2m Linear-Endstufe mit 2N6084
vollständig bestückte PA
Die Anregung zum Bau dieser PA fand ich bei M0UKD. Der einfache Aufbau und das Vorhandensein des selben Leistungstransistors ließen mich zur Tat schreiten. Meine Ausführung wurde etwas erweitert um sie auch für SSB nutzen zu können. Die bei mir vorhandenen Allmoder sind reine QRP-Geräte und in so manchen 2m-Contest wäre mehr Leistung wünschenswert.
Im Linearbetrieb wird ein Verstärkungsfaktor von 3,5 - im C-Betrieb sogar bis 4 erreicht. Die Ansteuerung betrug bei mir maximal 11 Watt und brachte in C-Betrieb 45 Watt Ausgangsleistung. Das sind 6,12 dB. Der Hersteller des Transistors gibt einen maximalen Output von 75 Watt bei 15 Watt Steuerleistung an. Soweit wollte ich dann lieber doch nicht gehen. Das erzielte Ergebnis kann sich auch so sehen lassen, denn es bringt immerhin eine S-Stufe mehr beim Empfänger - und das mit nur einem Transistor.
Die hier gezeigte Schaltung und Platine sind bereits überarbeitet und funktionieren zuverlässig. Beim Abgleich gab es keinerlei Probleme mehr mit wilden Schwingungen. Die Abmaße der Platine sind für ein Weißblechgehäuse dimensioniert, das z.B. bei Pollin erhältlich ist.
Besonderheit ist, dass die hier verwendeten Relais und Trimmer noch Restbestände aus DDR-Produktion sind. Sie waren bei mir vorhanden und es musste lediglich die EAGLE-Library erweitert werden. Es sollte aber kein Problem sein andere Trimmer zu verwenden. Die Leiterbahnen sind dafür großzügig ausgelegt und erlauben auch Bohrungen an anderen Stellen.
Die RFT-Relais GBR 111 sind HF-tauglich und die Kontakte teilweise sogar aus hochwertigem Materialien. Bezeichnungen sind GBR 111 12-1 lassen erkennen, dass es sich um ein 12V Relais mit 2 Wechslern handelt. Zusatzbezeichnungen wie Ag, AgPd oder Au sind bezeichnend für die chemischen Elemente, aus denen die Kontakte bestehen. Hier Silber, Silber-Palladium oder sogar Gold.
Die Typenbezeichnung als Suchbegriff eingegeben führt zu Anbietern wie Oppermann. Sollten sie nicht mehr erhältlich sein, kann die Schaltung auch problemlos an andere Relaistypen wie G5V2, angepasst werden. Die EAGLE-Dateien stehen zum Download bereit.
Zur Schaltung
2m PA Schaltbild
Die Grundschaltung besteht aus dem Transistor T1 und dessen Eingangs- sowie Ausgangsbeschaltung. Für den Erstabgleich habe ich nur diese Bauteile bestückt. Die Drossel DR1 wurde anstatt an C14 und R4 an Masse gelegt und der Abgleich ohne Basisvorspannung und ohne Relais vorgenommen.
Minimalbestückung für Erstabgleich
An C2 wurde ein FM-Signal von 300 mW (Handfunkgerät) angelegt. Für C2 und C7, die zur Ein-und Auskopplung dienen, reichen geringe Kapazitäten bis 12,5 pF (Trimmer). C3 und C6 müssen mehr haben. Anstatt der 50pf-Trimmer lassen sich auch hier Kleinere in Verbindung mit parallel C's verwenden, für die auch Platz auf der Platine vorgesehen ist.
Die Trimmer im Kollektorkreis sollten auf jeden Fall hochwertig sein. Z.B. Lufttrimmer oder Glimmer. Wie Jim, M0UKD gezeigt hat, geht es aber auch mit größeren Folientrimmern. Die Anregung für den Bau der PA fand ich auf seiner Website. Seine PA ist allerdings nur für C-Betrieb ausgelegt, kann also kein SSB.
DR1 ist eine 6-Lochdrossel, wie sie für Entstörzwecke u.a. bei Reichelt angeboten wird. Ihre Dämpfung muss für 200 MHz ausgelegt sein! Ein 100 MHz-Typ leitet den Großteil der Eingangsleistung auf Masse. Die PA lässt sich damit zwar abgleichen, bringt aber kaum Leistung.
L1 hat 1 Windung und besteht aus 2mm versilbertem Kupferdraht, genau wie L3. Dr.3 ist eine Luftspule mit 6 Windungen und 6mm Durchmesser. Der Draht sollte auch 2mm stark sein. Die beiden Kondensatoren C4 und C5 sind aus Keramik. Noch besser wären Glimmerkondensatoren. Das gilt übrigens auch für alle Parallel-C's. Aber auch hier zeigt M0UKD's Einfachstversion was alles machbar ist.
Der bis hier beschriebene Aufbau - inklusive Block-C's - reicht für den ersten Abgleich - aber nicht den Kühlkörper für den PA-Transistor vergessen !
Testaufbau für Abgleich
Ein strombegrenztes Netzteil auf 13,8 V und ein paar Miliampere einstellen. Plus an PAD 9 (Drossel 2) und Minus an Masse anlegen. Jetzt sollte kein Strom fließen. Am Ausgang der PA einen 50 Ohm Abschlusswiderstand mit Leistungsmesser anschließen oder zwischen Abschluss (Dummyload) und PA einen Stehwellenmesser mit Leistungsanzeige schalten. Dann die Strombegrenzung auf 2 A erhöhen und PA mit einigen Miliwatt ansteuern (300 - 500mW). Jetzt sollte etwas Strom fließen und vielleicht ist auch schon ein wenig Leistung am Ausgang zu sehen.
