BM3000 "The Contester" - усилитель на лампе ГУ-84Б на КВ диапазоны

За свою долгую радиолюбительскую жизнь мне довелось перепробовать разные усилители. Мой первый был на двух ГУ-50, потом был построен солидный выходной каскад на ГС-7Б (не путать с ГИ-7Б!) – это предшественница ГС-35Б. Потом этот усилитель был переделан на ГУ-43Б и, в конце концов, продан. Некоторое время я эксплуатировал РА на четырех лампах Г-811, который я взял “на прокат” у моего товарища Юры Ханина UA6LDX. Последним моим усилителем был каскад на основе блока от Р-140, переделанный на лампу ГУ-84Б. Это все дома. Еще был опыт эксплуатации усилителей на клубной станции UK6LAA-UK6LEW-RK6LWA. Начиная от 2хГУ-80 и до совсем больших ламп, о которых по скромности умолчу.

После окончания моего антенного проекта (Яги на 20/15м) нужно было решать вопрос с усилителем. А так как для больших антенн нужен солидный большой усилитель, решил остановиться на надежной и проверенной ГУ-84Б

Концепция.

О том, на каких лампах и по какой схеме делать РА можно спорить до бесконечности. Учитывая мою любовь к контестам, усилитель должен быть:

1. С достаточным запасом по мощности;
2. Надежным, способным сутками работать не выключаясь;
3. Удобным в работе;
4. Красивым, чтобы гармонировал с остальной аппаратурой;

Сразу были отметены всякие модернизации на тему Р-140 и решено было делать “с нуля”
Хороший усилитель не может быть дешевым, как говориться, из г..на конфетку не сделаешь, поэтому на комплектующих решено было не экономить.
Почему ГУ-84Б? Во-первых, усилитель с общим катодом, на мой взгляд, имеет преимущество перед схемой с общей сеткой в плане линейности. Известная схема, когда в управляющей сетке включен резистор 50 ом на землю обладает фантастической устойчивостью к самовозбуду, высоким усилением (что позволяет использовать выходной каскад трансивера в облегченном режиме). Во-вторых, лампа ГУ-84Б довольно распространенная, не дорогая, для не легко найти “фирменную” панельку – все это значительно упрощает достижение поставленной задачи. Лампа легко отдает в нагрузку более 2 КВт мощности на всех диапазонах и при правильной эксплуатации очень долговечна. Я противник использования двух-трех ламп в параллельном включении. Во-первых, лампы надо подбирать, ну и зачем? Зачем ставить две ГУ-74Б, когда есть великолепная ГУ-84Б?

Схема

Схема ВЧ-части абсолютно стандартная.
Входная часть предназначена для компенсации входной емкости лампы и согласования по сопротивлению с фидером 50 ом.

Собственно, из схемы и фотографии все должно быть понятно. Входное реле – 801Н-1С-С КСВ по входу усилителя не превышает 1,4 (на 28 МГц). Так что можно использовать трансивер без антенного тюнера.

Выход лампы нагружен на обычный П-контур, применено параллельное питание. Но вот тут, как раз, есть некоторые “секреты”. Дело в том, что паспортная выходная емкость лампы равна 20 пФ. Но это в “безвоздушном пространстве”. С учетом емкости панельки, емкости монтажа она “убегает” за расчетную для диапазонов 28-24 МГц. Так емкость лампы в панельке уже равна 36 пФ, емкость монтажа – не менее 10 пФ. А ведь еще есть начальная емкость переменного конденсатора! Если с емкостью панельки-монтажа ничего не сделать, то начальную емкость КПЕ можно уменьшить до примерно 10-12 пФ, применив двухсекционный КПЕ, у которого первая секция имеет емкость 10-60 пФ, а вторая – 40-340 (у меня такие значения). При этом при нагруженной добротности контура Q=16 (что еще допустимо), усилитель нормально настраивается на ВЧ-диапазонах (28-24-21 МГц) без ухудшения КПД и снижения выходной мощности. Первая (маленькая) секция включена постоянно, а вторая подключается отдельной галетой переключателя диапазонов начиная с диапазона 10 МГц.

