Р140 + 2 ГУ81
Девиз: - "Делайте сами, Делайте с нами, Делайте лучше нас!".
Читая публикации последних лет, был удивлен количеством загипнотизированных насчет применения "современных" тетродов в РА, от ГУ74 до ГУ91Б, а также тем, что одна из лучших ламп - ГУ81М, которой эти самые - "современные", в подметки не годятся, не только забыта, но и незаслуженно опорочена. Написал об этом статью в СКР - О ГУ81 "старых" и "современных" лампах для РА (http://www.cqham.ru/pa_gu81.htm). Статья вызвала живой интерес и обсуждение (http://news.cqham.ru/articles/discuss_show.phtml?id=602). Объем его разросся так, что модератору СКР пришлось архивировать его частями (http://www.cqham.ru/582.htm http://www.cqham.ru/583.htm). Интерес был и 10...15 лет назад, в эфире я делился нюансами применения ГУ81 для высококачественного усиления SSB, но ввиду занятости, до публикации дело не дошло. Теперь, уступая многочисленным просьбам, решил сделать этот шаг.
Лет 15 назад мне посчастливилось приобрести блок УМ Р140, и я понял - все что делал до него своими руками в области РА-строения не может сравниться с перспективой использования этого блока. Добротность, мощность и гибкость ее ВКС, говорила о том, что ее хватит для любых мыслимых ламп, мощностей, при высоком качестве, надежности и удобстве в эксплуатации.
По тем временам самая мощная, из доступных мне, была лампа ГУ73Б, ее я туда и поставил. Все бы ничего, но ее нужно продувать, с чем приходилось мириться в контесте, как довольно значимом мероприятии, но во все остальное время слушать шум вентилятора я устал, мои домочадцы - тем более. Отдых у трансивера стал довольно утомительным. Кроме того, как и с ГУ43Б, ГУ74Б опять сполна хлебнул проблем, связанных с избытком крутизны, ведущим к потере устойчивости, хилыми сетками, мгновенно закорачивающимися друг на друга, стоит оборваться антенне, или по запарке ошибиться в выборе антенны, и особенно с динатронным эффектом экранной сетки, с которой казалось бы "навоевался" уже вдоволь.
О динатронном эффекте хочу поделиться впечатлениями отдельно.
Качнуть лампу до приличного анодного тока, не проблема, однако хорошо отклоняющаяся стрелка амперметра - не значит что Рвых. уже столь же хороша. Тут настоящие проблемы только начинаются. Чтобы получить приличную Рвых,
надо обеспечить не только ток, но и большую амплитуду ВЧ напряжения на анодном контуре. По мере настройки этого контура, выжимая мощу, приходится увеличивать напряженность его режима. При росте напряженности ВКС, растут токи экранной сетки, и чем она мощнее- тем большую напряженность режима ВКС выдержит, обеспечивая больший коэффициент использования анодного напряжения, соответственно КПД и Рвых. Выходная мощность пропорциональна квадрату ВЧ напряжения на аноде лампы.
Хилая экранная сетка "современных" тетродов довольно быстро перегревается и происходит это, задолго до достижения максимально возможного КПД и Рвых. Как любой нагретый кусок металла в вакууме, экр. сетка излучает свободные электроны, превращается в паразитный катод, находящийся в непосредственной близости от анода. В соответствии с простыми законами физики, эти электроны устремляются к аноду, и образуется ток вторичной эмиссии паразитного диода, катодом которого является экранная сетка. Появляется отрицательный ток экранной сетки. Как положительный, так и отрицательный токи, разогревают экранную сетку, что приводит к лавинообразному (по экспоненциальному закону) открытию диода - экранная сетка - анод с катастрофическими последствиями для лампы и пр. элементов РА. Ввиду динатронного эффекта, достоверно мощность, рассеиваемую экранной сеткой, невозможно контролировать миллиамперметром в ее цепи, потому что полярность ее тока меняется с каждым полупериодом ВЧ напряжения, так запросто на положительных полупериодах импульсы тока могут достигать +250мА, на отрицательных -200мА, при этом миллиамперметр показывает - "полный порядок" +50мА, или даже -"0" (когда фактически через сетку попеременно идут импульсные токи +/- 200...300мА), раскаляя ее так, что лампа готова к ПРОБОЮ, что и происходит при малейшем изменении нагрузки, или уровня раскачки. Ток автоэмиссии экранной сетки увеличивается, нагревая экранную сетку, процесс развивается лавинообразно, как любое самоподдерживающееся физическое явление. Результат - перегрев экранной сетки, ее деформация, КЗ с упр. сеткой - ПРОСТРЕЛ лампы, с выгоранием всего, что к ним подключено. Ситуация многократно усугубляется именно для "современных" ламп с высокой крутизной, поскольку эта крутизна достигается применением тонких и густых сеток, расположенных очень близко к катоду и друг к дружке.
