Hi Fi Contester c LP контуром, EX8A.

Девиз (прежний) «Делайте сами, делайте с нами, делайте лучше нас!»

Прошло уже более года, со времени написания мною статей «О ГУ81, «старых» и «современных» лампах для РА.» http://www.cqham.ru/pa_gu81.htm и «Р140 + 2ГУ81.» http://www.cqham.ru/R140.htm но продолжают поступать письма с просьбами выслать схему, разъяснить особенности схемы и конструкции этого усилителя, а также дать рекомендации по изменению режима работы ламп и разным модификациям, что я и решил сделать, дабы освободиться от бремени ответов на одни и те же вопросы. Недавно в одном из форумов на СКР обсуждался выбор, какую из схем РА на ГУ81 делать. Никогда раньше я не смотрел их, а тут увидел, что они содержат грубые принципиальные ошибки, которые обрекают на неудачу каждого, кто возьмется их повторять. Искал в И-нете, и был неприятно поражен тем, что не смог найти ни одной работоспособной схемы на ГУ81М с общим катодом.

Из общения в эфире и в И-нете видна довольно грустная картина. Многие радиолюбители, если не сказать большинство, слабо ориентируются в усилителях, основные познания черпают из рекламы, в лучшем случае из собственного опыта монтажа нескольких конструкций, из которого часто делаются неверные выводы, ввиду элементарного отсутствия знаний, как в том самом случае, что инициировал меня к публикациям на тему ламп и усилителей.

Я рад, что удалось повлиять на отношение многих радиолюбителей к т.н. «старым» лампам – ГК71, ГУ13 и ГУ81. Ряд моих корреспондентов уже сделали новые усилители с их применением, и убедились, что они не только ни в чем не уступают «современным», но и превосходят их по важнейшим параметрам. Это высокая эксплуатационная надежность, высокий КПД, низкий уровень интермодуляционных искажений, простота, высокая устойчивость, низкая стоимость. «Старые» лампы превосходят новые по экологическим показателям, таким, как уровень шума и отсутствие ионизации воздуха в помещении, где находится РА.

Выигрывают они и по экологическим показателям в эфире, что является фактором еще более важным, чем все предыдущие. Это низкий уровень внеполосных излучений, чистый, незашумленный сигнал. Ведь как ни печально, за последние 15…20 лет (а это годы интенсивной экспансии продувных ламп), шум вентилятора в сигнале стал привычным атрибутом «серьезного» усилителя. С этим все как-то уже свыклись и смирились, как с неизбежным. Но зашумленный сигнал - это сигнал низкого качества, и шум от вентилятора ничем не лучше прочих шумов, тресков и наводок. «Старые» лампы, не загрязняют ни помещение, ни эфир шумом, ввиду отсутствия самого источника шума.

Экологическая ситуация в эфире и престиж радиолюбителей среди прочего населения, напрямую зависят от качества применяемой аппаратуры, особенно выходного каскада передатчика. Старая пословица: - «Передатчик не бывает лучше его оконечного каскада» остается в силе.

В борьбе за экологию эфира, в течение многих десятилетий, самым популярным был метод запретов на мощные лампы. Не только на применение, но и на публикацию об их правильном использовании. Эта мера оказалась неэффективной, принесла экологической ситуации и престижу самого радиолюбительского движения больше вреда, чем пользы.

Запреты эти нарушались массово, постоянно и повсеместно, от крупных городов, до самых удаленных поселков. Причина явления в том, что радиолюбители творцы и экспериментаторы. Творческое начало, стремление «вперед и вверх» - фундаментальное, природное качество человека. Истребить в людях это невозможно, а усилия по подавлению порождают лишь извращенные формы. Запрет на мощные лампы стимулирует эксплуатацию маломощных в запредельных режимах, что является главным источником внеполосных излучений. Это приводит к резкому снижению надежности аппаратуры. Происшествия типа: «Во время контеста сгорел усилитель» являются заурядными явлениями на протяжении десятков лет. Самыми популярными стали перекачанные «полтинники» и ГУ74Б в «легком» режиме (со сниженным напряжением на аноде), а отсутствие информации о том, как правильно использовать более мощные и качественные лампы, приводило (и приводит) к появлению «бульдозеров» в эфире. В результате мы получили не только взаимные помехи, но и имидж радиолюбителя, как, прежде всего, создателя помех телевидению, сигнализации и пр.

Информация и обмен опытом по применению мощных ламп полезна для нашего хобби. Причем она должна быть ОБЩЕДОСТУПНОЙ. Не надо бояться, что какой нибудь новичок воспользуется ею для построения мощного, не положенного ему по лицензии, усилителя. Многолетняя практика показывает, что если сильно захочет, усилитель он все равно сделает, но сделает неправильно, и получится еще один «бульдозер». Это беда. И не только его, потому что слушать помехи от его сигнала прийдется всем остальным. Он и сам страдает от этого, прежде всего от соседей, обрезаюших фидера. А ведь на самом деле он не желает иметь грязный сигнал, это как ходить в грязной одежде.

Любители «держать и не пущщать» руководствуются мрачными перспективами снятия запретов, однако уже более чем 10 летний опыт стран, где эти запреты сняты, показывает, что ситуация с помехами стала значительно лучше. Не появилось ни одного нового «бульдозера». Более того, как только большая мощность перестала быть «запретным плодом», многие перестали стремиться к ней, как к самоцели. Обладатель мощного усилителя, точно также как обладатель авто со сверхмощным двигателем, довольно быстро приходит к выводу, что ему просто не нужна мощность, скажем 3кВт, а если и нужна, то не так уж часто и очень приятно для себя (и для всех остальных) обнаруживает, что усилитель, способный выдавать эти самые 3кВт при 1…1,5 кВт пиковой мощности, имеет сигнал, по качеству несравнимый с теми «полтинниками», при этом работает сверхнадежно.

И 1,5кВт оказались нужны лишь контестменам, большинство остальных остановилось на 500…700 Ваттах, что является их истинным пределом потребностей, и что особенно важно, ими самими, без давления со стороны, осознанным и принятым.

Мощность, которую без искажений может выдать усилитель, на самом деле самоцелью быть не может, поскольку является всего-лишь одним из параметров качества, наряду с КПД, КНИ, как в аудиотехнике. Ведь никто в концертном зале не стремится поразить слушателей мощностью звука, (это дурной тон), но каждому специалисту известно, что требования по качеству звука невозможно обеспечить усилителем, не имеющим многократного запаса по мощности.

В эфире подобные эстетические нормы поддерживаются наиболее зрелыми радиолюбителями. Для развития и продвижения в массы высоких стандартов качества, наиболее эффективными являются методы консультаций, если хотите просвещения, взаимной поддержки, обмен опытом, а отнюдь не запреты и закрытие информации о том, как строить высококачественную технику и деление на касты, кому можно, а кому нельзя ее строить или приобретать.

Выглядит это примерно также, как если бы кому - нибудь вздумалось вводить регламент на приобретение и использование автомобилей, в зависимости от этой самой категории. То есть начинающий непременно 2-3 года должен париться с «Запорожцем», потом с «Жигуленком», ну а когда выполнит норматив мастера спорта по авторалли, ему разрешат ездить, скажем на БМВ-750. Это не более чем пережитки феодального сознания, против которых массы радиолюбителей всегда восставали, а запреты эти нарушали.

Свое видение методов технического обеспечения высших стандартов качества сигнала, варианты выбора элементной базы, причины явного превосходства «старых» ламп над «современными», я довольно подробно изложил в упомянутых мною статьях. Это касалось в основном сравнительных характеристик пентодов ГУ81, ГК71 с «современными» (обожаю это слово) тетродами от ГУ34 до ГУ91Б. Но, поскольку в представлении многих радиолюбителей, самыми лучшими усилителями являются усилители на триодах с правой АСХ, с заземленными сетками, хочу уделить внимание и им.

В любительской практике такие усилители существуют давно, привлекают простотой схемотехники и питания. Триоды действительно превосходят тетроды (но не пентоды) по КПД, но их сверхлинейность – не более чем миф. В любительской литературе встречается обоснование их повышенной линейности присутствием внутренней ООС по току в каскадах с общей сеткой. При этом в лучшем случае рассматривается влияние токов сетки на входное сопротивление усилителя, а влияние их на коэффициент гармоник и интермодуляционные искажения даже не рассматриваются, как ни печально.

Действительно правый триод с ОС имеет внутреннюю отрицательную обратную связь, улучшающую линейность, но токи сетки сводят на нет их преимущество перед каскадами с ОК, и обычно они оказываются хуже по интермодуляционным искажениям, а это главный параметр качества. Зависимость тока сетки от напряжения между сеткой и катодом нелинейна. Нелинейная проводимость участка Сетка-Катод является генератором гармоник и продуктов интермодуляции, на ВХОДЕ усилителя, и ООС просто никак не может с ними бороться. Для лампы эти продукты ничем не отличаются от усиливаемого сигнала, и она добросовестно, с повышенной (благодаря действию ООС) линейностью их усиливает. Лампа не знает и не может знать, где полезный сигнал, а где паразитные продукты интермодуляции и гармоники. Поступил сигнал на вход, разложился на гармоники на нелинейной проводимости входа, она усилит как сам сигнал, так и продукты разложения. Именно поэтому правые триоды с токами сеток в профессиональной аппаратуре для линейного усиления не применяются.

У триодов с OC, особенно имеющих высокую крутизну АСХ, легко перегревается сетка, после чего прирост выходной мощности происходит в основном за счет роста мощности четных гармоник усиливаемого сигнала, т.е. внеполосных излучений.

Для предотвращения перегрева сетки, в цепь ее тока включают миллиамперметр, но это бесполезно. Разве только для самоуспокоения. Ток сетки триода зависит не только от уровня раскачки, но и от размаха амплитуды ВЧ напряжения на аноде. Перегрев сетки порождает эмиссию электронов с сетки. На каждом положительном полупериоде ВЧ синусоиды ток сетки положителен, а на каждом отрицательном – отрицателен. Милиамперметр показывает баланс этих токов, который может не выходить за границы допустимого, и по нему невозможно определить когда сетка уже перегрета. При этом модуль токов сетки, часто уже такой, что мощность, рассеиваемая на сетке, многократно превышает допустимые значения. Это является причиной искажений, сокращения срока службы и прострелов в лампах с ОС. Лампа с перегретой управляющей сеткой – мощный генератор гармоник.

Самыми лучшими для усилителей с ОС в настоящее время считаются мощные металлокерамические триоды ГС35Б.

Ко всем вышеописанным проблемам с сеткой, свойственной всем триодам, у них добавляются проблемы с плохим качеством вакуума и нежным катодом. Их оксидный катод разрушается как при недокале, так и при перекале. Контролировать его температуру затруднительно, потому что зависит она не только от напряжения накала, но и от температуры в помещении, обдува, режима сетки и анодного тока. При перекачках катод легко входит в режим автоэмисии, при котором дополнительно нагревается анодным током, получая энергию не только от источника накального напряжения, но и от источника анодного напряжения.

