Amplificatore di potenza lineare ibrido. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Nei ricetrasmettitori a onde corte, il percorso di trasmissione contiene solitamente un potente amplificatore finale che utilizza un tubo a vuoto e un preamplificatore che utilizza transistor. In questo caso, per abbinare il preamplificatore all'amplificatore finale, vengono utilizzati circuiti risonanti. Circuiti simili sono inclusi tra il preamplificatore e l'ultimo mixer del percorso di trasmissione.

Questa progettazione del percorso di trasmissione del ricetrasmettitore non può essere considerata ottimale. L'uso di due circuiti risonanti commutabili all'ingresso e all'uscita del preamplificatore complica il dispositivo. Inoltre, l'inclusione del collettore di un potente transistor nel circuito del circuito risonante può portare alla comparsa di distorsioni non lineari dovute alla grande non linearità della capacità della giunzione del collettore del transistor.

La figura mostra uno schema di un amplificatore di potenza ibrido, il cui stadio di uscita utilizza una connessione cascode di un transistor bipolare VT4, collegato in un circuito ad emettitore comune, e una lampada VL1, collegata in un circuito a griglia comune.

(clicca per ingrandire)

Questo design non solo ha permesso di abbinare bene la bassa impedenza di uscita di un potente transistor con l'ingresso della lampada, ma ha anche assicurato un'eccezionale linearità della risposta in ampiezza-frequenza della cascata.

Un altro vantaggio importante è che tre elettrodi nella lampada erano "messi a terra": la prima e la seconda griglia e le piastre di formazione del fascio. La capacità di rendimento della lampada è diventata trascurabile, per cui non è stato necessario neutralizzarla.

Per aumentare la resistenza di ingresso dello stadio finale, al suo ingresso è collegato un inseguitore di emettitore sul transistor VT3. Poiché l'emettitore di questo transistor è direttamente collegato alla base del transistor VT4, la corrente di riposo dello stadio di uscita può essere regolata regolando il resistore R20 collegato al circuito di base di VT3.

Per aumentare la linearità e la stabilità della temperatura dell'amplificatore, lo stadio cascode è coperto da un feedback negativo seriale attraverso due resistori R23 e R25 collegati in parallelo. Con una corrente di riposo di 25 mA, una tensione anodica di 600 V e una potenza di segnale all'ingresso dell'emettitore follower di 8...10 mW, l'amplificatore fornisce una potenza di almeno 130 W su tutte le bande HF. In questo caso la componente costante della corrente anodica è 330 mA. La distorsione di intermodulazione del terzo e quinto ordine con una potenza di uscita di 140 W non supera -37 dB.

L'amplificatore protegge il transistor VT4 dai guasti in caso di malfunzionamenti della lampada, nonché durante i processi transitori durante il riscaldamento. Per fare ciò, il collettore del transistor VT4 tramite i diodi VD2, VD3 è collegato al diodo zener VD4 con una tensione di stabilizzazione di 50 V. Durante il normale funzionamento dell'amplificatore, i diodi VD2, VD3 sono chiusi, poiché la tensione sul il collettore VT4 non supera i 35 V. Se per qualsiasi motivo la tensione istantanea sul collettore supera i 50 V, i diodi VD2, VD3 si apriranno e verranno deviati dalla bassa resistenza differenziale del diodo zener VD4.

L'impedenza di ingresso dello stadio cascode (dall'ingresso dell'emitter follower) è praticamente attiva, dipende poco dalla frequenza ed è vicina ai 400 ohm. Per ottenere una potenza di uscita di 130 W, è sufficiente avere un segnale RF di 1,8 V all'ingresso del follower dell'emettitore.Un tale livello potrebbe essere fornito da un mixer a transistor. (Se nel ricetrasmettitore l'ultimo mixer del percorso di trasmissione è realizzato su diodi, la potenza del segnale RF all'uscita del mixer non supera, di regola, 0,05 ... 0,1 mW).

