И. Августовский (RV3LE)
"КВ и УКВ" №3-97
Идея построения двухтактного усилителя на электронных лампах не нова,
и схемотехника данного усилителя, в принципе, ничем не отличается от
схемотехники построения двухтактных усилителей на транзисторах. Следует
заметить, что в данной схеме лучше всего работают токовые лампы, т.е.
лампы с малым внутренним сопротивлением, которые способны при низком
напряжении питания обеспечить значительный импульс анодного тока. Это
лампы типа 6П42С, 6П44С и 6П45С. Однако и на лампе типа ГУ-29 мне
удалось построить усилитель с неплохими характеристиками.
- Диапазон усиливаемых частот — 3,5...29,7 МГц.
- Подводимая к анодной цепи мощность — 150 Вт.
- КПД — 65%.
- Выходная мощность на эквиваленте антенны 75 Ом в диапазонах:
- 3,5...21 МГц-- 100 Вт;
- 24 МГц — 90 Вт;
- 28 МГц — 75 Вт.
- Мощность, потребляемая от сети при номинальном напряжении в сети и максимальной выходной мощности — 200 Вт.
- Габаритные размеры:
- ширина — 160 мм;
- высота — 150 мм;
- глубина — 215 мм.
- Масса — не более 2 кг.
На радиостанции автора данный усилитель работает совместно с трансивером RA3AO.
Отличительной
особенностью данного усилителя является его бестрансформаторная схема
питания. Преимущества такой схемы питания очевидны — при подводимой
мощности 150 Вт с учетом КПД источника питания требуется силовой
трансформатор с габаритной мощностью не менее 200 Вт. В этом случае
габариты и вес самого источника питания сопоставимы с параметрами самого
усилителя мощности и намного превышают габариты и вес усилителя с
подводимой мощностью 500 Вт на лампах 6П45С.
Данный
усилитель я изготовил как эспериментальный еще в 1994 году, но с
первого же дня эксплуатации он показал себя настолько хорошо, что безо
всяких переделок работает и по сей день. За это время на нем проведено
более 10000 QSO. Все корреспонденты неизменно отмечают отличное качество
сигнала. Несмотря на то, что мои антенны находятся на расстоянии всего
2...3 метра от коллективных телевизионных антенн, TVI отсутствуют
полностью.
Еще
хочу заметить, что лампа ГУ-29 в данной конструкции эксплуатируется в
весьма жестком режиме (подводимая мощность — 150 Вт), но несмотря на
это, за два с половиной года эксплуатации никакого ухудшения мощностных
характеристик я не обнаружил. Рассмотрим принципиальную схему (рис.
1).
Входной сигнал подается на первичную обмотку широкополосного
трансформатора на основе линии Т1. Безиндуктивный резистор R1 является
активной нагрузкой усилителя мощности самого трансивера и позволяет
получить линейную АЧХ последнего.
Со
вторичной обмотки трансформатора Т1 противофазные сигналы через
антипаразитные резисторы R2 и R3 поступают на управляющие сетки лампы
VL1. Напряжение смещения лампы подается в среднюю точку вторичной
обмотки трансформатора Т1 (здесь и далее по тексту все напряжения
измерены относительно катода VL1).
Усиленный
противофазный сигнал с анодов лампы поступает на трансформатор Т2, в
среднюю точку первичной обмотки которого подается анодное напряжение.
Нагрузка усилителя включается через обычный П-контур, сигнал на который
снимается со вторичной обмотки трансформатора Т2.
Питание
усилителя осуществляется через выпрямитель, собранный по схеме удвоения
напряжения на диодах VD1, VD2 и конденсаторах С10, С11 (рис.2).
Напряжение экранной сетки (+225 В) стабилизировано. Напряжение смещения
получено от отдельного выпрямителя VD5, С9 со вторичной обмотки
накального трансформатора Т3.
