Главная страница -> VRTP -> Texнологии -> Пиратское радио, пиратское телевидение. -> Усилители мощности

Вот , наконец-то собрался и нарисовал схемы усилителей мощности , которые я делал в 90-е годы . Они , как я думаю , вполне могут пригодиться и сейчас для любителей пиратского радио Основа этих усилителей - базовая схема на 100 ватт , собранная на транзисторе КТ970 . Основная идея была такая - получить одновременно надёжность и стабильность при долговременной работе на реальной вещательной радиостанции . В то время это была огромная проблема - советские передатчики на транзисторах дохли , как мухи , ламповые дико много жрали энергии , а фирменные транзисторные - стоили сильно дорого для маленькой частной радиостанции . Но когда я начал делать опыты по классическим схемам , то быстро обнаружил основную проблему - плохое качество доступной элементной базы - низкая надёжность конденсаторов при большой реактивной мощности , а также большая чувствительность наших транзисторов даже к относительно небольшим рассогласованиям и возбудам . Эти проблемы и приводили к низкой надёжности наших передатчиков .

Тогда я решил - а почему бы не сделать цепи согласования на распределённых элементах ? Тем более , что полосковые линии давно применяются в ВЧ и СВЧ схемотехнике , а для согласования антенн часто применяются отрезки коаксиальных кабелей нужной длины . Но вот в передатчиках почему-то эти схемы не используют ... и я решил попробовать .

Самое критичное место любого транзисторного УМ - это цепь коллекторного согласования . И вот , я для согласования низкого сопротивление коллектора ( порядка 2-3 ома ) применил 3 параллельно включённых отрезка кабеля с волновым сопротивлением 50 ом , с электрической длиной , равной 1/4 длины волны . Расчёт показал , что при этом каскад должен отдавать порядка 100 ватт при нагрузке 75 ом и питании 28 вольт ..... так оно и оказалось на практике . При этом в коллекторе нет вообще дискретных катушек и конденсаторов - то есть , нечему ломаться и гореть

Второй важный момент - согласование базы . Это тоже известная проблема , так как хотя мощность в базе относительно невелика , но вот сопротивление базы - ещё меньше , чем у коллектора , и для КТ970 составляет около 0,5 ома . Кроме того , правильность согласования базы критически влияет на надёжность всей схемы - при малейшей ошибке происходит возбуждение схемы с быстрым выгоранием переходов транзистора . Кроме того , есть ещё некоторые нюансы , про которые можно рассказывать довольно долго ..... Я решил взять за основу схему согласования базы на полосковой линии из "Жёлтой книги" Реда , но в процессе отработки схемы я её изменил , добавив туда вторую ступень согласования на 4-х конденсаторах около вывода базы .

Результат превзошёл все ожидания . В реальности , при сборке и эксплуатации таких схем , ни один транзистор в них не сгорел сам по себе . Было собрано более 10 передатчиков , на разные частоты ( от 45 до 250 мгц ) , и в работе к ним претензий не было . Они могли работать круглосуточно , имели высокий КПД и хорошее качество сигнала . Здесь на схеме показан вариант в классе С , имеюий самый высокий КПД для работы с ЧМ .

Единственный недостаток этих схем - относительно невысокая широкополосность ( например , 100-103 мгц , или 104-107 мгц без подстройки ) ..... но если нам не надо скакать по частоте в широком диапазоне , то никаких проблем и нет , а перестроить частоту каскада в пределах диапазона 100-108 мгц можно одним поворотом подстроечника . Впрочем , для ТВ сигнала я делал усложнённую схему базового согласования , позволявшую каскаду прекрасно работать в полосе ТВ сигнала ( 8 мгц ) . Про эту схему , работающую в классе АВ - я напишу чуть позже .....

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Теперь о сборке и настройке таких усилителей . Сначала нужно найти хороший коаксиальный кабель . Я использовал для цепей коллектора кабель на 50 ом , с фторопластовым диэлектриком и посеребрёнными проводниками , диаметр по наружной изоляции 3,5 мм и по оплётке 2,5 мм . Можно использовать и более толстый кабель , но кабель толще обычого РК-75 , например , будет очень неудобен в монтаже .