Per aumentare il guadagno, all'ingresso dell'emettitore è incluso un amplificatore a banda larga a due stadi che utilizza i transistor VT1 e VT2. L'impedenza di ingresso dell'amplificatore è di circa 200 Ohm, che è in buon accordo con l'impedenza di uscita dei mixer a diodi convenzionali. Il guadagno nel campo di frequenza 1...30 MHz è quasi costante e pari a 26 dB. Per ottenere una potenza di uscita di 130 W, è sufficiente applicare un segnale con una potenza di 0,05 mW all'ingresso del preamplificatore, ovvero l'amplificatore può essere acceso direttamente all'uscita del mixer a diodi del trasmettitore percorso del ricetrasmettitore HF.

Quando non c'è segnale RF in ingresso, l'amplificatore consuma una corrente di circa 40 mA da una sorgente +15 V e 25 mA da una sorgente +600 V. Pertanto, è vantaggioso “chiudere” l'amplificatore in modalità di ricezione. A tale scopo, le uscite degli inverter D1 -DD3 sono collegate ai circuiti di potenza delle basi di tre transistor VT1.1-VT1.3. Nella modalità di ricezione, ai loro ingressi viene applicato il valore logico 1. In questo caso, il potenziale alle uscite degli inverter è inferiore alla tensione di apertura dei transistor al silicio, per cui tutti gli stadi dell'amplificatore sono chiusi. Nella modalità di trasmissione, agli ingressi dell'inverter viene applicato un livello logico basso. Il potenziale alle uscite degli elementi DD1.1-DD1.3 diventa alto e l'amplificatore si apre.

La resistenza equivalente dello stadio di uscita dell'amplificatore è di circa 900 ohm. Nella tabella sono riportati i valori calcolati degli elementi reattivi del P-loop per far corrispondere l'amplificatore con l'antenna.

Il valore degli elementi del P-loop

Frequenza operativa, MHz	Capacità del primo condensatore, pF		Induttanza, uH		Capacità del secondo condensatore, pF
	Rn=50 Ohm	Rn=75 Ohm	Rn=50 Ohm	Rn=75 Ohm	Rn=50 Ohm	Rn=75 Ohm
1,853,6 7,05 14,15 21,2 28,5	40332073 1058 527 352 262	34331764 901 449 300 223	2,81,4 0,73 0,36 0,24 0,18	2,81,4 0,73 0,36 0,24 0,18	137657074 3612 1800 1201 894	91774716 2408 1200 801 596

Il valore del passaporto della dissipazione di potenza consentita sull'anodo della lampada 6P45S è di 35 watt. In questo amplificatore, con una corrente anodica di 330 mA, vengono dissipati circa 70 watt di potenza all'anodo della lampada. Tuttavia, ciò non riduce notevolmente l'affidabilità della lampada, poiché la dissipazione di potenza raggiunge i 70 W solo ai picchi dell'inviluppo del segnale SSB o durante le raffiche del telegrafo. La dissipazione di potenza media di solito non supera il valore consentito.

Strutturalmente, la lampada 6P45S e gli elementi del circuito P corrispondente sono collocati in un compartimento schermato, le cui conclusioni vengono effettuate utilizzando condensatori passanti KTP. Per migliorare il raffreddamento della lampada, i coperchi superiore e inferiore devono essere perforati. Da notare che la lampada si raffredda meglio se posizionata orizzontalmente. I transistor VT1 e VT3 sono posti in prossimità del pannello lampada e sono montati sul telaio in modo da garantire una buona dissipazione del calore. I restanti elementi dell'amplificatore possono essere posizionati sui circuiti stampati del ricetrasmettitore.

L'induttore L6 è realizzato su un telaio dielettrico cilindrico del diametro di 14 mm e contiene 270 spire di filo PEV 0,33, avvolte spira per spira.

La bobina L7 contiene 3 spire di filo PEV 0,11, poste sul resistore R21. Se installato correttamente, l'amplificatore non necessita di regolazione; l'unica regolazione necessaria è l'impostazione della corrente di riposo dello stadio di uscita utilizzando la resistenza di trimming R20.

Pubblicazione: cxem.net

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