Однотактный кв усилитель на полевых транзисторах. Усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции

Транскрипт

1 33 МОЩНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА 4-Х ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ Приведенная ниже схема позволяет получить заданную выходную мощность при минимальных потерях при суммировании выходных сигналов. Для получения больших значений выходной мощности возможно параллельное включение двух и более полевых транзисторов MRF150 фирмы Motorola. Такой способ включения для биполярных транзисторов практически не применяется из-за их низкого входного импеданса. В схеме с общим истоком мощные полевые транзисторы обладают приблизительно в раз более высоким входным сопротивлением, чем сопоставимый по мощности биполярный транзистор, включенный в схеме с общим эмиттером. Значение выходного импеданса зависит от напряжения питания и уровня выходной мощности. Число параллельно включенных транзисторов ограни- чивается, скорее физическими факторами, нежели электрическими общая индуктивность выводов транзистора является наиболее существенной при- чиной, ограничивающей максимальное значение рабочей частоты. Влияние индуктивности выводов усиливается при уменьшении напряжения питания и повышении выходной мощности. Так как минимальное расстояние между транзисторами ограни- чено размерами их корпусов, то практически реализуемым улучшением является уменьшение размеров транзисторов. На более высоких частотах индуктивность выводов транзисторов можно использовать как часть схемы с распределенными параметрами, но это сильно ограни- чивает диапазон рабочих частот. Такие схемы находят широкое применение в СВЧ-устройствах на биполярных транзисторах. При параллельном включении мощных МОПтранзисторов необходимо учитывать другой важный аспект. Если частота единичного усиления (f) транзистора достаточно высока, то усилитель может превратиться в генератор, резонансная система которого будет образована индуктивностями выводов затворов и емкостями сток-исток транзисторов. Положительная обратная связь осуществляется через проходную емкость сток-затвор. Результирующий фазовый сдвиг, равный 360, возникает на частотах, обычно лежащих выше рабочего диапазона усилителя. Таким образом, возникшие колебания могут отсутствовать на выходе РА, но иметь значительную амплитуду на стоках транзисторов. Генерация может быть устранена уменьшением до минимально возможных зна- чений индуктивности в цепи затворов, состоящей из индуктивностей выводов разделительных конденсаторов С7...С10 (рис.1) и выводов затворов транзисторов. Применение низкоомных безиндуктивных резисторов R15...R18 не снижает коэффициента усиления в рабочем диапазоне частот и позволяет добиться лучшей устойчивости РА. Описание принципиальной электрической схемы На рис.1 показана полная схема усилителя мощности на полевых транзисторах. Напряжение питания может составлять В и зависит от требований к линейности устройства. Напряжение смещения выставляется для каждого транзистора в отдельности, поэтому нет необходимости подбора транзисторов по значению напряжения отсечки. Коэффициент усиления по мощности МОП-транзисторов в значи- Рис. 1

4 36 АВГУСТ Рис. 6 ры Кюри. С другой стороны довольно трудно найти магнитопроводы с низкой µ i и большими площадями поперечного сечения. Чтобы достигнуть значения индуктивности, минимально необходимого для частоты 2 МГц, два трансформатора на линиях включены последовательно. Оба имеют коэффициент трансформации сопротивлений 9:1. Можно применить параллельное соединение вторичных обмоток трансформатора, удвоив при этом число витков в каждой обмотке. С11 должен быть рассчитан на протекание через него больших значений реактивного тока. Конструктивно С11 закреплен непосредственно поперек витка первичной обмотки трансформатора. Применение параллельного соединения керамических или слюдяных конденсаторов с меньшими значениями емкости не рекомендуется. Конструктивные особенности Из-за близкого расположения четырех МОП-транзисторов не удалось обеспечить эффективное заземление по высокой частоте, в результате чего на частоте 30 МГц снижается на 1,0...1,5 дб коэффициент усиления (рис.4). Можно добиться улучшения ситуации путем соединения проводящей полоской всех заземленных выводов транзисторов. Другой метод заключается в расположении под винтами, крепящими транзисторы, лепестков, которые припаиваются к ближайшей земляной точке. В этом слу- чае радиатор используется как высоко- частотная земля. Хотя значение коэффициента интермодуляционных искажений 3-го порядка не очень высокое (рис.4), для продуктов интермодуляции 5-го порядка данный коэффициент имеет значение лучше -30 дб на всех частотах. Можно также ожидать, что подавление продуктов интермодуляции 9-го и более высоких порядков составит от -50 до -60 дб. Также видно, что коэффициент интермодуляции остается постоянным при уменьшении выходной мощности в отличие от схем РА, выполненных на биполярных транзисторах, где наблюдается возрастание интермодуляционных искажений. Содержание в спектре выходного сигнала усилителя гармонических составляющих очень сильно зависит, как и в других подобных балансных устройствах, от балансировки плеч двухтактного каскада. Хуже всего обстоит ситуация на низких частотах, где подавление второй гармоники составляет дб. Подавление 3-й гармонической составляющей выходного сигнала при частоте несущей 6,0...8,0 МГц составляет 12 дб. В данном случае необходимо применять фильтры гармоник сигнала, описание и конструкцию которых можно найти в литературе. Усилитель сохраняет устойчивость при рассогласовании по выходу 3:1, а также при уменьшении напряжения питания. В МОП-транзисторах, включенных по схеме с общим истоком, коэффициент передачи по цепи обратной связи в несколько раз выше, чем у биполярных транзисторов, включенных в схеме с общим эмиттером. В результате должным образом спроектированный усилитель на МОП-транзисторах получается более устойчивым, особенно при изменяющихся параметрах нагрузки. Особое внимание должно быть уделено конструкции радиатора, который должен обеспечивать эффективный отвод тепла от транзисторов. При выходной мощности Вт необходимо применять радиаторы охлаждения, выполненные из материала с высокой теплопроводностью, например из меди. Возможно использование комбинированного радиатора, который в местах крепления транзисторов имеет медные вставки, а остальная часть выполнена из алюминиевого сплава. Места крепления транзисторов должны иметь гладкую (полированную) поверхность, которую желательно смазать теплопроводящей смазкой. На рис.5 и 6 приведены печатные платы усилителя. По материалам Motorola RF Application Reports.

