КТ980 горят странным образом. Помогите разобраться!

[Aleksiy]

Алексей, как то уже устоялась терминология...

Евгений, ну коробит меня называть две трубочки бинокля "витком" ...

Но это всё для трансформаторов измерялось панорамой на малом сигнале – 0дБм (1мВт), а на большом может сказаться и нелинейность, и малое количество материала. На трансформатор на маленьких кольцах лучше больше единиц Вт не подавать. Поэтому «фаворитом» будем пока считать трансформатор на ферритовых трубках от подавителей помех. Попробуем «прогнать» его на большом сигнале. Объемный виток нагружаю на параллельное соединение 4-х резисторов 51Ом 2Вт – на короткие пробы их хватит. Беру свой трансивер Езу ФТ-897 и ставлю режим АМ – несущую в этом режиме трансивер дает четверть от установленной мощности; выход трансивера подключаю ко входной обмотке трансформатора из 2-х витков, устанавливаю 100Вт и иду по диапазонам. Отлично! До 21МГц включительно КСВ около 1, на 24МГц около 1,5 и на 28МГц – около 1,6. Подключение компенсирующего конденсатора 150пФ почти не влияет на 24МГц но на 28МГц снижает КСВ почти до 1,3. В общем – годится!

Имеющиеся у меня супрессоры 1.5КЕ24А на напряжение 24В, если их подключить к 1 «полувитку» в выходной обмотке трансформатора – начнут открываться при расчетном уровне входной мощности около 23Вт (с учетом ВЧ диодов – даже несколько побольше). При этом, если надо «поглотить» до 80Вт – «выпрямленный» ток в цепи будет до 2,5А – но кратковременно. А диоды кд510А выдерживают средневыпрямленный ток до 200мА а импульсный ток до 1,5А – для обеспечения запаса надо ставить не менее 3 диодов в параллель – ставлю параллельно по те же сАмые 4 диода. И для начала беру не 1.5КЕ24А, а 1.5КЕ18А на номинально напряжение 18В – нагляднее будет проба и при умеренных уровнях мощности. Сначала проверяю отдельно сами супрессоры – при напряжении источника 26В и последовательном сопротивлении 91Ом на них падает 18,9В – работают в принципе; с применением их в «однополувитковой» обмотке расчетный уровень начала ограничения мощности будет составлять около 15Вт (если принять, что взаимоиндукция М между обмотками близка к 1). Собираю схему супрессоров с последовательными диодами по 4 диода параллельно в плече, протягиваю виток («полувиток») МГТФ-0,35 в трубочках трансформатора. Всё собираю, подключаю осцил, включаю. На трансивере ставлю частоту 1950кГц и режим ЧМ – синусоида сигнала прекрасно видна осцилом со вторичной обмотки (нагруженной на 12,7Ом). Потихоньку увеличиваю мощность с 5 Вт и при уровне выходной мощности около 20Вт замечаю некоторое искажение синусоиды на осциле, при дальнейшем росте подаваемой мощности амплитуда сигнала практически перестает возрастать, искажения синусоиды увеличиваются (но на глаз – всё равно они не велики), начинают греться супрессоры а контроль выхода трансивера показывает возникновение и рост КСВ. В общем – всё работает! И практически так, как хотелось бы – 20Вт вполне нормальный уровень начала ограничения мощности, и даже при кратковременном включении 100Вт с трансивера – мощность на вторичной обмотке (которая будет поступать в базовые цепи) не превышает 30Вт – безопасного для пары КТ980 значения (а ещё и в цепях линеаризации много теряется). В общем, полученную цепь явно можно применить на практике, не боясь уже выгорания транзисторов ! Дальше проверил по диапазонам, не вызывает ли подключение этой цепи ухудшения КСВ – нет, значения остались практически теми же. А вот дальше подумал – а так ли нужна дополнительная обмотка? Пробую подключать ограничительные цепи на основную силовую обмотку из медных трубочек – а практически ни чего не меняется, только установившийся уровень напряжения ограничения теперь лишь чуть меньше. В общем, я успокоился и поверил – теперь ставлю эту цепь в выходную обмотку входного трансформатора усилителя (с учетом вносимой индуктивности уменьшаю параллельный корректирующий конденсатор с 200 до 150пФ), и буду «помолясь» пробовать включать!..