Отвод тепла от тонких сеток затруднен, они изначально находятся в тяжелом температурном режиме из-за близости к раскаленному катоду, и малейшая перегрузка - деформация - КЗ - и лампу можно выносить "вперед ногами".
У этого явления есть еще один неприятный момент. Когда паразитный диод, образованный экранной сеткой и анодом, открывается, напряжение на экранной сетке приближается к анодному, и все что к ней подключено - выгорает, поскольку через этот открытый диод к цепям экранной сетки прикладывается мгновенное значение напряжения на аноде, которое может вдвое превышать постоянное напряжение, подаваемое на анод, от источника анодного питания.
Проблемы с "современными" тетродами ставят оператора перед тяжелой и досадной необходимостью - настраивать вых. контур так, чтобы Рвых. не превышала мощности, рассеиваемой анодом - а это низкий КПД и Рвых, примерно треть мощи, на которую способны лампы с нормальными характеристиками, либо балансировать на тонкой грани риска прострела, и эта грань может быть неожиданно перейдена при небольшом броске напряжения сети, или повороте антенны, или деформации антенны порывом ветра. Такие лампы нормально работают в передатчиках, где годами не меняют частот, диапазонов и антенн - в телевидении и радиовещании, но радиолюбитель меняет частоты, диапазоны, настройки, антенны и пр. постоянно, каждый раз, как настраиваешь П-контур, сталкиваештся с этой проблемой, ведь понятно, что всегда хочется чуть-чуть больше мощности... и вроде получается... еще чуть-чуть и... БА-БАХ!!! Это настоящее издевательство над оператором!!! Впечатления от таких манипуляций - сродни укрощению мустанга, только мустанг с хилыми ребрышками, и "ковбой" проигрывает не только если сам окажется на земле, но и если слишком сдавит этого мустанга шпорами, чтобы на нем удержаться.
Наупражнявшись в этом виде спорта уже вдоволь, решил я пересесть на старых добрых волов - ГУ81, работающих без капризов, брыканий, шума, и с высоким КПД, настраивать П-контур с ними - проще простого - выжимая максимум Рвых, без опаски выхода из строя сеток, прострелов и пр.
Для ГУ81 эти проблемные моменты просто отсутствуют! Почему? - Потому что сетки мощные, находятся далеко друг от друга, между экранной сеткой и анодом имеется пентодная, или как ее еще называют - антидинатронная, или защитная сетка. Она заземлена, а потенциал экр. сетки относительно земли положителен, и равен обычно нескольким стам вольт, это равносильно тому, что на 3-ю сетку подано отрицательное напряжение в несколько сот вольт относительно экранной сетки - нашего паразитного катода, и как она ни раскаляйся, электроны с нее к аноду не прорвутся - они заперты полем 3-й сетки. Потенциал управляющей сетки относительно экранной еще более отрицателен, не полетят они и к ней, так что ничего им не остается, как "сидеть" себе на экранной сетке и никуда не рыпаться, как в обыкновенной лампочке накаливания. Поэтому мощность, рассеиваемая экранной сеткой, ДОСТОВЕРНО контролируется миллиамперметром, последовательно с ней включенным.
Столь подробное, хотя и упрощенное, описание процессов в лампах я привел потому, что в серьезной литературе они описаны таким образом, что не каждый разберется, а в любительской - почти никак. Поэтому многие радиолюбители принимают описанное как фатум, загипнотизированы заклинаниями типа: - "Для SSB усилителей необходимо применять лампы с высокой крутизной - специально разработанные для усиления однополосных сигналов", что есть не более чем рекламный слоган, отражающий несбывшиеся надежды разработчиков ламп с квадратичной АСХ. Сбылось следующее:
Реальный электронный КПД лампы с квадратичной характеристикой (класс усиления АВ) - 0,45...0,55, лампы с линейной АСХ (классВ) - 0,7...0.77. Важность этого параметра можно оценить путем простейшего сравнения расчетов по известной формуле зависимости вых. мощности - Рвых. от мощности, которую лампа способна рассеивать на аноде - Ра:
- Рвых = Ра*КПД/1-КПД.
- Пусть Ра - мощность, рассеиваемая анодом одинакова, примем ее 400Вт.
- КПД1 (усилителя класса АВ) = 0,53. КПД2 (усилителя класса В) = 0,75.
- Рвых1 = 400Вт*0,53/1-0,53 = 451Вт. Рвых2 = 400*0,75/1-0,75 = 1200Вт.
