Гібридний КВ підсилювач потужності нового типу
Радіоаматори, що використовують професійні радіоприймачі, зазнають труднощів з отриманням в тракті передачі необхідної для роботи в ефірі потужності кілька десятків або сотень ват, тому що вихідна потужність доопрацьованого приймача або трансиверного приставки до нього, як правило, не перевищує 2-3 ват. Найбільш доцільно в цьому випадку застосування гібридного підсилювача потужності (РА), який дозволяє отримати коефіцієнт посилення за проектною потужністю до декількох сотень.
Деякі радіоаматори з недовірою ставляться до гібридних РА, вважаючи, що такі підсилювачі не дозволяють отримати сигнали високої якості. Насправді, гібридні РА забезпечують отримання сигналів високої якості анітрохи не поступаються підсилювачів, виконаним за класичною схемотехніці. Необхідно відзначити, що гібридні підсилювачі вимагають ретельного регулювання і розуміння тих процесів, які при цьому відбуваються.
Головним недоліком біполярних транзисторів є необхідність установки великого початкового струму 100 і більше мА, для виведення транзистора на початок лінійної дільниці характеристики. Великий початковий струм транзистора і відповідно лампи, знижує ККД підсилювача і призводить до перегріву анода лампи навіть при відсутності сигналу збудження. Маленький початковий струм призводить до обмеження сигналу знизу і помітним нелінійних спотворень.
Недолік польових транзисторів - велике залишкову напругу на стоці (8 ... 12 В) і відповідно велику внутрішньо опір. Струм польового транзистора, наприклад КП901, починає обмежуватися на рівні близько 300 мА. Так як після досягнення зазначеного струму, збільшення амплітуди збудження не призводить до збільшення струму стоку, настає обмеження сигналу зверху.
У пропонованому гібридному РА використаний біполярний транзистор. Притаманні цим варіантом недоліки усунуті за допомогою спеціальної схемотехніки, яка дозволяє роздільно встановлювати початковий струм лампи і транзистора, наприклад: ток лампи 15 мА, а транзистора 120 мА.
В підсилювачі працюють дві лампи 6П45С з транзистором КТ922Б в катоді. На відміну від відомих схем, на колектор транзистора VТ4 через розв'язують дросель L7 і захисний діод VD11 подається напруга від стабілізатора струму, виконаного на транзисторах VТ5 і VТ6. Через транзистор VТ4 в катоді ламп, протікає сумарний струм ламп VL1 і VL2 і стабілізатора на VТ5 і VТ6. Кожен з цих струмів має незалежне регулювання і може бути встановлений на задану величину, забезпечуючи тим самим необхідний режим роботи і ламп і транзистора. Струм, що проходить через лампи і транзистор VТ4, при відсутності напруги збудження - є початковим струмом ламп. При подачі напруги збудження, струм через лампи і транзистор змінюється і пропорційний рівню збудження. Та частина струму, яка надходить на транзистор VТ4 від стабілізатора, завжди постійна і не залежить від рівня збудження. Ланцюжок з двох діодів VD7, VD8 і стабілітрона VD6 захищає транзистор VТ4 від перенапруги. Накальную напруга для ламп підводиться через дросель L6, що усуває шкідливий вплив ємності між катодом і ниткою розжарення. Напруга збудження подається в базу транзистора VТ4 через широкосмуговий понижуючий трансформатор Т1, що погоджує 50-омний вхід РА з низькоомним входом транзистора. Напруга ALC знімається з емітера транзистора VТ4 і регулюється за допомогою потенціометра R25.
Вузол на мікросхемі DD1 дозволяє проводити перемикання РА в режим передачі. Порядок управління наступний: після замикання контакту педалі на корпус, ключ на VТ1 замикає RX; через заданий часовий інтервал антенне реле К1 підключає антену до РА; і, нарешті, після тимчасової затримки встановлюється режим передачі за допомогою реле К2. Після відпускання педалі процес йде у зворотному порядку: вимикається TX; перемикається антена і дозволяється робота приймача.
Налагодження РА починається з установки струму величиною 100-110 мА в стабілізаторі струму на VТ5, VТ6. Для регулювання стабілізатора необхідно відключити колектор транзистора VТ5 від решти схеми і з'єднати його через міліамперметр і послідовно включений з ним резистор, величиною 300 Ом, з корпусом. Струм стабілізатора встановлюється резистором R27, величина якого визначається за формулою R = 0,625 / I. де опір в Омах, ток в Амперах. У нашому випадку необхідний резистор 6,25 Ом. Стандартного резистора такого номіналу немає, тому слід включити паралельно два резистора 6,8 Ом і 68 ... .82 Ом. Далі, після відновлення схеми стабілізатора струму, регулюючи потенціометр R14, встановлюють початковий струм ламп величиною 15 ... 20 мА (РА - в режимі передачі, збудження не подано). Якщо початковий струм не вкладається в задані межі, необхідно змінити величину резистора R11. Загальний струм через транзистор VТ4 має дорівнювати сумі струмів через лампи і стабілізатор струму. Струм бази транзистора VТ4 невеликий, і може не враховуватися. Контроль струму VТ4 здійснюється по падінню напруги на резисторі R20.
