГц)
Сверхвысокочастотные (граничная частота выше 300МГц).

Нас интересует вторая группа, внутри нее транзисторы разделяются на:

А) предназначенные для линейного усиления ВЧ сигнала
Б) для широкополосного усиления сигнала в классе С на частотах 50-400МГц.

Более подробно о том, как проектируются и изготавливаются те или иные транзисторы лучше прочесть в профессиональной литературе. Здесь же отметим лишь основные отличия подгруппы “А” и “Б”. Группа А, транзисторы предназначенные для связной аппаратуры - это в основном линейные широкополосные усилители, работающие в режиме одной боковой полосы, к транзисторам предъявляются дополнительные требования как по конструктивному исполнению (уменьшение емкости коллектора и индуктивности эмиттерного вывода) так и по линейности. В мощных ВЧ транзисторах для связной аппаратуры амплитуда комбинационных составляющих третьего и пятого порядков в 25-30 раз меньше чем амплитуда основных сигналов (ослабление не менее 27-33Дб). При изготовлении транзисторов этой группы производители основное внимание уделяют параметрам линейности и запасу прочности в предельных режимах эксплуатации. В подгруппе Б больше внимания уделяют частотным свойствам и повышению коэффициента усиления по мощности. Например, два транзистора, рассчитанные на получения одинаковой мощности 20Вт - КТ965А (подгруппа А) и КТ920В (подгруппа Б) отличаются предельными эксплуатационными параметрами. КТ965А - ток коллектора 4А, рассеиваемая мощность 32Вт при питании 13В; КТ920В - соответственно 3А, 25Вт при 12,6В. Так как граничная частота транзисторов, предназначенных для работы ниже 30 МГц, довольно невысокая (до 100МГц), то изготовителю легче произвести прибор с большей перегрузочной способностью. Например, минимальные размеры элементов транзистора на частоты 200-500МГц составляет 1мкм и менее, тогда как для частот 50-100МГц они могут иметь размер 3-4 мкм . В том, что перегрузочная способность транзисторов разработанных для линейного усиления КВ диапазона выше, чем у приборов более высокочастотных, но используемых радиолюбителями на частотах до 30МГц, пришлось убедиться на практике. Например, ШПУ с выходной мощностью 70Вт на КТ956А выдерживает КСВ до 10 в длительном режиме и обладает достаточно хорошей линейностью, чего нельзя сказать о точно таком же усилителе на КТ930Б. RU6MS использует ШПУ на КТ956А с выходной мощностью 100-130Вт в виде приставки к “Катрану” уже несколько лет, нагружая усилитель непосредственно на антенну без всякого согласования. Помеха телевидению, даже при использовании “польских” активных антенн, полностью отсутствует. Перед этим он пытался эксплуатировать усилитель, опубликованный Скрыпником в журнале "Радио" и кроме нервных стрессов после очередной замены КТ930Б, отсутствия возможности работать в эфире когда любимая жена смотрит очередной сериал по телевизору, насколько мне известно, другого опыта получено не было. RK6LB применяет промышленный блок на двенадцати КТ956А (мощность до 500Вт) и спокойно работает в эфире при расстоянии 4 метра между усилителем и головной, формирующей сигналы шести телевизионных каналов, станцией кабельного телевидения. Аналогичные параметры линейности и надежности можно получить, применяя транзисторы предназначенные для питания напряжением 13,8В. К сожалению перечень таких изделий выпускавшихся отечественной промышленностью очень мал - это КТ965А,КТ966А,КТ967А. Более современные типы транзисторов на радиорынках попадаются очень редко. Максимальные значения выходной мощности могут быть получены при применении КТ966А и КТ967А, но рассматривать эти версии ШПУ здесь не будем из-за дефицитности транзисторов. Достаточно линейных 50-60Вт выходной мощности можно получить с более доступными КТ965А. Если предполагается частая работа от аккумулятора, то на этом можно остановиться.

Следует учесть, что основная масса радиолюбителей до сих пор используют в трансивере выходной каскад на ГУ19 с такими же энергетическими параметрами и они не могут оценить великолепную чистоту эфира в моменты отключения электроэнергии. А если ещё происходят ежедневные "плановые" отключения, то пользователям ламповой техники остаётся только посочувствовать. Они теряют не только время, но и громадное удовольствие от прослушивания диапазонов во время отсутствия помех, когда отключается электроэнергия в достаточно большом районе. В том случае, когда нужна мощность не менее 100Вт при 12В аккумуляторе, потребуются КТ966,967 или импортные аналоги таких транзисторов, но тогда резко повышается стоимость трансивера и логичнее приобрести что-то готовое фирменное, нежели “изобретать велосипед”. Можно попытаться применить при низковольтном питании транзисторы, разработанные для 27В - это КТ956А, КТ957А, КТ944А, КТ955А, КТ951Б, КТ950Б но, как показал опыт, придется смириться с ухудшением энергетических характеристик и линейности. Одна из версий трансивера, использованного UA3RQ, была такова - задействованы КТ956А при напряжении питания около 20В, в моменты отключения сети подключаются три последовательно включенных щелочных аккумулятора напряжением 19В. Два типа доступных мощных ВЧ транзисторов - КТ958А и КТ960А предполагают их применение в таком трансивере, т.к. разработаны они под питающее напряжение 12,6В но для класса С. По техническим условиям в случае применения этих приборов в режимах классов А,АВ,В рабочая точка должна находиться в области максимальных режимов, т.е. более предпочтительна работа телеграфом и ограниченным SSB сигналом. Для обеспечения достаточной надежности, выходная мощность не более 40Вт. Желательна работа на согласованную антенную нагрузку, в противном случае линейка ШПУ на таких транзисторах склонна к подвозбуду.