То есть при одинаковой мощности, рассеиваемой на аноде = 400Вт, выходная мощность усилителя класса В больше, в 2,66 раза. Именно поэтому пара ГУ 81 при мощности, рассеиваемой анодами - Ра = 900Вт приближается по Рвых к ГУ73Б с мощностью, рассеиваемой ее анодом Ра = 2500Вт, существенно превосходя ее по КПД, а именно:
- Рвых 2 ГУ81 = 900*0.75/1-0,75 = 2700Вт. Ра=900Вт. Рподв. = 3600Вт.
- Рвых ГУ73Б = 2500*0,53/1-0,53 = 2819Вт. Ра=2500Вт. Рподв.= 5319Вт.
- Iа 2 ГУ81=3600/3000 = 1,2А. Iа ГУ73Б=5319/3000 = 1,77А. (Uа=3кВ)
Расчеты приведены в пределах паспортных данных для обеих ламп, однако у ГУ81 при этом имеется еще огромный запас по мощности, всех электродов для ГУ73Б эти данные соответствуют режиму напряженности ВКС, при котором надежная эксплуатация возможна лишь при тщательном согласовании с нагрузкой, сознательном ограничении Рвых. При частой смене нагрузок (антенн), настроек, изменении самих нагрузок (поворот антенны, деформация ее ветром и.т.п.) этот режим теряется, поэтому практически на любой контест-позиции, где применяются "современные" тетроды с высокой крутизной, можно найти много горелых ламп, а помнится, когда их не было вообще, и в радиоклубах стояли Р641 с 2мя ГУ81, то и после 10 лет интенсивной эксплуатации, и при отключенном (чтобы не шумел) вентиляторе, они не нуждались в замене - работали как новенькие.
Не так давно в радиолюбительской среде появилась схема защиты экранной сетки от перегрузок - G3SEK, она "воспитывает" оператора, чтобы не смел добиваться от лампы высоких КПД и Рвых, ограничивая их условиями: КПД=0,35...0,45. Рвых = 0,8...0,9Ра, отключает анодное и экранное, однако (такова человеческая природа!!!), порог ее срабатывания "чуть-чуть" увеличивают, в результате, при перегрузках, она срабатывать не успевает.
Взял я 2 одинаковых передних крышки от каких-то списанных приборов, свинтил их дюралевыми уголками - получилась каркассная коробка, высотой ровно с УМ, нижняя крышка стала подвалом для входных цепей и ламп, а верхняя прикрыла "рога" ламп, чтобы никто туда случайно не залез. Привинтил коробку эту к УМ 4-мя болтами, сделал ВЧ разъемы для цепи анодов и "земли" в виде 2х ножей и "мам" из корпусов старых передатчиков сделал монтаж "подвала" и стал их пытать.
Пентод ГУ81 выгодно отличается от "современных" ламп не только отсутствием необходимости обдува, но и:
Изучая паспортные данные ГУ81, невозможно ие обратить внимание на мощность экранной сетки -120W. Она на порядок мощнее, чем у "современных" ламп, близких по Рвых. Решил проверить это обстоятельство, как привык проверять все, потому как не данные паспорта, а результаты прямых измерений и испытаний, считаю наиболее достоверными. В последующем, специально создавал режим экранной сетки, при котором на ней рассеивается ок 200W, в попытках узнать предел ее электрической прочности, месяцами гонял лампы в таком режиме, но так ни одна и не сгорела, хотя через стеклянный баллон лампы было видно, как экранная сетка раскаляется добела. Предваряя вопрос - почему так происходит, почему например куда более массивный анод напр.ГУ50 при такой мощности плавится и прогорает за 1-2 секунды, - отвечаю - сделана она из едва-ли не самого тугоплавкого металла - вольфрама, поэтому и не сгорает, а еще потому, что тепло от нее отводится оптическим излучением, мощность которого, как известно из курса физики (закон Больцмана), пропорциональна 4-й степени ее температуры, таким образом, "автоматически" устанавливается тепловой баланс - сколько к ней мощности подводится - столько же и отводится излучением света, при температуре далекой от температуры плавления вольфрама. По этой же причине не сгорают обыкновенные осветительные лампочки, рассеивающие в виде света десятки и сотни ватт, при массе нити накала - десятые доли грамма.
Убедившись, что мощность экранной сетки превзошла все ожидания, я решил использовать это обстоятельство для модификации режима и превращения ее из лампы с центральной АСХ в лампу с ЛЕВОЙ АСХ. Мой "УИП" позволил снять семейство анодно-сеточных характеристик при различных, стабилизированных напряжениях на экранной сетке, из которого оказалось, что с повышением Uэкр. АСХ смещается влево по оси напряжений на управляющей сетке, распрямляется нижний загиб АСХ, еще более приближая ее к прямой линии, а это позволяет существенно снизить ток покоя, и получить КПД, близкий к теоретическому пределу для усилителя класса В = 0,78.
