Hochleistungstransistor-kV-Verstärker. HF-Leistungsverstärker basierend auf billigen Feldarbeitern IRF-IRL. Praktische Schaltungen von Funkempfängern an Feldeffekttransistoren
Hallo! Ich mache Sie auf RA auf IRF-IRL-Transistoren aufmerksam. Ich habe das folgende Schema wiederholt. RA wurde ohne Änderungen zusammengebaut. Die Transistoren wurden nicht speziell ausgewählt. Ich habe drei Vierer ausprobiert: - IRF 510, IRF 540, IRLZ 24N. Ich habe nur experimentiert, oder besser gesagt, ich war an der besten Ausgangsleistung bei 21 und 28 MHz interessiert. Alles funktionierte, aber wenn auf den unteren Bändern die Leistung unter 120-140 Watt geliefert wurde, fiel sie bei 21 MHz auf 80 Watt und bei 28 MHz auf 60 Watt. Stromversorgung 13,6 V, nicht mehr versorgt, obwohl es möglich ist, diese Außendienstmitarbeiter mit zwei-, dreimal mehr Spannung zu versorgen, um das "Tag" und "Dutzende" wiederzubeleben. Angehalten am IRF 540. Das Schöne an diesem RA ist, dass er sehr wenig Leistung abgibt, -3-5 Watt. Mit einem QRP-Transceiver ist es nur eine "Bombe". Die Kosten liegen innerhalb von 100 Griwna, und vielleicht wird jemand anderes im Allgemeinen kostenlos herauskommen. Aber mit Pumpleistung, DENKEN SIE IMMER DARAN !!! - nicht mehr als 5 Watt. Bis "zwanzig", garantiert 100-120 Watt, aber was braucht man mehr? "fünfzehn" und "zehn" mögen mächtiger sein, aber nicht weniger als ich erkläre. Die DFT ist ein separates Design, das von zwei oder vielleicht drei anderen Transistor-RAs übernommen wurde, die ich basierend auf den verfügbaren Kapazitäten ausgewählt habe. Ich weiß nicht mehr welcher Bereich mit welcher Ausführung, aber sie sind alle 5. Ordnung, abgestimmt IN, -OUT, 50 \ 50 Ohm. Wie es konstruktiv vorgegangen ist, ist auf den Bildern zu sehen.
Der Verstärker ist nach einer Gegentaktschaltung auf T1-T4-Mosfets aufgebaut. Der TR1-Langleitungstransformator bietet einen Übergang von einer Single-Ended-Erregungsquelle zu einem symmetrischen Eingang der Gegentaktstufe.
Die Widerstände R7, R9 ermöglichen die Anpassung der Eingangsimpedanz der Stufe an eine 50-Ohm-Koaxialleitung im Bereich von 1,8-30 MHz.
Ihre niedrige Impedanz verleiht dem Verstärker eine sehr gute Selbsterregungsbeständigkeit. Um den Anfangsversatz einzustellen, wird die Kette R14, R15, R20, R21 verwendet.
Eine Schaltung aus einer Zenerdiode DZ1 und Dioden D1, D2 schützt die Gates der Transistoren vor hohen Spannungsspitzen. Die Dioden D4, D5 in Reihe mit den Widerständen R11, R12 erzeugen eine kleine automatische Vorspannung.
Rückführketten R18, R19. C20, C21 stellt den Frequenzgang des Verstärkers ein. Kondensator C22 wählen wir entsprechend der maximalen Amplitude des Ausgangssignals bei Frequenzen von 24-29 MHz.
Der TR1 Transformator wird auf einem Fernglas Amidon BN-43-202, 2x10 Windungen aus Lackdraht mit einem Durchmesser von 0,35 mm hergestellt. leicht verdreht, ca. 2 Drehungen pro cm.
Der TR2 Transformator wird auf dem Amidon BN-43-3312 Fernglas hergestellt.Die Primärwicklung ist eine Windung vom Kabelmantel, in der 3 Windungen MGTF 1mm gewickelt sind.
FB1, FB2, Ferritperlen Amidon FB-43-101, die direkt auf die Leitungen der Widerstände R7, R9 gelegt werden. wie im Diagramm.
Die DR1-Drossel ist eine beliebige Stromversorgung des Computers, die sich auf einem kleinen Ferritstab befindet, der normalerweise 8-15 Windungen aus 1,5-2 mm Draht hat. In meinem Fall wurde es mit 10 Windungen 1,5 mm Draht verwendet. Bei einer Messung mit einem Gerät zeigte es eine Induktivität von 4,7 μH.
Widerstand R14, R15, Es wird empfohlen, Multiturn zu verwenden.
Die Ruhestromabstimmung des Verstärkers ist einfach, erfordert aber Aufmerksamkeit. Stellen Sie den Widerstand R15 auf die mittlere Position, R14 auf die untere gemäß dem Schema, schalten Sie die Stromversorgung ein, verbinden Sie den PTT-Kontakt mit dem Minus, damit sich die Taste T5 öffnet. und Strom kam an den Stabilisator von fünf Volt. Ohne den TR2-Übertrager zu installieren, schließen wir das Amperemeter mit der Plus-Sonde an das Plus des Netzteils an, mit der anderen (Minus-)Sonde abwechselnd an den einen und den anderen Zweig der Transistoren. Wenn wir den Schieber des Widerstands R14 nach dem Schema nach oben drehen, erhöhen wir den Ruhestrom auf 100 mA. Dann erreichen wir mit dem Widerstand R15 die gleichen Messwerte für beide Schultern. Und so weiter, bis auf jeder der Schultern 220 Ma sind.