Усилитель выполнен на печатной плате привинченной к задней стенке-радиатору корпуса. Распайка деталей с одной стороны платы на вытравленных площадках. Такой способ монтажа позволяет легко закрепить плату на радиаторе и обеспечивает доступ к замене элементов без переворачивания платы, тем самым упрощается процесс настройки ШПУ. Напряжение питания платы 13,8В, если используется отдельный стабилизированный мощный источник питания для трансивера, то напряжение для этого узла можно поднять до 14,5В, а для остальных каскадов TRX ввести дополнительный стабилизатор на 12-13В. Такая мера позволяет увеличить общий коэффициент усиления и соответственно облегчит задачу получения равномерной АЧХ. Ту же мощность при повышенном напряжении можно будет получить при меньшем токе и за счет этого уменьшить просадку питающего напряжения на подводящих проводах. Не нужно забывать, что при низковольтном питании трансивера и довольно большой выходной мощности, потребляемый ток может достигать значительных значений. При выходной мощности 50-60Вт потребляемый ток превышает 7А. Отрицательно сказываются на стабильности питающего напряжения длинные подводящие провода между блоком питания и трансивером. Например на сетевом “шнурке” длиной 1м от сгоревшего 100Вт паяльника, используемом для подачи питающего напряжения от блока питания к трансиверу, просадка напряжения при токе до 10А может достигать 0,3-0,5В, приплюсуйте сюда просадку на проводах внутри трансивера от разъема до выключателя и обратно к плате ШПУ, в итоге на коллекторах выходных транзисторов при максимальной мощности вместо 13,8В, на которые настроен блок питания, имеем 13-13,3В. Это не улучшает ни линейность усилителя, ни его энергетические показатели.

ШПУ трехкаскадный, первый каскад работает в режиме класса А, второй - класс АВ и оконечный в классе В. Схемотехника подобна применяемой в импортных трансиверах и отечественной связной аппаратуре, т.к. такие узлы хорошо отработаны и нет смысла “удивлять мир” радиолюбительскими конструкциями. Основные задачи при построении транзисторных ШПУ - обеспечение максимально линейной АЧХ, надежности и устойчивой работы на нагрузку, отличающуюся от номинальной. Равномерная отдача мощности во всем рабочем диапазоне частот решается при помощи выбора типов транзисторов, дополнительными частотозависимыми цепочками отрицательной обратной связи, подбора соответствующих широкополосных трансформаторов и конструктивным выполнением. Надежная и устойчивая работа обеспечивается всевозможными защитами по перегрузкам, выбором типов радиоэлементов и конструктивным исполнением.

Первый каскад усилителя выполнен на транзисторе VT1 в качестве которого можно применить КТ610, КТ939 или более современный 2Т996Б. Из доступных транзисторов лучший - это КТ939А, т.к. он специально разработан для работы усилителя в классе А с повышенными требованиями к линейности. Транзистор 2Т996Б по данным завода изготовителя обеспечивает такие цифры линейности в которые трудно поверить - коэффициент комбинационных составляющих на частоте 60МГц по второй гармонике (М2) не более - 65Дб, а по третьей гармонике (М3) не более - 95Дб, далеко не каждая лампа может обеспечить такие параметры. Ток покоя зависит от типа применяемого транзистора и составляет не менее 100-160мА. Первый каскад должен работать в жестком режиме класса А с минимумом “мусора” в выходном сигнале, т.к. от этого будет зависеть не только то, что получим на выходе линейки ШПУ, но и общий коэффициент усиления полезного сигнала. Последующие каскады так же широкополосные и они будут одинаково усиливать все сигналы поступающие на их вход. При большом количестве гармоник во входном сигнале часть мощности будет бесполезно расходоваться на их усиление, за счет комбинационных взаимодействий между ними это еще ухудшит и общую линейность. Если посмотреть анализатором спектра такую ситуацию, то обнаружим на выходе каскада еще больший частокол “палок” гармоник, чем видно во входном сигнале. Ток покоя первого каскада регулируется резистором R2. Максимальную отдачу на частоте 29 МГц регулируют конденсатором С1. Цепочка R5,C1 определяет как общий коэффициент усиления, так и наклон АЧХ. Трансформатор Т1 выполнен на ферритовом кольце К7-10 проницаемостью 1000, намотка бифилярная без скрутки двумя проводами диаметром 0,15-0,18 мм равномерно по всему кольцу, достаточно 7-9 витков. Начало одной обмотки соединено с концом второй и образует средний вывод. Дроссель Др1 должен выдерживать потребляемый транзистором ток. При настройке первого каскада основное внимание нужно уделить линейности работы каскада и максимальной отдаче на 29МГц. Не следует увлекаться повышением коэффициента усиления каскада, уменьшая R3,R4 и увеличивая R5 - это приведет к ухудшению линейности и устойчивости работы всего ШПУ. В зависимости от того, какую мощность хотим получить, ВЧ напряжение на коллекторе VT1 нагруженного на VT2, составляет 2-4В. Далее усиленный сигнал через С6 поступает на второй каскад, который работает с током покоя до 350-400мА. Конденсатор С6 определяет АЧХ и в случае завала на 160 м, его номинал можно увеличить до 22-33Н. Здесь применен транзистор КТ965А. Это на первый взгляд не совсем логичное решение, т.к. транзистор “очень мощный” для такого каскада и используется здесь на 15-20% от того, что в нем “заложено”. Попытки применить более “слабый” транзистор в этом каскаде не дали желаемых результатов. Высокочастотные транзисторы 12В серии из доступных - КТ920, КТ925 с различными буквами если и обеспечивали энергетические параметры, то не давали малого количества “палок” в выходном сигнале на экране анализатора спектра. Транзистор КТ921А при хорошей линейности не обеспечивает требуемую АЧХ при питании напряжением 13,8В и не раскачивает выходной каскад до требуемой мощности на ВЧ диапазонах. Только при применении КТ965А удалось получить до 5Вт линейного сигнала с этого каскада. Кстати, если нет требования получения большой мощности от такого трансивера, то на этом каскаде можно завершить построение ШПУ. Трансформатор Т2 следует включить наоборот, т.е. обмоткой II в цепь коллектора, а обмоткой I в нагрузку. Нужно будет подобрать соотношение витков обмоток для оптимальной согласовки с нагрузкой. Но даже при переключенном Т2 без подбора соотношения витков в обмотках, на нагрузке 50 Ом линейка из транзисторов 2Т355А (плата ДПФов), 2Т939А и 2Т965А обеспечивает 13-16В эффективного напряжения. Потребляемый ток достигает 1,3-1,5А, КПД получается невысокий, но это плата за высокую линейность сигнала. Если не удается найти КТ965А, тогда целесообразно этот каскад выполнить двухтактным на транзисторах КТ921А, рис.8. Придётся смириться с некоторым завалом на частотах выше 21 МГц, выходная мощность с таким каскадом достигает 10Вт. Можно получить спектрально очень чистый сигнал с линейной АЧХ мощностью до 5Вт, увеличивая отрицательные обратные связи элементами R5-R8,R10,C9,R11,C10. На схеме показаны раздельные цепи смещения отдельно для каждого транзистора - это версия для самого "бедного радиолюбителя", у которого нет возможности подобрать пару VT2,VT3 с идентичными характеристиками.

