Содержание
Универсальные
реверсивные усилители
B.APTEMEHKO (UT5UDJ),
01021, Украина, г.Киев-21, а/я 16.
Универсальные реверсивные усилители
Описанная в [1] конструкция имеет ряд
преимуществ по сравнению с другими схемами
реверсивных усилителей. В первую очередь к
ним можно отнести следующие:
- высокую устойчивость в работе;
- широкополосность-диапазон рабочих
частот составляет 6...7 октав при применении
транзистора КТ606А и до 9 октав при
применении транзисторов КТ610 илиКТ911;
- высокий и устойчивый коэффициент
усиления (+20 дБ по напряжению и мощности в
значительных частотных пределах);
- небольшое значение КСВ во всем
диапазоне рабочих частот. Однако, конструкция
не обеспечивает
получения значительных уровней неиска
женного выходного напряжения на нагрузке 50
Ом. Максимальное неискаженное ВЧ-напряжение
на выходе этого усилителя составляет обычно
не более 1 ...1,5 В.
Вместе с тем, при конструировании
трансиверов радиолюбителю часто требуются
более мощные реверсивные ВЧ-усилители,
например, чтобы снизить число каскадов
передатчика или для "раскачки" до
максимальной мощности оконечного каскада с
выходной мощностью 5...10 Вт. Реверсивный
усилитель с более высоким выходным
напряжением соответственно будет иметь и
более высокий динамический диапазон в режиме
приема.
При конструировании как реверсивных, так
и нереверсивных ВЧ-усилителей используется
известный, в принципе, подход - если
увеличить напряжение между эмиттером и
коллектором транзистора усилителя и ток через
этот транзистор, то частотные свойства уси
лителя улучшаются, а отдаваемая неискаженная
мощность ВЧ-колебаний на согласованной
нагрузке увеличивается.
Мощный широкополосный реверсивный
усилитель ВЧ был разработан на основе
нереверсивного прототипа (рис.1). Настраивают
такой нереверсивный усилитель, подбирая
номинал резистора R3* до получения значения
тока потребления 45 мА при напряжении питания
+12 В.
Разработанная автором конструкция
реверсивного усилителя (рис.2) в значительной
степени мощнее, чем конструкция [1] -
неискаженное выходное напряжение на нагрузке
50 Ом составляет до 4 В. Кроме того, в
конструкции [1] транзистор неработающего
плеча усилителя (плеча, куда не подано
напряжение питания) через переход эмиттер-
a`g` может шунтировать положительную полу
волну усиленного сигнала. Шунтирование в
схеме [1] возникает только при больших
уровнях ВЧ-сигналов (более 0,7...1 В по
выходу).
Диоды VD1, VD2, VD4 и VD5 (рис.2) имеют
то же назначение, что в конструкции усилителя
[1]. Все диоды в схеме отключают пассивный
(неработающий) транзистор от соответствующего
ШПТ(Л) и "земли". Такое решение обеспечивает
высокую развязку по ВЧ, позволяя значительно
повысить неискаженное выходное напряжение и
устранить возможное самовозбуждение при
работе реверсивного усилителя в любом
направлении.
Настройка реверсивного усилителя в ос
новном сводится к установке тока потребления
каждого из его плеч (45 мА). Вначале
устанавливают ток потребления для одного
плеча (например, с помощью резистора R2*).
Для этого подключают миллиамперметр к разъему
Х1. При этом на разъем ХЗ подаем напряжение
питания +123, что открывает ключевой
транзистор VT2.
На разъемы Х4 и Х6 в этом случае никакие
напряжения не подаются (эти разъемы можно
"заземлить"), а к разъемам Х2 и Х5
подключаются безындуктивные резисторы
сопротивлением 47...51 Ом. По аналогичной
методике затем настраивается другое плечо
усилителя (подбором номинала резистора R8*).
Рекомендуется добиться примерно оди
наковых значений тока потребления для каждого
плеча усилителя. Величина тока коллектора 45
мА транзисторов VT1 и VT3 выбрана с учетом
длительной (без перегрева) работы
транзисторов (в конструкции используются
небольшие радиаторы) при питании от источника
+12 В. Ключевые транзисторы (насыщенные
ключи) VT2 и VT4 практически не нагреваются
даже при отсутствии радиаторов. Заметим, что
применяя в данной конструкции транзисторы
КТ911А (установленные на радиаторах), можно
увеличить потребление тока до 100 мА. При
этом возрастает максимальное неискаженное
выходное напряжение усилителя на нагрузке 50
Ом, а его АЧХ получается равномерной до 64
МГц.
Все ВЧ-трансформаторы ШПТ(Л) намотаны на
кольцах <10x6x4 из токонепроводящего феррита
марки НН (р=600...2000) двумя проводами сразу
(т.н. "витая пара") с 3-4 скрутками на 1 см
длины. Количество витков - 6...8. Для
изготовления скрутки используются провода
марки ПЭЛШО диаметром 0,25...0,33 мм или
аналогичные с хорошей изоляцией.
