Современный усилитель мощности на лампе гк 71

Киловатный усилитель на ГК-71 выходная мощность лампового усилителя определяется выражением Рвых= 0,2EAlmax, где ЕА - напряжение питания анодной цепи; lmax - максимальный ток катода. Для ламп ГК-71 1mах = 0,9 А. Возьмем две лампы, включенные параллельно, тогда для получения на выходе 1000 Вт необходимо анодное напряжение Еа = 1000/(0,2*2-0,9) = 2777 В.

Из справочных данных ГК-71 следует, что максимально допустимое Еа= 1500 В. Но для этой лампы предусмотрен режим анодно-экранной модуляции, когда анодное напряжение возрастает в 2 раза, т. е. до 3000 В. Радиолюбительский опыт показывает, что ГК-71 при таком анодном напряжении работает вполне надежно: так, известный ленинградский радиолюбитель, неоднократный чемпион СССР по связи на коротких волнах, Георгий Румянцев успешно использовал ГК-71 при анодном напряжении до 5000 В.

У многих радиолюбителей возникает сомнение и в возможности использования ГК-71 на диапазоне 10 м и даже на диапазоне 15 м, так как в тех же справочных данных указано: предельно допустимая рабочая частота - 20 МГц. Но эта цифра, очевидно, перекочевала в справочные данные из ТЗ на разработку ГК-71. Но сама ГК-71 об этом ничего не знает и прекрасно работает даже на частоте 50 МГц. Так, в 50-е годы любительский телецентр в Омске работал на первом канале телевидения (48,5…56,6 МГц), имея в выходном каскаде именно две лампы ГК-71.

Технические характеристики киловатный усилитель на ГК-71

Рабочие диапазоны, м 10-80, 160 (опционально);

КСВ по входу (на всех диапазонах), не более 1,5

Выходная мощность (на всех диапазонах), Вт, не менее 1000

По отзывам корреспондентов, внеполосные излучения не обнаружены.

Схема киловатный усилитель на ГК-71 приведена на рисунке. Выходная мощность передатчика в диапазоне 160 метров не может превышать 10 Вт, но с учетом, что когда-нибудь и для него могут разрешить большую мощность, входной контур этого диапазона изображен штриховой линией.

Входной сигнал с разъема XW1 поступает на контакты К1.1 реле К1. При выключенном усилителе (питание на все его реле не подано) входной сигнал через контакты К8.1 реле К8 поступает на выход усилителя - разъем XW3.

Реле К1 и К8 управляются контактами К2.2 реле К2. На один вывод его обмотки при включенном усилителе постоянно подано напряжение +12 В, а другой вывод через разъем XW2 ”РТТ” при переходе трансивера на передачу замыкается на корпус. В результате реле К2, а с ним реле К1 и К8 срабатывают. Переход на передачу индицирует сигнальная лампа НИ.

В режиме “Передача” входной сигнал с контактов К1.1 реле К1 поступает на входные диапазонные П-контуры (160 м - C1L1C2 80 м - C3L2C4, … 10-12 м - C11L7), к которым также добавляется входная емкость ламп VL1 и VL2. Широкополосность этих контуров позволила объединить диапазоны 17 и 20 м. Сигнал возбуждения поступает на нити накала (катоды) ламп VL1 и VL2 через конденсаторы С12 и С13, а лампы работают по схеме с заземленными сетками, причем напряжение питания на эти сетки не подается. При таком включении ток покоя двух ламп ГК-71 (анодное напряжение 3000 В) составляет мА и искажения типа “ступенька” отсутствуют. Резисторы R1 и R2 предотвращают возможность самовозбуждения усилителя. Через контакты К2.1 реле К2 в режиме приема на управляющие сетки VL1 и VL2 подают напряжение +12 В, что достаточно для полного запирания ламп в этом режиме.

В анодную цепь VL1 и VL2 включен П-контур (по схеме “параллельного питания”), обеспечивающий согласование усилителя практически с любой антенной. Его переключение на разных диапазонах осуществляют контактами реле КЗ-К7. Обмотки катушек контура на диапазонах 15 и 17 м, а также 30 и 40 м попарно едины, а на диапазоне 160 м все контакты разомкнуты и устанавливается максимальная индуктивность.

Резистор R3 защищает анодный источник питания ламп от выхода из строя при случайном пробое в одной из ламп (в этом случае он мгновенно выгорает и подлежит замене). Вольтметр РА2 с “обвеской”, индицирующий величину выходного сигнала, включен параллельно разъему XW3, поэтому индикация осуществляется и при выключенном усилителе (“автономной” работе трансивера на передачу).

Все напряжения питания киловатный усилитель на ГК-71 обеспечиваются силовым трансформатором, имеющим только две вторичные обмотки: обмотка II питает удвоитель напряжения (R4-R13, VD1 -VD10) С выходным напряжением 3000 В, а обмотка III с двуполярным выпрямителем 12 В обеспечивает накал ламп VL1 и VL2. Напряжение между выводами 5 и 7 этой обмотки - 24 В, а после дросселя L10 на нитях накала остается 22 В, поэтому VL1 и VL2 работают с допустимым перекалом катодов , что обеспечивает достаточное значение тока покоя ламп при анодном напряжении 3000 В.

Силовой трансформатор Т1 изготовлен специализированным предприятием по следующему заданию: обмотка I - сеть 220В 50 Гц; обмотка II - 1100В, ток 1,5А; обмотка с выводами III - 2×12 В, ток 7А. Трансформатор намотан на тороидальном магнитопроводе из стали “ХВП”.

Все диоды выпрямителей VD1 - VD10 и VD12, VD13 на ток 5 А и обратное напряжение 2000В (конечно, VD11 и VD14 могут быть и на меньшее обратное напряжение). Реле К1 - РПВ-2/7 на напряжение 24 В. Реле К2 - РЭС-9 на напряжение 12 В, реле КЗ-К7 - вакуумные размыкатели типа В1В-1Т1. В качестве К8 применен контактор ТКЕ54ПД1, все четыре группы контактов которого включены параллельно, что гарантирует минимум потерь сигнала в режиме приема.

