Входной контур на 4 гу 50. PA от R3IC

— пентод ГУ-50 был разработан в Германии в середине 30-х годов и имел кодовое название LS50. Это интересная и довольно редкая в наше время радиолампа, которая также производилась и в Советском Союзе. Предназначается она для усиления мощности и генерирования высокочастотных колебаний. Лампа очень надежная в работе и можно сказать «непотопляемая». Не зря есть поговорка, что ГУ-50 можно только расколоть или утерять. Здесь подразумевается, что другими действиями испортить ее довольно сложно. Именно эти качества лампы привлекли внимание в свое время армейских связистов.

Пентод LS50. Оригинальный экземпляр от компании Telefunken образца 1942 года.

Как только появилась лампа LS50, она была моментально скопирована многими мировыми производителями электровакуумных приборов, это говорит о том, какой колоссальный интерес она вызвала. Тем не менее производство ее продолжается до настоящего времени.

Выходные трансформаторы

Схема лампового усилителя на ГУ-50 имеет в своем составе три трансформатора, два из которых выходные и один сетевой. Если вы будете их изготавливать самостоятельно, то для этого можно воспользоваться трансами от УПСсов для компьютеров (источник бесперебойного питания), вернее их железом. Для этого их нужно модернизировать, снять заводские обмотки и намотать свои с необходимыми напряжениями. Готовые выходные трансформаторы должны иметь вот такие параметры:

Сердечники Ш38х45. Первичная обмотка содержит 2800 витков провода 0.25мм. Состоит из трех секций 700+1400+700 витков. Между ними расположены 2 секции вторичной обмотки по 120 витков проводом 0.86. Вторичные обмотки соединены параллельно и имеют отвод от 86 витка. Межслойная изоляция – факсовая бумага в один слой. Изоляция между первичной и вторичной обмотками – 3 слоя такой же бумаги.

В конечном итоге будет трансформатор, способный гарантировать в анодной цепи лампы нагрузку 4,6 кОм, а также выходные тракты для подключения акустики имеющей сопротивлении 4 Ом — 8 Ом.

Чтобы собрать пару абсолютно идентичных трансформаторов, для этого необходимо разделить пластины магнитопроводов на равные части. Затем эти пластины желательно смешать. То есть, чтобы при обратной сборке сердечников одна часть пластин была бы от одного транса, другая от другого. В этом случае можно будет гарантировать, что оба трансформатора будут иметь совершенно одинаковые параметрические характеристики.

После того как вы изготовили трансформатор его следует пропитать парафином. Для этого в емкость с расплавленным парафином нужно поместить конструкцию примерно минут на 50 или чуть более, для хорошего пропитывания.

Устройство силового трансформатора

Установленный в ламповом усилителе силовой трансформатор реализован на Ш-образном магнитопроводе Ш40х40. Чтобы точно его рассчитать надо воспользоваться простой программой PowerTrans v1.0. Для обеспечения наиболее надежной работы трансформатора, после проведения расчетов в программе, нужно сечение провода для первичной обмотки увеличить примерно на 10%. В архиве находится сама программа и подробный справочник по обмоточным проводам и методам изготовления катушек трансформаторов. Скачать

На снимке окно программы с уже рассчитанными данными для намотки:

Схема лампового усилителя на ГУ-50 предполагает для использования в усилителе в качестве силового трансформатора практически можно брать любой с мощностью потребления в районе 150 Вт. Хорошо для этой цели подойдут трансформаторы от ламповых телевизоров советского производства, например: ТС-180 или ТС-270. Их не очень сложно перемотать. Удаляется вторичная обмотка и выполняется новая с нужным вам напряжениями.

Принципиальная схема и налаживание

Схема лампового усилителя на ГУ-50 с ее лучевым пентодом, которой выполняет функцию усиления мощности, а также служит для генерирования высокочастотных колебаний. Расположение радиолампы в конструкции должно быть строго вертикальным, то есть ламповая панель — внизу. Принцип ее работы заключается в следующем: в цепь второй сетки поступает положительное напряжение 255v. Это напряжение берется с анодного вывода трансформатора. Затем через выпрямительный диод поступает в цепочку собранную на конденсаторе и дросселе и там выпрямленное напряжение сглаживается. Такой принцип работы радиолампы ГУ-50 позволяет увеличить мощность на выходе лампового усилителя.

Смещение у лампы фиксированное. Отрицательное напряжение в цепь первой сетки поступает из блока питания от индивидуального выпрямителя. Потенциометры, со специальным штоком под отвертку для регулировки уровня смещения установлены на верхней части корпуса, сразу за лампами. Это сделано для облегчения доступа к настройке рабочего режима ГУ-50, при этом не снимая верхней крышки корпуса.

На фронтальной панели размещены два стрелочный индикатора для наблюдения за током покоя ламп в оконечном каскаде. Если стрелка индикатора переместилась в красный сектор, то это означает перегрузку мощности выходных радиоламп.

Напряжение смещения

В установке напряжения смещения на пентоде ничего сложного нет. Нужно всего лишь произвести корректировку оконечного каскада с помощью потенциометра выведенного под шлиц на верхней панели корпуса. Стрелка индикатора при подстройках должна установится в районе красного сегмента шкалы. Вся эта процедура особенно требуется после замены выходной лампы. В общем то при первичной настройке можно измерять напряжение мультиметром на резисторе, который установлен в цепи катода радиолампы ГУ-50. Рабочий ток покоя выставляется со значением 90 мА, после этого нужно подстроить гасящий резистор стрелочного индикатора, так чтобы стрелка установилась на нужной вам величине.

Постоянный резистор установленный в цепи катода выходного каскада имеет номинальное сопротивление 10 Ом. Это дает возможность предельно точно выставлять рабочий режим работы каскада. Также этот резистор выполняет еще одну роль — создает маленькую Обратную Отрицательную Связь. Используя такую ООС увеличивается стабильность оконечного каскада, она противостоит возможности возбуждения при высоких частотах. Именно по этому в катодной цепи лампы установлен проволочный резистор класса С5-5 и мощностью 5 Вт. Собственно этот резистор и создает индуктивность, а это означает, что на высоких частотах происходит ослабление усиления лампы.

Схема лампового усилителя на ГУ-50 в своем предварительном каскаде имеет пентод 6Ж4, который включен в триодном режиме и также имеет фиксированное смещение. Данное смещение напряжения создает маломощный стабилитрон КС133А. Если кого-то не удовлетворяет такая схема включения, то тогда можно использовать литиевую батарею CR2032, которые стоят в ПК. Либо в катодную цепь установить постоянный резистор с номиналом ≈360 Ом, а затем за шунтировать его емкостью с номиналом 3000 мкф.

Материал, изложенный в данной теме, будет периодически редактироваться и дополняться, согласно новым экспериментам и вновь полученным данным... Поскольку, я любитель, а не профессионал - моя точка зрения на те или иные вещи может быть ошибочной. Буду благодарен, если Вы заметите какую-то неточность в описании или ошибку в подходе к какому-либо вопросу и сообщите мне об этом через форму обратной связи на сайте.

24.10.2014

Так уж получилось, что в свободное время я люблю почитывать теорию и радиолюбительские форумы. Одна из любимейших тем - построение УМ на лампах ГУ-50 и другом "стекле". Поскольку, первый мой купленный КВ-УМ был, как раз, на 4-х лампах ГУ-50 и очень скоро сподвиг меня на эксперименты с различными схемами включения ламп - я решил соорудить нечто вроде стенда для увлекательного творчества. Цель - иметь возможность для исследования схем на различных лампах, вплоть до ГУ-81М. К продувной металлокерамике интереса у меня нет...

Давно в загашнике уже пылилась пара мощных КПЕ, ГК-71 с панелькой и куча всякого другого добра, собираемого в разное время под будущий проект. Очень захотелось попробовать схему с общими сетками, заземленными по ВЧ, стабилизировать все напряжения, попробовать раскачку в катод и управляющую сетку и т.п. После сборки КВ-УМ на 2-х ГИ-7Б и SDR-трансивера, я еще и еще раз ловил себя на мысли, что работа в эфире на поиск и вызов, как таковая, меня не очень привлекает и довольно быстро я теряю к этому интерес... Собирать еще один усилитель, как полностью законченное устройство, которое будет выполнено по какой-то одной схеме - тоже стало не интересно. Поэтому, я решил заняться, наконец, творчеством и перепробовать все мыслимое и немыслимое...:)

Начать эксперименты решил с двух ГУ-50. Главный критерий - мощность сигнала раскачки (с прицелом на выход 10Вт с самодельного SDR-трансивера).

Сегодня сделал несколько фотографий - выложу их сюда в качестве промежуточного результата. Сборку начал с питания будущего стенда. Здесь пока сделан умножитель сетевого напряжения на 3, стабилизатор экранной сетки +250В, стабилизированное смещение -47В (перепробовал много разных вариантов стабилизаторов), стабилизатор питания +27В входного/выходного реле и накал +12,6В/1,5А.

