Данные п контура кв усилителя. Особенности конструирования мощных ламповых ра - продолжение

Автоматическая настройка анодного конденсатора П-контура КВ усилителя мощности

Принцип работы.

За теоретическую основу разработки и изготовления данного устройства взят принцип сравнения фаз напряжений на сетке и на аноде лампы. Известно, что в момент полного резонанса П-контура, разность фаз напряжений на сетке и на аноде составляет строго 180 градусов и сопротивление анодной нагрузки чисто активное. Не настроенный в резонанс П-контур имеет комплексное сопротивление и соответственно отличный от 180 градусов сдвиг фаз сеточного и анодного напряжений. Характер реактивной составляющей комплексного сопротивления зависит от от того, выше или ниже по частоте находится собственный резонанс П-контура относительно рабочей частоты. Т.е. больше или меньше емкость конденсатора со стороны анода относительно емкости в резонансе.

Конечно, на настройку П-контура влияет не только емкость конденсатора со стороны анода, но данное устройство и не претендует на полную автоматизацию настройки. Т.о. задача состоит в том, чтобы в случае расстройки П-контура, повернуть ось конденсатора до положения, при котором реактивная составляющая комплексного сопротивления будет сведена к минимуму.

Аналогичную задачу решил Ю.Дайлидов EW2AAA , используя в своей конструкции фазовый детектор, выполненный по кольцевой балансной схеме на диодах. Недостатком такой схемы является невысокая точность настройки, необходимость подбора деталей балансного смесителя, необходимость тщательного экранирования, в итоге очень сильная частотная зависимость и сложность настройки.

Т.о. данную конструкцию можно рассматривать как модернизацию схемного решения EW2AAA.

Особенность конструкции.

В данной конструкции фазовый детектор выполнен на цифровой микросхеме DD2 типа КР1531ТМ2. Принцип работы очень прост и основан на алгоритме работы D-триггера, т.е. запись состояния на входе D по переднему фронту импульса на входе C. Логические элементы НЕ микросхемы DD1 выполняют роль формирователей прямоугольных импульсов из синусоидального напряжения на сетке и аноде. Т.о. на входы D и C триггеров поступает последовательность импульсов и идет сравнение их фронтов.

Например, напряжение на аноде опережает напряжение на сетке, фронт положительного импульса на входе D элемента DD3:1 появляется раньше, чем фронт на входе C, происходит запись единицы и на выходе 5 устанавливается ”1”. На входах D и C элемента DD3:2, импульсы появляются с точностью до наоборот и соответственно происходит запись нуля ”0” на выходе 9. В случае, если фаза напряжения на аноде отстает от фазы напряжения на сетке, состояние выходов 5 и 9 микросхемы DD3 меняется на противоположное.

Необходимо отметить, что момент переключения триггеров из одного состояния на другое при переходе разности фаз через 180 градусов, не идеален и имеет некую “вилку”, ширина которой определяется временем задержки логического элемента и для микросхем серии 1531 составляет несколько наносекунд. Эта “вилка” и определяет в основном максимальную точность настройки П-контура в резонанс. Забегая вперед отмечу, что максимальная точность отслеживания настройки на диапазоне 14 МГц, составляет +- 5 КГц. Что реально выглядит как вращение ручки настройки анодного конденсатора вслед за вращением ручки настройки частоты трансивера.

Назначение некоторых элементов схемы.

Конденсаторы С1 и С2 составляют емкостный делитель ВЧ напряжения анода. Конденсаторы С3 и С4 составляют емкостный делитель ВЧ напряжения сетки.

ВЧ напряжение, снимаемое с делителей, должно быть порядка 6 В по амплитудному значению в рабочем режиме. С1 – типа КВИ-1. С2 и С4 – проходные.

Микросхемы DD2 и DD4 – интегральные стабилизаторы, могут отсутствовать, если есть отдельный источник питания +5В.

DD5 – логические элементы 3И – предотвращают одновременное появление логических единиц на выходе фазового детектора (что недопустимо), а также блокируют работу автоматической настройки в случае необходимости при замыкании контактов ”Управление”.

Аналоговая часть схемы на транзисторах VT1-VT8 выполняет роль усилителей тока с ключами управления электродвигателем и меняет полярность на двигателе в зависимости от состояния логической единицы и нуля на выходе фазового детектора.

Транзисторы должны быть с буквой В или Г.

Выходы «К светодиодам» могут быть использованы в качестве наглядной индикации состояния фазового детектора (настройки) при ручной настройке в резонанс.

Особенности настройки и монтажа.

Все элементы схемы размещены на печатной плате в подвале шасси за исключением С1, С2, С3, С4, R1, R2. Дополнительное экранирование печатной платы не требуется.

