Amplificatore di potenza su una lampada GU-81M. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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L'amplificatore di potenza (PA) è realizzato secondo lo schema con una griglia comune su una lampada a filamento diretto affidabile testata nel tempo con anodi di grafite GU-81M (Fig. 1). Gli indubbi vantaggi di questo PA sono la sua prontezza per il funzionamento in pochi secondi dopo l'accensione e la semplicità nel funzionamento. La protezione da sovraccarichi e cortocircuiti utilizzata nell'amplificatore, l'accensione soft e la modalità di funzionamento sleep regolabile hanno permesso di creare un PA economico con caratteristiche decenti a dimensioni e costi minimi. Utilizza principalmente componenti domestici. L'amplificatore ha un basso livello di rumore acustico, poiché la ventola si accende automaticamente (solo quando la temperatura nel vano lampada raggiunge più di 100 ^оC).

L'elevata linearità è assicurata dalla scelta della modalità di funzionamento ottimale della lampada e dall'utilizzo di un variometro nel P-loop al posto della tradizionale bobina a spire accorciate. Tutto ciò ha permesso di ottenere la soppressione della seconda e terza armonica nel segnale di uscita ad un livello di -55 dB. La potenza di uscita dell'amplificatore è di 1 kW con una tensione anodica della lampada di 3 kV e una potenza nominale di ingresso di 100 watt.

Riso. 1. Schema di un amplificatore di potenza su una lampada GU-81M (clicca per ingrandire)

All'ingresso dell'amplificatore, i circuiti P dell'intervallo L9-L17, C8-C25 sono accesi, commutati dal relè K6-K14. Forniscono il coordinamento con qualsiasi ricetrasmettitore importato (anche senza sintonizzatore incorporato), fornendo un SWR in ingresso di almeno 1,5 su tutte le bande. Il tempo di transizione della PA alla modalità sleep da 5 s a 15 min è impostato dal regolatore, che viene visualizzato sul pannello frontale. È stata inoltre introdotta la modalità di funzionamento dell'amplificatore con una potenza di uscita ridotta fino al 50% ("TUNE"), che si ottiene riducendo la tensione della lampada VL1 a 9 V. Allo stesso tempo, è possibile sintonizzare il PA per un arbitrario molto tempo e completamente, senza perdita di qualità del segnale, funziona in onda.

L'amplificatore utilizza un circuito di alimentazione in parallelo per il circuito dell'anodo. Rispetto al circuito seriale, è più sicuro, poiché non c'è alta tensione sugli elementi del P-loop. L'utilizzo di un induttore di alta qualità collegato in parallelo con gli avvolgimenti del variometro sulle bande HF e l'assenza di spire in cortocircuito della bobina P-loop hanno inoltre permesso di ottenere quasi la stessa potenza di uscita su tutte le gamme.

Quando il PA è collegato alla rete, una tensione di 220 V viene fornita attraverso il filtro di rete L19L20 all'avvolgimento primario del trasformatore T2 attraverso la lampada alogena EL1. Ciò fornisce un avvio graduale dell'amplificatore, prolungando la durata della lampada GU-81M e di altri elementi del dispositivo. Dopo aver caricato i condensatori C40-C49 del raddrizzatore ad alta tensione fino a 2,5 kV, la tensione prelevata dal partitore sui resistori R13-R16 viene alimentata alla base del transistor VT3, il transistor si apre, il relè K4 viene attivato, chiudendo il suo contatti K4.1, K4.3, K4.4 lampada alogena EL1. La piena tensione della rete viene fornita all'avvolgimento I del trasformatore T2. La particolarità di questa inclusione è la piccola isteresi del funzionamento / rilascio del relè K4, che fornisce una protezione affidabile contro vari sovraccarichi (cortocircuito nei circuiti di potenza secondari, circuito del filamento e cortocircuiti nell'avvolgimento del trasformatore T2). Se si verifica uno dei guasti di cui sopra, la tensione alla base del transistor VT3 diminuirà, il relè K4 si spegnerà e il trasformatore T2 sarà nuovamente collegato alla rete tramite la lampada EL1, che limita la corrente a 1 A, prevenire il guasto della lampada VL1 e del PA nel suo complesso.

Il funzionamento dell'amplificatore è controllato da un nodo sul transistor VT1. Quando il contatto X1 "Control TX" viene cortocircuitato su un filo comune (la corrente in questo circuito è 10 mA), il transistor si apre e i relè K1, K2 collegano l'ingresso e l'uscita dell'amplificatore ai connettori RF XW1, XW2 con i loro contatti . Allo stesso tempo, i contatti del relè K1.2 chiudono il circuito catodico della lampada VL1 su un filo comune e l'amplificatore passa alla modalità di trasmissione del segnale. Nella modalità "QRP", l'interruttore SA3 interrompe l'alimentazione al transistor VT1, che impedisce all'amplificatore di passare alla modalità attiva e l'antenna riceve un segnale direttamente dall'uscita del ricetrasmettitore.