Такой режим оксидные катоды переносят недолго, структура катода разрушается, в результате чего теряется эмиссия. Способствует сокращению срока службы и ионная бомбардировка катода, имеющая место при плохом качестве вакуума, после того как лампа какое-то время не работала.

Если после перерыва в работе, лампу потренировать, вакуум восстанавливается, но во время каждой очередной тренировки, ионная бомбардировка катода усиленно разрушает его структуру. Поэтому металлокерамические лампы могут работать долго, если работают при хорошем обдуве, стабильных напряжениях, без перегрузок и перекачек, и если с момента пуска в эксплуатацию работают беспрерывно, как например в FM передатчиках. Все, или почти все эти условия в радиолюбительской эксплуатации невыполнимы, поэтому сокращенный срок службы «керамики» закономерен.

Значительные температурные перегрузки по любым причинам, как и режим автоэмиссии, легко переносят катоды прямого накала, поэтому прямонакальные лампы вроде ГУ81, ГУ5Б по факту имеют срок службы в несколько раз больше чем металлокерамические.

Условия эксплуатации усилителей мощности у радиолюбителей самые тяжелые, какие только можно себе представить. Это частые включения-выключения, простои, за которые лампы с плохим качеством вакуума успевают растренироваться, и нуждаются в новом цикле жестчения, на отсутствие коего отвечают прострелами с «летальным» исходом, а на циклические тренировки сокращением срока службы.

Необходимость регулярно тренировать металлокерамические лампы здорово портит жизнь и хорошие впечатления от работы в эфире. Типичная ситуация: за насколько дней выдалась свободная минутка, чтобы посидеть за трансивером, а тут сюрприз – работает ДХ! Чтобы сработать с ним, нужен усилитель. Усилитель нужно включить, подождать несколько минут пока эта самая «керамика» прогреется, да надо-бы потренировать лампу… Это требует времени, и как жалко, что драгоценное время надо тратить на такую рутину!!! Пока ты ее прогреваешь-тренируешь, ДХ ушел. Результат – одни огорчения. Не тренируешь – не успел дать вызов, лампу прострелило – огорчения другие!!! И как здорово, когда нет самих причин для всех этих хлопот!!! ГУ81,ГК71, готовы к работе через секунду после включения, причем гарантированно, независимо от того, сколько они простояли без работы.

Высококачественные усилители с ОС можно строить на петодах с модифицированной АСХ, например ГУ81М. Для этого на экранную сетку подавать 800…900В, на управляющую те же -220В, по ВЧ они должны быть заземлены. Пентодная сетка заземлена непосредственно, раскачку подавать в катод, чтобы ток управляющей сетки был равен 0 при максимальной амплитуде раскачки. Такой усилитель будет иметь уровень интермодуляционных продуктов 3-го порядка в районе -46дБ. Еще лучше в такой схеме будут работать ГК71. На экранную порядка 600…700В, на управляющую -120. Именно по такой схеме строятся выходные каскады лучших передатчиков магистральной связи, как например «Молния-3». Передатчики, использующие каскады c ОС, и небольшими токами управляющей сетки имеют этот параметр не лучше --30дБ, что далеко от качества Hi Fi класса.

В каскадах на петодах с глухозаземленными сетками, значительная мощность раскачки рассеивается на сетках, они перегреваются и каскад превращается в генератор гармоник. При этом показометр вых. мощности показывает линейный прирост мощности с ростом уровня раскачки, но прирост этот идет больше за счет роста мощности гармонческих и интермодуляционных составляющих. Поэтому в профессиональной аппаратуре такие схемы не применяются.

ГУ81, ГК71 в схеме с глухозаземленными сетками создают иллюзию сверхлинейных усилителей. Но это только на поверхностный взгляд, пока вместо показометра не подключишь на выход спектроанализатор. Показометр не различает мощности 1гармоники (полезного сигнала) от мощности 2-й, 3-й и т.д гармоник. Такие «измерители» мощности на гармониках врут так, что от усилителя можно «добиться» не только нереальной «мощности», но и КПД больше 100%!!!hi, в чем я лично убедился лет 20 назад в экспериментах с ГК71.

Иллюзия беспредельных возможностей «старых» ламп с глухозаземленными сетками создается из-за огромной электрической и термической прочности катода и сеток. Когда такой усилитель перекачивают, катод начинает работать в режиме автоэмиссии, когда он получает дополнительный разогрев не от источника накального напряжения, а от анодного тока. И прямонакальный катод, и сетки, длительно выдерживают такой режим, могут работать так годами, но с весьма повышенным уровнем четных гармоник. «Современные» лампы с оксидным катодом, взять хоть ГС35Б, тоже могут работать в таком режиме, спокойно качаются и до ампера, и до полутора ампер, только хватает их на пару контестов.

Хочу еще раз подчеркнуть. Независимо от схемы включения, токи управляющей сетки ламп с высоким качеством усилителя несовместимы.

Надежность и долговечность работы любой радиолампы зависит, прежде всего, от качества вакуума, надежности и долговечности катода.

Качество вакуума зависит от качества спаев металл-диэлектрик, самое высокое качество спаев имеет структура металл-стекло.

На качество вакуума влияет не только качество спаев, но и наличие/отсутствие материалов, переходящих в газообразное состояние в глубоком вакууме. Это материал баллона и материал катода. Поэтому металлостеклянные лампы с простыми вольфрамовыми катодами служат намного дольше, чем с катодами сложной физико-химической структуры.

Качество вакуума спаев металл-стекло, обратно пропорционально площади этих спаев, поэтому у ламп со штырьковыми выводами электродов оно выше, чем у ламп с коаксиальными выводами. Надежность непосредственным образом зависит от перегрузочной способности всех электродов.

Возможность визуального контроля состояния лампы существует только для стеклянных ламп, и повышает ее эксплуатационную надежность.

Когда 15лет назад я появился в эфире с новым усилителем на 2хГУ81, было много недоуменных вопросов - как я мог «скатиться» от лучшей из «современных» лампы - ГУ73Б до такого «старья» как «рогатка». Многим радиолюбителям объяснить это невозможно. Многие не понимают этого и сейчас. Чтобы понять, надо хорошо разбираться в конструкции разных радиоламп и физике процессов, в них происходящих.

Свой путь от ГУ73 до ГУ81 я назвал виртуальным конструированием радиоламп © , который по сути является мощным инструментом выбора ламп. Попробую кратко его описать. Итак. Как это было: Есть лампа. Лучшая из «современных» - ГУ73Б. Только сильно шумит обдувом, склонна к самовозбуду и легко выходит из строя, потому что сетки хилые. КПД низкий, динатронный эффект уже достал. Попробуем ее улучшить (виртуально). Что в ней плохо? Динатронный эффект. Выкидываем экранную сетку. Получаем крутой триод, но с неприлично хилой сеткой. Умощняем сетку, чтобы не перегревалась, отставляем сетку от катода дальше. От этого крутизна уменьшается, зато нагрузочная способность сетки увеличивается. Получилась ГС35Б.

Ну там нюансы только с площадью анода. Хороша лампа, только туповата, ведь нормальный по мощности контест-вариант это 2ГС35Б, не очень линейна из-за токов сетки, и не очень надежна по причине плохого вакуума и нежного катода.

Думаем дальше, как еще ее улучшить? «Меняем» керамический баллон на стеклянный. Катод хилый, как и все оксидные катоды. «Вставляем» прямонакальный. Он менее экономичен в смысле электроэнергии, но зато гораздо мощнее надежнее и долговечнее. Допустим, нам удалось впихнуть прямонакальный катод в ГС35Б. Что получилось? Получилась лампа в 2 раза мощнее и в 10 раз надежнее.

Только сетка опять хилая для такой мощи. Умощним сетку. Еще несколько удалим от катода, опять теряем крутизну. И что получилось? Получилась ГУ5Б прямо в НАТУРЕ!

Так-так. Хорошая лампа получилась, мощная, долговечная, устойчивая, но имеет пару недостков:

1. Тупая. Что-же делать? Что же делать? Сетку к катоду ближе – крутизна растет, сетка хилеет, отставляем сетку дальше от катода – лампа тупеет. Извечная дилемма триодов. В рамках триодов неразрешимая.
2. Проблемы с нелинейной проводимостью входа никуда не ушли!

Возвращаемся к ГУ73Б. Не выкидываем, а добавляем сетку. Что получилось? – Пентод ГУ71Б!!! Хорошая лампа, динатронного эффекта нет, но полного удовлетворения, которое может дать хороший пентод, нет. Почему? Потому что сетки хилые, и склонна к самовоэбуду из-за избытка крутизны. А почему они хилые? Да потому что крутизна АСХ=60мА/В. А нужна ли нам такая крутизна?

Производим простейший расчет, из которого следует, что при крутизне АСХ=5мА/В, лампа будет качаться до полной мощности 10-ю, Ваттами, при этом устойчивость усиления будет в 12 раз выше. То есть фактически высокая крутизна АСХ, в схеме с общим катодом, не полезный, а ВРЕДНЫЙ фактор, от которого лучше избавиться.

А какие факторы полезны? Линейность АСХ и эксплуатационная надежность, в данном случае ограниченная мощностью сеток. Сказано – сделано! Расставляем сетки подальше от катода и друг от друга, умощняем их, оптимизируем конструкцию не по максимуму крутизны, а по максимальной линейности АСХ. и что у нас получилось? Правильно - ГУ81 с продувным анодом и пока еще оксидным катодом, керамическим баллоном, со всеми их «прелестями». Меняем баллон на стеклянный, катод на прямонакальный. Получаем ГУ81 с мощностью и надежностью как ГУ5Б!!!

Классная лампа получилась. Мощная долговечная, устойчивая, линейная, не тупая. В схеме с ОК для полной раскачки требует всего 10 Вт!!! С такой лампой (пока еще виртуальной) ни одна "современная" и рядом не валялась. Правые триоды тоже. Что еще надо? Да все хорошо, только шумит, зараза!!! Выкидываем продувной анод, ставим графитовый, и получаем ГУ81 в НАТУРЕ!!!

Теперь появилось и еще одно преимущество перед продувными лампами. Состояние анода, сеток баллона и пр. можно контролировать визуально!

Что бы еще улучшить? ГУ5Б все же мощнее. Продувной анод мощнее был. Да. 2,5…3кВт с ГУ81 не сдерешь. Что же, поставим в РА не одну, а ДВЕ ГУ81!!!

И подведем итог. Что я приобрел, что потерял при переходе с ГУ73Б на 2ГУ81?