Damit ist die Ruhestromeinstellung abgeschlossen, Sie können die Widerstände mit Lack oder Farbe fixieren, um sie nicht versehentlich umzustoßen.
(Artikel ergänzt am 07.02.2016)
UT5UUV Andrej Moschenski.
Verstärker "Jin"
Transistor-Leistungsverstärker
mit trafolosem Netzteil
aus dem Netz 220 (230) V.
Die Idee, einen leistungsstarken, leichten und kostengünstigen Hochleistungsverstärker zu schaffen, ist seit den Anfängen der Funkkommunikation relevant. Im Laufe des letzten Jahrhunderts wurden viele schöne Röhren- und Transistordesigns entwickelt.
Aber es gibt immer noch Streitigkeiten über die Überlegenheit der Halbleiter- oder elektronischen Vakuumverstärkertechnologie mit hoher Leistung ...
In der Ära der Schaltnetzteile ist das Problem der Masse- und Größenparameter von Sekundärnetzteilen nicht so akut, aber tatsächlich, wenn Sie es mit einem industriellen Netzspannungsgleichrichter beseitigen, erhalten Sie immer noch einen Gewinn.
Die Idee, moderne Hochspannungs-Schalttransistoren in einem Leistungsverstärker eines Radiosenders zu verwenden, scheint verlockend, Hunderte von Volt Gleichstrom zu verwenden, um ihn zu betreiben.
Wir möchten Sie auf den Aufbau einer Endstufe für die "unteren" HF-Bereiche mit einer Leistung von mindestens 200 Watt mit trafolosem Netzteil, aufgebaut nach einer Gegentaktschaltung auf Hochvolt-Feldeffekt, aufmerksam machen Transistoren. Der Hauptvorteil gegenüber Analoga ist das Gewicht und die Abmessungen, die geringen Kosten der Komponenten und die Stabilität im Betrieb.
Die Hauptidee ist die Verwendung von aktiven Elementen - Transistoren mit einer Grenz-Drain-Source-Spannung von 800 V (600 V), die für den Betrieb in gepulsten Sekundärnetzteilen vorgesehen sind. Als verstärkende Elemente wurden die Feldeffekttransistoren IRFPE30, IRFPE40, IRFPE50, hergestellt von International Rectifier, ausgewählt. Der Preis der Produkte beträgt 2 (zwei) Dollar. VEREINIGTE STAATEN VON AMERIKA. Der 2SK1692 von "Toshiba" ist ihnen in der Grenzfrequenz etwas unterlegen und bietet nur einen Betrieb im 160m-Bereich. Verstärkerliebhaber basierend auf Bipolartransistoren, kann mit 600-800 Volt BU2508, MJE13009 und dergleichen experimentieren.
Die Methode zur Berechnung von Leistungsverstärkern und SHPTL ist im Handbuch des Kurzwellen-Funkamateurs S.G. Bunina L.P. Yaylenko. 1984
Die Wicklungsdaten der Transformatoren sind unten aufgeführt. Der Eingang SHPTL TR1 erfolgt auf dem K16-K20 Ringkern aus M1000-2000NM (NN) Ferrit. Die Anzahl der Windungen beträgt 5 Windungen in 3 Drähten. Der Ausgang SHTTL TR2 erfolgt auf dem Ringkern K32-K40 aus M1000-2000NM (NN) Ferrit. Die Anzahl der Windungen beträgt 6 Windungen in 5 Drähten. Der Draht zum Wickeln wird von MGTF-035 empfohlen.
Es ist möglich, eine SHTTL-Ausgabe in Form eines Fernglases vorzunehmen, was sich auf die Arbeit im "oberen" Teil des HF-Bereichs gut auswirkt, obwohl die Transistoren dort aufgrund der Anstiegs- und Abfallzeiten der nicht funktionieren Strom. Ein solcher Transformator kann aus 2 Spalten mit 10 (!) K16-Ringen aus M1000-2000-Material hergestellt werden. Alle Wicklungen nach dem Schema sind eine Windung.
Die Messdaten der Parameter der Transformatoren sind in den Tabellen angegeben. Eingangs-SHPTLs werden auf Eingangswiderstände (vom Autor, 5,6 Ohm statt berechnete) geladen, die parallel zur Gate-Source-Kapazität plus Kapazität aufgrund des Miller-Effekts geschaltet sind. IRFPE50-Transistoren. Die Ausgangs-SHTTLs wurden von der Seite der Drains auf einen nicht induktiven 820 Ohm Widerstand geladen. Vektoranalysator AA-200, hergestellt von RigExpert. Das überschätzte SWR lässt sich durch die zu geringe Windungsdichte der Transformatoren auf dem Magnetkreis, durch eine spürbare Abweichung der Wellenimpedanz der jeweils benötigten MGTF-0,35-Leitung erklären. Auf 160, 80 und 40 Metern gibt es jedoch keine Probleme.
Abb. 1. Elektrischer Schaltplan des Verstärkers.
Netzteil Brückengleichrichter 1000V 6A, geladen auf Kondensator 470.0 bei 400V.
Vergessen Sie nicht die Sicherheitsstandards, die Qualität von Heizkörpern und Glimmerdichtungen.
Abb. 2. Elektrischer Schaltplan einer Gleichstromquelle.
Abb. 3. Foto des Verstärkers mit abgenommener Abdeckung.