Фото: трансформатор "на трубочках" при испытаниях ограничителя с дополнительной обмоткой; сигнал на выходе трансформатора (1950кГц) на нагрузке 12,7Ом при 50Вт на входе и подключении ограничителя к дополнительной обмотке, сигнал на выходе трансформатора (1950кГц) на нагрузке 12,7Ом при 50Вт на входе и подключении ограничителя к основной выходной обмотке (параллельно нагрузке), монтаж ограничителя на входном трансформаторе УМ.

[RA3PKJ]

Алексей, а что на фото усилителя только один супрессор? Хотя вроде догадался..., но схему бы посмотреть.

[Евгений240]

Aleksiy, просьба - пожелание.
Разбивайте текст на абзацы.
Ну очень тяжело читать.

[Aleksiy]

Включаю усилитель с защитной цепью от Езу на входе. Сначала «на холодную» - не подавая питание, при этом смотрю осцилом напряжение на базе одного транзистора – всё работает, после примерно 25Вт входной мощности дальше при увеличении входной мощности напряжение практически перестает возрастать, форма искажается примерно так же, как приведено на осциллограммах в сообщении №81. И собственно, всё заработало ! При максимальной входной мощности несущей 25Вт (в режиме ЧМ) на 1950кГц выходная мощность составляет около 400Вт, на 3700кГц – около 350Вт, на 7100кГц – около 300Вт, на 14200кГц – около 150Вт, на 18150кГц – около 110Вт; причем оба последних измерения уже некорректны – сейчас на выходе П-фильтр с частотой среза около 15МГц, но одно звено и относительно малодобротный. Надо делать и ставить первичный фильтр на всё КВ – с частотой среза около 32МГц.

Разрабатываю такой фильтр, простенький однозвенный. Стараюсь рассчитать с минимальными потерями и КСВ от 1 до 30МГц – не так это просто. Наконец синтезирую схему, наматываю катушку посеребренным проводом диаметром 1,35мм – 312нГн, как с куста. Долго ищу подходящие конденсаторы на большие ВАР-ы; когда сталкиваешься с таким вопросом – это превращается в проблему! Нахожу стеклоэмалевые на 240пФ и 500В, они по 200ВАР. Включаю их последовательно – мне надо в плече П-контура по 126пФ – как раз с «паразитами» столько и получится. Собираю фильтр на макетке, проверяю на ОБЗОР-е. А вполне прилично получилось, потери не более 0,2дБ, вот только КСВ на 40-ке около 1,4. Но в общем – можно ставить, и я ставлю этот фильтр на выход усилителя вместо фильтра на 15МГц.

Всё работает, но на ВЧ завал по мощности. Ограничитель входной мощности работает – транзисторы больше не летят. Но надо разбираться с завалом по мощности и перерабатывать базовую цепь коррекции; а также входной трансформатор сменю на тот, что на двух ферритовых трубках от подавителей помех…

Фото: новый фильтр на макетке, его АЧХ, его КСВ, старый фильтр в усилителе, новый фильтр в усилителе.

[RV4LX]

Aleksiy, просьба - пожелание.
Разбивайте текст на абзацы.
Ну очень тяжело читать.

Кнопка Enter творит чудеса.

[RK4CI]

сейчас на выходе П-фильтр с частотой среза около 15МГц,

Вообще то, измерять мощность транзисторного усилителя без фильтров на выходе, это нонсенс. Можно получить очень интересные цифры, с КПД каскада 150 % и более. При напряжении питания 30 В и менее, ваши цифры мне кажутся не слишком правдивыми. Полная мощность сигнала каждой полуволны обеспечивается одним транзистором. При 400 ваттах эффективной, амплитудная мощность достигает 800 ватт. Амплитуда напряжения на транзисторе при этом порядка 25 В. Импульс тока транзистора при этом должен превышать 32 А. Постоянная составляющая, с учётом тока покоя, не менее 12 А. Общий ток каскада порядка 25 А. Об этих цифрах вы почему то скромно умолчали.

Разрабатываю такой фильтр, простенький однозвенный.