От емкостных делителей до платы сигнал подается по экранированному проводу (кабелю). Весьма важно то, что длина кабеля от делителя С3,С4 должна быть больше, чем длина кабеля от делителя С1,С2. Это определяется необходимостью скомпенсировать задержку сигнала в лампе от сетки до анода. Практически, разность в длине для лампы ГУ-43Б составляет 10 см. В вашем конкретном случае разность может быть иной.

Интересно отметить, что «вилка» точности настройки зависит от напряжения смещения на элементах DD1. Напряжение смещения выбирается при помощи потенциометров R4 и R6 и имеет в моем случае следующую зависимость.

Т.о. необходимо установить напряжение на входах микросхем – 1,4 В, что обеспечивает максимальную точность настройки.

Размещение двигателя и сочленение его с осью конденсатора настройки в данном случае не рассматривается ибо это весьма индивидуально и зависит в первую очередь от возможностей конструктора. В моем случае используется двигатель с редуктором от машинки для счета денег с рабочим напряжением 6В. Поэтому пришлось последовательно с двигателем установить ограничивающий резистор с номиналом 62 Ом. В качестве конденсатора настройки используется вакуумный конденсатор КП1-8 5-250 пФ. Передача вращения осуществляется через пластмассовые шестерни.

В качестве резисторов R1 и R2 желательно использовать резисторы типа С2-10 (безиндуктивные), но это не обязательно.

• Скачать полный комплект файлов .

Если внимательно рассмотреть фотографию печатной платы, то можно заметить, что вместо микросхемы КР1531ЛИ3 стоит КР1531ЛИ1. Просто ту же самую логику можно выполнить на разных элементах, на ЛИ3 это проще, а у меня под рукой была ЛИ1.

Готов оказать посильную консультативную помощь только по email: rv3fn()mail.ru

Машуков Александр Юрьевич (RV3FN) .

Автоматическая настройка конденсатора связи П-контура КВ усилителя мощности
(дополнение к статье об автоматической настройке анодного конденсатора П-контура)

Введение

П-контур, это согласующее между активным усилительным элементом (лампа или транзистор) и излучающим устройством (антенно-фидерное хозяйство). За редким исключением сопротивления этих элементов различны. К тому же их сопротивление носит комплексный характер, т.е. имеет кроме активной, реактивную (ёмкостную либо индуктивную) составляющую.

Строго говоря, обе ёмкости П-контура влияют и на настройку П-контура в резонанс и на степень связи с нагрузкой (антенной). В случае лампового усилителя, т.е. когда выходное сопротивление усилительного элемента значительно больше сопротивления антенны, влияние ёмкости конденсатора С1 больше сказывается на резонанс, а влияние ёмкости конденсатора С2 на уровень связи с антенной. Принимаем, что С1 настраивает П-контур в резонанс, а С2 устанавливает оптимальный уровень связи с антенной.

Индикатором оптимального уровня связи для тетрода считается величина тока экранной сетки. Для различных ламп эта величина различна. Не вдаваясь глубоко в теорию, отмечу лишь, что при оптимальном токе экранной сетки обеспечивается оптимальный уровень нежелательных гармоник в спектре излучаемого сигнала заданной мощности. На практике, в процессе настройки, вращая ручку конденсатора С2, мы устанавливаем нужный ток экранной сетки. Итак, необходимо автоматизировать этот процесс.

Структурная схема

Блок контроля тока второй сетки выдаёт сигнал в случае, когда ток понижается до уровня менее 20 мА и при токе более 40 мА. При токе в интервале 20-40 мА никаких сигналов не выдаётся. Безусловно, что уровни могут меняться по желанию при настройке.

Блок управления выполняет две функции. Первая – сформировать логический уровень для цифрового управления логическими элементами, вторая – разрешение для управления двигателем. Т.е., двигатель может вращаться (управляться) только, если есть условие резонанса в П-контуре. Этот сигнал приходит из блока управления конденсатором С1. И только при наличии необходимого уровня ВЧ напряжения на аноде. Это сделано для того, чтобы исключить ложное вращение двигателя при отсутствии сигнала раскачки, когда ток экранной сетки равен нулю, либо когда ток слишком мал по причине недостаточной раскачки.

Усилитель постоянного тока в особом объяснении не нуждается. Он аналогичен усилителю в схеме управления конденсатором С1 только выполнен на других элементах.

Принципиальная схема

Здесь необходимо отметить, что в предыдущей статье о настройке анодного конденсатора ещё не предусматривался выход на данную схему. Поэтому, я привожу модернизированную схему управления анодным конденсатором. Принципиальных изменений в ней нет. Заменены лишь некоторые детали, выведены сигналы для контроля резонанса (А,В), добавлен управляющий сигнал «Приём-передача» для исключения вращения двигателей в режиме (Приём). Это тот же управляющий сигнал, который приходит с трансивера для перевода усилителя в режим передачи. Практически, при правильной настройке схемы, таких вращений не бывает, но в процессе настройки возможны. Это как бы дополнительная гарантия. Но вернёмся к нашей схеме.

