Компенсация входной ёмкости

Компенсация входной ёмкости

Компенсация входной ёмкости

Современные лампы с высокой крутизной имеют, как правило достаточно большую входную емкость (несколько десятков, а то и сотни pF). При включении их по схеме с общим катодом возникает проблема завала на высокочастотных диапазонах из-за шунтирующего действия этой ёмкости. Хорошее решение этой проблемы было предложено в [1], где входная емкость лампы используется как одна из выходная емкость ФНЧ с частотой среза 30 MHz, в результате входная цепь практически равномерно передает сигналы в полосе 1 . 30 MHz. Дополнительные достоинства такого решения:

между сеткой и катодом лампы включен (по рабочей частоте) резистор с низким сопротивлением, что повышает устойчивость каскада;

ТХ «видит» перед собой нагрузку с относительно низким КСВ (резистор, через фильтр) во всей рабочей полосе частот.

Но авторы [1] «выжали» из данной идеи не все. Дело в том, что ими в качестве фильтра-прототипа использовался простейший фильтр Баттерворта с неравномерностью характеристики 3 dB и нормированными коэффициентами (то есть номиналами для условного фильтра с частотой среза 1 Hz и сопротивлением нагрузки 1 Ohm, такие данные используются для проектирования фильтров, пересчитать их на нужную частоту и сопротивление дело пары минут), приведенными на рисунке 1.

Если же в качестве фильтра-прототипа использовать более фильтр низких частот Чебышева 5-го, то появляется возможность при тех же сопротивлениях нагрузки и частоте среза компенсировать намного большую входную емкость. Например, на рис. 2 показан такой фильтр с неравномерностью АЧХ 0,28 дБ.

Сравните величины емкостей конденсаторов C2 на рисунках 1 и 2 – последняя намного больше.

Включив входную емкость лампы включается вместо C2 (или ее части, если рассчитанное значение C2 больше чем входная ёмкость лампы), т.е. использовав Свх как часть ФНЧ, можно получить достаточно хорошую АЧХ в полосе 1. 30 МГц.

Но это на выходе фильтра. У нас же выходом является вход лампы. И вот там-то АЧХ стандартного фильтра рис. 2 (пересчитанного на частот 30 МГц) не очень красива: в полосе 10. 20 Мгц провал достигает 2 дБ, а на 28 МГц подъём АЧХ превышает 3 дБ. Хотя подъем на 28 Мгц дело, в общем, полезное (компенсация всяких других завалов на 28 МГц: П-контура, трансивера, и т.д.), но общая неравномерность более 5 дБ это все-таки многовато. Другим недостатком фильтра рис. 2 является то, что максимальный КСВ в полосе достигает 1,7. Тоже многовато.

Поэтому пришлось, вооружившись RFSimm99, искать номиналы фильтра-прототипа, позволяющие и большую емкость компенсировать (при терпимой неравномерности АЧХ на С2) и низкий КСВ по входу получить. Результаты показаны на рис. 3 и в таблице.

В таблице приведены данные фильтров с частотой среза 32 MHz и величина максимально компенсируемой емкости C2, для наиболее употребительных значений сопротивления нагрузки R.

Значения R 50 и 75 Ohm предполагают непосредственное подключение кабеля ко входу фильтра, во всех остальных случаях на входе фильтра устанавливается широкополосный трансформатор на ферритовом сердечнике.

Получившаяся АЧХ (выход на конденсаторе C2, то есть на сетке лампы) и зависимость КСв по входу от частоты, полученные в RFSimm99 приведена ниже. Сам файл модели.

АЧХ показана красным красным в логарифмическом масштабе, КСВ – синим, в линейном. Вид АЧХ весьма практичен: в полосе 1-22 MHz её неравномерность не превышает 0,6 дБ. А выше идет небольшой подъем с ростом частоты, достигающий 2 дБ на 28 MHz (это не забудьте, на большой входной ёмкости лампы), что позволяет компенсировать завалы АЧХ других частей тракта (П-контура, например).

КСВ по входу не превышает во всей полосе 1,3 (причем выше 14 МГЦ КСВ ниже 1,2), что переносит любой трансивер без снижения выходной мощности.

1. Лампа ГУ74Б. Входная ёмкость 60 pF. Для R = 150 Ohm значения элементов ФНЧ:

С1 = С3 = 35 pF, С2= 67 pF L1 = L2 = 1,05 uH.

Амплитуда возбуждения для ГУ74Б должна быть 32 V. При этом на нагрузке 150 Ohm выделяется мощность около 3,5 Wt (в [1] в этом же случае 5 Wt). Для согласования на входе установлен широкополосный трансформатор 1:3 (по сопротивлению). Получившаяся схема показана на рисунке 4. Поскольку Cвх меньше соответствующего значения C2 (67 pF), то между сеткой и корпусом включается дополнительный конденсатор емкостью около 5 pF, которая уточняется при настройке.

2. Лампа ГУ43Б. Входная ёмкость 100 pF. Из таблицы выбираем R = 100 Ohm. Амплитуда возбуждения ГУ43Б—45 V. R = 100 Ohm выделяется 10 Wt (против 20 Wt в [1]). На входе фильтра включается трансформатор 1:2 (аналогичный описанному в [1]).

Фильтр и Rн располагаются в экранированной коробке, L1 и L2 должны быть разнесены, и их оси должны быть взаимно перпендикулярны. При настройке фильтра растяжением/сжатием витков L1 и L2 добиваются максимальной равномерности частотной характеристики в рабочей полосе.

Следует иметь в виду, что в данной схеме сетка лампы «видит» активный импеданс резистора нагрузки, только в полосе пропускания фильтра (то есть до 30 MHz). На более же высоких частотах сетка нагружена на индуктивное сопротивление катушек, что при неудачном монтаже PA может привести к самовозбуждению на VHF. Для устранения этого (кроме рационального монтажа конечно) желательно иметь C2 несколько выше входной ёмкости лампы, с тем, чтобы недостающую ёмкость добавить небольшим конденсатором, включенным между сеткой и катодом, который на VHF сыграет роль блокировочного.

Для ламп с входной емкостью менее 50 pF (ГУ80, ГУ72, 2хГУ50 и т.д.) удобно использовать значения R = 200 Ohm и трансформатор 1:4 на входе, а если ёмкость меньше 20 пФ – то R = 450 Ohm и трансформатор 1:9 на входе. Такие трансформаторы увеличивает амплитуду возбуждения вдвое и втрое соответственно, и заметно снижают необходимую входную мощность.
Такую же цепь (при R = 50 (75) Ohm) можно использовать и для компенсации входной емкости мощных полевых транзисторов КП904, КП913 и т.п.

1. Беспалый А., Прохоров С. Применение в выходном каскаде усилителя ламп с высокой крутизной. — Радиолюбитель, 1995, N9. С.28-29.

Пользовательские ссылки

Информация о пользователе

Вы здесь » VE3KF forum » Усилители мощности » Входные цепи усилителей мощности

Входные цепи усилителей мощности

Сообщений 61 страница 90 из 386

Поделиться612011-05-04 02:22:11

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Если применять схему компенсации с сайта Гончаренко, то судя по входным емкостям 2 ГУ81, сопротивление понадобится намного ниже 1 кОм. Я думаю так 130-150 Ом.