Tabelle 1. Parameter von SHTTL TR1, erstellt auf dem K16-Ring.
| Frequenz kHz | R | jX | SWR |
| 1850 | 45,5 | +4,2 | 1,15 |
| 3750 | 40,5 | +7,2 | 1,3 |
| 7150 | 40,2 | +31,8 | 2,1 |
Tabelle 2. Parameter von SHTTL TR2, erstellt auf dem K40-Ring.
| Frequenz kHz | R | jX | SWR |
| 1800 | 48 | -0,5 | 1,04 |
| 3750 | 44 | -4,5 | 1,18 |
| 7150 | 40,3 | -5,6 | 1,28 |
| 14150 | 31,1 | 4,0 | 1,5 |
| 21200 | x | x | 1,8 |
| 28300 | x | x | 2,2 |
Abb. 4. SHTTL auf dem K40-Ring ausgeben.
Tisch 3. Parameter von SHPTL TR2, Design "Fernglas".
| Frequenz kHz | R | jX | SWR |
| 1850 | 27,3 | +26 | 2,5 |
| 3750 | 46 | +17 | 1,47 |
| 7150 | 49 | -4,4 | 1,10 |
| 14150 | 43 | -0,9 | 1,21 |
| 21200 | x | x | 1,41 |
| 28300 | x | x | 1,7 |
Abb. 5. Ausgabe SHTTL des "Binokular"-Designs.
Durch Parallelschaltung von Transistoren und Neuberechnung von SHTTL kann die Leistung deutlich gesteigert werden. Zum Beispiel 4 Stück. IRFPE50 (2 in der Schulter), Ausgang SHTTL 1:1 und Stromversorgung 310V an den Drains, eine Ausgangsleistung von 1 kW wird problemlos erreicht. Bei dieser Konfiguration ist die Effizienz von SHTTL besonders hoch, das Verfahren zur Durchführung von SHTTL wurde oft beschrieben.
Die Autorenversion des Verstärkers auf zwei IRFPE50, die in den obigen Fotos gezeigt wird, funktioniert hervorragend auf dem 160- und 80-m-Band.Die Leistung beträgt 200 Watt an einer 50-Ohm-Last mit einer Eingangsleistung von etwa 1 Watt. Die Schalt- und Bypassschaltungen sind nicht dargestellt und richten sich nach Ihren Wünschen. Bitte beachten Sie das Fehlen von Ausgangsfiltern in der Beschreibung, ohne die der Betrieb des Verstärkers nicht akzeptabel ist.
Andrey Moshensky
Nachtrag (02.07.2016):
Liebe Leser! Auf vielfachen Wunsch lade ich mit Genehmigung des Autors und der Redaktion auch ein Foto des neuen Designs des Verstärkers "Gene" hoch.
Viele haben Hörfunkempfänger für den Mittelwellenbereich, aber der Rundfunk auf Mittelwelle ist mittlerweile in vielen Regionen fast eingestellt, die meisten Radiosender haben endlich auf UKW umgestellt.
Es ist gut, wenn der Empfänger ein VHF-Band hat. Wenn dies ein alter sowjetischer Receiver auf dem "SV-DV" ist, dann nützt es in diesem Fall überhaupt nichts.
Allerdings sind nicht alle AMs in Vergessenheit geraten. Es gibt auch einen Kurzwellenbereich, in dem der Rundfunk sehr aktiv ist, insbesondere aufgrund der Eigenschaften der KB-Wellen, sich über sehr große Entfernungen auszubreiten.
Damit kann ein relativ einfacher Empfänger Radiosender aus fast der ganzen Welt empfangen.
Es ist relativ einfach, einen Mittelwellenempfänger auf kurze Wellenlängen umzurüsten, und Sie müssen nicht einmal zu viel in seine Schaltung eingreifen. Es ist notwendig, einen Konverter herzustellen, der die HF-Bandsignale in die CB-Bandsignale umwandelt und von diesem ein Signal an den Antenneneingang des CB-Funkempfängers sendet.
Die Abbildung zeigt ein Schaltbild eines Konverters, der den Empfang des Rundfunk-HF-Bandes "31 Meter" an einem Standard-Mittelwellenempfänger ermöglicht.
Schematische Darstellung
Der Wandler besteht aus einem Frequenzumrichter an einem Feldeffekttransistor VT1 und einem Lokaloszillator an einem Feldeffekttransistor VT2. Der Konverter selbst hat keine Abstimmregler - die Senderabstimmung erfolgt über die Abstimmregler des Mittelwellenempfängers. Das Eingangssignal von der Antenne geht an die Eingangsschleife L1-C2.
Diese Schaltung ist auf die Mitte des HF-Bandes "31 Meter" (bei 9,65 MHz) abgestimmt. Von ihm geht das Signal zum Gate des Feldeffekttransistors VT1. Ein Heterodyn auf einem VT2-Transistor mit einer Quarzfrequenzstabilisierung.
Reis. 1. Schematische Darstellung des HF-Wandlers an den Transistoren KP303.
Die Frequenz wird durch einen Quarzresonator bei 8,86 MHz stabilisiert. Es gibt zwei Gründe für die Verwendung eines solchen Resonators. Zum einen wird dieser Resonator in der Videotechnik eingesetzt und ist daher sehr verbreitet und kostengünstig.
Zweitens fällt bei einer Lokaloszillatorfrequenz von 8,86 MHz ein Abschnitt des HF-Bereichs innerhalb von 9,38 - 10,48 MHz in die Größenordnung eines Standardempfängers mit einem MW-Band, das das am dichtesten besiedelte HF-Band "31 Meter" abdeckt, in dem sehr weit entfernte Radiosender werden sowohl tagsüber als auch nachts empfangen (nachts ist es noch besser).
Am Ausgang des Frequenzumrichters - Drossel L2, von der das Signal der Summen- und Differenzfrequenzen über den Kondensator C4 der Antennenbuchse des CB-Funkempfängers zugeführt wird.
Wenn der Empfänger keine Antennenbuchse hat, muss dieser an seinen Eingangskreis (an das nicht geerdete Ende der magnetischen Antennenspule) angeschlossen werden.