R 6 и R 8 это шунтирующие резисторы, через которые проходит ток второй сетки и на которых собственно и выделяется необходимое напряжение для открытия диодов оптопары DD 2. При малом токе второй сетки (0-20мА) оба светодиода закрыты и сопротивления выходных транзисторов оптопары большое. На выходах 6 и 7 оптопары – высокое напряжение «1». При нормальном токе (20-40мА) открывается одна оптопара, при токе более 40мА открывается вторая оптопара. Таким образом мы имеем три режима. До 20мА двигатель должен вращаться в одну сторону, повышая ток второй сетки. В интервале токов 20-40 мА двигатель должен стоять. При токе более 40 мА вращаться в другую сторону, понижая ток второй сетки. Всё это должно работать только при резонансе, за то отвечают элементы DD 1.2 и DD 1.1 и только при наличии достаточного уровня ВЧ напряжения на аноде лампы, за что отвечает схемка на диодах VD 1, VD 2 и транзисторе VT 1. Резистором R 1 устанавливается необходимый уровень этого напряжения. На выходе 13 элемента DD 1.4 устанавливается разрешающая логическая «1» при «нулях» на входах 11 и 12, т.е. при выполнении вышеуказанных условий. Элементы DD 1.3 и DD 3.5 формируют необходимое согласование со светодиодами индикации настройки VD 4 и VD 5. Элементы DD 4.1 и DD 4.2 формируют сигналы управления для усилителя постоянного тока и анализируют наличие разрешающих сигналов, в том числе и режим «ручной – автоматический». DD 3.4 в ручном режиме выдаёт нужное напряжение на кнопки ручного вращения двигателя KN 1 и KN 2, в автоматическом режиме кнопки не работают. Кнопки KN 3 и KN 4 концевые выключатели расположены на конденсаторе С2 с целью предотвращения его поломки и защите двигателя и схемы от чрезмерного тока в случае заклинивания двигателя на краях вращения конденсатора. Усилитель тока выполнен на оптореле DD 5 и DD 6. В отличие от предыдущей схемы УПТ на транзисторах, такая схема обеспечивает большую надежность (на полевых транзисторах значительно меньше падение напряжения) и конечно значительно проще. Гарантия того, что транзисторы не будут открыты одновременно, обеспечивается встречно-параллельным включением управляющих диодов. На транзисторе VT 2 выполнена защита светодиодов оптопары от чрезмерного тока. При сопротивлении резистора R 11 8,2 Ома VT 2 открывается при токе порядка 65мА. Диод VD3 защищает схему от обратных токов.

Принципиальная схема управления анодным конденсатором

Заключение

Процесс настройки может быть последовательным, т.е. с плавным повышением уровня раскачки или быстрым. Я использую быстрый. Это когда ручки конденсаторов ставятся в приблизительное для данного диапазона положение, регулятор выходной мощности трансивера в рабочий уровень, трансивер переводится в режим АМ и нажимается педаль. Сначала начинает вращаться ручка конденсатора С1 до установления резонанса, затем включается двигатель конденсатора С2 и устанавливается нужный ток второй сетки. При этом конденсатор С2 иногда останавливается и происходит коррекция резонанса конденсатором С1. Иногда приходится корректировать уровень раскачки, чтобы установить требуемую мощность.

Вот и всё. Переводим трансивер в режим SSB и не забываем переключить переключатели в ручной режим настройки, дабы избежать «рысканий» конденсаторов в процессе работы.

Желаю удачи! Конструктивные замечания приветствуются.

R 3FN ex RV 3FN Александр Машуков.

Формат: jpg, txt.
Архив: rar.
Размер: 163 kb.

Правильный выбор минимально необходимого диаметра провода для катушек П-контуров (ПL-контуров) ламповых усилителей мощности - задача довольно актуальная. Таблицы, в которых приводились сведения о диаметре провода П-контура в зависимости от диапазона работы и выходной мощности оконечного каскада передатчика, публиковались очень давно , примерно в конце 50-х гг. XX века.
Более того, приводимые в них сведения были не очень подробны, а при расчетах рассматривалась мощность, подводимая к оконечному каскаду. По-видимому, потребность в подробной и точной таблице, содержащей полные данные для выбора минимально необходимого диаметра провода для катушек П-контуров, назрела давно.
По эмпирическим формулам Евтеева и Панова диаметр провода для катушек с бескаркасной намоткой равен:

(1), где:
Ik - контурный ток в амперах;
F - частота в мегагерцах;
- допустимый перегрев провода контура по отношению к температуре окружающей среды при естественном охлаждении в режиме длительной работе усилителя мощности.