Да то ж его проблемы. Мне и под 100 пФ на той же частоте не вопрос, только добротность катушек придётся до 200 поднять, что на 30 МГц абсолютно не проблема.

Поделиться622011-05-04 02:27:22

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Я просто выложил из за идеи применения ШПТ

А по любому без отвода или ШПТ никуда не деться- у Вас он на выходе, у меня- на входе. То же самое, только в профиль. Кстати, на что неоднократно уже обращал внимание, при хорошей входной (в Вашем случае- выходной) катушке, можно просто отвод от неё делать.

Поделиться632011-05-04 03:54:04

  • Автор: sr-71
  • Пользователь
  • Сообщений: 2723

С1===Катод. 23,0 пФ
С1===С2. 21,3 пФ
С1===С3. 20,0 пФ
С1===Катод + С2. 26,1 пФ
С1===Катод + С2 + С3. 33,5 пФ

Неправомерно измерять емкости между сетоками.
Все завязано на катод и анод. Нет прямого сложения С1 + С2.
С учетом монтажной емкости можно принять Свх = 45. 50 пФ.

PS.
Прибор слегка глючил , потом обмеряю на другом.

Поделиться642011-05-04 03:55:36

  • Автор: Vlad
  • Пользователь
  • Сообщений: 97

Добрый день Игорь!
Лично я ШПТ рядом с резонансными цепями не приемлю, особенно в широком диапазоне (накалывался пару раз, возможно виноваты «витчизняные» ферриты, не знаю). Отводы — рулят, все прозрачно и ясно.
Влад.

Поделиться652011-05-04 05:12:46

  • Автор: sr-71
  • Пользователь
  • Сообщений: 2723

Программа от Игорь 2.
Вариант квазиполиномиального ППФ на НЧ диапазон.

Поделиться662011-05-04 05:39:25

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Отводы — рулят, все прозрачно и ясно.

Да никаких проблем- пусть отводы. Не вопрос все фильтры под 800 Ом подогнать (1:4). А в приведённом Вами скрине, на мой взгляд, слишком много лишнего- какой- то необоснованно навороченный огород катушек . Ставится 2- 3 контурный ФСС, выходной фильтр подстраивается непосредственно под ровную АЧХ с ёмкостью сетки, и трава не расти. Три катушки, пять конденсаторов, и все дела. Если в заданной полосе частот не удаётся сохранить приемлемый КСВ, добавляется четвёртый связанный контур, но мне кажется, что это уже откровенный изврат. Если лампа работает справа, т. е. через сеточный диод течёт ток, вычисляется усреднённое входное сопротивление, и ФСС расчитывается под него.

Поделиться672011-05-04 05:41:49

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Вариант квазиполиномиального ППФ на НЧ диапазон.

Там можно расширить диапазон обзора по частоте- красивее смотреться будет. По графику щёлкни и в правом нижнем углу на жёлтом фоне цифру смени.

Отредактировано Игорь 2 (2011-05-04 05:53:29)

Поделиться682011-05-04 09:10:46

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

Обратите внимание на схемы, в которых применена компенсация входной емкости лампы. Ни в одной из них нет входных контуров. Есть только ФНЧ 5 порядка. Может и в данном случае незачем усложнять схему?

Поделиться692011-05-04 09:36:39

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Обратите внимание на схемы, в которых применена компенсация входной емкости лампы. Ни в одной из них нет входных контуров. Есть только ФНЧ 5 порядка. Может и в данном случае незачем усложнять схему?

Как у Гончаренко на каждый диапазон?

Поделиться702011-05-04 10:20:57

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

Как у Гончаренко на каждый диапазон?

Нет, зачем же. У него ФНЧ 5 порядка с частотой среза 35 Мс. Пропускает все любительские КВ диапазоны, а все что выше — режет. Вот прочтите
http://dl2kq.de/pa/1-4.htm

Поделиться712011-05-04 10:38:06

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

У него ФНЧ 5 порядка с частотой среза 35 Мс.

Да это я видел. Вы- то предлагаете как- обычный ФНЧ 5 порядка? Так не пройдёт он на верхних диапазонах.

Поделиться722011-05-04 11:59:58

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

Вы- то предлагаете как- обычный ФНЧ 5 порядка?

Нет, я предлагаю не обычный ФНЧ, классический, а ФНЧ для компенсации входной емкости. На сайте ФНЧ 5 порядка(с учетом входной емкости лампы)изображен. Там и характеристика его показана. Именно его я и имел ввиду. Или я что не догоняю?

Поделиться732011-05-04 13:49:40

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Опять не понял, о каком ФНЧ разговор. О том, что на сайте Гончаренко по ссылке?

Поделиться742011-05-04 23:56:57

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

О том, что на сайте Гончаренко по ссылке?

Да, конечно, именно о нем разговор.

Поделиться752011-05-05 03:45:09

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Так что, Вы предлагаете на каждый диапазон свой такой?

Поделиться762011-05-05 12:05:30

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

Так что, Вы предлагаете на каждый диапазон свой такой?

А разве там ФНЧ на каждый диапазон? Там же ФНЧ сверхширокополосный, пропускает от 1 Мс до 35 Мс, что видно по характеристике на RFsim. Вот я именно этот вариант и предлагаю использовать. Я его уже выкладывал http://ve3kf.build2.ru/viewtopic.php?id=108
Не знаю как еще объяснить?

Поделиться772011-05-05 12:58:25

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

А, так там всё тоже получится. Единственный, нюанс- для компенсации 50 пФ требуется нагрузка 200 Ом, а для 100- 100. А при полосовике можно и 2 кОм ставить. Разница в мощности раскачки огромна.

Поделиться782011-05-05 13:38:59

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

Единственный, нюанс- для компенсации 50 пФ требуется нагрузка 200 Ом, а для 100- 100. А при полосовике можно и 2 кОм ставить. Разница в мощности раскачки огромна.

Да, это так, но зато широкополосный ФНЧ не требует элементов переключения для смены диапазонов(реле), да и деталей меньше.
Зато с резистором 150 Ом усилитель будет очень устойчивый. Мощность возбуждения — не проблема, сейчас любой трансивер выдает 100 Вт и даже более.

Поделиться792011-05-05 14:18:26

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Зато с резистором 150 Ом усилитель будет очень устойчивый.

Как раз, 100 Вт и нужно будет на этом резисторе рассеивать- амплитуда возбуждения (см. предыдущую страницу) 240 вольт. Один период. Другой вопрос- будет ли всё так красиво при токе сетки.

А ещё мне кажется, что есть более простой путь согласования во всём диапазоне. Освобожусь- подумаю.

Читайте так же:  Оплата переработки приказ

Поделиться802011-05-06 00:01:13

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

Как раз, 100 Вт и нужно будет на этом резисторе рассеивать- амплитуда возбуждения (см. предыдущую страницу) 240 вольт.