Обнаружил, что при Uэкр. = 800В и Uа =2,5...3кВ лампа развивает мощность, ограниченную максимально допустимой мощностью, рассеиваемой анодом, без захода в область положительных напряжений на управляющей сетке, т.е. без токов упр. сетки. На нем и остановился:
Оказалось, что 2 ГУ81 уже при токе -1,3А, выдают больше Рвых, чем ГУ73Б при токе анода -1,8А, при максимально допустимом токе экранной сетки, т.е. на грани катастрофических последствий, и 1,9...2А, когда ток экранной сетки максимальных значений не достигает, при этом мощность, рассеиваемая на аноде, уже превышает паспортный предел - 2,5кВт. Оказалось также, что некоторые, абсолютно новые, только тренированные лампы ГУ73Б, имевшиеся в моем распоряжении, не могут раскачиваться до тока анода анода 1,8А без захода в область положительных напряжений на упр. сетке (токов упр. сетки), что окончательно подвигло меня отказаться от ГУ73Б в пользу 2-х ГУ81.
Более года я занимался "зверскими" экспериментами, создавая перегрузочные режимы для каждого электрода в отдельности, и в комплексе, постепенно и методично переходя все мыслимые границы, моделируя аварийные ситуации Делал это для опытно-экспериментального исследования пределов прочности ГУ81/ ГУ81М. Довел до "летального" исхода более 20-ти ламп, теперь уже неплохо зная, на что они способны. Приятными открытиями оказались следующие:
Из неприятных моментов, хочу упомянуть следующие:
После довольно подробного описания, почему не сгорает экранная сетка, даже раскаленная добела, хочу обратить внимание на те же физические процессы, происходящие с анодом этой лампы. Красный, даже светло-красный анод в процессе работы - это не признак какого-либо расстройства, а норма. Эта лампа так и спроектирована, отвод тепла от анода производится оптическим излучением, мощность такой системы охлаждения пропорциональна 4й степени от прироста температуры, т.е. прирост ее на несколько градусов - удваивает мощность теплоотвода. Анод разогревается электрическим током, а лучи света уносят от него тепло, и этот энергетический баланс обеспечен не какими-либо внешними техническими средствами, не какой-либо автоматикой, которая инертна, сама имеет свойства - ломаться и отказывать, а законами физики, которые не отказывают и не ломаются никогда. Закон 4й степени говорит о том, что сильно нагретые тела охлаждать легче, остается выбрать материалы не разрушающиеся при высоких температурах - что и сделано разработчиками - это вольфрам, графит и специальное кварцевое стекло. Согласно паспортным данным ГУ81, допускается нагрев баллона - 350градусов. Это рекорд, и значительный отрыв от металлокерамических ламп. На самом деле температура плавления этого стекла - ок. 1000град.
Пару слов хочу сказать о самом УМ Р140, и чем он мне так понравился. Это:
Р140 разрабатывалась не для радиолюбителей, критерии оптимальности при разработке использовались другие, поэтому, для достижения максимальных параметров именно на любительских диапазонах, его желательно переделать, тем более, его конструкция допускает такую переделку. Используют и без переделки, и без проблем на ВЧ диапазонах. Но на НЧ, начиная с 7мс, сказывается низкий Qфактор ВКС, что влечет пониженную фильтрацию гармоник, и трудности с согласованием, если Zа существенно отличается от 50ом. В полном комплекте с УСС, именно последний берет на себя ряд функций по дополнительной фильтрации гармоник и согласованию с реальной нагрузкой. УСС имеет широкие возможности согласования с очень разными нагрузками, но имеет и свои недостатки это:
Однако, если оптимизировать П-контур УМ Р140 для каждого из любительских диапазонов, подавление гармоник на них, можно сделать таким же, и даже лучше чем в штатном комплекте с УСС. Для этого я удалил из УМ вакуумные конденсаторы - образовалось много свободного места, а в качестве контурных использовал К15У, из тех, что были в наличии. К переключателю добавил 4 пружинных лепестка, столько же контактных кулачков, между этими лепестками и землей повесил 4 конденсатора 470 пф, 1000пф, 2200пф и 3300пф, они могут подключаться к КПЕ в любой комбинации, таким образом, перекрытие по емкости получилось от 20 до 7970пФ, что "уговаривает" любые мыслимые нагрузки.
Фактически эти доп. конденсаторы нужны только на НЧ диапазонах. Схема получилась такой:
Заготовил перемычки для подключения дополнительных конденсаторов к С2 на все случаи жизни, положил их в пакетик, привинтил его внутри РА, нужен он только во время смены QTH. Можно сделать это и лучше - не устанавливать этих лепестков, кулачков и пр, а подключать Сдоп. к "холодному" концу - КПЕ доп. реле. Поскольку там напряжения небольшие, вполне подойдет что-то вроде РЭН33 - 4 контакта впаралель. Разумеется можно сделать коммутационное поле, и штырьками программировать их подключение.
