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

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.

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.

Усилители высоких частот (УВЧ) применяются для увеличения чувствительности радиоприемных средств - радиоприемников, телевизоров, радиопередатчиков. Помещенные между приемной антенной и входом радио или телеприемника, подобные схемы УВЧ увеличивают сигнал, поступающий от антенны (антенные усилители).

Использование таких усилителей позволяет увеличить радиус уверенного радиоприема, в случае радиостанций (приемо-передающих устройств -приемопередатчиков) либо увеличить дальность работы, либо при сохранении той же дальности уменьшить мощность излучения радиопередатчика.

На рис.1 приведены примеры схем УВЧ, часто используемых для увеличения чувствительности радиосредств. Значения используемых элементов зависят от конкретных условий: от частот (нижней и верхней) радиодиапазона, от антенны, от параметров последующего каскада, от напряжения питания и т.д.

На рис.1 (а) приведена схема широкополосного УВЧ по схеме с общим эмиттером (ОЭ). В зависимости от используемого транзистора данная схема может успешно применяться до частот в сотни мегагерц.

Необходимо напомнить, что в справочных данных на транзисторы приводятся предельные частотные параметры. Известно, что при оценке частотных возможностей транзистора для генератора, достаточно ориентироваться на предельное значение рабочей частоты, которое должно быть, как минимум, в два-три раза ниже предельной частоты, указанной в паспорте. Однако для ВЧ-усилителя, включенного по схеме ОЭ, предельную паспортную частоту уже необходимо уменьшать, как минимум, на порядок и более.

Рис.1. Примеры схем простых усилителей высокой частоты (УВЧ) на транзисторах.

Радиоэлементы для схемы на рис.1 (а):

R1=51к(для кремниевых транзисторов), R2=470, R3=100, R4=30-100;
С1=10-20, С2= 10-50, С3= 10-20, С4=500-Зн;

Значения конденсаторов приведены для частот УКВ-диапазона. Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.

Транзисторные каскады, как известно, включенные по схеме с общим эмиттером (ОЭ), обеспечивают сравнительно высокое усиление, но их частотные свойства относительно невысоки.

Транзисторные каскады, включенные по схеме с общей базой (ОБ), обладают меньшим усилением, чем транзисторные схемы с ОЭ, но их частотные свойства лучше. Это позволяет использовать те же транзисторы, что и в схемах с ОЭ, но на более высоких частотах.

На рис.1 (б) приведена схема широкополосного усилителя высокой частоты (УВЧ) на одном транзисторе, включенном по схеме с общей базой . В коллекторной цепи (нагрузка) включен LС-контур. В зависимости от используемого транзистора данная схема может успешно применяться до частот в сотни мегагерц.

Радиоэлементы для схемы на рис.1 (б):

R1=1к, R2=10к. R3=15к, R4=51 (для напряжения питания ЗВ-5В). R4=500-3 к (для напряжения питания 6В-15В);
С1=10-20, С2= 10-20, С3=1н, С4=1н-3н;
Т1 - кремниевые или германиевые ВЧ-транзисторы, например. КТ315. КТ3102, КТ368, КТ325, ГТ311 и т.д.

Значения конденсаторов и контура приведены для частот УКВ-диапазона. Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.

Катушка L1 содержит 6-8 витков провода ПЭВ 0.51, латунные сердечники длиной 8 мм с резьбой М3, отвод от 1/3 части витков.

На рис.1 (в) приведена еще одна схема широкополосного УВЧ на одном транзисторе , включенном по схеме с общей базой . В коллекторной цепи включен ВЧ-дроссель. В зависимости от используемого транзистора данная схема может успешно применяться до частот в сотни мегагерц.

Радиоэлементы:

R1=1к, R2=33к, R3=20к, R4=2к (для напряжения питания 6В);
С1=1н, С2=1н, С3=10н, С4=10н-33н;
Т1 - кремниевые или германиевые ВЧ-транзисторы, например, КТ315, КТ3102, КТ368, КТ325, ГТ311 и т.д.

Значения конденсаторов и контура приведены для частот СВ-, КВ-диапазона. Для более высоких частот, например, для УКВ-диапазона, значения емкостей должны быть уменьшены. В этом случае могут быть использованы дроссели Д01.

Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.

Катушки L1 - дроссели, для СВ-диапазона это могут быть катушки на кольцах 600НН-8-К7х4х2, 300 витков провода ПЭЛ 0,1.