Да, это 100 Вт, если раскачка будет 240-250 В и лампы будут работать с токами первых сеток. В этом случае достаточно 600 В на экранные сетки подать. Но если на экранные подать выше напряжение, до 750 В, то и раскачка нужна будет меньше чем 100 Вт т.к. уже потребуется не 240 В а допустим 150 В.

А ещё мне кажется, что есть более простой путь согласования во всём диапазоне.

Конечно есть. Например вот такой полосовой фильтр. Кстати я такой применяю на входе своей ГС-35Б. Работает хорошо.
http://dl2kq.de/pa/1-9.htm

Поделиться812011-05-06 07:51:47

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Например вот такой полосовой фильтр

Кстати, если слегка повышенный КСВ по входу на верхних частотах КВ диапазона (см. правый скрин) допустим, то с питанием в сетку можно вообще тупо ставить трансформатор 1:4, и переключать катушки на сетке. Вот смотрите- ёмкость сетки 50 пФ, сопротивление в ней 800 Ом- и согласование, и, возможно (проверять неохота) достаточное для встроенного тюнера сглаживание нагрузки при работе с током сетки, и воздух понапрасну не греем.

Отредактировано Игорь 2 (2011-05-06 08:01:29)

Поделиться822011-06-01 15:38:43

  • Автор: 73
  • Пользователь
  • Сообщений: 30

Собираю усилитель мощности на ГУ-74Б по схеме с общим катодом. Трансивер у меня имеет выходную мощность максимум 10 ватт. Входную цепь буду делать по прилагаемой схеме (данные контуров еще не рассчитывал). У меня вопрос- правильно ли нарисована схема от входного антенного разъема до управляющей сетки, особенно элементы C6, R4, L12, C7. Определяет ли номинал R7 выходное сопротивление входных П-контуров?

Отредактировано 73 (2011-06-01 15:43:20)

Поделиться832011-06-01 15:51:02

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Определяет ли номинал R7 выходное сопротивление входных П-контуров?

Наверное, всё- таки, не R7, а R4. Да, определяет. На верхних частотах входное сопротивление чуть снизится за счёт влияния эффекта Миллера. На сколько- надо считать, давайте параметры (Cвх и Санод-сетка) и предполагаемые режимы лампы (снимаемая мощность, анодное напряжение).

правильно ли нарисована схема от входного антенного разъема до управляющей сетки, особенно элементы C6, R4, L12, C7

Я криминала не вижу. Разве что, на 1.8 МГц реактанс дросселя маловат- всего 1.13 кОм. Но не вопрос и под него П- контур посчитать. Кстати, при подаче 10 Вт, если лампа работает без сеточного тока, на сетке будет 100 вольт действующего напряжения.

Отредактировано Игорь 2 (2011-06-01 15:55:46)

Поделиться842011-06-01 16:11:30

  • Автор: 73
  • Пользователь
  • Сообщений: 30

Наверное, всё- таки, не R7, а R4.

Конечно, R4, опечатка, извиняюсь.

давайте параметры (Cвх и Санод-сетка) и предполагаемые режимы лампы (снимаемая мощность, анодное напряжение)

Усилитель я хочу сделать так, чтобы не превышать паспортные данные на лампу, поэтому ориентируюсь на паспортные данные ГУ-74Б:
Свх — 46-56 пф
Санод-сетка — 9-13 пф
Снимаемая мощность- как получиться(будет контроль тока сеток по схеме G3SEK) при Uанод- 2200 вольт (напряжение на аноде под нагрузкой).
Для расчета выходного П-контура я принимал Uанода 2200 В и Iанода 0.55 А.
И все же какое выходное сопротивление входных п-контуров будет «оптимальным» ?

Поделиться852011-06-01 17:33:47

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

И все же какое выходное сопротивление входных п-контуров будет «оптимальным» ?

Выходое сопротивление считается элементарно- смотрится минимальное анодное напряжение, при котором ещё сохраняется достаточно линейная характеристика (по- моему, это всё где- то здесь уже было- гляньте), а дальше- закон Ома. Положим, находим Uмин. анода=100 вольт. (С лампами не работаю, цифру взял с потолка). Средний КПД у ламп в режиме АВ- примерно 50%. Имеем Uа=2200в, Iа=0.55А, откуда, Pвых=0.5*2200*0.55=605 Вт. Откуда, Rэкв=((2200-100)/1.41)^2/605=3666 Ом. Это оптиальная нагрузка для 605 Вт. Соответственно, можно брать бОльший или меньший коэффициент использования анодного напряжения, при большем будет выше КПД, но хуже интермодуль.

Оптимальная нагрузка сеточных контуров выбирается исходя из критерия гарантированной устойчивости и широкополосности. Гляньте- так же была целая ветка по этой теме. А с резистором в сетке 1 кОм, входное сопротивление даже на 30 МГц практически не уменьшится, т. к. паразиная ёмкость у ГУ-74Б невелика (0.09 пФ). Будет 1 кОм и параллелно ему 50+11 пФ. 50- ёмкость сетка- катод, 11- ёмкость Миллера. Под это входное инужно рсчитывать входной П- контур на 28 МГц. На более низкие частоты, можно брать 1 кОм и параллельно 50 пФ- ёмкость Миллера незначительна.
Если завтра не утону в текучке, вычислю максимально возможное сопротивление в сетке, при котором ещё будет сохраняться устойчивость.

Отредактировано Игорь 2 (2011-06-01 17:44:01)

Компенсация входной ёмкости

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Входная емкость

Входная емкость платы УПЧИЗ составляет примерно 10 пФ, а резистор 2R1 1 5 кОм, что обеспечивает согласование с блоком ПТК-ЮБ. [46]

Входная емкость электронной лампы — емкость, которой обладает входная цепь электронной лампы вследствие наличия междуэлектродных емкостей. [47]

Входная емкость электронной лампы — емкость, которой обладает входная цепь электронной лампы вследствие наличия междуэлектродных емкостей. [48]

Входная емкость электронной лампы — емкость, которой обладает входная цепь электронной лампы вследствие наличия междуэлектродных емкостей. [49]

Входная емкость полевого транзистора С; — емкость между выводом затвора и соединенными вместе выводами истока и стока. [50]

Входная емкость интегральной микросхемы Сг ( Сцх) — величина, равная отношению емкостной реактивной составляющей входного тока интегральной микросхемы к произведению круговой частоты на синусоидальное входное напряжение микросхемы при заданном значении частоты сигнала. [51]

Входную емкость образуют емкости Coin, CC1C2 и СС1СЗ между управляющей сеткой и электродами, заземленными по переменному току: катодом, экранирующей сеткой и защитной сеткой, соединенной с катодом. Емкость СС1СЗ обычно много меньше двух других емкостей, так как управляющая сетка экранирована от защитной сетки расположенной между ними достаточно густой экранирующей сеткой. [52]

Входную емкость ОУ может существенно увеличить диодная цепь защиты по входу. В этом случае минимальная емкость Свх увеличивается примерно до 15 пФ и образует со входным резистором пассивную JRC-цепь. Благодаря этому достигается ограничение изменения входного напряжения при значении, равном t / ст д, где UK — падение напряжения на открытом диоде. [54]