Данные катушек индуктивности приведены в таблице

(для катушек L8 и L9 число витков указано, считая от левого вывода по схеме рисунке). Дроссель L10 намотан на тороидальном магнитопроводе из феррита 1000НМ, диаметром 50 мм (наружный) и 30 мм (внутренний), толщиной 10 мм. Обмотки выполнены четырьмя проводами МГТФ-0,75 (у каждой обмотки - 2 провода параллельно) и имеют по 30 витков. Провода аккуратно расположены на сердечнике и занимают практически всю его поверхность.

Дроссель L11 намотан на фарфоровом каркасе диаметром 28 мм, проводом ПШК-0,44. Общая длина каркаса - 120 мм. Начиная с “горячего” конца дросселя, 12 витков равномерно распределены на длине 40 мм, а остальная часть дросселя намотана тем же проводом, виток к витку, на длине 70 мм. Для закрепления витков обмотку целесообразно промазать клеем БФ-6, а потом ее высушить. Описанный дроссель “идеально” работает на всех любительских КВ диапазонах и может быть рекомендован для других усилителей мощности.

Конденсатор С19 должен иметь зазор между пластинами не менее 2,5 мм, а С22 - не менее 0,7 мм.

Киловатный усилитель на ГК-71 собран в корпусе от измерительного прибора с толстыми (литыми) боковыми стенками. Размеры корпуса (ШхВхГ) - 460x200x430 мм. Нижняя крышка корпуса изготовлена из дюралюминия толщиной 3 мм, и к ней крепят большинство деталей усилителя. На рисунке приведен вид на киловатный усилитель на ГК-71 сверху со снятой верхней крышкой. Автор настоятельно рекомендует придерживаться показанного на рисунке расположения деталей, так как он является плодом большого опыта по изготовлению усилителей мощности.

Панели ламп ГК-71 установлены на П-образном отсеке, высота которого равна высоте корпуса. Под ним, в дне, имеется прямоугольное отверстие, равное всей площади отсека, такое же отверстие есть и в верхней крышке корпуса. Последняя прикрыта пластиной, установленной на столбиках высотой 30 мм. Так как корпус устанавливается на стол на высоких ножках (см. рис. 2), воздух свободно проходит мимо ламп, что обеспечивает нормальный температурный режим усилителя. Конденсаторы С21 и С23 установлены друг над другом. Практически все мелкие детали усилителя установлены на трех платах, причем плата с деталями выпрямителей установлена над трансформатором Т1.

Яков ЛАПОВОК (UA1FA), г. С.-Петербург

УМ на ГК71 с ОС

УМ выполнен на лампе ГК71, «старой» надежной с графитовыми анодами, не требующей обдува. Схема Классическая, с ОС, при Напр. Анода-3кв,Экр. Сетки-50в, Накала-22в (в «СПЯЩЕМ» режиме-11в) и Токе покоя-100ма. Рвх-50-80вт. Рвых(на Экв. 50ом)-500-700вт. Особенностью схемы УМ является: Введение сх. Защиты от перегрузок по току и КЗ. Введение «СПЯЩЕГО « режима в УМ. Для лучшего согласования с ИМПОРТНЫМИ Трансиверами-применение «КАТОДНОГО»резонансного контура. ОРИГИНАЛЬНАЯ сх. «П»-контура, позволяющая получать ОДИНАКОВУЮ Рвых. На всех Диапазонах.

Питание УМ осуществляется от одного мощного ТР-РА, выполненного на ТОРе. Высокое Анодное напряжение(2,5-3,0 Кв) , получается после выпрямления-удвоения напряжения снимаемого с повышающей обмоткиТр-ра. При включении УМ напряжение сети 220в проходя через Сетевой фильтр Ф1, Автомат защиты «ВА-47», подается на первичную обмотку Тр-ра через ГАЛОГЕНОВУЮ лампу Л3, что обеспечивает «МЯГКОЕ» включение, продлевает жизнь Л1-ГК71 и др. элементов УМ. После заряда конденсаторов, часть высокого напряжения, снимаемого с делителя (R 1-R 8 и потенциометра R 10) подается на схему АВТОМАТИКИ на VT 3, и если в схеме УМ нет КЗ, напряжения в норме-VT 3 открывается, срабатывает Реле Р4, замыкая своими контактами КР4 лампу Л3. Особенностью данной схемы АВТОМАТИКИ является «МАЛЫЙ ГИСТЕРЕЗИС» срабатывания –отпускания Р4 , что обеспечивает надежную защиту УМ от различных перегрузок: по току АНОДА, КЗ во вторичных цепях, Пробоя и КЗ в обмотках Тр-ра при которых VT 3 закрывается, Р3 обесточивается и сетевая обмотка Тр-ра подключается к сети через Л3,предохраняя выход из строя элементов УМ.

В «РЕЖИМЕ ОЖИДАНИЯ» на Л1-ГК71 подается НЕПОЛНОЕ напряжение накала, 11в,это обеспечивает малый нагрев лампы и УМ в целом и «СПЯЩИЙ» режим УМ. При переходе в «ТХ»подается полное напряжение накала (22в)на ГК71 и уже через 0,2-0,25сек УМ готов к работе на полную мощность в чем несомненное преимущество ламп прямого накала(ГК71, ГУ13, ГУ81).

Для более полного согласования УМ с ИМП. Трансиверами, применяется «КАТОДНЫЙ КОНТУР», настраиваемый в резонанс на каждом Диапазоне, подключением Конденсаторов к L 1 с помощью Реле Р7-24. Первоначально на Диап. 28мгц L 1 настраивается перестройкой С 28. На НЧ диапазонах(1,8 и 3,5мгц) для более полного согласования, из-за узкополосности «КАТОДНОГО КОНТУРА», сигнал через контакты Реле Р9 подается на «КАТОДНЫЙ ТРЕХ ОБМОТОЧНЫЙ ДРОССЕЛЬ»--ДР1, при этом « L 1» для исключения влияния, закорачивается по ВЧ, конденсатором С2 , через контакты Р11-КР11. КСВ по входу УМ не превышает 1,5 на всех диапазонах и ПРЕКРАСНО согласовывается с ЛЮБЫМ ИМПОРТНЫМ Трансивером, даже без ТЮНЕРА.