Вот несколько фотографий

28.10.2014

Сегодня попробовал сделать тестовый запуск... Холодную настройку П-контура не проводил (не хватило терпения:)). К сожалению, конструкция возбуждается при разных положениях КПЕ. Факт возбуждения легко определяется по шуму в компьютерных динамиках, свету неонки по всей длине дросселя и катушке контура, возрастающему анодному току. Попробовал снять резонансы анодного дросселя - ничего внятного не получилось - исходный сигнал, сам по себе, сильно отличается по амплитуде. В общем, видимо, придется начать с настройки ВКС, победить возбуды, померить среднее входное сопротивление (схема - бестрансформаторная и используется входной трансформатор на бинокле из ферритовых трубок от мониторного кабеля)... Возможно, временно нужно будет перейти на схему со всеми сетками на земле, чтобы минимизировать кол-во неизвестных в этом уравнении.

29.10.2014

Нашел ошибку в реализации входной цепи. Методом "научного" перебора нашел резонанс П-контура, в котором пока используется только ВЧ-катушка. Задача - вогнать частоту резонанса контура в середину диапазона 20м. Резонанс оказался на частоте 14,600МГц, что несколько выше необходимого. На этой частоте с двух ламп при общем токе анодов 240мА удалось получить 82В ВЧ-напряжения, что близко к расчетным данным. Ток покоя - 30мА. На больших токах, в режиме несущей, были подобраны лампы по идентичной интенсивности свечения анодов - народный метод:))) По входу пока нет согласования на П-контурах и использовался автоматический тюнер MFJ-929. Использование П-контуров позволит снизить входную мощность сигнала и нагрузить выход трансивера на внятную нагрузку. Отдельно нужно будет уделить внимание подбору кол-ва витков входного ВЧ-трансформатора на бинокле. Главное, что кол-во неизвестных в уравнении постепенно сокращается... ;)

03.11.2014

Занялся изготовлением НЧ-катушки П-контура. В качестве оправки для намотки использовал пластиковую сантехническую трубу диаметром 50мм. Намотка производилась медным проводом 2мм без лаковой изоляции, виток к витку, всего - 42 витка. Вырезал оправку из стеклотекстолита. Пилить каркас и рассверливать два ряда отверстий с шагом в 3мм пришлось около часа, еще столько же ушло на процесс ввинчивания спирали из провода в оправку. К сожалению, не убрал сразу стеклотекстолитовую пыль, в результате, получил сильное отравление (боль в горле, температура и т.п.). К сожалению, дальнейшие работы пришлось прекратить на несколько дней. В общем, получил хороший урок и хочу всех предостеречь - используйте средства защиты органов дыхания и глаз при подобных работах... Тем не менее, в этот день я замерил полученную катушку - 30мкГн. Подобрал выводы для диапазонов 80м и 40м, согласно калькулятору Игоря Гончаренко , подключил катушку к контуру и сделал пару замеров - отдача на эквивалент на диапзоне 80м была в районе 120Вт, на диапазоне 40м - только 100Вт при чрезмерно большом токе экранных сеток. Уровень входного сигнала в обоих случаях был около 10Вт. В случае с диапазоном 20м при том же уровне входного сигнала, отдаваемая мощность была около 140Вт при токе экранных сеток не более 30мА на две лампы. Из чего я делаю вывод, что на НЧ-диапазонах в П-контуре происходили большие потери. Предположений - 2: плохой контакт в точке соединения двух катушек (на тот момент, только под саморез) и часть катушки свыше необходимого, "висящая в воздухе", которой быть не должно, по хорошему... Так же, НЧ-катушка была размещена довольно далеко от переключателя диапазонов и соединительные провода имели чрезмерную длину .

Что касается способа изготовления НЧ-катушки П-контура - в качестве эталонного варианта я для себя определил конструкцию Сергея Марченко . Одкако, если не использовать диапазон 160м, то в большинстве случаев, кол-во витков и длина катушки будет несколько меньше... Подбирать эти параметры нужно будет эмпирическим путём. Из основных критериев: диаметр оправки - от 40мм, шаг намотки - не менее диаметра используемого провода (в моём случае получилось несколько меньше), диаметр самого провода (при малых и средних мощностях) - от 1.5мм и выше.

Начну, потихоньку, описывать схемные решения узлов, которые я применил в данный момент. Как уже говорилось ранее, собрать в очередной раз простую схему с сетками на земле - относительно просто и, потому, не интересно. Кроме того, по линейности, нагрузке на первую сетку и уровню входного сигнала, это решение далеко от оптимального...

Потому, процесс построения будущего стенда начался именно с блока питания, состоящего из умножителя сетевого напряжения (привлекает отсутствием тяжёлого и недешёвого трансформатора, большим энергетическим запасом, малыми размерами, необходимостью быть крайне осторожным и отдавать отчёт каждому своему действию). Использовал умножитель сетевого напряжения на 3. Конденсаторы применил 680мкФx400В Jamicon. На холостом ходу имеем около 970В, под нагрузкой до 300мА - около 920В. Блок питания включается в два этапа: 1-й этап - через резистор 240Ом/20Вт, для ограничения первоначального тока зарядки конденсаторов, 2-й этап - резистор замыкается перемычкой. Параллельно схеме умножения (до резистора с переключателем) включается накальный трансформатор ТН-32. За счёт мягкого пуска, так же, ограничивается токовый удар по накалам ламп. Процесс переключения осуществляется вручную, хотя, вполне можно сделать схему задержки на реле...

Следующий этап: стабилизатор экранного напряжения . Здесь, для начала, мы обязательно отправляемся читать §7 , чтобы лучше себе представлять происходящие в лампе процессы с экранной сеткой и принцип реализации экранного напряжения для нее... Так же, очень полезный перевод материалов G3SEK.

Для ГУ-50 экранное напряжение, как правило, используется в диапазоне +250В...+300В. Скажу честно, стабилитроны и схемы стабилизации я в своей любительской практике ранее не применял. Поэтому, пришлось долго разбираться с режимами работы, купить кучу стабилитронов, делать большое кол-во измерений и т.п. В конечном итоге, схема приобрела следующий вид .

Чем необходимо руководствоваться: ток экранной сетки на одну лампу ГУ-50 не должен превышать 20мА(Uэкр=250В) при допустимой рассеиваемой мощности на экранной сетке - 5Вт. Соответственно, для двух ламп это будет 40мА. Таким образом, стабилизатор напряжения экранной сетки должен обеспечивать режим стабилизации с некоторым запасом, плюс, добавляется минимальный ток стабилизации самого стабилитрона (тоже, с запасом). Т.е. допустим, мы нагрузили наш стабилизатор на нагрузку, в которой потечёт максимальный ток 40мА. Минимальный ток стабилизации для стабилитронов серии КС6XXА - 5мА. Берём с запасом 10мА. На круг у нас получается, что ток в цепи стабилитрона(ов) на холостом ходу должен быть не менее 50мА. Плюс, 15-20мА потечёт через резистор утечки. С другой стороны, согласно приведенному выше руководству, рекомендуется использовать источник питания экранных цепей с внутренним сопротивлением 3-5кОм, что при напряжении +250В означает номинальный ток около 80мА. На это значение и нужно ориентироваться...

Следовательно, попытка собрать схему на адекватном кол-ве стабилитронов при суммарном напряжении стабилизации в указанных пределах, не увенчалась успехом, т.к. потребитель легко перегружает источник в процессе работы и стабилитроны данной серии работают на пределе разрешённых режимов. Было принято решение задействовать схему последовательного стабилизатора на мощном транзисторе КТ812А. При таком решении, требования к стабилитронам опорного напряжения резко снижаются в плане диапазона токов. К слову, удобнее применять транзистор BU508A(AF), т.к. благодаря пластиковому корпусу его можно закрепить на один радиатор со стабилитроном. Можно, конечно, собрать гирлянду из стабилитронов серии Д816X или даже Д815X, но такие решения мне не интересны...

Далее, по компонентам схемы. Резистором Rb* задаётся ток в цепи стабилитронов и на холостом ходу (стабилизатор не нагружен) он не должен превышать максимально допустимый ток стабилитрона(ов). При Rb*=1,2кОм, ток в цепи двух последовательно включенных стабилитронов в RX после прогрева ламп у меня составляет 28мА при напряжении на выходе около 275В и 22мА при напряжении 260В в TX. На полной мощности при тональной посылке ток экранных сеток при настроенном П-контуре не превышает 25мА. При меньших значениях тока через стабилитроны, если ток нагрузки увеличится до предельно допустимых значений, а в цепи стабилитронов он составит менее 5мА - стабилитроны выйдут из режима стабилизации и напряжение на выходе стабилизатора экранного напряжения резко просядет, чего допускать нельзя. Иначе, теряется сам смысл стабилизатора, как такового.