Сзо Входная емкость — это часть барьерной емкости р-н-перехода между затвором и истоком, а проходная — часть барьерной емкости р-п-пере-хода между затвором и стоком. Кроме того, учитывают емкость между истоком и стоком Сси — Эти емкости заряжаются через сопротивления каналов. Зарядка — разрядка емкостей происходит не мгновенно, что и обусловливает инерционность прибора, а следовательно, влияет на частотные свойства полевых транзисторов. Отметим, что так как ( в отличие от биполярных транзисторов) работа полевых транзисторов не связана с инжекцией неосновных носителей заряда и их движением к коллектору, то они свободны от влияния этих факторов на их частотные свойства. [55]

Если входная емкость измерительного прибора СЭКв меньше входной емкости рабочей цепи Сраб , то параллельно входу измерительного прибора подключают конденсатор емкостью Сш Сраб — Сэка. [56]

Значение входной емкости определяется значениями эквивалентной емкости делителя C3CiC2 / ( Ci C2) и параллельно включенной паразитной емкости. Оно составляет несколько десятков пикофарад. [57]

Компенсация входной ёмкости

Компенсация входной ёмкости

Современные лампы с высокой крутизной имеют, как правило достаточно большую входную емкость (несколько десятков, а то и сотни pF). При включении их по схеме с общим катодом возникает проблема завала на высокочастотных диапазонах из-за шунтирующего действия этой ёмкости. Хорошее решение этой проблемы было предложено в [1], где входная емкость лампы используется как одна из выходная емкость ФНЧ с частотой среза 30 MHz, в результате входная цепь практически равномерно передает сигналы в полосе 1 . 30 MHz. Дополнительные достоинства такого решения:

между сеткой и катодом лампы включен (по рабочей частоте) резистор с низким сопротивлением, что повышает устойчивость каскада;

ТХ «видит» перед собой нагрузку с относительно низким КСВ (резистор, через фильтр) во всей рабочей полосе частот.

Но авторы [1] «выжали» из данной идеи не все. Дело в том, что ими в качестве фильтра-прототипа использовался простейший фильтр Баттерворта с неравномерностью характеристики 3 dB и нормированными коэффициентами (то есть номиналами для условного фильтра с частотой среза 1 Hz и сопротивлением нагрузки 1 Ohm, такие данные используются для проектирования фильтров, пересчитать их на нужную частоту и сопротивление дело пары минут), приведенными на рисунке 1.

Если же в качестве фильтра-прототипа использовать более фильтр низких частот Чебышева 5-го, то появляется возможность при тех же сопротивлениях нагрузки и частоте среза компенсировать намного большую входную емкость. Например, на рис. 2 показан такой фильтр с неравномерностью АЧХ 0,28 дБ.

Сравните величины емкостей конденсаторов C2 на рисунках 1 и 2 – последняя намного больше.

Включив входную емкость лампы включается вместо C2 (или ее части, если рассчитанное значение C2 больше чем входная ёмкость лампы), т.е. использовав Свх как часть ФНЧ, можно получить достаточно хорошую АЧХ в полосе 1. 30 МГц.

Но это на выходе фильтра. У нас же выходом является вход лампы. И вот там-то АЧХ стандартного фильтра рис. 2 (пересчитанного на частот 30 МГц) не очень красива: в полосе 10. 20 Мгц провал достигает 2 дБ, а на 28 МГц подъём АЧХ превышает 3 дБ. Хотя подъем на 28 Мгц дело, в общем, полезное (компенсация всяких других завалов на 28 МГц: П-контура, трансивера, и т.д.), но общая неравномерность более 5 дБ это все-таки многовато. Другим недостатком фильтра рис. 2 является то, что максимальный КСВ в полосе достигает 1,7. Тоже многовато.

Поэтому пришлось, вооружившись RFSimm99, искать номиналы фильтра-прототипа, позволяющие и большую емкость компенсировать (при терпимой неравномерности АЧХ на С2) и низкий КСВ по входу получить. Результаты показаны на рис. 3 и в таблице.

В таблице приведены данные фильтров с частотой среза 32 MHz и величина максимально компенсируемой емкости C2, для наиболее употребительных значений сопротивления нагрузки R.

Значения R 50 и 75 Ohm предполагают непосредственное подключение кабеля ко входу фильтра, во всех остальных случаях на входе фильтра устанавливается широкополосный трансформатор на ферритовом сердечнике.

Получившаяся АЧХ (выход на конденсаторе C2, то есть на сетке лампы) и зависимость КСв по входу от частоты, полученные в RFSimm99 приведена ниже. Сам файл модели.

АЧХ показана красным красным в логарифмическом масштабе, КСВ – синим, в линейном. Вид АЧХ весьма практичен: в полосе 1-22 MHz её неравномерность не превышает 0,6 дБ. А выше идет небольшой подъем с ростом частоты, достигающий 2 дБ на 28 MHz (это не забудьте, на большой входной ёмкости лампы), что позволяет компенсировать завалы АЧХ других частей тракта (П-контура, например).

КСВ по входу не превышает во всей полосе 1,3 (причем выше 14 МГЦ КСВ ниже 1,2), что переносит любой трансивер без снижения выходной мощности.

1. Лампа ГУ74Б. Входная ёмкость 60 pF. Для R = 150 Ohm значения элементов ФНЧ:

С1 = С3 = 35 pF, С2= 67 pF L1 = L2 = 1,05 uH.

Амплитуда возбуждения для ГУ74Б должна быть 32 V. При этом на нагрузке 150 Ohm выделяется мощность около 3,5 Wt (в [1] в этом же случае 5 Wt). Для согласования на входе установлен широкополосный трансформатор 1:3 (по сопротивлению). Получившаяся схема показана на рисунке 4. Поскольку Cвх меньше соответствующего значения C2 (67 pF), то между сеткой и корпусом включается дополнительный конденсатор емкостью около 5 pF, которая уточняется при настройке.

2. Лампа ГУ43Б. Входная ёмкость 100 pF. Из таблицы выбираем R = 100 Ohm. Амплитуда возбуждения ГУ43Б—45 V. R = 100 Ohm выделяется 10 Wt (против 20 Wt в [1]). На входе фильтра включается трансформатор 1:2 (аналогичный описанному в [1]).

Фильтр и Rн располагаются в экранированной коробке, L1 и L2 должны быть разнесены, и их оси должны быть взаимно перпендикулярны. При настройке фильтра растяжением/сжатием витков L1 и L2 добиваются максимальной равномерности частотной характеристики в рабочей полосе.

Следует иметь в виду, что в данной схеме сетка лампы «видит» активный импеданс резистора нагрузки, только в полосе пропускания фильтра (то есть до 30 MHz). На более же высоких частотах сетка нагружена на индуктивное сопротивление катушек, что при неудачном монтаже PA может привести к самовозбуждению на VHF. Для устранения этого (кроме рационального монтажа конечно) желательно иметь C2 несколько выше входной ёмкости лампы, с тем, чтобы недостающую ёмкость добавить небольшим конденсатором, включенным между сеткой и катодом, который на VHF сыграет роль блокировочного.