Далее , нужно определить его длину . Длина волны на частоте 100 мгц , например , равна 3 метра , четверть волны - 75 см , а длина кабеля с учётом коэффициента укорочения - около 47 см , для другого кабеля может быть другая цифра . Точно определить длину можно , используя АЧХ-метр , я обычно применял Х1-42 ..... нужно подать сигнал генератора на детекторную головку через ещё один кабель , и подключать параллельно входу головки наш отрезок кабеля , разомкнутый на другом конце . Тогда на частоте , на которой длина кабеля будет равна 1/4 волны - кабель начнёт работать как режекторный фильтр , отсасывая сигнал с головки , и это мы сразу увидим на экране АЧХ-метра характерный "провал" . Лучше кабель взять сначала чуть длиннее , и постепенно отрезая по кусочку - найти нужную длину .

При изготовлении платы нужно сделать переходы с верхнего слоя "земли" на нижний по периметру платы , и также на всей поверхности , свободной от монтажа . В тех местах , где подпаяны четыре выхода эмиттера КТ-970 , нужно сделать переходы на нижнюю землю из медной фольги , это очень важно . Коллекторный вывод должен , пройдя между эмиттерами , сразу выходить на площадку фольги , примерно 1х2 см , и к этой площадке как раз и подключаются 3 выходных кабеля и коллекторный дроссель L3 , сделанный из медной шины , шириной 5 мм , длиной 6 см , и толщиной порядка 0,5 мм , согнутой в виде буквы П .... потом при настройке можно прогибать верхнюю "перекладину" этой "рамки" , так чтобы она стала похожа на букву М , и регулируя степень этого прогиба , можно делать тонкую подстройку этой индуктивности .... но это уже нюансы .
Далее , в том месте , где подпаяна оплётка трёх кабелей , обязательно нужен мощный переход на нижнюю сторону фольги ( несколько отверстий и медная проволока ) , для замыкания основного силового контура тока по нижней фольге . Выводы кабелей необходимо обрезать коротко , без "соплей" , и паять основательно , достаточным количеством припоя .
Вывод базы транзистора должен сразу ложиться на линию L2 , идущую от транзистора прямо ко входу блока , а конденсаторы С4-С7 должны ( это важно ) быть припаяны прямо поверх выводов базы и двух эмиттеров , по два на каждой стороне , как можно ближе к корпусу транзистора , максимально укороченными выводами . Эти кондёры должны быть небольшого размера .

Конденсаторы же С2 и С3 должны быть припаяны к линии близко ко входу её , с двух сторон , рядом с кондёром С1 . Величина конденсатора С2 зависит от конкретного исполнения линии , типа текстолита , итд , и может уточняться при настройке . Настройка входной линии должна быть изначально сделана в "холодном" режиме , без питания , а потом - каскад нужно проверить в режиме низковольтного класса А , подав смещение в базу через резик и открыв транзистор до 2-3 ампер при напряжении коллектора 5-6 вольт . Это обеспечит безопасную настройку базового согласования , с последующей коррекцией уже в рабочем режиме , на половинной , а затем и максимальной мощности на выходе .

Для настройки входа я всегда использовал один метод - АЧХ-метр с длинным куском кабеля , идущим на вход нашего усилка . Один вход АЧХ-метра надо подать на проходную головку ( сразу на выходе прибора ) , а второй - на головку , подключённую к выходу усилка . Таким образом , на проходной головке мы видим сумму прямой и отражённой от входа волны , а на второй - выходной сигнал , и можем правильно настроить каскад и на проход , и на отражение . Это очень важно для стыковки нашего каскада с выходом предварительного усилителя .

Это сообщение отредактировал deemon - Jul 26 2009, 01:20 AM

Далее , научившись правильно собирать такие каскады и добиваться от них надёжной работы , можно пойти дальше , и собрать усилитель на 200 и даже 400 ватт . Пример схемы на 200 ватт приведён на рисунке . В этой схеме коллекторные согласующие кабели используются и как элементы треугольного моста с балластным резистором R2 . Транзисторы для этого должны быть размещены почти рядом , чтобы можно было установмть этот резистор , не удлиняя его выводы . Входной "сплиттер" L2 делается на двухдырчатом феррите - один виток свитых вместе проводов МГТФ продевается через две дырки , вверх и вниз , начало соединяется с концом , так чтобы получилась обмотка с отводом от середины .

Для согласования входа на 75 ом нужно добавить ещё один кусок кабеля на 50 ом с длиной в четверть волны , а без этого кабеля вход имеет сопротивление порядка 36 ом .....

