Características técnicas do amplificador GS-35B
- Classe de trabalho – B2
- A impedância de entrada é de aproximadamente 50 Ohms.
- Impedância de saída – 50 Ohm
- A resistência equivalente do circuito do ânodo é de 2 kΩ.
- Tensão anódica – 3000 V
- A potência fornecida à carga não é inferior a 1 kW.
- Eficiência do amplificador – 55…65%
- Potência de excitação – 80…100 W
Componentes do amplificador
Dr.1 – indutor de filamento em uma haste de ferrite redonda de 150 mm de comprimento
- Diâmetro de 8 a 12 mm, pré-envolto em fibra de vidro.
- Permeabilidade – 400.
- Enrolamento – dois fios. Número de voltas – 25. Fio – PEV, 2 mm de diâmetro.
- Indutância não inferior a 35 μH.
Dr.2 – indutor de ânodo. Diâmetro da carcaça: 30 mm.
- Enrolamento - volta por volta, forma um enrolamento de 70 mm de comprimento, depois, mais perto do ânodo
- Lâmpadas – 17 voltas com passo forçado.
- Indutância – 195 μH. Fio – PEV, diâmetro 0,5 mm.
Dr.3 – Choque tipo HF – 2,5 mH (multisseção, estrutura cerâmica da r/st RSB-5)
L1 é uma bobina de circuito Pi na banda de 28/21 MHz. Material: barra de cobre de 1x10 mm.
Número de voltas: 3,5. Derivação de 28 MHz: 2,5 voltas.
Diâmetro do mandril: 40 mm.
L2 – Faixa de 14 MHz. Material – tubo de cobre de 6 mm. Número de espiras – 5,5…6.
O diâmetro do mandril é de 50 mm.
L3 – Faixa de 7/3,5/1,8 MHz. Material – fio de cobre nu com diâmetro de 2,5 mm.
Número de espiras: 20. Diâmetro da estrutura canelada em porcelana de radiofrequência: 75 mm.
Indutância: 20 μH.
Em um circuito em forma de Pi, todas as bobinas são enroladas de forma que a distância entre espiras adjacentes seja igual ao diâmetro do fio (tubo) utilizado. Nas faixas de 21 e 28 MHz, a distância entre as espiras da bobina é igual à espessura da barra coletora, ou seja, 1 mm.
- VD1…VD7 – Diodos zener D815A, instalados em dissipadores de calor separados e isolados da carcaça.
- VD8 – Diodo Zener D817A.
- VD9, VD10, VD11 – diodos 1N4007, 1000 V, 1 A ou outros.
- PA1 – cabeçote de medição – 1,5 A.
- PA2 – cabeçote de medição – 0,5 A.
- PV1 – cabeçote de medição – 500 μA
- C1 – 10…500 pF com uma lacuna de 3…4 mm.
- C2 – 2200 pF, tipo – K15U, tensão de operação – 10 kV,
- C3 – 2000 pF, proveniente de um receptor de transmissão valvulado.
- C4 – 1000 pF, tipo – KVI-3, tensão de operação – 10 kV.
- C5 – 2200 pF, tipo – KVI-3, tensão de operação – 10 kV.
- C6 – 0,01 μF, 1 kV, disco cerâmico.
- C7 – 0,01 μF, 300 V.
- C8, C9, C10 – 0,01 μF, 1 kV, disco cerâmico.
- Relé K1 – tipo RPV2/7 de alta frequência, tensão de operação – 27 V.
- O relé K2 é um relé de alta frequência, com tensão de operação de 27 V e contatos de 5 a 8 A.
- Relé K3 – RES-47, tensão de operação – 27 V.
- S1 – interruptor rotativo, cerâmico.
- S2 – Potente interruptor rotativo cerâmico do tipo HF, para corrente de 7…8A.
- L1 – lâmpada de sinalização, tensão de operação – 27 V. É possível acender o LED através de um resistor limitador de corrente.
- VD1…VD20 – diodos retificadores 1N5408, 1 kV, 3 A ou outros.
- C1…C20 – 0,01 μF, 1 kV, disco cerâmico.