Для ламп с входной емкостью менее 50 pF (ГУ80, ГУ72, 2хГУ50 и т.д.) удобно использовать значения R = 200 Ohm и трансформатор 1:4 на входе, а если ёмкость меньше 20 пФ – то R = 450 Ohm и трансформатор 1:9 на входе. Такие трансформаторы увеличивает амплитуду возбуждения вдвое и втрое соответственно, и заметно снижают необходимую входную мощность.
Такую же цепь (при R = 50 (75) Ohm) можно использовать и для компенсации входной емкости мощных полевых транзисторов КП904, КП913 и т.п.

Читайте так же:  Платят ли инвалиды налоги на собственность

1. Беспалый А., Прохоров С. Применение в выходном каскаде усилителя ламп с высокой крутизной. — Радиолюбитель, 1995, N9. С.28-29.

Тема: ВЧ усилитель мощности на IRF-740

Ходит по рукам схема безтрансворматорного вч. усилителя мощности на IRF-740. Хочется повторить но неизвестно как ведут себя такие транзисторы в линейном режиме на высоких частотах. Ведь это ключевые транзисторы. У кого какие мнения ?

Добавлено через 6 минут(ы) :

Никак не удается выложить схему в Splаn-7. Может подскажет кто как это делать.

Пользовательские ссылки

Информация о пользователе

Вы здесь » VE3KF forum » Усилители мощности » Входные цепи усилителей мощности

Входные цепи усилителей мощности

Сообщений 61 страница 90 из 386

Поделиться612011-05-04 02:22:11

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Если применять схему компенсации с сайта Гончаренко, то судя по входным емкостям 2 ГУ81, сопротивление понадобится намного ниже 1 кОм. Я думаю так 130-150 Ом.

Да то ж его проблемы. Мне и под 100 пФ на той же частоте не вопрос, только добротность катушек придётся до 200 поднять, что на 30 МГц абсолютно не проблема.

Поделиться622011-05-04 02:27:22

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Я просто выложил из за идеи применения ШПТ

А по любому без отвода или ШПТ никуда не деться- у Вас он на выходе, у меня- на входе. То же самое, только в профиль. Кстати, на что неоднократно уже обращал внимание, при хорошей входной (в Вашем случае- выходной) катушке, можно просто отвод от неё делать.

Поделиться632011-05-04 03:54:04

  • Автор: sr-71
  • Пользователь
  • Сообщений: 2723

С1===Катод. 23,0 пФ
С1===С2. 21,3 пФ
С1===С3. 20,0 пФ
С1===Катод + С2. 26,1 пФ
С1===Катод + С2 + С3. 33,5 пФ

Неправомерно измерять емкости между сетоками.
Все завязано на катод и анод. Нет прямого сложения С1 + С2.
С учетом монтажной емкости можно принять Свх = 45. 50 пФ.

PS.
Прибор слегка глючил , потом обмеряю на другом.

Поделиться642011-05-04 03:55:36

  • Автор: Vlad
  • Пользователь
  • Сообщений: 97

Добрый день Игорь!
Лично я ШПТ рядом с резонансными цепями не приемлю, особенно в широком диапазоне (накалывался пару раз, возможно виноваты «витчизняные» ферриты, не знаю). Отводы — рулят, все прозрачно и ясно.
Влад.

Поделиться652011-05-04 05:12:46

  • Автор: sr-71
  • Пользователь
  • Сообщений: 2723

Программа от Игорь 2.
Вариант квазиполиномиального ППФ на НЧ диапазон.

Поделиться662011-05-04 05:39:25

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Отводы — рулят, все прозрачно и ясно.

Да никаких проблем- пусть отводы. Не вопрос все фильтры под 800 Ом подогнать (1:4). А в приведённом Вами скрине, на мой взгляд, слишком много лишнего- какой- то необоснованно навороченный огород катушек . Ставится 2- 3 контурный ФСС, выходной фильтр подстраивается непосредственно под ровную АЧХ с ёмкостью сетки, и трава не расти. Три катушки, пять конденсаторов, и все дела. Если в заданной полосе частот не удаётся сохранить приемлемый КСВ, добавляется четвёртый связанный контур, но мне кажется, что это уже откровенный изврат. Если лампа работает справа, т. е. через сеточный диод течёт ток, вычисляется усреднённое входное сопротивление, и ФСС расчитывается под него.

Поделиться672011-05-04 05:41:49

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Вариант квазиполиномиального ППФ на НЧ диапазон.

Там можно расширить диапазон обзора по частоте- красивее смотреться будет. По графику щёлкни и в правом нижнем углу на жёлтом фоне цифру смени.

Отредактировано Игорь 2 (2011-05-04 05:53:29)

Поделиться682011-05-04 09:10:46

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

Обратите внимание на схемы, в которых применена компенсация входной емкости лампы. Ни в одной из них нет входных контуров. Есть только ФНЧ 5 порядка. Может и в данном случае незачем усложнять схему?

Поделиться692011-05-04 09:36:39

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Обратите внимание на схемы, в которых применена компенсация входной емкости лампы. Ни в одной из них нет входных контуров. Есть только ФНЧ 5 порядка. Может и в данном случае незачем усложнять схему?

Как у Гончаренко на каждый диапазон?

Поделиться702011-05-04 10:20:57

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

Как у Гончаренко на каждый диапазон?

Нет, зачем же. У него ФНЧ 5 порядка с частотой среза 35 Мс. Пропускает все любительские КВ диапазоны, а все что выше — режет. Вот прочтите
http://dl2kq.de/pa/1-4.htm

Поделиться712011-05-04 10:38:06

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

У него ФНЧ 5 порядка с частотой среза 35 Мс.

Да это я видел. Вы- то предлагаете как- обычный ФНЧ 5 порядка? Так не пройдёт он на верхних диапазонах.

Поделиться722011-05-04 11:59:58

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

Вы- то предлагаете как- обычный ФНЧ 5 порядка?

Нет, я предлагаю не обычный ФНЧ, классический, а ФНЧ для компенсации входной емкости. На сайте ФНЧ 5 порядка(с учетом входной емкости лампы)изображен. Там и характеристика его показана. Именно его я и имел ввиду. Или я что не догоняю?

Поделиться732011-05-04 13:49:40

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Опять не понял, о каком ФНЧ разговор. О том, что на сайте Гончаренко по ссылке?

Поделиться742011-05-04 23:56:57

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

О том, что на сайте Гончаренко по ссылке?

Да, конечно, именно о нем разговор.

Поделиться752011-05-05 03:45:09

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Так что, Вы предлагаете на каждый диапазон свой такой?

Поделиться762011-05-05 12:05:30

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

Так что, Вы предлагаете на каждый диапазон свой такой?

А разве там ФНЧ на каждый диапазон? Там же ФНЧ сверхширокополосный, пропускает от 1 Мс до 35 Мс, что видно по характеристике на RFsim. Вот я именно этот вариант и предлагаю использовать. Я его уже выкладывал http://ve3kf.build2.ru/viewtopic.php?id=108
Не знаю как еще объяснить?

