И. Подгорный (EW1ММ).
"КВ и УКВ" июль 95
Усилители с общей сеткой с применением металлокерамических триодов широко используются радиолюбителями на
протяжении многих лет. Преимущества такого усилителя
— хорошая линейность, повышенная устойчивость в работе, высокие энергетические показатели.
Недостатки—малый коэффициент усиления (10...25), а так же большая, чем в усилителях с общим катодом, требуемая
мощность возбуждения.
В схемах с общей сеткой иногда используются тетроды и
пентоды в триодном включении. Последние, у которых лучеобразные пластины или третья сетка соединены с катодом
внутри лампы, не рекомендуется применять в схеме с ОС,
т.к. они склонны к самовозбуждению.
В последние годы в ряде республик СНГ пересмотрен регламент радиолюбительской связи. В частности, станциям вы
сшей категории разрешено использовать мощность до 1 кВт.
Там, где это не сделано, в период крупных международных соревнований по специальному разрешению ГИЭ иногда
разрешают доводить мощность до указанной величины.
Линейный усилитель мощности класса 1 кВт с применением металлокерамического триода ГС-35Б (рис.1) ориентирован на тех радиолюбителей, которые имеют соответствующее разрешение.
Данная схема может быть полезна и тем,
кто строит усилитель меньшей мощности на лампах типа
ГИ7Б, ГИ14Б или подобных, поскольку их построения аналогичны рис. 1 при соответствующих напряжениях анода и
смещения.
Технические данные усилителя мощности на ГС-35Б:
- класс работы усилителя — В2;
- входное сопротивление — 50...75 Ом;
- выходное сопротивление —50...75 Ом;
- эквивалентное сопротивление анодного контура — 2 кОм;
- напряжение анода — 3000 В;
- мощность, отдаваемая в нагрузку — 1 кВт;
- КПД усилителя — 55...65%;
- мощность возбуждения — 80 Вт.
Детали усилителя
Др.1 — накальный дроссель на стержневом ферритовом сердечнике длиной 150 мм диаметром 8...12 мм, предварительно обмотанном стеклотканью. Проницаемость — 400. Намотка — в два провода. Количество витков — 25. Провод — ПЭВ диаметром 2 мм. Индуктивность — не менее 35 мкГн.
Др.2 — анодный дроссель. Каркас — диаметром 30 мм. Намотка — виток к витку, образует обмотку длиной 70 мм, затем, ближе к аноду лампы — 17 витков с принудительным шагом. Индуктивность— 195 мкГн. Провод—ПЭВ диаметром 0,5 мм;
Др.3 — дроссель ВЧ типа — 2,5 мГн.
L1 — катушка П-контура диапазона 28/21 МГц. Материал — медная шина 1х10 мм. Количество витков— 3,5...4. Отвод на 28 МГц — от 2,5 витка. Диаметр оправки — 40 мм;
L2 —диапазон 14 МГц. Материал— медная трубка 6 мм. Количество витков — 5,5...6. Диаметр оправки — 50 мм.
L3 —диапазон 7/3,5/1,8 МГц. Материал — голый медный провод диаметром 2,5 мм. Количество витков — 20. Диа- метр ребристого каркаса из радиофарфора — 75 мм. Индуктивность — 20 мкГн.
Во всех катушках П-контура намотка выполняется так,
чтобы расстояние между соседними витками равнялось диаметру применяемого провода (трубки). На диапазонах
28 МГц и 21 МГц расстояние между витками катушки равно
толщине шины, т.е. 1 мм.
VD1...VD7 — стабилитроны Д815А, установлены на радиаторах и изолированы от корпуса.
VD8 — стабилитрон Д817А.
VD9,VD10,VD11— диоды 1000В, 1 А.
РА1 — измерительная головка — 1,5 А.
РА2 — измерительная головка — 0,5 А.
РV1 — измеритель высокого напряжения.
С1 — 10...500 пФ с зазором 3...4 мм.
