Усилитель мощности высокой частоты um 83.1 схема. Высокочастотные усилители на микросхемах. Расположение элементов на монтажной плате

Простой усилитель, всего на одном транзисторе можно сделать для усиления слабого ВЧ сигнала для радиоприёмника, телевизора или радиостанции.

В статье, ниже представлены две схемы простых усилителей. Чем покупать в магазине, дешевле самому собрать усилитель, с характеристиками порой не хуже, чем магазинный .

Только несколько деталей нужно, чтобы собрать его. С сборкой усилителя справится даже начинающий радиолюбитель. В нём нет катушек индуктивности, усилители широкополосные и захватывают весь диапазон усиливаемого сигнала, включая и ДМВ. В любом случае, результат был больше, чем я ожидал. Большинство УКВ местного телевидения и радиовещания стали приниматься более качественно, картинка стала чётче.

Принципиальная схема усилителя

Основная часть этой схемы высокочастотный транзистор обратной проводимости (n-p-n) Q1 (2SC2570), специально разработанная для усиления УКВ сигнала схема без катушки индуктивности.

Если предполагается использовать постоянно усилитель, то можно исключить S2, который нужен для обхода усилителя.

Усилитель собран на монтажной плате.

Монтажная плата

Расположение элементов на монтажной плате

Второй вариант схемы с дополнительным усилителем для КВ диапазона

Принципиальная схема двухдиапазонного усилителя КВ/УКВ

В этой схеме добавлен HF усилитель на полевом транзисторе (Q1 MFE201 N-канальный двух затворный и Q2 (а 2SC2570 n-p-n ВЧ кремниевого транзистора), которые обеспечивают два независимых усилителя, переключаемые переключателем S1. Получается простая активная антенна, предназначенная для усиления сигналов от 3 до 3000 МГц (трех диапазонов: 3-30 МГц высокочастотных (ВЧ) сигналов; 3-300 МГц очень-высокочастотных (УКВ) сигналов; 300-3000 МГц ультравысокие (ДМВ) частоты сигналов.

Потребляемый ток - 46 мА. Напряжение в цепи смещения V bjas определяет уровень выходной мощности (коэффициент передачи) усилителя

Рис.33.11. Внутреннее строение и цоколевка микросхем TSH690, TSH691

Рис. 33.12. Типовая включения микросхем TSH690, TSH691 в качестве усилителя в полосе частот 300- 7000 МГц

и может регулироваться в пределах 0-5,5 (6,0) В. Коэффициент передачи микросхемы TSH690 (TSH691) при напряжении смещения V bias =2,7 В и сопротивлении нагрузки 50 Ом в полосе частот до 450 МГц составляет 23(43) дБ, до 900(950) МГц - 17(23) дБ.

Практическая включения микросхем TSH690, TSH691 приведена на рис. 33.12. Рекомендуемые номиналы элементов: С1=С5=100- 1000 пФ; С2=С4=1000 пФ; С3=0,01 мкФ; L1 150 нГн; L2 56 нГн для частот не свыше 450 МГц и 10 нГн для частот до 900 МГц. Резистором R1 можно регулировать уровень выходной мощности (можно использовать для системы автоматической регулировки выходной мощности).

Широкополосный INA50311 (рис. 33.13), производимый фирмой Hewlett Packard, предназначен для использования в аппаратуре подвижной связи, а также в бытовой радиоэлектронной аппаратуре, например, в качестве антенного усилителя или усилителя радиочастоты. Рабочий диапазон усилителя 50-2500 МГц. Напряжение питания - 5 В при потребляемом токе до 17 мА. Усредненный коэффициент усиления

Рис. 33.13. внутреннего строения микросхемы ΙΝΑ50311

10 дБ. Максимальная мощность сигнала, подводимого к входу на частоте 900 МГц, не более 10 мВт. Коэффициент шума 3,4 дБ.

Типовая включения микросхемы ΙΝΑ50311 при питании от стабилизатора напряжения 78LO05 приведена на рис. 33.14.

Рис. 33.14. широкополосного усилителя на микросхеме INA50311

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. - СПб.: Наука и Техника, 2013. -352 с.