6 38 АВГУСТ противление для создания частичного автоматического смещения. Рабочая частота, на которой генераторные лампы могут надежно работать, не должна превышать величину, указанную в справочнике в качестве предельной, так как это ведет к следующим нежелательным явлениям. 1. Нарушается температурный режим лампы из-за возрастания высоко- частотных потерь на электродах, баллоне и выводах электродов. Перегрев сетки и мест спаев стекла с металлом может привести к образованию местных механических натяжений, микротрещин, что вызывает потерю вакуума и выход лампы из строя. Общее количество тепла, выделяемого в спаях стекла с металлом и на выводах электродов, пропорционально частоте в степени 2,5 и мгновенному значению квадрата разности потенциалов между анодом и сеткой. 2. Снижаются выходные параметры ламп (мощность и КПД) из-за увеличения угла пролета электронов. 3. Возрастает опасность самовозбуждения ламп из-за увеличения внутриламповых связей. Необходимый температурный режим работы генераторных ламп большой мощности и некоторых типов генераторных ламп средней мощности достигается при помощи одного из трех видов принудительного охлаждения воздушного, водяного и испарительного. Воздушное охлаждение наиболее простое в эксплуатации и позволяет снижать температуру анода до 250 С. Применяя генераторные лампы с этим видом охлаждения, необходимо соблюдать следующие рекомендации. Воздух для охлаждения должен быть сухим и чистым. Попадание в воздухопроводный канал воды или масла, оседающих на стекле, может вывести лампу из строя. Количество воздуха, подаваемого для охлаждения, должно быть не менее нормы, приведенной в справочнике для каждого типа лампы. Воздушный поток для охлаждения стеклянного баллона лампы и ножки должен направляться таким образом, чтобы температура стекла нигде не превышала 150 С и не создавалось зон с резкими перепадами температуры по поверхности стекла. При подаче воздуха для охлаждения от вентиляторов, расположенных в непосредственной близости от ламп, следует принимать особые меры для предохранения их от вибраций, например, присоединение воздухопроводов следует производить через гибкие соединения мягкие резиновые или шелковые шланги и т.п. Водяное охлаждение ламп в ряде случаев позволяет несколько увели- чить мощность, рассеиваемую анодом, так как при этом виде охлаждения можно снизить температуру анода до 120 С. Мощные генераторные лампы с водяным охлаждением погружаются в бак с проточной охлаждающей водой. Расход воды на 1 квт мощности, отводимой с поверхности анода, зависит от мощности лампы, ее конструкции и устройства бака и колеблется в пределах л/мин. Применяя генераторные лампы с водяным охлаждением, необходимо применять следующие правила. Вода для охлаждения должна быть чистой и не содержать минеральных примесей. Охлаждение анодов рекомендуется производить дистиллированной водой. Вода с жесткостью, превышающей 0,17 г/л, и имеющая сопротивление меньше, чем 4 ком на 1см 3, не должна употребляться. Для равномерного охлаждения анодов водяной поток, омывающий анод, должен быть направлен снизу вверх. При этом необходимо, чтобы плотность водяного потока вокруг всей рабочей поверхности анода была равномерной и не образовывалась воздушная подушка. Приток и отвод воды от заземленного участка трубопровода к охлаждаемым деталям лампы, находящимся под напряжением по отношению к земле, должны осуществляться по трубопроводам из изоляционного материала необходимой длины, с тем, чтобы водяной столб, помещенный в них, имел достаточно большое сопротивление, и ток утечки был минимальным. Длину изолированного трубопровода обычно выбирают в зависимости от удельного сопротивления воды из расчета 0,3...0,6 м на 1 кв напряжения. Количество воды, подаваемой для охлаждения, должно быть достаточным и соответствовать нормам, указанным в справочнике для каждого типа лампы. Во избежание интенсивного образования накипи температура выходной воды не должна превышать 70 С. Испарительное охлаждение отли- чается от водяного тем, что выделяемое анодом тепло идет в основном на испарение воды. Этот вид охлаждения более экономичен, так как перевод воды в паровую фазу требует большего количества тепла, чем ее нагревание от нормальной температуры до кипения. Для увеличения охлаждающей поверхности и улучшения ее смачиваемости водой радиатор анода лампы с испарительным охлаждением имеет конические зубцы. Во впадинах между зубцами температура поверхности анода имеет наибольшую величину и попавшая туда вода превращается в пузырьки пара, которые выбрасываются из углубления, уступая место воде, и т.д. Этот вид охлаждения позволяет отводить с 1 см 2 поверхности анода до 500 Вт мощности. При дальнейшем увеличении мощности образуется паровая пленка и ухудшается теплоотдача. Остальные требования при эксплуатации генераторных ламп с испарительным охлаждением аналогичны требованиям к эксплуатации генераторных ламп с водяным охлаждением. Кроме указанных выше особенностей применения генераторных ламп, необходимо соблюдать еще и следующие рекомендации по эксплуатации генераторных ламп. 1. Радиоустройства, в которых применяются генераторные лампы, должны предусматривать специальные устройства защиты генераторных ламп при аварийных состояниях аппаратуры (отсутствие охлаждения, зна- чительное превышение допустимых токов и т.п). Следует предусмотреть, чтобы в случае отсутствия хотя бы одного из видов охлаждений отключились напряжения питания и их невозможно было включить. В системе охлаждения должны применяться гидроконтакты, реагирующие не на изменение давления, а на изменение расхода охлаждающей жидкости. В цепях анода и сеток мощных генераторных ламп должны быть предусмотрены устройства, отключающие напряжения питания электродов при превышении максимальных значений токов в 2,5...3 раза или ограничивающие ток разряда. В качестве таких устройств могут применяться: - быстродействующие реле (время срабатывания не более 100 мс), вызывающие отключение соответствующего источника питания или разрыв первичной обмотки питающего трансформатора (для установок промышленного типа мощностью не более квт); - шунтирование ламп при пробое газоразрядными или другими приборами, обладающими малым внутренним сопротивлением; - включение в анодную цепь ограничительного сопротивления, уменьшающего ток разряда.

7 39 Для предотвращения разрушения мощной генераторной лампы (мощностью более 15 квт) при возникновении в ней разряда в случае использования источника питания с емкостным фильтром параллельно цепи анода необходимо устанавливать быстродействующую электронную защиту. Во избежание перегрузок управляющей и экранирующей сеток схема защиты должна предусматривать одновременное снятие напряжения возбуждения и напряжения питания экранирующей сетки при отключении анодного напряжения. Необходимо также предусматривать изменения режимов ламп предварительных каскадов после срабатывания защиты выходного каскада. 2. Включение генераторной лампы в работу и подача напряжения на электроды должны производиться в следующей последовательности: - после присоединения всех электродов включаются все виды охлаждения лампы и элементов аппаратуры; - включается напряжение накала, при этом необходимо контролировать, чтобы пусковой ток не превышал величину, оговоренную в справочнике, или не превышал более чем в полтора раза номинальное значение (для генераторных ламп средней и большой мощности); - включается напряжение, запирающее лампу; - включается напряжение анода и экранирующей сетки лампы (плавно или ступенями в соответствии с указаниями по эксплуатации), при этом вклю- чение напряжения экранирующей сетки раньше, чем анода, категорически запрещается; - включаются переменные напряжения (возбуждение или модуляция), и постоянные напряжения доводятся до номинальных величин. Выключение лампы производится в обратном порядке. Для того чтобы при снятии возбуждения постоянные напряжения не превышали предельно допустимых значений, рекомендуется их предварительно снижать в случае необходимости. Принудительное охлаждение всех видов для генеральных ламп должно прекращаться только спустя мин после выключения напряжения накала, если другое время не указано в техни- ческой документации на конкретный тип лампы. Запрещается включать высокое напряжение анода и экранной сетки при включении напряжения накала, так как это может вывести лампу из строя изза пробоя и разрушения катода. 3. Для улучшения вакуума и восстановления электрической прочности генераторных ламп в отдельных случаях применяется специальная тренировка, которую необходимо проводить при первом включении лампы и при длительных перерывах (до 3 мес) в работе, а также периоди- чески (1 раз в 3 мес) при хранении, если это указано в паспорте или этикетке на лампу. Тренировка, как правило, проводится в устройстве, в котором работает лампа. Лампа устанавливается в схему, и на нее в обычной последовательности подается напряжение накала и смещения. В этом режиме лампа выдерживается в течение 30 мин. Затем подаются напряжения на остальные электроды, равные приблизительно половине номинального их значения, из расчета, чтобы мощность, рассеиваемая на аноде и остальных электродах, составила 0,4...0,5 мощности в номинальном режиме. По истечении мин (в зависимости от размеров внутренней арматуры лампы) напряжение анода и остальных электродов плавно или ступенями доводится до номинального (с минутной выдержкой на каждой ступени) и выдерживается не менее 30 мин. При появлении пробоев напряжение анода снижается до их прекращения и выдерживается в этом режиме мин, после чего вновь повышается. Такая тренировка проводится до исчезновения пробоев при полном рабочем анодном напряжении. Для предохранения лампы от повреждений в результате пробоев при тренировке в анодную цепь лампы вклю- чается обычно сопротивление, в несколько раз превышающее обычное ограничительное сопротивление. 4. Рабочее положение генераторных ламп, как правило, должно быть вертикальным, а для генераторных ламп средней и большей мощности это правило является обязательным. 5. В случаях соединения лампы с контуром генератора при работе с лампами в УКВ и КВ диапазонах необходимо установить надежный и равномерный электрический контакт по периметру внешней части электродов и выдержать соосность, исключающую радиальное напряжение и изгибающие усилия в выводах и элементах крепления ламп. Кроме того, необходимо применять такую конструкцию анодного контура, которая исключала бы возникновение у диэлектрика баллона повышенной концентрации силовых линий высокочастотного поля в одном месте, так как появляющиеся в этих случаях местные перегревы могут вызвать его размягчение и прокол (нарушение вакуума). К такому же результату может привести плохое контактирование с выводами из-за перегрева спаев стекла с металлом. Крепление генераторных ламп средней и большой мощности в аппаратуре должно производиться только за фланец анода, бачок или радиатор. Использовать для этой цели остальные выводы лампы запрещается, так как их конструкции, как правило, не рассчитаны на воздействие больших нагрузок. 6. Конструкцию элементов, непосредственно контактирующих с выводами лампы, следует выполнять таким образом, чтобы обеспечивать надежные электрический и тепловой контакты. 7. При эксплуатации генераторных ламп, особенно это касается мощных ламп, следует помнить, что режим, при котором на лампу подано напряжение накала без токоотбора, является для катода более тяжелым по сравнению с нормальным рабочим режимом. Поэтому при перерывах в работе аппаратуры от 30 мин до 2 ч рекомендуется снижать напряжение накала на % номинального значения. При более длительных перерывах в работе генераторную лампу следует вводить в режим постепенно, т.е. провести цикл тренировки. 8. При необходимости использования генераторных ламп, предназначенных для непрерывной работы в импульсном режиме, можно исходить из следующих соображений: в интервале длительностей импульса от 0,1 мкс до 1 мс пересчет электрического режима работы ламп следует производить исходя из недопустимости превышения средних мощностей, рассеиваемых на электродах. При длительности импульса более 1 мс пересчет может быть произведен только с учетом теплового разогрева за время прохождения импульса. Повышение постоянных напряжений на электродах генераторных ламп, предназна- ченных для работы в непрерывном режиме, относительно эксплуатации зна- чений в случае их использования в режиме с импульсной сеточной модуляцией не допускается. 9. При применении импульсных генераторных и модуляторных ламп категорически запрещается их использование в импульсных режимах, превышающих указанные в справочнике в ка- честве предельных, например уменьшение скважности или увеличение длительности импульса при максимальном токе анода.