Расчетно – практические данные П-контура следующие:
(емкости в пикофарадах, индуктивности – в микрогенри)

1.8 МГц С1=610 L=14,6 C2=3150 Q=12
3.5 МГц С1=314 L=7,5 C2=1620 Q=12
7 МГц C1=157 L=3,75 C2=810 Q=12
10 МГц С1=96 L=2,9 C2=506 Q=12
14 МГц C1=78,5 L=1,87 C2=405 Q=12
18 Мгц C1=61 L=1,46 C2=315 Q=12
21 МГц C1=69,7 L=0,95 C2=383 Q=16
24 Мгц C1= 59,3 L=0,8 C2=325 Q=16
28 МГц C1=52,3 L=0,71 C2=287 Q=16

Катушки П-контура:
L1 – медная трубка ф6мм на оправке ф50мм, длина намотки 120мм, 11,5 витков, (2,6 мкГн.). Отводы по диапазонам (от “горячего” конца):

28 – 3,5 витка
24/21 – 4,5 витка
18 – 5,5 витка
14 – 9,5 витка
10 – 11,5 витка (вся катушка)

L2 – медный провод ф2,8мм на оправке ф50мм, длина намотки 100мм, 22 витка (11,7 мкГн). Отводы:

7 – 4 витка
3,5 – 12 витков

Сэ – конструктивная емкость панельки
С1, С3 – КВИ-3 3300х10Кв
С2 – К15-5 4700х6,3Кв
С4 – 12-60 пф
С5 – 40-340 Пф
С6 – 100 Пф, С7-150 Пф К15У-1 6Кв
С8,С9,С10 – 470 Пф К15У-1 4Кв
С11,С12 – 680 Пф К15У-2 2,5 Кв
С13 – КВИ-3 3300х10Кв
С14 – 50-960 пФ
Др2 – 10 витков на 3-х сложенных вместе кольцах К20 М2000НН
Т1 – вторичная обмотка – 35-40 витков на кольце М20ВЧ К16
Др3 – 1 мГн

Отдельно – по поводу Др1. Анодный дроссель намотан на керамической трубке ф25мм длиной 200мм. проводом ПЭВ-0,73
Длина намотки – 155мм. Внутрь трубки вставлен ферритовый стержень ф10мм М600НН длиной 120мм. Такая конструкция анодного дросселя подробно описана KK5DR в его статье “Plate choke design” на http://www.kk5dr.com/chokes.htm

Дабы не изобретать велосипед, схема низковольтных источников питания (U упр. сетки, U экранной сетки) защиты и вся автоматика применены “готовые” конструкции The Tetrode Boards GM3SEK. Т.е. делал (паял-настраивал) все конечно сам, но ничего не изобретал. Вся информация здесь:

http://www.ifwtech.co.uk/g3sek/boards/tetrode/tetrode-1.htm

Для тех, кто собирается делать эти платы хочу сказать, что поиск и приобретение всех комплектующих у меня занял очень много времени! Часть купил в “Чип-Дип” (большинство деталей только под заказ – ждал от 3 недель до 3-х месяцев!), остальное – по разным фирмочкам (выискивал в интернете) и на митинском рынке. Кое-что пришлось заказывать на Farnell – но там на многие компоненты минимальная партия 5-10 шт. В принципе, и у нас все можно заказать – но оптом!!! Так что сейчас я бы просто купил набор (KIT) у GM3SEK. По поводу реле – подойдут любые 12В соотв. размера с контактами на 8-10А. Схема эта работает просто великолепно! Очень надежно и стабильно. Никаких проблем в ходе эксплуатации усилителя более 1 года.

Все переменные напряжения (включая накал) получаем от одного торроидального трансформатора (мотал на заказ). Данные обмоток такие:

1. 220В (сетевая)
2. 380В 0,1А
3. 18В+18В 2А
4. 105В 0,05А
5. 27В 4А (накал)

Конструкция усилителя

Принципиальный момент – источник анодного напряжения выполнен отдельно от усилителя. От этого источника во многом зависит, какую мощность вы сможете получить в нагрузке. Никакие однофазные трансформаторы тут не годяться – ваша однофазная сеть просто не выдержит такой нагрузки, будут большие просадки сетевого (а значит и анодного) напряжения и как результат уменьшение выходной мощности и ухудшение линейности. Но о конструкции анодного блока питания – чуть позже.

Сам усилитель выполнен в корпусе на основе стандартного “наделовского” железа от какого-то прибора, который мне подарил мой друг Борис UA6LQ.

К сожалению, все мои попытки найти в Москве кого-то, кому можно заказать профессионально выполненный (в заводских условиях) корпус не увенчались успехом, поэтому пришлось делать самому. Корпус имеет размеры 480х280х430мм.

На что особо хочу обратить внимание.