Конденсатор возле экранной сетки (как и возле управляющей) - заземление по ВЧ. Конденсатор 20мкФ-50мкФ необходим для предотвращения возникновения побочной модуляции (где-то вычитал у Пасько) - решил поставить. Составной резистор 2шт. 5,6кОм/5Вт последовательно - резистор утечки при динатронном эффекте экранной сетки (его значение подбирается для каждого типа лампы, если оно не приведено в тех.характеристиках) - обязателен к установке . Можно подобрать и меньшее сопротивление, не забыв посчитать рассеиваемую мощность на нем. Данный резистор, одновременно, является разряжающим для источника стабилизированного напряжения при выключении питания. Желательно, поставить варистор на напряжение 360-390В. Миллиамперметр на 100мА служит, как раз, для контроля тока экранных сеток. В режиме нажатия ключа этот ток добавляется к току через резистор утечки и это хорошо заметено. Пределы допустимого тока сеток превышать не рекомендуется. Так же, при настройке П-контура очень хорошо заметно, как растет этот ток при расстройке. Когда П-контур в резонансе - значение тока экранных сеток обычно находится в пределах 10-15мА на лампу. К слову, когда я столкнулся с пониженной отдачей на НЧ-бендах после установки НЧ-катушки - ток экранных сеток вырос заметно, что лично я интерпретировал как повышенный расход ВЧ-энергии на аноде лампы... Т.е. энергия не уходит в П-контур в должной степени и рассеивается на анодах и сетках ламп сверх допустимых сорока ватт на лампу.

Напряжение смещения управляющей сетки . Обратимся к §5 , постараемся хорошенько осмыслить и усвоить ее...

Здесь, я так же, применил стабилизацию из расчёта, что запас по току сетки(ок) должен быть в четыре и более раз выше общего тока сеток всех ламп, чтобы при появлении тока сетки, лампа не запирала сама себя растущим отрицательным напряжением и не уходила в глубокий режим С. Т.е. сам по себе ток управляющей сетки не так страшен, если не превышается максимально допустимая мощность, рассеиваемая на ней (в случае с ГУ-50 - это 1Вт) и если не меняется заданное отрицательно напряжение смещения, задающее рабочую точку лампы.

Я перепробовал много вариантов схем и, в какой-то момент, остановился на этой . Для контроля уровня тока сеток очень желательно иметь миллиамперметр, хотя бы, на этапе настройки. Как правило, его никто не устанавливает. Тем не менее, он очень полезен, если качество вашего сигнала в эфире вам не безразлично... Схемы с регулировкой напряжения многооборотным резистором я применять не стал, т.к. при возникновении тока сеток - ему некуда "стекать". Сетка, становясь генератором отрицательного напряжения, "упирается" в относительно высокое сопротивление регулировочного резистора и, как следствие, добавляет отрицательный потенциал к отрицательному напряжению смещения. В итоге, лампа запирается, переходя в класс С.

Чтобы сеточному току было куда стекать - лучше использовать простую схему параллельного параметрического стабилизатора. Появившийся ток сеток, при его возникновении, потечет через стабилитрон. Причем, нужно задать минимально допустимый ток стабилизации для последнего, чтобы при возникновении тока сеток, был запас по растущему общему току в цепи стабилитрона. При таком решении нет гибкости в настройке тока покоя, но за то, напряжение смещения стоит намертво даже при возникновении тока сеток. Как следствие, не происходит явного искажения сигнала (в разумных пределах, разумеется).

Регулировку смещения резистором, установленным параллельно источнику питания, снимая напряжение со среднего подвижного контакта и подавая его через дроссель на сетку, удобно использовать при тренировке и подборе ламп, чтобы при установке некоторого значения тока покоя, можно было оценить необходимое напряжение смещения. Соответственно, лампы, которым требуется примерно один уровень напряжения смещения, можно выделять в группы и ставить в схемы с жесткой стабилизацией без индивидуальной подстройки тока покоя каждой лампы.

Кстати, в процессе подбора ламп и подстройки напряжения смещения резистором - довольно красиво бахнул анодный предохранитель на 1А и пробился защитный диод миллиамперметра IN4007, включенный в прямом направлении. Берегите глаза! Проанализировав ситуацию, я пришел к выводу, что в какой-то момент времени произошло нарушение контакта в подвижной части резистора, пропало напряжение смещения, лампа оказалась открытой, ток через лампу моментально вырос, за чем последовала авария... В общем, подстройку напряжения смещения я теперь делаю при снятом экранном напряжении и в прямом направлении поставил параллельно еще один защитный диод. Максимальный ток через диоды, для пущей надежности, должен быть больше тока, на который рассчитан анодный предохранитель. К счастью, сам миллиамперметр на 50мА (использовался для отбора ламп при токе 34мА и анодном напряжении 950В) остался цел.

Позже, до меня дошло, что делитель напряжения нужно делать по другому, как это принято делать при построении УМЗЧ (а ля А.Манаков). Два резистора включены последовательно, один из них - подстроечный, причем его средний вывод подключен к одному из крайних выводов. Т.е. при регулировке, его сопротивление изменяется от нуля до номинала резистора. Крайние выводы цепочки резисторов подключаются параллельно к выходу источника напряжение смещения (вывод постоянного резистора - к плюсу источника напряжения смещения, который соединен с общим или нулевым контактом схемы). К средней точке двух резисторов делителя через резистор, скажем, 100к подключается управляющая сетка. При такой схеме обрыв цепи среднего подвижного контакта подстроечного резистора не приведет к бесконтрольному росту тока сеток и лампа останется целой, если правильно подобрать соотношения сопротивлений цепочки резисторов...

Для жесткой стабилизации я подобрал стабилитрон под напряжение смещения при котором ток катода на одну лампу получился в пределах 30-35мА после прогрева ламп. На прогрев ламп уходит около 10-ти минут. После этого ток покоя стабилизируется. Можно использовать цепочку стабилитронов для более точной настройки и предусмотреть переключение усилителя в режимы CW-SSB. Если не запирать лампы во время приема, то в этом случае увеличиваются энергозатраты, сокращается ресурс работы ламп и появляются дополнительные проблемы по отводу тепла... Я задействовал для коммутации стабилитронов свободную контактную группу входного реле РЭН-29, т.к. его напряжение на пробой между корпусом и обмоткой, между обмоткой и контактами составляет 750В. Напряжение смещения в RX составляет около -63В. Ток покоя трёх ламп оставляет около 4мА. После полного прогрева ламп (около полу-часа), при переходе в TX ток покоя ламп стабилизируется на заданном уровне.

Возвращаясь к току сеток. В штатном режиме ток управляющей сетки до 5мА на лампу считаю вполне допустимым. Правда, до проверки сигнала двухтоновым генератором при таких уровнях тока управляющей сетки, пока у меня дело не дошло. Так же, пока я не наблюдал ограничение сигнала на входе с помощью осциллографа, что делал многократно при построении ламповых УМЗЧ. Проверяя уровень возникающего тока управляющей сетки, неплохо контролировать и стабильность напряжения смещения. В моём случае оно меняется на десятые доли вольта...

Стабилизация питания реле . Впервые, решил застабилизировать и это напряжение. В стенде у меня сейчас используется два реле - РЭН34 и ТКЕ53ПД. Сопротивление обмотки первого - около 335Ом, второго - 190Ом. Соответственно, при напряжении источника 27-30В, последний должен обеспечивать ток в нагрузке не менее 250мА. Обеспечить такой ток при стабилизации напряжения легко по схеме последовательного стабилизатора на транзисторе, аналогичной той, которая была применена для стабилизации экранного напряжения. Rb* у меня получился 240Ом/2Вт. В результате, при срабатывании обоих реле, напряжение проседает не более чем на 0,6В. Транзистор и стабилитрон установлены на одном радиаторе.

Сама схема коммутации реле у меня выглядит так . К сожалению, не оказалось под рукой транзистора прямой проводимости, так схема выглядела бы ещё проще... Суть применяемой схемы в том, что нагружать выход управления PA в трансивере на потребителя с таким током (250мА/30В) - недопустимо. В данном же случае, коммутируемый ток будет менее 5-ти мА. Транзисторы подойдут любые, средней мощности. Они даже не требуют радиаторов.

Разумеется, варианты используемых реле могут быть разнообразными и можно сделать так, чтобы выходное реле включалось раньше входного и т.п.

Прим.10.12.2018

Сейчас я бы использовал другую схему коммутации реле. Выходное реле - ТКЕ54ПД1. Три контактных группы используются для коммутации антенны, четвёртая группа замыкает цепь питания обмотки входного реле. Этим обеспечивается гарантированное подключение нагрузки к усилителю раньше, чем на его вход поступит сигнал. В качестве входного реле - РЭН34. Одна контактная группа этого реле коммутирует вход, вторая группа коммутирует цепь питания третьего реле - РЭН29. Контактная группа данного реле коммутирует режим приём/передача. Данный тип реле используется потому, что он имеет максимальное значение напряжения на пробой среди перечисленных реле средней мощности, что актуально в бестрансформаторных схемах.

11.11.2014

Холодная настройка П-контура . После сборки П-контура, неплохо бы попытаться проверить, насколько он строится по диапазонам и насколько расчётные значения совпадают с реальными. Делать это в боевом режиме - чревато риском сжечь лампу, т.к. в случае сильной расстройки контура, вся энергия будет выделяться на анодах... Кроме того, весьма вероятны возбуды усилителя с излучением помех в широком спектре частот. Вы сразу это ощутите по работающим рядом электроприборам (например, компьютерные колонки).