- R1…R20 – 390 kOhm, potência 0,5 W.
- R21, R22 – 30 Ohm, tipo PEV-10.
- K4 – Relé CA. Contatos – 10 A, Urab – 220 V.
- K5 – Relé CA. Contatos – 5 A, Urab – 220 V.
- K6 – relé de proteção de corrente com três grupos de contatos. Uwork – 27 V.
- T1 é um transformador de potência com capacidade nominal de 2500 VA. A tensão no enrolamento secundário é de 2400 V com uma corrente de 0,8 A.
- T2 – transformador de aquecimento TN-46
- T3 – transformador – TN-36, TN-46.
- S1 – Relé de comutação de rede. Corrente de contato – 10 A.
Finalidade dos elementos da fonte de alimentação
R21 – para limitar a corrente no enrolamento primário do transformador de alta tensão no momento da ligação, a fim de evitar a falha dos diodos durante o carregamento dos capacitores de filtro.
R22 – para limitar a corrente do filamento da lâmpada na inicialização. Aumenta significativamente a vida útil da lâmpada. Após 20-40 ms, esses resistores são curto-circuitados pelos contatos do relé. O atraso é audível. Os valores de R21 e R22 devem ser iguais. Por exemplo, com uma capacitância de filtro de 25 μF no retificador de alta tensão, R21 = 30 ohms. Com 250 μF, é necessário um resistor de 15 ohms. O tipo de relé utilizado também influencia.
O retificador é montado usando um circuito de ponte de onda completa. A tensão reversa máxima dos diodos deve ser 1,4 vezes maior que a tensão efetiva de entrada [2] . Um exemplo de um braço da ponte de diodos é mostrado na Fig. 2.
Não há necessidade de reduzir o número de diodos – a confiabilidade vem em primeiro lugar.
Os diodos são conectados em paralelo por resistores R1–R20 para distribuir uniformemente a tensão reversa entre eles. Os valores desses resistores são calculados usando a fórmula R(Ohm)=PIVx500, ou seja, a tensão reversa de pico do diodo multiplicada por 500. Os capacitores de derivação C1–C20 são necessários para eliminar o chamado ruído "branco" gerado pelos diodos e para evitar sobretensões transitórias de curta duração. Os capacitores de filtro devem ser selecionados com base em um valor de 10 μF para cada 100 mA da corrente anódica da lâmpada. No meu caso, a capacitância do filtro é de 50 μF a 6000 V, embora uma corrente de 0,8 A exija 80 μF.
Os resistores R23–R26 (4 unidades de 560 kΩ) fazem o bypass dos capacitores de filtro C23 e C24 na fonte de alimentação de +3000 V e servem para descarregar estes últimos após o desligamento do retificador, conforme exigido pelas normas de segurança. Com o valor total desses resistores sendo de 2240 kΩ (2,24 MΩ), não há como equalizar a tensão nos capacitores de filtro.
Para equalizar a tensão nos capacitores, calcula-se a resistência constante do resistor de forma que, para cada 1 V de tensão de escala completa, haja 100 ohms de resistência. Em outras palavras, para determinar a resistência total do resistor em ohms, multiplique a tensão de saída da fonte de alimentação por 100. Com uma tensão de circuito aberto do retificador de 3200 V, o valor total dos resistores de carga deve ser de 320.000 ohms, ou 320 kΩ. A potência total desses resistores a 3200 V será bastante alta, 32 watts. Quando a fonte de alimentação está em operação, os resistores de carga geram calor significativo, portanto, precisam ter uma reserva de potência suficiente. Resistores de alto valor são quase sempre resistores de fio enrolado, e o superaquecimento geralmente os danifica. Devido à falta de resistores de alta potência com essa especificação, o autor abandonou a ideia de equalizar a tensão nos capacitores de filtro e instalou resistores que simplesmente garantem a descarga dos capacitores após o desligamento da fonte de alimentação.
Resistores R27…R36 – 1 MOhm cada – resistores adicionais do medidor de alta tensão PV1, que está localizado no painel frontal da fonte de alimentação externa.