Знаете, у меня на выходе непосредственно на плате, также установлен однозвенный фильтр. Но далее, сигнал поступает на полноценные трёх контурные ФНЧ. Читая ваши сообщения, создаётся впечатление что вы собираетесь пускать сигнал с УМ напрямую в антенну. Этот вопрос проясните так же.
Ну и в данном сообщении вы ничего не написали о режиме транзисторов. В предыдущем, мелькало что установленный ток покоя составляет 3 А. Вообще то, для обеспечения хорошей линейности, достаточен ток 0,3-0,4 А на пару транзисторов. Вы что, ради того, что бы не отказываться от идеи использования диодов, которые ни от чего не защищают, готовы мириться с увеличением тока покоя в 10 раз? При этом, ещё и линейность, почти гарантированно, будет ниже, чем при стандартных решениях.
Завал мощности на ВЧ, при вашем способе подачи ООС вполне предсказуем. Обычно, ООС в подобных усилителях, делается частотозависимой. Берётся она с дополнительной обмотки на симметрирующем трансформаторе. И настраивается в резонанс чуть выше максимальной рабочей частоты. В результате, на НЧ диапазонах она отрабатывает по полной, на ВЧ практически перестаёт снижать мощность каскада. Либо вы сдвигаете резонанс повыше, и устанавливаете ООС на нужном для вас уровне.
Ну и ещё одна из возможных причин снижения мощности на ВЧ, это ваш источник смещения. Посмотрите справочные данные транзистора. Коэффициент передачи тока на самых верхних ВЧ диапазонах может падать до 3-5. Что бы обеспечить импульс тока коллектора хотя бы в 20 А, это 200-250 ватт на выходе, импульс тока базы может превышать 5 А. Посчитайте сами, какова постоянная составляющая тока этих импульсов. Если на НЧ диапазонах, за счёт очень большого тока покоя, каскад может ещё и не запирается при подаче раскачки, то на ВЧ, он гарантированно уходит в режим класса С. Цепь стабилизации тока базы, на ВЧ, должна обеспечивать ток измеряемый амперами.
Если вам в самом деле интересно построить именно линейный, вседиапазонный УМ, вы сами придёте к стандартным, давно известным решениям, а не будете ставить на свой велосипед треугольные колёса.

[Aleksiy]

Много занимался усилителем дальше, но писАть особо не было времени. Что касается выходного фильтра и адекватности результатов измерений. Я здесь уже сам писАл, что к «измеренным» «мощностям» следует относиться с изрядной долей скептецизма: осцилом я могу только более-менее контролировать форму выходного напряжения, а отсчет мощности идет из предположения, что форма синусоидальна. Поэтому я сам сразу предупреждал, что от «измеренных» значений мощности на НЧ надо отнимать приблизительно треть – тогда становится более-менее правдиво. А вот с 14 МГц и выше, где вторая гармоника почти отсутствует за счет двухтактности, а третья ужЕ относительно эффективно «режется» фильтром – результаты более-менее адекватные. А потребляемый ток бывал и до 16-18А – так что «жрет» то усилитель вроде-бы вполне честно. Что касается самого «подчисточного» фильтра на выходе – сейчас я поставил однозвенный ФНЧ на 32МГц (был на 15МГц) частоту «среза» с максимально «плоской» и гладкой характеристикой «внизу» по частоте. Назначение этого фильтра – только первичная фильтрация и спасение от бесконечного КСВ при КЗ на выходе (при ХХ на выходе сразу на выходной обмотке трансформатора ещё до фильтра стоит резистор 1,5кОм – он не позволит КСВ стать больше 30 – максимального допустимого значения для транзисторов). А фильтрующие свойства этого однозвенного ФНЧ конечно, очень слабы и выпускать в эфир такое нельзя. Когда я единственный раз пробовал усилитель в эфире – то использовал садовую антенну-«веревку» около 33м длиной – которая согласуется на 50Ом только серьёзным самодельным «матчером». При этом приходится компенсировать немалую реактивность – потребная добротность велика, согласование получается весьма узкополосным (требуется перестройка согласования в пределах каждого любительского диапазона) – нагруженная добротность контура матчера близка к типичной для выходного контура лампового усилительного каскада и с фильтрацией гармоник «матчер» справляется весьма успешно. И то, чтобы не создать помех гармониками, на 40-ке я пробовал усилитель только вечером – когда 20-ка была практически закрыта, а на 80-ке глубоким ночером – когда 40-ка была практически закрыта…