Если у вас есть антенный анализатор АА-330М - холодную настройку П-контура можно провести с помощью него. Способ описан . Я опробовал его и убедился в его эффективности. Единственное - точно подобрать значение эквивалента Roe - достаточно трудно. Однако, погрешность скажется только на несколько ином положении антенного конденсатора при реальной работе. Это вполне допустимо. По крайней мере, кол-во неизвестных при первом запуске после холодной настройки у вас сократится ощутимо. В моём случае, эквивалентное сопротивление получилось около 2,4кОм и состояло из трёх резисторов.

Касаемо самого П-контура. Я делаю его по рекомендациям В.Дрогана, только медная трубка в этот раз использовалась диаметром 6,5мм и придать ей вид ВЧ-катушки было весьма затруднительно... Контур состоит из пары переменных конденсаторов и двух катушек - ВЧ и НЧ. В точке соединения катушек должен быть отвод на диапазон 20м и сам контур при использовании всей длины ВЧ-катушки должен иметь резонанс в середине данного диапазона. Аналогичным образом, включение обеих катушек должно обеспечивать резонанс на диапазоне 80м. Диапазон 160м не предусматривается, в моём случае, из-за отсутствия перспективы заиметь антенну на данный диапазон в будущем... Далее, делаются отводы на другие диапазоны. Резонансы подбираются по аналогичной методике при холодной настройке. Причём, с ростом частоты, ёмкость горячего КПЕ должна уменьшаться. На диапазоне 80м емкость горячего КПЕ будет использоваться почти полностью и желательно обойтись без дополнительно подключаемых ёмкостей... Хотя, согласно калькулятору И.Гончаренко, добиться этого будет достаточно трудно. Как правило, на диапазонах 80м и 160м используют дополнительные ёмкости. Требования к этим конденсаторам - соответствующие.

Добротность П-контура должна быть не менее 12-ти (для обеспечения достаточного уровня фильтрации верхних гармоник) и не более 16-ти (иначе, буду заметны потери в контуре на нагрев). После изготовления контура и настройки, можно попробовать определить его реальную добротность. Допустим, имеем резонанс на частоте 7,1МГц. Перестраиваем частоту трансивера вверх с шагом 100кГц, каждый раз проверяя уровень сигнала на выходе усилителя, не изменяя положения конденсаторов П-контура. Как только ослабление составило 30% - запоминаем частоту. За тем, делаем то же самое, но отстраиваясь от центральной частоты вниз. Снова фиксируем частоту. Можно уменьшить шаг перестройки для боле точного определения границ диапазона. Допустим, мы получили частоты 7,4МГц и 6,8МГц. Далее, исходную частоту 7,1МГц делим на разницу полученных частот (600кГц) - это и будет величина добротности нашего П-контура (Q) около 12-ти. Разумеется, направление первоначальной отстройки при измерении принципиального значения не имеет.

Здесь есть один тонкий и важный нюанс. Если оказалось, что отстройка в одну сторону отличается по величине (кГц по модулю) от отстройки в другую сторону - значит, реальный резонанс при конкретной добротности П-контура находится на другой частоте, а не на расчетной. В этом случае, можно попробовать изменить кол-во витков катушки (уменьшить, если реальная частота резонанса окажется ниже или увеличить, если реальная частота окажется выше желаемой). При этом, емкости конденсаторов будут заметно отличаться от предыдущих значений...

Например, в моем случае оказалось, что при 14-ти витках катушки, реальная частота резонанса П-контура (при максимальной отдаче) оказалась в области 7МГц, т.е. на 100кГц ниже желаемой. Уменьшив кол-во витков до 13-ти, частота резонанса сместилась в нужную мне область . Реальная добротность оказалась чуть выше 13-ти. Т.е. при уменьшении уровня сигнала на 30%, нижняя частота составила - 6,83МГц, верхняя частота составила 7,37Мгц. Катушка была намотана на оправке 50мм, составила 13 витков, при длине намотки 80мм.

Добившись максимальной отдачи при желаемой добротности на середине диапазона - мы выжимаем из ВКС все возможное! В моем случае 2xГУ-50 получилось 84В ВЧ-напряжения на эквивалент 50Ом при КСВ=1,2 и 19В входного ВЧ-напряжения.

Согласование входа УМ с трансивером выполнено с помощью П-контура с низкой добротностью. Добротность должна быть в пределах 2...5, как следует из умных книжек (доступны в " "). Если добротность будет высокой - потребуется перестройка в пределах диапазона, что неудобно. Методика макетирования контура была простой - два переменных конденсатора с воздушным диэлектриком и произвольная катушка, намотанная проводом 1мм на оправке 8мм, кол-вом 12 витков. Далее, при минимальной выходной мощности с трансивера (когда уже начинает работать встроенный КСВ-метр) подбираются ёмкости конденсаторов с целью минимизации КСВ. Если подобрать такое положение не удаётся - изменяется число витков катушки контура. После определения настроек емкостей, последние измеряются и вместо них запаиваются постоянные конденсаторы (или составные из нескольких конденсаторов). Будет очень хорошо дополнительно задействовать подстроечные конденсаторы с воздушным диэлектриком для точной настройки. В идеале, такой метод позволяет настроить КСВ=1.

Основные функции, которые выполняет входной П-контур:

Согласование выходного сопротивления источника со входным сопротивлением УМ, которое, в свою очередь, зависит от анодного тока и от частоты сигнала (в схеме с общими сетками);

Внятная нагрузка для источника сигнала, постоянная (более-менее) в течение всего периода, за счёт затухающих колебаний в самом контуре.

В нашем случае, анодный ток протекает только при отрицательном полупериоде входного сигнала (когда разность потенциалов между отрицательной управляющей сеткой и положительным, относительно сетки, катодом уменьшается - лампа открывается) и входное сопротивление усилителя падает до минимальных величин. Величина сопротивления обратно пропорционально крутизне лампы. При положительном полупериоде разность потенциалов сетка-катод ещё более увеличивается, лампа запирается и входное сопротивление УМ многократно превышает значение сопротивления при отрицательном полупериоде сигнала. От таких перепадов сопротивления в нагрузке, в течение периода, трансиверу становится плохо. По этой же причине не настраиваются автоматические антенные тюнеры. Этот момент хорошо описан у И.Гончаренко .

Для каждого диапазона можно сделать свой входной П-контур, а можно сделать универсальный (по типу тарасовского антенного тюнера) с ручной перестройкой под каждый диапазон. Это решение, в какой-то степени, проще конструктивно, но потребуется каждый раз подстраиваться при изменении диапазона. Подстраивая диапазонные контура нужно использовать в дальнейшей работе тот же соединительный кабель между источником и УМ, который использовался при настройке.

Если входное сопротивление УМ составляет строго 50Ом без реактивной составляющей - длина соединительного кабеля не играет роли. Однако, это реализуемо только в схемах с общим катодом...

Анодный дроссель . Важнейшая деталь в УМ. От его параметров и правильности изготовления зависит эффективность отдачи УМ по диапазонам. Если вы не читали на эту тему - сначала нужно побывать там!

В этот раз я попытался повторить известный конструктив дросселя Ameritron , который широко используется в импортных усилителях. Кроме того, его достаточно просто приобрести отдельно. Однако, мне всегда интереснее сделать самому, если физически это возможно...

В сети гуляет много фотографий с описанием конструкции данного дросселя и почти все они в той или иной степени разнятся между собой. Я взял за основу вот этот чертёж. Провод у меня был 0,355мм и намотку я вёл по длине катушек, а не по кол-ву витков. Как результат , индуктивность дросселя оказалась только 160мкГн, вместо ожидаемых 220-ти или около того. Глянув на другой чертёж, я обратил внимание на то, что по кол-ву я не домотал около 20-ти витков.

Потом я долго искал способ отыскать последовательные резонансы дросселя. В конечном итоге, с помощью анализатора АА-330М и такой схемы включения, я получил график , очень похожий на тот, который приводит в свой статье И.гончаренко (имеется ввиду зелёная линия комплексного сопротивления дросселя в зависимости от частоты). Однако, оказалось, что самый большой полу-волновой резонанс попал как раз в диапазон 20м. Домотав вверху дросселя 12 витков, насколько позволил остаток каркаса, мне удалось несколько сдвинуть резонансы ниже по частоте. Тем не менее, думаю, что дроссель мне придётся перемотать заново, исходя уже из другого кол-ва витков, а не длины катушек... По крайней мере, это будет проще, чем искать и покупать новый провод 0,32мм по лаку. Внизу дросселя я сделал коротко замкнутый хомут из медной фольги, сложенной вдвое. Вверху используется медная шинка 5x1, но данная скобка не является коротко замкнутой. На фото это плохо видно, к сожалению.