Einzelheiten
Liste der Radioteile für die Montage des Konverters:
Transistoren KP303 - 2 Stk.
Quarz bei 8863 kHz - 1 Stk.
Widerstand 100k - 1Stk.
Widerstand 1K - 1Stk.
Widerstand 470 Ohm - 1Stk.
Kondensator 30 pF - 3 Stk.
Kondensator 220 pF - 2 Stk.
Kondensator 0,1 μF - 1 Stk.
Ferritring mit einem Durchmesser von 7 mm - 1 Stk.
Reis. 2. Pinbelegung und Foto des Feldeffekttransistors KP303.
Spule L1 rahmenlos, Durchmesser 18 mm, enthält 14 Windungen PEV-Draht 0.64 (Sie können einen anderen Querschnitt haben, von 0.5 bis 1.0). Die L2-Spule ist auf einen Ferritring mit einem Durchmesser von 7 mm gewickelt.
Enthält 200 Umdrehungen PEV 0,12 (0,1-0,16 ist möglich). Beim Einstellen des Wandlers wird die Eingangsschleife durch Strecken und Zusammendrücken der Windungen der Spule L1 eingestellt.
Leistungsverstärker der Klasse A werden selten verwendet. Dies sind hauptsächlich Verstärker von HF-Funkempfängern mit hoher Überlastfähigkeit. Ein praktisches Diagramm eines solchen Verstärkers ist in Abb. 1 gezeigt. Der L1C1-Eingangskreis und der L2C2-Ausgangskreis sind normalerweise synchronisiert und auf die Frequenz des Eingangssignals abgestimmt.
Abb. 1. MIS-Transistor-Leistungsverstärker der Klasse A
Äquivalenter Widerstand Re des Ausgangskreises Re = P2p2 / (RL + Rn "), wobei p = Sqr (L2 / C2), Rn" der in eingeführte Lastwiderstand ist Schwingkreis; RL - aktiver Widerstand gegen Verluste; P2 ist der Schaltfaktor der Schaltung. Der Wert von Rn "= Rn / n22, wobei n2 das Übersetzungsverhältnis ist.
Der Gütefaktor des Ausgangskreises bei vollständig eingeschaltetem Q = ReRi / (Re + Ri) 2pfoL2 nimmt aufgrund der Nebenschlusswirkung des Ausgangswiderstands des Transistors Ri ab. In Hochleistungs-MOS-Transistoren ist Ri klein und überschreitet normalerweise nicht mehrere zehn Kiloohm. Um Q2 zu erhöhen, wird daher eine unvollständige Aktivierung der Schaltung verwendet.
Die Bandbreite des Ausgangskreises beträgt 2Df2 = fo2 / Q2 und die Resonanzfrequenz ist fo2 = 1 / 2pSqr (L2C2). Im HF-Bereich kann ein solcher Verstärker Ki bis zu mehreren zehn bereitstellen. Ein wichtiger Indikator für einen Verstärker ist der Rauschpegel. Die Rauscheigenschaften leistungsstarker MIS-Transistoren werden in Arbeit berücksichtigt.
Abbildung 2 zeigt eine praktische Schaltung des PA auf einem leistungsstarken MOS-Transistor KP901A. Da die Aufgabe, ein kleines Frequenzband L2C2 zu erhalten, nicht gestellt wurde, ist die Schaltung direkt mit der Drain-Schaltung verbunden und wird von der Last Rn = 50 Ohm überbrückt. In Klasse A hatte der Verstärker Ku = 5 (Ku = SRn) und Kp > 20 bei einer Frequenz von f = 30 MHz. Beim Umschalten in den nichtlinearen Modus erreichte die Ausgangsleistung 10 W.
Abb. 2. Hochfrequenz-Leistungsverstärkertransistor KP901A
Die zweistufige PA (Abb. 3) wird auf den Transistoren KP902A und KP901A hergestellt. Die erste Stufe arbeitet in Klasse A, die zweite in Klasse B. Um Klasse B zu gewährleisten, reicht es aus, den Teiler vom Wert des Gates des zweiten Transistors auszuschließen. Der Verstärker verwendet eine Breitbandkommunikationsschaltung zwischen den Stufen. Bei einer Frequenz von 30 MHz lieferte der Verstärker Pout = 10 W bei Ki > 15 und Kp > 100.
Abb. 3. Zweistufiger Verstärker auf Basis von Hochleistungs-MOS-Transistoren
Der Schmalbandverstärker in Fig. 4 ist für den Betrieb im Frequenzbereich 144 ... 146 MHz ausgelegt. Es bietet 12 dB Leistungsverstärkung, 2,4 dB Rauschpegel und einen Intermodulationsverzerrungspegel von nicht mehr als 30 dB.
Abb. 4. Schmalband-Leistungsverstärker für den Betrieb im Bereich 144 ... 146 MHz
Ein Resonanzverstärker auf Basis eines leistungsstarken 2NS235B MIS-Transistors (Abb. 5) bei einer Frequenz von 700 MHz liefert Pout = 17 W bei einem Wirkungsgrad von 40 ... 45%.
Abb. 5. Resonanzleistungsverstärker mit einer Betriebsfrequenz von 700 MHz
Der Verstärker in Abbildung 6 enthält eine Unterdrückungsschaltung, die den Rückkopplungspegel auf -50 dB reduziert. Bei einer Frequenz von 50 MHz hat der Verstärker eine Leistungssteigerung von 18 dB, einen Rauschpegel von 2,4 dB und eine Ausgangsleistung von bis zu 1 W.
