Kilka lat temu kupiłem wzmacniacz KV. Był niesprawny, ale wolałem go naprawić niż budować od podstaw i szukać potrzebnych części. Wzmacniacz ten został zbudowany według schematu G2DAF, który często określa się również jako układ z pasywną siatką.
Dočítate sa:
Na czym polega zaleta wzmacniacza G2DAF?
Wzmacniacz G2DAF wytwarza napięcie dla siatki g2 poprzez prostowanie części sygnału wzbudzającego. Oznacza to, że stabilizator Ug2 nie jest konieczny, a prąd spoczynkowy lampy bez wzbudzenia wynosi zero. Ma to pozytywny wpływ na sprawność, umożliwia zastosowanie wyższego napięcia anodowego oraz zapewnia nieco wyższą sprawność.
Schemat wzmacniacza G2DAF
Wadą jest to, że wzmacniacz wymaga nieco wyższego poziomu wzbudzenia, odpowiedniego rozwiązania obwodu wejściowego oraz monitorowania parametrów prądu stałego podczas pracy, aby sygnał był przetwarzany z jak najmniejszym zniekształceniem.
Tłumik anodowy
Pierwotny dławik uległ zniszczeniu. Było to spowodowane albo eksploatacją poza jego obciążeniem, albo w obszarze jego rezonansu. Korpus został jednak uszkodzony tylko minimalnie, więc usunąłem resztki drutu, oczyściłem korpus i nawinąłem nowy drut CuL. Wymagało to cierpliwości, ponieważ jest 300 zwojów podzielonych na sekcje po 165, 65, 35, 20 i 15 zwojów.
Element pi wzmacniacza
Kondensator oddzielający WN był jedynie pokryty sadzą z dławika. Wystarczyło go wyczyścić. Następnie przeprowadzono test za pomocą nanoVNA w celu sprawdzenia komórki pi na wyjściu oraz rezonansów własnych dławika anodowego.
Procedura kontroli elementu pi na wyjściu oraz rezonansów własnych dławika anodowego
Uproszczony schemat pomiaru obwodu anodowego wzmacniacza
- odłączamy zasilanie Ua od wzmacniacza (niezwykle ważne!)
- następnie obciążamy anody lamp elektronowych przewidywanym oporem obwodu anodowego
- rozgrzejemy wzmacniacz i przełączymy go w tryb nadawania
- częstotliwości rezonansowe dławika anodowego łatwiej zmierzymy, gdy wzmacniacz jest przełączony na pasmo 28 MHz, a oba kondensatory obrotowe są ustawione na niemal minimalną pojemność
- na ekranie nanoVNA będą widoczne częstotliwości rezonansowe dławika anodowego. Przy mniejszej liczbie kroków pomiarowych nanoVNA mogą one być trudne do zauważenia. W takim przypadku zaleca się przeprowadzenie pomiarów w kilku zakresach, na przykład od 1 do 10 MHz, od 10 do 20 MHz oraz od 20 do 35 MHz
- ja zarejestrowałem rezonans tłumika anodowego dopiero w okolicach 34 MHz. Jeśli jednak rezonans przypada na pasmo krótkofalowe lub w jego bezpośrednim sąsiedztwie, wzmacniacza nie da się dostroić w tym paśmie, może on iskrzyć lub doprowadzić do przepalenia tłumika anodowego. Taki tłumik nie jest odpowiedni i należy go przewinąć
- jeśli dławik anodowy jest w porządku, przystępujemy do kontroli elementu pi. Stroimy na PSV 1,0 w każdym paśmie krótkofalarskim. Jeśli nie da się osiągnąć takiego PSV, element pi wymaga regulacji
- w moim przypadku wymagało to ponownego przylutowania kondensatora równoległego (jeden wyprowadzenie było odłączone) oraz zmiany odgałęzienia w paśmie 80 m. Bez tego nie dało się dostroić elementu pi do tego pasma, jego rezonans był wyższy. Pozostałe pasma działały poprawnie.