I ventilatori M1 e M2 mantengono la temperatura del PA, il che esclude il surriscaldamento degli elementi dell'amplificatore. Con una tensione di alimentazione ridotta, funzionano quasi silenziosamente. Il vano di alimentazione dell'amplificatore è dotato di una ventola per computer M1 (12 V, 0,12 A, diametro 80 mm), funzionante a una tensione di 7 ... circuito lampada a incandescenza VL8. In modalità normale, la ventola funziona con una tensione di alimentazione ridotta a 2 ... 150 V e a piena potenza di uscita sale a 150 ... 37 V. Il nodo sul transistor VT24 controlla il funzionamento della ventola M1. Quando l'amplificatore passa alla modalità "TX", la tensione +8 V dal collettore del transistor VT10 attraverso il diodo VD20 e il resistore R22 andrà al condensatore C2.

Quando la temperatura nel vano lampada sale a 100 ^оC, i contatti termici SK1 si aprono e dopo 8 ... 10 s il condensatore C35 è completamente carico. Il transistor VT2 si aprirà, il relè K5 funzionerà e porterà la ventola M2 a velocità più elevate. Dopo che l'amplificatore è uscito dalla modalità attiva, a causa della lenta scarica del condensatore C35 attraverso il circuito di base, il transistor VT2 viene tenuto aperto per altri 1,5 ... 2 minuti e la ventola continua a funzionare ad alta velocità. Se il tempo di trasferimento è inferiore a 8 s, la ventola funziona a una velocità inferiore senza creare inutili rumori acustici. Il resistore R34 è selezionato in base alla velocità minima della ventola, che garantisce il regime di temperatura nella PA.

La modalità di risparmio energetico viene utilizzata nell'amplificatore, che si è dimostrata valida in molti progetti dell'autore. L'unità di controllo per questa modalità è realizzata su transistor VT4-VT6. Quando l'amplificatore è acceso, il condensatore C55 viene caricato da una sorgente + 12 V (DA1) attraverso un resistore trimmer R9 e un resistore R12. Ogni volta che si accende la trasmissione dal collettore del transistor VT1, una tensione di +24 V viene fornita alla base del transistor VT4 attraverso un divisore sui resistori R6, R7. Il transistor VT4 si apre e scarica il condensatore C55. Ma se l'amplificatore non trasmette da tempo, il condensatore C55 ha il tempo di caricarsi completamente (il tempo di carica è determinato dal resistore R9), il transistor composito VT5, VT6 apre e chiude il circuito di base del transistor VT13 a un filo comune. Il relè K4 è diseccitato e l'avvolgimento primario del trasformatore T2 viene riattivato attraverso la lampada EL1. L'amplificatore passerà alla modalità di risparmio energetico, in cui il consumo di corrente e il riscaldamento sono minimi, e l'amplificatore è pronto per funzionare a piena potenza in 1,5 ... 2 s. In modalità standby, la tensione del filamento della lampada VL1 è ridotta a 9 V. Per uscire da questa modalità è sufficiente premere brevemente il pulsante "TX" SB1 o mettere il ricetrasmettitore in modalità trasmissione collegando il connettore X1 a un filo comune .

Gli stabilizzatori di tensione sui chip DA1 e DA2 vengono utilizzati per alimentare unità di automazione e relè. Il resistore R31 limita la corrente in caso di cortocircuito nel circuito +24 V. Il raddrizzatore ad alta tensione è costruito secondo lo schema di raddoppio della tensione, che è vicino nelle sue caratteristiche al circuito a ponte, ma richiede la metà del numero di giri dell'avvolgimento anodico del trasformatore.

Il trasformatore T1 è realizzato su un circuito magnetico di dimensioni K20x10x7 mm dal grado di ferrite 200-400NN. L'avvolgimento secondario contiene 27 spire di filo PELSHO 0,25. L'avvolgimento primario è un filo che passa attraverso il foro dell'anello e collega il contatto del relè K2.1 con il variometro L1.