После испытаний УМ на диапазонах 20м/40м/80м оказалось, что максимальная отдача имеет место на первом бенде. Причём, разница составляет чуть ли не 40%. Все режимы ламп находятся в расчётных пределах, но по какой-то причине, ожидаемого изменения яркости свечения неоновой лампы вдоль длины анодного дросселя у меня не получилось - лампа светится по всей длине с той или иной интенсивностью. На НЧ-бендах яркость падает к концу дросселя, к которому подключается высокое напряжение от блока питания. Возможно, это потому, что полу-волновой резонанс дросселя находится очень близко. С другой стороны, в этом случае дроссель бы горел и не было более высокой отдачи в нагрузку... В общем, вопрос неравномерности отдачи по бендам пока остаётся для меня открытым. Возможно, нужно будет экспериментировать с витками вторичной обмотки входного трансформатора. Возможно, проблема в конструктиве НЧ-катушки - будущие поиски покажут, я надеюсь...

Сегодня добился равномерной отдачи на НЧ-бендах. Параметры получились следующие: 2 x ГУ-50, Ua=920В при токе катода до 260мА, Uэ=+270В, Iэ=30мА, Ucm=-46В, Ic1=6мА, Uвых=82В при Uвх=19,2В. Т.е. при Pвх=7,2Вт на выходе имеем Pвых=128Вт, на эквивалент 50Ом. Как видите, в схеме со всеми сетками, заземлёнными гальванически, таких параметров по Ку не получить...

Потом измерил индуктивность контура на разных диапазонах и оказалось, что на НЧ-бендах она заметно выше требуемой. Как следствие, ёмкость горячего (анодного) КПЕ была существенно ниже расчётной. Словом, буду переделывать отводы от НЧ-катушки, отталкиваясь, в первую очередь, от расчётных данных именно контура, а не ёмкостей. Потом, снова определять реальную добротность П-контура...

14.11.2014

Сегодня переделал НЧ-катушку П-контура . Общая индуктивность двух катушек - согласно расчетам калькулятора при добротности 10. Есть идея попробовать одну катушку на один диапазон без переключателей, т.к. антенна, в данный момент, все равно на один диапазон.

15.11.2014

Попробовал однодиапазонный П-контур на бенд 40м. На входе - 7,2Вт, на выходе - 140Вт (84В) на эквивалент. Измеренная добротность получилась около 9,7. Ток покоя - 40мА, катода в режиме нажатия - 260мА, общий ток экранных сеток - 20мА, ток управляющих сеток - около 6мА. Индуктивность катушки легко можно изменять растяжением-сжатием. Диаметр провода - 1,8мм.

Провел несколько связей. Почти все операторы сразу отмечали высокое качество сигнала, причем, без просьбы оценить сигнал... В общем, промежуточным результатом я очень доволен.

23.11.2014

Измерив добротность П-контура и разницу в величине отстройки от центральной частоты - уменьшил кол-во витков катушки контура до 13-ти. Добротность получилась около 13-ти. Отстройка от центральной частоты 7,1МГц получилась симметричной и составила по 270кГц вверх и вниз при ослаблении сигнала до 70% от исходной. При 220мА тока в минусе источника питания и 20мА тока экранных сеток, на эквивалент имеем около 140Вт мощности без тока управляющих сеток. Аноды не уходят в сильный разогрев даже при длительном нажатии ключа. По приблизительным оценкам, на анодах рассеивается около 920Вx(0,22А-0,02А)-140Вт=44Вт для двух ламп, т.е. 22Вт для одной лампы, что составляет половину допустимой мощности рассеивания на аноде...

При работе в эфире, корреспонденты отмечают высокое качество сигнала. Полосу сигнала наблюдаю на своём WEB-SDR при отключенной антенне, т.к. всё это хозяйство находится на одном столе... На этом, изыскания по однодиапазонному П-контуру заканчиваю...

11.12.2014

Входной трансформатор для прямонакальных ламп при бестрансформаторном питании - единственное решение, на сколько я знаю. В случае с ГУ-50 можно попробовать использовать классическое решение - катодный дроссель со входным разделительным конденсатором и, желательно, накальный дроссель, для предотвращения попадания ВЧ-сигнала в сеть через накальный трансформатор (мало выражено для ламп с косвенным накалом). С одной стороны, этот способ - более простой. Гораздо труднее изготовить ШПТ с линейной АЧХ и малыми потерями по всем диапазонам. В то же время, с помощью ШПТ можно сделать предварительное согласование входа ламп с выходом источника сигнала, подбирая коэффициент трансформации по сопротивлению. Но главное, что вход без ШПТ не имеет гальванической развязки с сетью. Точнее, имеет место ёмкостная связь корпуса УМ с сетью через входной разделительный конденсатор и конденсаторы входного П-контура. Данное решение будет менее безопасным и менее надёжным, т.к. в случае пробоя разделительного конденсатора, фаза может оказаться на выходе источника сигнала. Кроме того, ток утечки будет выше, чем в случае гальванической развязки через ШПТ на феррите. Межобмоточная ёмкость ШПТ крайне мала и через этот узел утечки практически нет. Я пока не пробовал реализовать способ подачи входного сигнала без ШПТ для бестрансформаторной схемы блока питания и никого не призываю это делать, основываясь на прочитанном здесь:))

Вот два варианта входной цепи УМ, которые я себе представляю и намерен опробовать... В данный момент я сделал вариант с ШПТ. Трансформатор выполнен на двух ферритовых трубках с прямыми торцами от старого мониторного кабеля, сложенных биноклем. Аналогичное решение использовалось, в своё время, для изготовления балуна антенны Inverted V и входного трансформатора УМ на 2-х ГИ-7Б, только феррит там оказался по-хуже, как выяснилось (с полукруглыми торцами). Собственно, искать что-то другое особой необходимости нет... Обмотки выполнены проводом МГТФ 1,0. Входная обмотка содержит 2 витка, выходная - 3 витка. Обращу внимание, что один вывод первичной (входной) обмотки трансформатора соединён с корпусом УМ (шасси), в то время как, один вывод вторичной обмотки (в цепи катодов) соединён с точкой "0В" бестрансформаторного блока питания.

Требования ко входному трансформатору в УМ по бестрансформаторной схеме:

Изоляция обмоток должна быть качественной, чтобы не допустить пробоя (перед первичной обмоткой в обязательном порядке нужно поставить ёмкость 0,01-0,022мкФ, чтобы защитить источник сигнала, в случае пробоя между обмотками трансформатора);

Трансформатор, по возможности, должен иметь линейную АЧХ во всех КВ-диапазонах и К передачи по сопротивлению должен быть постоянным (допустим, при соотношении витков обмоток 1:2 и нагрузке вторичной обмотки на безиндукционное сопротивление 100Ом, во всей полосе входное сопротивление должно составлять около 50Ом);

Коэффициент трансформации по сопротивлению, желательно, привести ко входному сопротивлению 50Ом исходя из реального входного сопротивления используемого кол-ва ламп (после этого, подразумевается установка входного П-контура с низкой добротностью);

Потери трансформатора должны быть минимальными (зависит от качества феррита и кол-ва витков в обмотках).

На самом деле, в планах измерение входного сопротивления УМ на 2-х и 3-х ГУ-50 и подбор оптимального кол-ва витков для согласования входного сопротивления ламп с 50-ю омами.

Есть ещё один нюанс с бестрансформаторной схемой. В случае, если вы захотите подавать положительно запирающее смещение на катод (для схем с гальванически заземлёнными сетками у триодов) или увеличивать отрицательное запирающее напряжение смещения управляющей сетки в режиме приема - понадобится коммутационное реле. Его нужно выбирать исходя из напряжения пробоя. Последнее должно быть выше, чем потенциал между электродами лампы и шасси корпуса. Для схем утроения и учетверения можно использовать реле РЭН29 , обращая внимание на электрическую прочность изоляции между корпусом реле и токоведущими элементами. Данное реле можно смело крепить на корпус УМ.

13.12.2014

Сегодня экспериментировал с ШПТ на бинокле из ферритовых трубок. Методика измерения была простая - на входное гнездо УМ подключался анализатор АА330-М, включался режим передачи в УМ, после входного реле сигнал подавался на разделительный конденсатор 0,022мкФ и далее, на первичную обмотку ШПТ. Первичная обмотка содержит 2 витка. Наилучшие результаты были получены при 4-х витках во вторичной обмотке ШПТ. Анализатор показывал 51Ом при отсутствии реактивного сопротивления на частоте 7,1МГц. Однако, при прямом подключении трансивера через кабель около 0.9м, КСВ составлял чуть более двух. Входной П-контур позволил согласовать сопротивления в значение, близкое к единице... Полученный результат позволяет предположить, что для двух ламп ГУ-50, включенных по схеме с общими сетками, входное сопротивление составляет около 200Ом. Предположу, что для трёх ГУ-50 оптимальными будут три витка во вторичной обмотке ШПТ. Для четырёх - трансофрматор можно будет сделать 1:1, т.е. по два-четыре витка. Обмотки выполнены проводом МГТФ-1,0.

Однако, как подсказывают старшие товарищи, в схеме с общими сетками входное сопротивление УМ зависит не только от частоты входного сигнала, но и от его уровня. И знать входное сопротивление полезно именно при максимальном рабочем уровне входного сигнала. Как это измерить на практике - я не знаю... Остается только подбирать оптимальное согласование источника сигнала и УМ.

