Inž. Jar. Navrátil, OK1VEX [1962]

První zesilovací stupeň VKV přijímače má rozhodující vliv na jakost celého přístroje. Na něm závisí nejen šumové číslo přijímače, ale ve značné míře i úroveň parazitního příjmu a křížové modulace. V dalším bude popsán zesilovač s velmi nízkým šumem a příznivou kmitočtovou charakteristikou.

Popis zapojení

Zapojení zesilovače je na obr. 2. Vstupní obvod je tvořen pásmovým filtrem L₁C₁ a L₂C₂ na stejném principu jako v případě [1] je však mechanicky značně zjednodušen. Neutralizace je můstková, běžného provedení, tvořená kondenzátory C_n1, C_n2 a kapacitami elektronek C_ga a C_gk. Vazba mezi oběma stupni kaskódového zesilovače je provedena obvodem L₃, C_s a C_p, který má dva rezonanční kmitočty. Paralelní rezonance tohoto obvodu je na pracovním kmitočtů, sériová na zrcadlovém, takže pro napětí tohoto kmitočtu obvod představuje zkrat a nepropustí jej na katodu E₂. Výstupní obvod je tvořen indukčností L₄ a kapacitou C₄. Jeho jakost je úmyslně zhoršena odporem R_v, aby bylo dosaženo potřebné šíře pásma a zesilovač nemusel být dolaďován. Odpory R₁, R₂, R₃, R_k a R_S stabilizují pracovní bod strmé elektronky a chrání ji před přetížením i zničením při náhodném zvýšení jejího anodového proudu. Princip stabilizace i úrovně napětí jsou nakresleny na obr. 1, který pochopitelně obsahuje jen prvky určující pracovní bod elektronky a nikoliv prvky vf obvodů. Zvýší-li se z libovolné příčiny anodový proud elektronky, zvýší se také spád na odporu R_k a tím se zvýší i předpětí elektronky, které zvětšený proud omezí.

Princip stabilizace je v tom, že na katodě elektronky je mnohem větší napětí, než by odpovídalo předpětí nutnému pro daný proud. Pro anodový proud 14 mA potřebuje E88CC při anodovém napětí 90 V předpětí -1,4V. Na katodě se však vytvoří napětí +8 V proti kostře. Musíme tedy přivést na mřížku napětí +6,6 V, aby rozdíl dal nutné předpětí -1,4 V. Zvětšený katodový odpor R_k (normálně 125 Ω, zde 560 Ω) pak má hlavní zásluhu na dokonalé stabilizaci. Stabilizace prakticky stejného druhu je používáno v obvodech s tranzistory. Dnes se užívá takovéto stabilizace pro zlepšení stálosti vlastností stupňů, v nichž jsou použity strmé elektronky s napínanou mřížkou.

Konstrukční provedení

Zesilovač byl stavěn jako pokusný model samostatně. V praktickém případě by byl stavěn vcelku se směšovačem jako konvertor, proto nemá smysl popisovat celkovou konstrukci, která je ostatně dobře zřejmá z fotografie v záhlaví.

Zmínku si zaslouží nová varianta konstrukčního provedení filtru popsaného v [1]. Výkresy součástí obvodu L₁C₁ jsou na obr. 3, obvod sám v rozebraném i složeném stavu na fotografii (obr. 4). Postup uvedení obvodu L do pásma je poněkud rozdílný od [1]. Obvod složíme, při čemž jako dielektrika kondenzátoru užijeme slídové destičky síly asi 0,1 mm, po obou stranách namazané silikonovou nebo jinou elektricky kvalitní vazelinou (získáme ji třeba rozebráním pouzdra zničeného čs. tranzistoru). Pomocí GDO zjistíme, zda obvod ladí na obě strany od kmitočtu 145 MHz. To nastavíme zeslabováním slídové destičky. Nemáme-li GDO, je výhodné provést oba polepy kondenzátoru C₁ odděleně, nastavit nejprve správnou kapacitu (třeba způsobem popsaným v [1]) a potom celý obvod spájet, jak to provedl i autor.

Aby zesilovač byl stabilní, je nutné od sebe odstínit zejména indukčnosti L₂, L₃ a L₄, které musí být umístěny každá ve zvláštní přihrádce. Situaci ve spodní části a umístění hlavních součástí ukazuje fotografie (obr. 6). Data vinutí ostatních cívek jsou v tab 1.