Выходной «П»-контур УМ переключается 4х платным переключателем: Первая плата – коммутирует отводы катушек, вторая-ЗАКОРАЧИВАЕТ катушку 1,8мгц(или 3,5мгц, если диапазон 1,8мгц НЕ планируется). Третья-подключает доп. Конденсаторы к «ХОЛОДНОМУ» КПЕ на диап. 1,8 и 3,5мгц. Четвертая-коммутирует Диапазонные Реле. На диапазоне 28мгц работает катушка «L 28», которая находится непосредственно в цепи анода ГК71, что позволило получить Рвых на 28мгц такую-же как и на НЧ диапазонах! ДР 2 –необходим для ЗАЩИТЫ выходных цепей УМ.

Управление «RX -TX » осуществляет схема на VT 1 которая питается от Напр. +24в. При замыкании входа «ТХ» на Корпус(ток 3-5ма) открывается VT 1, срабатывает Реле Р6, и через контакты КР6 напряжение +24в подается на Реле Р1иР2, Срабатывает Реле -Р5, подавая полное Напр. Накала на ГК71 (Если включен переключатель «НАК» --ПОЛНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ НАКАЛА на Л1 подается постоянно, что бывает неоходимо при работе в «ТЕСТЕ»). И ПОЗДНЕЕ, после заряда конденсатора С1 ,через 0,15-0,2сек, Сработает Реле Р3 (это обеспечивает «КОРРЕКТНУЮ» работу УМ, отсутствие подгорания контактов реле Р1 , Р2) и своими контактами КР3 замкнет цепь С1 лампы Л1 на корпус, открывая ее. Для осуществления режима «ОБХОД» (переключатель «РА» в нижнем положении) разрывается цепь питания +24в схемы на VT 1 переключения «RX -TX ». На VT 2 выполнен регулируемый стабилизатор напряжения С2, подстраивая R 11 –устанавливают ТОК ПОКОЯ Л1, в пределах 100-120ма. На «МС1» выполнен стабилизатор напряжения +24в для питания Реле и сх. Автоматики. При перегрузках и КЗ по +24в « MC 1»автоматически выключается, что также повышает надежность работы УМ в целом.

КОНСТРУКЦИЯ .

УМ выполнен в КОМП. Корпусе (желательно «СТАРОГО-80х годов» из толстой стали) Габ: 175-Ш 325-В 400мм-Глуб. Вертикальная перегородка и горизонтальные полки –сталь, толщиной 1,5-2мм. При ИНТЕНСИВНОЙ работе УМ –желательно применение вентилятора, работающего при пониженном напряжении питания, чтобы НЕ ШУМЕЛ.

ДЕТАЛИ .

В УМ применены: ТР 1 выполнен на ЖЕЛЕЗЕ от ЛАТР-8-10а. Сетевая обмотка –провод -1,5мм, Повышающая-0,65-0,7мм Напр. ---1,1-1,2кВ. Накальная обм. ---1,5мм 11+11в остальные обм. –0,5-0,65мм на Напр.-22в и 50в. Катодный дроссель ДР1 намотан проводом 1,2-1,5мм в два провода на ферритовом кольце К 45+27+15мм 2 000НН, и содержит 12витков, кат. Связи---7витков провода МГТФ-0,2, равномерно распределенных между витками основной обмотки. «L 1» КАТОДНОГО КОНТУРА выполнена из медной трубки, Диам. 5-6мм, внутри которой протянут провод в теплостойкой изоляции(МГТФ, БПВЛ, и др.) сечением не менее 1мм. Внешний диаметр катушки-27-30мм,зазор между витками-0,2-0,3мм и содержит-8витков, отвод от середины. « L 28» выполнена из медного обм. Провода Диам. 2,0-2,5мм и содержит 5-6 витков, внешний Диаметр катушки-25мм. АНОДНЫЙ ДРОССЕЛЬ ДР -- фторопласт Диам. –18-20мм,длиной 180мм, намотан проводом ПЭЛШО-0,35, виток к витку секциями 41+34+32+29+27+20+17+11витков и последние 10витков В РАЗРЯДКУ с шагом 2мм.

«L 10-21» выполнена из медной трубки Диам. 5-6мм и содержит 15-17витков, внешний Диам.-50-55мм. «L 1,8-7» выполнена на каркасе Диам. 40-45мм и содержит 15+ 12витков провода 1,5-2,0мм (первые 15 витков намотаны виток к витку-это для Диап. 1,8мгц, а остальные 12 витков с шагом2,5мм. ДР 2---Намотка «УНИВЕРСАЛЬ» проводом 0,2-0,3мм 2-4 секции по80-100витков. Ф 1-намотан на кольце К 45/27/15мм2000НН в два провода Диам. 1мм с хорошей изоляцией (МГТФ), виток к витку до заполнения.

Анодный КПЕ от УВЧ-66 (одна секция,зазор 2,5-2,7мм 15---100пф, подключен к 2-му витку), КПЕ « ХОЛ,»-- 2-3Секц. От «Старых» радиоприемников с зазором 0,3 –0,4мм, 30---1200пф.

Реле: Р 1---РЭН-33. Р 2-РЭН-34. Р 3,4,5,6---ИМП. м/габ(15/15/20мм)на раб Напр.-12в Ток коммут.-6-8а\125-220в.в пластмассовых корпусах. Р 7, 9, 10, 11, 14, 18, 21-РЭС -10.

Транзисторы: VT 1---КТ 835, КТ 837. VT 2, VT 3---КТ 829А. MC ---КР 142 ЕН-9И или 78L 24.

Вячеслав Федорченко (RZ3TI).

Многие радиолюбители конструируют коротковолновые усилители мощности на лампах прямого накала, таких как ГУ-13, ГК-71, ГУ-81. Эти лампы не дорогие, неприхотливы в эксплуатации, отличаются высокой линейностью характеристики и не требуют принудительного охлаждения. Главным положительным качеством этих ламп является их готовность к работе через одну-две секунды после подачи питания.