Задал вопрос Игорю Гончаренко по поводу варианта входной цепи УМ при бестрансформаторном питании без входного ШПТ (по классическому решению для трансформаторных схем с входным конденсатором и катодным дросселем). Собственно, суть такова, что применять упрощённый вариант не рекомендуется (опасно) - остановлюсь на варианте с ШПТ по входу.

14.12.2014

Сегодня поставил третью лампу - получил честных 210Вт на эквивалент при 360мА общего тока и 24мА тока экранных сеток. Впрочем, есть ощутимый запас по усилению каскада... Вторичная обмотка входного ШПТ состоит из 3-х витков, уменьшил кол-во витков катушки П-контура до 12-ти (измеренная добротность составила 11).

28.12.2014

Перенёс измеритель анодного тока в плюсовую часть источника питания, до анодного дросселя и шунтирующего конденсатора. В традиционных схемах рекомендуется ставить прибор в разрыв отрицательного полюса и земли (шасси). В бестрансформаторной схеме это не играет особой роли, т.к. относительно шасси имеем одинаковый потенциал при симметричной схеме умножения. При умножении на три, отрицательное напряжение по модулю вдвое меньше положительного (310В против 620В), однако, при включении миллиамперметра в минус источника питания (разрыв между минусом источника питания и точкой "0В") - видим общий ток схемы из которого нужно вычитать показания прибора тока экранных сеток, что не удобно...

Установил индикаторы фазы при подключении УМ к сети на светодиодах. При желательном включении светится зелёный светодиод, при нежелательном - красный. Кстати, провёл лабораторную работу на предмет вариантов подключения фазы. Если фаза приходится на среднюю точку схемы умножения (диоды в схеме учетверения, средний диод в схеме утроения), то помимо постоянных напряжений, на всех элементах схемы усилителя присутствует переменное напряжение амплитудой 310В, т.е. 220В переменки. Индикатор фазы практически везде показывает наличие последней. Если фаза приходится на минусовую обкладку первого конденсатора, то фаза и переменное напряжение на элементах схемы отсутствует. Соответственно, уменьшается вероятность пробоя конденсаторов, обмоток реле, трансформаторов (накальный, входной, смещения, питания реле) и т.п. Соответственно, включаем вилку в розетку так, чтобы горел зелёный светодиод.

В стабилизатор питания экранных сеток поставил два стабилитрона КС630А, т.е. поднял экранное напряжение до 260В под нагрузкой.

Измерил уровень входного сигнала. При 12Вт на входе, на выходе имеем 210Вт. Кус. по мощности получился 17,5. Коэффициент усиления по напряжению получился около 8,6 Впрочем, есть ощутимый запас по усилению, но превышать анодный ток более 120мА на лампу не хочется... Напомню, что в типовой схеме с ОС гальванически соединёнными с землёй (или точкой "0В" для бестрансформаторных схем), Кус. по мощности находится в пределах 10-ти.

Обратил внимание, что при запирании ламп (отключение стабилитронов смещения управляющих сеток), наблюдается возбуждение усилителя. Поборол установкой дросселя индуктивностью 70мкГн в разрыв цепи смещения. Дроссель выполнен проводом 0,355мм виток к витку на пластиковом каркасе диаметром 16мм и длиной 8см и не имеет сердечника. Обычно, используют дроссели ДМ 250мкГн, но под рукой такового у меня не оказалось. Кроме того, с изменением частоты меняется индуктивность дросселя на ферритовом сердечнике. Поэтому, я сторонник использовать в этой цепи дроссель без сердечника.

Оптимальный ток покоя необходимо будет подбирать по минимальному уровню третьей гармоники при максимальной мощности сигнала без захода в область тока управляющих сеток. Т.к. анализатора спектра нет - планирую задействовать под это дело СДР-приёмник на диапазон 21МГц..

30.12.2014

Выложил все схемы в .

04.01.2015

В новогодние праздники всецело отдался любимому занятию... Занялся, наконец, подбором ламп . Под праздники подарили десяток запечатанных ГУ-50 78-го года. Было несколько штук ещё в наличии. Промерил дюжину (на это со всеми прогревами ушло около 4-х дней), отобрал пару для УМЗЧ, тройку и четвёрку для КВ-УМ. Со стабилитроном Д816Д поставил тройку ламп при токе покоя 90мА и напряжении смещения около -47В.

Лампы тренировал следующим образом: выдержал по 12 часов под накалом, потом около трёх часов под анодным 950В и смещением, запирающим лампы практически полностью, потом около часа подержал под экранным напряжением при токе анода около 30мА. После этого занялся, непосредственно, подбором. Суть следующая: определить напряжение смещения при заданном токе (выбрал 34мА) и фиксированном значении анодного (+950В), экранного (+270В) и накального (~13.5В) напряжений. Потом, по разнице значений полученного напряжения смещения для каждой лампы, подбирал их в пары-тройки-четвёрки... Из новой партии ламп (10шт) разброс в напряжении смещения составил целых 8В!

К созданию этого усилителя мощности для КВ трансивера побудили публикации таких известных авторов, как Я.Лаповок (UA1FA) и И.Гончаренко. Задачей ставилось изготовление лёгкого, малогабаритного и мощного РА, но использование общепринятой методики не позволяет выполнить все эти требования. Кроме этого, РА с параллельным питанием требует очень тщательного выполнения анодного дросселя, и его «отдача» на ВЧ диапазонах сильно зависит от его собственной ёмкости и от ёмкости монтажа, т.е. его КПД снижается. Схема с последовательным питанием во многом свободна от этих недостатков, правда предъявляет повышенные требования к качеству монтажа и к электрической прочности применяемых радиоэлементов. Но согласитесь: лучше немного больше, чем обычно, затратить времени, сил и средств, но в итоге получить добротное изделие, над которым не придётся всё время трястись с паяльником или надрывать живот, пытаясь его сдвинуть с места по мере надобности.

Выходная мощность: 300 ватт.
Мощность на входе: до 30 ватт.
Диапазоны: КВ диапазоны (кроме 160 метров).
Тип высоковольного источника: бестрансформаторный.
Вес: 3,5 кг.
Размеры: 310 х 300 х 140 мм.

Самые распространённые лампы – ГУ-50, вот на них и остановимся, хотя можно использовать что-то другое, но соотношение «затраты-результат» оптимально всё-таки именно в этом варианте.

Питание анодных цепей осуществляется утроением напряжения сети. Это составит около 930 вольт, что вполне достаточно, т.к. такое явление, как «просадка» напряжения на пиках сигнала, в этой схеме отсутствует, тогда как в «классической» схеме от него не избавиться, и обычно именно эти 900 вольт присутствуют на анодах ламп, вместо необходимых 1000…1200.

Ёмкость конденсаторов С11…С14 должна быть не менее 200мкФ на рабочее напряжение не менее 350 вольт. Кроме этого, они должны иметь одинаковое напряжение утечки. С этой стороны как нельзя лучше подходят конденсаторы фирмы “Samsung”, которые не требуют подбора, как впрочем, и любые другие импортные. Резисторы R4…R7 – МЛТ-2 150к (200к).

Конденсатор переменной ёмкости С1 – строенный КПЕ на 15…500пф, у которого через одну «продёрнуты» подвижные и неподвижные пластины. Его статор подключён к отводу от первого витка катушки L1. Точно такой же КПЕ используется на «холодном» конце П-контура, но пластины у него не удаляются.

Все намоточные данные приведены на рисунке, за исключением П-контура. L1 – 9 витков МГ-2,0 на оправке 40мм и длиной намотки 65мм. Отводы: от 3-го витка (диапазон 10м), от 3,5 витков (диапазон 12м), от 4,5 витков (диапазон 15м), от 5-го витка (диапазон 17м), вся катушка – 20м диапазон. L2 – 46 витков ПЭВ-1,2 на фторопластовом кольце К70*30*15мм. Отводы: от 18-го витка (диапазон 30м), от 20-го витка (диапазон 40м), полностью L1 и L2 – диапазон 80м. L3 (160м диапазон) на усилитель не изготавливалась, по соображениям радиолюбительской этики.

Что касается технологии: оптимальный вариант – выполнение всего монтажа на цельном куске одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Все монтажные дорожки выфрезерованы, а остальная фольга служит общим проводом. В местах крепления к корпусу фольга тоже удаляется, на ширину не менее 5мм от металлических деталей. Все КПЕ крепятся на этот же текстолит, с удалением фольги вокруг болтов крепления, а ручки, через пластмассовые втулки, выводятся на переднюю панель.

Резистор R1 должен быть обязательно, т.к. в момент включения происходит мощный импульс зарядного тока электролитических конденсаторов, что рано или поздно выведет их из строя, со всеми вытекающими из этого печальными последствиями.

S1 можно включать практически сразу после включения S3, а S2 только после 5…7 минут прогрева ламп на «холостом» ходу.

К катодам ламп подпаивается оплётка РК-75 трансформатора Т2, а на центральную жилу через С31 подаётся сигнал от трансивера. С31 необходим на тот случай, если по какой-либо причине произойдёт межвитковое замыкание у Tr2. Благодаря ему трансивер не пострадает.