- Na koniec nie zapomnij odłączyć rezystora od anod lamp i ponownie podłączyć zasilanie Ua
Problemy z odbiorem
Ograniczniki anodowe, po lewej kabel koncentryczny łączący przekaźniki wejściowe i wyjściowe wzmacniacza
Pierwotny właściciel zgłaszał problemy z przekaźnikami podczas odbioru. Nie chciał jednak wymieniać przekaźnika w miejscu bardzo trudno dostępnym. Ponieważ ja również zauważyłem sporadyczną utratę odbioru, zabrałem się za poszukiwania za pomocą omomierza. Z radością stwierdziłem, że problem nie wynikał z przekaźnika, ale z łączącego go kabla koncentrycznego między przekaźnikiem wejściowym a wyjściowym. Wymiana 25 centymetrów kabla koncentrycznego była znacznie prostsza.
Test lamp QY3-125
Nie miałem wcześniej doświadczenia z lampami QY3-125. Wizualnie nie wyglądały zbyt dobrze, ale postanowiłem dać im szansę. Najpierw podgrzewałem je przez 24 godziny przy delikatnym nadmuchu powietrza. Potem nastąpił krytyczny test: podłączenie napięcia anodowego. Lampy wytrzymały. Ponieważ w tym układzie nie przepływa przez nie prąd spoczynkowy, przyszedł czas na kolejny test.
Uruchomienie wzmacniacza
Musiałem więc zacząć wzbudzać wzmacniacz. Potwierdziło się, że wstępne dostrojenie za pomocą nanoVNA było prawidłowe. Wzmacniacz natychmiast zaczął dostarczać moc na wszystkich pasmach. Jednak przy identycznej mocy wyjściowej wzbudzenie na każdym paśmie znacznie się różniło. Pomiary wykazały, że przyczyną jest wysoki współczynnik PSV na wejściu. Na częstotliwości 28 MHz współczynnik PSV wynosił aż 2,5:1. Spojrzenie na rezystory obciążające wyjaśnia dlaczego:
Oryginalne rezystory w obwodzie wejściowym wzmacniacza
Konstruktor zastosował rezystory mocy o dużej indukcyjności. Eksperymentalnie zastąpiłem je rezystorem o tej samej wartości w miniaturowej wersji bezindukcyjnej i ponownie dokonałem pomiarów za pomocą analizatora antenowego. Z takim rezystorem współczynnik PSV spadł poniżej 1,5, a na wielu pasmach osiągnął wartość idealną.
Obwód wejściowy wzmacniacza G2DAF
Czym zatem zastąpić nieodpowiadające wymaganiom rezystory? Szukając w Internecie, znalazłem rezystor mocy oznaczony jako RPT100 o odpowiedniej wartości rezystancji. Rezystory te są oznaczone jako bezindukcyjne, czyli dokładnie takie, jakich potrzebowałem. Rzeczywistość jednak pokazała, że taki rezystor nie jest bezindukcyjny. Na szczęście udało mi się zdobyć kilka 100-omowych rezystorów bezindukcyjnych Alcatel 39-4696, więc z tej trójki skompletowałem odpowiednią wartość rezystancji. Sposób ten nie jest co prawda idealny, ale na falach krótkich wystarcza. W ten sposób znacznie poprawiło się PSV na wejściu. Wzmacniacz zapewnia teraz moc 500 W na większości pasm.
Obudowa wzmacniacza i poprawki estetyczne
Ponieważ wzmacniacz musi być widoczny, ważne jest również jego wygląd. Jeden z poprzednich właścicieli wywiercił w górnym panelu dwa rzędy otworów. Jednak zrobił to bardzo nieestetycznie – otwory miały różne kształty i były przesunięte względem siebie. Po zastanowieniu postanowiłem nie zmieniać panelu. W programie Corel Draw zaprojektowałem linie i rozmiary otworów tak, aby po wywierceniu jak najlepiej ukryły te niedoskonałości. Gotowy szablon wydrukowałem na samoprzylepnej etykiecie. Służyła ona następnie jako wzór do wyfrezowania otworów.