С2 — 2200 пф, рабочее напряжение — 10 кВ, ток — 6...8 А.
СЗ — 2000 пф, от лампового вещательного приемника.
С4 — 1000 пФ, рабочее напряжение — 10 кВ.
С5—2200 пф. Тип—КВИ-3. Рабочее напряжение— 10 кВ.
С6—0,01 мкФ, 1кВ.
С7—0,01 мкФ, 300 В.
С8,С9,С10—0,01 мкФ, 300 В.
Реле К1 — РПВ 2/7 ВЧ типа. Рабочее напряжение — 27 В.
Реле К2 — ВЧ типа. Рабочее напряжение — 27 В, ток кон тактов — 5...7 А.
Реле К3—НЧ типа на ток 1 А. Рабочее напряжение—27В.
S1 — переключатель НЧ типа на ток 1 А.
S2 — галетный переключатель ВЧ типа, керамический, на
ток 7...8 А.
Блок питания, показанный на рис.2, содержит следующие
детали:
VD1...VD20— выпрямительные диоды 1 кВ, ЗА.
С1...С20—0,01 мкФ, 1 кВ, керамические.
R1 ...R20 — 390 к, мощность — 0,5 Вт.
R21...R22—30 Ом, тип ПЭВ-10.
К4 — реле переменного тока. Контакты — 10 А, Uраб — 220 В.
К5 — реле переменного тока. Контакты — 5 А, Uраб — 220 В.
Т1 — силовой трансформатор. Напряжение вторичной обмотки — 3000 В при токе 0,8 А.
Т2 — накальный трансформатор 4А, 12,6В (ТН-46).
Т3— тип ТН-36,ТН-46.
Назначение элементов блока питания
R21 — для ограничения тока в первичной обмотке высоковольтного трансформатора в момент включения, чтобы предотвратить выход>из строя диодов выпрямителя.
R22 — для ограничения тока накала. Повышает срок службы лампы до 22000 час.
Спустя 20...40 мс эти резисторы закорачиваются контак
тами реле. Задержка слышна на слух. Номиналы R21 и R22
должны подбираться. Так, при емкости конденсатора фильтра в высоковольтном выпрямителе 25 мкФ R21 = 30 Ом.
При емкости 250 мкФ потребовался резистор 15 Ом. Влияет
также тип применяемого реле.
Выпрямитель собран по двухполупериодной мостовой
схеме.
Максимальное обратное напряжение диодов должно
быть в 1,4 раза больше входного действующего напряжения. Пример одного плеча диодного моста изображен на
рис.2. Каждый диод зашунтирован резистором для равномерного распределения обратного напряжения. Шунтиру-
ющие конденсаторы необходимы для устранения так называемого "белого" шума, который может сопровождать пе
редачу. Резисторы 240 к — для выравнивания напряжения
на неполярных конденсаторах фильтра, а также для разряда последних после выключения выпрямителя. Резисторы
номиналом 1 МОм — 10 шт, служат шунтом измерителя
высокого напряжения, который находится на передней панели выпрямителя. Калибровочный резистор Rдоп. входит
в общий номинал шунта. Предохранители блока питания
установлены на диэлектрической пластине.
В высоковольтном выпрямителе в качестве фильтра нежелательно использовать электролитические конденсаторы
вследствие разброса их параметров и плохой работоспособности при неравномерном распределении напряжения
на них. Не следует ожидать напряжения на выходе выпрямителя в 1,41 раза выше, чем напряжение на вторичной об
мотке. Высоковольтные выпрямители, в отличие от низковольтных, работают по своим законам. Даже при использо
вании трансформатора с габаритной мощностью 2,5 кВт
сказываются потери во вторичной обмотке и броски по сети.
В приведенной схеме напряжение холостого хода выпрями
теля — 3400 В, а при настроенном в резонанс П-контуре —
3000 В. Реле К1, К2, К3 ВЧ блока усилителя, а также схема
индикации питаются стабилизированным напряжением 26 В
(рис.3).