Большее значение коэффициента усиления может быть получено за счет применения многотранзисторных схем . Это могут быть различные схемы, например, выполненные на основе каскодного усилителя ОК-ОБ на транзисторах разной структуры с последовательным питанием. Один из вариантов такой схемы УВЧ приведен на рис.1 (г).

Данная схема УВЧ обладает значительным усилением (десятки и даже сотни раз), однако каскодные усилители не могут обеспечить значительное усиление на высоких частотах. Такие схемы, как правило, применяются на частотах ДВ- и СВ-диапазона. Однако при использовании транзисторов сверхвысокой частоты и тщательном исполнении такие схемы могут успешно применяться до частот в десятки мегагерц.

Радиоэлементы:

R1=33к, R2=33к, R3=39к, R4=1к, R5=91, R6=2,2к;
С1=10н, С2=100, С3=10н, С4=10н-33н. С5=10н;
Т1 -ГТ311, КТ315, КТ3102, КТ368, КТ325 и т.д.
Т2 -ГТ313, КТ361, КТ3107 и т.д.

Значения конденсаторов и контура приведены для частот СВ-диапазона. Для более высоких частот, например, для КВ-диапазона, значения емкостей и инду ктивность контура (число витков) должны быть соответствующим образом уменьшены.

Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д. Катушка L1 - для СВ-диапазона содержит 150 витков провода ПЭЛШО 0.1 на каркасах 7 мм, подстроечники М600НН-3-СС2,8х12.

При настройке схемы на рис.1 (г) необходимо подобрать резисторы R1, R3 так, чтобы напряжения между эмиттерами и коллекторами транзисторов стали одинаковыми и составили 3В при напряжении питания схемы 9 В.

Использование транзисторных УВЧ позволяет усиливать радиосигналы. поступающие от антенн, в теледиапазонах - метровые и дециметровые волны . При этом наиболее часто применяются схемы антенных усилителей, построенные на основе схемы 1(а).

Пример схемы антенного усилителя для диапазона частот 150-210 МГц приведена на рис.2 (а).

Рис.2.2. Схема антенного усилителя МВ-диапазона.

Радиоэлементы:

R1=47к, R2=470, R3= 110, R4=47к, R5=470, R6= 110. R7=47к, R8=470, R9=110, R10=75;
С1=15, С2= 1н, С3=15, С4=22, С5=15, С6=22, С7=15, С8=22;
Т1,Т2,ТЗ - 1Т311(Д,Л), ГТ311Д, ГТ341 или аналогичные.

Конденсаторы типа КМ, КД и т.д. Полосу частот данного антенного усилителя можно расширить в области низких частот соответствующим увеличением емкостей, входящих в состав схемы.

Радиоэлементы для варианта антенного усилителя для диапазона 50-210 МГц :

R1=47к, R2=470, R3= 110, R4=47к, R5=470, R6= 110. R7=47к, R8=470. R9=110, R10=75;
С 1=47, С2= 1н, С3=47, С4=68, С5=47, С6=68, С7=47, С8=68;
Т1,Т2,ТЗ - ГТ311А, ГТ341 или аналогичные.

Конденсаторы типа КМ, КД и т.д. При повторении данного устройства необходимо соблюдать все требования. предъявляемые к монтажу ВЧ-конструкций: минимальные длины соединяющих проводников, экранирование и т.д.

Антенный усилитель, предназначенный для использования в диапазонах телевизионных сигналов (и более высоких частот) может перегружаться сигналами мощных СВ-, КВ-, УКВ-радиостанций. Поэтому широкая полоса частот может быть неоптимальной, т.к. это может мешать нормальной работе усилителя. Особенно это сказывается в нижней области рабочего диапазона усилителя.

Для схемы приведенного антенного усилителя это может быть существенно, т.к. крутизна спада усиления в нижней части диапазона сравнительно низка.

Повысить крутизну амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) данного антенного усилителя можно применением фильтра верхних частот 3-го порядка . Для этого на входе указанного усилителя можно применить дополнительную LС-цепь.

Схема подключения дополнительного LС-фильтра верхних частот к антенному усилителю приведена на рис. 2 (б).

Параметры дополнительного фильтра (ориентировочные):

С=5-10;
L - 3-5 витков ПЭВ-2 0,6. диаметр намотки 4 мм.

