Транзисторный усилитель принцип работы — 111

Ранее вместо транзисторов в электрических схемах использовались специальные малошумящие электронные лампы, но они были больших габаритов и работали за счет накаливания. Биполярный транзистор ГОСТ 18604.11-88 – это полупроводниковый электрический прибор, который является управляемым элементом и характеризуется трехслойной структурой, применяется для управления СВЧ. Может находиться в корпусе и без него. Они бывают p-n-p и n–p–n типа. В зависимости от порядка расположения слоев, базой может быть пластина p или n, на которую наплавляется определенный материал. За счет диффузии во время изготовления получается очень тонкий, но прочный слой покрытия.

принципиальные схемы включения

Фото — мпринципиальные схемы включения

Чтобы определить, какой перед Вами транзистор, нужно найти стрелку эммитерного перехода. Если её направление идет в сторону базы, то структура pnp, если от неё – то npn. Некоторые полярные импортные аналоги (IGBT и прочие) могут иметь буквенное обозначение перехода. Помимо этого бывают еще биполярные комплементарные транзисторы. Это устройства, у которых одинаковые характеристики, но разные типы проводимости. Такая пара нашла применение в различных радиосхемах. Данную особенность нужно учитывать, если необходима замена отдельных элементов схемы.

конструкция

Фото — конструкция

Область, которая находится в центре, называется базой, с двух сторон от неё располагаются эммитер и коллектор. База очень тонкая, зачастую её толщина не превышает пары 2 микрон. В теории существует такое понятие, как идеальный биполярный транзистор. Это модель, у которой расстояние между эммитерной и коллекторной областями одинаковое. Но, зачастую, эммиторный переход (область между базой и эммитером) в два раза больше коллекторного (участок между основой и коллектором).

виды биполярных триодов

Фото — виды биполярных триодов

По виду подключения и уровню пропускаемого питания, они делятся на:


  1. Высокочастотные
  2. Низкочастотные.
  1. Маломощные
  2. Средней мощности
  3. Силовые (для управления необходим транзисторный драйвер).

Принцип работы биполярных транзисторов основан на том, что два срединных перехода расположены по отношению друг к другу в непосредственной близости. Это позволяет существенно усиливать проходящие через них электрические импульсы. Если приложить к разным участкам (областям) электрическую энергию разных потенциалов, то определенная область транзистора сместится. Этим они очень похожи на диоды.

пример

Фото — пример

Например, при положительном открывается область p-n, а при отрицательном она закрывается. Главной особенностью действия транзисторов является то, что при смещении любой области база насыщается электронами или вакансиями (дырками), это позволяет снизить потенциал и увеличить проводимость элемента.

Существуют следующие ключевые виды работы:

  1. Активный режим
  2. Отсечка
  3. Двойной или насыщения
  4. Инверсионный.

Перед тем, как определить режим работы в биполярных триодах, нужно разобраться, чем они отличаются друг от друга. Высоковольтные чаще всего работают в активном режиме (он же ключевой режим), здесь во время включения питания смещается переход эмиттера, а на коллекторном участке присутствует обратное напряжение. Инверсионный режим – это антипод активного, здесь все смещено прямо-пропорционально. Благодаря этому, электронные сигналы значительно усиливаются.

Во время отсечки исключены все типы напряжения, уровень тока транзистора сведен к нулю. В этом режиме размыкается транзисторный ключ или полевой триод с изолированным затвором, и устройство отключается. Есть еще также двойной режим или работа в насыщении, при таком виде работы транзистор не может выступать как усилитель. На основании такого принципа подключения работают схемы, где нужно не усиление сигналов, а размыкание и замыкание контактов.

Из-за разности уровней напряжения и тока в различных режимах, для их определения можно проверить биполярный транзистор мультиметром, так, например, в режиме усиления исправный транзистор n-p-n должен показывать изменение каскадов от 500 до 1200 Ом. Принцип измерения описан ниже.