Abb. 6. Geräuscharmes neutralisiertes PA
In der patentierten Schaltung von Fig. 7 (US-Patent 3,919563) bei einer Frequenz von 70 MHz wird ein echter Wirkungsgrad von 90% mit einer Ausgangsleistung von 5 W bei einer Frequenz von 70 MHz erreicht. In diesem Fall ist der Qualitätsfaktor des Ausgangskreises gleich 3.
Reis. 7. Schlüsselleistungsverstärker mit 90% Wirkungsgrad.
Abbildung 8 zeigt ein Diagramm einer dreistufigen PA basierend auf den inländischen leistungsstarken MOS-Transistoren KP905B, KP907B und KP909B.
Abb. 8. Dreistufiger resonanter PA mit 300 MHz Bereich
Der Verstärker liefert 30 Watt Leistung bei 300 MHz. Die ersten beiden Stufen verwenden resonante U-förmige Anpassungsschaltungen, und die Ausgangsstufe verwendet eine L-förmige Schaltung am Eingang und eine U-förmige Schaltung am Ausgang. Die experimentell und rechnerisch ermittelten Abhängigkeiten der Effizienz und Рout von Uc und Рвхэ und Кр von Рвх sind in Abb. 9 dargestellt.
Abb. 9. Abhängigkeiten der Parameter der Endstufe einer dreistufigen PA
aus Versorgungsspannung (a) und Eingangsleistung (b):
Bei der Verwendung von PA in AM-Rundfunksendern (mit Amplitudenmodulation) treten Schwierigkeiten auf, die Linearität der Modulationskennlinie, d. h. die Abhängigkeit von Pout von der Amplitude des Eingangssignals, sicherzustellen. Sie werden bei Verwendung stark nichtlinearer Betriebsarten, wie zB Klasse C, verstärkt. Abbildung 10 zeigt ein Diagramm eines amplitudenmodulierten HF-Funksenders. Sendeleistung 10,8 W bei Verwendung eines leistungsstarken UMDP-Transistors VMP4. Die Modulation wird durch Variieren der Gate-Vorspannung erreicht.
Abb. 10. HF-Funksenderschaltung mit Amplitudenmodulation
Um die Nichtlinearität der Modulationskennlinie (Kurve 1 in Abb. 11) zu reduzieren, verwendet der Sender Rückkopplung entlang des Umschlags. Dazu wird die AM-Ausgangsspannung gleichgerichtet und das resultierende niederfrequente Signal zur Erzeugung von OOS verwendet. Die Modulationsantwort 2 in Fig. 10 veranschaulicht eine signifikante Verbesserung der Linearität.
Abb. 11. Modulationscharakteristik eines Funksenders
in Abwesenheit (1) und in Anwesenheit (2) Linearisierung
Abbildung 12 zeigt Schaltplan key PA mit einer Nennausgangsleistung von 10 W und einer Arbeitsfrequenz von 2,7 MHz. Der Verstärker besteht aus den Transistoren KP902, KP904. Koeffizient nützliche Aktion Verstärker bei einer Nennausgangsleistung von 72 % beträgt die Leistungsverstärkung etwa 33 dB. Der Verstärker wird vom Logikelement K133LB erregt, die Versorgungsspannung beträgt 27 V, der Crestfaktor der Drainspannung der Endstufe beträgt 2,9. Bei entsprechender Umstrukturierung der Kommunikationskreise kann der Verstärker mit gegebene Parameter im Bereich 1,6 ... 8,1 MHz gearbeitet.
Abb. 12. Key PA mit 10W Nennleistung
Um bei höheren Frequenzen eine gegebene Leistung bereitzustellen, ist es erforderlich, die Leistung des Erregers zu erhöhen.
Konstruktiv wurden beide PAs mit Standardstrahlern 100x150x20 mm auf Leiterplatten montiert, was durch die Standardabmessungen der PA-Einheit in Funksendern erklärt wird. Die Induktoren in den Kommunikationskreisen sind zylindrisch auf Ferritstäben der Marke VCh-30 mit einem Durchmesser von 16. Der Qualitätsfaktor der Induktoren beträgt Q = 150.
Als Sperrdrosseln in den Versorgungskreisen des Drains der Transistoren des Ein-Watt-Verstärkers und der Vorstufe des 10-Watt-Verstärkers wurden Standarddrosseln mit einer Induktivität von 600 µH verwendet. Die Leistungsdrossel im Drain-Kreis des KP904-Transistors befindet sich auf einem Ferritring, seine Induktivität beträgt 100 MkG.
Abbildung 13 zeigt eine schematische Darstellung einer Tasten-PA mit einer Nennausgangsleistung Pout = 100 W, die für den Einsatz in unbeaufsichtigten HF-Funksendern vorgesehen ist. Der Verstärker enthält eine Vorverstärkungsstufe, umgekehrt auf zwei KP907-Transistoren. Am VTI-Eingang wird eine passende U-förmige Schaltung C1L1C2SZ eingeschaltet.
Abb. 13. Key PA mit einer Nennausgangsleistung von 100 W
Die Endstufe ist mit sechs KP904A-Transistoren bestückt. Diese Anzahl von Transistoren wurde gewählt, um die Effizienz zu verbessern. Anstelle von KP904B-Transistoren können Sie auch sechs KP909-Transistoren oder drei stärkere KP913-Transistoren einschalten. Der optimale Schlüsselmodus der Drain-Schaltung wird durch eine Formungsschaltung bereitgestellt, die die Elemente C14, C15, C16, L7 enthält.