Насчет БУМ Р140 могу дать еще пару полезных советов. Первый - изменил схему показометра вых. мощности. Там стоит прибор с термопарой - это очень неудобно, ввиду его большой инертности. Вместо термопары, вторичную обмотку измерительного трансформатора нагрузил на диод + Сблокировки + R, а вместо прибора с термопарой поставил обыкновенный мкА-метр, подходящий по габаритам. Потом и измеритель тока экр. сетки заменил обыкновенным мА- метром, с "0" с края шкалы, а не посередине ее.
Коммутационное поле УМ, что на передней панели, используется для коммутации поддиапазонов, а поскольку их -5, лишь наполовину. Я разрезал горизонтальные шины поля пополам, развязал маленькими диодами и получилось из него 2 программатора, один говорит какой поддиапазон включить на такой-то волне, а другой стал коммутатором антенн - говорит какой антенне при этом включиться, на выбор, это снизило количество недоразумений в тестах.
До следующего сам дошел лишь на 3-й год эксплуатации. Мне достался видавший виды УМ, и иногда искрили контакты переключателя, я их подтягивал, и работал дальше. Потом все-же нашел время и проделал следующее:
Больше они не искрили и не грелись.
Схема обхода РА и коммутации антенны - на выход РА - "ТХ", на вход трансивера -"RX" у меня уж лет 20 как находится вне РА, она более практична, чем внутренняя, потому что при отказе РА позволяет, не теряя ни минуты, продолжать работать хоть и со сниженной мощностью, и процесс ремонта, и даже замены РА, в этом случае, тоже не требует отключения от эфира. Сделана из 2х коаксиальных реле РЭВ15, они висят на кабелях, которые идут к их ВЧ разъемам, ни разу они не отказывали. Задержка подачи сигнала при управлении от компа, на их срабатывание - 10мсек.
Когда я решил сделать приставку к УМ Р140 на 2 х ГУ81, опасался, что суммарная вых. емкость ламп загубит мощность на 28мс, на этот случай планировал нейтрализовать избыток вых. емкости катушкой индуктивности от анодов на землю, которая одновременно служила бы анодным дросселем. Из этих соображений, а также по собственному упрямству, выбрал схему параллельного питания анодов, долго воевал с этим дросселем, в результате получилась сложная система из катушек и "хлопушек" от РСБ-5. Поскольку опасения не оправдались, сейчас я бы однозначно сделал последовательную схему, как это сделано в УМ Р140, ВЧ напряжение на "холодном" конце П-контура в десятки раз, а реактивная мощность, гуляющая по дросселю в сотни раз меньше, поэтому и проблем с такой схемой питания меньше. Мой "дроссель" работает хорошо - и ладно, переделывать уже не буду.
На 28мс Qфактор ВКС оказался повышенным, однако КПД ВКС зависит не только от Qфактора, но и от конструктивной добротности холостого хода вариометра. Она оказалась настолько высока, что на 28мс мощность всего на 3% меньше чем на 14мс. Честно говоря, я смирился бы с потерей 10 и 15% мощности на этом диапазоне, почти во всех предыдущих усилителях с коммутацией отводов катушки, примерно так и было.
Сетки ламп зашунтированы по ВЧ резисторами 2 кОм, у меня были под рукой ТВО10-1к, по 2шт последовательно я и поставил. Эти резисторы определяют коэффициент усиления по мощности и являются нагрузкой трансивера, на них рассеивается вся мощность возбуждения. На этом резисторе надо получить амплитуду возбуждения 200В. При этом эффективное значение напряжения, которое покажет вольтметр будет равно: 200/1,41=142В. Ток в нагрузке = 142В/2к=71мА. Мощность раскачки= 142В х 0,07А=9,9Вт + мощность потерь.
У меня получилось для 2х ламп 21Вт на 1,8мс и 28вт на 28мс.