Кстати , эти самые кабели вовсе не доставляют неудобств , так как их можно использовать и как соединительные - то есть , три кабеля с коллектора мы выводим не на эту же плату усилителя , а на плату выходного фильтра гармоник , который лучше расположить на корпусе УМ , прямо рядом с выходным разъёмом . При такой компоновке уменьшается паразитное "просачивание" гармоник на выход , и не надо лишних кабелей . Дёшево , надёжно и практично Также и входной согласующий кабель на 50 ом можно , разумеется , использовать как соединительный , от входного разъёма до платы ... какое дело кабелю , что он работает ещё и как согласователь ?



Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

А вот пример соединения двух блоков по 200 ватт в один усилок на 400 ватт . Таких усилителей я сделал всего 2 , и дело это сильно непростое , но вполне реальное , как показала практика Схема классическая , два треугольных моста ...... в реальности сложна не столько сборка , сколько ОЧЕНЬ тщательная настройка каждого из блоков , чтобы добиться высокой идентичности их параметров по амплитуде и фазе . Это очень важно .
Сначала настраиваем каждый 100-ваттник , потом собираем их в блоки по 200 ватт , настраиваем их , а потом впрягаем их все вместе Дело кропотливое , иллюзий тут быть не должно ....



Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Красота! Хорошая статейка получилась, схема, описание. Причем описание такое , что даже новичку будет под силу сборка и настройка. Вот еще бы пару фоток и было бы вообще супер!

Сегодня будут и фотки ..... сейчас тут кое-какие дела , днём сделаю .

Ждём

Респект!

Купил КТ970, начал прозванивать его, и между коллектором и эмиттером есть утечка (красный щуп на эмиттере а чёрный на коллекторе). Цифровой тестер показывает 600. Поехал обратно на радиорынок с тестором. Проверил у продовца все КТ970 за 1987г. и 1988г. и у всех показывает утечку между коллектором и эмиттером.
Подскажите кто знает, так должно быть или это брак?

Это сообщение отредактировал Китрофос - Jul 26 2009, 02:58 PM

К-Э в одну сторону.

170грн.

170 грн это сколько рублей?

deemon
Каким образом ты расчитал что в коллекторной нагрузке должно быть именно 3 кабеля в параллель длинной 0.25L чтоб перевести 3ом в 75 ом??? может какая прога есть для етого?

Сами же говорили что в мощных транзах диод стоит в к-э, или нет?

Щас ради интереса проверил 2 новых своих 971,там никакой утечки нет.звонится тока (+)база - коллектор и (+)база эмиттер.

Там формула простая , никакой проги не надо Произведение входного сопротивления согласующей линии на выходное равно квадрату волнового сопротивления этой линии . Вот , если у нас 3 кабеля по 50 ом , то волновое сопротивление будет 50/3=16,6 ом , возводим 16,6 в квадрат - получаем 277 , и делим - 277/75=3,7 ом . Это и будет приведённое к коллектору сопротивление нагрузки . При полной раскачке , когда на коллекторе падает около 2 вольт и питании 28 вольт , мы имеем пиковое напряжение на нагрузке около 26 вольт - амплитудное значение , соответственно , поделив его на 1,41 , получаем 26/1,41=18,5 вольт эффективного . Мощность теоретически будет равна 18,5^2/3,7=92,5 ватт , при линейном приближении . Но в реальности , форма напряжения на коллекторе не совсем синусоидальна , и получается порядка 95 ватт в этих условиях , а для получения ровно 100 ватт с этого каскада нужно чуть подстроить выходной антенный П-фильтр , который тут служит не только фильтром , но и "триммером" цепи согласования . Это сразу будет видно при настройке , словами это дольше рассказывать
В принципе , я с этого каскада выгонял и 120 ватт ..... но делать это в долговременном режиме не советую - есть риск подпалить транзистор .

А вот для КТ971 можно поставить в коллектор 4 кабеля , тогда по этой же формуле коллекторное сопротивление получается около 2,2 ом , насколько я помню ..... так можно подойти и к 150 ваттам с одного транзистора . Но тут уже начинает играть роль тот факт , что граничная частота КТ971 - 200 мгц , поэтому на чатотах 100-108 усиление по мощности уже заметно снижается , то есть , в транзистор надо больше "вдувать" И если для КТ970 нужно вдуть примерно 10 ватт , чтобы получить 100 , то для КТ971 нужно дать порядка 20 ватт , чтобы получить 150 ..... то есть , снижается общий КПД всего передатчика . Поэтому я предпочитал получать 200 ватт с двух 970-х , чем 150 с одного 71-го . Хотя с другой стороны - если научиться правильно собирать и настраивать такие каскады , то можно будет извращаться по-всякому - можно настраивать каскад на максимальную мощность , можно на максимальное усиление , а можно - на максимальный КПД . Короче , тут нужна практика ..... рассказывать можно очень долго .