1. Большие они. Да. Но не больше чем ГУ73Б + турбина обдува. А вес снизился на 4кГ.
2. Больше потребляют мощности по накалу. Да. Но за счет более высокого КПД эта мощность пятнадцатикратно перекрывается экономией анодного тока, так что общее потребление энергии, при одинаковой выходной мощности, снизилось на 1,5кВт. Температурный режим облегчился. Таким образом по общему тепловому балансу и экономии электроэнергии 2ГУ81 оставляют ГУ73-ю далеко позади.
3. Мощность раскачки снизилась.
4. Выходная мощность возросла.
5. Интермодуляционные искажения снизились, линейность усиления возросла.
6. Исчезли проблемы с перекачкой и с динатронным эффектом, эксплуатационная надежность возросла.
7. Исчез шум турбины и необходимость регулярно чистить пыль в радиаторе анода и во всем усилителе. Нет турбины – нет пыли.
8. Исчезла ионизация воздуха в помещении, которая производилась продувкой его анода лампы.
9. Исчезла необходимость тренировать лампу после простоев в работе.
10. Исчезла необходимость несколько минут прогревать лампу перед включением на передачу. ГУ81 готовы к работе через секунду, независимо от того, сколько усилитель не был в работе, неделю, год, или три года.
11. Исчезла необходимость держать наготове запасную ГУ73Б, и регулярно тренировать ее.
12. Исчезла необходимость тратить значительные суммы денег на смену ламп. Пара ГУ81 проработала у меня бессменно более 12-ти лет, и параметры не ухудшились вообще, усилитель этот готов к работе и сейчас в любую минуту.
13. Исчезла опасность выхода лампы из строя при внезапном выключении электроэнергии.
14. Может длительно переносить аварийные режимы работы, как например, при отключенной антенне, или поломке аетенны.
15. О любых внештатных ситуациях (включена не та антенна, расстроена ВКС, поднялось напряжение и т.п.) ГУ81 сигнализирует своим видом. Посмотрев на нее, можно судить о режиме не только анода, но и катода, и сеток.
16. Стоимость ГУ81 на порядок меньше, чем любых «современных» ламп, и это закономерно, потому что ее металлоемкость крайне невелика, не содержит драгметаллов и каких бы то ни было дорогостоящих компонентов.

То есть, мнение о том, что ГУ81 безнадежно устарела, не более чем предрассудок некомпетентных людей.

Не виноват я, что для линейных усилителей большой мощности не создано ничего лучше, чем ГУ81 и ее старшей сестры ГК71!!! Мне жаль, что многие не знают этого!!!

Схема настолько проста, что как мне казалось, каждый может нарисовать ее по словесному описанию, которое я давал в эфире на протяжении более 10лет. Она отработана и проверена в многолетней эксплуатации в самых тяжелых условиях перегрузок, как по отдельным, так и по всем перегрузочным факторам одновременно. При отработке схемы, перегрузки создавались специально для получения экспериментальных данных по прочности и устойчивости элементов конструкции, т.к. результаты планомерных, методичных, длительных и прямых испытаний, являются самым достоверным ответом на вопрос, на что способна та или иная радиолампа, другие элементы, и конструкция в целом.

Схема стереотипна не только для 2х ГУ80, ГУ81, ГУ81М, но и для ГУ13, ГК71, и в принципе для любых пентодов или лучевых тетродов вроде ГУ29, ГУ50 или 6П45С. Нужно только на схеме изменить название ламп, и напряжения питания. Так для ГК71 подавать на экранную сетку (сетки) не 800, а 600В, соответственно на накал не 12,6, а 20В, Смещение упр. сетки не -320, а -180В, и уменьшить количество стабилитронов стабилизатора смещения, до напряжения стабилизации = 100…120В. Резисторы шунтов цепи управляющих сеток, которые для ГУ81 = 2к, 20Вт, для ГК71 достаточно 5…6Вт.

В этой схеме не обязательно применять 2 лампы, можно 3 или 4, или одну. В последнем случае можно исключить применение антипаразитного дросселя в цепи анода, да и в сетке пожалуй тоже. Естественно надо будет пересчитать данные Выходной Колебательной Системы исходя из отношения анодного напряжения и анодного тока.

На входе на каждом диапазоне применяется П-контур. Он:

1. Согласует выходное сопротивление трансивера = 50 Ом с входным сопротивлением ламп =1 кОм + Z вх. ламп + Z монтажа.
2. Осуществляет дополнительную фильтрацию гармонических составляющих в сигнале трансивера.
3. Осуществляет фильтрацию гармоник, возникающих на входе усилителя, при случайных перекачках ламп.

Можно применить любой тип согласующего контура, например параллельный резонансный контур с отводом от части витков катушки, или с емкостным делителем, или с широкополосным трансформатором + контур, настраивающий вход в резонанс. Эти устройства работают примерно одинаково, различаются лишь в нюансах. Более подробно они описаны в статье «Р140 + 2 ГУ81.» http://www.cqham.ru/R140.htm

Настраиваются эти контура при холодных лампах, без подачи на них каких-либо напряжений. Индикатором настройки является КСВ-метр трансивера, при выключенном Антенна Тюнере. В центре каждого диапазона КСВ=1, по краям не хуже 1,2.

При работе с таким усилителем АТ трансивера не нужен, он может отдыхать или отсутствовать.

При подаче всех питающих напряжений на лампы, и подаче раскачки от трансивера, показания его КСВ-метра не меняются, независимо от уровня раскачки. Если меняются – это сигнал о том, что в усилителе имеется значительная паразитная обратная связь, т. е. усилитель работает неустойчиво. Это бывает при применении т.н. «современных» ламп из за избыточной крутизны их АСХ. При смене ламп подстройка входных контуров не требуется ввиду очень малого технологического разброса входных емкостей «старых» ламп.

Антипаразитные дроссели на входе. Это 6 витков провода ПЭВ-0,8 на резисторе МЛТ-1, 82 Ома. Также работают при изменении номинала резистора от 51 до 150 Ом. Главное к ним требование – они должны быть одинаковы. Для этого, надо взять 2 одинаковых по длине проводка, залудить кончики на одинаковой длинне, скажем 5мм, и намотать их на одинаковые резисторы, припаяв кончики к выводам резисторов вплотную к их корпусам.

Нагрузочные резисторы на входе. У меня это по 2шт. ТВО-10 1 кОм, включенные последовательно (какие были под рукой). Они могут быть набраны из МЛТ-2, чтобы их суммарная мощность была не ниже мощности раскачки. Главное требование к ним и их монтажу – минимальная собственная индуктивность, это значит как можно более короткие выводы. Это же требование имеется и к конденсатору, блокирующему на землю ВЧ токи с «холодных» концов этих резисторов. Эти резисторы выполняют следующие функции:

1. Являются нагрузкой для трансивера. На них рассеивается вся мощность раскачки.
2. Шунтируют участок Сетка-Катод, т.е. вход лампы, что повышает устойчивость усилителя. Поэтому желательно располагать их как можно ближе к сеткам ламп.
3. По ним подается напряжение смещения ламп, определяющее рабочую точку лампы, во время передачи и запирающее лампы во время приема.

Считаю необходимым заметить, что схема предназначена для использования ламп без токов управляющих сеток. Ток сеток возникает при перекачках. Он течет через нагрузочные резисторы, создавая вольтодобавку к напряжению смещения. Вольтодобавка эта зависит от уровня перекачки и пропорциональна ей. Называется напряжением автосмещения. Отрицательно сказывается на качестве сигнала, потому что смещает рабочую точку в нелинейный участок АСХ, в режим класса С. Поэтому, если хочется прибавить мощности, увеличив раскачку, лучше еще поднять напряжение на экранных сетках, хоть до 1000В, смещая АСХ еще дальше влево, соответственно увеличить напряжение смещения, чтобы восстановить номинал тока покоя (рабочую точку), но не допускать токов управляющих сеток. Кроме искажений и гармоник ничего хорошего токи первой сетки не дадут.

Если нагрузочные резисторы зашунтировать дросселями, являющимися почти коротким замыканием для токов упр. сеток, то напряжения автосмещения возникать не будет, и искажений от смещения рабочей точки в класс С не будет. Именно так я делал, когда испытывал на прочность управляющие сетки ламп. Но искажения от токов сеток будут, потому что проводимость участка Сетка-Катод имеет нелинейный характер, поэтому лучше управляющие сетки не перекачивать, а поднять экранное напряжение. Это безопасно. Испытано. Как я ни пытался перегрузить экранные сетки до выхода лампы из строя – не удалось.

Стабилизатор смещения. Состоит из цепочки маломощных стабилитронов, подойдут любые – Д808, 809, 813, 814, КС 630, 650, 930, 950, можно вперемежку, лишь бы набралось необходимое напряжение стабилизации. И балластного резистора. У меня это 20 кОм 10Вт. Вначале я поставил 2Вт, но когда занимался испытаниями на прочность, пару раз спалил этот резистор, поставил 10 Ваттный, после чего забыл о нем. Этот выдерживает все, даже длительное короткие замыкания выхода стабилизатора. Стабилитроны не выходили из строя ни разу. Работают они в легком режиме, сеточные токи не смогли их спалить. Д808…814, иногда (в разных других схемах) нагреваются так, что выпаиваются и выпадают из платы, но все еще не перестают стабилизировать, в этой схеме они вообще не греются.

Должен заметить, что применение параллельного стабилизатора в цепях смещения обязательно. Он обладает низким выходным сопротивлением, и через него стекают токи сеток, если появятся. Применение в этой цепи стабилизатора последовательного типа из нескольких популярных схем, кочующих по И-нету, уже привело к разочарованию многих радиолюбителей. Виноватыми остались, конечно не эти радиолюбители, а «тупые» и «устаревшие» ГУ81М.

Дело в том, что без модификации режима экранной сетки от ГУ81 получить большую мощность без токов управляющей сетки невозможно, а стабилизатор последовательного типа перестает стабилизировать, когда нагрузка является не потребителем, а источником тока (сеточных токов). Эти токи на высоком выходном сопротивлении стабилизатора создают такое напряжение автосмещения, что лампы просто запираются им. Создается впечатление, что для достижения нормальной выходной мощности не хватает раскачки. Но увеличивать ее бесполезно, потому что вся дополнительная раскачка уходит на увеличение напряжения автосмещения, запирающего лампу. В результате не получается ни качественного сигнала, ни мощности, на которую лампа вообще-то способна.

В качестве индикатора тока управляющих сеток я применяю стрелочный микроамперметр. Он был полезен при измерениях и испытаниях. Когда они закончились, он стал индицировать только одно обстоятельство. Есть ток сеток, или нет его, поэтому его смело можно заменить маломощным светодиодом. Встречно - параллельно ему надо подключить простой диод, через который на сетки будет поступать напряжение смещения.

Питание экранной сетки.

Для линейного усиления электрических сигналов нет, и не может быть ничего лучше, электронных приборов с линейной проходной характеристикой. И такие были созданы. ГК71 и ГУ81 – лучшие из них.

Их проходные характеристики (АСХ) почти идеальные прямые, от максимального тока, равного пределу эмиссионной способности катода, до тока покоя, на нижнем загибе АСХ. Такие характеристики позволяют реализовать класс усиления В, близкий к идеальному, при уровне интермодуляционных искажений не хуже -40дБ. При этом электронный КПД лампы получается близким к теоретическому пределу = 0,785.

Однако, для линейного усиления SSB они имеют серьезный недостаток. Это лампы с центральнойАСХ. В типовомрежиме, соответствующем паспортным данным этих ламп.