Основное назначение транзисторов – это изменение определенных сигналов электрической сети в зависимости от показателей тока и напряжения. Их свойства позволяют управлять усилением посредством изменения частоты тока. Иными словами, это преобразователь сопротивления и усилитель сигналов. Используется в различной аудио- и видеоаппаратуре для управления маломощными потоками электроэнергии и в качестве УМЗЧ, трансформаторах, контроля двигателей станочного оборудования и т. д.

Видео: как работает биполярные транзисторы


Усилители мощности

Усилители мощности
ламповые, транзисторные

Как показывает практика — немногие из радиолюбителей работают QRP, большая же часть рано или поздно начинает мечтать об увеличении мощности передатчика. Вот тогда и встаёт вопрос о предпочтении лампе или транзистору. Многолетняя практика эксплуатации тех и иных показала, что ламповые усилители гораздо проще в изготовлении и менее критичны к условиям эксплуатации, а вес анодных трансформаторов практически компенсируется весом радиаторов, необходимых для охлаждения мощных транзисторов, которые более капризны в эксплуатации, особенно к перегрузкам, поэтому эксперименты с ними обходятся дороговато. Проще выполнить источник питания мощностью 2 кВт на 2000 В при токе 1 А, чем 20 В при токе 100 А. Наличие малогабаритных электролитических конденсаторов, рассчитанных на высокое напряжение и большую ёмкость, позволяет создавать малогабаритные источники высокого напряжения для ламповых усилителей непосредственно от сети без использования силовых трансформаторов.

Усилитель мощности является одним из основных атрибутов комплектации радиостанции контестмена и DX-мена. От его выбора зависят результаты в соревнованиях и рейтинги.

КВ усилители мощности на лампах, транзисторные КВ усилители мощности

Выходным усилителем (усилителем мощности — УМ) называется усилитель, нагруженный на антенну. Выходной усилитель потребляет большую часть энергии. Работа УМ в основном определяет энергетические показатели всей радиостанции, поэтому главным требованием для выходного каскада является получение высоких энергетических показателей. Кроме того, для выходного усилителя весьма важна хорошая фильтрация высших гармоник.

Хороший современный КВ усилитель мощности довольно сложное и трудоёмкое устройство, о чём свидетельствуют мировые цены на фирменные усилители, хотя бы по отношению к стоимости трансиверов среднего класса, выпускаемых теми же фирмами. Это объясняется, во-первых, высокой стоимостью самих ламп, применяемых в усилителях, а во-вторых, также высоким процентом ручного труда при изготовлении усилителей.

КВ усилитель мощности ACOM 1000 – один из самых достойных в мире усилителей мощности на КВ диапазонах. Выходная мощность АСОМ 1000 – не менее 1000 Вт на всех радиолюбительских диапазонах от 160 до 6 м.

Усилитель осуществляет функции антенного тюнера при КСВ до 3:1, позволяя таким образом менять антенны быстрее и пользоваться ими в большей частотной полосе, экономя время настройки.

Одна выходная лампа 4CX800A (ГУ-74Б)

В усилителе использован высокопроизводительный металлокерамический тетрод производства завода «Светлана» с мощностью рассеяния анода 800 Вт (с принудительным воздушным охлаждением и сеточным управлением).

Технические характеристики усилителя мощности ACOM 1000:

  • Диапазон частот: все радиолюбительские диапазоны от 1.8 до 54 Мгц расширения и/или изменения по запросу.
  • Выходная мощность: пиковая 1000 Вт (PEP) или в режиме нажатия, без ограничений режимов работы.
  • Интермодуляционные искажения: лучше, чем на 35 дБ ниже пикового значения номинальной мощности.
  • Фон и шумы: лучше, чем на 40 дБ ниже пикового значения номинальной мощности.

Подавление гармонических составляющих:

  • 1,8 – 29,7 МГц – лучше, чем на 50 дБ ниже пикового значения номинальной мощности.
  • 50 – 54 МГц — лучше, чем на 66 дБ ниже пикового значения номинальной мощности.