Der Verstärker hat einen Gesamtwirkungsgrad von 62 %. In diesem Fall beträgt der elektronische Wirkungsgrad der Endstufe etwa 70 %. Die Brückenschaltung zum Einschalten der Transistoren der Vorstufe dient dazu, die Funktionsfähigkeit des Verstärkers (wenn auch mit verschlechterten Parametern) bei Ausfall des Ausgangstransistors zu erhalten. Zu dem gleichen Zweck sind in den Quellen leistungsstarker Transistoren einzelne Sicherungen enthalten, deren Aufgabe es ist, den fehlerhaften Transistor zu trennen. Wenn infolge seines Durchbruchs in der Transistorzeile eine Mode in der Nähe der Mode Kurzschluss, dies macht den Verstärker funktionsunfähig.
Die Parallelschaltung von leistungsstarken MDP PT verursacht keine zusätzlichen Schwierigkeiten bei der Berechnung und Anpassung der PA. Die Abnahme der Effizienz des Verstärkers im Vergleich zu einem Verstärker ähnlicher Konstruktion (siehe Abb. 12) ist hauptsächlich auf die Verwendung von Transistoren hinsichtlich der Leistung in einem 100-W-Verstärker zurückzuführen. Mit einer Verringerung der Ausgangsleistung auf 50 W steigt der Verstärkerwirkungsgrad auf 85 % und der elektronische Wirkungsgrad auf 90 %. Die Werte der Parameter der in Abb. 13 gezeigten Elemente entsprechen einer Frequenz von 2,9 MHz.
Der Scheitelfaktor der Spannung an den Drains der KP904-Transistoren beträgt 2,8, und die Transistoren selbst arbeiten in einem nahezu optimalen Modus. Der Spitzenfaktor der Drainspannung in den Stufen der KP907-Transistoren beträgt P = 2,1. Der Transistor arbeitet in einem Key-Mode, jedoch ist die Optimalität des Modes nicht gewährleistet, da der optimale Key-Mode für diese Transistoren bei Uc = 27 V und einem Cutoff-Winkel φ = 90° wegen eines erheblichen Scheitelfaktors bei gefährlich wäre die die Drainspannung das Maximum überschreiten kann zulässige Spannung gleich 60 V für den KP907-Transistor.
Abbildung 14, a zeigt die experimentellen und berechneten Kurven zur Veranschaulichung der Abhängigkeiten der Effizienz, Pout und he vom Grenzwinkel des Drainstroms. Die Abbildung zeigt eine gute Annäherung der berechneten Daten an die experimentellen Daten. Zu beachten ist, dass der Bereich der möglichen Werte der Grenzwinkel eher schmal ausfällt. Eine Vergrößerung der Grenzwinkel wird durch einen schnellen Anstieg des Scheitelfaktors der Spannung am Drain verhindert und eine Abnahme der erforderlichen Erregerspannung, die recht bald zusammen mit der Vorspannung Uz beginnt, auf übersteigen Uzi hinzufügen. Natürlich erweitert sich mit einer Abnahme des Pegels von Pwn der Bereich möglicher Änderungen der Abschaltwinkel des Drainstroms.
Abb. 14. Abhängigkeiten der Ausgangsleistung und des Wirkungsgrades vom Abschaltwinkel 0 (a)
und von der Umgebungstemperatur (b):
--- experimentieren; - - - Zahlung
Der Verstärker ist hergestellt auf Leiterplatte... Als Kühlkörper wurde ein Radiator mit den Maßen 130X130X50 mm verwendet. In den Stromversorgungskreisen der KP907-Transistoren werden Standarddrosseln DM-01 mit einer Induktivität von 280 µH verwendet. Die Additionsbrückendrosseln sind auf Ferritringe VK-30, Ø = 26, gewickelt. Die Drossel im Versorgungskreis der Endstufe ist auf einen HF-30 Ferritring, Ø = 30, gewickelt. Die Induktivität im Kommunikationskreis der Endstufe mit der Last ist Luft, bewickelt mit einem versilberten Draht Ø = 2,5, Schleifendurchmesser 30 mm, L = 80 nH.
Die Temperaturabhängigkeiten der Ausgangsleistung PBout und des Wirkungsgrades der Taste PA mit einer Ausgangsleistung von 100 W sind in Abb. 14, b dargestellt. Aus der Betrachtung der angegebenen Abhängigkeiten ergibt sich, dass sich im Bereich -60 ... + 60 ° die Eingangsleistung des PA um nicht mehr als ± 10 % ändert. Auch die Temperatur hat einen unbedeutenden Einfluss auf den Wirkungsgrad, der im angegebenen Bereich um ± 5 % schwankt. Dabei wird mit steigender Temperatur eine Abnahme der Ausgangsleistung und des Wirkungsgrades beobachtet, verbunden mit einer Abnahme der Steigung 5 mit steigender Temperatur. Im üblichen Temperaturbereich von -60 ... +60 °C ist die He- und Pout-Änderung unbedeutend, und dies wird ohne besondere Maßnahmen zur thermischen Stabilisierung des PA erreicht. Letzteres ist auch ein Vorteil leistungsstarker MOS-Transistoren.
Literatur:
SCHEMA DER GERÄTE AUF LEISTUNGSFÄHIGEN FELDTRANSISTOREN. Herausgegeben von V. P. DYAKONOV
Leistungsverstärker am IRF630 für HF-Radiosender, als Basis für den Verstärker wurde der IRF630 als günstigster und gängigster Transistor genommen. Ihr Preis reicht von 0,45 $ bis 0,7 $.
Ihre Hauptmerkmale sind: UC und max = 200 V; 1s max. = 9 A; U3 und max = ± 20 V; S = 3000mA/V; Szi = 600 ... 850 pF (je nach Hersteller); Ssi - nicht mehr als 250 pF (der tatsächlich gemessene Ssi an 10 Transistoren verschiedener Hersteller beträgt etwa 210 pF); Verlustleistung Рс - 75 W.