Следует
обратить особое внимание на то, что ни один из источников, питающих
усилитель (~6.3В, 0, -Uсм, +225 В,+600 В), не соединен с шасси! Шасси
усилителя используется как общий провод только по высокой частоте.
Детали и конструкции усилителя
Поскольку гальваническая развязка цепей питания от шасси осуществляется
через трансформаторы Т1 и Т2, на тщательность их изготовления следует
обратить особое внимание. Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце
марки М30ВЧ с наружным диаметром 16 мм (можно 20 мм). Предварительно с
кольца удаляют острые кромки мелкой наждачной бумагой. Затем обматывают
кольцо не менее чем тремя слоями фторопластовой ленты. Намотку
трансформатора ведут одновременно тремя проводами во фторопластовой
изоляции МГТФ-0,12 без скрутки. Число витков — 12.
Трансформатор
Т2 по конструкции аналогичен Т1, но выполнен на двух сложенных вместе
кольцах М30ВЧ с наружным диаметром 32 мм (можно 36 мм). Обмотки
трансформатора Т2 также содержат 3х12 витков провода МГТФ-0,14 без
скрутки. Концы обмоток фиксируются нитками. Не следует в качестве
изоляции использовать полиэтиленовую пленку ввиду ее нетермостойкости.
Антипаразитные
дроссели L1 и L2 содержат по 3 витка провода ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм и
намотаны на резисторах R4 и R5 соответственно.
Параметры
П-контура я не привожу, их легко рассчитать по имеющимся методикам. В
авторском варианте катушка L3 намотана на фторопластовом кольце с
наружным диаметром 70 мм и сечением 15х15 мм2 посеребренным проводом
диаметром 1,5 мм и своими отводами держится на керамической галете
переключателя диапазонов SA1.2. Конденсатор С5 — подстроечный с
воздушным диэлектриком типа КПВ-150. С8 — стандартный двухсекционный
КПБ 2х12...495 пФ от вещательных приемников.
Все
блокировочные конденсаторы С1...С4, С12...С14 — типа КСО на напряжение
не ниже 500 В или аналогичные номиналом 0,01...0,1 мкФ.
В
блоке питания (рис.2) диоды VD1 и VD2 — КД226Г или КД203А, допускающие
большой импульс тока, неизбежный в момент включения питания, поскольку в
данной конструкции отсутствует большая индуктивность в виде силового
трансформатора. Ток заряда конденсаторов С10 и С11 достигает десятков
ампер в течение нескольких миллисекунд, поэтому для предохранения диодов
VD1 и VD2 от пробоя установлен резистор R6. Его номинал не критичен и
может составлять от 330 Ом до 1 кОм. Через несколько секунд после
включения усилителя он закорачивается тумблером SA3 "Анод". Резисторы
R7 и R8 служат для выравнивания напряжения на конденсаторах С10 и С11.
Транзистор
VT1 и стабилитроны VD3 и VD4 установлены на небольшие радиаторы,
изолированные от шасси. Подстроечный резистор R9 — любого типа, но с
хорошей изоляцией. Накальный трансформатор — с габаритной мощностью не
менее 20 Вт и с хорошо изолированными обмотками.
Предвидя
вопрос читателей о возможных заменах ферритовых колец для
трансформаторов Т1 и Т2, хочу сказать следующее: кольца проницаемостью
30 ВЧ без ущерба можно заменить на любые, указанных типоразмеров с
проницаемостью 20 ВЧ...50 ВЧ. С кольцами проницаемостью 100 НН...600 НН
я не экспериментировал, а кольца с проницаемостью 1000 НМ...3000 НМ
здесь явно работать не будут.
Блок
питания и лампа усилителя имеют гальванический контакт с сетью, поэтому
в процессе наладки следует соблюдать осторожность. Еще раз обращаю
внимание: цепь "0В" не должна иметь контакт с шасси! Входные (до Т1) и
выходные (после Т2) цепи усилителя абсолютно безопасны и должны быть
соединены с шасси согласно схеме.