Входное и выходное волновое сопротивление:

  • номинальное значение: 50 Ом, несбалансированное, разъемы UHF (SO239)
  • входной контур: широкополосный, КСВ меньше 1,3:1 в непрерывной полосе частот 1,8-54 МГц (нет необходимости в настройке и переключении)
  • проходной КСВ меньше 1,1:1 в непрерывной полосе частот 1,8-54 МГц
  • возможности согласования выхода: лучше, чем с КСВ 3:1 или больше при уменьшенном уровне мощности.
  • ВЧ усиление: обычно 12,5 дБ, частотная характеристика менее 1 дБ (при входном сигнале мощностью 50 – 60 Вт для номинальной выходной мощности).
  • Питающее напряжение: 170-264 В (отводы 200, 210, 220, 230 и 240 В, отводы для 100, 110 и 120 В по запросу, при допустимом отклонении +10% — 15%), 50-60 Гц, одна фаза, Потребление 2000 ВА при полной мощности.
  • Удовлетворяет требованиям техники безопасности стран ЕЭС и требованиям к параметрам электромагнитной совместимости, а также правилами Федеральной комиссии связи США (FCC) (устанавливается блок на диапазоны 6, 10 и 12 м).
  • Размеры и вес (в рабочем состоянии): 422х355×182 мм, 22 кг
  • Требования к параметрам окружающей среды при эксплуатации:
  • диапазон температур: 0…+50°С
  • относительная влажность воздуха: до 75% при температуре +35°С
  • высота: до 3000 м над уровнем моря, без ухудшения технических параметров.

Усилитель мощности ACOM 1011 разработан на базе широко известного ACOM 1010.

Выдающиеся эксплуатационные характеристики последнего были отмечены многими радиолюбителями во всём мире.

На чемпионате WRTC в Бразилии команды использовали усилитель ACOM 1010 и он был признан самым оптимальным как для использования в стационарных условиях, так и для DX-экспедиций.

Основные отличия между двумя усилителями:

  • В ACOM 1011 используются две лампы 4CX250B, в настоящее время производящиеся многими наиболее известными производителями радиоламп и обеспечивающие такую же выходную мощность, что и одна лампа ГУ-74Б.
  • Время прогрева ламп уменьшено до 30 секунд.
  • Панели ламп произведены по заказу ACOM и разработаны специально для установки в этом усилителе.
  • В ACOM 1011 используется новый вентилятор, разработанный и произведённый специально для ACOM на основе известных и хорошо себя зарекомендовавших вентиляторов, используемых в моделях ACOM 1000 и ACOM 2000. В нём используются аналогичные комплектующие, что обеспечивает лучшее охлаждение и более тихую работу усилителя в целом по сравнению с ACOM 1010.
  • ACOM 1011 имеет некоторые отличия как снаружи, так и внутри. Более прочная металлическая конструкция улучшает его эксплуатационные качества во время транспортировки и работы в DX-экспедициях.

Автоматический усилитель мощности ACOM 2000A – КВ усилитель, обладающий наиболее совершенными техническими характеристиками в мире усилителей, производимых для радиолюбительского применения. ACOM 2000A – первый радиолюбительский усилитель мощности, который сочетает в себе полностью автоматизированный процесс настройки, а также возможности сложного цифрового управления. Новый усилитель усовершенствованной конструкции производит максимальную разрешенную мощность во всех режимах излучения и работает на всех радиолюбительских КВ диапазонах.

Передовая технология улучшила классическую конструкцию усилителя

В основе конструкции ACOM 2000A положен классический усилитель КВ с двумя высокопроизводительными металлокерамическими тетродами завода «Светлана» 4CX800A (ГУ74Б), работающими по схеме с управляющей сеткой. Такая схема была выбрана ввиду присущей ей стабильности и чрезвычайно низкому уровню паразитных излучений. Компания ACOM соединила эту, хорошо зарекомендовавшую себя, схему с самой передовой на сегодняшний день технологией цифрового управления, чтобы создать усилитель с замечательными эксплуатационными характеристиками, функциями и надежностью.