Uvedení do chodu

Po zapojení celého zesilovače připojíme příslušná napájecí napětí a zkontrolujeme odběr. Je-li vše v pořádku, nastavíme neutralizaci. Předpokládáme, že směšovač a celý konec přijímače je už v činnosti. Anodové napětí kaskódového zesilovače odpojíme a katodu elektronky E₂ spojíme kondenzátorem asi 1 pF s její anodou tak, aby napětí mohlo tímto kondenzátorem pronikat na anodu E₂ a tím i na mřížku směšovače. Elektronka kaskódového zesilovače i elektronky ostatních stupňů musí být nažhaveny. Na vstup zesilovače přivedeme napětí o kmitočtu 145 MHz a vyladíme na něj další část přijímače. Trimrem G_n2 pak nastavíme takový stav, že napětí pronikající na anodu E₁ a katodu E₂ z mřížky E₁ bude minimální. V této poloze G_n2 zajistíme. Pak zrušíme spojení katody E s anodou a připojíme anodové napětí. Asi 1,5 až 2 cm dlouhým drátem zkratujeme obvod L₁C₁ a trimrem C₂ nastavíme maximální výchylku na výstupu přijímače. Zrušíme zkrat L₁C₁ obvod L₂C₂, rozladíme připojením kondenzátoru asi 5 pF a otáčením šroubku naladíme kondenzátor C₁ na maximum. Zrušením rozladění L₁C₁ je celý vstupní obvod naladěn.

Nyní opakovaným laděním C_p na maximum výchylky při kmitočtu 145 MHz a C_s na minimum při zrcadlovém kmitočtu správně nastavíme obvod L₃C_pC_s. Stejně laděním kondenzátoru C₄ nastavíme výstupní obvod na maximum.

Tím je celý zesilovač naladěn a jeho šumové číslo bude 3 až 4 kT₀. Máme-li šumový generátor, můžeme se pokusit o vylepšení zesilovače jeho nastavením na minimální šumové číslo malými a pozorně prováděnými změnami C_n2, C₂ a C₁, případně malou zrněnou vzdálenosti mezi L₁ a L₂. Změny provádíme postupně a organizovaně tak, že nejprve měníme jeden prvek tak dlouho, dokud šumové číslo klesá. Potom přejdeme na druhý stejným způsobem. Tak se nám půdaři stlačit původní hodnotu 3 až 4 kT₀ na 2,4 až 2,7 podle kvality použité elektronky. Je nutné znovu zdůraznit, že změny musí být velmi malé a prováděny systematicky. Kdo nemá šumový generátor, může naladění na minimální šumové číslo provádět pomocí trpělivého protějšku u vysílače. Intenzitu signálu snížíme natočením antény tak, že je slyšet zřetelný šum a pozorujeme, jak se zásahy zlepšuje signál vůči šumu.

Praktické výsledky

Při předběžném sladění vykazoval zesilovač šumové číslo 3,7 kT₀. Malými změnami příslušných prvků podle předchozí kapitoly se podařilo snížit šumové číslo na hodnotu 2,6 kT₀, přičemž napěťové zesílení kleslo asi o třetinu. Při výměně elektronky se pohybovalo šumové číslo mezi hodnotami 3 až 4 kT₀, dalo se však doladěním zmenšit na hodnotu 2,5 až 2,8 kT₀. Byly měněny elektronky čs. výroby a jedna západoněmecká, která se však hodnotou 2,7 kT₀ „umístila“ až v druhé polovině pořadí. Je zřejmé, že naladění obvodů je nutné provést „na míru“ dané elektronce. Pokus ukázal i to, že elektronky naší výroby jsou přinejmenším rovnocenné výrobkům světových firem.

Průběh šumového čísla v závislosti na kmitočtu je v grafu na obr. 5. Dále byla změřena závislost šumového čísla na anodovém napětí. Výsledek je v grafu na obr. 7. Zásluhou stabilizace pracovního bodu si zesilovač uchovává dobré šumové číslo i při velmi nízkých hodnotách anodového napětí. Stejně tak se až neuvěřitelně málo projevila změna žhavicího napětí. Závislost šumového čísla na změně žhavícího napětí je v grafu na obr. 8. Ze stabilizace pracovního bodu skutečně účinně pomáhá udržet anodový proud elektronky, je zřejmé z grafu na obr. 9. Plnou čarou je zde znázorněna změna anodového proudu v závislosti na anodovém napětí při stabilizaci, přerušovanou čarou bez stabilizace.

Nakonec si uveďme ještě přehledně hlavní vlastnosti zesilovače:

Pracovní pásmo          144 až 146 MHz
Šumové číslo              2,6 až 2,8 kT₀
Napěťové zesílení
(vstup - anoda E₂)        40
Výkonové zesílení        64 (18 dB)
Spotřeba                     200 V/16 mA
                                  6,3 V/0,3 A

Přesto; že zesilovač je mechanicky poněkud složitější než klasickým způsobem postavený, jeho dobré vlastnosti vynahradí konstruktérovi vynaloženou námahu.

Literatura:
[1] Navrátil, Jarý: Přijímač pro pásmo 145 MHz. AR 1959 Čís. 1, 2.


AR 1/1962

V roce 2007 přepsal a upravil pro web OK2KKW Matěj OK1TEH