Останній етап - налаштування контурної системи РА. Відправною точкою при налаштуванні є анодний струм ламп при поданому порушення і розстроєному анодном контурі.
Регулюючи рівень збудження, необхідно встановити анодний струм ламп, при розладнаному контурі - 620 мА. Цю операцію необхідно виконати дуже швидко, тому що в цьому випадку вся потужність, що підводиться розсіюється на анодах ламп, і вони можуть вийти з ладу. Тепер, регулюючи антенний конденсатор і підлаштовуючи анодний конденсатор контурної системи, до отримання спаду анодного струму, встановити останній на рівні 550 ... 560 мА. Спад анодного струму в резонансі, по відношенню до струму «розкачки» повинен становити 10%, саме така величина спаду анодного струму забезпечує хорошу лінійність і високий ККД РА в режимі SSB. У режимі CW спад анодного струму може бути 20%, в цьому випадку досягається максимальна потужність РА і полегшується тепловий режим ламп. Особливо треба підкреслити, що при налаштуванні анодного контуру сигнал збудження повинен бути або однотонового, або CW. Використання двухтоновий сигналу або голосу при налаштуванні РА, а також використання різних індикаторів напруженості поля не дозволяє правильно налаштувати підсилювач і веде до появи інтермодуляционних спотворень і як наслідок - до розширення випромінюваної смуги частот.
Пропонований підсилювач, при якісно виконаної контурній системі, забезпечує пікову потужність в SSB режимі 385 ват, при ККД 68%. рівень інтермодуляционних спотворень не перевищує -30 дБ. Вхідна напруга необхідне для досягнення max потужності не перевищує 10 В на навантаженні 50 Ом.
Кілька загальних зауважень. Лампи 6П45С мають аноди розташовані не зовсім симетрично щодо сіток, що призводить до нерівномірного розігріву анода і зниження розсіюваною їм потужності. Тому максимальну потужність РА можуть забезпечити тільки спеціально відібрані лампи з рівномірним розігрівом анода.
У лампі 6П45С провідник, який з'єднує всередині лампи анод з анодним ковпачком, виконаний з тонкого мідного дроту, яка може розплавитися при роботі РА з максимальною потужністю на найвищих частотах. Тому, при роботі на діапазонах 24 і 28 МГц, необхідно знижувати вихідну потужність РА на 30%.
Підсилювач на лампах 6П45С вимагає досить низького опору навантаження і відповідно великий величини анодного конденсатора змінної ємності. Так як в даний час такі конденсатори досить дефіцитні, є сенс замінити його набором конденсаторів постійної ємності, комутованих перемикачем діапазонів. У цьому випадку в якості контурної індуктивності можна використовувати кульової варіометр, він же використовується для настройки анодного контуру в резонанс.
Пропонований варіант контурної системи має більш вузький, ніж в звичайному П. контурі діапазон узгоджуваних опорів і вимагає застосування антен з кабельним зниженням.
І на закінчення про деякі конструктивні особливості РА.
Лампи підсилювача встановлені вздовж задньої стінки шасі на невеликій відстані від неї. Ребристий радіатор (150х40 мм), на якому встановлений VТ4, кріпиться на стійках висотою 3 мм із зовнішнього боку задньої стінки шасі, ребрами назовні. Висновки транзистора VТ4, пропущені через отвір в задній стінці, розташовуються поруч з висновками катодів ламп, з таким розрахунком, щоб відстань від кожного з катодів до колектора VТ4 було однаковим. Антипаразитні дроселі, що з'єднують аноди ламп з розділовим конденсатором С19, також повинні мати однакову довжину.
У шасі вирубані два отвори діаметром 58 мм для установки ламп. Дві лампові панельки встановлені на алюмінієвій пластині розташованої під шасі таким чином, щоб лампи після установки були втоплені на 18 мм. Транзистор Т5 встановлений на игольчатом радіаторі 40х40 мм.
Рекомендується прокласти загальну корпусні шину з тонкої міді або фольгованого текстоліту товщиною 15 ... 20 мм між корпусних частиною антенного роз'єму і ламповими панельками. Все блокувальні конденсатори, підключені до ламп, а також всі деталі контурної системи, які повинні з'єднуватися з корпусом, необхідно підключити до корпусних шині. Ізолювати корпусні шину від шасі не потрібно.
Юрій Петров (UT5TC), м.Харків