IRF630-Transistoren sind für den Betrieb in Impulsschaltungen (Sweep von Computermonitoren, Impulsblöcke Stromversorgung), aber wenn sie in einen nahezu linearen Modus gebracht werden, liefern sie eine gute Leistung in Kommunikationsgeräten. Nach den Ergebnissen meiner " Labor arbeit»Der Frequenzgang dieser Transistoren ist, wenn man versucht, die Eingangskapazität maximal zu kompensieren, nicht schlechter als der des KP904. Wie auch immer, ich habe viel bekommen, wenn ich sie anstelle von KP904 installiert habe Höchstpunktzahl sowohl im Frequenzgang, Linearität und Verstärkung als auch in der Betriebssicherheit.
Der Leistungsverstärker des IRF630 für den HV-Radiosender wurde bei einer Versorgungsspannung von 36-50 V getestet, am zuverlässigsten und effizientesten funktionierte er jedoch bei einer Versorgungsspannung von 40 V aus einer stabilisierten Quelle. Die Berechnung des Verstärkers wurde für eine Ausgangsleistung von 80 W durchgeführt, um die Betriebssicherheit zu erhalten, obwohl daraus mehr als 100 W „herausgepumpt“ werden konnten. Es stimmt, die Zuverlässigkeit der Transistoren nahm ab.
In Anbetracht der Eingangskapazität des IRF630 und der Tatsache, dass diese Transistoren im Gegensatz zu bipolaren nicht durch Strom, sondern durch Spannung gesteuert werden. Einige Blockaden konnten in diesem Verstärker nicht entfernt werden. Frequenzgangüber 18 MHz (Pout 30MHz; 0,7 Pout max), obwohl schaltungstechnische Maßnahmen ergriffen wurden. Dies ist jedoch vielen Schaltungen inhärent, auch solchen, die auf Bipolartransistoren basieren.
Die linearen Eigenschaften des Verstärkers sind gut, Effizienz; 55%, was die im oben genannten Artikel angegebenen Daten bestätigt. Das Wichtigste ist die Billigkeit der Komponenten, einschließlich der Transistoren. Die kann auf Radiomärkten und in Firmen, die Computermonitore und Netzteile reparieren, frei erworben werden. Um die berechnete Leistung zu erhalten, darf am Verstärkereingang ein Signal von maximal 5 V (eff.) bei einer Last von 50 Ohm anliegen.
Die Verstärkung kann bei Bedarf reduziert werden. Durch die Reduzierung des Widerstandes R1, R12, R13 (Abb.), ändert sich der Rest der Eigenschaften praktisch nicht. Vergessen Sie jedoch nicht, dass die Durchbruchspannung des Gates der Transistoren 20 V nicht überschreitet, d. Uin.eff max. muss mit 1,41 multipliziert werden.
Auf VT1 ist ein Vorverstärker montiert, der von zwei OOS-Schaltungen abgedeckt wird - R1, C6 (linearisiert den Betrieb des Transistors und verhindert die Selbsterregung durch Reduzierung der Verstärkung) und R5, C7 * (frequenzabhängiger OOS, Korrektur des Frequenzgangs) im "oberen" Bereich). Bei VT2, VT3 ist eine Gegentaktendstufe mit separaten Vorspannungseinstellschaltungen und OOS-Schaltungen ähnlich der ersten Stufe aufgebaut.
P-Filter L2, C32, SZZ, C37, C38 und L3, C35, C36, C40, C41 dienen dazu, den Ausgangswiderstand VT2, VT3, der ca. 15 Ohm beträgt, auf 25 Ohm zu bringen. Gleichzeitig ist es ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von ca. 34 MHz. Nach dem Leistungsadditionstransformator TK beträgt die Ausgangsimpedanz des Verstärkers 50 Ohm. VD1-VD6 ist ein Detektor des ALC-Systems und ein Überspannungsanzeiger im Drain-Kreis der Ausgangstransistoren, montiert auf VD7, VD8, R21, C39 (wenn die Spitzenspannung an den Drains VT2, VT3 mehr als 50 V beträgt, die VD7 LED "leuchtet", was ein erhöhtes VSWR anzeigt ).
Beim Aktivieren der Steuerspannung für die ALC-Schaltungen ändert sich die Leistungsstufe. Je nach Spannungspegel am Ausgang "leuchtet" die LED nicht. In jedem Fall müssen Sie daran denken, dass die Endstufen der Transistoren über die Antenne mit der Antenne verbunden werden müssen passendes Gerät... Schließlich ist eine Antenne keine aktive Last und verhält sich auf jedem der Bänder anders, auch wenn geschrieben steht, dass sie auf allen Bändern funktioniert.
Die Montage des Leistungsverstärkers am IRF630 für die HF-Funkstation erfolgt auf einer doppelseitigen Glasfaserplatte, auf der mit einem Skalpell rechteckige Kontaktpads für die Schaltungsknoten und den "gemeinsamen Draht" geschnitten werden. Entlang der Leiterplatte verbleibt ein Streifen einer "gemeinsamen" Metallisierung.
Kontaktpads des "gemeinsamen Drahtes" werden durch Brücken mit massiver Metallisierung der zweiten Seite der Platine nach 2 ... 3 cm verbunden.Die Teile sind in der Reihenfolge wie in der Abbildung gezeigt angeordnet (Abb.). Etwa ein Dutzend Verstärker wurden auf diese Weise hergestellt. Während des Anpassungsprozesses zeigten sie eine gute Wiederholbarkeit, hohe Qualität und zuverlässige Leistung.