Между вх. разъемом, на который подается сигнал раскачки от трансивера, и сеточными цепями ламп, на каждый диапазон, установил П-контур, который:
На последней функции этого контура хочу остановиться особо. Резонансиый колебательный контур действует как маховик в двигателе, он обладает массой, накапливает кинетическую энергию, и обеспечивает ровное вращение вала по закону синусоиды. Сила его инерции препятсивует всяким отклонениям от равномерного вращения. Чем массивнее маховик, тем больше кинетической энергии в нем накапливается, тем труднее препятствовать его равномерному вращению. Даже совсем несинусоидальные движения поршня двигателя он превращает в синусоидальные - равномерное вращение. Ровно то же происходит в усилителе. Лампа - это поршень, а вых. колебательный контур - маховик. Сама лампа дает толчки тока - совсем несинусоидальные, а колебательный контур преобразует энергию электрических толчков лампы в энергию синусоиды рабочей частоты, остальные гармоники подавляет. Qфактор контура показывает во сколько раз реактивная энергия в нем больше активной и является эквивалентом массы маховика в двигателе. Чем он больше тем труднее исказить синусоиду - равномерное вращение, разным провоцирующим это искажение моментам, вроде токов 1-й сетки, при заходе мгновенного значения напряжения на сетке в +, токи сетки появляются, часть реактивной энергии контура превращается в активную, рассеиваясь на сетке, но эпюре напряжения контур не дает отклониться от синусоиды, таким образом, ее искажения существенно ослабляются. Анодный ток лампы реагирует на напряжение С1-К, и ему, то бишь выходному сигналу, безразлично какие при этом токи текут через сетку, лишь бы она не сгорела.
К сожалению, в разработках последних лет стало модным применять широкополосное согласование трансивера с лампой. Преимущество такого согласования - дешевизна, что выгодно производителям аппаратуры. Такая цепь заменяет все контура, в качестве согласующей цепи, но искажений формы синусоиды вх. сигнала, порождаемых токами управляющей сетки, не корректирует.
С токами управляющей сетки - "небольшими" работают все, особенно в контестах, поэтому количество "бульдозеров" в эфире, не уменьшается, а растет.
Это происходит именно ввиду подобных упрощений и массового применения в РА "современных" ламп с высокой крутизной, с квадратичной АСХ, производящих мощность побочных излучений, пропорционально квадрату избытка крутизны, т.е. на 20...40 дБ больше, чем лампы с линейной АСХ.
При решении вопроса - чем коммутировать входные контура, мой выбор пал на поляризованные реле, или, как их еще называют - дистанционные переключатели РПС20. Не скажу, что это лучший выбор, просто они были у меня в достаточном количестве. В них имеется 2 контактных группы на переключение, их и поставил. Схема стандартная, простейшая, на каждый диапазон П-контур, нормально замкнутыми контактами каждый из контуров замыкается на землю по входу и по выходу, кроме одного, соответствующего выбранному диапазону.
Оказалось, что на 28, и даже на 24мс эти реле заметно греются, из-за повышенных на ВЧ потерь в контурах, тогда я доработал схему, на всех ВЧ диапазонах, включив по 2 реле впаралель. У меня получилось так:
Все конденсаторы - маленькие КТК, КСО, подстроечники от транзисторных приемников, большие работают тоже. С ними проблем не было вообще.
Все катушки намотаны на оправках диаметром 20мм 28...14 мс бескаркасные, остальные на керамических каркасах 20мм, а 1,8мс на пластмассовом 15мм. 1,8...7мс многослойные как в трансформаторах питания, хотел межслойную изоляцию сделать из ленты от фторопластового коаксиального кабеля, но под рукой не оказалось, намотал ленту ФУМ, подумал - если сгорит - перемотаю, за 10 лет интенсивной эксплуатации не сгорела.
Записей к-ва витков не нашел, по виду сказать трудно, но думаю это не такая большая проблема, тем более на НЧ, если Вы действительно хотите сделать РА.
Настройка входных контуров сводится к сдвиганию-раздвиганию витков катушек, вращению роторов КПКМ, подбору емкостей, при этом в центре каждого диапазона КСВ-метр трансивера, при отключенном АТ, должен показывать 1, по краям - 1,2...1,3, можно 1,5, у меня только на самых широких диапазонах 28 и 3,5мс по краям -1,05. Это несколько хуже, говорит о том, что Qфактор вх. контуров можно бы еще увеличить, я собирался сделать это как-нибудь потом, и......как обычно... Антенна-тьюнер трансивера больше не нужен. Настройка вх. контуров производится при холодных лампах, без никаких напряжений и накала, потом она не сбивается, при замене ламп - тоже.
Сейчас сделал бы проще, уменьшив количество катушек с 9 до 5, так катушка контура на 28мс, спокойно может работать на 24мс, на 21мс и на 18мс, а диапазонными реле нужно подключать к ней доп. конденсаторы, и кол-во реле будет меньше, потому что через контакты доп. реле будут течь только токи доп. емкостей, а это - мизер. Соответственно катушка 14мс, может работать и на 10 мс.
А также существенно уменьшил бы индуктивности на 14, и на всех НЧ диапазонах. Необходимую комбинацию включения реле можно организовать простой диодной логикой.