По предлагаемому описанию было изготовлено более десятка конструкций, которые показали отличные технические характеристики, хорошую повторяемость, простоту в налаживании и эксплуатации. Конструкция рассчитана на повторение радиолюбителями средней квалификации.

Усилитель выполнен по схеме с общим катодом (рис. 1), которая несколько сложнее схемы с общей сеткой, так как требует подачи питания на экранные и управляющие сетки ламп. Но эти сложности с лихвой окупаются малой необходимой мощностью входного сигнала (15...20 Вт), соответственно, облегчённым режимом работы трансивера и его полной независимостью от состояния выходной колебательной системы (ВКС) усилителя (против схемы с ОС), простотой настройки и стабильной работой.

Рис. 1. Схема услителя мощности

Оптимальный режим питания радиоламп, наличие в усилителе защиты от коротких замыканий и перегрузок, "мягкое" включение и режим "Сон" делают это устройство экономичным, малошумящим, с высоколинейным усилением сигнала и отсутствием помехТВ-приёму.

Лампы ГК-71 работают в усилителе надёжно и без прострелов при анодном напряжении +3 кВ, отдавая мощность до 1 кВт при напряжении-120 В на первой сетке и +700 В на второй. Ввиду малого потребления тока в цепи питания экранных сеток обеих ламп (50...60 мА) применена простая и оригинальная схема стабилизации напряжения их питания за счёт большой ёмкости конденсаторов С34, С35 и "подкачки" напряжения с трансформатора тока Т3, которое изменяется пропорционально току в первичной обмотке трансформа-тораТ1. Нестабильность напряжения на вторых сетках не превышает 15...20 В, что вполне приемлемо, учитывая весьма малую крутизну ламп ГК-71 по второй сетке, что не ухудшает линейность работы усилителя в целом.

Напряжение питания первых сеток ламп стабилизировано устройством, так называемым регулируемым аналогом стабилитрона, выполненным на элементах VD9, VD10,VT13,VT14. Стабилитрон VD9 ограничивает максимальное напряжение на транзисторах VT13 и VT14. Подстроечным резистором R22 устанавливают токи покоя ламп.

В усилителе применена схема параллельного питания анодной цепи, как более надёжная и безопасная, так как на элементах ВКС нет высокого постоянного напряжения. При этом снижение на 15...20 % выходной мощности на диапазоне 28 МГц не столь существенно.

Широкополосный трансформатор Т5 на входе усилителя обеспечивает согласование с КСВ не более 1,5 на всех диапазонах с любым импортным трансивером, даже не имеющим встроенного антенного тюнера. ФНЧ L4L5C12C13 с частотой среза 32 МГц компенсирует входную ёмкость ламп ГК-71 на ВЧ-диапазонах.

Источник питания усилителя выполнен на трансформаторах Т1-Т3. При замыкании выключателя SA5 напряжение сети через автомат защиты SF1 и фильтр L11L12C36C37 поступает на первичные обмотки трансформаторов Т1, Т2 через галогенную лампу накаливания EL1, что обеспечивает "мягкое включение" УМ, продлевая жизнь лампам и другим элементам усилителя.

После зарядки высоковольтных конденсаторов С25 и С26 часть напряжения, снимаемого с делителя на резисторах R28, R33-R35, поступает на узел автоматики и защиты с малым "гистерезисом срабатывания", выполненном на транзисторе VT4 и реле К3. Если во вторичных цепях трансформаторов Т1, Т2 нет перегрузок и короткого замыкания, транзистор VT4откроется, включится реле КЗ и замкнёт своими контактами К3.1 лампу EL1. На сетевые обмотки поступит полное напряжение сети, а на лампы VL1, VL2 через контакты реле К3.2 поступит напряжение накала. В случае перегрузки или короткого замыкания напряжение на базе транзистора уменьшится, транзистор закроется, реле КЗ обесточится и трансформаторы подключатся к сети через галогенную лампу, которая работает как бареттер, ограничивая ток на уровне 1...2 А и предотвращая выход из строя трансформаторов Т1, Т2 и усилителя в целом.

Все выпрямители источника питания усилителя выполнены по схеме удвоения напряжения. Это упрощает конструкцию трансформаторов и повышает их надёжность.

В режиме ожидания на нити накала ламп поступает напряжение 10 В. При переводе усилителя в активный режим с максимальной выходной мощностью подаётся полное напряжение накала 22 В (если переключатель SA3 находится в верхнем по схеме положении) или 17 В (если переключатель SA3 находится в нижнем положении). В последнем случае усилитель отдаёт 50 % выходной мощности и позволяет сколь угодно долго проводить операции по его настройке, а также работать в эфире без ухудшения качества сигнала. В режиме "Сон" накал ламп отключается полностью контактами реле К3.2.

В активный рабочий режим "ТХ" усилитель переходит практически за 1 с, для чего достаточно кратковременно нажать на кнопку SB1 "ТХ" или на педаль (тангенту), подключённую к гнездуХ1 (PTT) и замыкающую его на общий провод (ток в цепи - 10 мА). Транзистор VT1 откроется, включатся реле К1 и К2, которые коммутируют вход/выход УМ и его цепи управления. Если контакты переключателя SA4 "QRP" разомкнуты, питание на транзистор VT1 не поступит, и это исключает переход усилителя в активный режим. Сигнал с трансивера, минуя УМ, проходит в антенну, и измерительный прибор РА1 (шкала прибора проградуирована в ваттах) при этом покажет мощность проходящего с трансивера сигнала.

В режиме "ТХ" контакты реле К1.2 соединяют с общим проводом цепь стабилизатора напряжения питания первой сетки (С1), и усилитель переходит в активный режим. Измерительный прибор РА2 показывает при этом ток покоя ламп VL1 и VL2.

Для облегчения теплового режима ламп на корпусе усилителя установлены два вентилятора, работающие при пониженном напряжении питания практически бесшумно. На повышенные обороты вентиляторы включаются при температуре в ламповом отсеке более 100 о С.