Если предполагается подбор транзисторов, тогда цепи питания баз можно объединить. Предварительно резисторами R14,R15 в цепочках стабилизаторов токов баз нужно выставить ток покоя в пределах 150-200 мА на каждый транзистор, а затем более точно подрегулировать по подавлению ближайшей четной гармоники, которую можно прослушать на дополнительный приемник. Пределы регулировки тока покоя зависят от крутизны применяемых транзисторов и количества последовательно включенных диодов VD1,VD2 и VD3,VD4. Попадаются транзисторы у которых для получения тока покоя до 200мА достаточно одного включенного диода. Цепочки С7,R1 и С8,R2 обеспечивают подъем амплитудно-частотной характеристики на высокочастотных диапазонах. Дроссель Др3 должен обеспечивать требуемый каскаду ток (до 2А) без просадки на нем напряжения. Его можно намотать на небольшом ферритовом кольце проницаемостью 600 и более, проводом диаметром не менее 0,6-0,7 мм, достаточно 10-20 витков.

Трансформатор Т1 выполнен в виде “бинокля” из ферритовых колец диаметром 7 мм, проницаемостью 1000-2000. Столбики “бинокля” склеены из 3-4 колец в зависимости от их толщины, высота столбика 9-11 мм. Первичная обмотка 2-3 витка монтажного провода во фторопластовой изоляции, вторичная 1 виток провода ПЭЛ 0,7-0,8 мм.

Трансформатор Т2 выполнен тоже в виде “бинокля”. Два столбика склеены из ферритовых колец проницаемостью 1000, диаметром 10 мм, столбики высотой 13-16 мм. Также можно использовать кольца проницаемостью 1000-2000 диаметром 7 мм, высота столбиков 10-11 мм. Первичная обмотка - 1 виток из оплетки от тонкого коаксиального кабеля с отводом от середины или один виток из сложенных двух монтажных проводов во фторопластовой изоляции, начало одного соединено с концом второго и образует средний вывод. Виток считается, когда провод входит в один “глазок бинокля” и возвращается из второго. Вторичная обмотка, в случае применения оплетки от коаксиального кабеля для I обмотки, проходит внутри этой оплетки, если же применен монтажный провод для “первички”, то обмотка II пропускается через отверстия столбиков аналогично I обмотке, только выводами в противоположную сторону. Количество витков обмотки II может колебаться от 2 до 5 в зависимости от исполнения обмотки I и их придется подобрать экспериментально по лучшему КПД и оптимальной АЧХ выходного каскада на требуемом сопротивлении нагрузки.

“Бинокли” нельзя приклеивать без изоляции на печатную плату, т.к. некоторые марки ферритов пропускают постоянный ток. Следует отметить, что ФНЧ на элементах С34,L1,C35,L2,C36 рассчитан на сопротивление 50 Ом. Если нагрузка значительно отличается от этого значения, фильтр нужно пересчитать или исключить, т.к. он в этом случае будет вносить неравномерность в АЧХ усилителя. Вернемся к схеме на рис. 9. Резистор R7 служит для предотвращения пробоя эмиттерного перехода при обратной полуволне управляющего напряжения и рассчитывается по формуле R=S/2пFгрСэ. Ток базы VT2 стабилизируется цепочкой VD1,VD2,VT3,R9,C9. Резистором R9 выставляется ток покоя. При помощи элементов отрицательной обратной связи R8,C4,R10,R11 можно выставить требуемую АЧХ и коэффициент усиления каскада. Устанавливать VT3 на теплоотвод не требуется. Дроссель Др3 должен выдерживать ток до 1,5А.