Разработчики радиоаппаратуры, а это были в основном оборонные КБ, не имели возможности отойти от паспортных данных, поэтому преодолевали этот недостаток путем шунтирования нелинейной проводимости, возникающей с токами управляющей сетки либо резистором, либо низким выходным сопротивлением предыдущего каскада. Для этого он обычно в 10 и более раз мощнее, чем это необходимо для собственно раскачки.

Мощность, рассеиваемая на управляющей сетке, перегревает сетку и возникает автоэмиссия электронов с управляющей сетки. Автоэмиссии электронов с экранной сетки в пентодах не бывает, потому что как она ни раскаляйся, хоть добела, электроны с нее на анод не полетят. Они заперты электрическим полем отрицательной (относительно экранной сетки) полярности, которое создается заземленной пентодной сеткой. Не полетят они и на управляющую сетку потому, что потенциал управляющей сетки относительно экранной тоже отрицателен. А вот защиты от автоэмиссии электронов с управляющей сетки никакие радиолампы не имеют. Электроны, излучаемые катодом и управляющей сеткой, испытывают ускоряющее воздействие поля экранной сетки, поэтому их поток пентодная сетка не блокирует. Анод, своим потенциалом тянет свободные электроны к себе и не различает, откуда они взялись, с катода или с управляющей сетки. Ток эмиссии управляющей сетки пропорционален ее температуре. Температура пропорциональна среднему уровню раскачки. Ток эмиссии создает дополнительную постоянную, точнее НЧ составляющую анодного тока, которая перегружает анод и дополнительно разогревает управляющую сетку. При этом оператор смотрит на анодный миллиамперметр и ловит кайф – какая моща, какая моща!!!, но это не более чем иллюзия, потому что прирост мощности идет в основном за счет гармоник.

Ток эмиссии электронов с управляющей сетки пропорционален еще и мгновенной разности потенциалов Анод – Упр. сетка. Эта разность потенциалов достигает максимума на каждом отрицательном пике ВЧ синусоиды на сетке. При этом мгновенное значение напряжения на ней, равно сумме напряжения смещения и амплитуды ВЧ напряжения, это около - - 400В. А мгновенное значение напряжения на аноде в этот момент равно сумме напряжения анодного питания и амплитуды ВЧ напряжения на нем. Это около +6000В. В такие моменты, когда лампа должна быть заперта, и мгновенное значение анодного тока должно быть равно 0, электронный поток с управляющей сетки не только не равен 0, но и получает дополнительный всплеск, что равносильно росту мощности четных гармоник усиливаемого сигнала. При этом индикатор вых. мощности показывает прирост выходной мощности, что создает иллюзию высокой линейности каскада. Ведь простейшие индикаторы не различают, за счет какой гармоники сигнала произошел прирост мощности.

Описанные негативные физические явления в лампах с центральной АСХ не позволяют сильно разогнаться в работе с током управляющей сетки, и преимущественно используется левая часть АСХ, поэтому военные передатчики на ГУ81 имеют максимум 750Вт выходной мощности на лампу. А это более чем двукратное недоиспользование ее фактических возможностей.

Можно конечно во всех этих нюансах не разбираться, качать их до посинения, как это мы и делали, причем десятилетиями. У нас в клубе стоял морской передатчик Р641, вообще не предназначенный для SSB, качали до 1,5 ампер и более. Сигнал был бульдозерный, а виноватыми остались, и остаются во мнении многих радиолюбителей до сих пор, как вы думаете, кто?...Правильно. ГУ81!!!

Этот передатчик не пропускал ни одного контеста, работал с утра до вечера, иногда и круглые сутки, работали на нем все, от начинающих до асов. Сотни раз бывали ситуации, когда ВКС неправильно настроена или включена не та антенна, и через 10 лет такой эксплуатации решили поставить новые лампы. Поставили, и ничего не изменилось. Старые ГУ81 за все это время не потеряли ни эмиссии, ни крутизны, поставили их обратно, и работали они, пока СССР не развалился, и ДОСААФ с ним.

Почему? Потому что ГУ81 имеет колоссальный запас прочности. Если бы в том передатчике стояли какие-нибудь «современные» вроде ГУ74…78 - гора из них, горелых, не дала бы к клубу подойти.

Кстати сказать, автоэмиссией электронов с управляющей сетки, грешат «современные» лампы, причем для ее возникновения, их даже не обязательно перекачивать до захода в положительную область напряжений участка Сетка-Катод. Их сетки очень тонки, расположены в микроскопической близости к раскаленному катоду, поэтому итак уже горячие, и для того, чтобы с сетки полетели электроны к аноду, хватает небольшого дополнительного разогрева емкостным током Сетка-Катод, возникающим при подаче раскачки. Чем выше частота раскачки, тем больше этот ток, и соответственно эмиссия. Это явление хорошо знакомо владельцам ПЖ-3 на ГУ78Б. При этом миллиамперметр в цепи сетки показывает отрицательный ток сетки. У ГУ73Б этот эффект проявляется еще сильнее, потому что емкость Сетка-Катод еще больше. В общем, чем лампа «современнее», чем выше ее крутизна, тем хуже.

Если же их еще и перекачать (случайно – нечаянно) они быстро выходят из строя. Я уж молчу о проблемах с экранной сеткой. Они знакомы каждому, кто их эксплуатировал. Потому что в них пентодная сетка отсутствует, и они не защищены не только от эмиссии с управляющей сетки, но и от эмиссии с экранной сетки. Токи экранной сетки в десятки раз больше чем управляющей, и проблем с ней больше соответственно. Стоит экранной сетке перегреться, она становится источником свободных электронов, как любой кусок раскаленного металла в вакууме. Электроны эти устремляются к аноду. Ведь между анодом и экранной сеткой в ТЕТРОДЕ для них нет никаких препятствий. Образуется открытый паразитный диод (динатрон). Ток через этот диод еще больше разогревает экранную сетку. Процесс поддерживает сам себя и развивается лавинообразно. В результате все, что подключено к экранной сетке выгорает, лампу можно выносить «вперед ногами» и вынимать из кармана 350-400$ на новую.

Чтобы экранная сетка в тетродах не перегревалась, приходится очень тщательно и осторожно настраивать ВКС так, чтобы коэффициент использования анодного напряжения был не более 60…65%, то есть вынужденно отдавать в жертву КПД усилителя.

Когда такие лампы работают в радиовещательных т TV передатчиках, проблемы в основном с КПД, ведь там годами не меняют настроек, частота, и антенны не меняются. В любительских условиях усилитель приходится постоянно перестраивать на другие диапазоны, на другие антенны, менять частоты в пределах диапазона, при уходе с частоты настройки меняется нагрузка, потому что входное сопротивление антенны на разных частотах разное. Антенны вращаются, и деформируются ветром, отчего их параметры тоже меняются. Поэтому интенсивность выхода из строя «современных» тетродов с хилыми сетками в любительских условиях весьма и весьма впечатляет, особенно на контест-позициях.

К этому добавляются неприятности с плохим качеством вакуума, особенно металлокерамических ламп. За время простоев в работе, он ухудшается, что также часто приводит лампы к «летальному» исходу, и, как минимум, ускоренному износу катода. А любительский амплифаер даже в принципе не может быть включенным постоянно, его частые включения-выключения, простои и нестабильность питающей сети - неизбежная данность. Поэтому для серьезной работы радиолюбителям, как никому более, необходимы сверхнадежные лампы, такие как ГУ81.

Если в Вашем усилителе ПЕНТОД - ГУ81 эти проблемы отсутствуют, за режимом экранной сетки следить не надо, ВКС можно и нужно настраивать по максимуму выходной мощности, при этом коэффициент использования анодного напряжения приближается к 100%, а КПД к теоретическому пределу. Изменение нагрузки приводит к перегрузочным режимам экранной сетки и анода, но их электрическая и термическая прочность имеют большой запас, поэтому ГУ81 из всех подобных «приключений» выходит невредимой. Качество вакуума у них таково, что даже после 20 лет лежания на складе, работают без прострелов и без специальной тренировки. Это я испытал лично и многократно. Вакуум так хорош потому, что материалы баллона, арматуры и катода «старых» ламп, не содержат веществ, испаряющихся в вакууме, а площадь спая металл-стекло сведена к минимуму.

В моем РА на базе Р140, я три года методично занимался экспериментами по выявлению слабых мест, за это время замучал 20 «рогаток», по окончании эксперимента, 12 лет одна пара проработала в нем без единого отказа, работает, и по сей день.

Чтобы повысить коэффициент использования ламп с центральной АСХ, надо их АСХ сделать левой. И в отличие от военных, нам, радиолюбителям никто не может запретить это делать.

Факт, что при увеличении напряжения на экранной сетке, АСХ лампы смещается влево, известен давно. Но я не знаю, чтобы кто-нибудь проделал конкретные измерения и испытания для практической реализации метода. Поэтому, первое, что я сделал, это снял анодно – сеточные характеристики ГУ81, при различных напряжениях на экранной сетке, когда решил применять ГУ81 в схеме с ОК. Вот результат этой работы:

Не претендую на прецизионную точность, но эффект смещения АСХ влево, при повышении напряжения на экранной сетке, очевиден. То есть, при напряжении на экранной сетке = 700В, ГУ81 может выдать уже 1000Вт колебательной мощности на левом участке АСХ, при Uэ = 800В, это около 1500Вт, при Uэ = 900В – около 1900Вт.

Возможные неточности в моих измерениях и построении вышеприведенного графика семейства АСХ никакой роли не играют. Причем независимо от анодного напряжения. Для повышения коэффициента использования лампы, то есть наращивания ее выходной мощности, без вреда для качества сигнала, необходимо выполнять условия:

1. Уровень раскачки должен быть таким, чтобы тока управляющих сеток не возникало даже на пиковых уровнях сигнала.
2. Если выходной мощности мало, надо увеличить напряжение на экранной сетке. Увеличить напряжение смещения, чтобы восстановить рабочую точку, изменившуюся при изменении Uэкр. (добавить стабилитронов в стабилизаторе смещения).
3. Смотрите п. 1.

Увеличивать мощность таким способом можно до тех пор, пока аноды ламп не будут приобретать светло-красный цвет во время передачи. Можно добавлять и еще, когда они белые, и в таком режиме они могут работать часами, сутками и месяцами, но надо иметь в виду, что это уже ненадежный температурный режим. Баллон может вдруг расплавиться, и лампу придется заменить.

В процессе испытаний ГУ81 на прочность мне не удалось выявить пределов прочности сеток. Так экранные сетки я длительно пытал при напряжении 1000В и токе 0,4А. Не сгорели, ни на одной из ок. 50 штук, подвергшихся этому испытанию. Однако мощность, рассеиваемая на аноде, большого запаса, от указанной в паспорте, не имеет. Я имею ввиду СРЕДНЮЮ мощность за время передачи. Она ограничена температурой анода. Так при Uэ = 800В, Uа = 3 кВ, Р вых. = 1500Вт в режиме класса В на аноде лампы рассеиваются паспортные 450Вт. Лично я остановился на таком режиме, как предельном, для надежной работы.

