Victoria Olaru, YO4AYL si Gheorghe Andrei Radulescu, YO4AUP

Am considerat ca, referitor la amplificatorul propus de G2DAF, informatiile existente in literatura despre regimul de functionare al lampilor uzuale aflate la indemina mea sint insuficiente si in consecinta mi-am propus sa detaliez putin subiectul despre parametri montajului in regim dinamic. Pentru aceasta a trebuit sa fac un stand de masura care sa simuleze regimul dinamic al lampii.

Lampa studiata a fost o tetroda cu balon de sticla, si anume clasica 4-400A. [Pentru fisa de catalog dati click aici 4-400A sau aici QB4/1100GA]

Simulatorul asigura alimentarea anodului cu 2500V la un curent de 500mA, a filamentului cu 5V la 15 A, a grilei de comanda cu o tensiune de 0V sau 30 V sau 84 V si a grilei ecran cu o tensiune obtinuta prin redresarea semnalului de radiofrecventa de la transceiver cu puterea variabila intre 0W si 100W PEP. Redresorul pentru grila ecran este un quadruplor de tensiune care se alimenteaza de la bornele rezistentei neinductive de 50 Ω sau, utilizind un baloon ridicator 1:5, de la bornele unei rezistente neinductive de 250 Ω. [ de fapt sint doua rezistente, de 200 Ω si de 50 Ω, neinductive, legate in serie] Drept rezistenta de sarcina in circuitul anodic a fost utilizata o sarcina pentru testat alimentatoare de inalta tensiune [3300V la 500mA = 15 becuri 220V/100W si care are propriul ei voltmetru si ampermetru]. Aparatele de masura si cele 15 becuri sint montate intr-un sertar recuperat de la un sifonier scos din uz.. Rigidizarea intregului ansamblu este facuta cu spuma poliuretanica. Simulatorul asigura si tensiunile necesare ventilatoarelor de racire a lampii si a rezistentelor neinductive.

Fig 1-1 Simulatorul de regim dinamic - schema.

Fig 1-2 Redresoarele pentru G1

Fig. 1-3 Lampa in simulator

Fig. 1-4 Alte 15 becuri in suport

Fig 1-5 Simulatorul in timpul unui test

Fig. 2 Rezistenta de sarcina - vedere din fata.

Fig. 3 Rezistenta de sarcina - vedere din spate.

Asa cum am spus mai sus, alimentarea grilei ecran se face prin redresarea semnalului de radiofrecventa furnizat de transceiver. Schema este un quadruplor de tensiune realizat cu diode de tip APT - 15DS60B alimentat de pe o rezistenta de 50 Ω sau 250 Ω, cu sau fara divizor pentru grila 1.

[fisa tehnica diode - click aici] si [masuratori pe quadruplorul alimentat de la 50 Ω - click aici].

Prietenul meu Cornel, YO4AUL, a realizat un astfel de montaj cu diode 1N4148. [click aici].

Fig. 4-1 Quadruplor cu APT - 15DS60B pe 50 ohmi

Fig. 4-2 Quadruplor cu APT - 15DS60B circuit imprimat

Fig. 4-3 Quadruplor cu APT - 15DS60B vedere

Fig. 4-4 Quadruplorul montat in sasiul lampii

Fig. 5 Ug2 functie de frecventa si putere

Fig. 6 Ug1 si Ug2 tensiune versus putere pe 50 Ω

Fig. 7 R= 50 Ω si 800W neinductiv

Fig. 10-1 Multiplicator cu 9 si divizor cu 5 pe 250 Ω - schema

Fig. 10-2 Multiplicator cu 9 si divizor cu 5 pe 250 Ω - vedere.

Fig. 10-3 Amplasarea rezistentelor neinductive.

Scopul acestei lucrari practice este determinarea perechii de valori pentru Ug2 si Ug1 pentru care curentul anodic, curentul grilei de comanda si curentul grilei ecran iau cele mai mari valori care se incadreaza simultan in parametri admisi de fabricant.

La puterea maxima de excitatie de 100W PEP, pe sarcina de 50 Ω tensiunea maxima este de 84V, iar pe sarcina de 250 Ω tensiunea este de max 188V.