Настройка каскада заключается в подборе тока покоя резистором R9, коррекции амплитудно-частотной характеристики и коэффициента усиления резистором R8 и в меньшей степени конденсатором С4. Предварительно обмотку I трансформатора Т2 следует намотать 3 витка. Окончательный подбор будет осуществляться при настройке всего ШПУ.

Противофазные сигналы с трансформатора Т2 через цепочки C16,R15,C17,R16 формирующие требуемую АЧХ, поступают на выходные транзисторы VT6,VT5. Резисторы R8,R17 служат для той же цели, что и R7. При помощи С15 обмотка 2 трансформатора Т2 настраивается в резонанс на самой высокой рабочей частоте (29,7Мгц).

По выходным транзисторам VT6,VT5 информация следующая. Тип применяемых транзисторов зависит от предполагаемой выходной мощности. Самые мощные и соответственно дорогие - это КТ967А. С них можно получать выходную мощность более 100Вт с очень высокой надежностью. Возможно применение КТ956А, но при напряжении питания 13,8В у этих транзисторов резко падает усиление на высокочастотных диапазонах и линейность. Выход только один - повышать напряжение питания хотя бы до 18-20В. С транзисторами КТ965А в выходном каскаде возможно получение 50-60Вт с приемлемой надёжностью. Хотя в справочниках указывается выходная мощность 20Вт на один транзистор, но это как раз тот редкий случай, когда указана "штатная" мощность при применении в промышленной и военной технике с большим запасом надёжности. В качестве эксперимента с пары 2Т965А на 50Ом эквиваленте удавалось получить 90Вт на низкочастотных диапазонах. При выходной мощности 40-45Вт усилитель выдерживает практически любой КСВ в длительном режиме, оптимальной такую работу назвать, конечно же, нельзя. Т.к. при длительной работе с высокими значениями КСВ, например, несколько пользователей этой техники упрямо используют одну "проволоку" на все диапазоны (называя это антенной), обычно один-два раза в год они меняют первый транзистор линейки ШПУ - КТ355А. "Отражёнка" блудит по трансиверу и самое слабое место оказалось в первом каскаде. С транзисторами КТ966А можно получать не менее 80Вт выходной мощности, но у них больше завал на ВЧ диапазонах. Как показал опыт длительного применения этих транзисторов при КСВ до 1,5-2 они выдерживают двукратную перегрузку по мощности. Более распространенные и дешёвые транзисторы такие параметры, увы, не обеспечивают. Например, при применении КТ920В,925В можно с натяжкой получить линейных 40Вт, при превышении этой цифры резко падает надёжность и растёт уровень внеполосных излучений.

Дополнительно усиление и АЧХ можно корректировать цепочками R19,C30 и R20,C27. Стабилизатор базового смещения выполнен на элементах VD4,VD5,VT4. Транзистор VT4 через слюдяную прокладку прикручен к радиатору. Дроссель Др4 намотан на ферритовом стерженьке от самых больших и длинных дросселей (ДМ3) или на ферритовом кольце проницаемостью 600-1000, диаметром 14-16мм для удобства намотки, провод диаметром не менее 0,8мм на стерженьке до заполнения, на кольце достаточно 7-10 витков. Дроссели Др5,Др6 можно применить типов ДПМ-0,6 или намотать их на ферритовых колечках диаметром 7мм, проницаемостью 600-1000, достаточно 5 витков провода ПЭЛ 0,35-0,47мм.

Трансформатор Т3 - "бинокль" из колец диаметром 10-12мм, проницаемость 600-1000, длина столбиков 28-24мм. Обмотка 1 - один виток оплётки от коаксиального кабеля, обмотка 2 - два-три витка монтажного провода во фторопластовой изоляции, проложенного внутри первичной обмотки. Точное количество витков вторичной обмотки подбирается при настройке на требуемое сопротивление нагрузки и номинальной выходной мощности по равномерной АЧХ и наилучшему КПД каскада.

Ток покоя по 200-250мА на транзистор, подбирается резистором R24. Более точно ток покоя можно выставить по наибольшему подавлению чётных гармоник, которые можно проконтролировать анализатором спектра или дополнительным приёмником. Выходные транзисторы требуют обязательного подбора пары. Подбор на малом токе не оптимален - нужно проверить характеристики при токах коллектора 50мА, 300мА, 1А. Более того, транзисторы с близкими характеристиками на постоянном токе следует подобрать в пары ещё и на ВЧ по одинаковой отдаваемой мощности. Т.к. например, самые "крутые" на постоянном токе транзисторы очень часто уступают по отдаче на ВЧ транзисторам с параметрами "ниже средних". Задача успешного выбора пары выходных транзисторов достаточно просто решается - если есть в наличии хотя бы десяток транзисторов. Надежды на то, что раздельное питание баз может компенсировать разброс - увы, - "имеет место быть" только при небольшом разбросе. Наша промышленность так безобразно выдавала "на гора" эту продукцию, что разбросы таковы - на постоянном токе при одном и том же базовом смещении ток коллектора может колебаться от 20 до 300мА, а амплитуда ВЧ напряжения на нагрузке при одинаковой "раскачке" может быть и 20, и 30В. Сложно предположить, что будет выдавать ШПУ если в выходном каскаде применить два транзистора с крайними значениями разбросов. Понятно, что удовлетворения от работы такого "чуда" не получит ни сам пользователь, ни слушатели.