Расписывать скрупулезно ВСЕ проведенные с усилителем работы не вижу особого смысла. Но в целом сделано вот что. Заменен входной трансформатор на «бинокль» из пары «антипомеховых» трубочек – параметры трансформатора получились очень приличными, рекомендую ! Сейчас Ктр. на входе принят 3:1 по напряжению. Сделана цепь защиты (амплитудный двунаправленный ограничитель) от избыточной входной мощности на ВЧ диодах и супрессорах – эффективно работает. Для входного трансформатора найдена ВЧ компенсация. Испытана цепь с «обратными» ВЧ диодами в цепях баз транзисторов – найдено, что эта цепь действительно позволяет полностью защитить базы ВЧ транзисторов от пробоя обратным напряжением, в разы увеличить Кп усилителя с последовательным включением цепей баз к выходной обмотке входного «бинокля», позволяет значительно уменьшить потребный для организации класса В ток смещения (и главное – ток компенсации под сигналом) базы. Собственно, сейчас я обратные диоды из цепей баз убрал – эти «треугольные колеса» мне в будущем то ещё понадобятся, но для своего особого случая… Ток покоя тоже уменьшил с 3А до 440мА на пару транзисторов – что я для себя хотел, в классе АВ я уже выяснил и теперь перехожу к классическому В (кстати, при наличии спектроанализатора ток покоя для класса В находится легко и непринужденно – по явному минимуму 3-ей гармоники).

Далее, изготовил новый выходной «бинокль» на 4-х антипомеховых трубочках – индуктивность объемного витка составила целых 9,3 мкГн – этого «за глаза» хватит даже и на ВЧ часть СВ диапазона (менее 1МГЦ получается низшая доступная рабочая частота). Заменил выходной трансформатор – предыдущий (я его не показывал, и о нем пока не говорил) был «босятский» и «позорный» всего на 18 кольцах К12х6х4,5 из материала М100ВНП-3 (это ещё с «эпохи СиБизма») – явно был «слабоват»… Заменил также профилактически транзисторы на отличный подобранный комплект – кроме облегчения установки равного тока покоя практически ни чего не изменилось. А вот дальше я долго и нудно возился с базовыми цепями транзисторов – желательно не потерять подаваемую мощность, но обеспечить коррекцию падения усиления с ростом частоты (хотя-бы частичную) и хороший КСВ входа по всем частотам, и смещение эффективно и раздельно подать. И разумеется, защитный ограничитель «вписАть». Считал-паял-считал-паял-пересчитывал-паял-думал-паял … Стало вырисовываться, что одной только последовательной цепью задачу не решить, нужна и параллельная корректирующая цепь, причем лучше ДО последовательной; и что нужны не только RC звенья, но и LR звенья. В результате получилась цепь, характеристики которой мало зависят от входных характеристик транзистора при их типовом и разумном значении, АЧХ корректируется примерно на 3-4дБ, входное сопротивление практически активно и равно примерно 2,7Ом по всему частотному диапазону КВ, потери мощности составляют 7-11дБ, цепь удобна для подачи смещения с дополнительной стабилизацией за счет ООС на базовом резисторе. Желающие могут сами обсчитать эту цепь – рекомендую! Также рассчитал и сделал цепь ООС резистором К-Б, по расчету получилось 95Ом – поставил 91Ом 2Вт – по мощности маловаты резисторы, но «большие» безиндукционные ставить – вообще не куда. В общем, теперь всё работает, но на верхнем КВ всё-равно мощность снижена и Кп тоже. А максимальная отдаваемая мощность, достижимая на 80-ке и 40-ке, теперь тоже относительно невелика, и составляет «пердячим пАром» всего 160-170Вт (ток потребления на максимуме до 12А). При этом Кп на НЧ составляет всего 8-12 но с ООС достаточно равномерен до 10МГц, а на ВЧ падает вообще до 4-5 (а максимальная отдаваемая мощность до 50-70Вт) на 21МГц а вот выше Кп и мощность несколько увеличиваются. КСВ входа на 160-м составляет около 1,5, на 80-м – около 1,3; на 5 ,7 и 10МГц – около 1, на 14МГц – около 1,2, на 18МГц – около 1,4, на 21МГц – около 1,5, на 24МГц – около 1,6, на 28МГц – около 1,8…1,9. Ток покоя при очень сильном разогреве после долгой работы может возрастать до 560мА но после окончания работы довольно быстро возвращается к исходному значения, а вообще усилитель обычно приходится «дуть» хотя-бы слабым вентилятором – иначе и резисторы входных цепей и особенно ООС бывают на грани начала «отгорания» - это типичная беда всех достаточно мощных транзисторных усилителей L … Входной ограничитель мощности неплохо стравляется, супрессоры стоят на 18В, заметное ограничение начинается примерно на 25Вт подаваемой с трансивера мощности, а даже при 35Вт подаваемой мощности форма ограничения весьма «мягкая» - и такую мощность на входе усилитель вполне выдерживает (а вот больше дать – уже «рука не поднялась» - и так супрессоры на такой мощности быстро греются). А вот 100Вт импульсы начала передачи трансивера гасятся надежно. В общем дальше буду выжимать мощность (при трансивере на 100Вт усилок на 150Вт как бы и не нужен), делать диапазонные фильтры ,причесывать и «корпусировать» конструкцию…

