Широкополосный усилитель мощности (ШПУ) разработан для стыковки лампового выходного каскада радиостанции (РА) с трансиверными приставками, выполненными на базе радиоприемников Р-399А, Р-160П и.т.п. Как правило, выходная мощность таких приставок не превышает 200 — 300 мВт и явно недостаточна для “раскачки” лампового усилителя.
Описываемый широкополосный усилитель мощности позволяет получить пиковую мощность около 10 Вт на нагрузке 50 Ом при входной мощности 100 мВт. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилителя — менее 0,5 дБ в полосе частот 1 — 40 МГц.
Интермодуляционные искажения — менее 30 дБ. Благодаря хорошей линейности устройство можно использовать без фильтров нижних частот (ФНЧ) на выходе при подключении усилителя непосредственно к антенне и, тем более, при использовании в качестве драйвера к ламповому РА. Короткие замыкания в нагрузке или ее обрыв не выведут усилитель из строя. Широкополосный усилитель мощности содержит три каскада усиления: предварительные каскады (VT1.VT2) — однотактные, выходной (VT3.VT4) — двухтактный. Т1 выполнен на кольце К10x6x3 2000 НМ-А, 10 витков в 2 провода ПЭЛШО 00,2 мм, 4 скрутки на 1 см длины. Т2 — на кольце К17,5x8x5 2000 НМ-А, 10 витков в 2 провода ПЭВ-2 00,35 мм, 3 скрутки на 1 см длины. ТЗ — на кольце К17,5x8x5 2000 НМ-А, 8 витков в 2 провода ПЭВ-2 00,55 мм, 2,5 скрутки на 1 см длины Т4 — на кольце К17,5x8x5 2000 НМ-А, 8 витков ленты, склеенной из 4 проводов ПЭВ-2 00,45 мм, четные и нечетные проводники в начале и в конце обмотки соединены. Дроссели L1, L6, L9 — ДПМ-0,1; L2, L3, L4, L5 — ДПМ-0,4; L7, L8, L10, L11 — ДПМ-3. Потенциометр R14 — типа ППЗ-43 или СП5-20В, СП5-29 мощностью 3 Вт. Конденсаторы С6, С14, С16 — К53-4, остальные — керамические. Диоды VD2 и VD3 — Д229, можно заменить на КД202, включив резистор 1 Ом, 0,5 Вт между анодом диода и дросселем.
Диод VD1 — Д223, крепится на радиатор через теплопроводную пасту. Вместо транзистора КТ907А (VT3, VT4) можно применить КТ909Б Конструкция выполнена на печатной плате размером 80×200 мм.
На заштрихованных площадках, в местах, обозначенных как “X», необходимо просверлить отверстия диаметром 1 мм, затем вставить проволочные перемычки между лицевой и обратной стороной платы и запаять их с обеих сторон.
С особой тщательностью необходимо отнестись к изготовлению трансформаторов, поскольку именно они определяют широкополосность усилителя. Перед намоткой трансформаторов необходимо оселком или наждачной бумагой обработать острые кромки колец и затем обмотать кольца изоляционным материалом наименьшей толщины в один слой (лучше всего фторопластовой лентой). Намотка трансформаторов ведется таким образом, чтобы витки плотно прилегали к кольцу по всем его граням. Между соседними витками на внутренней поверхности кольца должен быть зазор величиной не менее 0,5 мм, а вся обмотка должна занимать около 3/4 длины окружности кольца. Контакт между проводящим материалом кольца и любым из проводов обмотки недопустим.
Как уже отмечалось, трансформатор Т4 наматывается лентой из 4-х склеенных проводов. Ленту можно изготовить, намотав 4 витка провода, виток к витку, на слегка изогнутую в виде лука деревянную линейку. Затем на ленту наносится клей и оставляется в натянутом состоянии до полного высыхания. Трансформаторы устанавливаются на картонных прокладках толщиной не менее 1 мм, причем трансформатор Т1 приклеивается к плате, а Т2, ТЗ, Т4 крепятся винтами М3.
