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AMPLIFICATORE HF CON VALVOLA 8295A/PL172

 

         

 

 

L’amplificatore lavora in classe AB1 con ingresso di griglia controllo. I tetrodi o pentodi in classe AB non assorbono alcuna corrente di griglia, è necessario applicare ai suoi capi solo una tensione a radiofrequenza. Il segnale rf di ingresso è applicato ad un balun 4:1 che trasforma l’impedenza  da 50 ohm dell’apparato radio ai 200 della resistenza di carico antinduttiva   di potenza e dissipata, posta tra griglia e massa in modo che la tensione di pilotaggio sia più alta. La griglia controllo ha una capacità parassita di  40 pf  che  in parallelo alla resistenza di carico aumenta il r.o.s. di ingresso soprattutto sulle bande alte. Tale problema è risolto ponendo  in parallelo alla resistenza e quindi alla capacità  un’induttanza, L1/L7, per ogni banda di funzionamento, tranne i 3,5 e 1,8 mhz dove non risulta necessaria. Questo circuito L/C risuona sulla frequenza interessata e quindi annulla l’effetto parassita. Nel circuito d’ingresso è stato inserito un piccolo compensatore variabile che ha la funzione di compensare la differenza della capacità parassita in caso di sostituzione della valvola.

In uscita si ha il classico circuito pi-greco con due condensatori variabili e una bobina con diverse prese per ogni banda, commutate da un sistema di relè sottovuoto. Questo pi-greco, a differenza dei classici amplificatore dove la resistenza di carico è di 50, lavora a 200 ohm, lavorando con questa resistenza il condensatore di carico necessita di minore capacità, circa 880 pf per 1,8 mhz eliminando così l’aggiunta di condensatori per le bande più basse. Tale configurazione aumenta la tensione RF e quindi si occorre di un condensatore variabile di carico  e commutazioni con isolamento superiore. Nel mio caso ho usato un jennings da 1000 pf e 5000 Volt d’isolamento. L’adattamento tra i 200 ohm del pi-greco e i 50 ohm dell’antenna sono stati realizzati con un altro balun 4:1 a larga banda ,adeguatamente dimensionato e realizzato con tre toroidi sovrapposti come da disegno.

L’alimentazione anodica può essere collegata in due modi, il primo quello classico direttamente sulla placca con un coke avvolto su supporto in teflon e un condensatore di blocco della continua con problemi di risonanze su alcune bande.

Il secondo metodo, preso spunto dall’amplificatore Elmer della Marina Militare dove era montata la valvola, consiste nell’applicare l’alimentazione nel polo del balun a potenziale RF zero che andrebbe collegato a massa. Tale configurazione necessita di due condensatori  rf, uno  blocca la continua verso l’antenna e l’altro verso massa. Tale collegamento e risultato funzionante al primo colpo. Per la realizzazione dei due balun sia in ingresso che in uscita, funzionanti da 1,8 a 30 mhz ho dovuto fare diversi tentativi e misurazioni con apposito strumento.

All’accensione dell’amplificatore, la valvola necessita di un riscaldamento di tre minuti con un circuito che ne limita la corrente di filamento allo spunto per circa 10 secondi. Trascorso tale periodo sì da tensione a tutti i circuiti. Collegando il ptt a massa si applicano alla griglia schermo 500 volt mentre a quella controllo una tensione negativa variabile da –100 a 140  tale da far scorrere sulla valvola 200 mA. Il circuito che stabilizza la tensione negativa di griglia controllo è composto da un transistor TIP122  e da un partitore resistivo variabile su resistenza a filo. La tensione stabilizzata di griglia schermo è ottenuta con due resistenze e un mosfet di potenza. Tale tensione viene prelevata con un partitore resistivo e inviata ad un operazionale, LM748, che fa la comparazione tra quella di riferimento a 12 volt applicata al pin 2 e quella applicata al pin 3. Tale operazionale agisce su un mosfet di potenza, adeguatamente dissipato, che aumenta o diminuisce la sua resistenza in base alla corrente assorbita dalla valvola.  Il valore delle due resistenze va calcolato in base alla tensione richiesta dalla valvola, quella disponibile sotto carico nonché la corrente massima  sopportata dalla valvola. Nel caso della 8295A  la corrente massima è di 60 mA mentre la tensione disponibile sotto carico è di 600 volt. Prima di tutto calcolare il valore complessivo di R9+R15 corrispondente a 10.000 ohm, quindi si calcola R9 in modo tale che quando la valvola assorbe la massima corrente di griglia si raggiunga ai suoi capi una caduta di tensione pari a 100 volt, nel mio caso il valore è di 1600 ohm mentre R15 sarà la differenza tra 10.000 e 1600 cioè 8400. Tali resistenze vanno dimensionate in base alla potenza da dissipare, 10 watt per R9 e 50 Watt per R15. Quando la corrente di griglia supera il valore massimo ammesso la tensione ai capi di R7 manda in conduzione il fotoaccoppiatore che blocca il sistema fino al reset  con apposito pulsante di ripristino posto sul frontale. I timer da10 e 180 secondi sono stati  realizzati con un 555 e posti su apposita basetta come anche il circuito rf d’ingresso dove è posto il 1° relè di commutazione e tutte le bobine su toroide.