Tensiunile pentru grila ecran si grila de comanda pot avea, la puterea maxima de excitatie de 100W, in functie de schema utilizata, urmatoarele valori:

A.) Dublor de la rezistenta neinductiva de 50 Ω: Ug1 = 84V, Ug2 max = 168 V,
B.) Quadruplor de la rezistenta neinductiva de 50 Ω : Ug1 = 84V, Ug2 max = 350 V,
C.) Multiplicator cu baloon 1:5 pe R=250 Ω neinductiv, divizor cu 5 pt G1 si dublor pt G2: Ug1 = Ur / 5 = 37V, Ug2 max = 350 V,
D.) Multiplicator cu baloon 1:5 pe R=250Ω neinductiv, divizor cu 5 pt G1 si quadruplor - G2 Ug1 = Ur / 5 = 37V, Ug2 max = 700 V,

Pentru toate cele 20 perechi de valori semnificative ale tensiunii de ecran trebuie sa se masoare curentii si sa se calculeze puterile disipate si utile, urmarind ca Ug1 sa nu depaseasca valoarea maxima obtenabila din schema de montaj propusa in variantele A, B, C si recpectiv D. [In A si B, Ug1 se culege direct de la bornele rezistentei de 50Ω, in timp ce in C si D , aceasta se obtine din divizorul 250/50 Ω. Daca valorile pentru Ug1 obtinute la C si D nu satisfac, se determina un nou raport pentru divizorul rezistiv care sa duca parametri de exploatare ai tubului la valoarile maxim admisibile.] Se obtin 20 regimuri de functionare cu diferite tensiuni de ecran si cu diferite excursii de tensiune pe grila de comanda. Apoi se recompun aceste masuratori "in regim de functionare G2DAF" conform celor 4 scheme studiate sub denumirea de A, B, C si D.

Pentru o prima analiza a valorilor am procedat la o masuratoare cu schema D avind drept rezistenta de sarcina cele 15 becuri de 220V / 100 W montate in sertar. Rezultatele acestui test sint prezentate in Tabelul 1D. La aceasta masuratoare am avut la dispozitie pentru grila 1 o sursa reglabila. Ulterior aceasta a clacat si am fost nevoit sa fac masuratorile la tensiuni fixe si apoi sa obtin valorile necesare prin interpolare.

Prima observatie care se face este aceea ca se constata o limitare a curentului anodic la valoarea de 250 mA. A doua observatie este aceea ca Ra, la 250 mA are valoarea de 5 kΩ, adica de cca doua ori mai mare decit valoarea estimata, care este de 2350 Ω.

Valoarea rezistentei de sarcina necesara este [ teoretic ], pentru Uo = 2300 Ω, urmatoarea:

In consecinta am decis sa modific rezistenta de sarcina, dar pentru ca nu aveam la dispozitie un variator de tensiune alternativa cu care sa ridic o caracteristica rezistenta - tensiune a becurilor de 220V / 100 W, a trebuit sa tatonez in pasi mici, variantele spre solutia optima.

Am facut rezistenta de sarcina din doua lanturi de cite 10 becuri, legate in paralel. Masuratorile, de data aceasta pentru schemele C si D sint in Tabelele 2C si 2D. Deoarece excursia de tensiune pe grila 1 in schemele C si D este de la 0 pina la 38 de volti, am facut douasprezece rinduri de determinari pe fiecare schema, fixind puterea livrata de transceiver in trepte, la valoarile de 0, 10, 25, 50, 75 si 100 W si fixind tensiunea pe grila de comanda la valoarile de 0 si 30 V. Parametri de functionare ai tubului la tensiunea pe grila de comanda de 0, 12, 18, 27, 33 si 38 V corespunzatoare valorilor puterii de excitatie de 0, 10, 25, 50, 75 si 100 W i-am determinat grafic prin interpolare.