Например, если принять температуру внутри корпуса усилителя мощности равной +60oС, а максимальную температуру нагрева катушек - +100°С, то t = + 40оС.
В таблице цифрами 1, 2 и 3 для каждого диапазона указан способ изготовления катушки:
бескаркасная намотка;
намотка на ребристом каркасе (диаметр провода увеличивается на 28%);
намотке в пазы каркаса (диаметр провода удваивается). Увеличение диаметра провода катушек связано с ухудшением условий охлаждения провода, которым они намотаны.
Однако для определения диаметра провода по формуле (1) следует рассчитать ток Iк, протекающий в контуре. Для этого можно воспользоваться формулой:

(2) где:
Рант - выходная мощность усилителя (мощность в антенне, Вт);
Q - нагруженная добротность контура, как правило, равная 8...25; принятое значение для расчетов Q=12;
h пк - коэффициент полезного действия П-контура (ПL-контура), принятое значение h пк = 0,9;
x - коэффициент использования анодного напряжения для тетродов, работающих в классе В.
При расчетах принята усредненная величина x = 0,8. Для других режимов работы тетродов, а также триодов и пентодов, приняты соответствующие им усредненные значения Ј, учтенные в поправочных коэффициентах, приводимых в примечаниях к таблице; Еа - напряжение источника анодного питания, В.

Формула (2) получается из соотношений, опубликованных в , путем алгебраических преобразований. Расчет значения тока, протекающего в контуре, является не только промежуточным результатом расчета диаметра провода контура, но и позволяет правильно выбрать элементы коммутации контура - галетные переключатели, реле, вакуумные замыкатели и т.д.
Диаметр провода, как следует из формул (1) и (2), прямо пропорционален величине нагруженной добротности Q, которая на практике не обязательно составляет 12 (как принято в таблице). Тому существует несколько причин.
Во-первых, расчет П-контура (ПL-контура), возможно, был произведен для Q = 10.
Во-вторых, это связано с конструктивным исполнением П-контура (ПL-контура). Так, если усилитель мощности работает с большим сопротивлением анодной нагрузки Roe (высокое анодное напряжение Еа и малый анодный ток), то анодная емкость П-контура должна быть небольшой.

Из этого вытекает, что:
Qдейств = Qтабл · k, (3)
Dдейств = Dтабл · k, (4)
Iк действ = Iк табл · k. (5)
Qдейств, Dдейств, Iк действ - это действительно требуемые значения добротности, диаметра провода и тока в контуре, а Qтабл, Dтабл, Iк табл. - табличные (расчетные) значения.
Коэффициент k рассчитывается по формуле:

Рассмотрим пример.
Пусть выходная мощность усилителя на тетроде (Roe = 4000 Ом, Еа = 1000В, Raнт. = 75 Ом), работающего на частоте 28 МГц, равняется 200 Вт. Из таблицы определяем, что для изготовления бескаркасной катушки необходимо применить провод Dтабл = 3,1 мм; при этом Iк табл. = 6,67 А. Для Roe = 4000 Ом емкость анодного конденсатора Сант.табл = 15 пф .
Минимально конструктивно достижимая емкость Сан. Действ = 35 пФ.
Следовательно,
k = 35:15 = 2,33;
Qдейств = 12-2,33 = 28;
Iк действ = 6,67-2,23 = 15,5(В);
Dдейств = 3,1-2,23 = 7,23.
Кроме того, зачастую при коммутации П-контура приходится включать катушки индуктивности параллельно.

Для правильного выбора элементов коммутации необходимо знать токи в параллельно соединенных катушках. На рисунке 1 показана схема соединения, на которой Ik - суммарный ток в контуре, IL1 - ток через катушку индуктивности L1, IL2 - ток через катушку индуктивности L2. Отношение токов, протекающих в катушках, обратно пропорционально отношению индуктивностей катушек

Так как Ik и индуктивности известны,
реактивные токи через катушки L1 и L2 определяются по формулам:

Например, если Ik = 10 A, L1 = 10 мкГн, L2 = 5 мкГн, то

Примечания к таблице:1. Диаметры катушек и контурный ток указаны для тетродов, работающих в классе В.
2. Для тетродов, работающих в классе АВ, диаметр провода и контурный ток следует умножить на 1,053, в классе С - на 0,95.
3. Для триодов и пентодов, работающих в классе АВ, диаметр провода и контурный ток следует умножить на 0,936, работающих в классе В - на 0,889, и работающих в классе С - на 0,85.
4. Данные таблицы рассчитаны для Q=12.
5. Материал для катушек - медный эмалированный провод. При диаметре катушек более 3 мм, рекомендуется их изготавливать из медной трубки. Все катушки желательно наматывать посеребренным медным проводом, что особенно актуально для частот 14...30 МГц.
6. Диаметр провода берется ближайший больший из стандартного ряда обмоточных проводов.
А.Кузьменко (RV4LK)
Литература:
1. Мельников. Справочник радиолюбителя.-Свердловск -1961.
2. Радио, 1960, N1.
3. А.Кузьменко. Расчет нагрузки ламповых усилителей мощности. - Радиолюбитель. KB и УКВ, 1999, N6.