RU9AJ "КВ и УКВ" 5 2001г. Усилитель мощности на лампах ГУ-46 У коротковолновиков приобретает все большую популярность стеклянный пентод ГУ-46, на которых RU9AJ построил мощный усилитель на все любительские

Основы схемотехники ОСНОВЫ СХЕМОТЕХНИКИ...1 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ...1 2. УСИЛЕНИЕ СЛАБЫХ СИГНАЛОВ...6 3. УСИЛЕНИЕ СИЛЬНЫХ СИГНАЛОВ...14 4. ОСНОВЫ МИКРОСХЕМОТЕХНИКИ УСИЛИТЕЛЕЙ...18 1. Основные положения

Лекция 8 Тема 8 Специальные усилители Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические

БЛОКИ ПИТАНИЯ ИПС-1000-220/110В-10А ИПС-1500-220/110В-15А ИПС-1000-220/220В-5А ИПС-1500-220/220В-7А DC(АС) / DC-1000-220/110В-10А (ИПС-1000-220/110В-10А(DC/AC)/DC) DC(АС) / DC-1500-220/110В-15А (ИПС-1500-220/110В-15А(DC/AC)/DC)

3.1 Общие сведенья 3 Моноблок MB01 В состав рентгеновского питающего устройства IEC-F7 входит моноблок, включающий в себя высоковольтный трансформаторно-выпрямительный блок, накальный трансформатор и рентгеновскую

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ИПС-1000-220/24В-25А ИПС-1200-220/24В-35А ИПС-1500-220/24В-50А ИПС-950-220/48В-12А ИПС-1200-220/48В-25А ИПС-1500-220/48В-30А ИПС-950-220/60В-12А ИПС-1200-220/60В-25А

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ИПС-300-220/110В-4А-1U-D ИПС-300-220/110В-4А-1U-Е ИПС 300-220/110В-4А-1U-DC(AC)/DC ИПС 300-220/110В-4А-1U-DC(AC)/DC-Е ИПС-300-220/220В-2А-1U-D ИПС-300-220/220В-2А-1U-Е

Лабораторная работа 6 Исследование платы гетеродина профессионального приемника Цель работы: 1. Ознакомиться с принципиальной схемой и конструктивным решением платы гетеродина. 2. Снять основные характеристики

Page 1 of 8 6П3С (выходной лучевой тетрод) Основные размеры лампы 6П3С. Общие данные Лучевой тетрод 6ПЗС предназначен для усиления мощности низкой частоты. Применяется в выходных однотактных и двухтактных

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИПС-500-220В/24В-15А-D (AC(DC)/DC) ИПС-500-220В/48В-10А-D (AC(DC)/DC) ИПС-500-220В/60В-8А-D (AC(DC)/DC) ИПС-500-220В/110В-4А-D (AC(DC)/DC) ИПС-500-220В/220В-2А-D (AC(DC)/DC)

Лекция 7 Тема: Специальные усилители 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ИПС-300-220/24В-10А ИПС-300-220/48В-5А ИПС-300-220/60В-5А DC/DC-220/24B-10A (ИПС-300-220/24В-10А (DC/AC)/DC)) DC/DC-220/48B-5A (ИПС-300-220/48В-5А (DC/AC)/DC)) DC/DC-220/60B-5A

Основы функционирования преобразовательной электронной техники Выпрямители и инверторы ВЫПРЯМИТЕЛИ НА ДИОДАХ Показатели выпрямленного напряжения во многом определяются как схемой выпрямления, так и используемыми

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИПС-500-220В/220В-2А-D ИПС-500-220В/110В-4А-D ИПС-500-220В/60В-8А-D ИПС-500-220В/48В-10А-D ИПС-500-220В/24В-15А-D AC(DC)/DC руководство по эксплуатации СОДЕРЖАНИЕ 1.

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК Александр Титов (Схемотехника, 2005, 8, С. 52 55) Домашний адрес: 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 46, кв. 28. Тел. 51-65-05, E-mail: [email protected]

4. Длинные линии 4.1. Распространение сигнала по длинной линии При передаче импульсных сигналов по двухпроводной линии часто приходится учитывать конечную скорость распространения сигнала вдоль линии.

95 Лекция 0 ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План. Введение. Понижающие импульсные регуляторы 3. Повышающие импульсные регуляторы 4. Инвертирующий импульсный регулятор 5. Потери и КПД импульсных регуляторов

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ИПС-1000-220/24В-25А-2U ИПС-1200-220/24В-35А-2U ИПС-1500-220/24В-50А-2U ИПС-2000-220/24В-70А-2U ИПС-950-220/48В-12А-2U ИПС-1200-220/48В-25А-2U ИПС-1500-220/48В-30А-2U

ИЛТ, ИЛТ модули управления тиристорами Схемы преобразователей на тиристорах требуют управления мощным сигналом, изолированным от схемы управления. Модули ИЛТ и ИЛТ с выходом на высоковольтном транзисторе

ГОСТ 22765-89 Трансформаторы питания низкой частоты, импульсные и дроссели фильтров выпрямителей. Методы измерения электрических параметров Срок действия с 01.07.90 до 01.07.95* * Ограничение срока действия

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ЛАМПОВОГО УСИЛИТЕЛЯ Евгений Карпов В статье рассмотрен вариант реализации простого многоканального стабилизатора, позволяющего полностью исключить влияние сети на работу

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для реализации мощных, дешевых и эффективных регулируемых транзисторных высокочастотных резонансных преобразователей напряжения различного применения,

47 УДК 621.373.52 А. А. ТИТОВ, В. П. ПУШКАРЕВ, Б. И. АВДОЧЕНКО МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СВЧ ГЕНЕРАТОРНЫЙ МОДУЛЬ Описан СВЧ генераторный модуль на диоде Ганна типа 3А762А с выходной импульсной мощностью не менее

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ОДНОТАКТНЫЙ КАСКАД НА ВАКУУМНОМ ТРИОДЕ Часть 2 Евгений Карпов Приведенная ниже схема является практическим примером реализации мощного выходного ESE каскада. 50V Рисунок 1 Реализация

Лекция номер 10 Схемы преобразователей Никитин Н.П. Классификация схем По типу гетеродина: с отдельным и с совмещённым гетеродином По типу прибора, на котором выполняется смеситель: транзисторные и диодные