Il trasformatore di rete T2 è avvolto su un circuito magnetico toroidale da LATR-1M (9 A). Se il PA viene utilizzato in modalità "moderata" (ovvero senza funzionamento prolungato nei concorsi), è possibile lasciare l'avvolgimento di rete "nativo", che contiene 245 spire di filo con un diametro di 1,2 mm. Se l'avvolgimento viene riavvolto, è auspicabile aumentare il diametro del filo a 1,5 mm La corrente a vuoto dell'avvolgimento di rete dovrebbe essere 0,3 ... L'avvolgimento di potenza del relè (III) contiene 0,4 giri di filo PEV-1300 2, il filamento (IV) - 0,7 giri di filo PEV-28 2 con un tocco dal 0,7 ° giro.

L'amplificatore è montato in un contenitore metallico di dimensioni 500x300x300 mm. Profondità del basamento del telaio - 70 mm (Fig. 2). Nel seminterrato (Fig. 3) sono presenti le schede per un raddrizzatore ad alta tensione, controllo, stabilizzatori di tensione +12 e +24 V, una scheda misuratore di potenza, un limitatore di sovratensione, una scheda di ingresso, un relè K3-K5, un Interruttore automatico SF1 VA47-29 per una corrente di 10 A. La lampada EL1 si trova vicino all'interruttore SA4 "PWR" in modo che il suo bagliore possa essere visto attraverso l'alloggiamento trasparente del LED HL1 (colore blu del bagliore), che è installato sul pannello frontale accanto a SA4.

Riso. 2. PA montato

Riso. 3. Collocazione delle schede nel caso UM

L'interruttore SA1 è stato utilizzato dal dispositivo di corrispondenza della stazione radio R-130, che ha subito un significativo ammodernamento: il fermo è stato ridisegnato in dieci posizioni, è stato aggiunto un biscotto per la commutazione del relè dei circuiti di ingresso e un comune argento è stato aggiunto un collettore di corrente placcato di 1,5 mm di spessore.

Variometro L1 - dalla stazione radio R-836. Ha avvolgimenti commutabili e la sua induttanza varia da 2 a 27 uH. È possibile utilizzare il variometro della stazione radio R-140 o R-118, ma hanno dimensioni leggermente maggiori. La bobina L2 è avvolta con un tubo di rame di 6 mm di diametro su un mandrino di 60 mm di diametro. Ha nove spire con prese dalla 3a, 5a e 7a spira, contando dall'uscita della bobina dall'alto (vedi Fig. 1). Lo strozzatore L3 è avvolto con filo PEV-2 0,25 su un'asta di ceramica con un diametro di 8 mm ed è composto da quattro sezioni di 100 giri. Avvolgimento - tipo "universale", induttanza - circa 200 μH. L'induttore antiparassitario L4 è realizzato in filo per molle in acciaio al carbonio con un diametro di 1,3 mm e contiene 5 ... 7 spire avvolte su un mandrino con un diametro di 12 mm. Dallo stesso filo (senza tagliarlo), come continuazione dell'induttore, viene realizzato un contatto a molla a spirale - 7 ... 8 giri su un mandrino con un diametro di 18 mm, inserito saldamente sul terminale dell'anodo della lampada. L'avvolgimento dell'induttanza dell'anodo L5 è a tre sezioni: 100, 80 e 60 giri di filo PEV-2 0,35. L'avvolgimento viene fatto girare per girare (tra le sezioni 1,5-2 giri) su un telaio ceramico da un resistore PEV-100. Distanza tra le sezioni - 15 mm. Dopo l'avvolgimento, le spire vengono impregnate con colla BF2 o vernice ML92.

Choke L6 contiene 50 spire di filo PEV-2 0,7, avvolte per girare su un'asta con un diametro di 10 e una lunghezza di 80 mm da 1000NN di ferrite.

Un induttore a due avvolgimenti L7, L8 contiene 2x27 spire di PEV-2 1,8 filo avvolto bifilare spira per accendere due nuclei magnetici di 10 di diametro e 100 mm di lunghezza realizzati in ferrite 600NN.

Le bobine L9-L17 sono senza cornice, avvolte con filo PEV-2 su un mandrino con un diametro di 18 mm. Tutte le parti dei circuiti di ingresso sono saldate dal lato dei conduttori stampati sulla scheda relè. I dati di avvolgimento delle bobine e i valori nominali delle capacità dei condensatori sono riportati nella tabella.

tavolo

Induttore L18 - DM-2,4 con un'induttanza di 10 μH. Il filtro di linea L19L20 è avvolto su metà del circuito magnetico dal trasformatore TVS90 o TVS110. Avvolgimento - filo bifilare MGTF 1 mm prima del riempimento.