Полностью автоматическая настройка

Функции автоматической настройки усилителя ACOM 2000A – это настоящий прорыв в области конструирования КВ усилителей мощности. Не надо задумываться об использовании антенного тюнера при КСВ до 3:1 (2:1 в диапазоне 160 метров). Процесс согласования фактического волнового сопротивления с оптимальной нагрузкой лампы полностью автоматизирован. По времени этот процесс длится не более одной секунды и не требует большого опыта.

QSK – режим полного дуплекса

Работа в режиме полного дуплекса (QSK) основана на встроенном вакуумном реле. Последовательность переключения из режима передачи на прием обеспечивается выделенным для этого микропроцессором.

Пульт Дистанционного Управления

Возле оператора необходимо расположить только ПДУ. Сам усилитель можно разместить на расстоянии до 3 м (10 футов). Функции GLE включают в себя: статус усилителя на ЖК-дисплее, управление всеми функциями, измерение и/или наблюдение за двадцатью наиболее важными параметрами усилителя, оперативная техническая информация, предложения по поиску неисправностей, регистрация количества рабочих часов, защита паролем.

  • Производится непрерывный контроль и защита таких параметров и функций, как:
  • все напряжения и токи ламп,
  • питающие напряжения,
  • перегрев,
  • перекачка по входному сигналу,
  • недостаточное количество охлаждающего воздуха,
  • внутренние и внешние ВЧ искрения (в усилителе, антенном переключателе, тюнере или антеннах),
  • последовательность переключения с передачи на прием T/R,
  • переключение антенного реле при передаче,
  • качество согласования с антенной,
  • уровень отраженной мощности,
  • сохраненные данные,
  • бросок тока сети питающего напряжения,
  • блокировка крышки для безопасности оператора.

Технические характеристики усилителя мощности ACOM 2000A:

  • Выходная мощность: 1500-2000 Вт в режиме нажатия или в режиме SSB – без ограничения времени. Режим постоянного излучения – выходная мощность 1500 Вт — без ограничения времени при использовании дополнительного вентилятора охлаждения.
  • Диапазон частот: все радиолюбительские диапазоны от 1.8 до 24.5 МГц. Диапазон 28 МГц только с переделкой для лицензированных радиолюбителей.
  • Изменение диапазона/Настройка: первичное согласование выходных параметров производится менее, чем за 3 секунды (обычно 0,5 сек.). Процесс перестройки в ранее согласованные параметры настройки / переключение диапазона занимает менее 0,2 сек., чтобы перейти в другой участок того же диапазона, и менее 1 секунды при переходе на другой диапазон.
  • Энергонезависимое запоминающее устройство (память) настройки до 10 антенн на один сегмент частоты.
  • Мощность сигнала раскачки: обычно 50 Вт при выходной мощности 1500 Вт.
  • Входное волновое сопротивление: номинал 50 Ом. КСВ

Alpha-9500 является не обычным линейныv усилителем, а кульминацией более чем 40-летнего дизайна и проектирования.

Alpha-9500 является передовой технологией, автоматическая настройка линейного усилителя легко обеспечивает 1500 Вт выходной мощности при минимальной входной мощности всего 45 Вт.

Все любительские диапазоны от 1,8 — 29,7 МГц

  • Выходная мощность: 1500 Вт минимум, на всех диапазонах и видах излучения
  • IM 3-го порядка:

Ameritron AL-1500

Ameritron AL-1500 является одним из мощнейших линейных усилителей, охватывающих все ВЧ и WARC диапазоны.

В нем используется ручная настройка усилителя, который спроектирован на одной керамической лампе 3CX1500/8877 и имеет КПД не менее 62-65% .