Выходной П-контур и его особенности

П-контур должен отвечать следующим требованиям:

Настраиваться на любую частоту заданного диапазона.

Фильтровать, в нужной степени, гармоники сигнала.

Трансформировать, т.е. обеспечивать получение оптимальных нагрузочных сопротивлений.

Обладать достаточной электрической прочностью и надёжностью.

Иметь хороший КПД и простую, удобную конструкцию.

Пределы реальной возможности П-контура, по трансформации сопротивлений, довольно высоки и напрямую зависят от нагруженной добротности этого П-контура. С увеличением которой (следовательно увеличением С1 и С2) коэффициент трансформации повышается. С увеличением нагруженной добротности П-контура гармонические составляющие сигнала подавляются лучше, но из-за возросших токов КПД контура падает. С уменьшением нагруженной добротности КПД П-контура повышается. Часто контуры с такой низкой нагруженной добротностью («выжимание мощи») не справляются с подавлением гармоник. Бывает так, что при солидной мощности станция, работающая на диапазоне 160 метров, слышна и на диапазоне
80 метров или работающая на 40 метровом диапазоне слышна на 20 метровом диапазоне.
Следует помнить, что «сплеттеры» П-контуром не отфильтровываются, поскольку находятся в его полосе пропускания, фильтруются только гармоники.

Влияние Roe на параметры усилителя

Как влияет резонансное сопротивление(Roe) на параметры усилителя? Чем меньше Roe, тем усилитель более устойчив к самовозбуждению, но коэффициент усиления каскада меньше. И наоборот, чем больше Roe, тем коэффициент усиления больше, но устойчивость усилителя к самовозбуждению снижается.
Что мы видим на практике: возьмём, к примеру, каскад на лампе ГУ78Б, выполненного по схеме с общим катодом. Резонансное сопротивление каскада низкое, но зато крутизна лампы высокая. И по этому имеем, при этой крутизне лампы, большой коэффициент усиления каскада и хорошую устойчивость к самовозбуждению, из-за низкого Roe.
Устойчивость усилителя к самовозбуждению также способствует низкоомное сопротивление в цепи управляющей сетки.
Увеличение Roe снижает устойчивость каскада в квадратичной зависимости. Чем больше резонансное сопротивление, тем больше положительная обратная связь через проходную ёмкость лампы, способствующая возникновению самовозбуждения каскада. Далее, чем ниже Roe тем большие токи текут в контуре, а отсюда повышенные требования к изготовлению выходной контурной системы.

Инверсия П-контура

Многие радиолюбители в процессе настройки усилителя встречались с таким явлением. Это происходит, как правило, на диапазонах 160, 80 метров. Вопреки здравому смыслу ёмкость переменного конденсатора связи с антенной (С2), непозволительно мала, меньше чем ёмкость конденсатора настройки (С1).
если настраивать П-контур на максимальный КПД при максимально возможной индуктивности, то на этой границе возникает второй резонанс. П-контур при одной и той же индуктивности имеет два решения, то есть две настройки. Вторая настройка это, так называемый «инверсный» П-контур. Он назван так по тому, что ёмкости С1 и С2 поменялись местами, т. е. «антенная» ёмкость весьма мала.
Это явление описал и просчитал очень старый разработчик аппаратуры из Москвы. В форуме под тиком REAL, Игорь-2 (UA3FDS). Кстати весьма способствовал Игорю Гончаренко при создании его калькулятора для расчёта П-контура.

Способы включения выходного П-контура

Схемные решения, применяемые в профессиональной связи

Теперь о некоторых схемных решениях применяемых в профессиональной связи. Широко используется последовательное питание выходного каскада передатчика. В качестве С1 и С2 используют переменные вакуумные конденсаторы. Они могут быть как со стеклянной колбой, так и из радио-фарфора. Такие конденсаторы переменной ёмкости обладают рядом преимуществ. У них нет скользящего токосъёмника ротора, минимальная индуктивность выводов, так как они кольцевые. Очень малая начальная ёмкость, что очень важно для высокочастотных диапазонов. Впечатляющая добротность(вакуум) и минимальные размеры. Не будем говорить о двух литровых «банках» для мощности 50 кВт. О надёжности, т.е. о количестве гарантированных циклов вращения(туда - сюда). Два года назад «ушел» старичок РА выполненный на лампе ГУ43Б, в котором использовался вакуумный КПЕ типа КП 1-8
5-25 Пф. Этот усилитель отработал 40 лет, и ещё будет работать.
В профессиональных передатчиках вакуумные конденсаторы переменной ёмкости (С1 и С2) разделительным конденсатором не отделяют, это налагает определённые требования к рабочему напряжению вакуумного КПЕ, ведь там используется схема последовательного питания каскада и поэтому рабочее напряжение КПЕ выбирают с трёхкратным запасом.