Поделиться772011-05-05 12:58:25

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

А, так там всё тоже получится. Единственный, нюанс- для компенсации 50 пФ требуется нагрузка 200 Ом, а для 100- 100. А при полосовике можно и 2 кОм ставить. Разница в мощности раскачки огромна.

Поделиться782011-05-05 13:38:59

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

Единственный, нюанс- для компенсации 50 пФ требуется нагрузка 200 Ом, а для 100- 100. А при полосовике можно и 2 кОм ставить. Разница в мощности раскачки огромна.

Да, это так, но зато широкополосный ФНЧ не требует элементов переключения для смены диапазонов(реле), да и деталей меньше.
Зато с резистором 150 Ом усилитель будет очень устойчивый. Мощность возбуждения — не проблема, сейчас любой трансивер выдает 100 Вт и даже более.

Поделиться792011-05-05 14:18:26

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Зато с резистором 150 Ом усилитель будет очень устойчивый.

Как раз, 100 Вт и нужно будет на этом резисторе рассеивать- амплитуда возбуждения (см. предыдущую страницу) 240 вольт. Один период. Другой вопрос- будет ли всё так красиво при токе сетки.

А ещё мне кажется, что есть более простой путь согласования во всём диапазоне. Освобожусь- подумаю.

Поделиться802011-05-06 00:01:13

  • Автор: VE3KF
  • Администратор
  • Сообщений: 7351

Как раз, 100 Вт и нужно будет на этом резисторе рассеивать- амплитуда возбуждения (см. предыдущую страницу) 240 вольт.

Да, это 100 Вт, если раскачка будет 240-250 В и лампы будут работать с токами первых сеток. В этом случае достаточно 600 В на экранные сетки подать. Но если на экранные подать выше напряжение, до 750 В, то и раскачка нужна будет меньше чем 100 Вт т.к. уже потребуется не 240 В а допустим 150 В.

А ещё мне кажется, что есть более простой путь согласования во всём диапазоне.

Конечно есть. Например вот такой полосовой фильтр. Кстати я такой применяю на входе своей ГС-35Б. Работает хорошо.
http://dl2kq.de/pa/1-9.htm

Поделиться812011-05-06 07:51:47

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Например вот такой полосовой фильтр

Кстати, если слегка повышенный КСВ по входу на верхних частотах КВ диапазона (см. правый скрин) допустим, то с питанием в сетку можно вообще тупо ставить трансформатор 1:4, и переключать катушки на сетке. Вот смотрите- ёмкость сетки 50 пФ, сопротивление в ней 800 Ом- и согласование, и, возможно (проверять неохота) достаточное для встроенного тюнера сглаживание нагрузки при работе с током сетки, и воздух понапрасну не греем.

Отредактировано Игорь 2 (2011-05-06 08:01:29)

Поделиться822011-06-01 15:38:43

  • Автор: 73
  • Пользователь
  • Сообщений: 30

Собираю усилитель мощности на ГУ-74Б по схеме с общим катодом. Трансивер у меня имеет выходную мощность максимум 10 ватт. Входную цепь буду делать по прилагаемой схеме (данные контуров еще не рассчитывал). У меня вопрос- правильно ли нарисована схема от входного антенного разъема до управляющей сетки, особенно элементы C6, R4, L12, C7. Определяет ли номинал R7 выходное сопротивление входных П-контуров?

Отредактировано 73 (2011-06-01 15:43:20)

Поделиться832011-06-01 15:51:02

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

Определяет ли номинал R7 выходное сопротивление входных П-контуров?

Наверное, всё- таки, не R7, а R4. Да, определяет. На верхних частотах входное сопротивление чуть снизится за счёт влияния эффекта Миллера. На сколько- надо считать, давайте параметры (Cвх и Санод-сетка) и предполагаемые режимы лампы (снимаемая мощность, анодное напряжение).

правильно ли нарисована схема от входного антенного разъема до управляющей сетки, особенно элементы C6, R4, L12, C7

Я криминала не вижу. Разве что, на 1.8 МГц реактанс дросселя маловат- всего 1.13 кОм. Но не вопрос и под него П- контур посчитать. Кстати, при подаче 10 Вт, если лампа работает без сеточного тока, на сетке будет 100 вольт действующего напряжения.

Отредактировано Игорь 2 (2011-06-01 15:55:46)

Поделиться842011-06-01 16:11:30

  • Автор: 73
  • Пользователь
  • Сообщений: 30

Наверное, всё- таки, не R7, а R4.

Конечно, R4, опечатка, извиняюсь.

давайте параметры (Cвх и Санод-сетка) и предполагаемые режимы лампы (снимаемая мощность, анодное напряжение)

Усилитель я хочу сделать так, чтобы не превышать паспортные данные на лампу, поэтому ориентируюсь на паспортные данные ГУ-74Б:
Свх — 46-56 пф
Санод-сетка — 9-13 пф
Снимаемая мощность- как получиться(будет контроль тока сеток по схеме G3SEK) при Uанод- 2200 вольт (напряжение на аноде под нагрузкой).
Для расчета выходного П-контура я принимал Uанода 2200 В и Iанода 0.55 А.
И все же какое выходное сопротивление входных п-контуров будет «оптимальным» ?

Поделиться852011-06-01 17:33:47

  • Автор: Игорь 2
  • Пользователь
  • Сообщений: 6047

И все же какое выходное сопротивление входных п-контуров будет «оптимальным» ?

Выходое сопротивление считается элементарно- смотрится минимальное анодное напряжение, при котором ещё сохраняется достаточно линейная характеристика (по- моему, это всё где- то здесь уже было- гляньте), а дальше- закон Ома. Положим, находим Uмин. анода=100 вольт. (С лампами не работаю, цифру взял с потолка). Средний КПД у ламп в режиме АВ- примерно 50%. Имеем Uа=2200в, Iа=0.55А, откуда, Pвых=0.5*2200*0.55=605 Вт. Откуда, Rэкв=((2200-100)/1.41)^2/605=3666 Ом. Это оптиальная нагрузка для 605 Вт. Соответственно, можно брать бОльший или меньший коэффициент использования анодного напряжения, при большем будет выше КПД, но хуже интермодуль.

Оптимальная нагрузка сеточных контуров выбирается исходя из критерия гарантированной устойчивости и широкополосности. Гляньте- так же была целая ветка по этой теме. А с резистором в сетке 1 кОм, входное сопротивление даже на 30 МГц практически не уменьшится, т. к. паразиная ёмкость у ГУ-74Б невелика (0.09 пФ). Будет 1 кОм и параллелно ему 50+11 пФ. 50- ёмкость сетка- катод, 11- ёмкость Миллера. Под это входное инужно рсчитывать входной П- контур на 28 МГц. На более низкие частоты, можно брать 1 кОм и параллельно 50 пФ- ёмкость Миллера незначительна.
Если завтра не утону в текучке, вычислю максимально возможное сопротивление в сетке, при котором ещё будет сохраняться устойчивость.

Отредактировано Игорь 2 (2011-06-01 17:44:01)

Тема: Компенсация внутренней ёмкости ГК-71 или ГУ50 х 4.