O resistor de calibração Rdop. está incluído na classificação total dos resistores adicionais, ou seja, no circuito cuja resistência total é de 10 MΩ.
Os fusíveis da fonte de alimentação estão instalados em uma placa dielétrica.
É indesejável usar capacitores eletrolíticos como filtro em um retificador de alta tensão devido aos seus parâmetros variáveis e ao baixo desempenho sob distribuição de tensão irregular. Neste retificador, considerando a queda de tensão nos diodos e a presença de um capacitor de filtro de 50 μF a 6000 V, a tensão de circuito aberto é de 3200 V e, com o circuito pi sintonizado em ressonância, ou seja, sob carga, é de 3000 V. Uma queda de tensão de 200 V é normal para esta classe de amplificador. Com uma tensão de saída da fonte de alimentação de 3000 V, não se devem usar capacitores com tensão de operação de 3000 V, pois há risco de ruptura. Isso se aplica também a capacitores de papel e, principalmente, a capacitores eletrolíticos. Se a tensão de circuito aberto da fonte de alimentação for de 3200 V, multiplicando esse valor por 1,41, obtém-se a tensão de operação dos capacitores de filtro necessários, ou seja, 4512 Ω.
Os relés K1, K2, K3 (alimentação U = 27 V) do bloco amplificador de alta frequência, assim como o circuito de indicação, são alimentados por uma tensão estabilizada de +26 V.
O retificador de baixa tensão de +26 V a 1 A (Fig. 3) é baseado no KR142EN12A, embora seja melhor usar o LM317 importado. O microcircuito é montado em um dissipador de calor, que é isolado da carcaça.
O próprio amplificador é familiar a muitos em seu projeto de circuito, embora a medição da corrente de grade, com a própria grade conectada ao terra, e as unidades de proteção da corrente de grade não sejam, por algum motivo, populares em nosso país. Em amplificadores fabricados no exterior que utilizam triodos de alta potência, incluindo os metal-cerâmicos, esta é a base do projeto do circuito [3] .
É importante lembrar que o amplificador opera em classe B2, o que significa que a tensão de excitação excede a tensão de polarização. Há corrente de grade presente que, quando totalmente excitada, atinge 30% da corrente de cátodo na válvula GS-35B. Isso é normal para essa classe de válvula e não tem relação com os problemas associados à corrente de primeira grade em tetrodos que operam em classe AB1. Essa é uma questão completamente diferente.
Por razões de segurança, a corrente anódica não é medida no circuito de +3000 V. As medições são feitas no circuito de -3000 V. A corrente catódica é igual à soma das correntes da grade e do ânodo.
Os diodos Zener VD1…VD7 – D815A definem a corrente quiescente necessária da válvula, embora os componentes eletrônicos modernos agora permitam usar um análogo baseado em transistor de um diodo Zener potente nesta parte do amplificador [4] . A corrente quiescente em SSB é de 120 mA, em CW – 60 mA.
Um capacitor variável de um rádio Mikron foi utilizado como capacitor C1. O mecanismo de ajuste da distância entre as placas foi removido e uma arruela de fluoroplástico foi instalada na parte traseira. Dessa forma, a distância entre as placas após a modificação tornou-se consistentemente maior, mas a capacitância máxima foi de aproximadamente 170 pF. Utilizando um relé de RF do tipo "clapper", um capacitor K15-U foi ajustado para 100 pF na banda de 80 metros e 330 pF na banda de 160 metros. Como o relé possui dois enrolamentos de alimentação independentes, ele foi instalado na posição invertida (neutra), de modo que ambas as bandas sejam cobertas por um único relé.
VD8 – D817A – um diodo zener que garante o travamento da lâmpada no modo de recepção; durante a transmissão, ele é curto-circuitado pelos contatos do relé K3.
Ao aplicar tensão ao filamento, é necessário levar em consideração a queda de tensão no indutor do filamento.