Основная область применения - в составе вакуумно-технологического оборудования для обеспечения стабильных и управляемых процессов нанесения функциональных покрытий, плазменной очистки и травления в системах вакуумного напыления.

ГЕНЕРАТОР ВЧ «ИВЭ-171RFS»

​

Генератор ВЧ (RF) «ИВЭ-171RFS» одноканальный - имеет выходное высокочастотное напряжения с частотой 13,56 МГц и предназначен для подачи его активную нагрузку сопротивлением 50 Ом или на «ёмкостную высокоимпедансную нагрузку» при работе совместно с устройством автоматического согласующего устройства «АСУ-171S». Генератор ВЧ имеет гальванически оптоизолированный интерфейс внешнего управления «RS-485», ориентированный для работы в составе автоматизированного оборудования.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Выходная активная ВЧ(RF)-мощность, регулируемая*, Вт.....от 30 до 600

Выходное амплитудное ВЧ(RF)-напряжение, регулируемое*, В.....от 10 до 250

Нестабильность выходной ВЧ(RF)-мощности, %, не более.....3

Нестабильность выходного ВЧ(RF)-напряжения, %, не более.....2

Частота выходного напряжения, МГц.....13,56

Максимальное амплитудное напряжение RF-защиты, В.....280

Максимальный амплитудный ток RF-дугозащиты, А.....6

Предел выходной реактивной амплитудной RF-мощности, ВА.....1680

КПД (РDC/РАС // РВЧ/РDC // РВЧ/ РАС), не менее.....0,85//0,55//0,467

Потребляемая электрическая мощность, Вт.....1300

Напряжение питающей сети.....220В -15% +10%, 48~62 Гц

Масса, кг.....15

Габаритные размеры, мм.....224 х 133 х 417

​

* на резистивном эквиваленте нагрузки сопротивлением 50 Ом через кабель ИВЭ4.171.030

​

Генератор ВЧ «ИВЭ-171RFS» представляет собой источник вторичного электропитания с бестрансформаторным сетевым входом, работающий на частотах преобразования 45¸55кГц и 13,56МГц. Блок основан на двух сборках транзисторных конверторных модулей, питаемых: первый -переменным сетевым напряжением от однофазного помехоподавляющего сетевого фильтра, второй - постоянным регулируемым силовым внутриблочным напряжением, получаемым от первого модуля. Оба управляются посредством модуля управления и сопряжения сигналов. Таким образом, преобразование сетевого питающего напряжения в выходное высокочастотное осуществляется последовательно в два этапа посредством двух модулей: первого модуля конвертора и второго модуля усилителя мощности высокой частоты. От выходного управляемого постоянного напряжения 0В÷+60В первого низковольтного модуля конвертора, мощностью 1,2кВт, питается модуль усилителя мощности высокой частоты. Его выходное RF-напряжение с амплитудой 0В÷280В и реактивной мощностью до 1680ВА, поступает на выходной разъём генератора ВЧ. Для потребления от питающей сети почти синусоидального тока, модуль конвертора схемотехнически и функционально осуществляет коррекцию коэффициента мощности. Формирование всех алгоритмов работы, обработка и формирование сигналов управления сигналов данных осуществляется в модуле управления и сопряжения сигналов. RF-напряжение с частотой 13,56МГц формируется в модуле усилителя мощности высокой частоты, имеющий в своём составе кварцевый задающий генератор. Затем оно поступает на предварительный RF-усилитель, и далее на оконечный RF-усилитель мощности, расположенные в этом же модуле. С выхода оконечного RF-усилителя мощности RF-напряжение поступает на вход узла «RF-измерений», также находящийся в модуле усилителя мощности высокой частоты, и с его выхода на выходной разъём блока. Модуль усилителя мощности высокой частоты при работе на номинальную резистивную нагрузку 50 Ом обеспечивает в ней активную мощность в максимуме 600Вт.

