Pateikiamas paprastas dviejų tranzistorių FM diapazono (88–108 MHz) galios stiprintuvas su apie 22,5 dB stiprinimu. Padavus apie 1 mW į įėjimą, išėjime gaunamas apie 0,18 W galingumas, esant 50 omų varžai. Schemoje naudojami du lauko tranzistoriai 2SK241 pirminiame stiprintuve, ir rusų gamybos KP905. Nežiūrint į schemos paprastumą, derinimui būtina turėti oscilografą.
Principinė elektrinė schema
Bandymų metu schema buvo prijungta prie dažnių sintezatoriaus (aprašymas su programos pavyzdžiu). Naudojant prie sintezatoriaus AD9851 prijungtą 23,4 MHz kvarcinį rezonatorių, 100 MHz generuojama harmonika yra apie 1 mW, atjungus 50 omų apkrovos varžą ir sintezatoriaus išėjimą prijungus tiesiai prie pateiktos principinės schemos.
Stiprintuvo veikimo principas pagrįstas impedanso suderinimu tarp grandinių bei sudarytų kontūrų rezonansu. Kadangi nesuderinus impedanso tarp įėjimo, išėjimo bei tranzistorių, negalima tikėtis gauti gerą stiprinimą, o bendrai paėmus, gali gautis net slopinimas arba signalas iš įėjimo nebus perduodamas į išėjimą.
Iš dažnio sintezatoriaus virpesys paduodamas į įėjimą In, kur patenka į dalinio jungimo ritę. Toks jungimas parinktas tam, kad būtų galima prijungti mažos išėjimo varžos (50 omų) šaltinį, kuris smarkiai neapkrautų rezonansinį kontūrą ir nesumažintų jo kokybės. Kokybė pradiniame laipsnyje yra labai svarbi, todėl čia geriausia L1 ir L2 naudoti sidabruotą varinį laidą, kadangi aukštuose dažniuose srovė tekia laido paviršiumi. Sidabras turi mažesnę varžą nei varis, tai kontūro kokybė gali padidėti kelis kartus, priklausomai nuo naudojamos vielos skersmens.
Ritė L1 ir L2 yra viena ir ta pati ritė, tik L1 turi 1 viją 1 mm laido storio, o L2 turi 3 vijas to pačio laido. L1 ir L2 yra viena ritė kurios bendras induktyvumas yra apie 155 nH, jos skersmuo 8 mm. Paderinamas kondensatorius C1 turi būti parinktas su plačia kitimo riba iki 30 pF (rekomenduotina). Šią ritę svarbu apsaugoti nuo išorinio magnetinio lauko, kadangi aukšto dažnio stiprintuvai linkę susižadinti dėl klaidingo montažo arba dėl greta esančių ričių įtakos. Tam tinkama feromagnetinė apsauga, dedama ant ritės. Ritė L3 gali būti gaminama iš tokios pačios vielos, šiuo atveju gali būti paprasta varinė viela. Naudojant 1 mm vielą, ritę sudaro 12 vijų, o ilgis siekia 12 mm, skersmuo 11 mm. Kondensatoriai C3 ir C2 kintamos talpos, jie labai svarbūs stiprintuvo derinimui.
Ritę L4 sudaro 4 vijos, jos skersmuo 9,5 mm, o ilgis 8 mm. Elementai C3, C2 ir L4 vykdo impedanso suderinimą tarp tranzistorių. Ritė L5 analogiška L3 jei L3 daryta iš 1 mm storio vielos. Išėjimo suderinimo filtras C6, L6 ir C7 suderina tranzistoriaus išėjimo varžą su 50 omų išėjimu, kuris paprastai būna bendraašis kabelis (koaksialinis). Kondensatorius C6 gali būti kintamos talpos, o kondensatoriui C7 patartina jungti lygiagrečiai kintamos talpos (iki 20pF) kondensatorių, o jį patį sumažinti iki 10 pF. Ritė L6 taip pat vyniojama iš 1 mm storio varinės arba sidabruotos vielos, jos skersmuo 9,5 mm ilgis 6 mm ir iš viso turi 5 vijas. Kondensatoriai C5, C9 didelės talpos, skirti nuolatinės srovės atskyrimui.
Papildomi patarimai
Maitinimo grandinėje patartina nepagailėti keliose vietose išdėlioti papildomų 100 nF ar didesnių keraminių kondensatorių, kurie sumažintų susižadinimo tikimybę, esant didesnėms įėjimo galioms. Varža R2, patartina, kad turėtų 2 W ar daugiau galią. Gaminant spausdintinę plokštę, būtina, kad viena jos pusė būtų ištisai panaudota įžeminimui, kaip ir didesnioji dalis detalių išdėstymo pusė. Svarbu apsaugoti įėjimo grandinės ritę (L1+L2), jei montuosite be apsauginio ferito ritinio (iš bėdos, ritinys gali būti panaudotas iš 455 KHz tarpinio dažnio ritės) nesudarykite teigiamo grįžtamo ryšio tarp L3 ir (L1+L2), kadangi jūsų galios stiprintuvas gali pradėti generuoti padavus arba net nepadavus įėjimo virpesį iš generatoriaus ar sintezatoriaus. Artimas rites patartina montuoti statmenai viena kitai arba įstrižai. Maitinimui stenkitės nenaudoti ilgų laidų, jei to vis tik reikia naudokite susuktą porą bei papildomus didelės talpos keraminius (ne poliarinius) kondensatorius. Taip pat nejunkite stiprintuvo, neapkrovę 50 omų varža - geriausia tiesiai per 50 omų kabelį prijungti tiesiai prie oscilografo. Taip pat stiprintuvą montuokite metalinėje dėžutėje, su kuria turi būti labai geras žemės plokštėje kontaktas ir pageidautina sudaryti bent 5–6 kontaktus su plokšte. Tokie patarimai padės išvengti stiprintuvo generavimo, bei pasiekti gerą stiprinimą.