Ничто не мешает подать на экранную сетку 900 или 1000В. Повысить анодное до 4…5кВ. Без снижения надежности СРЕДНЮЮ мощность превышать нельзя, но ПИКОВУЮ можно нарастить еще вдвое.

Такая модификация позволяет выключить устройства, повышающие среднюю мощность сигнала, и получить качество, недостижимое для тех, кто вынужден их применять, без потери мощности, которую они дают.

Это прием для любителей самых высококачественных сигналов с высоким пик-фактором.

Такой режим работы ламп я использовал в течение нескольких месяцев, но потом из повседневного обихода исключил, потому что тогда надо следить за уровнем раскачки, а я человек темпераментный, в контесте, или в беседе могу начать орать в микрофон, забывая смотреть на стрелки, пока одна из ламп не «втянет» баллон.

Клиппирование применяю, прежде всего, как меру, ограничивающую перекачку, и тем самым обеспечивающую надежность работы усилителя.

Стабилизатор экранного напряжения.

Если напряжение на экранной сетке не стабилизировано, теряется и линейность, и мощность усилителя. Не поднимается рука рисовать стабилизатор, что применяю я. Этого монстра на 6С33С и 6Ж52П я сделал потому, что надоело тягать разные трансы, когда делаешь очередной амплифаер. Это блок питания на всю оставшуюся жизнь, и в РА никаких трансов не ставлю давно. Трансформаторам место не на столе, а где-нибудь на полке или под столом. Высоковольтный транс со всеми дросселями и конденсаторами у меня вообще в подвале, чтобы никто не попал под высокое напряжение, и пусть гудит там, а не перед носом.

В моем УИПе 6 трансформаторов и 3 стабилизатора. Один может выдавать +100…1000В при токе до 600мА. Второй -0….330В. Третий дает -27В для автоматики Р140, ну и еще там несколько выпрямителей для разных реле и пр. Все это в коробке, размером 40 х 30 х 20см. На передней панели имеются 2 микроамперметра, с переключателями, так, что я могу контролировать напряжение и ток любых двух источников одновременно. Работает он надежно, и обеспечивает низковольтную часть любого РА, а также быструю смену режимов. Переделывать его уже не буду. Недостаток моего стабилизатора в том, что он требует ожидания больше минуты, пока накалится 6С33С, в то время, как ГУ81-е готовы к работе через секунду после включения.

Сейчас я бы сделал простейший транзисторный стабилизатор последовательного типа, по схеме эмиттерного повторителя на высоковольтных транзисторах, с цепочкой стабилитронов в базе. Привинтил бы их к радиатору побольше, чтобы совсем за него не переживать.

 

Схему можно упростить, применив один транзистор, однако если не повезет, при больших токах нагрузки он может не справиться со стабилизацией, потому что высоковольтные транзисторы часто имеют совсем небольшой коэффициент передачи тока.

Два транзистора справятся в любом случае. Схема их включения и функционирование – нечто среднее, между эмиттерным повторителем на включенных параллельно транзисторах и двойным эмиттерным повторителем. При небольших токах нагрузки (до 50мА) работает только нижний (по схеме) транзистор, как простой эмиттерный повторитель, при больших (до 0,4А) схема работает как эмиттерный повторитель на составном транзисторе. В этом стабилизаторе есть контактная пара RX/TX, если в блоке питания есть лишний контакт реле, можно ее подключить, в режиме приема меньше будут греться стабилитроны. Можно и не использовать, заменив ее перемычкой.

Пентоды свободны от динатронного эффекта и перенапряжений экранной сетки. Их сетки не нуждаются в защите от перегрузок. Поэтому такой простой стабилизатор достаточен. Разумеется, как и любой узел, совершенствовать его можно сколько угодно.

Цепочка электролитических конденсаторов в экранной сетке у меня фактически находится в блоке питания. Большая, порядка 20…50 мкФ емкость Экранная сетка – земля необходима. Нужна она потому, что при усилении SSB сигналов на экранной сетке наряду с ВЧ, возникают НЧ напряжения, пропорциональные мгновенному значению уровня огибающей. Их, как и ВЧ надо закоротить на землю. Невыполнение этого требования ведет к появлению паразитной АМ усиливаемого сигнала, что приводит к ухудшению его качества.

На самом деле и амперметр с вольтметром в цепи экранной сетки нужны только на период отладки усилителя. Он совершенно необходим, когда в РА применяются «современные» лампы с нежными экранными сетками, склонные к динатронному эффекту и прострелам. На него нужно смотреть, когда настраиваешь П-контур, чтобы выбирать компромисс между макс. выходной мощностью и допустимым пределом тока экранной сетки.

Если в усилителе используется пентод ГУ81, ВКС надо настраивать по максимуму выходной мощности, а на ток экранной сетки не обращать внимания. Только в период отладки и испытания нужно убедиться, что стабилизатор экранного держит напряжение при любых ситуациях. Очень невредно посмотреть, не срывается – ли стабилизация в вечерние часы, когда напряжение в сети минимально, и падает в некоторых местах до 180…170В. Еще лучше эту ситуацию смоделировать при помощи ЛАТРа, Потом о стабилизаторе экранной сетки и ее режиме можно забыть.

Выходная колебательная система (ВКС) необходима для:

1. Согласования выходного сопротивления лампы с нагрузкой (антенной), для реализации максимально возможного коэффициента передачи ВЧ мощности рабочей частоты от лампы к нагрузке.
2. Фильтрации гармонических составляющих анодного тока лампы.

ВКС БУМ Р140 имеет хорошую конструктивную добротность и электрическую прочность. Конструктив ее таков, что позволяет производить модификации, изменять схему включения секций вариометра, производить подключение дополнительных элементов, не предусмотренных в штатном исполнении, то есть обладает гибкостью, достаточной для работы с любыми лампами и на любые мыслимые нагрузки. Мощный шаровой вариометр, имеет диапазон индуктивностей 0,46…36мкГн, чего более чем достаточно на все случаи жизни.

Однако в штатном исполнении БУМ работает совместно с блоком УСС. Особенности штатной эксплуатации Р140, таковы, что ВКС БУМ всегда настраивается на эквивалент 50ом, а согласование с антенной и дополнительную фильтрацию гармоник осуществляет блок УСС.

Многие радиолюбители используют БУМ Р140 без переделки ВКС и без блока УСС, однако фильтрация гармоник, особенно на НЧ диапазонах оказывается недостаточной, а на 80 и 160м диапазонах ВКС плохо настраивается на антенны, входное сопротивление которых заметно отличается от 50 Ом.

Реальные антенны не бывают строго 50 омными, даже в пределах одного диапазона, поэтому хорошая ВКС должна обеспечивать настройку при многократном отклонении сопротивления нагрузки от 50 ом. Это определяет применимость РА, то есть его живучесть. Как пример из жизни… просыпаешься перед контестом, а все антенны покрыты инеем или льдом. КСВ>4. РА с негибкой ВКС, тот же непеределанный Р140, можно и не включать, ГУ43,78 хватит минут на 5. АТ трансивера тоже такую нагрузку не тянет, и для Вас контест кончился, не начавшись. Если же ВКС хорошая, она настроится и на такую нагрузку, отвечать хоть и похуже, но будут, а через полчаса – час, лед растает, в том числе и от ВЧ разогрева проводов и, подстроив ВКС можно будет продолжать работать как ни в чем ни бывало. Поэтому я модифицировал ВКС. Все подробности описаны в http://www.cqham.ru/R140.htm

За исключением одной. Мне не понравилось, что все элементы ВКС в штатном исполнении БУМ Р140 находятся под высоким напряжением. Кроме того, мне удалось раздобыть несколько ламп ГУ73Б, но не было никакой уверенности, что вариометр БУМ Р140 выдержит столь повышенную мощность. А сжечь его очень не хотелось. Поэтому я решил сделать разгрузить его хотя бы по постоянному току и сделал параллельную схему питания. Разделительный конденсатор 2200пФ х 3кВ х 20 кВАр переместил в анод. Надо бы туда поставить конденсатор на 6кВ, но под рукой не было, сделать, как всегда, хотелось скорее. Я еще подумал, что 3х киловольтный может сгореть, но за все годы он не сгорел, и я забыл, что на нем 3кВ написано.

Довольно долго я «воевал» с анодным дросселем. При таком уровне мощности мне не удалось сделать дросселя, работающего на всех диапазонах в «горячем» конце П-контура. На ВЧ в нем возникают пучности напряжения, и из такой области дросселя возникает электрическая дуга 5…7см на землю, дроссель перегорает, провод разматывается и хлещет 3-мя киловольтами по всему отсеку. Некоторые явления в нем для меня так и остались загадкой. Ни с того, ни с сего ВНУТРИ каркаса дросселя, а это трубка из радиофарфора диаметром 30мм и толщиной стенок 3мм, возникает что-то вроде шаровой молнии. Свет от нее, свободно проникает сквозь керамику, потом взрыв, и внутренняя поверхность, разлетевшихся кусков каркаса, оказывается покрытой тонким слоем металла….???... При мощностях до килоВатта как-то удавалось обойти такие моменты путем отмотки – домотки нескольких витков, а тут сплошная стрельба… Дроссель работает как длинная линия с непредсказуемыми параметрами, которые ни посчитать, ни смоделировать.

Однако упорство мое не осталось без вознаграждения. Пришла идея! Чтобы дроссель этот перестал проявлять себя как длинная линия, сделать его короче и толще h1! Его индуктивность я выбрал не десятки - сотни мкГн, как обычно, а единицы, точнее, всего в 2 раза больше, чем расчетная индуктивность П-контура на каждом диапазоне. Импеданс такой катушки легко посчитать, померять, и никаких пучностей напряжения и взрывов больше не было.

Так из бывшего анодного дросселя получился дополнительный параллельный контур ВКС. Через него на анод подается анодное напряжение. Схема ВКС стала ДВУХКОНТУРНОЙ.

Это позволило:

1. Обеспечить улучшенную фильтрацию гармоник.
2. Обеспечить беспроблемную настройку П-контура, когда имеется заведомо избыточная выходная емкость ламп, монтажа и др. элементов, таких как начальная емкость переменного конденсатора «горячего» конца П-контура.

Последняя возможность – мой подарок тем, кто думает, что 2ГК71 или 2ГУ81 не могут работать на 28мс.

Могут. Могут и 3, и 4ГК71, 4ГУ81. И не обязательно в блоке Р140, а в любом самодельном. Каждый может сделать этот узел удобным именно для СЕБЯ, для СВОЕГО усилителя с учетом его конкретных размеров, ламп, конкретного расположения элементов и пр. Количество вариантов реализации этой идеи множество. Попробую пояснить, как это сделать, на примере: Думаю что метод расчета П-контура знаком читателям этой статьи. Он описан в любом хэндбуке. Есть даже готовые таблицы для различных Rое, в И-нете много виртуальных калькуляторов для таких расчетов.