Узел управления вентиляторами выполнен на транзисторах VT2, VT5- VT7, VT12. При переходе в режим "ТХ" напряжение +24 В с коллектора транзистора VT1 через цепь VD3R11 поступает на конденсатор С8, который через 10...12 с заряжается и открывает транзистор VT2. Он замыкает базовую цепь транзистора VT6 на общий провод, при этом транзистор закрывается и в базовую цепь транзистора VT5 поступает практически полное напряжение +48 В, определяемое подстроечным резистором R19. Вентиляторы включаются на повышенные обороты. После окончания сеанса передачи и перехода усилителя в режим ожидания конденсатор С8 медленно разряжается через базовую цепь транзистора VT2, а вентиляторы ещё 2...3 мин работают на повышенных оборотах. Если сеанс передачи - менее 10 с, конденсатор С8 не успевает зарядиться и вентиляторы работают на пониженных оборотах, не создавая лишнего акустического шума. Резистор R13 определяет рабочую точку транзистора VT6, в которой терморезистор RK1, установленный в ламповом отсеке усилителя, при увеличении температуры до 100 о С начинает закрывать транзистор и частота вращения вентиляторов увеличивается. Подстроечными резисторами R17 и R19 устанавливают минимальную и максимальную частоту вращения вентиляторов, соответственно. При переходе УМ в режим "Сон" транзистор VT12 открывается, замыкает базу транзистора VT5 на общий провод и вентиляторы отключаются.

В усилителе применён хорошо зарекомендовавший себя во многих конструкциях автора режим энергосбережения "Сон". Узел, управляющий этим режимом, выполнен на транзисторах VT8-VT12 и работает так: при включении УМ в сеть, на время зарядки конденсатора С5 (30...40 с), открывается транзистор VT9, открывая транзистор VT8, который разряжает времязадающий конденсатор С6. После чего конденсатор С6 начинает заряжаться на время от 20 с до 15 мин, установленное подстроечным резистором R8.

Продолжение следует.

Дата публикации: 28.06.2018

Мнения читателей

• Евгений / 14.11.2018 - 16:59
  Понравилась схема УМ, особенно стабилизация экранной сетки. Какие данные Т3 ? Евгений UA6LIF.

Отличный усилитель с заземленными сетками для повседневной работы.