Oryginalny panel przedni wzmacniacza G2DAF
Wzmacniacz otrzymał również nowy kolor. Zeszlifowałem pierwotną farbę. Następnie nałożyłem warstwę podkładu, a potem czarną farbę. Warstwa wierzchnia została dodatkowo pokryta bezbarwnym lakierem w sprayu.
Drugie pytanie dotyczyło panelu przedniego. Wymiary są większe niż format A4, który mogę wydrukować na etykiecie samoprzylepnej. Zastanawiałem się nad aluminiowym panelem przednim wykonanym na zamówienie przez https://www.quickpanel.sk Jednak cena nie jest bez znaczenia. Narysowałem więc nowy panel przedni w programie Corel Draw. Inspiracją były rozwiązania stosowane w innych wzmacniaczach. Szkic panelu przedniego został wydrukowany na dwóch etykietach samoprzylepnych. Po przyklejeniu ostrożnie przycięto krawędzie i trzykrotnie bardzo delikatnie spryskano bezbarwnym lakierem. Ta metoda zapewnia, że panel będzie odporny zarówno na ścieranie, jak i zabrudzenia. Należy natryskiwać bardzo delikatnie, ponieważ etykieta po nasiąknięciu ma tendencję do marszczenia się.
Prace nad wzmacniaczem
Kondensatory strojeniowe i przełącznik w obwodzie pi otrzymały nowe pokrętła przyrządowe. W zapasach miałem pokrętła TESLA serii WF o średnicy 40 milimetrów, które bardzo się przydały. Te stare pokrętła mają bardzo dobrą jakość wykonania i przewyższają większość współczesnych pokręteł dostępnych w sprzedaży.
Pomiędzy pokrętło a przedni panel umieszczono podkładki o średnicy 25 milimetrów. Zostały one wycięte z resztek starej maty piankowej. Ich wciśnięcie między pokrętło a panel przedni tworzy siłę tarcia, która jest bardziej precyzyjna i zapewnia wygodę podczas strojenia. Jednocześnie wypełniają one szczelinę między pokrętłem a panelem przednim.
Schemat wzmacniacza G2DAF: szczegół skali dla kondensatora wyjściowego ogniwa pi
Pierwotnie wzmacniacz miał na przednim panelu dwie żarówki sygnalizacyjne w czerwonych i zielonych oprawkach. Jedna żarówka brakowała, druga świeciła sporadycznie. Do uchwytów wlutowałem diody LED o średnicy 5 milimetrów i dodałem rezystor ograniczający tak, aby prąd diod LED wynosił około 15 miliamperów.
Wzmacniacz G2DAF w praktyce
Wzmacniacz G2DAF po modyfikacjach
Klasyczne wzmacniacze charakteryzują się wyraźnym dążeniem do stabilizacji napięć Ug1 i Ug2. Jakość tej stabilizacji ma znaczący wpływ na czystość spektralną i liniowość wzmacniacza. Byłem zatem ciekawy, jak w praktyce zachowa się wzmacniacz, którego Ug2 zmienia się w zależności od sygnału wzbudzającego. Przeprowadziłem porównanie za pomocą odbiornika SDR przy wyłączonym i włączonym wzmacniaczu. Być może zaskakujące, ale po włączeniu wzmacniacza na widmie nie było widać żadnych produktów intermodulacyjnych, a jedynie znacznie silniejszy sygnał. W przyszłości zamierzam przeprowadzić również test dwutonowy SSB.
Jeśli trafiłby Państwu w ręce wzmacniacz G2DAF, polecam zapoznać się z artykułem „Liniowy wzmacniacz mocy G2DAF – historia, teoria i praktyka” https://www.radiozurnal.sk/radioamater/download/cisla/2000-6.pdf oraz https://www.radiozurnal.sk/radioamater/download/cisla/2001-1.pdf
Materiał ten zawiera wiele informacji i wskazówek dotyczących budowy takiego wzmacniacza oraz jego właściwości. W przypadku wzmacniaczy lampowych należy jednak pamiętać, że mamy do czynienia z napięciami zagrażającymi życiu! Jeśli chcesz mieć pewność co do bezpieczeństwa, sięgnij raczej po wzmacniacze z LDMOS, które pracują przy bezpieczniejszych napięciach.