Для лучшей работы усилителя на частотах
mhfe 0,5 МГц рекомендуется использовать
ферритовое кольцо с внешним диаметром 15 мм и
более, а также увеличить емкости
разделительных (и блокировочных)
конденсаторов.
Параметры усилителя приведены в таблице.
Таким образом, использование реверсивных
узлов позволяет значительно упростить
изготовление и настройку любительской связной
аппаратуры. В [2] была предложена одна из
возможных практических реализаций основной
платы (модема) простого трансивера с
использованием таких усилителей, однако они
имеют коэффициент усиления +20 дБ как в
режиме приема, так и в режиме передачи. Если
такой коэфициент усиления вполне приемлем для
режима приема, то для режима передачи он
оказывается несколько излишним, особенно если
используется ФОС с небольшим затуханием в
полосе пропускания. Передающий тракт, как
правило, имеет достаточно большие уровни
сигнала, которые можно уменьшить без каких-
либо последствий для достижения оптимальной
работы трансивера.
С этой целью на основе схемного решения
[1] был разработан реверсивный усилитель с
разным коэффициентом усиления для различных
направлений прохождения сигнала (для приема и
для передачи). Схема такого усилителя
приведена на рис.3.
Усиление реверсивных усилителей такого
класса (с резистивной ООС) определяется
соотношением сопротивлений резисторов в цепи
базы транзистора и в цепи его эмиттера. Для
данной схемы это будут, например, соотношения
R3 и R6, R11 и R8. Из анализа схемы видно,
что резисторы R3 и R11 входят в цепь ООС
усилителей и на VT1, и на VT2, поэтому нельзя
подбирать номиналы R3 и R11 по отдельности
для получения различных коэффициентов уси
ления плеч на VT1 и VT2 этого усилителя.
Коэффициент усиления около +20 дБ для
усилителя на VT1 получается при сопротивлении
эмиттерного резистора R6, равном 5,1 Ом, а
для получения усиления около +14 дБ для
усилителя на VT2 резистор R8 выбран
сопротивлением 22 Ом. Таким образом, резистор
R6 используется в цепи ООС только транзистора
VT1, a R8-в цепи ООС только транзистора VT2.
Соответственно, если R6 и R8 имеют
разное сопротивление, получаются разные
коэффициенты усиления каскадов на VT1 и VT2,
и при подаче напряжения питания на VT1
(активизации порта А) сигнал проходит с порта
А на порт В, усиливаясь приблизительно на 20
dA, а при активизации порта В - с порта В на
порт А с
усилением около 14 дБ. Следует учесть
при этом, что активизация обоих портов
одновременно недопустима-это приводит к
самовозбуждению усилителя. Резисторы R4 и R13
препятствуют самовозбуждению усилителя при
подключении к одному или двум его портам
генератора или нагрузки со значительной
составляющей реактивного сопротивления (напри
мер, ФОС).
Настройка усилителя сводится к установке
тока потребления 45.. .50 мА для каждого
плеча подбором сопротивления резисторов R2 и
R10.
При этом желательно использовать ре
зисторы R4 и R13 с сопротивлнием 51 Ом. После
установки тока потребления сопротивление этих
резисторов увеличивают до 220Ом.
При разработке схемы трансивера следует
учесть, что этот усилитель в высокодинамичном
аппарате должен быть установлен после
кварцевого ФОС (имеется в виду очередность
прохождения сигнала в режиме приема в
трансивере с реверсивными узлами).
При непосредственной замене двух уси
лителей [1] в конструкции [2] на приведенные
в данной статье, необходимо порт А первого
усилителя подключить к ШПТЛ Т2, а порт В - к
ШПТЛ Т8. Для другого усилителя порт А
подключается к ШПТЛ Т9, а порт В-к ШПТЛ Т15.
Элементы модема R5, С6 и R41, С43 (рис.1 в
[2]) можно не устанавливать, так как вместо
них предусмотрены резисторы R4 и R13 с
ориентировочным номиналом 220 Ом (см. выше).
Намоточные данные катушек приведены в
[2].
Заметим, что печатная плата (рис.2 в
[2]) также пригодна для изготовления рассмот
ренного в данной статье УПЧ (отличаются
только номиналы отдельных радиодеталей).
АХЧ этого усилителя приведена на рис.4
(1 - активизация порта А, и направление
прохождения сигнала - от А к В; 2-активизация
порта В, и направление прохождения сигнала -
от В к А; 3 - частота, на которой происходит
снижение коэффициента усиления нереверсивного
ШПУ при напряжении питания +12 В и
использовании распространенных ВЧ-
транзисторов).
Литература
1. Артеменко В.А. Универсальный ревер
сивный усилитель высокой частоты. -
Радюаматор, 1998, N8, С.20-21.
2. Артеменко В. Простой SSB ВЧ-модем КВ-
трансивера. - Радиохобби, 1999, №3,
С.20...23.
Содержание