Насчёт утечки - насколько я помню , при подаче + на коллектор относительно эмиттера при оборванной базе звониться не должно , а вот если подать на коллектор - , то возможна небольшая утечка , но это не обязательно значит , что транзюк дохлый .... мне попадались и исправные такие . Так что если он новый и чуть звонится - это ничего страшного .....

А вот если , например , звонить омметром между базой и эмиттером , и в обе стороны получается например 100 ом - то транзюк стопудово подпаленный . Но что интересно - он при этом может даже ещё работать какое-то время .... у меня были такие экземпляры , вынутые из какого-то передатчика , и я их ещё использовал для опытов .


Да , ещё забыл сказать - все эти схемы можно использовать и для транзисторов типа КТ930 , 931 , 958 и 960 . 930 и 931 в такой схеме дают около 80 ватт вместо 100 при той же раскачке , а 958 и 960 - порядка 40-50 ватт , но при питании 12 вольт ( и для максимума мощности нужно ставить 4 кабеля в коллектор ) , что в некоторых случаях очень удобно , если нужно пиаться от бортовой сети , например .

Че тут мудрить - 971-е это биполярные транзы...

Че тут мудрить - 971-е это биполярные транзы...

Мне нравиться метод сумирования мощностей, все просто и надежно!

Тот же метод используется и в верке: суммируются частоты и мощности. Если один 368-й выдает в среднем 60-80мВт, то в паре они могут дать 120-160мВт. А это уже разница, и это еще в добавок к тому, что работая на пониженных частотах они меньше подвержены риску вылета! Очень удобный и надежный метод! Так можно из дешевых транзов сверхмощный усилок построить!!!

deemon, а как пересчитать цепи согласования на 50 ом?
четвертьволновые орезки кабеля с обоих сторон усилителя это длинновато как то... Можно ли их свернуть кольцами или заменить полосковыми линиями?

Йоптыдь... Вот! Спасибо тебе deemon! Вот этот косяк из за которого погорели все мои 920е транзюки...

Разумеется , их можно хоть кольцами свернуть , хоть как угодно ..... но самое разумное решение - использовать эти кабели как соединительные . Например , блок УМ стоит на радиаторе , от блока до входного разъёма идёт кабель , от блока до выходного разъёма идёт кабель - ну так и используем наши согласующие кабели для этого , вот и всё Тем более , очень логичное решение - поставить фильтр гармоник в закрытой коробке прямо рядом с выходным разъёмом , а от коллекторов выходных транзисторов пучок кабелей кидаем до этого фильтра , я так всегда и делал . Кроме того , если кабель "раздеть" , то есть снять с него наружную оболочку , то диаметр его уменьшается , и три 50-омных кабеля вместе имеют примерно такой же диаметр , как один РК-75-4 . Так что в реальности , как я и говорил , эти кабели никаких проблем не создают .

Зато , что очень важно - мы не имеем в коллекторных согласующих цепях никаких конденсаторов . А ведь именно эти конденсаторы и работают в самом тяжёлом режиме , и при этом ещё должны иметь очень малые габариты ..... а если такой кондёр деградирует или сгорит - почти наверняка мы имеем несколько трупиков выходных транзюков . В моей же схеме кондёры стоят только в выходном фильтре гармоник , но так как фильтр не работает у меня как основной согласователь ( лишь только для точной подстройки ) - кондёры там не очень нагружены реактивной мощностью , да и ёмкость их небольшая ( обычный П-фильтр , CLC , на частоту среза порядка 120 мгц ) . Я применял фильтры либо 3-го , либо 5-го порядка ..... Считается такой фильтр элементарно , напрмер по формулам из "Жёлтой книги" Реда . Потому я про фильтр и не говорю - книгу Реда можно найти в Сети , да и тут на сайте она есть , насколько я помню ) . Единственно , что надо сказать - собранный П-фильтр нужно обязательно сначала настроить АЧХ-метром , добиваясь ровной АЧХ в полосе пропускания и обязательно проверить на отражение ( КСВ ) , и только потом ставить в усилитель и окончательно подгонять уже в нём .