Все транзисторы установлены на общем ребристом радиаторе, который имеет такие же размеры, как и печатная плата. Со стороны, обратной установленным деталям, металлизация на плате полностью сохранена, и этой стороной плата устанавливается на гладкой стороне радиатора на стойках высотой 3 — 4 мм. В плате просверлены 10 отверстий: 4 — диаметром 14 мм — для транзисторов, 2 — диаметром 12 мм — для термокомпенсирующих диодов (VD2, VD3) с резьбовым креплением, 4 — диаметром 3,5 мм под винт М3 — для крепления платы к радиатору.
Транзисторы и термокомпенсирующие диоды крепятся к радиатору. Такая компоновка позволяет, не разбирая усилитель, заменить любую деталь на плате. Детали припаиваются к контактным площадкам внакладку, таким образом, чтобы расстояние до платы составляло около 2 мм. При установке конденсаторов необходимо стремиться к минимальной длине их выводов.
При настройке широкополосный усилитель мощности необходимо сначала установить начальный ток выходных транзисторов VT3 и VT4. Предварительно резистор R14 устанавливается в среднее положение, и без подачи сигнала, подбором резистора R9, устанавливается общий ток потребления 120 мА для двух транзисторов. Контролируют его амперметром, включенным в цепь питания +28 В. После этого, замыкая поочередно базы VT3 и VT4 на корпус, резистором R14 устанавливается ток каждого транзистора 60 мА.
АЧХ УМ можно корректировать подбором резисторов R19, R20 в цепи обратной связи транзисторов VT3 и VT4. Если выходная мощность на низких частотах будет больше, чем на высоких, номиналы этих резисторов необходимо уменьшить, и наоборот, увеличить, если на высоких частотах мощность выше. Дополнительную коррекцию АЧХ можно осуществить подбором резистора R2 и конденсатора С1 во входной цепи УМ, а также подключив на входе трансформатора Т2 конденсатор емкостью 51 — 120 пФ (на печатной плате показан пунктиром и обозначен как Ск)
Специального подбора выходных транзисторов не требуется, однако желательно, чтобы они были из одной партии. Для проверки усилителя необходимо подать на его вход амплитудно-модулированный сигнал с ГСС (глубина модуляции 80 — 85%). К выходу широкополосный усилитель мощности подключается нагрузка 50 Ом и осциллограф для наблюдения за формой сигнала. В отсутствие сигнала необходимо установить линию развертки точно в середине экрана осциллографа, затем подать сигнал такой амплитуды, чтобы огибающая сигнала с частотой 1 кГц не имела ограничений сверху и снизу (это режим максимальной мощности).
Сигнал на выходе широкополосный усилитель мощности должен иметь симметричную форму, т е положительные и отрицательные полуволны должны быть равны по амплитуде. Если этого не наблюдается (транзисторы имеют большую разницу коэффициента передачи) следует подобрать резистор R20 таким образом, чтобы выровнять амплитуду полуволн. Описанную регулировку удобно проводить на диапазоне 3,5 МГц, так как большинство осциллографов, имеющихся в распоряжении радиолюбителей, работают на частотах до 5 МГц. При наличии широкополосного осциллографа можно, не меняя схему измерений, проверить АЧХ широкополосный усилитель мощности во всей рабочей полосе частот 1,8 — 30 МГц. При отсутствии такого осциллографа АЧХ можно проверить, подключив к нагрузке высокочастотный вольтметр с максимальной рабочей частотой 50 МГц.
Напряжения, необходимые для работы УМ, стабилизированы с помощью интегральных стабилизаторов серии КР142 5 В — ЕН5А, В, 12 В — ЕН8Б.Д, 28 В — ЕН9В, Е При отсутствии ЕН9В, Е можно использовать ЕН8Б, Д, изолировав ее от корпуса и включив последовательно с общим выводом стабилитрон на 15 — 16 В, чтобы увеличить выходное напряжение до необходимой величины +27 —+28 В. Выходную мощность усилителя можно увеличить до 20 Вт при замене транзисторов VT3 и VT4 на КТ909Б, но при этом необходимо произвести серьезную корректировку АЧХ во всех каскадах, а также уменьшить номиналы резисторов R15 и R18 до 33 Ом