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ РЕНАП-1Д Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2 1. ВВЕДЕНИЕ Настоящее техническое описание и инструкция по эксплуатации распространяется на регуляторы переменного тока

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ИПС-1000-220/110В-10А-2U ИПС-1500-220/110В-15А-2U ИПС-2000-220/110В-20А-2U ИПС-1000-220/220В-5А-2U ИПС-1500-220/220В-7А-2U ИПС-2000-220/220В-10А-2U DC(АС) / DC-1000-220/110В-10А-2U

Прочие компоненты системы питания МИК-ЭН 300-С4Д28-8 электронная нагрузка с управлением от ПК Измеряемое входное напряжение, В до 350 В Количество каналов нагрузки 11 Количество каналов с 3-мя уровня нагрузки

Практическое руководство по применению изоляторов потенциала логических транзисторных серии ИЛТ XX в качестве изолирующих драйверов тиристоров Разработаны новые устройства: «логические изоляторы потенциала

58 А. А. Титов УДК 621.375.026 А. А. ТИТОВ ЗАЩИТА ПОЛОСОВЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ ОТ ПЕРЕГРУЗОК И МОДУЛЯЦИЯ АМПЛИТУДЫ МОЩНЫХ СИГНАЛОВ Показано, что биполярный транзистор представляет собой управляемый ограничитель

Измерение параметров магнитопроводов резонансным методом. Резонансный метод измерений может быть рекомендован к использованию в домашней лаборатории наряду с методом вольтметра амперметра. Его отличает

С х е м о т е х н и к а Управление амплитудой мощных гармонических и импульсных сигналов Устройства ограничения, регулирования и модуляции амплитуды электрических сигналов используются во многих радиотехнических

5 Лекция 2 ИНВЕРТОРЫ План. Введение 2. Двухтактный инвертор 3. Мостовой инвертор 4. Способы формирования напряжения синусоидальной формы 5. Трехфазные инверторы 6. Выводы. Введение Инверторы устройства,

6Н8С двойной триод с отдельными катодами Основные размеры лампы 6Н8С. Общие данные Триод 6Н8С предназначен для усиления напряжения низкой частоты. Применяется в предварительных каскадах усиления низкой

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ИПС-1000-220/24В-25А-2U (DC(АС) / DC-1000-220/24В-25А-2U) ИПС-1200-220/24В-35А-2U (DC(АС) / DC-1200-220/24В-35А-2U) ИПС-1500-220/24В-50А-2U (DC(АС) / DC -1500-220/24В-50А-2U)

DS_ru.qxd.0.0:9 Page ЕУ/А ОСОБЕННОСТИ Двухтактный выход с паузой между импульсами Вход переключения частоты Kомпактный корпус Минимальное количество навесных элементов Малая потребляемая мощность Возможность

ЕУ/А ОСОБЕННОСТИ w Двухтактный выход с паузой между импульсами w Вход переключения частоты w Kомпактный корпус w Минимальное количество навесных элементов w Малая потребляемая мощность w Возможность применения

МОДУЛЯТОРЫ АМПЛИТУДЫ СИГНАЛОВ МОЩНОСТЬЮ 10...100 ВТ ДИАПАЗОНА 10...450 МГЦ (Электросвязь. 2007. 12. С. 46 48) Александр Титов 634034, Россия, г. Томск, ул. Учебная, 50, кв. 17. Тел. (382-2) 55-98-17, E-mail:

ИЛТ Драйвер управления тиристором Схемы преобразователей на тиристорах требуют изолированного управления. Логические изоляторы потенциала типа ИЛТ совместно с диодным распределителем допускают простое

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ SE350 РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ (ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ, УСТАНОВКА И РЕГУЛИРОВКА) ВВЕДЕНИЕ SE350 полуволновый фаэоуправляемый регулятор напряжения тиристорного типа. Он

К548УН1 Интегральный сдвоенный предварительный усилитель многоцелевого назначения. Данная техническая спецификация является ознакомительной и не может заменить собой учтенный экземпляр технических условий

Лекция 6 Тема Усилительные каскады на биполярных транзисторах 1.1 Питание усилителей. Подача смещения на вход активного элемента Положение начальной рабочей точки определяется полярностью и значением напряжения

Серия 1114ИМ ШИМ-контроллер с обратной связью по току и напряжению Назначение Микросхемы 1114ЕУ7/ИМ, 1114ЕУ8/ИМ, 1114ЕУ9/ИМ, 1114ЕУ10/ИМ представляют собой схемы ШИМ контроллера с обратной связью по току

НТЦ СИТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР СХЕМОТЕХНИКИ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. РОССИЯ, БРЯНСК ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ К1033ЕУ15хх К1033ЕУ16хх РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ Микросхема

0. Измерения импульсных сигналов. Необходимость измерения параметров импульсных сигналов возникает, когда требуется получить визуальную оценку сигнала в виде осциллограмм или показаний измерительных приборов,

Генераторы Среди генераторных устройств следует различать генераторы синусоидальных (гармонических) колебаний и генераторы прямоугольных колебаний, или сигналов прямоугольной формы (генераторы импульсов).

Лекция 5 Тема 5 Обратная связь в усилителях Обратной связью () называют передачу части энергии усиливаемого сигнала из выходной цепи усилителя во входную. На рисунке 4 показана структурная схема усилителя

Мордовский Государственный Университет Имени Н.П.Огарева Институт Физики и Химии Кафедра Радиотехники Бардин В.М. РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ И ОКОНЕЧНЫЕ КАСКАДЫ РАДИОПЕРЕДАТЧИКОВ. Саранск,

109 Лекция ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ План 1. Анализ цепей с диодами.. Источники вторичного электропитания. 3. Выпрямители. 4. Сглаживающие фильтры. 5. Стабилизаторы напряжения. 6. Выводы. 1. Анализ

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПО СХЕМЕ МАРКСА Общие сведения В настоящее время высокое импульсное напряжение применяется для создания сильных электрических полей; получения импульсных электрических

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ Oleg Stukach TPU, 30 Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russia E-mail: [email protected] Усилитель мощности Характерной чертой усилителей мощности является высокое абсолютное значение выходной

1 od 5 Мощный бестрансформаторный блок питания Заманчивая идея избавиться от крупногабаритного и очень тяжелого силового трансформатора в блоке питания усилителя мощности передатчика, давно озадачивает

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ДИАПАЗОНА 10...1050 МГЦ Александр Титов Домашний адрес: 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 46, кв. 28. Тел. (382-2) 51-65-05, E-mail: [email protected] (Схемотехника. 2006. 1.

Рабочие режимы ТГ и ГГ Под рабочими режимами работы генератора подразумевают такие режимы, в которых он может работать длительное время. К ним относятся режимы работы машин с различными нагрузками от минимально

УДК 621.375.026 УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ОПТИЧЕСКОГО МОДУЛЯТОРА А.А. Титов (Приборы и техника эксперимента. 2002. 5. С. 88 90) Описан усилитель мощности, в котором для суммирования мощности канальных усилителей

Реле импульсной сигнализации РИС-Э3М Реле импульсной сигнализации типа РИС-Э3М предназначено для работы в цепях переменного тока частоты 50 Гц с напряжением до 220 В в качестве аппарата, реагирующего на

Лекция 11 Тема: Аналоговые интегральные микросхемы (Продолжение). 1) Операционные усилители. 2) Параметры ОУ. 3) Схемотехника ОУ. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ Операционными усилителями (ОУ) называют усилители

3. ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В ТРАКТАХ УСИЛЕНИЯ 3.. Структурная схема идеального управляемого источника с однопетлевой отрицательной обратной связью (ООС) и ее использование для анализа влияния ООС на параметры и

УД 621.375.026 УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ НА 425-435 МГЦ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗО А.А. Титов Основные характеристики усилителя мощности: максимальный уровень выходной мощности 30 Вт; полоса пропускания 425-435 МГц;

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ НГТУ. - 2005. - 1. - 1-6 УДК 62-50:519.216 АНАЛИЗ И ВЫБОР ДЕМПФИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ ДЛЯ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В.С. ДАНИЛОВ, К.С. ЛУКЬЯНОВ, Е.А. МОИСЕЕВ В настоящее время широкое