1. Обдув лампы.
Самая распространенная (и губительная для лампы!) ошибка – применение всяких непригодных для этих целей радиальных вентиляторов типа ВН-2 и их импортных аналогов. Такие вентиляторы не в состоянии обеспечить необходимое давление для прокачки воздуха сквозь анод лампы. Поэтому применять следует только вентиляторы типа центрифуги (“улитки”). Наилучшими параметрами (шумы, давление, произодительность) обладают вентиляторы намецкой фирмы EBM Papst. Я применяю D2E097-BE01. Хотя эти вентиляторы не дешевы, но они того стоят! Посмотреть какталог EBM Papst и приобрести вентилятор можно на сайте http://www.ebmpapst.ru/
Правильный обдув лампы – это залог долгой безотказной работы вашего усилителя.

Переключатель диапазонов.
Это – сердце П-контура усилителя. Не верьте сказкам, что можно поставить обычный ПГК. Для 2хГу-50 можно, но не для ГУ-84б! При изготовлении этого усилителя я вначале применил переключатель на основе галет от передатчика р-ст “Микрон”:

И за эту “экономию” жестоко поплатился – горели у меня эти галеты синим пламенем!
Пришлось разобрать весь П-контур, раскошелиться и купить вот такой:

Эти великолепные переключатели делает фирма Multi-Tech Industries в США

http://multi-tech-industries.com/rswitches.html

Переключатель называется MODEL 86. Обошелся он мне с учетом расходов по пересылке в 323 доллара США, и я нисколько не жалею об этих деньгах! Такие переключатели применяют в своих усилителях фирмы QRO Tech, Ten-Tec, OM Power, Leitner, Emtron.

Переменные конденсаторы.
Забудьте о конденсаторах от старых ламповых приемников, не применяйте всякую дрянь! Конденсаторы должны иметь надежные контакты в токосъемниках, быть расчитаны на соотв. напряжение и ток. Недорого очень хорошие конденсаторы можно купить на Ebay (Hammarlung, E.F. Johnson, Cordwell). У меня стоят Hammarlung – купил их на Ebay, обошлись порядка 120 долларов. Статор анодного КПЕ разбил на две секции (как писал выше). Можно также купит новые на www.rfparts.com или у MFJ.

Выходное реле.
Я применил вакуумное реле Jennings RJ1H. Покупал тоже на Ebay. Там много предложений (Jennings, Kilovac, Gigavac) и совсем недорого.

Такие реле очень надежны, практически безшумны (закрепите его силиконовым герметиком!) и позволяют работать BK-IN CW

Дизайн передней панели.

Разработке и изготовлению передней панели было уделено серьезное внимание – на мой взгляд, усилитель должен не только надежно работать, но и доставлять эстетическое удовольствие своим внешним видом! Для разработки надписей и шкал ручек настройки использовалась программа Front Designer – можно скачать на www.qrz.ru – http://www.qrz.ru/shareware/search.phtml?group=All&query=front+designer
После покраски все надписи нанесены шелкографией промышленным способом.
Измерительные приборы индицируют
1. Ток анода (0-2А)
2. Ток экранной сетки (-60mA – 0 – 80mA)
3. Выходную мощност (1-3КВт) или ток управляющей сетки (1-5 мА)
Приборы покупались в “Чип и Дип”, размер шкалы 85х45 мм.
Шкалы приборов выполнены с помощью программы Meter с сайта http://tonnesoftware.com/ и напечатыны цветным фотопринтером на качественной фотобумаге. Приборы подсвечиваются светодиодами белого цвета с повышенной яркостью свечения.

И о высоковольтном блоке источника анодного напряжения.

Он сделан на трансформаторе от Р-140, применена обычная трехфазная схема Ларионова. Выпрямитель собран на диодах типа 6А10 (Р600М) – 6А, 1000В. В каждом плече выпрямителя включены последовательно по 6 диодов (всего 36 штук). Конденсатор фильтра – 40мФх5000В. Анод включается подачей напряжения 24В на мощное трехфазное реле (из того-же высоковольтного блока от Р-140) от схемы управления Thetrode Boards GM3SEK с задержкой 3 мин. При срабатывании любой защиты анод автоматически отключается. Выпрямитель выдает 3300 вольт постоянного напряжения. ДА ! 3300 вольт я подаю на Гу-84Б! Это нормально! Только не забудьте новую лампу подержать несколько часов под накалом и немного потренировать при пониженном анодном – и лампа будет у вас работать годами!

P.S.
Спасибо, что дочитали до конца.
Статья написана “на одном дыхании”, так что еще будут вноситься правки, исправления и дополнения.

опубликовано: 29 марта 2008, 21:39