В реальной конструкции ШПУ различия параметров выходных транзисторов отражаются снижением выходной мощности, неравномерным нагревом транзисторов (более "крутой" греется сильнее), из-за перекоса плеч повышенное содержание гармоник в выходном сигнале (вплоть до появления TVI), низким КПД. К сожалению, одним тестером подобрать качественно пару транзисторов для выходного каскада не удаётся, поэтому если есть очень большое желание изготовить такой усилитель, но не удаётся приобрести достаточного количества, чтобы подобрать пару, в крайнем случае, можно за помощью обратиться к автору этих строк, не забывайте только, что возможности мои не безграничны.

К выходной обмотке трансформатора Т3 подпаяна "защита от дурака", состоящая из резисторов R21,R22. В случае, если у линейки ШПУ исчезнет нагрузка или будет подключено вместо антенны неизвестное сооружение, то вся мощность будет рассеиваться на этих резисторах. Рано или поздно от этих резисторов пойдёт дух горелой краски - сигнал нерадивому "эксплуататору" - смотри "чего-то не так, горим". Эта простейшая, но действенная защита позволяет, в случае надобности, без особенных опасений включать трансивер на передачу на неизвестную нагрузку. Чем сопротивление нагрузки выше 50ти Ом, тем большая мощность рассеивается на этих резисторах. Ситуации, когда сопротивление нагрузки ниже чем 50Ом возникают намного реже, и как показывает опыт, усилитель легче выдерживает КЗ нагрузки, нежели её отсутствие. Какая низкоомная нагрузка ни была бы, всегда есть реактивное сопротивление коаксиального кабеля, которым она подключена и реактивность ФНЧ, поэтому абсолютное КЗ на выходе УМа получить достаточно сложно, конечно, если специально не имитировать такую ситуацию. Как гласит один из законов Мерфи: "Защита от дурака срабатывает до того момента, пока не появится изобретательный дурак".

Цепочка R24,C37,VD6,C38,R23 служит для измерения выходной мощности. Элементы R24,C37 подобраны таким образом, чтобы компенсировать неравномерность измерения мощности от частоты. Резистором R23 регулируют чувствительность измерителя.

Фильтр нижних частот с частотой среза 32Мгц состоит из C34,L1,C35,L2,C36. Он рассчитан под 50Ом нагрузку. ФНЧ следует дополнительно настроить по наивысшей отдаче на 28Мгц, сдвигая-раздвигая витки катушек L1,L2. В случае применения дополнительного согласующего устройства между трансивером и антенной или при работе с внешним усилителем мощности его достаточно для подавления внеполосных излучений. В правильно изготовленном и настроенном усилителе уровень второй гармоники не более -30Дб, третьей не более -18Дб, комбинационных колебаний третьего порядка в пике огибающей двух тонового сигнала не более -32Дб.

Контакты К1 реле Р1 подключают антенное гнездо к ШПУ в режиме передачи. Реле Р1 управляется через транзисторный ключ VT4 напряжением ТХ. Диод VD3 служит для защиты транзистора VT4 от бросков обратного тока при переключении реле. Р1 типов РЭС10, РЭС34 с сопротивлением обмотки до 400Ом, его предварительно нужно проверить на надёжность срабатывания от 12-13В. Некоторые реле, например РЭС10 паспортов 031- 03 02, 031-03 01 при напряжении питания 13,8В надёжно отрабатывают в течении первых двух-трёх недель, а затем при нагреве отсека УМа, где и расположены эти реле, начинают отказывать - недотягивают контакты и не подключают выход ШПУ к антенне. Возможно - это было связано с низким качеством реле, хотя десяток реле из той же коробки работают безотказно уже несколько лет. Также можно применить РЭС10 с сопротивлением обмотки 120Ом, паспорт 031-04 01, но нужно учесть, что потребляет оно около 110мА, при 13,8В питании TRX греется, что не улучшает общий температурный режим отсека ШПУ, соответственно максимальный коллекторный ток транзистора VT4 должен быть не менее этого значения. При применении РЭС10 выше описанных паспортов, в качестве VT4 можно применять КТ315.

Замечена интересная особенность отечественной элементной базы - она требует предварительного "теста", прогона в течении не меньше одной-двух недель и желательно в различном температурном режиме, т.е. трансивер следует включать-выключать, чтобы он во время работы нагревался и при отключении остывал. Тогда те детали, которые "должны вылететь" из-за их низкого качества "улетят" быстрее и не приведут к "нервному стрессу" в самый неподходящий момент, как это чаще всего бывает. После такого тестирования трансивер при грамотной и аккуратной эксплуатации, как правило, безотказно работает годами.

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

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.

КВ усилитель, о котором пойдет речь в данной статье, предназначен для эксплуатации на любительских радиостанциях первой категории во время проведения соревнований на коротких волнах. В связи с высокой выходной мощностью кв усилителя для законной его эксплуатации необходимо специальное разрешение соответствующих органов связи.

Усилитель имеет существенные отличия от ранее опубликованных мною и другими авторами схем аналогичных конструкций:

1. Высокая выходная мощность кв усилителя влечет за собой большое потребление энергии по сети ~220V. В связи с этим просадка напряжения сети увеличивается до недопустимых величин, что существенно влияет на качество излучаемого радиостанцией сигнала. Имеется ввиду нестабильность напряжений смещения лампы и напряжения экранной сетки.Примененная в данной конструкции лампа ГУ-84Б обеспечивает высокую линейность усиленного сигнала только в случае высокой стабильности двух указанных напряжений. Просадка напряжения сети влечет за собой достаточно большие изменения этих напряжений даже в случае применения высококачественных стабилизаторов.Решением данной проблемы явилось применение двухступенчатых стабилизаторов питания управляющей и экранной сеток, что дало возможность удерживать значения напряжений в соответствии с требованиями паспортных данных лампы.
2. Данный кв усилитель снабжен высокоэффективной защитой от перегрузок, которая срабатывает в случае перегрузки усилителя входным сигналом, увеличения КСВ в антенно-фидерной системе, неправильной настройки выходного П-контура и т.д.
3. Применение автоматической регулировки тока покоя лампы по огибающей позволило уменьшить обдув лампы, т.к. в паузах между посылками телеграфных и телефонных сигналов лампа находится в закрытом состоянии. Таким образом удалось уменьшить шум вентиляторов до минимума.
4. Кроме того, применение термостатированного управления потоком охлаждающего лампу воздуха позволило достичь небольшого комфорта при работе с усилителем.

