Широкополосный усилитель мощности для трансиверных приставок
Юрий Петров, UT5TC
Данная конструкция транзисторного ШПУ разработана Юрием Артемовичем Петровым, UT5TC. Схема усилителя тщательно отработана и обладает высокой повторяемостью параметров при изготовлении конструкции.
Широкополосный усилитель мощности (УМ) разработан для согласования лампового выходного каскада радиостанции (РА) с трансиверными приставками, выполненными на базе радиоприемников Р-399А, Р-160 и.т.п. Как правило, выходная мощность таких приставок не превышает 200-300 мВт и явно не достаточна для “раскачки” лампового РА.
Описываемый УМ позволяет получить пиковую мощность около 10 Вт на нагрузке 50 Ом при входной мощности 100 мВт. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) УМ менее 0,5 дБ в полосе частот 1- 40МГц. Интермодуляционные искажения менее 30 дБ. Благодаря хорошей линейности УМ можно использовать без фильтров нижних частот (ФНЧ) на выходе при подключении усилителя непосредственно к антенне и, тем более, при использовании в качестве драйвера к ламповому РА. Короткие замыкания в нагрузке или ее обрыв не выводят УМ из строя.
Конструктивно УМ выполнен на печатной плате размерами 80 х 200 мм и содержит три каскада усиления: предварительные каскады (VT1,VT2) – однотактные, выходной (VT3,VT4) – двухтактный. Все транзисторы установлены на общем ребристом радиаторе, который имеет такие же размеры, как и печатная плата.
Со стороны, обратной установленным деталям, металлизация на плате полностью сохранена и этой стороной плата установлена на гладкой стороне радиатора на стойках высотой 3-4 мм. В плате просверлены 10 отверстий: 4 - диаметром 14мм для транзисторов, 2 - диаметром 12мм для термокомпенсирующих диодов (VD2,VD3) c резьбовым креплением, 4- диаметром 3,5мм под винт М3 для крепления платы к радиатору.
Транзисторы и термокомпенсирующие диоды крепятся к радиатору. Такая компоновка позволяет, не разбирая усилитель, заменить любую деталь на плате. Детали припаиваются к контактным площадкам внакладку таким образом, чтобы расстояние до платы составляло около 2мм. При установке конденсаторов необходимо стремиться к минимальной длине их выводов.
С особой тщательностью необходимо отнестись к изготовлению трансформаторов, поскольку именно они определяют широкополосность УМ. Перед намоткой трансформаторов необходимо оселком или наждачной бумагой обработать острые кромки колец и затем обмотать кольцо в один слой изоляционным материалом наименьшей толщины (лучше всего – фторопластовой лентой). Намотка трансформаторов ведется таким образом, чтобы витки плотно прилегали к кольцу по всем его граням. Между соседними витками на внутренней поверхности кольца должен быть зазор величиной не менее 0,5 мм, а вся обмотка должна занимать около 3/4 длины окружности кольца. Контакт между проводящим материалом кольца и любым из проводов обмотки не допустим.
Трансформатор Тр4 наматывается лентой из 4-х склеенных проводов. Ленту можно изготовить, намотав 4 витка провода виток к витку на слегка изогнутую в виде лука деревянную линейку. Затем на ленту наносится клей и оставляется в натянутом состоянии до полного высыхания. Трансформаторы устанавливаются на картонных прокладках, толщиной не менее 1мм.
При настройке УМ необходимо сначала установить начальный ток выходных транзисторов VT3 и VT4. Предварительно резистор R14 устанавливается в среднее положение и без подачи сигнала, подбором резистора R9, устанавливается общий ток потребления 120 мА для двух транзисторов, контролируют его амперметром, включенным в цепь питания + 28 В. После этого, замыкая поочередно базы VT3 и VT4 на корпус, резистором R14 устанавливается ток каждого транзистора 60 мА.
АЧХ УМ можно корректировать подбором резисторов R19, R20 в цепи обратной связи транзисторов VT3 и VT4. Если выходная мощность на низких частотах будет больше чем на высоких, эти резисторы необходимо уменьшить и, наоборот, увеличить, если на высоких частотах мощность выше. Дополнительную коррекцию АЧХ можно осуществить подбором резистора R2 и конденсатора С1 во входной цепи УМ. А также, подключив на входе Тр2 емкость, 51…120пф (на монтажной схеме показана пунктиром).
Специального подбора выходных транзисторов не требуется, однако желательно, чтобы они были из одной партии. Для проверки усилителя необходимо подать на его вход амплитудно-модулированный сигнал с ГСС (глубина модуляции 80-85%). К выходу УМ подключается нагрузка 50 Ом и осцилограф для наблюдения за формой сигнала. В отсутствие сигнала необходимо установить линию развертки точно в середине экрана осцилографа, затем подать сигнал такой амплитуды, чтобы огибающая сигнала с частотой 1кГц не имела ограничений сверху и снизу (это режим максимальной мощности). Сигнал на выходе УМ должен иметь симметричную форму, т.е. положительные и отрицательные полуволны равны по амплитуде. Если этого не наблюдается (т.е. транзисторы имеют большую разницу коэффициента передачи), следует подобрать резистор R20 таким образом, чтобы выровнять амплитуду полуволн. Описанную регулировку удобно проводить на диапазоне 3,5 МГц, так как большинство осцилографов, имеющихся в распоряжении радиолюбителей, работают на частотах до 5 МГц. При наличии широкополосного осцилографа можно, не меняя схему измерений, проверить АЧХ УМ во всей рабочей полосе частот 1,8…30 МГц. При отсутствии такого осцилографа АЧХ можно проверить, подключив к нагрузке высокочастотный вольтметр с максимальной рабочей частотой 50 МГц.
Напряжения, необходимые для работы УМ, стабилизированы с помощью интегральных стабилизаторов серии КР142: 5V- ЕН5А,В ; 12V – ЕН8Б, Д ; 28V – ЕН9В,Е. При отсутствии ЕН9В,Е можно использовать ЕН8Б,Д изолировав ее от корпуса и включив последовательно с общим выводом стабилитрон на 15 – 16V, чтобы увеличить выходное напряжение до необходимой величины + 27… 28V.
Выходную мощность усилителя можно увеличить до 20 W при замене транзисторов VT3 и VT4 на КТ909Б, но при этом необходимо произвести серьезную корректировку АЧХ во всех каскадах, а также уменьшить величины резисторов R15 и R18 до 33 Ом.
Графические файлы в формате SPL
