VE3KF forum

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » VE3KF forum » Усилители мощности » ВЧ трансформаторы транзисторных усилителей КВ диапазона


ВЧ трансформаторы транзисторных усилителей КВ диапазона

Сообщений 1 страница 30 из 1000

1

На создание темы сподвигнули периодически поступающие в личку вопросы по указанной теме. Итак, начнём с расчёта коэффициента трансформации транзисторного двухтактного каскада. Исходные данные- напряжение питания (Еп), выходная мощность (Рвых), напряжение насыщения транзистора (Uн), сопротивление нагрузки (Rн).

1. Расчитываем односторонний размах напряжения на коллекторе (стоке).
Uпик=Еп-Uн
2. Расчитываем действующее переменное напряжение на коллекторе
Uпер=Uпик/1.41
3. Расчитываем приведённое сопротивление
Rприв=(Uпер^2)/Pвых
4. Расчитываем коэффициент трансформации одной полуобмотки, и округляем до ближайшего бОльшего физически реализуемого коэффициента трансформации:
k=sqrt(Rн/Rприв)

Пример. Хочу сделать ультралинейный двухтактный каскад на КТ922В (режим А), задав Uн=7В (в эмиттерах для стабилизации ражимов и выравнивания характеристик по плечам стоят резисторы по 1 Ом), Рвых=12Вт, Еп=27В, Rн=50 Ом.) Итак, считаем транс
1. Uпик=20В
2. Uпер=14.18В
3. Rприв=16.77 Ом
4. k=1.726, принимаем k=2.

Теперь вопрос- а сколько же витков мотать? Нередко рекомендуют использовать в выходных каскадах трансформаторы типа "бинокль" с первичкой из медной трубки. Т. е., условно (!!!) на каждый транзистор приходится по полвитка, для k=2 для каждого плеча вторичная будет один виток, общий коэффициент трансформации- единица. Но, не следует забывать, что для правильной работы транзисторов оконечного каскада, реактивное сопротивление коллекторной обмотки  трансформатора должно быть заметно больше приведённого сопротивления во всём диапазоне частот, а с медной трубкой и, например, насаженными на неё 5 кольцами К10*6*5 2000НН (часто именно такой конструктив используется), это выполнится только при весьма больших мощностях. Учитывая этот нюанс, откажемся от одного медного витка и сделаем трансформатор из 8 перевитых попарно запараллеленных проводов, продетых через ферритовый бинокль два раза. Т. е. каждая коллекторная обмотка будет содержать 2 витка по два провода (общее число витков первичной обмотки- 4 витка с отводом посередине), выходная- 4 витка по два провода. Фото испытываемого линейного двухкаскадного усилителя (неравномерность АЧХ менее +-1 дБ в диапазоне 1...33 МГц, усиление примерно 30 дБ) внизу-  драйвер на КТ934В (первое, что попалось под руку), работающий в классе А, и двухтактный оконечник в том же классе. Возбудитель- Г4-164. На картинке, к слову, хорошо видны подключённые щупы осциллографа SDS8202, осциллограммы с которого и будут ниже... :playful:

http://s1.uploads.ru/t/mTLfS.jpg

Осциллограммы напряжения на коллекторе одного из транзисторов (на втором в точности противофазное напряжение) и выходного напряжения для двух частот (1 и 30 МГц) ниже. Красная линия- напряжение на коллекторе, жёлтая- выходное напряжение. Обратите внимание, что масштаб по шкалам разный (отличается вдвое), и ноль красной линии находится на нижнем крае, а жёлтой- посередине. Несложно заметить, что на 1 МГц работа трансформатора абсолютно корректна, на 30 МГц появляется сдвиг фаз и некоторое нарушение коэффициента трансформации за счёт индуктивности рассеяния. Искажения на обоих частотах чрезвычайно низки (анализатор включать лень  :D ). Никакой ФНЧ не нужен.