Входной сигнал поступает на коаксиальное гнездо XW1 ("Вход"). В режиме приема и при выключенном усилителе этот сигнал через контакты реле К 1.1 и К6.1 поступает на выходное гнездо XW2 ("Выход"), соединенное с антенной радиостанции. Для переключения в режим передачи на розетку XS1 подают управляющий сигнал с уровнем 0 (или, что то же самое, соединяют левый - по схеме - вывод обмотки реле К8 с общим проводом). В результате срабатывают реле К1 и Кб, и усиливаемый сигнал через один из П-контуров, введенных в тракт переключателем диапазонов SA1 (секции SA1.1 и SA1.2) поступает в цепь катода лампы VL1, включенной по схеме с заземленными сетками. В таком включении лампа ГК-71 превращается в идеальный триод с правой характеристикой - ток через нее течет только при положительном (по отношению к катоду) напряжении на сетках. Ее входное сопротивление по первой гармонике сигнала в этом случае близко к 400 Ом. Для снижения входного сопротивления усилителя до 50 Ом (именно на таком сопротивлении нагрузки "фирменный" трансивер отдает максимальную мощность) на входе применены П-контуры с коэффициентом трансформации (повышением) входного напряжения в два раза.
Нить накала-катод лампы питается через сдвоенный дроссель Е10Е11, причем напряжение, поступающее на них, равно примерно 12 В, что обеспечивает нужное для линейной работы усилителя значение тока покоя при сохранении длительного срока службы лампы.
В анодную цепь лампы включен обычный П-контур C19L10-L12C20, секции катушки которого переключаются мощными высокочастотными контакторами К2-К5, управляемыми в свою очередь секцией SA1.3 переключателя диапазонов. Резистор R1, шунтированный катушкой L9 с небольшой индуктивностью, предотвращает самовозбуждение усилителя на частотах УКВ диапазона (а такая возможность существует несмотря на мифическую "низкочастотность" ГК-71).
На выходе П-контура через делитель напряжения R2R3 подключен индикатор уровня выходного сигнала (элементы VD1, С21, R4, С22, РА1). Требуемую чувствительность индикатора устанавливают в зависимости от реального входного сопротивления антенны подбором резистора R4.
Управление работой усилителя осуществляется сигналом от трансивера через переключатель SA2. В его положениях "Откл." и "Н" (накал) усилитель не работает. В положении "Вкл." управляющий сигнал включает реле К8. Обмотка этого маломощного реле питается напряжением 12 В, что обеспечивает возможность работы усилителя с любым "фирменным" трансивером (некоторые из них имеют очень "слабую" цепь управления внешним усилителем мощности).
Источник питания усилителя состоит из трех унифицированных малогабаритных трансформаторов (Т1-ТЗ) и двух выпрямителей. Один из них (VD1) питает обмотки реле и контакторов, другой (VD2-VD5) - анодную цепь лампы. Поскольку анодные трансформаторы с суммарным напряжением вторичных обмоток около 1750 В не выпускаются, пришлось соединить последовательно вторичные обмотки двух трансформаторов (Т2 и ТЗ). Цепь накала лампы VL1 питается от соединенных последовательно вторичных обмоток трансформатора Т 1. К части его первичной обмотки подключен электродвигатель М 1 осевого вентилятора с номинальным напряжением 220 В. Он необходим только для описываемого ниже варианта усилителя в малогабаритеном корпусе.
Детали и конструкция. В источнике питания усилителя применены трансформаторы ТПП285 127/220-50 (Tl), TA285 127/220-50 (Т2) и ТА238/127-50 (ТЗ). Рабочее напряжение всех реле (за исключением К8) и контакторов - 24 В (реле К8 - 12 В при сопротивлении обмотки не менее 500 Ом). Контакты высокочастотных реле К1 и Кб должны быть рассчитаны на коммутацию мощности соответственно 100 и 500 Вт, причем они (контакты) должны нормально работать и в режиме приема, т. е. при напряжении порядка долей микровольта. Контакты контакторов К2-К5 должны быть рассчитаны на ток до 10 А при напряжении до 3000 В, а контактора К7 - на такой же ток при напряжении 220 В. Коммутируемые ток и напряжение реле К8 -соответственно 1 А и 24 В.
При подборе для усилителя конденсаторов переменной емкости С 19 и С20 следует иметь в виду, что зазор между пластинами первого из них должен быть не менее 2 мм, а второго (если антенна имеет входное сопротивление 50...100 Ом) - не менее 0,3 мм. Если используется антенна с более высоким входным сопротивлением (например, типа "луч" или "американка"), зазор между пластинами С20 должен быть не менее 1 мм.
Катушки входных П-контуров L1-L7 намотаны проводом ПЭВ-2 1,0 на фторопластовых каркасах диаметром 10 мм. Намотка - сплошная, виток к витку, но следует предусмотреть возможность их раздвигания при настройке усилителя. Числа витков этих катушек следующие: L1-L3 - по 12, L4, L5, L6 и L7 - соответственно 14, 20, 25 и 40. Катушка L9 содержит четыре витка такого же провода, равномерно распределенных по длине корпуса резистора R1 (МЛТ-2).
Дроссель L8 намотан на фторопластовом каркасе диаметром 21 мм. Его обмотка выполнена проводом ПЭВ-2 0,35 и состоит из пяти секций (зазоры между соседними секциями -3 мм): первая (считая от вывода, соединенного с резистором R1) содержит 24 витка, равномерно распределенных на длине 15 мм, все остальные (вторая третья и т. д.) намотаны виток к витку и занимают по длине соответственно 10, 15, 20 и 30 мм.
Магнитопровод сдвоенного дросселя L10L11 - три сложенных вместе ферритовых (600НН) кольца типоразмера К32х20х5. После обмотки лентой из лакоткани на него намотаны семь витков сложенного вдвое и скрученного с шагом около 10 мм провода МЛП сечением 0,75 мм2.
Катушка выходного П-контура L10 намотана на ребристом керамическом каркасе диаметром 40 мм и содержит 4,5 витка посеребренного медного провода диаметром 3 мм, длина намотки - 25 мм (высокая добротность этой катушки и обеспечивает полную выходную мощность при работе в диапазоне 10 м). На таком же каркасе выполнена и катушка L 11. Ее обмотка состоит из восьми витков посеребренного провода диаметром 2,5 мм (длина намотки - 40 мм), отвод сделан от третьего витка, считая от вывода, соединенного с L10.
Цилиндрический каркас катушки L12 изготовлен из фторопласта. Его диаметр - 40 мм. Катушка содержит 25 витков провода ПЭВ-2 1,5, намотанного виток к витку (отвод - от 11-го витка, считая от вывода, соединенного с L11).
Малогабаритный вариант усилителя собран в корпусе размерами (ширина х высота х глубина) - 280х280х320 мм. На высоте 140 мм в нем закреплено шасси с отверстием под лампу ГК-71, установленную в заднем правом углу. В верхнем отсеке размещены детали выходного П-контура и стрелочный измеритель РА1. В нижнем отсеке смонтированы детали источника питания, прибор РА2 индикации анодного тока, переключатели SA1, SA2 и детали входного П-контура. На задней стенке нижнего отсека закреплен вентилятор. Поток воздуха проходит через кольцевую щель, образованную корпусом лампы и стенками отверстия под него в шасси, в верхний отсек с крышкой, имеющей решетку над лампой.
Во втором варианте конструкции усилителя вентилятор отсутствует, но ширина его корпуса увеличена до 400 мм (при тех же высоте и глубине). Все детали установлены на шасси высотой 60 мм, под ним смонтированы только переключатели SA1, SA2 и детали входных П-контуров. Для охлаждения усилителя в дне корпуса предусмотрено зарешеченное отверстие, а крышка приподнята над верхней стенкой на высоту 20 мм.
Настройку усилителя начинают с проверки работоспособности источника питания. Установив переключатель SA2 в положение "Н", измеряют напряжение на выходе выпрямителя VD1, на выводах накала лампы, на выходе выпрямителя VD2-VD5. Последнее на холостом ходу (без нагрузки) должно быть около 2300, а при токе нагрузки 400 мА (максимальный ток через ГК-71 при работе усилителя) - 2000 В.
Далее включают усилитель (SA2 - в положении "Вкл.") и измеряют ток покоя лампы, который должен быть около 30 мА. Не забудьте подключить к выходу усилителя эквивалент нагрузки, например, лампу накаливания мощностью 500 Вт на напряжение 220 или 127 В. Затем к входу усилителя через КСВ-метр подключают источник сигнала. Его выходная мощность должна быть достаточной для работы КСВ-метра (2...10 Вт). Изменяя длину намотки катушек входных П-контуров, добиваются КСВ по входу в середине каждого диапазона, близкого к 1. В диапазонах 10 и 12 м (в них, как видно из схемы, работает один входной контур) минимума КСВ добиваются на частоте 26 МГц (в этом случае его значение на краях диапазонов будет не более 1,5). В завершение подключают антенну, с которой будет работать усилитель, и, манипулируя конденсаторами С 19, С20, добиваются максимума показаний индикатора выхода РА1 в каждом диапазоне. Для быстрого перехода с диапазона на диапазон в процессе эксплуатации есть смысл составить таблицу соответствующих им положений роторов этих конденсаторов.

Рабочие диапазонах 10, 12, 15, 17, 20, 30, 40 и 80 м, пиковая выходная мощность при отсутствии заметных искажений усиливаемого сигнала - 500 Вт, входное сопротивление - 50 Ом.

В данной конструкции радиолюбитель может использовать уже имеющийся у него передатчик. В качестве усилителя мощности к трансиверу на базе приемника Р-250 используется самолетная радиостанция РСБ-5. Предварительный усилитель выполнен на лампе 6П15П, а выходной каскад оставлен на лампе ГК71. В блоке РСБ-5 вполне помещаются две лампы ГК71, достигается при этом мощность в 1 кВт. В усилителе мощности совсем не обязательно применять очень дорогие современные металлокерамические лампы, имеющие большую склонность к самовозбуждению. С задачей линейного усиления выходного сигнала вполне справится каскад на лампе ГК71, не требующей принудительного обдува и прекрасно работающей во всех любительских KB диапазонах.