Можно сделать еще проще - разделить функции - чтобы контур нейтрализовал вх. емкость ламп, создавая резонанс на каждом диапазоне, тогда это будет простой параллельный контур, и давил гармоники от токов сетки, в случае их возникновения, а трансформацию сопротивления можно будет "поручить" простейшему автотрансформатору на ферритовом кольце - с коэффициентом трансформации сопротивления 1:16 - от "земли" до сеток - 16 витков, возбуждение от трансивера подается на 3й виток от "земли". Rвх =50ом, Rвых=800ом. Естественно тогда каждая из ламп должна быть зашунтирована резистором не 2, а 1,6кОм Рвозб = 25Вт+ потери ок. 1 Вт на 1,8 и ок 8 Вт на 28мс.
Если хочется уменьшить мощность раскачки можно сделать вход - 3 витка, а вся обмотка напр. 21 виток, тогда при Rвх = 50ом, Rвых = 1225ом - резисторы в сетках по 2450ом. Рвозб.= 16Вт+потери, и т. д. Конструкция трансформатора может быть любой, лишь бы соответствующую мощность "переваривал" и индуктивность первичной обмотки была достаточна на 1,8мс, а на прочие его параметры, такие как межвитковая емкость, индуктивность рассеяния, в этой схеме можно наплевать, от него ведь не требуется сверхширокополосности, а в полосе каждого из диапазонов все эти паразитные реактивности будут нейтрализованы резонансным контуром. Характер нагрузки - активный, а на активную нагрузку ферритовые трансформаторы работают прекрасно.
Необходимо помнить, что чем больше коэффициент усиления по мощности - тем меньше запас по устойчивости, и при неудачном монтаже, плохой экранировке, наличии связи между входными и выходными объемами по проводам питания, управления реле, и пр. можно и словить самовозбуд, и тем быстрее, чем больше Кр. Кстати, именно поэтому не надо заземлять "рог" 3-й сетки, а заземлять только ее цокольный вывод. Если заземлить - это готовая петля связи между входными и выходными объемами. "Рог" 3-й сетки находится в области ВКС, где высокая плотность мощности ЭМ полей, токи, даже по "земле" значительны и могут повлиять на проводник управляющей сетки внутри лампы и в цокольной ее части.
Эта схема предпочтительна и тем, что создает режим КЗ по электростатике (об этом - позже) и, главное "просит" в 2 раза меньше контактов коммутации контуров, а значит и релюх, кроме того, их не надо будет выстраивать в ряд, а располагать где удобно, по всему объему вх. отсека, что позволит и объем этот сократить. Однако, по подавлению гармоник, генерируемых токами управляющей сетки все-же П-контур лучше (при прочих равных условиях - Qфактор, конструктив и пр).
Над лампами я "поиздевался" по полной программе, увеличивая анодное до 4кВ, и раскачку до 1,7А Сразу скажу, толку от этого нет, потому что все равно длительно мощность рассеиваемую анодом, сильно не препрыгнешь, а зазеваешься - и баллон втянулся. Но самые зверские эксперименты были связаны с проверкой рекомендации из книги Бунина и Яйленко подавать на 3-ю сетку положительное напряжение, это якобы увеличивает крутизну АСХ. Проверено. Не увеличивает, да и никчему это.
Как форсаж напряжения на экранной сетке двигает АСХ влево, так и подача + на третью сетку - тоже. Но самое неприятное, что эта манипуляция - путь назад, к тетроду, при +400В на 3-й сетке, словил динатронный эффект, и несколько прострелов ламп - а это зрелище не для слабонервных, когда выгорает все в сетках, - анодный дроссель, даже залитый эпоксидкой - в гармошку, и самое тяжелое - вылетает один из транзисторов вых. каскада трансивера.
Чтобы продолжить эксперименты, несколько изменил схему, вместо одного разделительного конденсатора, в каждую сетку ламп включил свой кондер с в 2 раза меньшей емкостью, переделал входные контура, применив те же самые катушки, только не в схеме П-контуров, а с отводами примерно от 1/4 витков. Теперь выход трансивера по пост. току и по эл. статике глухо сел на "землю", и все последующие взрывы в лампах трансиверу вреда не причинили.
Как отголосок тех событий в РА остался стеклянный предохранитель - он предохраняет лишь частично, пока перегорит - дроссель в гармошку, а перегорает так:-проводок испаряется, а внутри возникает дуга, проводимости которой хватает чтобы наделать дел.... пока он вдребезги не разлетится. Также остались конденсаторы КВИ 680пФ в упр. сетках, вполне сгодятся КСО 500В, если ГУ81 не превращать в тетрод.
Повторять мою схему с отводами не рекомендую, тем более хлопот с их настройкой, подбором этих отводов в 10 раз больше чем с П-контурами.
