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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Amplificador de potência linear híbrido. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Comunicações de rádio civis Em transceptores de ondas curtas, o caminho de transmissão geralmente contém um poderoso amplificador final usando um tubo de vácuo e um pré-amplificador usando transistores. Neste caso, para combinar o pré-amplificador com o amplificador final, são utilizados circuitos ressonantes. Circuitos semelhantes estão incluídos entre o pré-amplificador e o último mixer do caminho de transmissão. Este projeto do caminho de transmissão do transceptor não pode ser considerado ideal. O uso de dois circuitos ressonantes comutáveis na entrada e na saída do pré-amplificador complica o dispositivo. Além disso, a inclusão do coletor de um transistor potente no circuito ressonante pode levar ao aparecimento de distorções não lineares devido à grande não linearidade da capacitância da junção do coletor do transistor. A figura mostra um diagrama de um amplificador de potência híbrido, cujo estágio de saída utiliza uma conexão cascode de um transistor bipolar VT4, conectado em um circuito emissor comum, e uma lâmpada VL1, conectada em um circuito de rede comum.
Este design não só tornou possível combinar bem a baixa impedância de saída de um poderoso transistor com a entrada da lâmpada, mas também garantiu uma linearidade excepcional da resposta amplitude-frequência da cascata. Outra vantagem importante é que três eletrodos da lâmpada foram “aterrados” - a primeira e a segunda grades e placas formadoras de feixe. A capacidade de rendimento da lâmpada tornou-se insignificantemente pequena, e como resultado não houve necessidade de neutralizá-la. Para aumentar a resistência de entrada do estágio final, um seguidor de emissor no transistor VT3 é conectado em sua entrada. Como o emissor deste transistor está diretamente conectado à base do transistor VT4, a corrente quiescente do estágio de saída pode ser ajustada ajustando o resistor R20 conectado ao circuito base do VT3. Para aumentar a linearidade e a estabilidade de temperatura do amplificador, o estágio cascode é coberto por feedback negativo serial através de dois resistores R23 e R25 conectados em paralelo. Com uma corrente quiescente de 25 mA, uma tensão anódica de 600 V e uma potência de sinal na entrada do seguidor de emissor de 8...10 mW, o amplificador fornece uma potência de pelo menos 130 W em todas as bandas de HF. Neste caso, a componente constante da corrente anódica é 330 mA. A distorção de intermodulação de terceira e quinta ordem com uma potência de saída de 140 W não excede -37 dB. O amplificador fornece proteção para o transistor VT4 contra quebra em caso de mau funcionamento da lâmpada, bem como durante processos transitórios quando ela aquece. Para isso, o coletor do transistor VT4 através dos diodos VD2, VD3 é conectado a um diodo zener VD4 com tensão de estabilização de 50 V. Durante a operação normal do amplificador, os diodos VD2, VD3 são fechados, pois a tensão no o coletor VT4 não excede 35 V. Se por algum motivo a tensão instantânea no coletor exceder 50 V, os diodos VD2, VD3 serão abertos e serão desviados pela baixa resistência diferencial do diodo zener VD4. A impedância de entrada do estágio cascode (da entrada do seguidor de emissor) é praticamente ativa, depende pouco da frequência e está próxima de 400 ohms. Para obter uma potência de saída de 130 W, basta ter um sinal de RF de 1,8 V na entrada do seguidor de emissor, tal nível pode ser fornecido por um misturador de transistor. (Se no transceptor o último mixer do caminho de transmissão for feito em diodos, a potência do sinal de RF na saída do mixer não excede, via de regra, 0,05 ... 0,1 mW). Para aumentar o ganho, um amplificador de banda larga de dois estágios usando os transistores VT1 e VT2 é incluído na entrada do seguidor de emissor. A impedância de entrada do amplificador é de cerca de 200 Ohms, o que está de acordo com a impedância de saída dos misturadores de diodo convencionais. O ganho na faixa de frequência de 1...30 MHz é quase constante e igual a 26 dB. Para obter uma potência de saída de 130 W, basta aplicar um sinal com potência de 0,05 mW na entrada do pré-amplificador, ou seja, o amplificador pode ser ligado diretamente na saída do misturador de diodo da transmissão caminho do transceptor HF. Quando não há sinal de RF na entrada, o amplificador consome uma corrente de cerca de 40 mA de uma fonte de +15 V e 25 mA de uma fonte de +600 V. Portanto, é vantajoso “fechar” o amplificador no modo de recepção. Para tanto, as saídas dos inversores D1 -DD3 são conectadas aos circuitos de potência das bases dos três transistores VT1.1-VT1.3. No modo de recepção, é aplicado às suas entradas a lógica 1. Neste caso, o potencial nas saídas dos inversores é inferior à tensão de abertura dos transistores de silício, fazendo com que todos os estágios do amplificador sejam fechados. No modo de transmissão, um nível lógico baixo é aplicado às entradas do inversor. O potencial nas saídas dos elementos DD1.1-DD1.3 torna-se alto e o amplificador abre. A resistência equivalente do estágio de saída do amplificador é de cerca de 900 ohms. Os valores calculados dos elementos reativos do P-loop para combinar o amplificador com a antena são fornecidos na tabela. O valor dos elementos do P-loop
O valor do passaporte da dissipação de energia permitida no ânodo da lâmpada 6P45S é de 35 watts. Neste amplificador, a uma corrente de ânodo de 330 mA, cerca de 70 watts de potência são dissipados no ânodo da lâmpada. No entanto, isso não reduz significativamente a confiabilidade da lâmpada, pois a dissipação de potência atinge 70 W apenas nos picos do envelope do sinal SSB ou durante as rajadas de telégrafo. A dissipação de potência média geralmente não excede o valor permitido. Estruturalmente, a lâmpada 6P45S e os elementos do circuito P correspondente são colocados em um compartimento blindado, cujas conclusões são tiradas usando capacitores de passagem KTP. Para melhorar o resfriamento da lâmpada, as tampas superior e inferior devem ser perfuradas. Deve-se observar que a lâmpada esfria melhor quando posicionada horizontalmente. Os transistores VT1 e VT3 são colocados próximos ao painel da lâmpada e montados no chassi para garantir uma boa dissipação de calor. Os demais elementos do amplificador podem ser colocados nas placas de circuito impresso do transceptor. O indutor L6 é feito em uma estrutura dielétrica cilíndrica com diâmetro de 14 mm e contém 270 voltas de fio PEV 0,33, enroladas volta a volta. O indutor L7 contém 3 voltas de fio PEV 0,11, colocadas no resistor R21. Se instalado corretamente, o amplificador não necessita de ajuste; o único ajuste necessário é ajustar a corrente quiescente do estágio de saída usando o resistor de corte R20. Publicação: cxem.net
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