Оговоренная в справочниках граничная частота ГК71, равная 20 МГц, - следствие стремления заводов-изготовителей оградить себя от большого числа заказчиков - абсурдное явление времен прошлого. Многие годы авторы эксплуатировали этот усилитель, постоянно контролируя полосу, и сигнал был одним из лучших в эфире. Кроме перечисленных свойств этой лампы, касающихся надежности и КПД, у нее имеется еще один плюс: стоимость ее во много раз меньше, чем у современных. ГК71 не только не устарела, но за ней будущее, дело только за конкретными конструкциями, их публикацией и популяризацией. Испытана лампа в течение длительного времени и в интенсивной работе. Эти лампы не подвели ни разу. Повышенного анодного напряжения не боится, главное - соблюдать температурный режим, что делается визуально: белый анод в течение длительного времени непрерывной эксплуатации все-таки расплавляет баллон, и он вминается вовнутрь атмосферным давлением. Лампа с линейно аппроксимируемой АСХ ГК71 выгодно отличается от ламп с квадратичной характеристикой тем, что с ее помощью можно реализовать режим класса В, который обеспечивает существенно больший КПД, чем в ре­жиме АВ. Для предотвращения самовозбуждения усилителя на УКВ в управляющие сетки VL1 и VL2 включены низкоомные резисторы R2 и R5. В анодную цепь лампы VL2 включен элемент защиты от самовозбуждения на УКВ, а такая возможность существует, несмотря на мифическую низкочастотность ГК71, резистор R7 отключается на рабочих частотах усилителя маленькой индуктивностью Др4. Нагрузкой служит П-контур, обеспечивающий согласование усилителя с антеннами, имеющими различные входные сопротивления. Были изготовлены по описываемой ниже схеме несколько усилителей мощности. Один усилитель работает по сей день с одной лампой, а другой - с двумя лампами ГК71, включенными в параллель. Принципиальная схема усилителя, при этом, не претерпевает каких-либо изменений, кроме добавления еще одной ламповой панельки и естественно лампы. Усилитель рассчитан на работу в диапазонах 10, 12, 15, 17,20,30,40,80 м и (160 м) и пиковой выходной мощности при отсутствии заметных искажений усиливаемого сигнала 500 Вт. Входной сигнал поступает на коаксиальное гнездо XW1 «Вход 1». Обход выполнен на реле К1.1 и К2.1. Гнездо XW3 используется для подключения антенны трансивера. Вход 2 разъем XW4 используется при работе с трансивером, имеющим на выходе мощность в несколько ватт. Катушки связи L1"-L7" намотаны на соответствующих каркасах катушек L1-L7 у холодного конца. С этого же разъема можно снимать на передачу QRP мощность, развиваемую лампой VL1. Для переключения в режим передачи на розетку XS1 подают управляющий сигнал с уровнем +12 В. Срабатывает реле КЗ, и сигнал усиливается каскадом на лампе VL1, нагруженным на контура L1-L7, включаемые переключателем диапазонов SA1. Далее сигнал поступает на управляющую сетку лампы VL2, включенной по схеме с заземленным катодом. В режиме приема лампы VL1, VL2 заперты отрицательным напряжением с БП (контакты с7 и а7 соответственно). В режиме передачи на управляющую сетку VL2 подается стабилизированное напряжение -90 В. Нить накала лампы питается напряжением 22 В, которое обеспечивает работу усилителя в линейном режиме при сохранении длительного срока службы лампы. В анодную цепь лампы включен обычный П-контур L8, С14 и L9, CI 5, На выходе П-контура через делитель напряжения R9R10C17 подключен индикатор уровня выходного сигнала (элементы VD1, R11,Р A 1, C 18). Требуемую чувствительность индикатора устанавливают в зависимости от реального входного сопротивления антенны подбором резистора R11. Конденсатор С18 обеспечивает демпфирование показаний измерительного прибора РА1 при работе SSB. Управление работой усилителя осуществляется от трансивера через разъем XS1. В положении «Вкл» включаются реле К1 и К2. Режим обход отключается. Обмотки этих реле питаются напряжением 24 В. Источник питания усилителя состоит из трех трансформаторов (Т1-ТЗ) и выпрямителей. Один из них (VD12) питает обмотки реле, другой (VD13-VD17) - анодную цепь лампы. Цепь накала лампы VL2 питается от специально намотанной обмотки. Схема блока питания не приведена, но можно найти на этом сайте похожую.