Если Вам достался УМ Р140 с невыломанным блоком предварительного усиления, то в качестве входных контуров можно использовать его содержимое. Там прекрасный вариометр, переключатель к нему, да и еще 2 дополнительных переключателя - этого хватит на все вообразимые ситуации, надо только обмерять на индуктометре пределы изменения его индуктивности чтобы прикинуть на каком диапазоне, какую схему коммутации его секций, и какие дополнительные конденсаторы, а может быть катушки, включать. Ось этого вариометра связана с БМЗ, раз настроенный контур по КСВ трансивера = 1, будет воспроизводить свою настройку на любой из выбираемых частот.
В качестве стабилизатора напряжения экранной сетки у меня используется обыкновенный компенсационный стабилизатор на лампах 6С33С и 6Ж52П - это старая схема, я только применил более новые лампы и вместо газоразрядных - полупроводниковые стабилитроны. Ввиду высокой крутизны этих ламп, коэффициент стабилизации получился неплохим - при скачке тока нагрузки от 0 до 600мА Uвых.падает на 2В. Вых. напряжение регулируется плавно - потенциометром, и скачкообразно - замыканием стабилитронов в катоде 6Ж52П (от 1 до 5 шт. Д817Г). Напряжение на входе этого стабилизатора может меняться скачками по 200В от 200 до 1200В, таким образом получился стабилизатор на любое напряжение от 100 до 1000В, что называется, на все случаи жизни. Мне он был нужен для построения семейства АЧХ и для "зверских" экспериментов.
Думаю, повторять его не стоит, применяя современную элементную базу и схемотехнику на полупроводниках, можно сделать более простой стабилизатор, не теряя преимуществ прямого накала ГУ81, которые я потерял, поскольку для нагрева катода 6С33С нужно хоть и не 5 мин, как для ГУ73Б, но около минуты. Схема может быть не столь сложной, как для тетродов, вполне пойдет стабилизатор последовательного типа, поскольку у ГУ81 динатронного эффекта экранной сетки не возникает, стабилизатор в защите от отрицательных токов экр. сетки и перенапряжений на выходе не нуждается.
Прежде чем строить усилитель, тем более, большой мощности, необходимо иметь источник питания анодной цепи, отвечающий следующим требованиям:
Недостаточно мощный источник питания может испортить сигнал любого усилителя и, по моим наблюдениям, является распространенной причиной плохих сигналов. У меня применяется 3х фазный трансформатор от ВСР5-У, используемый в многих военных передатчиках на 2х ГУ81, с ним нет проблем, он выдерживает нагрузку 3кВ х 2А хоть круглосуточно.
Уже очень давно я перестал ставить источник анодного питания внутри корпуса РА по следующим причинам:
Поэтому, на задней панели ставлю фишку ВЧ разъема, и подаю высокое напряжение через нее по коаксиальному кабелю РК75-9.... а сам транс, дроссели, конденсаторы и пр. находятся в подвале. "Землянная" часть ВЧ разъема изолирована от корпуса, соединена с ним мощным шунтом (нихром или стальная проволока не менее 1,5мм диам.), паралельно шунту включен диод не менее чем на 10А, и миллиамперметр на 75...100мВ - показывающий анодный ток. Шунт и диод должны быть мощными, чтобы головка миллиамперметра не выходила из строя даже при прострелах в лампе. Градуировать измеритель анодного тока удобно при низком (5...27В) напряжении, включив в цепь нагрузку и образцовый амперметр. Поскольку манипуляции с мощным шунтом, где для достижения точности надо доли миллиметра ловить, довольно трудоемки, подобрать его надо
приблизительно, чтобы с ним прибор показывал на 5...15% ток больше фактического, паралельно ему включить какой-нибудь потенциометр (у меня 47 ом), и им выставить точное значение тока, совпадающее с показаниями образцового амперметра.
В конце статьи еще раз хочу напомнить, что моя конструкция не для повторения, можно сделать и лучше, и красивше, чего от души всем желаю. Сам я никогда не был озабочен внешним видом своих конструкций, поскольку делал их не для мебели, не для продажи, времени всегда было мало, и главное для меня, чтобы изделие хорошо работало.
Отдельное СПАСИБО :
- Сергею EX8MLE за фото .
- Андрею - UA6BGB, который при встречах в эфире, заразил меня энтузиазмом для экспериментов и использования этих ламп.
- что за 10 лет до того, мне посчастливилось видеть похожий амплифаер на одной из ведущих тогда коллективок МВТУ им. Баумана - UK3AAO,
- а за 20 лет до того - у Константина - UW3HV (nw RU3AA), правда с одной лампой.
73! Сергей Пасько (EX8A) mailto ex8a@mail.ru
Корпусные подшипники Лучший отдых с детьми в России. |