Допустим расчет (таблица, калькулятор) говорят, что на 28 мс нужен контур с индуктивностью 0,5мкГн, и с емкостью «горячего конца» П-контура – 40пФ. А у Вас 2 ГУ81 Свых=50пФ + Смонтажа = 60пФ. Тут можно сделать вывод, что 2 ГУ81 (ГК71 и пр.) не будут работать на 28мс. Некоторые убеждаются в этом практически, виновными остаются «тупые», «старые» лампы. Но. Возьмем анодный дроссель с индуктивностью не 100…200мкГн, а 1мкГн. См. рис….

Емкостной ток Свых. Разделится на 2 тока. В соответствии с законом Ома 2/3 потекут в П-контур, а 1/3 потечет в этот самый «дроссель», который будет работать уже не как дроссель, а как параллельный резонансный контур. Разделение емкостных токов физически равнозначно разделению Свых. На 2 емкости. Одна =40пФ резонирует в П-контуре, другая (нам лишняя)=20пФ резонирует в дополнительном параллельном контуре. Другими словами. Наш «дроссель» скушал, нейтрализовал лишних для нас 20 пФ паразитной емкости на «горячем конце» П-контура.

Если лишней емкости не 20, а 40пФ, индуктивность этого «дросселя» нужно взять (грубо говоря) не 1, а 0,5мкГн. Если надо нейтрализовать 10пФ – 2мкГн. Таким образом можно нейтрализовать слишком большую начальную емкость «горячего» КПЕ, или дополнительной лампы или двух.

Точное значение индуктивности на любой частоте можно легко рассчитать по известным формулам, а совсем легко при помощи виртуальных калькуляторов, которых в И-нете предостаточно. Количество витков, диаметр провода, диаметр намотки (какой удобен для Вас) тоже выдаст калькулятор, например из программы ММАНА. Проверено. Можно даже не мерять приборами, а отклонения из-за влияния окружающих предметов легко корректируются сдвижением-раздвижением витков. Главное – осторожно, чтобы не попасть под высокое напряжение.

В моем РА индуктивность параллельного контура коммутируется хлопушками (3шт.) от РСБ-5, подвешенными вниз «языками».

Катушки L1 и L2 – это одна катушка без каркаса. Намотана она посеребренным проводом 2,5мм на оправке 35мм. с шагом 5мм. Вся катушка (L1+L2~2мкГн) имеет 15 витков, секция 28мс(~1,5мкГн) – 11витков.

L3, L4, L5 на пластмассовом каркасе диаметром 50мм от РСО-30. Провод ПЭВ 2мм, шаг намотки 4мм, имеет 26 витков с отводами от 6 витка (L3, 14мс~1,5мкГн), от 14 витка (7мс, L4+L5, ~4,5мкГн), и вся катушка (3,5мс L3+L4+L5 ~9,5мкГн).

Катушка L6 намотана на отдельном керамическом каркасе диаметром 30мм, проводом ПЭВ 1,5 с шагом 2мм, 50 витков 1,8мс ~12мкГн. Чтобы витки не скользили по каркасу, они покрыты тонким слоем эпоксидной смолы.

Естественно, конструктив этих катушек может быть другим. Их можно сделать более добротными, при этом фильтрация гармоник будет еще лучше, а потери меньше. Еще более радикально улучшить фильтрацию гармоник (а это особенно актуально для MS, M2 и MM позиций) можно, увеличив емкости «горячего» конца П-контура и уменьшив индуктивности L1…L6. Думаю, что перерасчет этих индуктивностей и емкостей, для заинтересованных большого труда не составит.

Все контурные конденсаторы К15У, на напряжения от 6кВ и выше, мощностью 20кВАр и выше. Блокирующие ВЧ цепи в ВКС конденсаторы – КВИ-3 4700пФ 5кВ. L7 – это «родной» анодный дроссель от БУМ Р140 индуктивностью 65 мкГн. Совместно с блокирующими конденсаторами L7 представляет собой фильтр, препятствующий проникновению

ВЧ токов в шину питания анодов.

Нигде в радиолюбительской практике, ни в каких публикациях, я не встречал двухконтурной ВКС такого типа, поэтому считаю себя автором этой инновации. Эта ВКС представляет собой комбинацию параллельного контура и П-контура. Для простоты восприятия, и отличия от прочих ВКС, применяющихся радиолюбителями, я решил дать ей название - LP-контур.

LP-контур замечателен тем, что при двухконтурной схеме ВКС, количество подстраиваемых элементов, такое же, как в обычном П-контуре. В то же время, подавление гармоник усиливаемого сигнала пропорционально произведению Q-фактора П-контура, на Q-фактор дополнительного параллельного контура. Это позволяет при сравнительно небольших Q-факторах обоих контуров, добиться значительного ослабления гармоник, недостижимого с применением одного П-контура, а применения двойного П-контура требует введения еще одного элемента подстройки, что усложняет конструкцию, удорожает ее и усложняет эксплуатацию РА.

Антипаразитные дроссели в анодах ламп – это 4 витка сварочной шины 10мм шириной и 2мм толщиной на оправке диаметром 10мм с зазором между витками 1мм. Внутри этих дросселей расположены резисторы ВС2-47ом. Их выводы, под самый корпус резисторов, привинчены болтами М3 к выводам шин. Все «земляные» цепи соединены широкими медными шинами, из тонкой медной фольги, проложенными по шасси.

У меня от блока ламп до разделительного конденсатора расстояние 12 см. Цепь от антипаразиток до этого конденсатора сделана из широкой 3см. медной фольги.

Настройка усилителя.

Прежде всего необходимо проградуировать все измерительные приборы, путем сравнения их показаний с образцовыми. Ни в коем случае не следует тестировать, подбирать шунты миллиамперметров в цепи экранной сетки и анода при рабочих напряжениях. Это следует сделать при низких напряжениях 5…25В. Полагаю, что человеку, взявшемуся построить описываемый усилитель, эти элементарные операции знакомы. Если нет, то надо повторить соответствующие положения из школьного курса физики, и проделать необходимое, в качестве лабораторных работ.

Далее необходимо протестировать все источники питания. При этом никогда не забывать, что изделие содержит источники высокого напряжения, опасного для жизни, и строго соблюдать правила техники безопасности. Никогда не забывайте, что одно-единственное их нарушение может оказаться последним в Вашей жизни.

Каждый источник должен выдавать требуемое напряжение при максимальной нагрузке, при которой усилитель будет эксплуатироваться. Проверить их необходимо при изменении питающих напряжений сети, существующей в Вашем шэке. Для этого полезно включить в розетку вольтметр и понаблюдать в каких пределах меняется напряжения сети. Обычно оно падает в 6-8 часов вечера, и возрастает глубокой ночью. Зависит от сезона, температуры, удаленности Вашего жилища от трансформаторной подстанции и состояния электросетей в Вашем районе.

Как для обеспечения устойчивости, так и качества работы аппаратуры, весьма полезно применять сетевые стабилизаторы, или хотя-бы регуляторы напряжения сети, где только это возможно.

Следующей процедурой будет тренировка ламп. Я много экспериментировал с ГУ-81, убедился, что в тренировке они вобщем-то не нуждаются, но, как говорится - береженого Бог бережет. Кто знает, в каких условиях они хранились? Для этого:

1. Вставляем пару ламп в усилитель, подаем накал, и пусть они покалятся несколько часов.
2. Подаем напряжение смещения, запирающее лампы.
3. Подаем анодное напряжение. Лучше пониженное, раза в 1,5…2.
4. Подаем экранное напряжение. Лучше пониженное, тоже в 1,5…2 раза. Пусть они так постоят еще часок-другой.
5. Уменьшаем напряжение смещения, чтобы появился небольшой ток анода 5…10мА. Пусть поработают на таком токе полчаса-час, а лучше пару часов.
6. Запираем лампу «минусом» на управляющей сетке и подаем полное анодное напряжение, Пусть постоит так часок - другой.
7. Уменьшаем напряжение смещения, чтобы появился небольшой ток анода 5…20мА. Пусть постоят часок - другой.
8. Уменьшаем напряжение смещения до получения тока анода, чтобы аноды слегка розовели, Пусть покалятся.
9. Увеличиваем ток анода, чтобы аноды были красными, Пусть покалятся часок-другой.
10. Подаем полное экранное напряжение, и сначала маленький ток анода, потом больше, больше и при красных анодах пусть постоят несколько часов.

Лампы, особенно не совсем остывшие, лучше не брать голыми руками, а через толстую чистую салфетку, полотенце или верхонку, надетую на руку. Если на баллон попала грязь или жир, удалить ее тампоном ваты, смоченным спиртом. Только лампа при этом должна быть холодной! Лампы, которые много лет валялись где-попало, и от этого покрылись грязью, надо промыть под струей воды с мылом, потом опять тщательно прополоскать, чтобы вода промыла внутренности цоколя, затем просушить. Время от времени, может раз в полгода, сухой чистой ветошью смахивать пыль с верхней части баллона.

Если там появилась грязь и жир, помыть под краном и просушить. Если у Вас есть запасные лампы, которые долго не работали, полезно все их так потренировать. В ближайшие несколько лет они будут готовы к работе немедленно и гарантированно.

Еще раз хочу напомнить о технике безопасности при таких занятиях. Никогда не нужно спешить. Контролировать каждое свое движение. Не прикасаться к лампам, пока не отсоединено анодное напряжение и не выключено экранное напряжение.

Я себе взял за правило лет 30 назад, на передней панели усилителя – Вольтметр анодного напряжения, а само анодное напряжение подается через толстый коаксиальный кабель и ВЧ разъем. Я никогда не прикоснусь к лампам, пока фишку разъема не отключу от усилителя, даже если знаю, что высокое напряжение выключено. Это отработано до автоматизма, и является хорошей привычкой.

Потом, при холодных лампах и выключенных всех напряжениях, настраиваются входные контура, по показанию КСВ-метра трансивера =1 в середине каждого диапазона, и можно включать, выставлять ток покоя 50…60мА на лампу, подавать небольшую раскачку, подстраивая ВКС, постепенно ее увеличивать до максимума. Максимум допустимой раскачки – это появление тока управляющих сеток минус 3…5%. При этом мощность ограничена температурой анодов. Если они уже светло-красные – все. Больше качать нельзя. Если нет, и хочется больше, но возникает ток управляющих сеток, не допускать его, а лучше еще увеличить экранное напряжение, опять установить прежний ток покоя чтобы максимальная раскачка достигалась без токов управляющих сеток.

Настройка ВКС.

Как я уже упоминал, процесс настройки ВКС усилителя на пентодах намного проще, чем на тетродах, однако и здесь неправильной настройкой можно существенно испортить качество сигнала и увеличить интенсивность побочных излучений. Сразу скажу, как НЕ НАДО настраивать ВКС:

1. Нельзя вместо подачи одночастотного сигнала, или как его часто называют, «несущей» А-а-а-а-кать или свистеть в микрофон.
2. Нельзя настраивать ВКС при других режимах работы усилителя, чем используемые в самой работе. (Снижение анодного, экранного напряжений, раскачки и пр).
3. Нельзя настраивать ВКС, подавая с трансивера вместо одночастотного, двухчастотный сигнал.

Такие способы настройки ведут либо к перенапряженному режиму ВКС, а это нелинейные искажения и повышенный уровень гармоник, либо к недонапряженному режиму, а это потеря КПД и мощности из-за перегрева ламп.