Schalttafel-Leistungsverstärker auf IRF630 für HF-Funkstation:
wird in irgendeiner Weise ausgeführt und ist mit Drähten an den Verstärker angeschlossen, die Relais befinden sich am Eingang und Ausgang des Verstärkers und ihre Steuerung wird an die Schalttafel geliefert. Die eingestellten Widerstände R1, R2, R3 (Abb. 2) müssen Multiturn verwendet werden, nachdem zuvor ihre Schieber in der unteren Position gemäß dem Diagramm installiert wurden. Um die Transistoren beim Einstellen des Ruhestroms mit einer scharfen Bewegung nicht zu beschädigen.
In die Sourcekreise aller Transistoren werden Widerstände eingebracht (Abb. 1), die deren Steilheit in der "Konstanten" reduzieren und sie dadurch zusätzlich schützen. Diese Maßnahmen wurden ergriffen, nachdem ich, nachdem ich Erfahrungen mit solchen Transistoren gesammelt und eineinhalb Dutzend in den Müll geworfen hatte, erkannte, dass eine solche Steilheit in Gleichstrom braucht nicht. Die Einstellung des Anfangsstroms jedes Ausgangstransistors erfolgt separat, so dass nicht viele Transistoren aussortiert werden müssen.
Voreingestellte Ruheströme VT1 ca. 150 mA und VT2, VT3 - jeweils 60-80 mA, aber in jedem Arm gleich, und genauer - mit einem Spektrumanalysator. In der Regel reicht es aber aus, nur die Ruheströme richtig einzustellen.
Lassen Sie uns nun darüber sprechen, wie man Transistoren installiert. Der Körper dieser Transistoren (TO-220) ähnelt einem "Kunststoff" KT819 mit einer Drain-Leitung zu einem Metallsubstrat und einem Metallflansch. Davor müssen Sie keine Angst haben und können sie durch Glimmerdichtungen an verschiedenen Seiten neben der Endstufenplatine am Radiator befestigen. Glimmer muss jedoch von hoher Qualität sein und mit Wärmeleitpaste vorbehandelt, frei von Sand. Darauf weist der Autor im Zusammenhang damit hin, dass nicht nur konstanter Druck, und und die HF-Spannung.
Die konstruktive Kapazität des Befestigungselements geht durch den Glimmer in die Kapazität der P-Filter sowie in die Ausgangskapazität der Transistoren ein. Es ist besser, die Transistoren nicht durch das Loch im Flansch an den Kühler zu drücken, sondern mit einer Duraluminiumplatte, die zwei Ausgangstransistoren gleichzeitig drückt, was eine bessere Wärmeübertragung bietet und den Glimmer nicht stört. VT1 hat die gleichen Befestigungen, nur am Anfang der Platine.
Transformatoren werden auf Ringe aus Ferrit der Güte NN gewickelt und je nach Verfügbarkeit mit Durchlässigkeiten von 200 bis 1000. Die Abmessungen der Ringe müssen der Leistung entsprechen, ich habe 600NN K22x10,5x6,5 verwendet. Die Wicklung erfolgte mit PELSHO-0.41 Draht für T1 (5 Windungen in drei Drähten, 4 Drehungen pro Zentimeter) und PEL-SHO-0.8 für T2 (4 Windungen in zwei Drähten, 1 Drehung pro Zentimeter), TZ (6 Windungen in zwei) Drähte, 1 Litze pro Zentimeter). Aufgrund der Tatsache, dass es nicht immer möglich ist, in Seidenisolierungen einen Draht mit dem erforderlichen Durchmesser zu finden. Das Wickeln kann auch mit einem PEV-2-Draht erfolgen, wobei die Wicklungen nach dem Wickeln des Transformators notwendigerweise untereinander "klingeln".
Vor dem Wickeln werden die Ringe mit einer Lage Lacktuch umwickelt.
Die Wicklungsdaten für jeden Transformator hängen von der Marke und Größe der verwendeten Ringe ab, und wenn andere Ringe verwendet werden, können sie leicht mit der Formel 12 berechnet werden [SG Bunin und LP Yaylenko. "Handbook of Shortwave Radio Amateurs", Kiew, "Technika", 1984, S. 154], wobei der Rk-Wert für T1 50, für T2 -15, für TZ - 25 beträgt.
L2, L3 haben jeweils 5 Windungen PEV-1,5-Draht auf einem Dorn mit einem Durchmesser von 8 mm, die Wickellänge beträgt 16 mm. Wenn diese Daten vollständig erhalten bleiben, müssen die Filter praktisch nicht angepasst werden. L1 - Eine Standard-Induktivität mit 100 μH muss einem Strom von mindestens 0,3 A standhalten (z. B. D-0,3). Die Kondensatoren im Ausgangs-Tiefpassfilter sind Röhren- oder beliebige Hochfrequenzkondensatoren mit entsprechender Blindleistung und Betriebsspannung. Ähnliche Anforderungen für C26-C31.
Alle anderen Kondensatoren müssen ebenfalls für die entsprechenden Betriebsspannungen ausgelegt sein. Nachdem Sie alle Modi für Gleichstrom eingeschaltet und eingestellt haben, schließen Sie die Last an und stellen Sie den Frequenzgang des Verstärkers mit dem GSS und einem Lampenvoltmeter oder Frequenzgangmeter (der Autor verwendet X1-50) ein. Durch Auswahl von C7, C10, C19-C22 können Sie die Kennlinie im Bereich von 14-30 MHz korrigieren (Abb. 1). Um Pout auf den HF-Bändern auszurichten, müssen Sie möglicherweise zusätzlich die Anzahl der Spielkugeln in T1 und T2 auswählen.