П.С. Может, кому понадобится. Некоторые реальные параметры 2Т890А, найденные расчетно-экспериментально (обсчетом результатов экспериментов); несколько отличаются от «книжных»:
Rнас.=0,25Ом
Ск = 380пФ
Fт = 210 МГц
Lэ = 1,4…1,5нГн
Rвх.оэ. = 0,9…1,5Ом (по модулю!)

П.П.С. Перечитывал тут книгу Шахгильдяна-Шумилина (2000год, буквально «лебединая песня» отечественного передатчикостроения) и обнаружил натуральный анекдот. Книга полностью «не лезет» выкладываться здесь на Форум – выкладываю кусками архива и расскажу, когда полностью выложу…

[R0SBD]

Архив книги битый, не распаковывается..

[Aleksiy]

Так это только первый том архива!
В этом сообщении пристегиваю второй том, будет ещё два тома.

П.С. Сейчас еду в сад и минут через 40 попробую выйти на этом усилителе со своей садовой веревки. Сначала на 14160, потом 7175, потом 3775 плюс-минус QRM.

[Aleksiy]

Усилитель теперь работает конечно, но выходная «честная» мощность (с опционально подключаемыми однозвенными макетными ФНЧ на частоту среза примерно на 10% больше, чем верхняя частота каждого диапазона) достаточно маловата – 150-170Вт на границе линейного режима и до 240-270Вт в максималке в режиме кратковременной несущей. Практически столько же я могу получить и на транзисторах значительно попроще – на паре 2Т950А отлично получается до 200Вт, а реализация значительно поменьше и попроще. Стал анализировать полученные результаты. Очевидно, что для получения бОльшей мощности ужЕ явно маловато напряжение питания – сопротивление насыщения этих транзисторов при попытке «выжать» мощность начинает ограничивать коэффициент использования напряжения питания «кси» - в результате доступная амплитуда переменного напряжения на коллекторе становится не велика. Вообще, у Шахгильдяна (в том справочнике что я по кускам выкладываю) приведено просто огромное значение Rнас для этого транзистора – 0,62Ом – при таком значении в расчете не получается даже «штатный» режим при 50В питания – это явная ошибка! В результате обсчетов получившихся разных режимов максимальное совпадение измеренных значений с расчетными наступало при подстановке Rнас=0,25Ом – можно принять его как более правильное.