 

 

 

Vista superiore

 

bobina balun e linea misura

  

vista sotto e catodo valvola

   

accordi ingresso 

 

 dispositivo di scarico alta tensione

vista retro

 

TARATURA

Prima di applicare radiofrequenza bisogna tarare e verificare il corretto funzionamento dei dispositivi. Senza valvola e con il trasformatore dell’alta tensione scollegato tarare i due timer a 10 e 180 secondi, collegare il Ptt a massa verificando che avvenga la commutazione R/T. La tensione di griglia controllo con l’amplificatore in attesa deve essere il più possibile negativa, nel nostro caso –150 volt per  poi passare ad un valore superiore, circa -110 in trasmissione regolando il giusto valore con V1. Per regolare la griglia schermo, procedere come segue: porre il ptt a massa, girare il trimmer V2 fino a quando la tensione sul drain del mosfet arrivi a 10/15 volt, controllando che la tensione di griglia sia di 500 volt. Ora simulando la valvola collegare sulla griglia schermo un carico resistivo di circa 8500 ohm 50 watt in modo che vi passi una corrente di 60 mA, misuriamo la tensione di griglia  che dovrebbe rimare invariata mentre quella sul drain si alza fino a un massimo di 500 volt. Per regolare la protezione della corrente griglia girare il trimmer V3 fino a quando non va in protezione con il valore di corrente in precedenza  stabilito. Passiamo ora alla parte rf, costruire i due balun tararli con apposita strumentazione,  ho usato un analizzatore con generatore e ponte riflettometrico , ponendo una resistenza da 200 ohm sul balun e verificando il funzionamento da 2 a 30 mhz. Tarare  ciascuna bobina  d’ingresso inserendo la valvola nello zoccolo, dando alimentazione solo al commutatore di banda e al relè d’ingresso, l’accordo non cambia a valvola spenta o accesa. Per il circuito d’uscita vanno prima calcolati i valori di riferimento del pi-greco in base alla resistenza di carico della valvola, 2000 ohm e quella di uscita di 200 ohm usando un programmino trovato su internet dal nome ‘’ Pi_filt.exe’’, si ottiene          quando segue:

 

 

Porre sulla placca della valvola una resistenza verso massa del valore di quella di carico e collegare in uscita al circuito rf   un analizzatore con ponte riflettometrico, posizionare la capacità di placca, prima misurate, sul valore di riferimento, avendo considerato anche quella parassita, posizionare il prelievo sulla bobina in modo che risuoni sulla frequenza stabilita. Ripetere l'operazione per ogni banda. La bobina ha le prime 15 spire di un diametro interno di 4 cm mentre le successive 38 di 8 cm. Nel mio caso le prese iniziano dalla 5° per i 28 mhz  fino a tutta la bobina per gli 1.8 mhz.

Fatto tutto ciò , collegare il trasformatore dell’alta tensione, chiudere tutto ed accendere l’amplificatore. Una volta riscaldato, collegare a massa il Ptt e regolare la corrente senza segnale rf  ad un valore di 200 mA. Dare all’inizio poca potenza tarando il pi-greco di uscita verificando la corrente assorbita e la potenza erogata . A lavoro ultimato con 40 watt in ingresso si ottengono circa 1300 in uscita. Durante il collaudo questo sistema d’alimentazione si è dimostrato funzionare perfettamente senza dare alcun problema di sorta. 

 

 

taratura circuito di uscita

 

balun 4:1

 

 

Schemi elettrici (pdf)

  

 

Richard Lloyd Measures, AG6K