Для правильной настройки ВКС необходимо:

1. Определить какой уровень предельной (пиковой) мощности будет использоваться.
2. Настроить ВКС по максимуму выходной мощности при подаче с трансивера одночастотного сигнала (несущей) при его предельном (пиковом) уровне.
3. При работе в эфире не допускать превышения этого уровня, ни при каких обстоятельствах.

Определение пикового уровня зависит от вида модуляции и цели использования усилителя в ближайшее после настройки время. Это режим полной мощности, облегченный режим, который особенно желателен в контестах, Сильно облегченный режим, для повседневного общения в эфире, в разных модах (SSB, CW, АМ, RTTY и пр.)

Эксплуатация такого усилителя довольно быстро приводит к выводу, что в повседневности полная его мощность нужна в 5…10% времени использования. Я бы сказал даже не удобно и неэтично внедряться в какую-нибудь мирно беседующую кампанию сигналом 59+40дБ, поэтому в повседневном общении в эфире пиковой мощности 400…500Вт более чем достаточно.

Если усилитель был настроен на пиковую мощность, скажем 3кВт, то гонять его на мощности 400Вт имеет смысл, если используешь сигнал с большим динамическим диапазоном (пикфактором). Естественно средний КПД его в режиме малого сигнала будет пониженным. Если Вы не особый любитель Hi Fi, применяете обычный сигнал, имеющий обычный пикфактор, то можно настроить ВКС при уровне 400…500 Вт, и на тех-же 400…500 Ваттах средний КПД будет заметно выше, и перенапряженного режима не возникнет до уровня 400…500Вт, при котором ВКС настраивалась. Если сигнал обычный, то для облегчения температурного режима можно существенно снизить мощность накала, что я обычно и делаю.

Для обработки Hi Fi сигнала, этого делать нельзя.

КПД усилителя максимален на том уровне, на котором настраивалась ВКС. И если Вы настроили ее скажем на уровне 700Вт, имейте ввиду, что этот порог превышать нельзя, иначе будет возникать перенапряженный режим ВКС, прироста мощности выше 700Вт Вы не получите, разве что по показометру - индикатору выходной мощности. При попытке превысить раскачку свыше этого предела, прирост мощности будет только за счет гармоник, то есть внеполосных излучений.

Если Вы хотите усилитель держать в постоянной готовности работать максимальной мощностью, настройте ВКС на ПИКОВОМ уровне мощности, затем убавьте раскачку и общайтесь с друзьями на мощности 200…400…600Вт. Тогда мощность до максимальной увеличивается наиболее оперативно простым поворотом регулятора мощности трансивера. Максимальная мощность используется, когда надо быстро «срубить» DX-а, или в условиях плохого прохождения.

Контест-режим тоже имеет свою специфику. В контесте, внимание полностью поглощено процессом состязания, постоянно меняются рабочие частоты и диапазоны, делать все нужно быстро, и особенно вникать и контролировать режим работы усилителя некогда. В контесте желательно облегчить нагрузку на усилитель, ведь известно, что 10…15% облегчение режима удваивает запас надежности. Так я для себя выбрал Контест-режим, снизив анодное напряжение до 2800В, макс. ток раскачки до 1,3А выходную мощность (пиковую) до 2500Вт, это все-же довольно большая мощность и обеспечена она сверхнадежно.

Перестройку ВКС, особенно при предельном по мощности режиме, нужно делать быстро, для этого желательно потренироваться, потому что, когда ВКС расстроена, вся подводимая к усилителю мощность рассеивается на аноде, и ГУ81 раскаляется добела. Сколько я в свое время Г811-х пожег!!! В основном при перестройках. Но сжечь можно и ГУ81.

Вопрос настройки ВКС я уже обсуждал в СКР, и мне были даны советы по ее настройке при сниженном анодном напряжении и токе. Я прекрасно знаю о таких методиках, знаю и их недостатки. При их реализации необходимо учитывать множество дополнительных факторов, трудно поддающихся учету. И все равно, как бы Вы предварительно не настраивали ВКС, полезно проверить конечный результат, при полной (ПИКОВОЙ) мощности, и произвести коррекцию настройки, то есть, по сути произвести настройку ВКС, что делает бессмысленными все предварительные манипуляции. Чем сложнее любая методика, чем больше требует всяких вычислений и измерений, тем больше погрешностей и ошибок она дает. Естественно, когда занимаешься перестройкой ВКС первый раз, надо все делать осторожно, с перерывами на охлаждение ламп, а когда за один контест делаешь это по 150 раз, то все эти изыски становятся ненужными. Перестройка фактически занимает не более 5…10секунд.

Необходимо помнить что, как бы ни были хороши и линейны применяемые лампы, фундаментом качества усилителя является его качественное питание. Поэтому не надо экономить на мощности анодного трансформатора и на емкостях фильтра анодного напряжения.

Для стационарного усилителя не надо экономить и на лампах. Чем применять маломощные, постоянно переживать за них и регулярно менять, лучше сразу взять заведомо более мощные, которые будут использоваться большей частью, или всегда, вполсилы, или в треть ее, зато качество и надежность будут выше несравнимо. Негативные эмоции от того, что: - «… крякнула лампа» или : «…в контесте сгорел усилитель» пора забыть, как страхи раннего детства.

А если Ваш выбор падет на применение в Вашем РА старых добрых стеклянные ламп, то забудете Вы и заботы об их обдуве, прогреве, тренировке, и прочей суете, на которую не стоит тратить время быстротекущей жизни!!!

М О Д И Ф И К А Ц И И.

Прежде всего, хочу еще раз напомнить о том, что фундаментом качества усилителя является его качественное питание.

Весьма желательно застабилизировать питающие напряжения. Проще всего это делается применением сетевых стабилизаторов. Для питания низковольтных цепей я много лет применяю стабилизатор С-05. Также очень хороший стабилизатор С-09. Лучшие стабилизаторы, которые мне встречались, производятся в Запорожье. Это обыкновенные феррорезонансные стабилизаторы без всяких ухищрений с применением тиристоров и транзисторов. Желательно также стабилизировать и анодное напряжение применением, например стабилизатора от Р140 и т.п. У меня анодное не стабилизировано, но я контролирую анодное напряжение вольтметром на передней панели усилителя, если оно меняется +\-200В от номинала, для обеспечения качества я подстраиваю ВКС. Если бы поставить стабилизатор, или хотя бы ручной регулятор на основе автотрансформатора, то и об этой необходимости можно забыть. В районе, где я живу, напряжение в сети «гуляет» от 170В вечером зимой, до 240В ночью летом. Для стабилизации питания всего дома, я давно применяю самодельные автоматические регуляторы на основе разных ЛАТРов, а вот сделать сетевой стабилизатор для РА, руки так и не дошли.

Особое внимание хочу уделить мощности анодного источника питания. У меня этот вопрос решен просто, применением 3-х фазного трансформатора от унифицированного блока ВСР-5У. Надо заметить, что все промышленные передатчики мощностью свыше 1кВт питаются от трехфазной сети. Более того, анодные трансформаторы всех без исключения передатчиков имеют 2х-3х кратный запас по мощности. Усилитель такого уровня можно пропитать и от однофазной сети, однако мощность трансформатора должна быть не менее 6,3 кВт, кроме того, необходимо принять меры по уменьшению болтанки анодного напряжения. Это делается применением дросселей с переменной индуктивностью в фильтре выпрямителя. Применение дросселя обязательно, потому что он способствует существенно лучшему использованию мощности трансформатора. То есть схема такова: Трансформатор – выпрямитель – дроссель – конденсатор. Конденсатор по емкости, чем больше, тем лучше, тут как говорится, кашу маслом не испортишь. Конденсатор обеспечивает высокую нагрузочную способность на пиках потребления мощности. Я сам долго пренебрегал применением дросселя, применял чисто емкостной фильтр, но без дросселя болтанка анодного существенно выше и трансформатор греется больше.

Стеклянные лампы ГУ81 и ГК71 имеют очень низкую крутизну Анодных Характеристик, это делает их мало чувствительными к болтанке анодного напряжения, однако, если анодное напряжение на токе покоя велико, это ведет к повышенному разогреву анода током покоя, что в конце-концов, ведет к снижению выходной мощности при сохранении надежности или наоборот, при сохранении мощности падает надежность из за более тяжелого режима тока покоя.

Питание накала.

Известно, что большинство радиоламп, особенно вначале эксплуатации, имеют существенный, иногда 2х-3х кратный запас по эмиссии катода. Если на лампу подавать не полное напряжение накала, а лишь необходимое, для обеспечения эмиссии, с небольшим запасом, любая радиолампа служит в несколько раз дольше. За много лет эксплуатации

как в любительских так и в производственных условиях я не встречал ГУ81 потерявшую эмиссию. Тем не менее оптимизация напряжения накала ГУ81 повышает надежность ее работы и облегчает ее температурный режим. Оптимизация напряжения накала делается так:

1. Включаем ЛАТР в первичную обмотку накального трансформатора и даем максимум накала 240В.
2. Настраиваем усилитель на максимальной (пиковой) мощности при одночастотном сигнале.
3. При полной мощности медленно снижаем напряжение, подаваемое с ЛАТРа, пока выходная мощность не начнет снижаться.
4. Прибавляем напряжение накала на 5…10% (запас эмиссии), измеряем напряжение, поступающее с ЛАТРа, допустим, получилось 180В.
5. Выставляем напряжение ЛАТРа = 220В.
6. Включаем последовательно с первичной обмоткой накального трансформатора мощный проволочный резистор, подбираем его так, чтобы напряжение на первичной обмотке накального трансформатора стало 180В. ВСЁ.

Этот резистор будет способствовать более мягкому процессу включения накала, что также полезно для повышения надежности и срока службы лампы.

Как я уже говорил, в процессе эксплуатации усилителя, на полной мощности он работает лишь 10…15% времени и в контестах, поэтому напряжение накала можно оптимизировать для мощностей разного уровня, что еще больше облегчает

температурный режим усилителя. У меня сделано так: В цепь первичной обмотки накального трансформатора включено 5 резисторов 10 Ом, 25Вт. При включении первичная обмотка накального трансформатора подключается через 5 резисторов, потом через 4, 3, 2 и 1. Когда я работаю на сниженной мощности, просто этим же переключателем убавляю накал. Выключение происходит в обратном порядке. Таким образом, процесс включения и выключения накала ламп в моем усилителе очень мягкий.

Как известно катоды ламп, в том числе и прямонакальные, а я бы сказал в особенности прямонакальные, потому что они очень мощные, больше всего страдают в процессе включения и выключения накала. Именно этот процесс является самым стрессовым для ламп. Катоды страдают от термических напряжений, возникающих вследствие неодинаковой плотности тока в различных сечениях нити накала. В результате отдельные части катода разогреваются с разной скоростью, вследствие теплового расширения с разной скоростью между частями возникают существенные механические напряжения, что приводит к образованию микротрещин в теле катода. Микротрещины ухудшают проводимость катода, а значит и его мощность.