Настройку полосы частот и формы АЧХ целесообразно проводить с помощью соответствующих измерительных приборов (генератор качающейся частоты и т.д). Форму АЧХ можно регулировать изменением величин емкостей С, С1, изменением шага между витками L1 и числа витков.

Используя описанные схемотехнические решения и современные высокочастотные транзисторы (сверхвысокочастотные транзисторы - СВЧ-транзисторы) можно построить антенный усилитель ДМВ-диапазона Этот усилитель можно использовать как с У КВ-радиоприемником, например, входящим в состав УКВ-радиостанции, или совместно с телевизором.

На рис.3 приведена схема антенного усилителя ДМВ-диапазона .

Рис.3. Схема антенного усилителя ДМВ-диапазона и схема подключения.

Основные параметры усилителя ДМВ диапазона:

Полоса частот 470-790 МГц,
Усиление - 30 дБ,
Коэффициент шума -3 дБ,
Входное и выходное сопротивления - 75 Ом,
Ток потребления - 12 мА.

Одной из особенностей данной схемы является подача напряжения питания на схему антенного усилителя по выходному кабелю, по которому осуществляется подача выходного сигнала от антенного усилителя к приемнику радиосигнала - УКВ-радиоприемника, например, приемника УКВ-радиостанции или телевизора.

Антенный усилитель представляет собой два транзисторных каскада, включенных по схеме с общим эмиттером. На входе антенного усилителя предусмотрен фильтр верхних частот 3-го порядка, ограничивающий диапазон рабочих частот снизу. Это увеличивает помехозащищенность антенного усилителя.

Радиоэлементы:

R1 = 150к, R2=1 к, R3=75к, R4=680;
С1=3.3, С10=10, С3=100, С4=6800, С5=100;
Т1,Т2 - КТ3101А-2, КТ3115А-2, КТ3132А-2.
Конденсаторы С1,С2 типа КД-1, остальные - КМ-5 или К10-17в.
L1 - ПЭВ-2 0,8 мм, 2,5 витка, диаметр намотки 4 мм.
L2 - ВЧ-дроссель, 25 мкГн.

На рис.3 (б) приведена схема подключения антенного усилителя к антенному гнезду ТВ-приемника (к селектору ДМВ-диапазона) и к дистанционному источнику питания 12 В. При этом, как видно из схемы, питание на схему подается через коаксиальный кабель, используемый и для передачи усиленного ДМВ-радиосигнала от антенного усилителя к приемнику - УКВ-радиоприемнику или к телевизору.

Радиоэлементы подключения, рис.3 (б):

С5=100;
L3 - ВЧ-дроссель, 100 мкГн.

Монтаж выполнен на двустороннем стеклотекстолите СФ-2 навесным способом, длина проводников и площадь контактных площадок - минимальные, необходимо предусмотреть тщательное экранирование устройства.

Налаживание усилителя сводится к установке токов коллекторов транзисторов и регулируются при помощи R1 и RЗ, Т1 - 3.5 мА, Т2 - 8 мА; форму АЧХ можно регулировать подбором С2 в пределах 3-10 пФ и изменением шага между витками L1.

Литература: Рудомедов Е.А., Рудометов В.Е - Электроника и шпионские страсти-3.

Some cookies are required for secure log-ins but others are optional for functional activities. Our data collection is used to improve our products and services. We recommend you accept our cookies to ensure you’re receiving the best performance and functionality our site can provide. For additional information you may view the . Read more about our .

The cookies we use can be categorized as follows:

Strictly Necessary Cookies: These are cookies that are required for the operation of analog.com or specific functionality offered. They either serve the sole purpose of carrying out network transmissions or are strictly necessary to provide an online service explicitly requested by you. Analytics/Performance Cookies: These cookies allow us to carry out web analytics or other forms of audience measuring such as recognizing and counting the number of visitors and seeing how visitors move around our website. This helps us to improve the way the website works, for example, by ensuring that users are easily finding what they are looking for. Functionality Cookies: These cookies are used to recognize you when you return to our website. This enables us to personalize our content for you, greet you by name and remember your preferences (for example, your choice of language or region). Loss of the information in these cookies may make our services less functional, but would not prevent the website from working. Targeting/Profiling Cookies: These cookies record your visit to our website and/or your use of the services, the pages you have visited and the links you have followed. We will use this information to make the website and the advertising displayed on it more relevant to your interests. We may also share this information with third parties for this purpose.