1 МГц

http://s1.uploads.ru/t/IZ1Mc.jpg

30 МГц

http://s1.uploads.ru/t/GAYXs.jpg

А вот как выглядят эти же осциллограммы с классическим трансформатором- первичка- медная трубка (ПАРДОН- вторичка оказалась в противофазе... :dontknow: ) Несложно заметить, что сдвиг фаз на 30 МГц меньше (индуктивность рассеяния меньше), но на 1 МГц усилитель вообще толком не работает.  :crazy:

1 МГц

http://s1.uploads.ru/t/8jbpm.jpg

30 МГц

http://s1.uploads.ru/t/NuVKd.jpg

Кстати, многовитковому выходному трансу, как правило, не требуется симметрирующий дроссель на ферритовом кольце, который является весьма желаемым атрибутом каскадов с "полувитковыми" медными трубками... :flag:
Ну, а какой именно транс ставить, каждый сам решает... :D
Я, например, для 15...20 Ваттного выхода для КВ диапазона с питанием от 28 Вольт никогда не поставлю классическую первичку из медной трубки. По крайней мере, с теми советскими кольцами, которыми обладаю...

PS После округления коэффициента трансформации, выходная мощность усилителя при заданном размахе коллекторного напряжения вычисляется по формуле Pвых=((Uпер*k)^2)/R. В моём усилителе это 16 Вт. Эту же цифру наблюдаем и на осциллограммах.

2

Доброго всем здравия!
Игорь2, огромнейшее спасибо за тему и инфо по трансам! А то советуют в первичку тыкать трубочки с телескопических антенн не снимая с них никель!
Я так понимаю, что реактивное сопротивление коллекторной обмотки должно быть раз в 10 больше приведенного R на самой низкой рабочей частоте.
По намотке. Что необходимо обеспечить - максимальное заполнение окошка бинокля или плотное прилегание обмоток к сердечнику (шинка)?
(Я сам люблю макеты из кофейных банках - дешево. сердито и лудить не надо)
Влад

3

Vlad написал(а):

Я так понимаю, что реактивное сопротивление коллекторной обмотки должно быть раз в 10 больше приведенного R на самой низкой рабочей частоте.

Несложно догадаться, что если реактивное сопротивление обмотки будет равно приведённому сопротивлению, то переменный ток через транзисторы возрастёт в 1.41 раза. Что мы и наблюдаем на осциллограмме 1 МГц с трубками- класс А рассыпается, для восстановления линейности требуется дополнительно увеличивать ток покоя, теряя КПД. А во сколько раз должно быть больше реактивное сопротивление- каждый сам решает- это же коромысло- вытянем нижние частоты, получим бОльшую паразитную индуктивность на верхах с риском прострела транзистора по коллектору. Но, в любом случае, в КВ диапазоне с неэкзотическими кольцами и разумными размерами транса при мощности менее 20 Вт и питании более 20 Вольт, первичная обмотка из трубки- явный мазохизм...  :D

Vlad написал(а):

По намотке. Что необходимо обеспечить - максимальное заполнение окошка бинокля или плотное прилегание обмоток к сердечнику (шинка)?

Завтра отпишу...

4

Vlad написал(а):

(Я сам люблю макеты из кофейных банках - дешево. сердито и лудить не надо)

У меня подобный конструктив ВЧ техники впервые появился в конце 70-х. Совершенно случайно- сгущёнку люблю, выпил банку, а как раз на двухметровый диапазон нужно было сверхрегенератор паять. Вот и совместил приятное с полезным. Результат весьма вдохновил, и долгое время приходилось по две банки в день съедать, чтобы не только текущие проблемы решать, но и стратегический запас создать... Вот только малая часть от того, что было заложено... :crazy:

http://s1.uploads.ru/t/Xqw1S.jpg

Интересно, а раньше кто- то так делал?  :crazyfun:

5

По виткам транса все ясно и прозрачно.
Огромнейшее спасибо.

По "стратегическому запасу". Сам питал слабость к этому чудному продукту во времена СССР. как кот к валерьянке.
Теперь в нашей жовто-блакытной дэржаве в банке сгущенки даже с маркировкой на торце ГОСТ такое содержимое...
А две банки в сутки тоды ...  Это кайф!!! Да с холодной родниковой водичкой!