Кроме того, в модуле усилителя мощности высокой частоты имеется узел термозащиты, обеспечивающий отключение RF- напряжения при перегреве силовых RF-транзисторов или защитно-ограничительных цепей вследствие работы на несогласованных режимах (нагрузках) или при работе с температурой окружающего воздуха более +35°С. Преобразованные в узле «RF-измерений» по виду и уровню сигналы выходных RF-напряжения, RF-тока и активной RF-мощности генератора ВЧ поступают для дальнейшей обработки в модуль управления и сопряжения сигналов и в узел защиты ВЧ. Узел защиты ВЧ вычисляет реактивную выходную RF-мощность, коэффициент отношения активной к реактивной RF-мощности и вырабатывает сигналы запрета работы оконечного RF-усилителя мощности при превышении заданных уровней выходных амплитудных RF-напряжения и RF-тока, тем самым обеспечивая его защиту. Генератор ВЧ имеет 3,5-разрядную цифровую индикацию выходных и задаваемых параметров: мощности, напряжения, тока, и их регулирование с передней панели блока, а также светодиодную индикацию всех режимов работы и, соответственно, их выбор с помощью кнопок, расположенных на передней панели блока. Эти элементы индикации и управления конструктивно образуют модуль индикации и регулирования. Генератор ВЧ оснащен узлом управления вентиляторами, который поддерживает постоянный тепловой режим модуля конвертора, модуля усилителя мощности высокой частоты и увеличивает ресурс работы вентилятора. В генераторе ВЧ имеются модули дежурного и сервисного питания, вырабатывающие соответственно дежурные напряжения ±5В, необходимые для работы сетевого фильтра и модуля управления и сопряжения сигналов, и сервисное напряжение +24В, которое необходимо для питания узла управления вентиляторами и модуля усилителя мощности высокой частоты.

​

Согласование выходного импеданса модуля усилителя мощности высокой частоты с импедансом нагрузки осуществляется автоматическим устройством согласования «АСУ-171S», способным работать как в автоматическом режиме согласования, так и в режиме ручного управления от пульта ручного управления.

​

Возможны разработка и изготовление высокочастотного генератора с различными выходными характеристиками по Вашему техническому заданию.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО «АСУ-171S»

​

Автоматическое согласующее устройство «АСУ-171S» представляет перестраиваемую, посред-ством двух переменных вакуумных ВЧ-конденсаторов, Т-образную «CCL-цепь», позволяющую согласовать импеданс нагрузки с выходным импедансом генератора ВЧ. Пришедшее от генератора ВЧ RF-напряжение на разъём «ВХОД RF», проходя через установленный в АСУ измеритель «ВЧ-сигнала», поступает на согласующую «CCL-цепь» и преобразованное по уровню выводится на выходное коаксиальное соединение «ВЫХОД RF». На него же, пройдя через узел смесителя, поступает и постоянное напряжение, подаваемое на входной разъём «ВХОД DC», максимальное значение которого не должно превышать 1000В, а его ток не более 2А. Переменные конденсаторы имеют электропривод, управляемый посредством модуля управления и сопряжения, который на основе заложенного в него алгоритма работы и, получая сигналы о величинах амплитудных RF-напряжения, RF-тока и активной RF-мощности от измерителя «ВЧ-сигнала», вырабатывает команды для электропривода таким образом, чтобы «приведённый» ко входу АСУ импеданс нагрузки приближался к 50 Ом, а удвоенное значение отношения эффективной активной RF-мощности к реактивной RF-мощности стремилось к единице.

Модуль управления и сопряжения, помимо формирования силовых управляющих сигналов для электропривода переменных ВЧ-конденсаторов, обеспечивает усиление и преобразование сигналов о величинах амплитудных RF-напряжения, RF-тока и активной RF-мощности от измерителя «ВЧ-сигнала». Обработав их, он выводит отношения амплитудных RF-напряжения к RF-току и эффективной активной RF-мощности к реактивной RF-мощности в аналоговом виде на разъём «КОНТРОЛЬ» и в виде последовательного цифрового кода на разъём «RS-485» интерфейса внешнего управления. Кроме того, модуль управления и сопряжения обеспечивает преобразование и сопряжение сигналов управления и режимов АСУ от интерфейса «RS-485» и пульта ручного управления, а также преобразование сетевого питающего напряжения в постоянные напряжения ±24В для питания электропривода переменных ВЧ-конденсаторов.