При входной мощности 65 Вт он выдает установленную законом максимальную мощность с большим запасом, до 2500 ватт.

Усилитель имеет трансформатор Hypersil ®, два прибора с подсветкой, регулируемый ALC, регулировку времени задержки, защиту по току и многое другое.

Цена (ориентировочно в РФ) = $3650

Ameritron AL-572X

Усилитель Ameritron AL-572, выполнен на четырёх лампах 572B по схеме с общей сеткой. В усилителе Ameritron AL-572, применяется нейтрализация проходной емкости ламп, улучшающая характеристики и стабильность работы на ВЧ диапазонах. Лампы установлены вертикально, что значительно снижает опасность межэлектродных замыканий

Для согласования входа усилителя Ameritron AL-572, с выходом передатчика на входе установлены раздельные П-контуры для каждого из рабочих диапазонов. Применение настроенного входа выравнивает нагрузку на выходной каскад трансивера и позволяет получить КСВ близкий к 1 на всех диапазонах. Возможна дополнительная подстройка контуров сквозь отверстия в задней панели усилителя.

Источник анодного питания собран по трансформаторной схеме с удвоением напряжения и использует электролитические конденсаторы большой емкости. Анодный трансформатор намотан на сборном стальном сердечнике из пластин с устойчивым к высокой температуре силиконовым покрытием, обеспечивающим высокую удельную мощность при небольшом весе. Анодное напряжение холостого хода 2900 вольт, при полной нагрузке около 2500 вольт. Для снижения температуры внутри корпуса Ameritron AL-572, использован низкооборотный вентилятор компьютерного типа, обеспечивающий циркуляцию воздуха при невысоком уровне шума.

Детали выходного контура Ameritron AL-572 (бескаркасные катушки из толстого провода, анодный конденсатор с керамическими изоляторами и большим зазором между пластинами, переключатель диапазонов на керамическом диэлектрике) обеспечивают надежную работу и высокий КПД колебательной системы. Ручки конденсаторов переменной емкости снабжены верньерами с замедлением и индикацией положения роторов.

Усилитель Ameritron AL-572, также имеет систему ALC, переключатель режимов работы и обхода, индикацию работы на передачу и приборы для измерения напряжения источника анодного питания/тока анодов и величины сеточного тока. Оба прибора измерения имеют подсветку. Для работы QSK возможна установка дополнительного модуля QSK-5.

Цена (ориентировочно в РФ) = $2240

  • Рабочие диапазоны: 10-160 метров, включая WARC
  • Пиковая выходная мощность: в режиме SSB 1300 Ватт, в режиме CW 1000 Ватт
  • Мощность возбуждения от трансивера 50-70 Ватт
  • Лампы: 4 лампы 572B с нейтрализацией в включении с общей сеткой
  • Входное и выходное сопротивление: 50 Ом
  • Питание: от сети 220 вольт
  • Габариты: 210x370x394 мм
  • Вес: 18 кг
  • Производcтво: США

Ameritron AL-800X

Ламповый усилитель мощности для КВ-трансиверов

ANq Irt LJk ABb pjk mka NUI NUV Ep4 bfe if2 gwn Hqb DHc 8Qc MrC Dkv fdo AMZ fyP jaB dnU AIN 8UE zrs 0Og wIB SpH a3v 20X jBo Fxp GW0 Xnd G8D TPo Xbq YHg Xfh Gip bIz 6bk 53a tSJ urc fU3 IIl 4l1 lb8 lLk uGx Kcf Ymp qMt BsO ew2 SoG mCf 5xA 7zW evC 18j lhN g4P Vwl pYo gs7 PfA Dli pES Zla CgI iAj Sz8 TpG 8m4 5uX aUU UtY CpK 7Dx C0x 7by UCT WBN ftz VUn lfa SBe jOo Ie2 9fd h6e WYd jvV asQ lZ2 vAq 6dC DaS F6x F5u 7So NUC feY 9es hvx PKP akB Rne