Технические характеристики:

Частотный диапазон: 1.8 — 28 мГц включая WARC диапазоны.
Выходная мощность: 1500 Вт для CW и SSB, 700 Вт для RTTY и FM, кратковременно — до 1000 Вт.
Входная мощность — до 35Вт.
Входной и выходной импеданс -50 Ом.
Интермодуляционные искажения -36Дб при номинальной выходной мощности.

Принципиальная схема

КВ усилитель построен по классической схеме с общим катодом и последовательным питанием выходного П-контура.

Входной сигнал от трансивера подается на разъем «INPUT», встроенный в кв усилитель (см. Рис 1). Далее, через реле обхода и фильтр низких частот — на управляющую сетку лампы. Фильтр нижних частот настроен на частоты 1.7-32 мГц. Кроме того, на управляющую сетку лампы через трансформатор TR1 и измерительный прибор РА1 подается напряжение смещения «BIAS». Трансформатор TR1 выполняет двоякую роль: через него еще подается напряжение ALC на трансивер.

Величина тока анода лампы измеряется прибором РА2, который измеряет величину напряжения на конструктивных (встроенных в панель лампы) резисторах R5-R12. Величина этого напряжения пропорциональна величине анодного тока лампы.

На экранную сетку лампы подается стабилизированное напряжение +340В через контакты реле К3, токоограничивающий резистор R18 и измерительный прибор РА3 с нулем посередине.

Кроме того, в цепи экранной сетки установлены варисторы СН2-2, которые замыкают цепь сетки на корпус в случае превышения напряжения сетки больше +420В. В этом случае перегорает предохранитель FU2. Это одна из многих цепей защиты лампы. С помощью реле К3 напряжение +340В подается на лампу только в режиме передачи.

Напряжение анода +3200В подается на анод лампы через предохранитель FU3, контакты реле К5 «Анод», безиндукционный резистор R22, анодный дроссель L5 и катушки П-контура L2 и L1.

С помощью измерительного прибора PV1 осуществляется измерение выходной мощности, которую выдает кв усилитель. Фактически указанный прибор измеряет выходное напряжение усилителя, которое пропорционально выходной мощности. Данное напряжение снимается с антенной цепи с помощью трансформатора ТА1. В антенной цепи присутствует реле К4, которое призвано коммутировать две антенны.

Переключение диапазонов осуществляется замыкателями RL1-RL7. Диоды VD7-VD12 обеспечивают замыкание неработающих витков катушки П-контура при работе усилителя на высокочастотных диапазонах. Охлаждение лампы осуществляется с помощью вентилятора М1, который установлен в подвале лампы и охлаждает лампу в направлении катод-сетки-анод. Вентилятор питается от отдельного выпрямителя на трансформаторе TV3 через фильтр TV1C24C25TV2C26C27.

Фильтр предназначен для ограничения проникновения в цепи питания вентилятора высокочастотных наводок с П-контура. С помощью резистора R29 осуществляется регулировка количества оборотов вентилятора. Система охлаждения оснащена термостатом для автоматического регулирования мощности воздушного потока в зависимости от температуры лампы.

Датчик температуры размещен в воздушном потоке со стороны анода лампы. Второй вентилятор вытягивает горячий воздух из лампового отсека (на схеме не показан), третий — охлаждает высоковольтный выпрямитель. Все напряжения, необходимые для питания лампы, кроме анодного, заведены в подвал лампы через проходные конденсаторы С13-С23 для ослабления связи сетка-анод.

Детали, размещенные в подвале лампы, очерчены пунктирной линией на схеме.

Лампочки EL1-EL4 осуществляют подсветку приборов.

Схема низковольтного блока питания приведена на Рис.2 и выполнена на двух стандартных (стандарт СССР) трансформаторах TR1-ТСТ-125 и TR2-ТПП-322. Трансформатор ТR2 осуществляет питание накала лампы при надлежащем соединении обмоток(указано на схеме). Трансформатор TR1 обеспечивает питание экранной и управляющей сеток, микросхем стабилизатора управляющей сетки и реле, которые осуществляют переключение режима «прием-передача».

Выпрямители этих напряжений установлены на плате 1. Кроме того, на этой плате установлены стабилизаторы напряжений управляющей и экранной сеток, которые осуществляют первую ступень стабилизации. Узел, размещенный на плате 2, осуществляет динамическую стабилизацию напряжения управляющей сетки, которое изменяется от -95В при отсутствии входного высокочастотного сигнала от трансивера, до -45В при наличии входного сигнала от трансивера.

Другим словами, в паузе между посылками телеграфного сигнала, или между словами в однополосном сигнале, на управляющей сетке напряжение -95В и лампа заперта этим напряжением, при наличии посылки телеграфного сигнала, или звука при работе в однополосном режиме, на управляющей сетке напряжение -55В и лампа в этот момент открыта. Стабилизатор выполнен на микросхемах UA741 и транзисторах IRF9640 и КТ829А.