Усилитель мощности 10 вт

Усилитель расчитан на работу с трансвером, имеющим Р вых до 1 ватта. Нагрузкой возбудителя, обеспечивающей стабильную работу на всех диапазонах, является резистор R1. Настройка заключается в установке тока покоя VT2 в пределах 0,3 A (при отсутствии сигнала на входе).

Сигнал напряжением в 1 вольт на входе увеличивает выходную мощность в антене до 10 ватт. Коммутация прием-передача осуществляется от внешней цепи управления, которая замыкается на корпус при переходе на передачу. При этом срабатывает реле К1 и подключает антенну к выходу усилителя мощности. При разрыве управляющей цепи, на базе VT1 появляется положительное напряжение, открывающее его. Соответственно на колекторе VT1 около нуля. Транзистор VT2 закрывается. Реле типа РПВ2/7 паспорт РС4.521.952 Дроссели L1 и L2 типа Д1(на 1А) индуктивностью 30 и 10 мкГ соответственно. Диаметр каркаса L3- 15 мм провод ПЭВ2 1,5мм

Широкополосный усилитель мощности

Дроздов В В (RA3AO)

Для работы совместно с вседиапазонным KB трансивером можно использовать широкополосный усилитель мощности, принципиальная схема которого дана на рис. 1. В диапазонах 1,8-21 МГц его максимальная выходная мощность в телеграфном режиме при напряжении источника питания +50 В и сопротивлении нагрузки 50 Ом - около 90 Вт, в диапазоне 28 МГц - около 80 Вт. Пиковая выходная мощность в режиме усиления однополосных сигналов при уровне интермодуляционных искажений менее -36 дБ составляет около 80 и 70 Вт соответственно. При хорошо подобранных транзисторах усилителя уровень второй гармоники менее - 36 дБ, третьей - менее - 30 дБ в режиме линейного усиления и менее - 20 дБ в режиме максимальной мощности.

Усилитель собран по двухтактной схеме на мощных полевых транзисторах VT1, VT2. Трансформатор типа длинной линии Т1 обеспечивает переход от несимметричного источника возбуждения к симметричному входу двухтактного каскада. Резисторы R3, R4 позволяют согласовать входное сопротивление каскада с 50-омной коаксиальной линией при КСВ не более 1,5 в диапазоне 1,8 -30 МГц. Их низкое сопротивление обеспечивает очень хорошую устойчивость усилителя к самовозбуждению. Для установки начального смещения, соответствующего работе транзисторов в режиме В, служит цепь Rl, R2, R5. Диоды VD1, VD2 и VD3, VD4 совместно с конденсатором С7 образуют пиковый детектор цепи ALC и защиты транзисторов от перенапряжений в стоковой цепи. Порог срабатывания этой цепи определяется в основном напряжением стабилизации стабилитрона VD9 и близок к 98 В. Диоды VD5-VD8 служат для "мгновенной" защиты стоковой цепи от перенапряжений. Трансформатор типа длинной линии Т3 обеспечивает переход от симметричного выхода усилителя к несимметричной нагрузке. Чтобы облегчить требования к широкополосности этого трансформатора и ослабить возможные выбросы напряжения в стоковой цепи, перед трансформатором включен симметричный ФНЧ C8L1C10,C9L2C11 с частотой среза около 30 МГц.

Монтаж усилителя навесной. Усилитель собран на ребристом радиаторе-теплоотводе из дюралюминия размерами 110х90х45 мм. Ребра профрезерованы с обеих сторон радиатора, их число - 2х13, толщина каждого 2 мм, высота - 15 мм со стороны установки транзисторов и 20 мм со стороны гаек их крепления. На продольной оси радиатора на расстоянии по 25 мм от поперечной оси профрезерованы площадки диаметром 30 мм для установки транзисторов, а с обратной стороны - для гаек крепления. Между транзисторами на ребра радиатора уложена шина "общий провод", вырезанная из листовой меди толщиной 0,5 мм и прикрепленная к основанию радиатора двумя винтами М3, пропущенными между двумя центральными ребрами на расстояниях по 10 мм от его краев. Размеры шины - 90х40 мм. К шине прикреплены монтажные стойки. Катушки L1 и L2 - бескаркасные и намотаны голым медным проводом диаметром 1,5 мм на оправке диаметром 8 мм. При длине намотки 16 мм они имеют по пять витков. Трансформатор Т1 намотан двумя скрученными проводами ПЭЛ.ШО 0,31 с шагом скрутки около трех скруток на сантиметр на кольцевом магнитопроводе из феррита М400НН типоразмера К10х6х5 и содержит 2х9 витков. Трансформаторы Т2 и Т3 намотаны на кольцевых магнитопроводах из феррита той же марки типоразмера К32х20х6. Трансформатор Т2 содержит 2х5 витков скрутки из проводов ПЭЛШО 0,8 с шагом две скрутки на сантиметр, Т3-2х8 витков такой скрутки. Конденсаторы Cl - С3 - типа КМ5 или КМ6, С4-С7-КМ4, С8-С11-КТ3.