Детали и конструкция УМ

Рабочее напряжение всех реле 24...27 В. Контакты реле K1, K2 и КЗ должны быть рассчитаны на коммутацию мощности соответственно 10 и 500 Вт. Дроссель ДрЗ намотан на фарфоровом стержне диаметром 21 мм (длина намотки 110 мм) проводом ПЭЛШО 0,23 мм. С горячего конца часть витков дросселя имеет прогрессивную намотку. Др4 содержит четыре витка провода ПЭВ-2 1,0 мм, равномерно распределенных по длине корпуса резистора R7 (МЛТ-2). Катушки L1 -L5 намотаны на каркасах диаметром 20 мм проводом ПЭВ-2, а L 6, L 7 на каркасах 16 мм. Намотка катушек L1-L5 виток к витку. Числа витков этих катушек следующие: L1 - 60 витков, диаметр провода 0,2 мм; L2 - 45 витков, диаметр провода 0,4 мм; L3 - 27 витков, диаметр провода 0,6 мм; L4 - 13 витков, диаметр провода 0,8 мм; L5 -10 витков, диаметр провода 0,8 мм; L6 - 6 витков, 17 - 4,5 витка. Катушки контуров L6, 17 намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 1,0 мм, намотка прогрессивная. L1" - 12 витков, L2" - 10 витков, L3" - 4 витка, L4" - 4 витка, L5" - 4 витка, L6" - 3 витка, L7" - 2 витка. Разъемы: ХР1 - типа РП14-30Л0 или РПЗ-30; XW1, XW3, XW4 - ВЧ разъемы СР-50-73ф, XVV2 - СР-50-166фм; XS1, XS2 - СГ-5; XI - клемма-зажим. При подборе для усилителя конденсаторов переменной емкости С14, С16 следует иметь в виду, что зазор между пластинами С14 должен быть не менее 2 мм, а С16 (если антенна имеет входное сопротивление 50...75 Ом) - не менее 0,5 мм. Если используется антенна с более высоким входным сопротивлением (например, типа «луч» или «американка»), зазор между пластинами С15 должен быть не менее 1 мм. Конденсатор С14 вращается на 360°. При переходе 180° контакт Кдоп подключает дополнительный конденсатор С15. Постоянные резисторы типов МТ-2, МЛТ, Cl-4, C2-23, подстроечный резистор R11 типа СПО. Конденсаторы типов КД, КМ, КТ, К10-7В. Подстроечный конденсатор С5 от РСБ-5 или типа КПВ, КПВМ. SA1 - переключатель керамический галетный две секции. Реле К1, К2 - РЭС9, реле КЗ ВЧ типа «Гука» или РПВ 2/7 но рабочее напряжение 24-27 В. Измерительный прибор РА1 с током полного отклонения 1 мА типа М4202, М4231. Катушка выходного П-контура L8 бескаркасная, намотана на оправке диаметром 40 мм и содержит 7 витков посеребренного медного провода диаметром 3 мм, длина намотки 30 мм. Высокая добротность этой катушки обеспечивает полную выходную мощность при работе в диапазоне 28 МГц. Катушка L9 - родная вертушка от РСБ-5. Блок радиостанции РСБ-5 используется в качестве УМ на ГК71 с размерами корпуса 205x260x250 мм. На высоте 50 мм в нем закреплено шасси с отверстиями под лампы ГК-71 и 6П15П. В верхнем отсеке помещены детали выходного П-контура L8, С16, L9 (вертушка со шкалой), стрелочный измеритель РА1, разъемы XW1, XW2, SA2. В нижнем отсеке смонтированы детали С14, С5, катушки L1-L8, переключатель SA1, переменный резистор R4 «Мощность». На задней стенке нижнего отсека установлены разъемы XW1, XS1, XS2, ХР1. Верхняя П-образная крышка, закрывающая блок УМ, имеет продолговатые отверстия с боков и приподнятую верхнюю крышку на 10 мм. В крышке дна корпуса имеются отверстия для улучшения охлаждения усилителя.

Настройка УМ

Настройку усилителя начинают с проверки работоспособности источника питания. Измеряют напряжение на выходе выпрямителя +500 В, +450 Вст, анодное напряжение + 1500 В, напряжение накала лампы. Далее измеряют ток покоя лампы, предварительно подключив к выходу усилителя эквивалент нагрузки (типа 39-4 на 1 кВт) или лампу накаливания мощностью 500 Вт на напряжение 220 или 127 В. Затем на вход усилителя подают сигнал. Изменяя количество витков катушек L1-L7, и подстраивая С5, добиваются резонанса. В диапазонах 18 и 21 МГц, 24 и 28 МГц работают одни и те же контура 16 и L7 соответственно. В завершение подключают антенну, с которой будет работать усилитель, манипулируя конденсаторами С14, С16 и вертушкой L9, добиваются максимума показаний индикатора выхода РА1 в каждом диапазоне. При переходе с одного диапазона на другой время настройки классического П-контура с двумя переменными емкостями и вертушкой (вариометром), конечно, большое. Для быстрого перехода с диапазона на диапазон в процессе эксплуатации есть смысл составить таблицу соответствующих им положений роторов этих конденсаторов и показаний шкалы «вертушки». Это схема с параллельным питанием анодной цепи. Для ее питания используется высокое напряжение 1500 В. Был опробован вариант с последовательным питанием. Разницы в работе особой не было. Схема с общим катодом (ОК) имеет высокое входное сопротивление по первой сетке. От источника входного сигнала требуется обеспечить лишь небольшой реактивный ток через входную емкость лампы, а активной составляющей тока сетки нет и, более того, ее появление вредно, поэтому для работы УМ с ОК достаточно небольшой входной мощности. В реальной схеме коэффициент усиления по мощности схемы с ОК может достигать нескольких десятков дБ. На практике слишком большое усиление может привести к самовозбуждению через проходную емкость сетка-анод. Следует отметить, что УМ по схеме с ОК чувствительны к перегрузке входным сигналом. Кроме того, из-за интермодуляционных искажений полоса излучаемых частот SSB сигнала значительно расширяется. В данном варианте УМ лампа 6П15П используется в форсированном режиме. И за перекачку можно не опасаться. В режиме приема от трансивера с платы системы управления (модуль 3) подается запирающее напряжение, и лампы VL1 и VL2 закрываются. Надо выбирать смещение таким, чтобы оно надежно закрывало лампу в режиме приема. Плохо закрытая лампа может «шуметь» и создавать помехи приему. Следует отнестись очень серьезно к стабилизации напряжения на экранной сетке лампы. Для этого можно использовать отдельную обмотку на анодном трансформаторе или отдельный небольшой трансформатор и мощные полупроводниковые стабилитроны типа Д817. Для анода лампы используется нестабилизированное напряжение, но чем больше будет емкость конденсаторов фильтра, тем меньше будут искажения во время работы SSB и фон переменного тока во время работы CW. Не надо скупиться на железо для трансформатора: оно должно быть рассчитано на мощность не менее той, которую будет отдавать УМ, а лучше - на подводимую к УМ. Через разъем XS1 идет управление прием/передача от трансивера. Разъем XS2 используется для управления при­ем/передача более мощным УМ. Основное внимание уделите проверке правильности и качеству монтажа. Изготовленный УМ обычно не требует сложной настройки и сразу начинает работать. Предложенные доработки пригодны и для радиоприемников Р-250/М/М2, разумеется, с учетом особенностей их схем.

Внимание! При работе с ламповыми усилителями необходимо соблюдать все меры предосторожности, так как в них имеются высокие напряжения опасные для жизни.

Радиоаматор №8 2007г стр. 51