Mit dem Abgleich beginnen, und zwar zuerst an C6 und C7, dann an C2 und C3. Man darf es nicht bei einem Abgleich belassen, denn nach dem ersten Abgleich ist z.B. durch Verändern von C2, C3 nicht mehr optimal eingestellt. Also immer wieder wechselseitig abgleichen. Zum Schluss wird die Ansteuerleistung erhöht und der der Abgleichvorgang fortgesetzt - und siehe da: irgendwann ist nicht mehr rauszuholen, aber das Ergebnis sollte so sein, wie es das Datenblatt verheißt.
Nun kann mit der Basisvorspannungserzeugung, bestehen aus T2 und seiner Beschaltung, begonnen werden. Durch den zweiten Umschaltkontakt vom GBR1 wird nur beim Senden Basisvorspannung erzeugt. In vielen Schaltungsveröffentlichungen wir dazu lediglich eine Diode mit Vorwiderstand verwendet. Wie auch immer, meine positiven Erfahrungen ließen mich beim Bewährten bleiben.
Der Transistor T2 arbeitet als Längstregler. Sein Emitterstrom ist abhängig von dem, was an der Basis anliegt. Die Basisspannung wird zunächst auf 5 Volt herunter gesetzt (ZPD 5,1) und dann durch 3 in Reihe und Durchlassrichtung geschaltete Dioden auf gemessene 1,8 Volt.
Der Durchlassstrom der Dioden, res. deren Spannungsabfall, ist temperaturabhängig und alle drei Dioden sind auf den PA-Transistor geklebt. Der Emitterstrom von T2 fließt über das Trimmpoti R4 ab, an dem die Basisvorspannung für T1 abgegriffen werden kann.
Man dreht das Poti erst mal gegen Masse (C-Betrieb). An Punkt 6 GBR1 muss nun zusätzlich Ub angelegt werden (Brücke). Mit kurz geschlossenen Verstärkereingang und Dummyload am Ausgang wird jetzt ein Ruhestrom von 150 mA eingestellt. Kühlkörper für T1 nicht vergessen und den Strom nicht zu weit aufdrehen ! Beides kann zur Zerstörung des Leistungstransistors führen.
Danach kann der Verstärker mit wenigen Milliwatt angesteuert werden. Im Gegensatz zum C-Betrieb wird jetzt jede noch so kleine Leistung verstärkt. Die Stufe verstärkt linear und arbeitet in AB-Betrieb. Jetzt ist auch SSB möglich. Die auf den Transistor geklebten Dioden bewirken eine Temperaturstabilisierung der Basisvorspannung.
Platine Jetzt fehlt nur noch die Ansteuerung der Relais. Beide sind im Kollektorkreis von T4, einen PNP-Leistungstransitor. Zum Schutz vor Überspannung durch Selbstinduktion der Relaisspulen dient die Diode D3.
T4 schaltet wenn an PAD11 Masse anliegt (manuelle Sende/Empfangsumschaltung) oder wenn die Kollektor-Emitterstrecke von T3 niederohmig wird. Das ist bei HF-Vox der Fall. Wenn Jumper 1 geschlossen ist, wird über T3 und T4 das Umschalten der Relais bei jedem Senden automatisch vollzogen.
HF-Spannung des Steuersenders gelangt über C1 zu den Dioden, wo sie in Gleichspannung gewandelt wird, die T3 zum Schalten veranlasst. C8 speichert diese Spannung für einige Milisekunden, sodass die PA bei SSB-Betrieb nicht in jeder kurzen Sprachpause umschaltet. Von C1 hängt ab, wie lang diese Haltezeit ist. C1 wird aus zwei verdrillten Drähten selbst hergestellt. Bei mir reichten 2cm um bei 2,5 Watt Ansteuerung in SSB die genannten Eigenschaften zu erzielen.
Der PA sollte auf jeden Fall noch ein Tiefpassfilter nachgeschaltet werden. Zwischen PAD 3 und 7 muss noch ein Koaxkabel gelötet werden, damit das Empfangssignal durchgeschaltet wird.
Bei Empfang wurde eine halbe S-Stufe Unterschied zum direkt angeschlossenen Gerät festgestellt. Die zusätzlichen N-Steckverbinder und die Relaiskontakte sind Ursache für die Dämpfung. Diese lässt sich durch Einsatz hochwertiger Relais (siehe Bezeichnung GBR111) reduzieren. Denkbar wäre auch eine PIN-Dioden Umschaltung. Man könnte die Dämpfung aber auch mit einem Vorvertärker ausgleichen. Dieser müsste in die Koachsbrücke zwischen PAD3 und PAD8 integriert werden. Um eine Zerstörung des Vorverstärkers beim Senden zu vermeiden, sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich (Sequenzer).
Das alles möchte ich demnächst erproben.
Minimalbestückung für Erstabgleich
Montage Kühlkörper
Anschlüsse
Wird am Anschluss "C/ Linearbetrieb" 12V angelegt, schaltet das an die Innenseite des Gehäuse geklebte Relays den Schleifer von R4 gegen Masse. Damit arbeitet der Verstärker im C-Berieb und man kann in FM und CW mehr Leistung erzielen.
im Gehäuse Schaltung und Layout wurden mit EAGLE 5 erstellt.
siehe Download
Neustadt, 28.08.2011
Fortsetzung folgt