Схемные решения, применяемые в импортных усилителях

В контурных системах импортных усилителей, выполненных на лампах ГУ74Б, одна или две ГУ84Б, ГУ78Б, мощность солидная и требования к FCC весьма жёсткие. Поэтому, как правило, в этих усилителях применяют ПЛ-контур. В качестве С1 применён двухсекционный конденсатор переменной ёмкости. Одна, малой ёмкости, для высокочастотных диапазонов. В этой секции малая начальная ёмкость, да и максимальная ёмкость не велика, достаточная для настройки в высокочастотных диапазонах. Другая секция, большей ёмкости, подключается галетным переключателем в параллель к первой секции, для работы на низкочастотных диапазонах.
Этим же галетным переключателем переключается анодный дроссель. На высокочастотных диапазонах малая индуктивность, а на остальных полная. Контурная система состоит из трёх - четырёх катушек. Нагруженная добротность относительно не высока, следовательно, КПД высокий. Использование ПЛ-конура приводит к минимальным потерям в контурной системе и хорошую фильтрацию гармоник. На низкочастотных диапазонах контурные катушки выполняют на кольцах AMIDON.
Довольно часто общаюсь по Skipe с другом детства Христо, работающего в ACOM. Вот, что он говорит: лампы, устанавливаемые в усилители, предварительно тренируются на стенде, затем тестируются. Если в усилителе используются две лампы (ACOM-2000), то подбираются пары ламп. Не парные лампы устанавливаются в ACOM-1000, где применяется одна лампа. Настройка контура производится только один раз в стадии макетирования, так как все компоненты усилителя идентичны. Шасси, размещение компонентов, анодное напряжение, данные дросселей и катушек - ничего не меняется. При производстве усилителей достаточно чуть сжать или раздвинуть только катушку диапазона 10 метров, остальные диапазоны получаются автоматически. Отводы на катушках запаиваются сразу при изготовлении.

Особенности расчётов выходных контурных систем

В настоящий момент, в интернете, существует много калькуляторов «считалок», благодаря которым мы имеем возможность быстро и относительно точно рассчитать элементы контурной системы. Главное условие - ввести в программу корректные данные. А вот тут то и возникают проблемы. Например: в программе, уважаемого мной, и не только, Игоря Гончаренко(DL2KQ), есть формула определения входного сопротивления усилителя по схеме с заземлённой сеткой. Она выглядит так: Rвх=R1/S, где S - крутизна лампы. Эта формула дана при работе лампы на участке характеристики с переменной крутизной, а у нас усилитель с заземлённой сеткой при угле отсечки анодного тока примерно 90 градусов с токами сетки при этом. И поэтому сюда больше подходит формула 1/0,5S. Сравнивая эмпирические формулы расчётов как в нашей, так и в зарубежной литературе видно, что наиболее правильно она будет выглядеть так: входное сопротивление усилителя работающего с сеточными токами и с углом отсечки примерно 90 градусов R=1800/S, R- в омах.

Пример : Возьмём лампу ГК71, её крутизна около 5, тогда 1800/5=360 Ом. Или ГИ7Б, с крутизной 23, тогда 1800/23=78 Ом.
Казалось бы, в чём проблема? Ведь входное сопротивление можно измерить, и формула есть: R=U 2 /2P. Формула есть, а усилителя пока нет, он только проектируется! К вышеизложенному материалу следует добавить, что величина входного сопротивления частотно зависима и меняется от уровня входного сигнала. Поэтому мы имеем чисто прикидочный расчёт, ведь за входными контурами у нас стоит ещё один элемент, накальный или катодный дроссель и его реактанс тоже зависит от частоты и вносит свои коррективы. Одним словом КСВ-метр, подключенный ко входу, отобразит наши усилия по согласованию трансивера с усилителем.

Практика - критерий истины!