Evite sobrecarregar alimentando a lâmpada com tensão anódica reduzida, criando o que é conhecido como modo de lâmpada "leve". Isso perturba a relação entre a corrente da grade e a corrente do cátodo. Nesse caso, a corrente da grade pode não ser 30% da corrente do cátodo, mas 45-50%, o que é inaceitável. Este seria um modo de operação pesada para a lâmpada [5] .
Se for necessária menos potência de saída do amplificador, a tensão de excitação deve ser reduzida em vez da tensão do ânodo.
Utilizando R1 (10 ohms), a corrente de grade é medida no bloco de RF do amplificador. O circuito indicador de corrente de grade é implementado com os transistores KT315D (2N2222A) VT1 e VT2. O potenciômetro R3 (510 ohms) define o limiar de resposta do LED verde para uma corrente de grade de 30% da corrente de cátodo com o circuito pi configurado. O potenciômetro R6 define o limiar de resposta do LED vermelho para uma corrente de grade ligeiramente superior a 30%. O potenciômetro de "Sensibilidade" (4,7 kOhms) ajusta o limiar de resposta do circuito de proteção quando a corrente de grade excede 35%.
Se o amplificador não estiver corretamente adaptado à antena, se a própria antena estiver danificada ou se a válvula estiver sobrecarregada e superaquecida, a corrente de grade aumentará drasticamente, fazendo com que o LED vermelho acenda e alertando o operador sobre o mau funcionamento do amplificador. O relé K6 entrará em ação, acionando o circuito de proteção e colocando o amplificador no modo "Bypass". O indicador luminoso L1 acenderá.
Após investigar a causa da falha, pressionar o botão KN1 (Reset) fará com que o amplificador retorne ao seu modo de operação anterior. Os resistores de 680 ohms nos circuitos transistorizados VT1 e VT2 limitam a corrente a cerca de 10 mA, dependendo do tipo de LEDs utilizados. A aplicação de uma tensão de excitação, mesmo que relativamente pequena, na entrada do amplificador causa imediatamente uma corrente de grade, indicada pela leitura do medidor PA2 (Corrente de Grade). É necessário ajustar imediatamente os elementos do circuito pi para direcionar a energia de alta frequência para a carga. Apesar da baixa impedância de entrada do amplificador, recomenda-se o uso de circuitos de entrada comutados. Tais circuitos possuem um fator Q baixo, de aproximadamente 2.
Ao configurá-los, o amplificador deve estar no modo de operação normal, ou seja, com a tensão anódica máxima da válvula, potência de excitação máxima e um sistema de antena adaptado.
O ajuste é realizado para obter uma ROE (Relação de Ondas Estacionárias) mínima entre o transceptor e a entrada do amplificador. Se o transceptor usar um circuito em forma de Pi com um capacitor variável (acoplamento de antena) na saída, a adaptação com a entrada do amplificador não será um problema, mas a tensão de entrada se tornará assimétrica. Isso leva a um certo nível de distorção não linear e a uma redução de 5% na eficiência.
A válvula pode ser posicionada tanto na horizontal quanto na vertical. Neste amplificador, a válvula é climatizada (com fluxo de ar de até 150 metros cúbicos por hora) pelo lado do ânodo, ou seja, o fluxo de ar passa do ânodo para o cátodo e sai pelo cátodo. O soquete funciona como um dissipador de calor eficiente, transferindo o calor da grade da válvula para o chassi do amplificador. Material: bronze, latão.
Para reduzir a capacitância de montagem, as bobinas do circuito P, o indutor de ânodo e o dissipador do ânodo da lâmpada são posicionados a uma distância mínima de 5 cm das superfícies metálicas do amplificador.
A seção de válvulas do amplificador é separada por uma blindagem da seção que contém os componentes do circuito pi, o indutor de ânodo, a chave seletora de bandas e os instrumentos de medição localizados no painel frontal. Conectores de RF do tipo SR-50 são usados como conectores de entrada e saída (antena). O capacitor variável C3 é conectado ao conector "Antena" dentro do amplificador usando um cabo coaxial com impedância característica de 50 ohms, ou seja, igual à impedância de saída nominal do amplificador.