К строенному КПЕ тоже подключается оплётка кабеля РК-75 трансформатора Т1, а выходной сигнал снимается с центральной жилы, и далее через КСВ-метр поступает в антенну.

Благодаря использованию микросхемы DA2 ток покоя каждой лампы составляет около 25…30мА. Это позволяет несколько поднять КПД усилителя и немного улучшить его линейные характеристики, но можно пойти и по более простому пути, соединив экранные сетки ламп с минусом 930вольт. Ток покоя каждой лампы в этом случае будет около 10…15мА.

Размеры РА соответствуют размерам корпуса трансивера «Урал-84М» (310*300*140мм), вес – около 3.5кг, что позволило разместить его поверх радиостанции, создав своеобразную «стойку», сэкономив место на рабочем столе.

Усилитель показал прекрасные результаты. Усиление ВЧ сигнала происходит в соотношении 1:10 на ВСЕХ(!) диапазонах, отметая расхожее утверждение о снижении усиления на 21 и 28 мегагерц. Подавая на вход 30 ватт – получим 300 ватт; 20 ватт – 200, и никак не иначе. (Измерения проводились ВЧ-вольтметром на нагрузке 50 ом).

Рис1 Принципиальная схема усилителя

Ламповый кв усилитель мощности собран на 4-х лампах ГУ-50. Включенных параллельно по схеме с общими сетками, и предназначен для работы в диапазонах 80, 40, 30, 20, 15 и 10 м. Если монтаж усилителя выполнен согласно требованиям, предъявляемым к таким устройствам, не требуется нейтрализация проходной емкости ламп. Максимальная выходная мощность усилителя - 350 - 400 Вт.Для питания усилителя используются два силовых трансформатора. Выходы выпрямителей на диодах VD1 - VD4 и VD5 - VD8 включены параллельно и нагружены на емкостный фильтр (электролитические конденсаторы С1 -СЗ). Параллельно каждому диоду выпрямителя включен высокоомный резистор и конденсатор небольшой емкости. Что повышает электрическую “прочность” выпрямителей и уменьшает пульсации выходного напряжения.Анодное напряжение составляет приблизительно 1000 В.
Усилитель мощности

Постоянное напряжение +15 В получается на выходе однополупериодного выпрямителя VD9-C4 и используется для питания реле и светодиодов, индицирующих режим работы усилителя.
Напряжение накала подается на подогреватели ламп через дроссель Др6.
На входе усилителя установлен фильтр нижних частот C6-L1-C7 с частотой среза около 30 МГц. Тем не менее, учитывая, что входное сопротивление усилителя довольно низкое и меняется в зависимости от диапазона. Между усилителем и трансивером желательно установить согласующее устройство. Хорошо согласованный с трансивером усилитель при небольшой мощности возбуждения (около 50 Вт) позволяет получить выходную мощность 400 Вт (и даже больше!). И обеспечивает на выходе спектрально чистый сигнал (конечно, если трансивер и усилитель исправны и работают в номинальных режимах).

Если ламповый КВ усилитель мощности будет эксплуатироваться с трансивером,

на выходе которого установлен П-контур. То при использовании короткого соединительного кабеля между этими устройствами согласующее устройство не требуется. На выходе усилителя установлен традиционный П-контур, но т.к. “анодный” конденсатор переменной емкости С11 имеет малые начальную и максимальную емкость, к нему в диапазоне 80 м параллельно подключается конденсатор С12.
При замыкании контактов переключателя S2.1 срабатывает реле К1, с помощью контактов которого выход трансивера подключается к входу усилителя. Выход усилителя к антенне, а катоды ламп VL1 - VL4 - к общему проводу (через резистор R2).

Анодный дроссель Др7 намотан на ребристом керамическом каркасе 40 мм и содержит 30 витков провода 0,5 мм.
Резистор R2 состоит из двух включенных параллельно резисторов сопротивлением по 1 Ом.
Катушка L1 - бескаркасная, намотана проводом 0,1 мм на оправке 12 мм и содержит 11 витков, катушка L2 - 9 витков посеребренного провода 3 мм, намотанного на ребристом керамическом каркасе. Положение отводов подбирается при настройке КСВ на выходе усилителя не должен превышать 2. Кроме того, рекомендуется подключать антенну к усилителю через фильтры нижних частот, а при длительной работе в режиме передачи применять принудительное охлаждение.

Схему в формате Splan можно скачать

Внешний вид высокочастотного генератороного пентода ГУ-50, панельки и стаканы для размещения показаны на рисунке. Сверху баллона алюминиевая шляпа с карболитовой ручкой для удобства выемки лампы из алюминиевого стакана. При установке в стакан лучше экранирование по ВЧ, однако в ламповом усилителе этого не нужно. Поэтому можно обойтись керамическими панельками и немного уменьшить массу изделия. Мне всегда был интересен вопрос, куда прятать карболитовую ручку, при установке лампы в стакан, после закрывания верхней крышки стакакна. Выбрасывать жалко, да и пригодится может.

Каковы достоинства ГУ-50? Пентод - это хорошо. Массивный анод - это тоже хорошо. Высокое допустимое напряжение - тоже неплохо. Однако лампа эта не является музыкальной. И раскачка для неё должна быть довольно основательной. А кроме того, для использования высоковольтного режима этой лампы нужны очень хорошие, полноценные высоковольтные трансформаторы, а это сравнительно дорого. В эксплуатации лампа ГУ-50 довольно надежна. Хранение выдерживает даже хамское. Но желательно избегать прямого попадания воды во время хранения. Возможна постепенная разгерметизация баллонов. Схема и габариты лампы ГУ-50, а также пример перфокарты для подбора ламп по параметрам на приборе Л1-3 ниже.

В самом начале изложения обязан сказать, что традиционный, укоренившийся в сознании людей, подход к изложению статьи от наименования и выбора ламп - не разумный и неправильный. Неразумно начинать выбор автомобиля с мотора и колёс, поскольку вначале оценивают назначение, стоимость, эстетику, функционал и другие характеристики. Здравый смысл говорит о том, что важнейшим узлом лампового усилителя является выходной трансформатор. От его качества зависит качество всего усилителя. Стоимость выходного трансформатора может составлять 80% и более от стоимости всего проекта. Именно от выбора трансформатора, его изготовления или покупки зависит всё, в том числе выбор соответствующего типа ламп. Мое изложение материала в традиционном порядке имеет другую цель. Об этом уже много раз сказано в нескольких заметках на этом сайте.

У лампы ГУ-50 маловато напряжение второй сетки, что затрудняет построение полноценного ультралинейного каскада без примненения двух ступеней высокого напряжения. Для любителей изящного такая лампа конечно вряд ли подойдет. Но вот генератор тока на комплекте ламп в стаканах соорудить можно. Потребление электричества комбайном из 8 ламп будет очень приличным. Мощный усилитель на ГУ-50 можно с успехом использовать зимой, как комнатный обогреватель. Примерно также, как усилитель на четверке 6С33С. В раскачке лампа туговата, да и при подборе по параметрам результаты оказываются довольно грубыми. Поэтому можно неплохо использовать параллельное включение двух и более баллонов в каждом плече. Выравнивающие резисторы здесь ставить нужно обязательно, это создаёт дополнительные локальные ОС, а поскольку анодные токи сравнительно невелики, потери напряжения будут также не велики. Лампа ГУ-50 очень долговечна и весьма стабильна, поскольку в реальных режимах эксплуатации редко используются её паспортные возможности. Параметры от времени практически не плывут. И стареет катод сравнительно медленно. Накальный ток для большой рассеиваемой мощности довольно невелик, а вот напряжение питания накала довольно комфортное 12,6 вольта. Удобно включать цепи накала пары лампочек последовательно на повышенное до 25 вольт напряжение. Но нужно подбирать лампы по равномерному распределению накального напряжения. Можно уйти в другое решение питания цепей накала. Можно отказаться от инноваций и импульсного питания и уйти в классику.

Ниже показаны примеры двухтактных схем с одиночными лампами в каждом плече. Этого вполне достаточно при использовании сравнительно мелких выходных трансформаторов. Нужно обратить внимание, что в силу высокого анодного напряжения приходится применять выходные трансформаторы с большим числом витков в каждой половинке первичной обмотки. Желательно иметь в каждой полуобмотке по 500-600 вольт номинального АС-напряжения. При этом придётся предварительно вычислить коэффициент трансформации. Чтобы не увеличивать чрезмерно приведенное сопротивление, желательно иметь 25 вольт в выходных обмотках, которые лучше запараллелить. Годится это для 8 Ом. При разумной распайке легко выйти на приведенное сопротивление Raa величиной 6-8кОм. Это будет в самый раз. Можно графоаналитически проверить расположение рабочей точки на характеристиках лампы и границы ещё перемещения. Ток покоя при этом значительно увеличивать не стоит, чтобы избежать большого тепловыделения, особенно при сдвоенных лампах. Лучше остаться в режиме АВ1.