De data aceasta rezistenta de sarcina , la cald, cu becurile luminind destul de tare, a iesit mai mica decit valoarea necesara [1,6 - 1,8 kΩ]. Am modificat-o din nou, si am facut doua lanturi de cite 15 becuri fiecare, pe care le-am legat in paralel. Masuratorile din aceste ultima varianta sint in tabelele 3, iar parametri pentru regimul de functionare din amplificatorul lui G2DAF, la fel ca mai sus, sint obtinuti tot prin interpolare. Rezultatele finale ale testului in simulatorul de regim dinamic sint urmatoarele:

Citeva reprezentari grafice foarte intuitive a rezultatelor obtinute pina la acest punct sint redate in diagramele atasate foii de calcul PEP realizate in eXcel.

Aceasta foaie de calcul inpreuna cu diagramele aferente este prezentata in continuare:

Inainte de a analiza masuratorile efectuate asupra celor 4 scheme, masuratori prezentate anterior, trebuie fixate urmatoarele idei:

1. In toate schemele negativarea este zero .

2. In toate schemele tensiunea grilei ecran obtinuta prin redresarea si filtrarea semnalului de excitatie,are valoarea corespunzatoare nivelului "pep" [condensatorul de filtraj se incarca la valoarea de virf a tensiunii aplicate].

3. In functionarea amplificatorului in clasa "DAF" , pe grila de comanda se aplica semnal sinusoidal, definit atit de valori "pep" cit si "rms"

4. Pentru analiza valorilor curentilor si a puterilor dezvoltate "la un moment dat", cind intereseaza ca anumiti parametri si valori sa nu depaseasca niste valori maxim admisibile instantaneu, se va utiliza materialul din foaia decalcul "PEP" care la sfarsit transforma puterile din expresie PEP in valori RMS.

In partea practica desfasurata pe simulator am avut ca date de intrare Uo si valorile de 0V, 30V si 82V pentru Ug1 si tensiunea la Ug2 rezultata corespunzator fiecarui nivel de putere de excitatie furnizat de transceiver. Valoarea Pin se constituie ca 'variabila ' in procesul de simulare... Am masurat Ia, Ig1, Ig2 si Ura. Am reprezentat grafic valorile masurate pentru tensiunile de G1 fixe, mentionate mai sus si apoi am determinat prin interpolare valorile pentru Ia, Ig1, Ig2 si Ura corespunzatoare fiecarei perechi de valori PEP ale tensiunilor Ug2 si Ug1. Am inscris toate aceste valori intr-un tabel generat in 'eXcel' si ulterior am folosit facilitatile de calcul si de reprezentare grafica ale programului pentru a obtine valorile parametrilor "PEP" ale Ua, Pda, Pu, Po, Pdg1, Pdg2 la o putere de excitatie de 0, 10, 24, 50, 75 si respectiv 100W PEP.

Concluzie:

Schema de montaj care ofera maxim de rezultate in regim de amplificare "DAF" pentru lampa 4-400 cu toleranta acceptabila privind valorile limita, dar necesitind o racire foarte buna, asigurind debitul de aer cerut de fabricant [ presiunea de aer sub soclu de min 5 mm coloana de apa], este varianta D analizata mai sus si ofera , pentru 2500 V si 100Wpep la intrare, o putere in antena de peste 900 W pep.

Desigur si varianta B este utilizabila, asigurind 800 W pep la iesire si avind in plus marele avantaj ca transceiverul vede o rezistenta mai putin inductiva decit in cazul schemelor C si D si lucrind in acest fel intr-un regim mai lejer. De luat in seama ca la receptie , pentru corespondent, diferenta intre 800W si 900W este greu perceptibila de ureche!

Asadar Dvs. ce schema ati alege pentru 4-400A Ω?

Eu am optat pentru schema B. Sigur ca mi-as fi dorit o tensiune anodica mai mare, peste 3 kV, dar... fiecare dupa posibilitati, coane Fanica! Ma astept asadar la niste parametri ai amplificatorului realizat cu lampa 4-400 in schema propusa de G2DAF si in varianta B de mai sus, apropiati de valorile sintetizate mai jos:

Cine va relua aceasta analiza pentru alte tuburi de sticla, sau pentru alti parametri, este rugat sa faca publice rezultatele.

88! Victoria Olaru, YO4AYL
73! Gheorghe Andrei Radulescu, YO4AUP

Victoria Olaru, YO4AYL si Gheorghe Andrei Radulescu, YO4AUP 

Articol aparut la 17-3-2009

14962