По фото макета усилителя не видно, но похоже. что в качестве монтажных стоек Вами так же используются некондиционные (выгоревшие, с короткими выводами...) резисторы и конденсаторы.
Я начал применять их в конце 60-х, во времена дефицита, а потом вошло в привычку.

Ждемс "продолжение банкета" по трансформаторам.

6

Следовательно, когда нет нужды в большой мощности, когда текут очень высокие токи ВЧ по первичке ВЧ транса, то и нет нужды применять трубку в первичке такого транса. С запараллеленными проводами в первичке получается шире полоса пропускания такого транса. Это ценное исследование.

Подпись автора

73!
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VE3XAX, VA3TTT.
Мой Ютуб канал:    https://www.youtube.com/@Contester7/videos   На продажу имеются 2 мои книги - по антеннам и по УМ.

7

Я продолжу данную ветку, когда вернусь с отдыха- теоретические выводы неплохо дополнять практическими картинками. Это середина сентября будет... :playful:

8

Игорь 2 написал(а):

Я продолжу данную ветку, когда вернусь с отдыха

Будем ждать с нетерпением.
Счастливо отдохнуть.  :flag:

Подпись автора

73!
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VE3XAX, VA3TTT.
Мой Ютуб канал:    https://www.youtube.com/@Contester7/videos   На продажу имеются 2 мои книги - по антеннам и по УМ.

9

Присоединяюсь к пожеланиям Александра!
Практика будет на строющемся усилителе на 4-х RD16HHF1 для коллективки.
(Начальство косо смотрит на наличие высокого напряжения в шэке)
Влад

10

Продолжение будет?

Подпись автора

Владимир

11

RK3RX написал(а):

Продолжение будет?

Да, будет. Макет до сих пор не рассыпался, значит, что- нибудь ещё напишу на неделе... :flag:

12

А, в сущности, и не знаю, что ещё писать. Изначально ставил себе задачу сделать ультралинейный усилитель на 10 Вт (выходные транзисторы должны быть дёшевы, и работать в режиме А). Для большей термостабильности, слегка увеличил номиналы резисторов в эмиттерах (теперь стоят 3 параллельно включённых 8.2 Ом, зашунтированные 0.1 мкФ). Вот, привожу осциллограммы напряжения на одном из коллекторов выходного транзистора (на втором в точности то же самое) (жёлтый цвет), и выходного напряжения усилителя на нагрузке 50 Ом (красный цвет). Линейности АЧХ серьёзно не добивался (один фиг, ALC работает), поэтому, выходная мощность при стабильном входном напряжении, гуляет примерно от 10 до 15 Вт. Вот осциллограммы для разных частот без симметрирующего дросселя на ферритовом кольце.

1 МГц

http://s2.uploads.ru/t/lAW24.png

5 МГц

http://s2.uploads.ru/t/JoqUB.png

10 МГц

http://s2.uploads.ru/t/d2ulU.png

20 МГц

http://s2.uploads.ru/t/qVKx0.png

30 Мгц

http://s3.uploads.ru/t/YxIZK.png

13

А вот те же осциллограммы с симметрирующим дросселем на ферритовом кольце, и отключённой средней точкой выходного трансформатора...

1 МГц

http://s3.uploads.ru/t/c5nvB.png

5 МГц

http://s3.uploads.ru/t/6o4hI.png

10 МГц

http://s2.uploads.ru/t/o0HhG.png

20 МГц

http://s2.uploads.ru/t/FBRru.png

30 МГц

http://s3.uploads.ru/t/3m0yN.png

Несложно заметить, что с используемым трансформатором, в осциллограммах нет никакой разницы- симметрирующий дроссель не нужен.
Кроме того, были проведены эксперименты, с включением в коллекторы обоих транзисторов отдельных, не связанных друг с другом, дросселей, и отключенной от источника питания средней точке выходного трансформатора (такой вариант проскакивал на CQHAM). Как и следовало ожидать, подобная схема нормально работала только при работе транзисторов в режиме А, при уходе же их в отсечку, как, опять же, и следовало ожидать, на коллекторах появлялись малоконтролируемые всплески напряжения, и, соответственно, надёжность работы резко падала.  :flag:

14

Возможно, в ближайшее время, подключу вышеописанный усилитель к более мощному оконечнику, и так же поиграю трансформаторами. Хотя, пока даже не знаю, на каких транзисторах. Есть пара КТ956, но они мне неинтересны, т. к. древние, и сжигать их жалко- у меня в моей самодельной станции (ей четверть века скоро будет) они как раз стоят, и эта пара резервная. Хотел с 250- Ваттными попробовать, но это десять тысяч руб. за пару, и, вроде бы, неохота их выкидывать... :dontknow: Интересно было бы с полевиками поиграть, но они только на 100 Вт (которые мне известны). Короче, мои планы мне самому непонятны... :crazy:

15

Игорь 2 написал(а):

Короче, мои планы мне самому непонятны...

Может ввиду отсутствия планов прикинуть трансы для 2/4 RD16 c питанием 12/24?

Подпись автора

Владимир

16

RK3RX написал(а):

RD16

А полное название этих транзисторов дайте...

http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=RD16

:dontknow:

17

Думаю имелись в виду RD16HHF1

18

Vlad написал(а):

Думаю имелись в виду RD16HHF1

А, понял. Куплю завтра, если не забуду, потом скрины выложу... :flag:

19

Может готовую схемку приложить? А то меня терзают сомнения (очень даже не смутные), что трансформатор у меня не работает.

Подпись автора

Владимир

20

RK3RX написал(а):

Может готовую схемку приложить?

Да, приложу. Транзисторы купил, в ближайшие дни всё выложу... :flag:

21

Нормально работают эти транзисторы.  :flag: Коэффициент усиления по мощности без ООС, и какой- либо серьёзной согласовки по входу более 1000. Схему даже не рисую- по- моему, на фото всё видно. На затворы каждого транзистора через 2.7 кОм подано смещение порядка 5 вольт. Ток покоя для режима А (Pвых=12 Вт) по 0.7 А, у нижнего транзистора для выравнивания тока с затвора на землю резистор 22 кОм- транзисторы разные. Трансформатор- тот же, что и в используемом раньше усилителе. Осциллограмма (красный- выход, ноль посередине, жёлтый- коллекторное напряжение, критический режим, ноль- внизу) в диапазоне 0.5...45 МГц практически неизменна, коэффициент усиления так же, практически, стабилен. Питание- 20 Вольт, выше давать не стоит из соображений надёжности- Uс макс=50 Вольт.
Несложно заметить, что теория полностью стыкуется с практикой, и все мои соображения по поводу трансформаторов, высказанные выше актуальны.  :flag:

http://s2.uploads.ru/t/gnuAN.jpg

http://s2.uploads.ru/t/8w3DN.jpg

В ближайшие дни, введу ООС, переведу каскад в режим АВ, приведу параметры по интермодуляции, сменю коэффициент трансформации для получения бОльшей мощности. В режиме АВ без ООС схема работает не очень- заметен перекос выходного сигнала из- за разных транзисторов.  :dontknow:

22

Игорь 2 написал(а):

Схему даже не рисую- по- моему, на фото всё видно

А жаль! Это может помочь начинающим, которым без схемы довольно трудно, да и ошибок могут наделать, дорогих..  ;)

Подпись автора

73!
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VE3XAX, VA3TTT.
Мой Ютуб канал:    https://www.youtube.com/@Contester7/videos   На продажу имеются 2 мои книги - по антеннам и по УМ.

23

VE3KF написал(а):

Игорь 2 написал(а):

    Схему даже не рисую- по- моему, на фото всё видно

А жаль! Это может помочь начинающим, которым без схемы довольно трудно, да и ошибок могут наделать, дорогих..  ;)

Подпись автора

    Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VA3TTT

Ну почему только начинающие? Я начал давно, но вопросов меньше не становиться. А как сделан входной транс?