Схема с одиночным двухтактным каскадом на трансформаторах другого наименования показана ниже. В обоих схемах для повышения линейности использованы сеточные обратные связи по симметричным обмоткам согласующих трансформаторов. Вот на это и нужно обратить особое внимание при подборе трансформаторов в дифференциальные пары. Без подбора в большинстве случаев при последовательном включении первичных обмоток получается ЭДС одной ОС-обмотки 8 вольт, а другой, например 5. Иногда ещё хуже. Не нужно удивляться этому. Штуковины это нелинейные. Никто не удивляется разбросу характеристик транзисторов в 200%. А трансформаторы ничем не лучше. Подбирать трансформаторы нужно обязательно, причём придавить их параллельным включением силовых (в данном случае - вторичных) обмоток не удастся, поскольку даже незначительные уравнительные токи нагадят в динамические характеристики усилителя. Сеточное напряжение нужно ограничивать на уровне 50-75% анодного. В первом приближении для этого годится и параметрический стабилизатор на мощных стабилитронах. Так и нарисовано в большинстве схем. Однако придётся в него пожертвовать 8-12 Вт анодной мощности в каждом канале, а это расточительство. Лучше брать с блока питания половинку по высоковольной обмотке выпрямителя со средней точкой. Ещё лучше, наверное, использовать дискретные высоковольтные обмотки и дискретные выпрямители блока питания, включенные последовательно. Здесь можно вольнее экспериментировать с уровнями напряжения.

При построении мощного усилителя с высоковольтными лампами нужно соблюдать особую осторожнось. Ударить может так, что мало не покажется. Напряжения 600-800 холостых вольт это не шутка. Источник должен быть изрядной мощности. Удвоение напряжения здесь применять не рекомендую категорически. Есть и другая традиционная рекомендация, применять отдельные от накальных, андодные трансформаторы с мелким током холостого хода и мелким полем рассеяния. Накальные цепи лучше питать импульсником или накальными трансформаторами, с тщательно подобранным, мелким током холостого хода. Можно и бифилярные обмотки соорудить ради построения качественного усилителя. Ниже показана более мощная схема, созданная по мотивам деда Вильямсона в трансляции господина-товарища Баева с фрагментами от Сергея Комарова. Никаких фокусов в схемах нету. Все узлы можнои нужно настраивать автономно. Выдёргивая лампочки, по разным ступеням. Вначале нужно озаботиться построением завершённого блока питания и его испытанием. Затем нужно озадачиться тщательной предварительной проработкой трансформаторного согласующего узла. Нужно полностью собрать трансформаторный узел и испытать его отдельно на частоте 50 Герц. Обмотки обратных связей нужно распаять разноцветными витыми парами, сфазировать и отстегнуть до испытания всего усилителя. На выходной обмотке постоянно должен быть балласт. После сборки в кучу, настраивают выходной каскад по току покоя, вынув мелкие лампы. Прогревают ГУ-50 хорошенько предварительно. Затем вынимают выходные лампы и вернув мелочь разбираются с предварительными каскадами усиления. Затем собирают в кучу и убивают возможное самовозбуждение. Затем проверяют прохождение сигнала на имитацию нагрузки. Общую ОС конечно же отбрасывают. Только после этого пристёгивают обмотки обратных связей, глядя фазировку по схеме. Переживать, заработает или нет, не нужно. Факт в том, что из всех возможных комбинаций фазировки ОС, рабочей окажется только одна. Именно в такой фазировке обмоток обратных связей, возбуждения в усилителе не будет. Дальше нужно контролировать ток покоя и заниматься настройкой прохождения сигнала. Крутилками в предварительных каскадах выравнивают положительгные и отрицательные полуволны на предельно возможной мощности. Затем подключают спектроанаизатор и начинают настраивать усилитель по минимуму искажений крутилкой в катоде первой лампы.

Блок питания может оказаться хилым и повести себя предательски. Напряжение в анодах может проседать весьма значительно, поскольку мощность будет отбираться большая. Очень не рекомендую применять в источнике питания мощных усилителей здоровенные стержневые трансформаторы серии ТАН (250-400Вт). У них чудовищное поле рассеяния, и будет фон переменного тока, борьба с гудением и прочий гемморой. Все свои здоровенные ТАНы я постарался распродать как можно резвее. Лучше пойти по пути разукрупнения БП с применением одиночных или парных анодных стержневых трансформаторов ТА191-ТА205, рассчитанных на сеть 127/220 вольт. Использовать следует обе половинки сетевой обмотки на отводах 127 вольт - последовательно, включая на 220. Тогда ток холостого хода будет приемлемо мал.

Ниже показана ещё одна схема традиционной конфигурации. Здесь для уверенной раскачки применен мощный драйвер. После тщательной остройки такого варианта схемы по постоянному току и оценки уровня искажений при вылизывании первой лампочки, придется обязательно проверять режимы этого смого драйвера также на уровень вносимых искажений. Особенностей здесь нету. Методика традиционная, детали можно применять любые исправные без капризов и понтов. Никаких импортных компонентов не нужно. В блоке питания можно конечно же поставить итальянские электролиты Kendeil. Но сойдут и китайские в полуторным запасом по допустимым напряжениям. Проверить все конденсаторы нужно непременно. Разделительные конденсаторы проверяют на утечку, не используют ржавые конденсторы и разгерметизированные. Резисторы годятся с допуском 10%. Там, где необходимо регулирование режима, в схемах установлены подстроечники.

Как-то так сложилось, что у меня возникло ощущение: для усилителей на лампах ГУ-50 не следует применять каскадов усиления с непосредственными связями, а также СРПП. Лампы ГУ-50 довольно грубые по натуре и держать их в узде нужно довольно основательно. Автосмещения лучше давать не более 20%. Дальше лампы лучше удерживать фиксированным смещением, которое желательно зарезервировать. Не используйте для ГУ-50 старых стаканов и панелек, и тем более ржавых. Следует тщательно зачистить ноги у ламп и проследить за качеством всех контактов. Рекомендую цанговые зажимы в керамических панельках. Если кому-то не понравится примененение сеточных обратных связей, то можно от них отказаться. Однако напряжение на сетках всё равно нужно ограничивать. Гасящие резисторы 3-6 кОм в этом случае не годятся, толку от них нету. При этом есть уверенность, что трансформаторные ОС всё равно нужны. Можно попробовать катодную конфигурацию. В любом случае для реализации трансформаторных ОС требуются симметричные трансформаторные обмотки с напряжениями 2-5% от анодного.

Ниже показаны картинки для пояснения возможной конструкции лампового усилителя. Это далеко не образец, а всего лишь одна из версий, пригодная к употреблению. Вначале корпус может быть спроектирован в графическом конструкторском приложении, пригодном для передачи результатов проектирования на участок лазерной резки. Затем железяку превращают в удобный для монтажа корпус. Пример картинки двух корпусов показан ниже. В последние годы пришла уверенность, что корпус нужно проектировать несколько иначе. Для модульной сборки следует предусматривать специальную нишу, куда можно просто устанавливать готовый блок питания, как в компьютерный корпус. А затем при помощи отвёртки собирают остальную конструкцию, монтируют блоки трансформаторов и втыкают нужные разъёмы. Но это другая идеология и для её освоения нужно вначале пройти этапы проектирования. Вероятнее всего этой теме будет посвящена отдельная статья.

В простейшем же случае возможно использование для рукодельного усилителя приборных корпусов от старой измерительной техники. Нередко попадаются конструкции, воссозданные к корпусах от сатринных усилителей. Возможно использование стандартных корпусов китайского изготовления. Но это довольно маленькие покупные конструкции, за значимые деньги. Поэтому усилитель значительной мощности вовнутрь китайского корпуса не спрячешь. А ведь при изготовлении корпеса очумелыми ручками можно запросто применить оцинкованную жесть толщиной 0,7 мм. Но загибать рёбра корпуса под прямыми углами придётся всё же с применением приспособлений. Можно использовать для этого деревянные бруски и стальные уголки. А формовать жесть придётся после её раскроя при помощи киянки и молотка. В результае не сложно получить простую конструкцию, фотография которой показана ниже.

Почти во всех моих схемах отсутствует описание деталей, режимов и порядка настройки. Дело в том, что ничего нового в этих схемах нету. Для каждой схемы есть некий прототип, первоисточник. Если возникнет интерес, то растры первоисточников могу сбросить. А повторять известные истины пока нету времени. Даже некоторые изюминки описывать пока не хочу. Это касается в первую очередь дифференциальных выходных трансформаторов. Дифференциальное включение довольно интересно и перспективно. В журнале Радио 2005-2006 годов есть схемы С.Комарова, описывающие принцип применения хитрого включения выходных трансформаторов. На самом деле хитрого в этом мало, всё банально, нужно просто разобраться. Достоинства огромные и возможности такой схемотехники очень впечатляют. Но есть скрытое, но очень жесткое ограничение в подборе симметричных пар трансформаоров. Намотка выходных трансформаторов самостоятельно - долгая и болезненная процедура. Намотка силовых трансформаторов для лампового усилителя - обыкновенная глупость. Но каждый решает эти вопросы сам. Броневые трансформаторы для обычного одиночного триодного или ультралинейного включения меня не интересуют.

Евгений Бортник, август 2015, Россия, Красноярск