A fonte de alimentação do amplificador é uma unidade separada. Um cabo coaxial grosso, previamente sem sua capa plástica e blindagem, é usado para fornecer a alta tensão de +3000 V à seção de RF do amplificador. Conectores de RF SR-75 são usados para fornecer os +3000 V (para evitar confusão com os conectores de entrada e antena). A construção em fluoroplástico do conector provou ser eficaz no fornecimento de alta tensão ao amplificador. A tensão de -3000 V é fornecida por meio de um fio de cobre com diâmetro de 2 a 3 mm e isolamento padrão, porém eficiente. Não há requisitos especiais para ele, pois a tensão entre o barramento de -3000 V e o chassi do amplificador é desprezível. A tensão de alimentação do filamento da lâmpada é fornecida por meio de um par de fios blindados com o diâmetro correspondente. As blindagens nas extremidades são aterradas na seção de RF e no retificador. Os invólucros da seção de RF do amplificador e do retificador são cuidadosamente conectados e aterrados.
O amplificador é calibrado usando uma antena fictícia e, em seguida, as antenas são sintonizadas para ROE mínima. Uma antena fictícia de 50 ohms de um rádio R140 foi usada para calibrar o circuito Pi do amplificador. As espiras no circuito Pi são selecionadas para maximizar a tensão de RF na antena fictícia. Ao usar o amplificador com antenas de fio longo de alta impedância, recomenda-se o uso de um sintonizador de antena [6] .
Apesar de o circuito pi operar em uma ampla faixa de impedância, o autor sempre utiliza um acoplador de antena, pois a ROE (Relação de Ondas Estacionárias) de uma antena passa-banda, fora de sua faixa de passagem, ou seja, nas extremidades da faixa calculada, deixa muito a desejar. Antenas de banda larga são uma exceção, mas trata-se de um grupo muito limitado de antenas. Nesse sentido, o acoplador de antena expõe o amplificador à carga para a qual foi calibrado. O resultado é menor dissipação de calor pela válvula, melhor filtragem harmônica pelo circuito pi, e o próprio circuito pi e o indutor de ânodo no amplificador não aquecem.
Ao construir um amplificador, não se deve poupar em despesas. O número de diodos na ponte retificadora, a potência nominal do transformador de potência, os contatos dos relés de alimentação e antena, a tensão de operação e a capacitância do capacitor de filtro na fonte de alimentação devem ser, no mínimo, os especificados pela engenharia de rádio.
Reduzir demais o tamanho da caixa do amplificador também não se justifica. Acredito que seja melhor fazer certo da primeira vez do que ter que refazer tudo depois. Isso já aconteceu comigo, com você?
Fios, materiais, qualidade da instalação e o próprio design, incluindo o painel frontal, são tão importantes quanto a eficiência do amplificador e as conexões de longa distância que ele suporta.
Boa sorte e bom trabalho no ar!
Igor Podgorny, EW1MM,
Minsk, ew1mm@mail.ru
Aqui estão algumas opções de diodos Zener metálicos de 50W com tensão na faixa de 30V a 40V. Esses componentes são de alta potência e geralmente vêm em encapsulamentos metálicos como TO-3 (formato transistor-like com base metálica) ou DO-5 (montagem em parafuso metálico). Eles são usados para regulação de tensão em aplicações de alta corrente.
Modelos recomendados na série TO-3 (metálico):
- 1N2823B: 30V, 50W, tolerância típica de 5-10%.
- 1N2824B: 33V, 50W.
- 1N2825B: 36V, 50W.
- 1N2826B: 39V, 50W.
Exemplo de aparência (TO-3):
Modelos recomendados na série DO-5 (metálico com rosca):
- 1N3324B: 30V, 50W, tolerância de 5%.
- 1N3325B: 33V, 50W.
- 1N3326B: 36V, 50W.
- 1N3327B: 39V, 50W.
Exemplo de aparência (DO-5):
PLACA DE BIAS
POLARIZAÇÃO CATÓDICA
COMUTAÇÃO TX/RX
AJUSTE DE TENSÃO PARA POLARIZAÇÃO ALTA (GS35B)