На плате 3 размещена вторая ступень стабилизатора напряжения экранной сетки, которая выполнена на операционном усилителе UA741 и мощном полевом транзисторе IRF840. В нижней части платы на транзисторах VT4-KT203, VT5-KT3102 и VT6-KT815 размещена система, защищающая кв усилитель от перегрузок. Принцип работы данной системы состоит в измерении тока экранной сетки лампы и отключения высокого напряжения и напряжения коммутации «прием-передача» при превышении установленного с помощью резистора R32 порога срабатывания защиты.

В данном случае порогом срабатывания защиты является ток экранной сетки лампы величиной в 50 мА. Эта величина является паспортным значением тока при котором лампа ГУ-84Б отдает максимальную мощность. Для возврата системы защиты в первоначальное состояние, после устранения неисправностей, которые вызвали превышение установленного тока сетки, служит кнопка «RESET».

На плате 4 размещен формирователь напряжения «прием-передача». Он представляет собой ключ, который выполнен на транзисторе VT7-KT209 и срабатывает при замыкании на «землю» контакта RX/TX.

Высоковольтный блок питания изображен на Рис.3 и особенностей не имеет. Напряжение сети ~220В подается через фильтр TV1C1C2C3C4 и контакты пускового реле К1 на первичную обмотку трансформатора TV2. Реле К2 совместно с мощным резистором R4 осуществляет мягкий пуск выпрямителя. Необходимость этого вызвана применением в фильтре выпрямителя конденсатора большой емкости С6, для первоначальной зарядки которого требуется мощный импульс тока.

С помощью токового трансформатора TV4 и амперметра РА1 измеряется ток, потребляемый от сети ~220В. Вольтметр PV1 измеряет величину анодного напряжения. Поскольку величина анодного тока лампы достигает 2А была применена система охлаждения блока на вентиляторе М1, питание которого осуществляется от отдельного выпрямителя.

Конструкция и детали

Конструктивно кв усилитель располагается в двух блоках (фото1) — блок высоковольтного выпрямителя и сам усилитель с низковольтными источниками питания. На передней панели высоковольтного выпрямителя установлены два прибора, которые измеряют ток, потребляемый от сети, и величину анодного напряжения, а также кнопка включения блока.
Внутренний монтаж блока приведен на фото 2 и фото 3.

На передней панели кв усилителя установлены приборы для измерения тока управляющей сетки, тока экранной сетки, тока анода и выходной мощности кв усилителя, ручки настройки конденсаторов С1 и С2 П-контура, переключатель диапазонов и кнопки управления. На задней панели размещены разъемы для присоединения двух антенн, подачи входного сигнала, подачи высокого напряжения, коммутации усилителя с помощью трансивера, или отдельной педали, подачи ALC и предохранители FU1, FU2 и FU4. Внутренний монтаж усилителя приведен на фото 4.

Низковольтные выпрямители выполнены в виде съемного блока, который показан на фото 5. Транзисторы VT1, VT2 и VT3 размещены на радиаторах площадью 25 кв.см., стабилитроны VD4-VD7 — на радиаторах площадью 30 кв.см.

Конденсаторы С38 и С39 обязательно типа К15У на напряжение 10-12 кВ, С1 — вакуумный на напряжение 4 кВ, С2 — с воздушным зазором не менее 1 мм. С40 и С41 типа КВИ на напряжение 10-12 кВ. С55, С56 и С57 типа КВИ на напряжение 1-2 кВ.

Резисторы R3 и R22 обязательно безиндукционные типа МОУ.

Типы реле указаны на схемах.

Обмоточные данные трансформаторов не приводятся, так как все примененные трансформаторы стандартные за исключением высоковольтного, который был изготовлен на заказ по технологии «TORNADO» исходными данными для которого были:

Напряжение питания ~220В, что является напряжением первичной обмотки.
Напряжение вторичной обмотки ~2600В при токе до 2А.

Настройка усилителя

Данный кв усилитель является достаточно сложным устройством, поэтому настройка должна проводиться очень тщательно и аккуратно. Лампа накаливания в качестве эквивалента нагрузки категорически не подходит поскольку ее сопротивление резко меняется в зависимости от степени накаливания и такая нагрузка является скорее реактивной, нежели активной.

Этап 1. Регулировка и настройка всех источников питания.

Все выпрямители должны выдавать напряжения указанные на схеме. Невысокие требования предъявляются к выпрямителям, которые питают вентиляторы и обмотки реле. Здесь разброс напряжений может изменяться в пределах +-10% от номинального.

Напряжения, питающие вентиляторы, выбираются в зависимости от имеющихся в наличии вентиляторов. Главный вентилятор М1 на Рис.1 типа «улитка» должен обеспечивать подачу в ножку лампы не менее 200 куб.м воздуха в час.

От его правильной работы зависит состояние «не очень дешевой» лампы. Если при отказе двух остальных вентиляторов усилитель будет долго сохранять работоспособность, то при отказе М1 усилитель замолчит надолго. В данной конструкции применен вентилятор, который потребляет ток 3А при напряжении 27В. Такие величины тока и напряжения должен обеспечивать трансформатор TV3 и диоды VD.

Стандартный термостат Т419-М1 позволяет устанавливать температуру срабатывания до 200 градусов. При первой регулировке устанавливаем температуру срабатывания 40 градусов. Подогревая паяльником датчик температуры, убеждаемся в том, что реле срабатывает. Следующая проверка состоит в нагревании датчика температуры лампой при включенном одном только накале. Убедившись в том, что реле четко срабатывает, переходим к следующему выпрямителю.