Компенсация внутренней ёмкости ГК-71 или ГУ50 х 4.

Вообще-то, я противник того, чтобы на анод выходной лампы навешивать дополнительную индуктивность, ёмкость и т.д. так как сразу возникают дополнительные проблемы, которые приходится «мужественно» преодолевать.
В своё время инженер С.Пасько предложил компенсировать ёмкость, образованную монтажом усилителя, ёмкостью «П» контура, начальной ёмкостью переменного конденсатора и внутренней ёмкостью лампы, установив дополнительную компенсационную индуктивность в анод лампы.
Все преимущества и недостатки такого технического решения неоднократно обсуждались на страницах данного форума, и я не буду к ним возвращаться.
===============
В наших усилителях есть несколько элементов, на которые мы можем воздействовать и тем самым уменьшить их начальную ёмкость – это:
1) ёмкость анодного дросселя,
2) начальная ёмкость переменного конденсатора,
3) ёмкость «П» контура, по отношению корпуса, монтажных элементов и т.д.,
4) ёмкость монтажа и т,д.

Читайте так же:  Приказ 320 от 12042011

Но есть одна емкость, на которую мы не можем воздействовать никак — это внутренняя ёмкость лампы или ламп, установленных в усилителе.
Зачастую эта ёмкость весьма значительна, так для лампы ГК 71 ёмкость между анодом и сетками составляет 20 — 25пФ , а для четырёх ГУ50, эта ёмкость составляет более 45 пФ.
Внутренняя ёмкость лампы значительна и составляет почти половину той начальной емкости, что присутствует на горячем конце «П» контура, и если мы скомпенсируем эту ёмкость, на частотах 24-29 мГц, то становится возможным полностью реализовать выходную систему усилителя «малой кровью».
Чтобы компенсировать внутреннюю ёмкость лампы на частотах 24-29 мГц, в усилителях, собранных по схеме с ОС, достаточно между электродами лампы и корпусом установить компенсационную индуктивность (см. схему) . В усилителях с ОК тоже можно это сделать, но я это не опробовал на практике и поэтому расскажу только о усилителях с ОС на ГК-71 и ГУ50х4.
=================
В основном ёмкость между анодом и корпусом в РА с ОС определяется ёмкостью между анодом и пентодной + экранной сеткой. Ёмкостью между анодом и управляющей сеткой можно пренебречь т.к. она мала.

Детали и настройка:

1) Компенсационный контур выполняется из провода диаметром 1.5 -2.5 мм. (применение посеребренного провода приветствуется).
2) Внутренний диаметр контура = 20-30мм (не критично).
3) Количество витков может изменяться от 3 до 8 витков ,так как компенсируя ёмкость лампы мы должны помнить , что одним концом внутренняя ёмкость лампы соединена с «П» контуром, дросселем, переменным конденсатором и т .д., что и ведет к неоднозначности изготовления компенсационной индуктивности, а это обстоятельство требует индивидуального подхода к каждому РА.
4) Индуктивность компенсационной ёмкости для моего случая, на лампе ГК-71 составила около 0.65 мкГн., изготовленного проводом диаметром 2.0 мм.

1) Ничего не переделываем, настраиваем уже готовый усилитель на частоту 28.5 мГц. Обязательно записываем положение всех ручек и особенно положение конденсатора С5 .
2) Изготавливаем компенсационную индуктивность (пусть это будет 4-6 витков) и устанавливаем индуктивность в РА.
3) Включаем РА и опять настраиваем усилитель, но только изменением ёмкости С5, а все остальные ручки не трогаем.
4) Если ёмкость С5 увеличилась, то мы на правильном пути, а если нет, то закорачиваем 0.5-1 виток компенсационной индуктивности и повторяем всё сначала (вспоминаем, что изменять индуктивность можно растягивая или сжимая витки контура).
5) О правильности настройки компенсационной индуктивности можно судить по конденсатору С5. Когда конденсатор С5 будет выставлен на максимально возможную ёмкость и любое изменение компенсационной индуктивности в большую или меньшую сторону ведёт только к уменьшению ёмкости конденсатора С5, то система настроена (прошу ещё раз прочитать внимательно пункт 5).
6) После выше описанных манипуляций, стало возможным увеличить и индуктивность выходного «П» контура усилителя (было 4.5 витка, стало 5.5 витка, посеребренной трубки диаметром 6мм), что привело к увеличению выходной мощности усилителя на 28.5 мГц. (здесь и выше я говорю о лампе ГК-71).

Таким образом, компенсировав внутреннюю ёмкость лампы, я смог получить от лампы ГК-71 ту же мощность на 28.5 мГц, что и на 3.5 мГц – в среднем 460-480 Ватт.
Применив такую схему к ГК71 или к ГУ50 х 4, я ещё раз смог убедиться в том, что компенсировать всю ёмкость на горячем конце «П» контура не имеет смысла, так как достаточно компенсировать только внутреннюю ёмкость лампы на частотах 24-29 мГц и при этом затратить минимум времени, и мат. средств.

Компенсация входной ёмкости

Поиск схемного решения для входной цепи усилителя мощности с высоким Ку по мощности и возможностью раскачки от QRP-трансивера меня привел к варианту, предложенному И.Гончаренко. Суть идеи, предложенной автором — компенсация относительно большой входной емкости ламп с высокой крутизной, дабы эта самая емкость не оказывала шунтирующего влияния на ВЧ-бендах.

Мне же эта идея была интересна в разрезе использования в усилителе по схеме с общим катодом и возможностью получения высокого коэффициента усиления по мощности, т.к. предполагается использование QRP-трансивера в качестве источника сигнала. Напомню, что полученный ранее мною результат, составил Ку=35 раз по мощности. Однако, мои изыскания на этом не закончились.

Сегодня я решил опробовать вариант И.Гончаренко на практике. Изготовил макет фильтра для сопротивления нагрузки 200Ом. Схема макета:

Все компоненты схемы изначально были измерены и подстроены перед установкой на макетную плату.

Изначально, я попробовал использовать красное кольцо Amidon (аналогично тем, на которых собран фильтр) для входного трансформатора 1:4, но оказалось, что он не работает и имеет КСВ, близкий к единице только в области 24МГц. Тогда я переделал трансформатор на кольце марки НН, точная проницаемость которого мне на данный момент не известна. КСВ получился приемлемым, начиная где-то с 10МГц и плавно уменьшался до 30МГц. На интересующей меня частоте 7,1МГц, КСВ получился 1,46.

Установив трансформатор в схему фильтра, я получил (как и предполагалось) увеличение амплитуды сигнала ровно в два раза. Трансформатор 1:4 выполнен по этой схеме:

Входной сигнал амплитудой 0,7В, измеренный на входном разъеме фильтра:

Выходной сигнал с фильтра, нагруженного на резистор 200Ом:

Здесь показана точка схемы, с которой снимался выходной сигнал. В эту точку предполагается подключение сеток ламп. Один из двух подстроечных конденсаторов в этой точке имитирует входную емкость сетка-катод ламп (я считал 28пФ на примере двух ГУ-50) и будет удален при подключении реальных ламп.