Конструктивное решение разработки твердотельного реле постоянного тока Вишняков А., Бурмель А., группа 31-КЭ, ФГБОУ ВПО «Госуниверситет- УНПК» Твердотельные реле используются в промышленных системах управления

ДРАЙВЕР СЕМИКАНАЛЬНЫЙ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ IGBT ДРИ71-10-12-1ОМ1К-1 Драйвер семиканальный ДРИ71-10-12-1ОМ1К-1 (далее - драйвер) предназначен для управления семью IGBT на ток коллектора до 600 А и блокирующее

УСИЛИТЕЛЬ ДИАПАЗОНА 430 442 МГЦ МОЩНОСТЬЮ 58 ВТ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК Александр Титов, Сергей Соболев (Радиолюбитель. 2006. 8. С. 44 48) 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 46, кв. 28. Тел. (382-2)

84 Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План 1. Введение 2. Параметрические стабилизаторы 3. Компенсационные стабилизаторы 4. Интегральные стабилизаторы напряжения 5. Выводы 1. Введение Для работы электронных

Представляю Вашему вниманию усилитель мощности для КВ трансивера на полевых транзисторах IRF510.

При входной мощности порядка 1 ватта, на выходе легко получается 100-150 ватт.

сразу прошу извинения за качество схемы.

Усилитель двухкаскадный. Оба каскада выполнены на популярных и дешёвых ключевых мосфетах,что выгодно отличает данную конструкцию от многих других.Первый каскад - однотактный. Согласование по входу с источником сигнала 50 Ом достигнуто не самым лучшим, но простым способом - применением на входе резистора R4 номиналом 51 Ом. Нагрузкой каскада является первичная обмотка междукаскадного согласующего трансформатора. Каскад охвачен цепью отрицательной обратной связи для выравнивания частотной характеристики. L1, входящая в эту цепь, уменьшает ООС в области высших частот и тем самым поднимает усиление. Такую же цель преследует установка C1 параллельно резистору в истоке транзистора. Второй каскад - двухтактный. С целью минимизации гармоник применено раздельное смещение плеч каскада. Каждое плечо также охвачено цепью ООС. Нагрузка каскада - трансформатор Tr3, а согласование и переход на несимметричную нагрузку обеспечивает Tr2. Смещение каждого каскада и соответственно - ток покоя, выставляются раздельно при помощи подстроечных резисторов. Напряжение на эти резисторы подаётся через ключ PTT на транзисторе Т6. Переключение на TX происходит при замыкании точки PTT на землю. Напряжение смещения стабилизировано на уровне 5в интегральным стабилизатором. В целом очень несложная схема с хорошими эксплуатационными характеристиками.

Теперь о деталях. Все транзисторы усилителя - IRF510. Можно применить и другие, но с ними можно ожидать увеличения завала усиления в области частот выше 20Мгц, так как входная и проходная ёмкости транзисторов IRF-510 наиболее низкие из всей линейки ключевых мосфетов. Если удастся найти транзисторы MS-1307, то можно рассчитывать на значительное улучшение работы усилителя в области высших частот. Но вот дорогие они… Индуктивность дросселей Др1 и Др2 некритична - они намотаны на кольцах из феррита 1000НН проводом 0.8 в один слой до заполнения. Всё конденсаторы - smd. Конденсаторы С5,С6 и особенно - С14, С15 должны иметь достаточную реактивную мощность. При необходимости можно применить несколько конденсаторов,включённых в параллель. Для обеспечения качественной работы усилителя необходимо особое внимание уделить изготовлению трансформаторов. Тr3 намотан на кольце из феррита 600НН внешним диаметром 22мм и содержит 2 обмотки по 7 витков. Наматывается в два провода, которые слегка скручиваются. Провод - ПЭЛ-2 0.9.

Тr1 и Tr2 - выполнены по классической конструкции одновиткового ШПТ (aka "бинокль"). Tr1 выполнен на 10 кольцах (2 столба по 5) из феррита 1000НН диаметром 12мм. Обмотки выполнены толстым проводом МГТФ. Первая содержит 5 витков,вторая - 2 витка. Хорошие результаты даёт выполнение обмоток из нескольких включенных в параллель проводов меньшего сечения. Tr2 выполнен с использованием ферритовых трубочек,снятых с сигнальных шнуров мониторов. Внутрь их отверстий плотно вставлены медные трубки,которые и образуют один виток - первичную обмотку. Внутри намотана вторичная обмотка, которая содержит 4 витка и выполнена проводом МГТФ. (7 проводов в параллель). В данной схеме отсутствуют элементы защиты выходного каскада от высокого КСВ, кроме встроенных конструктивных диодов, которые эффективно защищают транзисторы от "мгновенных" перенапряжений на стоках. Защитой от КСВ занимается отдельный узел, построенный на базе КСВ-метра и снижающий питающее напряжение при росте КСВ выше определённого предела. Эта схема - тема отдельной статьи. Резисторы R1-R4,R7-R9,R17,R10,R11 - типа МЛТ-1.R6 - МЛТ-2. R13,R12 - МЛТ-0.5. Остальные - smd 0.25 вт.

Несколько слов об ошибках монтажа:
В целях улучшения читаемости схем расмотрим усилитель мощности с двумя парами оконечных полевых транзисторов и питании ±45 В.
В качестве первой ошибки попробуем "запаять" стабилитроны VD1 и VD2 не правильной полярностью (правильное включение показано на рисунке 11). Карта напряжений приобретет вид, показанный на рисунке 12.

Рисунок 11 Цоколевка стабилитронов BZX84C15 (впрочем и на диодах цоколевка такая же).

Рисунок 12 Карта напряжений усилителя мощности при неправильном монтаже стабилитронов VD1 и VD2.

Данные стабилитроны нужны для формирования напряжения питания операционного усилителя и выбраны на 15 В исключительно из за того, что это напряжение является для данного операционного усилителя оптимальным. Работоспособность без потери качества усилитель сохраняет и при использовании рядом стоящих по линейке номиналов - на 12 В, на 13 В, на 18 В (но не более 18 В ). При неправильном монтаже вместо положенного напряжения питания опреционный усилитель получает лишь напряжение падения на n-p переходе стаблитронов. Ток покая регулируется нормально, на выходе усилителя присутсвует небольшое постоянное напряжение, выходной сигнал отсутсвует.
Так же возможен не правильный монтаж диодов VD3 и VD4. В этом случае ток покоя ограничивается лишь номиналами резисторов R5, R6 и может достигать критической величины. Сигнал на выходе усилителя будет, но довольно быстрый нагрев оконечных транзисторов однозначно повлечет их перегрев и выход усилителя из строя. Карта напряжений и токов дляэтой ошибки показаны на рисунка 13 и 14.

Рисунок 13 Карта напряжений усилителя при неправильном монтаже диодов термостабилизации.

Рисунок 14 Карта токов усилителя при неправильном монтаже диодов термостабилизации.

Следующей популярной ошибкой монтажа может быть неправильный монтаж транзисторов предпоследнего каскада (драйверов). Карта напряжений усилителя в этом случае приобретает вид, показанный на рисунке 15. В этом случае транзисторы оконечного касада полностью закрыты и на выходе усилителя наблюдается отсутсвие каких либо признаков звука, а уровень постоянного напряжения максимально приближен к нулю.

Рисунок 15 Карта напряжений при неправильном монтаже транзисторов драйверного каскада.

Далее самая опасная ошибка - попутаны местами транзисторы драйверного каскада, причем цоколевка тоже попутана в следствии чего прилагаемое к выводам транзисторов VT1 и VT2 является верным и они работают в режиме эмиттерных повторителей. В этом случае ток через оконечный каскад зависит от положения движка подстроечного резистора и может быть от 10 до 15 А, что в любом случае вызовет перегрузку блока питания и быстрый разогрев оконечных транзисторов. На рисунке 16 показаны токи при среднем положении подстроечного резистора.

Рисунок 16 Карта токов при неправильном монтаже транзистров драйверного каскада, цоколевка тоже попутана.