Но даже с таким значением при имеющемся питании выходная мощность достигнута практически предельная, чтобы поднять выходную мощность до типичных значений - надо и питание увеличивать до штатных 50В. Такой питатель у меня сейчас в работе, но дело это не быстрое, а хочется прямо сейчас ещё «дожать». Внимательно пересчитал режимы и понял ,что у транзисторов есть ещё запас по току – и по импульсу коллекторного тока, и по среднему току, причем запас значительный. Эффективно реализовать этот запас не даст немалое сопротивление насыщения, но немного «натянуть» должно получиться. Для реализации этого поступил очень просто – в выходном «бинокле» заменил выходную 2-х витковую обмотку на 3-х витковую (обмотки делаются слегка свитыми 3-мя параллельными проводами МГТФ-0,35). Пробую – вполне работает: на границе линейного режима достигается 200-250Вт а в максималке 270-300Вт. Вот это ужЕ на что-то похоже, но КПД слегка больше 50% а потребляемый ток достигает 17-18А, радиатор и монтаж при работе приходится продувать вентилятором. Но тем не менее – всё работает, и вчера вечером я рискнул в таком виде стаскать усилитель в сад и вечером-ночером попробовать опять на садовой «веревке» с матчером. 20-ка была уже практически закрыта – на общий вызов на 14160 мне не ответили, а на 40-ке и 80-ке сделал около десятка связей. Кричал и на общий вызов на приведенных выше частотах, и людям отвечал. Практически в каждой связи просил оценить усилитель – явной нелинейщины и «шкварок» замечено ни кем не было (СДР приемник также показал довольно чистый сигнал), по сравнению с трансивером «на 100Вт» и с усилителем давали от балла до 3 ( !!!) разницы уровня, у кого S-метры поточнее давали от 7 до 10дБ разницы. На вход усилителя давал с трансивера уровень сигнала «25-30Вт» (защитные супрессоры при этом практически холодные), ток потребления бывал в среднем около 12А, а на громкое непрерывное «А-аа» 14-15А; один раз ошибся и подал на вход усилителя 100Вт с трансивера (не успел «перекрутить» уровень после пробы «голого» трансивера) – ток был 19-20А, но усилитель ВЫЖИЛ при этом включении а корреспонденты отметили высокий уровень сигнала и начало заметного ограничения «сверху» - только и всего. При длительной работе продувка даже слабым вентилятором вполне справлялась, ток покоя держался хорошо, но начинали чуть греться стеклоэмалевые конденсаторы выходного фильтра (который «по умолчанию» на частоту среза 32МГц). В общем, при желании так можно работать, но конечно надо делать настоящий питатель на 50В – именно тогда эти транзисторы «раскроются» во всех своих качествах: Кп должен вырасти примерно в два раза, линейность несколько улучшиться (не надо будет «насиловать» по току!), а максимальная мощность явно достижима и больше 500Вт – причем без выхода за допустимые режимы транзисторов !..

Но вот вопрос линейности и интермод меня и самого сильно волнует. Дома мне измерить не чем, а на работу к настоящим приборам принести усилитель (и главное, вынести его потом обратно!) весьма затруднительно. Поэтому, я собираюсь промерить на работе «модельный» усилитель, очень близкий к этому – завалялся у меня один подходящий старый предмакет. И собственно, наибольший интерес вызывает влияние пресловутых базовых диодов «обратных клапанов» - а уж это всяко удастся понять и на модельном макете. Начал подготовку к этому делу. Возбудителя ОБП у меня там нет – поэтому придется мерить с двух генераторов и сумматора на трех резисторах по 16,7Ом – благо, есть такие малоиндукционные резисторы в запасе. Сделал сумматор, проверил с двух генераторов (Аджилента и Г4-218) анализатором спектра – взаимного влияния генераторов нет (интермоды не обнаружены с уровнем по крайней мере, -50дБн). Для раскачки модельного усилителя нужен «чистый» драйвер с мощностью не менее 1-2Вт (а лучше бы и побольше). Сделал усилительный каскад на 2П821А в классе А. Это – просто «волшебный» новый полевичок, «800-й» номер пусть ни кого не смущает – он до 230МГц; а в классе А на нижнем КВ дает усиление по мощности до 27-30дБ (да-да 500-100раз!), причем совершенно чисто и устойчиво. Пересчитал режим класса А и получил, что для напряжения питания 18-20В ток покоя нужен около 390мА а для 28-30В ток покоя нужен 500-550мА для получения выходного сопротивления близкого к 50Ом; при этом максимальная выходная мощность в первом случае достижима 2-3Вт а во втором 5-6Вт. Собрал такой каскад, промерил – всё отлично совпадает с результатами расчета. Можно промерять «модельный» усилитель. Результаты промера драйвера выложу завтра…

Вот информация по этому «волшебному» полевичку:
https://niiet.ru/product/id62

Фото: в саду работа с усилителем; схема «драйвера» на 2П821А.
Добавляю также третий том архива книги Шахгильдяна (один остался).