Налаживание правильно собранного усилителя при исправных деталях сводится к подстройке индуктивностей катушек L1 и L2 по максимуму отдачи в диапазоне 30 МГц путем сжатия или растяжения витков катушек и к установке начального смещения с помощью резистора R1 по минимуму интермодуляционных искажений в режиме усиления однополосного сигнала.

Нужно отметить, что уровень искажений и гармоник в значительной степени зависит от точности подбора транзисторов. Если нет возможности подобрать транзисторы с близкими параметрами, то для каждого транзистора следует сделать отдельные цепи установки начального смещения, а также по минимуму гармоник подобрать один из резисторов R3 или R4 путем подключения параллельно ему дополнительных.

В режиме линейного усиления в диапазонах 14-28 МГц благодаря наличию ФНЧ C8L1C10, C9L2C11 уровень гармоник на выходе усилителя не превышает допустимой нормы 50 мВт, и его можно подключать к антенне непосредственно. В диапазонах 1,8-10 МГц усилитель следует подключать к антенне через простейший ФНЧ, аналогичный по схеме C8L1C10, причем достаточно двух фильтров, одного- для диапазонов 1,8 и 3,5 МГц, другого - для диапазонов 7 и 10 МГц. Емкость обоих конденсаторов первого фильтра - по 2200 пф, второго - по 820 пф, индуктивность катушки первого - около 1,7 мкГн, второго - около 0,6 мкГн. Катушки удобно изготовить бескаркасными из голого медного провода диаметром 1,5 - 2 мм, намотав на оправке диаметром 20 мм (диаметр катушек около 25 мм). Катушка первого фильтра содержит 11 витков при длине намотки 30 мм, второго - шесть витков при длине намотки 25 мм. Настраивают фильтры растяжением и сжатием витков катушек по максимуму отдачи в диапазонах 3,5 и 10 МГц. Если усилитель используется в перенапряженном режиме, следует на каждом диапазоне включать отдельные фильтры.

Вход усилителя можно согласовать и с 75-омной коаксиальной линией. Для этого номиналы резисторов R3, R4 берут по 39 Ом. Мощность, потребляемая от возбудителя, при этом уменьшится в 1,3 раза, но может увеличиться завал усиления на высокочастотных диапазонах. Для выравнивания АЧХ последовательно с конденсаторами С1 и С2 можно включить катушки с экспериментально подобранной индуктивностью, которая должна быть около 0,1-0,2 мкГн.

Усилитель можно непосредственно нагружать и на сопротивление 75 Ом. Благодаря действию петли ALC линейный недонапряженный режим его работы сохранится, но выходная мощность уменьшится в 1,5 раза.

Усилитель мощности на КП904

Е.Иванов (RA3PAO)

При повторении усилителя мощности UY5DJ (1) выяснилось, что наиболее критичный узел, снижающий надежность всего усилителя, - выходной каскад. После экспериментов на различных типах биполярных транзисторов пришлось перейти к полевым.

За основу был взят выходной каскад широкополосного усилителя UT5TA (2). Схема показана на рис.1. новые детали выделены утолщенными линиями. Небольшое количество деталей позволило смонтировать каскад на печатной плате и радиаторе от UY5DJ на месте деталей и транзисторов усилителя UY5DJ. Ток покоя транзисторов - 100...200 мА.