Konstravimo ypatumai
Kaip minėta, aukšto dažnio stiprintuvuose svarbu suderinti impedansus (varžas) tarp tranzistorių bei įėjimo ir išėjimo. Būtina pabrėžti, kad aukštuose dažniuose paprasta varža tampa rite, kadangi turi nedidelį induktyvumą bei talpą. Tokia pati situacija su kondensatoriais, kurie tam tikruose dažniuose gali rezonuoti, kadangi jų išvadai taip pat sudaro tam tikrus induktyvumus. Pačios induktyvumo ritės turi talpas tarp apvijų. Ne išimtis yra ir tranzistoriai, kurie turi įėjimo talpas. Tarkime, schemoje naudojamas tranzistorius KP905 turi 7 pF įėjimo talpą, kuris 100 MHz dažnyje turi nemažą įtaką. Atkreipkite dėmesį, kad paderinami kondensatoriai yra tik 20 pF eilės. Dėl tokių talpų bei vidinių varžų ar induktyvumų, būtina tarp tranzistorių sudaryti suderinimo grandines. Tos grandinės eliminuoja talpinius ar induktyvinius įtampos fazės postūmius ir palieka tik aktyviąją dalį. Tarkime, talpinei tranzistoriaus varžai sumažinti, naudojama ritė, pasukanti įtampos fazę į priešingą pusę. Ritė L1 prie 100 MHz turi sudaryti 50 omų varžą, priešingai neefektyviai perduodama galia iš sintezatoriaus arba generatoriaus ir stiprintuvo stiprinimas smarkiai sumažės. Impedanso suderinimui tarp tranzistorių galima naudoti programą „RFsim99“, su kuria galima skaičiuoti filtrų charakteristikas bei suderinti tarpines grandines. 2 paveiksle pateiktas impedanso suderinimo filtras, kuris T1 tranzistoriui sudaro 80 omų varžą, kuri suderinama su R4 varža bei C2 kondensatoriumi ir T2 tranzistoriaus vidine užtūros talpa (7 pF).
2 pav. „RFSim99“ programa apskaičiuojama išėjimo suderinamojo filtro parametrai bei perdavimo charakteristika (padidinti)
Ritė L4 naudojama ne tik varžai suderinti, bet ir T2 tranzistoriaus įėjimo talpai kompensuoti. Išėjimo grandinės suderinimo filtras C6, L6 ir C7 gali būti apskaičiuoti taip pat naudojant programą (3 pav.).
3 pav. „RFSim99“ programa apskaičiuojama išėjimo suderinamojo filtro parametrai bei perdavimo charakteristika (padidinti)
Naudojant programa „RFSim99“, galima apskaičiuoti vyniojamų ričių (ritės be šerdies) geometrinius matmenis. 4 paveiksle parodytas pavyzdys, kaip apskaičiuoti ritės induktyvumą.
4 pav. Induktyvinės ritės apskaičiavimo pavyzdys
Naudojantis šia programa, galite persiskaičiuoti visus filtrų parametrus ir lengvai sukonstruoti stiprintuvą platesniam dažnių diapazonui arba žemesniam dažniui, tarkime 27 MHz. Reikia paminėti, kad stiprintuvas gali duoti maksimaliai iki 3–4 W išėjimo galingumą, esant 10–20 mW įėjime.
5 pav. Sukonstruoto maketo pavyzdys: viršuje - maketo išorė, apačioje - vidus
5 paveiksle pateiktas sukonstruotas maketas. Šiuo atveju nebuvo naudojama trasuota spausdintinė plokštė, dėl schemos paprastumo ji buvo išskutinėta. Taip pat principinė schema buvo papildyta dar vienu analogišku T2 grandinės bloku (prijungtas nuosekliai T2 tranzistoriui), tik jungiant didesnės galios KP907 tranzistorių. Tokiu atveju, išėjimo galingumas, esant 0,2 mW įėjime, buvo 1,5 W ant 50 omų varžos (105 MHz). Derinimo metu sudėtinga buvo suderinti stiprinimo koeficiento vienodumą plačiame dažnių diapazone. Tokia papildyta schema prie 20 mW įėjimo sugeba į 50 omų apkrovą atiduoti virš 6 W.