Микросхема КР142ЕН12А установлена на радиаторе,
который изолирован от корпуса. Собственно ВЧ блок усилителя по схемным решениям знаком многим. Следует пом
нить, что усилитель работает в классе В2, т.е. когда напряже
ние возбуждения превышает напряжение смещения. Имеет
место ток сетки, который может достигать 30% от тока като
да. В целях безопасности не производится измерение Iа в цепи
+3000 В. Ток катода равен сумме токов сетки и анода.
Стабилитроны VD1 ...VD7 обеспечивают смещение лампы.
Ток покоя в SSB составляет 100 мА, в CW — 60 мА.
VD8 — стабилитрон, обеспечивает запирание лампы в режиме приема.
При передаче он закорачивается контактами
реле К3. При подаче напряжения накала необходимо учитывать падение напряжения на накальном дросселе. Срок
службы лампы намного увеличивается при использовании
резистора R22 в цепи первичной обмотки накального трансформатора, а также при подаче напряжения накала, на 2%
меньше номинального. Последнее измеряется непосредственно на клеммах лампы, т.е. с учетом падения напряжения на
дросселе. С помощью R1 (10 Ом) производится измерение
тока сетки. На транзисторах VТ1 и VТ2 выполнена схема индикации. Зеленый светодиод показывает нормальную работу усилителя.
Резистором 500 Ом устанавливают порог срабатывания светодиода при токе сетки лампы до 30% от максимального тока катода. Порог срабатывания красного светодиода устанавливается при токе 35%.
При неправильном согласовании усилителя с антенной,
обрыве самой антенны, а также при перекачке и перегреве
лампы возрастает ток сетки и, соответственно, сработает
красный светодиод, что обращает внимание оператора на
неправильную работу усилителя.
Резисторами 680 Ом в цепи светодиодов подбирают значения тока в цепи в пределах 10 мА. При эксплуатации усилителя при появлении тока сетки в момент настройки сразу
необходимо произвести подстройку регулирующих элементов П-контура, для того чтобы отвести ВЧ энергию в нателя низкое, рекомендуется применять переключаемые входные контура. Такие контура имеют низкую добротность порядка 2 — и не нуждаются в перестройке.
Если в трансивере имеется П-контур с переменным конденсатором на выходе, проблем согласования с усилителем
нет, однако входное напряжение становится несимметричным. Это приводит к определенному уровню нелинейных
искажений и уменьшению КПД на 5%. Конструктивно лампа может быть расположена как горизонтально, так и вертикально. Обдув со стороны анода — потоком воздуха до
150 м3 час.
Панелька представляет собой мощный теплоотвод от сетки на шасси устройства. Материал — бронза, латунь. Желательно, чтобы поток воздуха проходил от анода
к катоду и выходил за пределы усилителя. Если блок питания выполнен в виде отдельного устройства, для подачи
+ 3000 В в ВЧ блок используют отрезок толстого коаксиального кабеля, предварительно сняв с него оболочку и экран.
Напряжение -3000В подают медным проводом диаметром
2...3 мм в хорошей изоляции, повышенных требований к
нему нет. Напряжение питания накала лампы подается через
пару экранированных проводов. Экраны на концах заземляют в ВЧ блоке и в выпрямителе. Корпус выпрямителя и усилителя тщательно соединяют между собой и заземляют. Катушки П-контура, анодный дроссель и радиатор анода лампы для уменьшения монтажной мощности располагают не
ближе 5 см от металлических поверхностей. Переменный конденсатор С3 соединяют с гнездом "Антенна" внутри усилителя с помощью коаксиального кабеля, волновое сопротивление которого равно выходному сопротивлению усилителя.
Калибруют усилитель мощности с помощью эквивалента
50...75 Ом по максимуму ВЧ напряжения, определяя мощность, отдаваемую в нагрузку. При
эксплуатации усилителя с высокоомными длинопроводными антеннами рекомендуется использовать антенный тюнер.