Насчёт пересчёта на 50 ом - так я же писал выше про формулу Rin*Rout=R^2 , где R - сопротивление параллельно включённых кабелей . Для усилка на 100 ватт нужно будет поставить не 3 кабеля , а 4 ...... а окончательную мощность уже подогнать при настройке каскада вместе с фильтром гармоник . При такой настройке нужно контролировать выходное напряжение каскада на эквиваленте нагрузки ( например , ламповым вольтметром В7-26 через головку и тройник , или же ВЧ осциллографом , например С1-75 или С1-97 - если наш эквивалент имеет выход сигнала с калиброванным ослаблением ) и одновременно контролировать ток потребления каскада . Вращая кондёры фильтра , нужно поставить каскад в такой режим , когда он отдаёт нужную мощность , и при этом имеет максимально возможный КПД ( минимум тока потребления при данной мощности ) .

Один важный момент - никогда не используйте для такой настройки цифровые тестеры , только стрелочные амперметры ! ВЧ помехи от УМ могут сильно исказить показания цифровиков ( особенно дешёвых китаёзных ) , и там можно такого намерять

Вот , для примера , реализация такого принципа в передатчике на 200 ватт на частоту 66 мгц , советский УКВ диапазон . По счёту это второй мой передатчик такого типа - самый первый был на 100 ватт . Хоть с виду и неказистый , он , однако же , отработал в эфире 2 года непрерывно , потом , после замены кондёра в блоке питания , работал ещё полгода , а потом станция перешла на FM диапазон , и я сделал для них новый передатчик , уже на 400 ватт . А этот кросавчег лежит у меня , в полностью исправном состоянии , кстати .

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Вот вид сверху . Слева , в отдельном отсеке , импульсный блок питания . Спереди длинный экранированный блок - возбудитель и FM модулятор ( выход на КТ-904 , 1 ватт ) , под ним - схема защиты и стереокодер .

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Вот тут видно выходной каскад на двух 2Т971 и справа - предварительный каскад , на КТ931 . Так как он давал порядка 20 ватт - в коллекторной цепи стоят всего два 50-омных кабеля , и они приходят прямо на вход выходного каскада - то есть согласующие кабели используются и как соединительные .

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Вот тут выходной каскад в ремонтном положении - радиатор повёрнут на 90 градусов вверх . Под ним - вентилятор , который обдувает не только выходной каскад , но и предварительный , и радиатор блока питания - на нём стоят два мощных дарлингтона 2Т834 , они работают в полумостовом инверторе .

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Здесь выходной каскад , вид сверху . Так как схема разрабатывалась прямо в процессе сборки видны отличия от окончательного варианта - в базе выходников стоят 2 кондёра , а не 4 , развязка двух полукомплектов по входу сделана не на ферритовом сплиттере , а просто на 2 резисторах по 10 ом . Также видно , что конденсаторы в согласовании применялись самые обычные , какие под руку попали - те и ставил Тем не менее , надёжность каскада прошла самую жестокую проверку в реальном эфире .... пока этот сундук работал , его соседи по несколько раз ремонтировались

Это сообщение отредактировал deemon - Jul 27 2009, 02:01 PM

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Здесь предварительный каскад и выходной фильтр .

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Выходной фильтр .
Кстати , в этом , самом первом варианте , он работал ещё и как согласующее звено 36 на 75 ом . Но из-за некоторых сложностей в настройке такого фильтра я потом отказался от такой идеи , и стал делать это согласование тоже на отрезке кабеля 50 ом , только большего диаметра ( из-за мощности ) , так , как и показано на схеме 200-ваттного усилителя . То есть , от точки , где сходятся 6 кабелей с транзисторов , идёт на выходной фильтр этот дополнительный кабель , а фильтр при этом рассчитывается как нормальный фильтр , 75 ом по входу и выходу . Точка соединения сделана как маленькая текстолитовая платка , и закрепляется в корпусе там , где это удобно . Излишек длины кабелей можно убрать , свернув кабели в кольцо .

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Окуеть... Аут...

Схему фильтра плизз?
Да, и предусилок на 904м?

Вообще полностью схему всего этого чуда хотелось бы видеть ...
Или хотя бы предусилка для ФМ модулятора на 904м...