Полученный мною результат, позволяет сделать следующие выводы: предложенная схема может оказаться интереснее в плане получения более высокого Ку по мощности и, соответственно, возможности использования QRP-трансивера для раскачки оконечного усилителя мощности, нежели реализованная мною раньше на П-контуре, согласующем Rвх-50Ом с Rвых сеточного резистора-3кОм.

По моим предположениям, для получения более ста ватт полезной мощности с двух полтинников (раскачать до тока анода около 200мА), по входу потребуется около 2Вт мощности на нагрузке 50Ом (14В амплитудного или 10В эффективного ВЧ-напряжения), что будет соответствовать Ку=50. Необходимо будет подобрать феррит для входного трансформатора и кол-во витков для намотки, с целью получения низкого КСВ на всех КВ-диапазонах. Позже, выложу скриншот измерения с антенного анализатора.

Так же, с данным вариантом входной цепи убиваются еще два зайца:

— нет необходимости делать согласующие входные П-контуры на каждый диапазон и городить цепи коммутации;

— компенсируется входная емкость ламп (например, четырех ГУ-50 или двух 6П45С и т.п.), что позволит получить более высокие мощностные показатели на ВЧ-бендах.

Кроме того, чем меньше сопротивление в цепи сетки — тем стабильнее работа лампы по схеме с ОК.

Сегодня проделал лабораторную работу в поисках оптимального конструктива трансформатора 1:4. В наличии было некоторое кол-во ферритовых колец разных размеров неизвестной магнитной проницаемости. Произвёл измерения, согласно калькулятору на сайте Coil32. Как выяснилось, на тот момент я располагал кольцами 22-50ВЧ и М100НН. Справочник по ферритам.

В конечном итоге, остановился на варианте — два склеенных кольца типоразмера К20x12x6 марки М100НН. Измеренная проницаемость склейки двух колец получилась 105. Трансформатор выполнил проводом 0,51мм по лаку, обмотка 8 витков в два провода. В принципе, можно было задействовать и одно кольцо, но я решил сделать с запасом.

В итоге, КСВ в диапазоне до 30МГц на таком трансформаторе выглядит так:

В диапазоне 80м КСВ достигает полутора, но в данный момент меня интересует диапазон 40м. Предполагаю, что подбирая кол-во витков и взяв феррит большей проницаемости, можно улучшить показатели и на более низкочастотных диапазонах. Так же, можно попробовать термостабильные ферриты 50-150ВН.

Как видно из графика — согласование с сеточным резистором 200Ом реализовано в достаточно широком диапазоне частот. Следующий КВ-УМ попробую сделать по схеме с ОК с использованием данного метода согласования по входу.

Компенсация паразитной выходной ёмкости

Исходя из принципов работы избирательных систем, для постоянства резонансной частоты выходную ёмкость транзистора требуется вычесть из ёмкости , а входную ёмкость последующего каскада (или ёмкость нагрузки) — из , т.е. паразитные ёмкости транзисторов (входная и выходная) входят в общую эквивалентную ёмкость колебательного контура ЦС и, следовательно, влияют на его резонансную частоту. Таким образом, фактические ёмкости и , которые требуется впаять в схему, определяются выражениями:

Рассчитанные ранее Y-параметры определяют значения эквивалентной ёмкости и активного сопротивления при параллельном их включении (рис 3.3), т.к. их проводимости складываются именно при параллельном включении.

Рисунок 3.3 — Эквивалентная ёмкость и активное сопротивление при параллельном включении

Для нахождения соответствующих величин при последовательном включении, необходимо взять мнимую и действительную часть от комплексного числа, обратного соответствующему Y-параметру, т.е. перейти от проводимостей к сопротивлениям. При этом сумме мнимой и действительной частей комплексного сопротивления будет соответствовать последовательное включение элементов (рис. 3.4). Аналогичные рисунки можно привести и для .

Рисунок 3.4 — Эквивалентная ёмкость и активное сопротивление при последовательном включении

Определим при параллельном и последовательном включении входную и выходную ёмкости транзистора, используемого в данном каскаде усиления, исходя из соответствующих Y-параметров, рассчитанных выше:

Принципиальная схема получившейся цепи согласования, обобщённой на случай недостаточной величины и (выходная ёмкость транзистора и ёмкость нагрузки больше расчётных и соответственно), приведена на рис. 3.5.

Рисунок 3.5 — Принципиальная схема ЦС, обобщённой на случай недостаточных величин ёмкостей

Катушки , . и отдельно реализовывать не придётся, т.к. их можно свести к катушке . Тогда фактическая величина индуктивности катушки может быть найдена по формуле:

При переходе к схеме, представленной на рис. 3.5, необходимо, также, перейти и к представлению входного и выходного сопротивления транзисторов как последовательно соединённых активного сопротивления и паразитной ёмкости. Это обязательно с точки зрения того, что колебательный контур, хотя и является параллельным по способу поступления и выхода энергии, однако образован последовательно включенными эквивалентной катушкой индуктивности , эквивалентной ёмкостью и эквивалентным сопротивлением потерь (риc. 3.6) (слово «контур» значит замкнутое последовательное соединение элементов). Вместе с этим, при последовательном представлении шунтирующих элементов сразу определяется вносимое в контур со стороны входа и выхода активное сопротивление потерь. Именно к такому контуру сводится П-образная цепь согласования:

Рисунок 3.6 — Эквивалентный контур П-образной цепи согласования

Таким образом, П-образный контур, помимо и , будут образовывать паразитные ёмкости и . Перейдём к определению величины индуктивности . Необходимо учесть, что эта катушка должна компенсировать не всю выходную ёмкость транзистора, а лишь ту её часть, которая больше (результирующая остаточная ёмкость должна равняться расчётной контурной ёмкости).

На основе всего сказанного, порядок определения Lдоп следующий: рассчитываем часть выходной проводимости, реактивную составляющую которой требуется скомпенсировать:

Определяем для последовательного представления активной и ёмкостной составляющей величину части паразитной выходной ёмкости, подлежащей компенсации:

Находим величину компенсирующей индуктивности:

Таковым же является порядок расчёта и дополнительной катушки индуктивности для компенсации части входной ёмкости последующего каскада (если это вообще требуется).

Для оконечного каскада проектируемого передатчика так и получается, что требуется введение катушки со стороны выхода транзистора, поскольку он обладает чрезмерно большой выходной ёмкостью (как, впрочем, и ёмкостями между другими электродами). Это объясняется большими размерами транзистора, о чём ещё будет сказано ниже. Со стороны нагрузки цепи согласования оконечного каскада подключен коаксиальный кабель, который согласован с антенной. Следовательно, со стороны нагрузки никакой паразитной ёмкости учитывать не придётся и тогда = .

На основе вышесказанного произведём расчёт катушки применительно к оконечному каскаду проектируемого радиопередатчика:

Полученная величина дополнительной индуктивности очень мала по сравнению с

поэтому пренебрежение не приведёт к существенным ошибкам в расчётах. Более точно выходную ёмкость транзистора можно будет скомпенсировать в процессе настройки готового изделия изменением ёмкости конденсатора , являющегося подстроечным.