Теперь ещё о «считалке», только уже по расчётам ВКС (или проще выходного P-контура). Здесь тоже есть нюансы, приведенная в «считалке» формула расчёта тоже относительно не корректна. Она не учитывает ни класса работа усилителя (АВ 1 , В,С), ни типа применённой лампы(триод, тетрод, пентод) - у них разный КИАН(коэффициент использования анодного напряжения). Можно посчитать Rое (резонансное сопротивление) классическим способом.
Расчёт для ГУ81М : Ua=3000В, Iа=0,5А, Uс2=800В, тогда амплитудное значение напряжения на контуре равно (Uаконт= Ua-Uс2) 3000-800=2200 вольт. Ток анода в импульсе (Iаимп= Iа *π) будет 0,5*3,14=1,57А, ток первой гармоники (I1=Iаимп* Iа) будет 1,57*0,5=0,785А. Тогда резонансное сопротивление (Rое=Uаконт/I1) будет 2200/0,785=2802 Ом. Отсюда мощность, отдаваемая лампой (Pл=I1*Uаконт), составит 0,785*2200=1727Вт - это пиковая мощность. Колебательная мощность, равна произведению половины первой гармоники анодного тока на амплитуду напряжения на контуре (Pк= I1/2* Uаконт) будет 0,785/2*2200=863,5Вт, или проще (Pк=Pл/2). Так же следует вычесть потери в контурной системе, около 10% и получим на выходе примерно 777 ватт.
В данном примере нам нужно было только эквивалентное сопротивление (Rое), а оно равно 2802 Ом. Но можно воспользоваться и эмпирическими формулами: Rое= Ua/Iа*k (k берём из таблицы).

По этому, чтобы получить корректные данные из «считалки», в неё нужно ввести правильные исходные данные. Пользуясь калькулятором, нередко возникает вопрос: какое значение нагруженной добротности нужно вводить? Здесь есть несколько моментов. Если мощность передатчика высока, а у нас только P-контур то, чтобы «задавить» гармоники, приходится увеличивать нагрузочную добротность контура. А это - завышенные контурные токи и, следовательно, большие потери, хотя есть и плюсы. При большей добротности, форма огибающей «красивее» и нет впадин и приплюснутости, коэффициент трансформации P-контура выше. С большей нагруженной добротностью сигнал более линейный, но потери в таком контуре значительны и, следовательно, КПД ниже. Мы сталкиваемся с проблемой несколько иного характера, а именно с невозможностью создать «полноценный» контур на высокочастотном диапазоне. Причин несколько - это большая выходная ёмкость лампы и большое Rое. Ведь при большом резонансном сопротивлении оптимальные расчётные данные никак не вписываются в реальность. Изготовить такой «идеальный» P-контур(рис. 1) практически невозможно.

Так как расчётное значение «горячей» емкости P-контура мало, а мы имеем: выходную ёмкость лампы(10-30 Пф), плюс начальную ёмкость конденсатора(3-15Пф), плюс ёмкость дросселя(7-12Пф), плюс ёмкость монтажа(3-5Пф) и в итоге «набегает» столько, что нормальный контур не реализуется. Приходится увеличивать нагруженную добротность, а из-за резко возросших, при этом, контурных токов возникает масса проблем - повышенные потери в контуре, требования к конденсаторам, коммутационным элементам, да и к самой катушке, которая должна быть более мощной. В значительной степени решить эти проблемы может схема последовательного питания каскада (рис. 2).

У которого коэффициент фильтрации гармоник выше, чем у P-контура. В PL-контуре токи не большие, а значит и потерь меньше.

Размещение катушек выходной контурной системы

Как правило, их в усилителе две или три. Они должны быть расположен перпендикулярно друг к другу, дабы взаимоиндукция катушек была минимальная.
Отводы к коммутационным элементам должны быть как можно короче. Сами отводы выполняются широкими, но гибкими шинками с соответствующим периметром как, кстати, и сами катушки. Располагать их нужно на 1-2 диаметра от стенок и экранов, особенно с торца катушки. Хорошим примером рационального расположения катушек являются мощные промышленные импортные усилители. Стенки контурной системы, которых, отполированы и обладают малым удельным сопротивлением, под контурной системой лист полированной меди. Корпус и стенки не нагреваются катушкой, всё отражается!

Холодная настройка выходного П-контура

Часто на «техническом круглом столе» г. Луганска задаётся вопрос: как не имея соответствующих приборов «на холодную» настроить выходной П-контур усилителя и подобрать отводы катушек для любительских диапазонов?
Метод довольно старый и заключается в следующем. Сначала необходимо определить резонансное сопротивление (Roe) вашего усилителя. Значение Roe берётся из расчётов вашего усилителя или воспользоваться формулой описанной выше.

Затем нужно присоединить безиндуктивный (или малоиндуктивный) резистор, сопротивлением равным Roe и мощностью 4-5 ватт, между анодом лампы и общим проводом (шасси). Проводники соединения этого резистора должны быть как можно короче. Настройка выходного П-контура производится при установленной в корпусе усилителя контурной системе.

Внимание! Все напряжения питания усилителя должны быть отключены!