Кроме того, холодная нить накала имеет проводимость в несколько раз больше, чем нагретая, поэтому пусковой импульс тока, при включении тоже в несколько раз больше. Нить накала представляет собой рамку с током, находящууся в магнитном поле Земли, и в момент включения испытывает электродинамический удар, тоже способствующий образованию микротрещин и его механическому разрушению. Поэтому пусковые токи прямо ограничены паспортом мощных ламп, а при простое передатчиков в течение нескольких часов, накал рекомендуется вовсе не выключать, чем включать-выключать слишком часто. Особенно от этого страдают лампы с очень тонкими катодами, как ГК71, поэтому для них плавное включение-выключение особенно важно.

Есть и еще фактор, способствующий разрушению катода, которому подвержены лампы с тонкими катодами. Этот фактор не столь значителен, но все же имеет место. Нить накала, как рамка, находящаяся в поле Земли, по которой течет переменный ток, испытывает электродинамические колебания с частотой питающей сети. Поэтому в идеале, ГК71 желательно питать постоянным током, с использованием простейшего релейного автомата, меняющего полярность питания накала, при каждом включении усилителя.

Мне видится такая схема питания накала 2х ГК71. Нити накала включаем последовательно. Трансформатор, выпрямитель, конденсатор фильтра 2…4 тыс. мкФ. В одну из шин питания включаем составной транзистор, один из них мощный 10А, другой полевой. В истоке полевого транзистора конденсатор, а со стока к затвору резистор. Номинал этого резистора и конденсатор задают время плавного открывания транзисторов при включении накала, все остальное время транзисторы выполняют функцию электронного фильтра выпрямителя. Средняя нагрузка на них совсем небольшая. Далее идет автомат переполюсовки на РПС32 и, скажем РЭН 33.

Тот факт, что прямонакальные лампы не требуют предварительного прогрева катода при включении, и готовы к работе в пару секунд, можно использовать для построения автомата включения выключения и организации Спящего Режима усилителя, как у компьютера. Ведь постоянная и мгновенная готовность усилителя к работе нужна фактически только в контестах, но когда неспешно беседуешь с друзьями или просто крутишь ручку приемника, усилитель не используется иногда часами.

Нет проблем построить такой автомат. Алгоритм работы его примерно такой: Если не включаешься на передачу, усилитель, спустя какое-то время, по личному выбору оператора он плавно выключает накал, снимает все напряжения, и таким образом входит в Спящий Режим. При холодной лампе, как включать, так и выключать их можно одновременно. Этот алгоритм уже использует Николай UA1ANP для включения лампы в полнакала при длинных паузах работы на передачу. Его информация привела к идее применения Спящего Режима.

Если хочется держать усилитель в постоянной и немедленной готовности, раз в 3-4 минуты нажимаем на педаль, и отсчет таймера вхождения в Спящий Режим начинается сначала. Время на то, чтобы такому усилителю «проснуться» - 2…4 секунды. Это рационально для облегчения температурного режима усилителя, всего помещения р/станции, и из соображений техники безопасности. Если Вы забыли выключить усилитель, или спешно куда-нибудь ушли, отвлеклись и пр, он не будет работать впустую, а сам выключится через скажем 5 минут, или любое время, по Вашему собственному выбору.

Работа ламп при сниженном анодном напряжении.

Как я уже упоминал, ГУ81 и ГК71 имеют большой запас прочности всех электродов, и выходная мощность усилителя с их применением ограничивается допустимой температурой анода. Температура анода пропорциональна средней мощности, рассеиваемой анодом. Мощность, рассеиваемая анодом, пропорциональна произведению анодного тока на анодное напряжение, при этом для достижения максимальной выходной мощности, на которую способна лампа, вовсе не обязательно применять предельных значений анодного напряжения, да и нежелательно. Если напряжение на аноде понизить, например в 1,5 раза, а импульс тока повысить в 1,5 раза, выходная мощность не изменится. В то же время применение более низкого анодного напряжения весьма удобно по многим соображениям. Это меньше зазор между обкладками «горячего КПЕ», меньше рабочие напряжения всех остальных конденсаторов, проще блок питания, меньше разных случаев, когда где-то прошивает, простреливает и т.п., меньше опасность поражения электрическим током.

Без потери качества сигнала, на это способны именно пентоды с линейной АСХ, с катодом прямого накала.

Снижение анодного у ламп с квадратичной АСХ и с оксидными катодами приводит к резкому снижению всех показателей качества от выходной мощности, до интермодуляционных искажений и устойчивости работы. Происходит это потому, что у квадратичных тетродов и так низкий коэффициент использования анодного напряжения, грубо говоря, из 3х кВ анодного используется только 2 кВ, по причине возникновения недопустимой перегрузки экранной сетки и возникновения динатронного эффекта, и оксидные катоды совсем не переносят форсированного режима. Они быстро разрушаются и теряют эмиссию.

3 кВт усилитель на квадратичном тетроде, при снижении анодного напряжения с3х до 2х кВ, превращается в 1,5 кВт усилитель, при снижении анодного до 1,5кВ его мощность падает еще вдвое, т.е. становится равной 750Вт.

3кВт усилитель на пентоде с линейной АСХ при снижении анодного с 3х до 2х кВ отдает в нагрузку 2 кВт, а при снижении анодного до 1,5кВ отдает в нагрузку 1,5 кВт. То есть существенно больше, чем квадратичный. Происходит это потому, что пентоды допускают нулевое мгновенное напряжение на аноде на пиках ВЧ синусоиды т,е. 100% использование анодного напряжения.

Кроме того, катод прямого накала допускает длительный форсированный режим, и выходная мощность может стать опять 3кВт, несмотря на снижение анодного напряжения.

Я не экспериментировал с форсажем накала ГУ81, знаю только, что нить накала ее перегорает при 85В, сам лично в этом убедился на 5 лампах. Мне наоборот приходилось снижать напряжение накала, ввиду избытка эмиссии, поэтому считаю, что исследователей в этой области ждет много интересных открытий.

В помощь энтузиастам, исходя из личного опыта и соображений физики, могу лишь прикинуть, насколько можно продвинуться в этом направлении. Итак, какие перегрузочные факторы ограничивают снижение анодного напряжения с одновременным наращиванием импульса тока? Как их преодолеть или смягчить?

1. Электрическая и термическая прочность катода.
2. Электрическая и термическая прочность экранной сетки. Напряжение на экранной сетке придется увеличивать еще, чтобы сдвигать АСХ влево и НИКОГДА не было токов управляющей сетки.

Я знаю, что по обоим этим параметрам имеется существенный запас, но чтобы иметь точные цифры, необходимы ПРЯМЫЕ эксперименты. Имею основания полагать, что если применять мягкое включение накала, форсированием накального напряжения, без снижения срока службы ламп, импульс тока можно удвоить, то есть получить те же самые 3 кВт выходной мощности не только при 2кВ анодного, но и при 1,5кВ. Примерно то же можно сказать и о ГК71, ведь пара ГК71 по мощности примерно равны одной ГУ81, а может быть и мощнее. Точный ответ может дать только статистика прямых экспериментов.

Полагаю, что возможность работать при сниженном анодном напряжении без потери мощности заинтересует прежде всего любителей бестрансформаторного питания, ведь известно, что при выходном напряжении 1800В бестрансформаторный источник питания существенно меньше, легче и дешевле трансформаторного, а при 3кВ – точно наоборот.

Охлаждение ламп и монтажа.

Как я уже подробно рассматривал в предыдущих статьях в СКР, у ламп с графитовыми анодами охлаждение анодов производится путем оптического излучения. ИК лучи рассеивают тепловую энергию, точно так же, как это происходит в электрокамине. Такой тип охлаждения имеет некоторые особенности. В моем усилителе блок ламп находится за пределами усилителя и сам усилитель, в общем-то, не греется. Если лампы расположены внутри корпуса усилителя, то от излучения анодов весь усилитель будет существенно нагреваться, а если вблизи ламп будут находиться легкоплавкие материалы, такие как пластмассы, ПВХ изоляция монтажных проводов, они могут расплавиться.

Чтобы предотвратить подобные явления, можно напротив анодов ламп установить тепловые экраны, предотвращающие облучение анодами монтажа, или, как это сделано в некоторых импортных усилителях. Тепловой экран – это металлическая полоса из тонкого металла, согнутая кольцом или прямоугольником вокруг лампы. Экран не надо делать на всю высоту лампы, вполне достаточно, если его ширина будет чуть больше высоты анода лампы, и он будет расположен напротив анода, на расстоянии 2-3см от баллона лампы.

Весь оптический удар берет на себя экран, он нагревается, и в соответствии с простыми законами физики, образует конвекционный поток воздуха снизу вверх. Это та же вентиляция, только без шума и пыли, и без всяких электродвигателей и прочей механики. Никакие вентиляторы не могут конкурировать с этой системой охлаждения по надежности. Оптический экран – это физический преобразователь энергии излучения анодов в энергию конвекционного потока воздуха, своеобразный тепловой насос. Чем сильнее нагревается экран, тем интенсивнее поток воздуха, уносит от него тепло.

Чтобы эта система охлаждения хорошо работала, достаточно обеспечить легкий доступ воздуха к цоколям ламп, и легкий отвод его над лампами и тепловыми экранами, т.е. насверлить ряд отверстий в нижней части корпуса напротив места установки ламп, и в крышке корпуса над лампами.

Экраны эти не должны быть блестящими, а наоборот черными. Для этого их можно зачернить каким-нибудь химическим или электрохимическим способом.

Когда экрана нет, греется корпус усилителя и вся его начинка, но корпус не может нагреться до 150…200 градусов, поэтому интенсивность конвекции, и соответственно отвода от него тепла, будет низкой, т.е. охлаждаться он будет плохо.

В принципе это не страшно, если прямые лучи от анодов не падают на провода с ПВХ изоляцией, а если и падают, то жгут с проводами надо обернуть слоем конденсаторной бумаги, а бумагу тонкой алюминиевой фольгой от плиточного шоколада или обкладок бумажных конденсаторов. Лучи будут отражаться от блестящей поверхности и не перегреют проводов.

Возможны варианты и водяного охлаждения экранов. Можно например, экран сделать виде медной трубки вокруг баллона лампы, с некоторым зазором, трубка гибкими прозрачными шлангами соединяется с бачком воды – теплообменником, находящимся за пределами усилителя, или даже шэка. Эта идея стала известна мне от RX3APL.

Можно водонаполненный экран сделать в виде прямоугольной емкости с цилиндрическим отверстием под баллон лампы.

Экран будет энергию лучей превращать в тепло, а вода уносить его за пределы усилителя по гибким пластмассовым трубкам, соединенным с теплообменником, который будет выполнять и роль расширительного бачка. Этот бачок может быть подвешен к стене, находиться на подоконнике, а летом, так и за окном, на улице.

В общем есть еще большое поле деятельности конструкторов - любителей для еще более эффективного, чем у меня, применения наших старых добрых друзей ГУ81, ГК71, ГУ13, в чем я всем желаю успеха!

73! Сергей Пасько, EX8A.