Второй вентилятор плоский, компъютерный диаметром 120-150мм. Он установлен в усилителе над лампой. В усилителе установлен такой вентилятор на напряжение +24В и потребляемый ток до 0.5А. Третий вентилятор установлен в высоковольтном блоке питания, также компъютерный, но на напряжение +12В и ток до 0.3А. Сответствующее напряжение и ток должен обеспечивать выпрямитель трансформаторе TV3 на Рис.3. Кроме того, на этот выпрямитель нагружено реле задержки К2 и индикаторная лампа, что необходимо учесть при выборе TV3.

Напряжение коммутации «прием-передача» +24VTX формируется с напряжения +24V, которое обеспечивает трансформатор TR1. Ток, потребляемый по этой цепи до 1А. Для питания обмоток замыкателей переключения диапазонов используется второй выпрямитель на +24V с током до 5А. Напряжение питания экранной сетки лампы обеспечивается выпрямителем на диодной матрице VD1. На вход матрицы подается переменное напряжение 350В с одной из вторичных обмоток трансформатора TR1.

После выпрямления и фильтрации напряжение величиной +490В подается на первую ступень стабилизации — резистор R1 и стабилитроны VD4-VD6. Стабилизированное напряжение +430В подается на вход второй ступени стабилизации выполненной на микросхеме DA5 и мощном полевом транзисторе VT3. Уровень стабилизированного напряжения устанавливается с помощью переменного резистора R20. Окончательно установленная величина должна равняться +340В.

Правильно отрегулированный стабилизатор должен обеспечивать такое напряжение при нагрузке до 60 мА. В противном случае необходим подбор величин резисторов R26 и R27. Напряжение питания управляющей сетки обеспечивается выпрямителем на диодной матрице VD2 и после стабилизации первой ступенью оно равняется -100В. Ток потребления по этой цепи составляет не более 10 мА.

Далее, это напряжение стабилизируется с помощью динамического стабилизатора на двух операционных усилителях DA2 и DA3 и двух транзисторах VT1 и VT2. Начальный ток лампы устанавливается резистором R13 и он должен равняться 50 мА. В этот момент напряжение смещения на управляющей сетке лампы должно быть равно -90-95В.

Величина этого напряжения зависит от экземпляра лампы, где, вследствие разброса параметров лампы эта величина может меняться на 10-15%. При появлении высокочастотного сигнала напряжение смещения уменьшается до 45-55В, что соответствует току покоя лампы в 400-500 мА. При соответствии всех узлов питания указанным выше требованиям переходим к следующему этапу.

Этап 2. Настройка входной части. Она заключается в подборе величин индуктивностей L3 и L4, а также величин емкостей С3 и С4 до получения КСВ на входе не превышающего 1.2 на всех диапазонах. Этот этап настройки проводится при вставленной в панельку лампе. Входной сигнал поступает от трансивера при малой мощности 5-10 Вт. Напряжения на лампу не подаются.

Внимание! Перед первой подачей на лампу анодного напряжения необходимо провести тренировку лампы! В противном случае лампа выйдет со строя! Процесс тренировки лампы описан в заводской этикетке на лампу.

Этап 3. Настройка П-контура. Для успешного проведения этого этапа необходим безиндукционный эквивалент нагрузки величиной 50 Ом и мощностью 1.5-2 кВт. Для этого хорошо подходит эквивалент нагрузки от радиостанции Р-140. Кроме этого необходим высокочастотный вольтметр для измерения напряжений до 300В. И, конечно, трансивер с которым в дальнейшем будет работать усилитель. UW3DI для этой цели почти не подходит, хотя при определенной настойчивости и целеустремленности можно обойтись и этим.

Включаем усилитель, 3-4 мин. прогреваем лампу, переводим усилитель в режим «передача» и подаем от трансивера несущий сигнал величиной 5-10 Вт. Проводим эту процедуру на диапазоне 14 мГц при подключенном в антенный разъем усилителя эквиваленте нагрузки с высокочастотным вольтметром и подачей всех напряжений на лампу. Вращением ручек конденсаторов С1 и С2 добиваемся максимума показаний вольтметра. В случае если максимум показаний вольтметра отсутствует необходимо изменить количество витков катушки П-контура.

При правильной настройке П-контура провал анодного тока составляет 10-15% от максимального и он совпадает с максимумом показаний измерителя выходной мощности, а также высокочастотного вольтметра. При увеличении емкости С2 величина провала анодного тока увеличивается, при уменьшении — уменьшается. При подаче на вход усилителя номинальной входной мощности, которая составляет 30-35 Вт, появится ток экранной сетки.

Его величина зависит от величины емкости конденсатора С2: при увеличении С2 увеличивается ток экранной сетки, при уменьшении С2 — ток уменьшается. Таким образом возможно установить ток экранной сетки равным 50 мА. В этом случае выходная мощность усилителя будет максимальной. Дальнейшее увеличение мощности возбуждения влечет за собой появление тока управляющей сетки.

Согласно документации на лампу ГУ-84Б допускается увеличение этого тока до 5 мА. В этом случае лампа отдаст максимальную неискаженную мощность. Как показывает практика, лучше в этот режим не заходить потому, что отмечается появление повышенного уровня интермодуляционных искажений и некоторое расширение полосы излучаемого сигнала.

При подаче номинального уровня раскачки 30-35 Вт мы должны получить напряжение на эквиваленте нагрузки 270-280 В, что соответствует мощности в 1500 Вт. Аналогичные процедуры необходимо провести на всех остальных диапазонах. На диапазонах 21, 24 и 28 мГц допустимо снижение выходной мощности до 1100-1200 Вт.