Il contatto termico SK1 (da un dispositivo di raffreddamento elettrico o altro dispositivo di riscaldamento) con contatti normalmente chiusi è progettato per una temperatura di risposta di 90 ... 100 ^оC. È installato sul pannello della lampada GU-81M. La lampada GU-81M è installata nel pannello nativo "a ferro di cavallo" 30 mm sotto il livello del telaio. L'opinione diffusa sulla necessità di "svestire" il GU-81M non porterà altro che problemi di contatti rotti, complicando il montaggio e il raffreddamento della lampada. Un "significativo", secondo alcuni radioamatori - progettisti, una diminuzione della capacità anodo-catodo, che ammontava a 2,8 ... 3 pF (testato sperimentalmente), non avrà un effetto significativo sul funzionamento del PA.

Sul pannello frontale del PA sono presenti comandi, indicazioni e controllo (Fig. 4). Strumenti di misura PA1 e PA2 - М42300. PA1 ha una corrente di deflessione totale di 1 mA, mentre PA2 può averne molto di più. Questo dispositivo deve misurare (tenendo conto dello shunt R30) correnti fino a 1 A. La scala del dispositivo pA1 è tarata direttamente in watt. L'indicatore VL2 è una lampada al neon importata per una tensione di 220 V. La lampada EL1 è una lampada alogena, 150 W a 220 V (diametro 8 e lunghezza 78 mm).

Riso. 4. Messaggistica unificata del pannello frontale

Sul pannello posteriore dell'amplificatore sono presenti i connettori RF, la presa di controllo X1 "tulip", il terminale di terra, il connettore di rete e il connettore della ventola. Tutti i connettori RF, il condensatore C3, il terminale di terra, i condensatori di blocco e il terminale 6 del pannello lampada GU-81M sono interconnessi da un bus di rame con una sezione trasversale di 15x0,5 mm.

Relè K1 - REN33, K2 - REN34, K3 - TKE54, K4 - TKE56, K6-K14 - RES9 (passaporto RS4.524.200). Tutti i relè sono per tensione di esercizio nominale 24-27 V.

Condensatore variabile C3 - con uno spazio di 0,8 ... 1 mm, condensatori C4-C7, C27 - K15U-1, C33 - KVI-3. I condensatori di ossido C40-C49 vengono importati, i condensatori C35 e C55 devono avere una bassa corrente di dispersione. Tutti i condensatori di blocco - KSO, C8-C25 - KT, KSO. Tutti i resistori fissi (tranne R3) sono del tipo MLT, R3 sono della serie SQP-5.

La regolazione primaria dell'amplificatore viene effettuata con l'avvolgimento II del trasformatore T2 disinserito. Misurano la tensione del filamento, la tensione alle uscite degli stabilizzatori, eseguono il debug del funzionamento delle unità di automazione e solo dopo essersi assicurati che queste unità siano completamente operative, passano ai circuiti ad alta tensione. Invece di un avvolgimento ad alta tensione, qualsiasi trasformatore a bassa potenza è collegato al raddrizzatore duplicatore e, fornendo una tensione alternata di 100 ... Se tutto è in ordine, collegare, osservando le misure precauzionali, l'avvolgimento di alta tensione. La tensione del raddrizzatore a vuoto può raggiungere i 200 V.

La corrente di riposo della lampada VL1 dovrebbe essere 25 ... 30 mA. Senza collegare il ricetrasmettitore, controllare il PA per l'assenza di autoeccitazione nella modalità "TX" su tutte le gamme. Inoltre, collegando il ricetrasmettitore con un cavo non più lungo di 1,2 m, con l'accordatore spento (se presente), i circuiti di ingresso L9-L17, C8-C25 vengono accordati con il PA acceso per la trasmissione, applicando un 10 .. Segnale da 15 W al suo ingresso. La regolazione viene effettuata, a partire dalle gamme HF, in base al minimo SWR sull'apparato ricetrasmittente. Quindi la potenza in ingresso viene aumentata e spostando/espandendo le spire di queste bobine, l'impostazione viene nuovamente affinata.

Il P-loop è inoltre sintonizzato su una potenza di ingresso minima, avendo precedentemente collegato un carico equivalente di 50 ohm di potenza sufficiente all'uscita dell'amplificatore (ad esempio, dalla stazione radio R-140), e partendo dalle bande HF, selezionare la posizione delle prese sulla bobina L2. Quindi passa alle bande basse.

La soppressione delle armoniche, misurata dall'autore utilizzando l'analizzatore di spettro S4-25 e l'analizzatore 8590A importato, è stata di almeno -45 dB sulla banda dei 28 MHz e -55 dB sulle bande basse. L'anodo della lampada GU-81M durante il funzionamento a lungo termine (3 ... 5 min) in modalità CW aveva una tinta leggermente rosa, che è abbastanza accettabile per una lampada.

Autore: Vyacheslav Fedorchenko (RZ3TI)

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