Запаять "наоборот" вывода оконечных полевых транзисторов IRFP240 - IRFP9240 врядли получится, а вот поменять их местами получается довольно часто. В этом случае установленные в транзисторах диоды получаются в нелегкой ситуации - прилагаемое к ним напряжение имеет полярность соответсвующую их минимальному сопротивлению, что вызывает максимальное потребление от блока питания и как быстро они выгорят больше зависит от удачи чем от законов физики.
Фейверк на плате может случиться еще по одной причине - в продаже мелькают стабилитроны на 1,3 Вт в корпусе таком же как у диодов 1N4007, поэтому перед монтажом стабилитронов в плату, если они в черном корпусе стоит повнимательней ознакомиться с надписями на корпусе. При монтаже вместо стабилитронов диодов напряжение питания операционного усилителя ограничено лишь номиналами резисторов R3 и R4 и потребляемым током самого операционного усилителя. В любом случае получившаяся величина напряжения значительно больше максимального напряжения питания для данного ОУ, что влечет его выход из строя иногда с отстрелом части корпуса самого ОУ, ну а дальше возможно появление на его выходе постоянного напряжения, близкого в напряжению питания усилителя, что повлечет появление постоянного напряжения на выходе самого усилителя мощности. Как правило оконечный каскад в этом случае остается работоспособным.
Ну и на последок несколько слов о номиналах резисторов R3 и R4, которые зависят от от напряжения питания усилителя. 2,7 кОм является наиболее универсальным, однако при питании усилителя напряжением ±80 В (только на 8 Ом нагрузку) данные резисторы будут рассеивать порядка 1,5 Вт, поэтому его необходимо заменить на резистор 5,6 кОм или 6,2 кОм, что снизит выделяемую тепловую мощность до 0,7 Вт.

Данный усилитель заслуженно обрел своих поклоников и начал обретать новые версии. Прежде всего изменению подверглась цепочка формирования напряжения смещения первого транзисторного каскада. Кроме этого в схему была введена защита от прегерузки.
В результате доработок принципиальная схема усилителя мощности с полевыми транзисторами на выходе приобрела следующий вид:

УВЕЛИЧИТЬ

Варианты печатной платы приведены в графическом формате (необходимо масштабировать)

Внешний вид получившейся модификации усилителя мощности приведен на фотографиях ниже:

Осталось в эту бочку меда плескануть ложку дегтя...
Дело в том, что используемые в усилителе полевые транзисторы IRFP240 и IRFP9240 прекратила выпуск фирма разработчик International Rectifier (IR), которая прилагала больше внимания к качеству выпускаемой продукции. Основная проблема этих транзисторов - они разрабатывались для использования в источниках питания, но оказались вполне пригодными для звуковой усилительной аппаратуре. Повышенное внимание к качеству выпускамых компонентов со стороны International Rectifier позволяло не производя подбор транзисторов включать параллельно несколько транзисторов не беспокоясь об отличиях характеристик транзисторов - разброс не превышал 2%, что вполне приемлемо.
На сегодня транзисторы IRFP240 и IRFP9240 выпускаются фирмой Vishay Siliconix , которая не так трепетно относится к выпускаемой продукции и параметры транзисторов стали пригодными лишь для источников питания - разброс "коф усиления" транзисторов одной партии превышает 15%. Это исключает параллельное включение без предварительного отбора, а количество протестированных транзисторов для выбора 4 одинаковы переваливает несколько десятков экземпляров.
В связи с этим перед сборкой данного усилителя прежде всего следует выяснить какой фирмы транзисторы вы может достать. Если в Ваших магазинах в продаже Vishay Siliconix, то настоятельно рекомендуется отказаться от сборки данного усилителя мощности - Вы рискуете довольно серьезно потратиться и ни чего не добиться.
Однако и работа по разработке "ВЕРСИИ 2" этого усилителя мощности и отсутствие приличных и не дорогие полевых транзисторов для выходного каскада заставили немного поразмышлять над будущим этой схемотехники. В результате был смоделирована "ВЕРСИЯ 3", использующая вместо полевых транзисторов IRFP240 - IRFP9240 фирмы Vishay Siliconix биполярную пару от TOSHIBA - 2SA1943 - 2SC5200, которые на сегодня еще вполне приличного качества.
Принципиальная схема нового варианта усилителя вобрала доработки "ВЕРСИИ 2" и притерпела изменения в выходном каскаде, позволив отказаться от использования полевых транзисторов. Принципиальная схема приведена ниже:

Принципиальная схема с использованием полевых транзисторов в качестве повторителей УВЕЛИЧИТЬ

В данном варианте полевые транзисторы сохранились, но они используются в качестве повторителей напряжения, что существенно разгружает драйверный каскад. В систему защиты введена небольшая положительная связь, позволяющая избежать возбуждение усилителя мощности на границе срабатывания защиты.
Печатная плата в процессе разработки, орентировочно результаты реальных измерении и работоспособная печатная плата появятся в конце ноября, а пока можно предложить график измерения THD, полученный МИКРОКАП. Подробнее о данной программе можно почитать .

Усилители мощности, работающие в классе А, применяются редко. В основном это усилители ВЧ радиоприемных устройств с большой перегрузочной способностью. Практическая схема такого усилителя показана на рис.1. Входной L1С1-контур и выходной L2С2-контуры обычно синхронно перестраиваются и настроены на частоту входного сигнала.

Эквивалентное сопротивление Rэ выходного контура Rэ=P2p2/(RL+Rн"), где р=Sqr(L2/C2), Rн" - сопротивление нагрузки, внесенное в колебательный контур; RL - активное сопротивление потерь; Р2 - коэффициент включения контура. Величина Rн"=Rн/n22, где n2 - коэффициент трансформации.

Добротность выходного контура при его полном включении Q=RэRi/(Rэ+Ri)2pfoL2 снижается из-за шунтирующего действия выходного сопротивления транзистора Ri. У мощных МДП-транзисторов Ri невелико и обычно не превышает десятков килоом. Поэтому для увеличения Q2 используется неполное включение контура.

Полоса пропускания выходного контура 2Df2=fo2/Q2, а частота резонанса fo2=l/2pSqr(L2C2). В КВ-диапазоне такой усилитель может обеспечить Ки до нескольких десятков. Важным показателем усилителя является уровень шумов. Шумовые свойства мощных МДП-транэисторов рассмотрены в работах .

На рис.2 показана практическая схема УМ на мощном МДП-транзисторе КП901А. Поскольку не ставилась задача получения малой полосы частот L2C2, контур включен непосредственно в цепь стока и шунтируется нагрузкой Rн=50 Ом. В классе А усилитель имел Ku=5(Ku=SRн) и Кр>20 на частоте f=30 МГц. При переходе в нелинейный режим выходная мощность достигала 10 Вт.

Двухкаскадный УМ (рис.3) выполнен на транзисторах КП902А и КП901А. Первый каскад работает в классе А, второй в классе В. Для обеспечения класса В достаточно исключить делитель из цени затвора второго транзистора. В усилителе использована широкополосная цепь связи между каскадами. На частоте 30 МГц усилитель обеспечивал Рвых=10 Вт при Ки>15 и Кр>100.

Узкополосный усилитель на рис.4 предназначен для работы в диапазоне частот 144... 146 МГц. Он обеспечивает усиление по мощности 12 дБ, уровень шумов 2,4 дБ и уровень интермодуляционных искажений не более 30 дБ.

Резонансный усилитель на мощном МДП-транэисторе 2NS235B (рис.5) на частоте 700 МГц обеспечивает получение Рвых=17 Вт при КПД 40...45%.

Усилитель на рис.6 содержит цепь нейтрализации, уменьшающую до уровня -50 дБ уровень обратных наводок. На частоте 50 МГц усилитель имеет увеличение по мощности 18 дБ, уровень шумов 2,4 дБ и выходную мощность до 1 Вт.

В запатентованной схеме рис.7 (патент США 3.919563) на частоте 70 МГц достигнут реальный КПД, равный 90% при выходной мощности 5 Вт на частоте 70 МГц. Добротность выходного контура при этом равна 3.