Подпись автора

Владимир

24

VE3KF написал(а):

А жаль!

Хорошо... :crazy: Вот такая схема на данный момент. Резисторами с пунктиром выставляются начальные токи полевиков (0.7 А). При этой операции, очень рекомендую использовать блок питания с ограничением по току, установив уровень защиты 1.5 А. Стоки транзисторов можно подключать/отключать поочерёдно- настраиваете один, второй отключён. После выставления указанных токов, усилитель работает в классе А, отдавая линейную мощность примерно до 12 Вт. Дроссель тоже необязательный, но желательный элемент- не все блоки питания корректно работают при попадании в них даже слабых ВЧ напряжений. Преимущества схемы очевидны- огромный коэффициент усиления по мощности (10 Вт при 600 милливольтах на входе) и схемная простота, недостаток- невысокий КПД (при 10 Вт на выходе 36%), и, возможно, не превышающий -30 дБ уровень интермодуля третьего порядка. (Говорю про реальный интермодуль, а не те придумки, на которые идут многие фирмы, меряя этот параметр через одно место  :D ) Хотя, эту цифру надо проверить- может быть, она будет лучше...

http://s3.uploads.ru/t/KOVJQ.jpg

25

RK3RX написал(а):

А как сделан входной транс?

Как и в первом посту- 

Игорь 2 написал(а):

Учитывая этот нюанс, откажемся от одного медного витка и сделаем трансформатор из 8 перевитых попарно запараллеленных проводов, продетых через ферритовый бинокль два раза. Т. е. каждая коллекторная обмотка будет содержать 2 витка по два провода, выходная- 4 витка по два провода.

26

http://s2.uploads.ru/t/4vt38.gif
У меня в бинокль столько не поместиться, можно в один провод?
Может посмотрите схему своим опытным взглядом?

Отредактировано RK3RX (2012-10-28 10:59:04)

Подпись автора

Владимир

27

Игорь 2 написал(а):

возможно, не превышающий -30 дБ уровень интермодуля третьего порядка.... Хотя, эту цифру надо проверить- может быть, она будет лучше...

Да, интуиция меня не обманула- каждый из продуктов интермодуляции третьего порядка подавлен на -36 дБ по отношению к любому из двух поданных на вход сигналов при выходной мощности на пике огибающей 10 Вт. Измерения проведены на частоте 10 МГц. Цифра вполне достойная. С ООС она, естественно, понизится.

RK3RX написал(а):

У меня в бинокль столько не поместиться, можно в один провод?

Пробуйте, я изначально взял кольца К18*8*5, в них не то что два- десяток витков скрутки влезут. Естественно, такие большие кольца не нужны, просто валялись, я и использовал...
Кстати, диаметр провода 0.5 мм.

28

RK3RX написал(а):

Может посмотрите схему своим опытным взглядом?

Да, вроде бы, всё нормально, конечно же, есть интересные моменты, например, входной каскад, как из пионерского лагеря  :D , особенно умиляет резистор 51 Ом на входе, ну, а в общем, при грамотном монтаже, работать схема должна...

29

А транс между вторым и третьим каскадами как правильно сделать? У автора тоже на трубках.

Отредактировано RK3RX (2012-10-28 12:00:12)

Подпись автора

Владимир

30

Игорь 2 написал(а):

Вот такая схема на данный момент.

Отлично! Вот это уже вполне наглядно, тем более, что схема сопровождается пояснениями.  :cool:
-36 дб IMD3 это вполне уважаемая цифра.

Подпись автора

73!
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VE3XAX, VA3TTT.
Мой Ютуб канал:    https://www.youtube.com/@Contester7/videos   На продажу имеются 2 мои книги - по антеннам и по УМ.


Вы здесь » VE3KF forum » Усилители мощности » ВЧ трансформаторы транзисторных усилителей КВ диапазона


Создать форум.