Ламповый двухтактный оконечный усилитель передатчика

November 26, 2010 by admin Комментировать »

Мананков Е., г. Воронеж

«Практический совет – не считайте параметры усилителя незыблемы­ми, а его схему неприкосновенной.»

Р. А. Сворень

Спортивная приемо-передающая аппаратура обычно выполняется на по­лупроводниковых приборах. Конструирование на радиолампах применяет­ся тогда, когда параметры лампового прибора считаются потребителем луч­ше полупроводникового. По этой причине по сей день, разрабатываются конструкции аудиотехники, где радиолампы, помимо своего прямого назна­чения, используются, как декоративное оформление, входящее в дизайн конструкции.

У большинства же радиоспортсменов-коротковолновиков в комплект ра­диопередающей части аппаратуры входит все-таки ламповый усилитель мощностью более 100 Вт. Это связано с тем, что такие усилители на боль­шой мощности зарекомендовали себя, как более надежные, простые в изго­товлении и устойчивые в работе.

Усилители мощностью 200 Вт и более выполняют по однотактной схеме, часто соединяя лампы параллельно, для получения нужной мощности, и ре­же строят симметричные ламповые двухтактные усилители.

Однотактная схема усилителя проще двухтактной: легче согласуется с несимметричными цепями по входу и выходу, в конструкции усилителя ис­пользуется лишь один усилительный элемент. Однако наличие в выходном сигнале четных гармоник и самой мощной второй гармоники не дает право говорить, что это лучший вариант усилителя. На вторую гармонику беспо­лезно расходуется мощность источника питания, выделяясь в виде тепла в выходных избирательных цепях, и к тому же есть вероятность появления второй гармоники сигнала в нагрузке (антенне). Первая же гармоника норо­вит попасть в линию питающей электросети, создавая помехи бытовой ап­паратуре. Поэтому требуется тщательная защита как сигнальной, так и элек- тропитающей цепей от ненужных помех в этих цепях.

В двухтактной схеме усилителя эти недостатки, влияющие на качество сиг­нала, проявляются значительно слабее, но при всем этом требуется наличие двух усилительных элементов, симметрирование по входу и выходу при рабо­те с несимметричными нагрузками и несимметричными выходами источников сигнала. Впрочем, достоинства и недостатки однотактной и двухтактной схем усилителей хорошо описаны в учебной литературе по радиотехнике.

Двухтактную схему коротковолнового усилителя можно выполнить в ее классическом виде на один узкий участок КВ-диапазона, но чтобы расши­рить полосу пропускания усилителя, приходится сталкиваться с проблемой коммутации входных и выходных избирательных цепей, со сложностью оперативной настройки этих цепей.

Многие конструкторы-самодельщики и сейчас пытаются решить эти проблемы и построить широкополосный двухтактный ламповый усилитель, простой и удобный в управлении, похожий по схемотехнике на транзистор­ный усилитель. Примером этому является публикация в журнале «Радио» № 11 за 1987 г. на стр. 58-60. В статье С. Козакова (RW3DF) «Конструкто­ры связной аппаратуры отчитываются» В. Крылов (RV3AW) предложил схе­му широкополосного двухтактного усилителя мощностью 130 Вт на лампах 6П42С при анодном напряжении 300 В.

Потом появилась аналогичная схема двухтактного усилителя мощности с общими сетками на лампах ГУ50 (анодное напряжение 600 В) В. Кулаги­на (RA6LFQ) в журнале «Радиолюбитель» № 10 за 1995 год, статья «Усили­тели мощности», страницы 29-30.

В книге «Конструкции и схемы для прочтения с паяльником», выпуск 7, Солон-Р, г. Москва, 2001, (стр. 244-247) в статье «Усилитель с бестрансфор­маторным питанием на лампе ГУ29» (анодное напряжение 600 В) предло­жена схема двухтактного лампового широкополосного усилителя, создан­ная И. Августовским.

В журнале «Радиолюбитель KB и УКВ» № 2 за 2003 г. на стр. 36 в ста­тье «КВ усилители мощности» предложено еще две схемы ламповых двух­тактных ШПУ, одна с общим катодом на четырех лампах 6П45С, другая с общей сеткой на четырех ГУ50.

Все эти схемы, имея небольшие отличия, по сути – одно и то же. Считать их широкополосными с диапазоном 3,0…30,0 МГц с достоинствами двух­тактного усилителя нет смысла, и при попытке реализовать их – ничего пут­ного не получается. Создается впечатление, что вышеназванные авторы не могли не видеть того, что что-то в этих схемах не так при работе на норми­рованную нагрузку 50 (75) Ом и, наверное, просто отмахнулись – все равно это никто делать не будет, либо у них были другие причины.

Однако, применение многодиапазонных ненаправленных гармониковых антенн типа «Ground Plane», создающих сильные побочные излучения, сно­ва и снова вынуждало разобраться в причинах неработоспособности выше­упомянутых схем двухтактного усилителя.

Все эти перечисленные варианты усилителей были проверены, а резуль­тат один – отрицательный. Методом бесконечных проб и ошибок проясни­лось, что нужно для работоспособности лампового двухтактного широкопо­лосного усилителя. Оказалось, не так уж и много – см. рис. 3.1. В результа­те появилась возможность изготовить компактный, надежный, достаточно мощный, небольшого веса широкополосный усилитель (ШПУ).