На рис.8 представлена схема трехкаскадного УМ на отечественных мощных МДП-транзисторах КП905Б, КП907Б и КП909Б.

Усилитель обеспечивает мощность в нагрузке 30 Вт на частоте 300 МГц. В первых двух каскадах используются резонансные П-образные согласующие цепи, а в выходном каскаде - Г-обраэная цепь на входе и П-образная на выходе. Зависимости КПД и Рвых от Uc и Рвыхэ и Кр от Рвх, полученные экспериментально и расчетным путем, представлены на рис.9.

При использовании УМ в АМ-радиопередатчиках (с амплитудной модуляцией) возникают трудности, связанные с обеспечением линейности модуляционной характеристики, т. е. зависимости Рвых от амплитуды входного сигнала. Они усугубляются при использовании резко нелинейных режимов работы, таких как класс С. На рис.10 представлена схема радиопередатчика КВ-диапазона с амплитудной модуляцией. Мощность передатчика 10,8 Вт при использовании мощного УМДП-транзистора VMP4. Модуляция осуществляется изменением напряжения смещения на затворе.

Для уменьшения нелинейности модуляционной характеристики (кривая 1 на рис.11) в передатчике используется обратная связь по огибающей. Для этого выходное АМ-напряжение выпрямляется и полученный низкочастотный сигнал используется для создания ООС. Модуляционная характеристика 2 на рис.10 иллюстрирует существенное улучшение линейности.

На рис.12 приведена принципиальная схема ключевого УМ с выходной номинальной мощностью 10 Вт и рабочей частотой 2,7 МГц. Усилитель выполнен на транзисторах КП902, КП904. Коэффициент полезного действия усилителя при номинальной выходной мощности 72%, коэффициент усиления мощности около 33 дБ. Усилитель возбуждается от логического элемента К133ЛБ, напряжение питания 27 В, пик-фактор напряжения стока выходного каскада равен 2,9. При соответствующей перестройке цепей связи усилитель с заданными параметрами работал в диапазоне 1,6...8,1 МГц.

Для обеспечения заданной мощности на более высоких частотах необходимо увеличивать мощность возбудителя.

Конструктивно оба УМ были собраны на печатных платах с использованием стандартных радиаторов 100x150x20 мм, что объясняется стандартньми размерами блока УМ в радиопередатчиках. Катушки индуктивностей в цепях связи - цилиндрические на ферритовых стержнях марки ВЧ-30 диаметром 16. Добротность катушек индуктивностей Q=150.

В качестве блокировочных дросселей в цепях питания стока транзисторов одноваттного усилителя и предварительного каскада 10-ваттного усилителя использовались стандартные дроссели с индуктивностью 600 мкГн. Дроссель питания в цепи стока транзистора КП904 - на ферритовом кольце, его индуктивность 100 МкГ.

На рис.13 приведена принципиальная схема ключевого УМ с номинальной выходной мощностью Рвых=100 Вт, предназначенная для использования в необслуживаемых радиопередатчиках КВ-диапазона. Усилитель содержит каскад предварительного усиления, обратный на двух транзисторах КП907. На входе VTI включен согласующий П-образный контур С1L1С2СЗ.

Оконечный каскад собран та шести транзисторах КП904А. Такое число транзисторов было выбрано по соображениям повышения КПД. Вместо транзисторов КП904Б можно включить также шесть транзисторов КП909 или три более мощных KП913. Оптимальный ключевой режим цепи стока обеспечивается формирующим контуром, содержащим элементы С14, С15, С16, L7.

Усилитель имеет общий КПД=62%. При этом электронный КПД выходного каскада составляет около 70%. Мостовая схема включения транзисторов предварительного каскада использована для сохранения работоспособности усилителя (хотя и с ухудшенными параметрами) при выходе из строя выходного транзистора. С этой же целью в истоки мощных транзисторов включены индивидуальные плавкие предохранители, назначение которых - отключать неисправный транзистор. Если в результате его пробоя в линейке транзисторов возникает режим, близкий к режиму короткого замыкания, это делает усилитель неработоспособным.

Параллельное включение мощных МДП ПТ не создает дополнительных трудностей при расчете и настройке УМ. Уменьшение КПД усилителя по сравнению с аналогичным по построению усилителем (см. рис.12) связано в основном с использованием транзисторов по мощности в 100-Вт усилителе. При снижении уровня выходной мощности до 50 Вт КПД усилителя возрастает до 85%, а электронный КПД -до 90%. Приведенные на рис.13 значения параметров элементов соответствуют частоте 2,9 МГц.

Пик-фактор напряжения на стоках транзисторов КП904 равен 2,8, а сами транзисторы работают в режиме, близком к оптимальному. Пик-фактор напряжения стока в каскадах на транзисторах КП907 равен П=2,1. Транзистор работает в ключевом режиме, однако оптимальность режима не обеспечивается, поскольку оптимальный ключевой режим для данных транзисторов при Uс=27 В и угле отсечки ф=90° был бы опасен из-за значительного пик-фактора, при котором напряжение на стоке может превысить максимально допустимое напряжение, равное 60 В для транзистора КП907.

На рис.14, а приведены экспериментальные и расчетные кривые, иллюстрирующие зависимости КПД, Рвых и hэ от угла отсечки тока стока. Из рисунка видно хорошее приближение расчетных данных к экспериментальным. Следует отметить что область возможных значений углов отсечки оказывается довольно узкой. Увеличению углов отсечки препятствует быстрый рост пик-фактора напряжения на стоке, а уменьшению - рост необходимого напряжения возбуждения, которое довольно скоро начинает совместно с напряжением смещения Uз превышать Uзи доп. Разумеется, при уменьшении уровня Рвыт диапазон возможных изменений углов отсечки тока стока расширяется.

Усилитель выполнен на печатной плате. В качестве теплоотвода использован радиатор размерами 130X130X50 мм. В цепях питания транзисторов КП907 использованы стандартные дроссели ДМ-01 индуктивностью 280 мкГн. Дроссели моста сложения намотаны на ферритовых кольцах ВК-30 диам.=26. Дроссель в цепи питания выходного каскада намотан на ферритовом кольце ВЧ-30 диам.=30. Катушка индуктивности в цепи связи выходного каскада с нагрузкой - воздушная, намотана посеребренной проволокой диам.=2,5, диаметр витка 30 мм, L=80 нГн.

Температурные зависимости выходной мощности РВых и КПД ключевого УМ с выходной мощностью 100 Вт приведены на рис.14,б. Из рассмотрения приведенных зависимостей видно, что в диапазоне -60...+60°С, входная мощность УМ изменяется не более чем на ±10%. Незначительное влияние оказывает температура и на КПД, который в указанном диапазоне изменяется на ±5%. При этом наблюдается падение выходной мощности и КПД с ростом температуры, связанное с уменьшением крутизны 5 с ростом температуры. В обычном диапазоне температур -60 ... +60° С изменение hэ и Рвых незначительно, причем это достигается без каких-либо специальных мер термостабилизации УМ. Последнее также является достоинством мощных МДП-транзисторов.

Литература:

СХЕМОТЕХНИКА УСТРОЙСТВ НА МОЩНЫХ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ.СПРАВОЧНИК. Под редакцией В.П.ДЬЯКОНОВА

Усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции за основу усилителя были взяты IRF630 как наиболее дешёвые и распространенные транзисторы. Цена их колеблется от 0,45 до 0,7 $.
Их основные характеристики: UCи макс = 200 В; 1с макс. = 9 А; U3и макс = ±20 В; S = 3000 мА/В; Сзи = 600…850 пФ (в зависимости от фирмы изготовителя); Сси – не более 250 пФ (реально измеренная Сси на 10 транзисторах разных фирм производителей – около 210 пФ); рассеиваемая мощность Рс – 75 Вт.

Транзисторы IRF630 предназначены для работы в импульсных схемах (развёртки мониторов компьютеров, импульсные блоки питания), но при выведении их в режим, близкий к линейному, дают хорошие показатели и в связной аппаратуре. По результатам моих «лабораторных работ» частотная характеристика этих транзисторов, если пытаться скомпенсировать в максимальной степени входную ёмкость, не хуже, чем у КП904. Во всяком случае, устанавливая их вместо КП904, я получал гораздо лучшие результаты как по АЧХ, линейности и усилению, так и по надёжности работы.

Усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции испытывался при напряжении питания 36-50 В, но наиболее надёжно и эффективно он работал при напряжении питания 40 В, от стабилизированного источника. Расчёт усилителя производился под выходную мощность 80 Вт, чтобы сохранить надёжность работы, хотя с него можно было «выкачивать» и более 100 Вт. Правда надёжность работы транзисторов падала.

Учитывая входную ёмкость IRF630 и тот факт, что эти транзисторы управляются не током, а напряжением, в отличие от биполярных. В данном усилителе не удалось устранить некоторый завал частотной характеристики выше 18 МГц (Рвых 30МГц; 0,7РВых макс) хотя схемотехнические меры принимались. Но это присуще многим схемам, в том числе и на биполярных транзисторах.

Линейные характеристики усилителя хорошие, КПД; 55%, что подтверждает данные, которые приводились в упомянутой выше статье. Самое главное – это дешевизна комплектующих деталей, в том числе и транзисторов. Которые можно свободно приобрести на радиорынках и в фирмах, занимающихся ремонтом компьютерных мониторов и блоков питания. Для получения расчетной мощности на вход усилителя необходимо подать сигнал не более 5 В (эфф.) на нагрузке 50 Ом.

При необходимости коэффициент усиления можно снизить. Уменьшив сопротивление R1, R12, R13 (рис.), при этом остальные характеристики практически не изменятся. Но не стоит забывать, что напряжение пробоя затвора транзисторов не превышает 20 В, т.е. Uвх.эфф.макс. нужно умножить на 1,41.

На VT1 собран предварительный усилитель, который охвачен двумя цепями ООС – R1, С6 (линеаризует работу транзистора и предотвращает самовозбуждение за счет уменьшения коэффициента усиления) и R5, С7* (частотнозависимая ООС, корректирующая АЧХ на «верхних» диапазонах). На VT2, VT3 собран двухтактный оконечный каскад с раздельными цепями установки смещения и аналогичными первому каскаду цепями ООС.

П-фильтры L2, С32, СЗЗ, С37, С38 и L3, С35, С36, С40, С41 служат для приведения выходного сопротивления VT2, VT3, которое составляет около 15 Ом, к 25 Ом. Одновременно это ФНЧ с частотой среза около 34 МГц. После трансформатора сложения мощностей ТЗ выходное сопротивление усилителя становится равным 50 Ом. VD1-VD6 – детектор системы ALC и индикатора перенапряжений в стоковой цепи выходных транзисторов, собранного на VD7, VD8, R21, С39 (при достижении пикового напряжения на стоках VT2, VT3 более 50 В, «загорается» светодиод VD7, что свидетельствует о повышенном КСВ).

При задействовании управляющего напряжения для цепей ALC, которое будет изменять уровень мощности. В зависимости от уровня напряжения на выходе, светодиод не будет «загораться». В любом случае нужно помнить, что выходные каскады на транзисторах нужно подсоединять к антенне через согласующее устройство. Ведь антенна – это не активная нагрузка, и на каждом из диапазонов ведёт себя по разному, даже если и написано, что работает на всех диапазонах.

Монтаж усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции выполнен на плате из двухстороннего стеклотекстолита, на которой скальпелем вырезаны прямоугольные контактные площадки для узлов схемы и «общего провода». По контуру платы оставлена полоска металлизации «общего провода».

Контактные площадки «общего провода» соединяются сквозными перемычками со сплошной металлизацией второй стороны платы через 2…3 см. Детали располагают в том порядке, как указано на схеме (рис.). Таким способом было изготовлено около десятка усилителей. В процессе наладки они показали хорошую повторяемость, качественную и надёжную работу.

Плата коммутации усилитель мощности на IRF630 для КВ радиостанции:

выполняется любым способом и соединяется проводами с усилителем, реле располагаются у входа и выхода усилителя, а управление ими подводится к коммутационной плате. Подстроенные резисторы R1, R2, R3 (рис.2) нужно применять многооборотные, предварительно установив их движки в нижнее по схеме положение. Для того, чтобы при установке тока покоя резким движением не вывести из строя транзисторы.

В истоковые цепи всех транзисторов (рис.1) введены резисторы, которые уменьшают их крутизну по «постоянке», и тем самым дополнительно их защищают. Эти меры были приняты после того, как, набравшись опыта работы с такими транзисторами и выбросив десятка полтора в мусор, я понял, что такая крутизна по постоянному току не нужна. Установка начального тока каждого выходного транзистора в отдельности сделана для того, чтобы не было надобности перебирать кучу транзисторов.

Предварительно устанавливают токи покоя VT1 около 150 мА и VT2, VT3 – по 60-80 мА, но одинаковые в каждом плече, а более точно – с помощью анализатора спектра. Но, как правило, достаточно просто установить правильно токи покоя.

Теперь поговорим о том, как нужно устанавливать транзисторы. Корпус этих транзисторов (ТО-220) напоминает «пластмассовый» КТ819 с выводом стока на металлическую подложку и металлический фланец. Этого не нужно бояться и крепить их на радиатор можно рядом с платой усилителя мощности по разные стороны через слюдяные прокладки. Но слюда должна быть качественной и предварительно обработана теплопроводящей очищенной от песка пастой. Автор заостряет внимание на этом в связи с тем, что к слюде подводится не только постоянное напряжение, а и напряжение ВЧ.

Конструктивная ёмкость крепежа через слюду входит в ёмкость П-фильтров, так же впрочем, как и выходная емкость транзисторов. Транзисторы лучше прижимать к радиатору не через отверстие во фланце, а дюралевой пластиной, прижимающей два выходных транзистора сразу, что обеспечивает лучшую теплоотдачу и не нарушает слюду. Такой же крепёж и у VT1, только в начале платы.

Трансформаторы мотаются на кольцах из феррита марки НН и, в зависимости от наличия, проницаемостью от 200 до 1000. Размеры колец должны соответствовать мощности, я применил 600НН К22х10,5х6,5. Намотка производилась проводом ПЭЛШО-0,41 для Т1 (5 витков в три провода, 4 скрутки на сантиметр) и ПЭЛ-ШО-0,8 для Т2 (4 витка в два провода, 1 скрутка на сантиметр), ТЗ (6 витков в два провода, 1 скрутка на сантиметр). В связи с тем, что не всегда можно найти провод нужного диаметра в шелковой изоляции. Намотку также можно выполнить проводом ПЭВ-2, обязательно «прозвонив» обмотки между собой после намотки трансформатора.

Кольца перед намоткой обматывают слоем лакоткани.

Данные обмоток для каждого трансформатора зависят от марки и типоразмера применяемых колец и в случае применения иных колец их легко можно высчитать по формуле 12 [С.Г.Бунин и Л.П.Яйленко. «Справочник радиолюбителя-коротковолновика», Киев, «Техника», 1984 г., стр.154], где значение Rk для Т1 – 50, для Т2 -15, для ТЗ – 25.

L2, L3 имеют по 5 витков провода ПЭВ-1,5 на оправке диаметром 8 мм, длина намотки 16 мм. Если эти данные полностью сохранить, подстройку фильтров производить практически не нужно. L1 – стандартный дроссель 100 мкГн должен выдерживать ток не менее 0,3 А (например, Д-0,3). Конденсаторы в выходных ФНЧ применяются трубчатые или любые высокочастотные с соответствующей реактивной мощностью и рабочим напряжением. Аналогичные требования и к С26 -С31.

Все остальные конденсаторы должны быть также рассчитаны на соответствующие рабочие напряжения. После включения и выставления всех режимов по постоянному току, подключают нагрузку и корректируют АЧХ усилителя с помощью ГСС и лампового вольтметра или измерителя АЧХ (автор применял Х1-50). Подбором С7, С10, С19-С22 можно корректировать характеристику в области 14-30 МГц (рис.1). Для «выравнивания» Рвых на ВЧ диапазонах, возможно, дополнительно понадобится подобрать количество битков у Т1 и Т2.