Выход трансивера, соединяют коротким отрезком кабеля, с выходом усилителя. Реле «обхода» переводят в режим «передача». Выставляют частоту трансивера на середину нужного диапазона, при этом внутренний тюнер трансивера должен быть отключен. Подают с трансивера несущую (режим «CW») мощностью 5 ватт.
Манипулируя ручками настройки С1 и С2 и подбирая индуктивность катушки или отвод для нужного радиолюбительского диапазона добиваются минимального КСВ между выходом трансивера и выходом усилителя. КСВ-метр можно использовать встроенный в трансивер, или подключить внешний между трансивером и усилителем.
Настройку лучше начинать с низкочастотных диапазонов, последовательно переходя к более высокочастотным.
После проведения настройки выходной контурной системы не забудьте снять настроечный резистор между анодом и общим проводом (шасси)!

Не все радиолюбители способны, и финансово в том числе, иметь усилитель на лампах типа ГУ78Б, ГУ84Б, да и даже на ГУ74Б. Поэтому имеем то, что имеем - в итоге приходится строить усилитель из того, что есть в наличии.

Я надеюсь, что эта статья поможет Вам в выборе правильных схемных решений в постройке усилителя.

С уважением Владимир (UR5MD).

Л. Евтеева
"Радио" №2 1981г.

Выходной П-контур передатчика требует тщательной настройки независимо от того, получили его параметры расчетом или он изготовлен по описанию в журнале. При этом необходимо помнить, что целью такой операции является не только собственно настройка П-контура на заданную частоту, но и согласование его с выходным сопротивлением оконечного каскада передатчика и волновым сопротивлением фидерной линии антенны.

Некоторые малоопытные радиолюбители считают, что достаточно настроить контур на заданную частоту только изменением емкостей входного и выходного конденсаторов переменной емкости. Но таким способом не всегда возможно получить оптимальное согласование контура с лампой и антенной.

Правильная настройка П-контура может быть получена только подбором оптимальных параметров всех трех его элементов.

Настраивать П-контур удобно в "холодном" состоянии (без подключения питания к передатчику), используя его свойство трансформировать сопротивление в любом направлении. Для этого включают параллельно входу контура нагрузочное сопротивление R1, равное эквивалентному выходному сопротивлению оконечного каскада Rое, и высокочастотный вольтметр Р1 с малой входной емкостью, а к выходу П-контура — например, в антенное гнездо X1 — генератор сигналов G1. Резистор R2 сопротивлением 75 Ом имитирует волновое сопротивление фидерной линии.

Значение нагрузочного сопротивления определяют по формуле

Roe = 0.53Uпит/Io

где Uпит — напряжение питания анодной цепи оконечного каскада передатчика, В;

Iо — постоянная составляющая анодного тока оконечного каскада, А.

Нагрузочное сопротивление можно составить из резисторов типа ВС. Резисторы МЛТ применять не рекомендуется, так как на частотах выше 10 МГц у высокоомных резисторов этого типа наблюдается заметная зависимость их сопротивления от частоты.

Процесс "холодной" настройки П-контура заключается в следующем. Установив по шкале генератора заданную частоту и введя емкости конденсаторов С1 и С2 примерно до одной трети их максимальных значений, по показаниям вольтметра настраивают П-контур в резонанс изменением индуктивности, например, подбирая место отвода на катушке. После этого, вращая ручки конденсатора С1, а затем конденсатора С2, нужно добиться дальнейшего увеличения показания вольтметра и снова подстроить контур, изменяя индуктивность. Указанные операции нужно повторить несколько раз.

При подходе к оптимальной настройке изменения емкостей конденсаторов будут все в меньшей степени сказываться на показаниях вольтметра. Когда же дальнейшее изменение емкостей С1 и С2 будет уменьшать показания вольтметра, регулировку емкостей следует прекратить и возможно точнее подстроить П-контур в резонанс изменением индуктивности. На этом настройку П-контура можно считать законченной. Емкость конденсатора С2 при этом должна быть использована примерно наполовину, что даст возможность осуществить коррекцию настройки контура при подключении реальной антенны. Дело в том, что зачастую антенны, выполненные по описаниям, не будут настроены точно. При этом условия подвеса антенны могут заметно отличаться от приведенного в описании. В таких случаях резонанс получится на случайной частоте, в антенном фидере возникнет стоячая волна, и на конце фидера, подключенного к П-контуру, будет присутствовать реактивная составляющая. Именно из этих соображений необходимо иметь запас по регулировке элементов П-контура в основном емкости С2 и индуктивности L1. Поэтому при подключении к П-контуру реальной антенны и следует произвести дополнительную подстройку конденсатором С2 и индуктивностью L1.

По описанному способу были настроены П-контуры нескольких передатчиков, работавших на различные антенны. При использовании антенн, достаточно хорошо настроенных в резонанс и согласованных с фидером, дополнительная подстройка не требовалась.