От предложенных вариантов пришлось отказаться, т. к. эти усилители отказывались усиливать сигналы с длиной волны короче 40 метров и к тому же зарекомендовали себя как «грязные» особенно в низкочастотной части КВ-диапазона.

Смешанная индуктивно-емкостная связь выходного широкополосного трансформатора (ШПТ) с П-контуром на верхних частотах не дает физичес­кой возможности реализовать П-контур при активной 50-омной нагрузке усилителя. Даже применение в трансформаторах сердечников из высокочас­тотных ферритов не дает нужной величины связи, которая на высоких час-

тотах хотя и увеличивается, но не в достаточной степени (параллельно эк­вивалентному сопротивлению, характеризующему индуктивную связь, под­ключается на верхних частотах еще емкостное). Величина связи на низких частотах получается большой, а на верхних – она слишком мала. Все это за­ложено в самой конструкции предложенных трансформаторов.

Выходной трансформатор с неуправляемой связью в этих схемах – глав­ная причина неработоспособности ШПУ, т. к. на низких частотах для нор­мальной работы усилителя сильная связь анодной цепи ламп с нагрузкой не нужна, тогда как на верхних частотах связь надо увеличивать.

Нерешенные вопросы симметрирования усилителя по входу и выходу сохраняют проблемы однотактного усилителя. К тому же и применяемые радиолампы должны удовлетворять определенным требованиям.

В двухтактных ламповых ШПУ необходимо применять токовые радио­лампы с большими эмиссионными возможностями катода и удовлетвори­тельным коэффициентом полезного действия при пониженном анодном напряжении. Все это нужно для того, чтобы эквивалентное сопротивление выходной ступени усилителя было как можно меньшим, т. к. аноды ламп приходится нагружать на трансформатор с низким волновым сопротивлени­ем, а двухтактный усилитель имеет выходное эквивалентное сопротивление


ламп при одинаковых условиях (при одинаковом числе ламп) в 4 раза боль­ше чем у однотактного.

Наиболее подходящими для этой цели являются лампы 6П36С, 6П42С, 6IT44C, 6П45С, применяемые в блоках разверток телевизоров, или соответс­твующие радиолампы в металлокерамическом исполнении.

Выходной трансформатор типа ШПТ с индуктивной связью, был заме­нен ШПТЛ с автотрансформаторной связью. В ШПТЛ легче выполнить от­ветвления для получения оптимальной связи анодов ламп с нагрузкой и можно применить сердечник меньшего размера с большой начальной маг­нитной проницаемостью.

Рабочая конструкция усилителя была выполнена на лампах 6П45С по схеме с общим катодом, как более «тяжелый» (из-за большой емкости уп­равляющая сетка-катод) вариант ШПУ для получения отдаваемой мощнос­ти не менее 200 Вт на активной нагрузке 50 Ом.

Предлагаемый мостовой ШПУ предназначается для стыковки с транси- вером, усилитель мощности которого выполнен по однотактной или двух­тактной схеме мощностью 20…30 Вт (10… 15 Вт на лампу).

Усилитель трансивера может быть ламповым или полупроводниковым с выходным сопротивлением 50 Ом, выход – несимметричный и с максимально допустимыми нелинейными искажениями, разрешенными для такой мощнос­ти. Попадая на вход схемы, нелинейные искажения на выходе усилятся. Для их подавления вход лампового ШПУ организован соответствующим образом.

Сигнал с трансивера поступает на широкополосный трансформатор (ШПТ) типа «Бинокль» с малой индуктивностью рассеяния. Вторичная об­мотка ШПТ увеличивает выходное напряжение в два раза относительно входного, и оно подается симметрично на схему входного моста переменно­го тока Уитстона.

Такой мост, состоящий из двух активных одинаковых сопротивлений и двух равных по величине реактивных емкостных, есть частный случай мос­тов переменного тока. Баланс этого моста не зависит от частот нечетных гармоник сигнала, тогда как для четных гармоник он разбалансирован (мост считается разбалансированным тогда, когда в его короткозамкнутой диаго­нали появляется ток).

Мост переменного тока в данной конструкции ШПУ используется как бы вместо входного ФНЧ и совместно с П-контуром выходного усилителя трансивера уменьшает нелинейные искажения сигнала, подаваемого на сет­ки ламп мостового ШПУ

Этот мост переменного тока мостового ШПУ образован следующим обра­зом. В плечах моста находятся соответственно активные сопротивления наг­рузки вторичной обмотки входного трансформатора


ся, сигнализируя о готовности усилителя. После всего этот выпрямитель анодного напряжения окажется полностью подключенным к сети 220 В.

Тумблер SA2.1 позволяет переключать напряжение накала ламп с 9 В на 12,6 В по усмотрению оператора, и, соответственно, подавать напряжение +300 В контактом SA2.2 на стабилизатор экранного напряжения +150 В (180 В).

Электрическое реле К1 в узле реле времени – РЭС64Б, паспорт РС4.568.726-01. К2 – любое на рабочее напряжение 12 В с соответствующи­ми группами контактов.

Транзистор VT1, в стабилизаторе экранного напряжения, мощный высо­ковольтный BU508A (приборы КТ812, КТ704 неудобно крепить и они к то­му же, часто выходят из строя).

Трансформатор Т1 блока намотан двойным проводом от сетевого кабеля до заполнения на альсиферном или ферритовом кольце. В этой конструкции кольцо из альсифера составлено из двух колец с общим габаритом К44х28х21 мм.

Предохранители FU1 и FU2 на 3 А.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты