PL519 400W HF Versterker FRINEAR 400

(FRINEAR 400W GROUNDED-GRID LINEAR gepubliceerd in RSGB's RadCom april 1995 en VERON's Electron oktober 1997)

 Click for the English version

  06-feb-2013 Met het printontwerp van de HV voeding door PE2CJ.

INLEIDING

Dit ontwerp uit 1983 werd nog steeds wereldwijd nagebouwd en vele enthousiaste eigenaars stuurden mij foto's van hun eindproduct of apparaat in wording. Om u een indruk te geven hoe een eenvoudig ontwerp met succes zelf gemaakt kan worden, staat een selectie van hun bouwsels dit artikel. Misschien is niet iedereen in staat om het net zo mooi te maken als sommige afgebeelde versterkers, maar alle ook niet getoonde apparaten werkten naar tevredenheid. Laat u niet ontmoedigen en ervaar de voldoening van een zelf gebouwd apparaat! Door zelf te doen, doet u veel praktische ervaring en kennis op!

Dit werd gebouwd met beschikbare componenten uit mijn "junkbox".

Dit principe schema is uitsluitend bedoeld voor zeer ervaren zelfbouwers!

Het onderste schema is één van mijn eerste en sterk vereenvoudigde ontwerpen met een directe voeding uit het lichtnet door verviervoudiging en gelijkrichting. Daarom werden uit veiligheidsoverwegingen in en uitgang door een koppelspoel met de versterker verbonden. 

PRESENTATIE PE1ANV

PE1ANV maakte een indrukwekkende presentatie over dit ontwerp. U kunt dat eventueel eerst bekijken voordat u verder leest.

HF VERSTERKER 

Jaren geleden bleek er vraag te zijn naar een "eenvoudige" en goedkope lineaire versterker als achterset voor een moderne 100 W "all-band" transceiver. Over een goed na te bouwen lineaire versterker waren niet veel geschikte Nederlandstalige artikelen in omloop. Een publicatie (fig») in Electron was een poging om in die behoefte te voorzien. Verder kan men door het regelmatig bezoeken van vlooienmarkten onderdelen vergaren om voor een redelijke prijs deze HF versterker met buizen te bouwen.

Dit ontwerp met een breedbandig ingangscircuit werd omstreeks 1983 ontwikkeld om met zo min mogelijk onderdelen en kosten toch een behoorlijk uitgangsvermogen te verkrijgen. De versterker is ideaal achter een transceiver met interne antennetuner. Moderne sets werken alleen optimaal als de aangesloten antenne of versterker weinig reflectie veroorzaakt en in dit uitgeklede ontwerp werd daarmee rekening gehouden. Aan de ingang kan men afhankelijk van de bouwwijze een SWR bereiken van kleiner dan 1.5 (SWR < 1.5). De ingebouwde tuner werkt met voordeel als een afgestemd ingangscircuit voor de versterker. Maar ook zonder interne tuner ziet de transceiver een constante belasting met een acceptabele SWR.

Zelfs onervaren amateurs uit binnen en buitenland, slaagden er in om dit ontwerp met succes na te bouwen. De zender wordt op de juiste wijze belast en na een bandwissel hoeven alleen twee condensatoren afgestemd te worden. Het is een zogenaamd geaarde rooster schakeling en het apparaat is geschikt voor 10 tot en met 80 m inclusief de WARC segmenten. Op de 10 en 12 m band is er wat minder uitgangsvermogen (± 350 W). Zij die nog weinig met buizen gedaan hebben, kunnen alsnog ervaring opdoen en daarna eventueel een versterker maken met een echte zendbuis met meer anodespanning en zendvermogen.

Zoals gezegd het is een uitgekleed ontwerp dat goed werkt en kennelijk zo aanspreekt dat het inmiddels met of zonder "verbeteringen" ook op andere sites staat. Het is wel frappant want die uitbreidingen van het ontwerp waren bij mij in de beginsituatie ook aanwezig, maar werden daarna zoveel mogelijk weggelaten om een eenvoudig nabouwproject te verkrijgen. De diverse stappen in dat proces worden hier niet beschreven. Niettemin kunt u met het geminimaliseerde ontwerp aan de gang, experimenteren of eventueel naar believen zelf allerlei meters en andere opties toevoegen. Houd er rekening mee dat het maken van een goed werkende en stabiele HF versterker voor meer dan één band geen sinecure is. Velen hebben zich op diverse andere ontwerpen verkeken en toch maar iets gekocht.

CIRCUIT AAN DE INGANG

De buizen staan parallel, alle roosters zijn geaard en sturing vindt plaats op de kathode. De impedantie aan de ingang van dat systeem is respectievelijk laag als de buizen geleiden en hoog als zij dichtgedrukt worden door het negatieve deel van een HF wisselspanning. Om het laatste niet te vervormen is een constante belasting nodig dat gewoonlijk verkregen wordt door een afgestemde ingangskring. Door het vliegwieleffect vervlakt de kring de behoorlijk wisselende impedantie tot een kleiner acceptabel gebied, zodat het lineaire gedrag van de zender behouden blijft en het maximale zendvermogen ter beschikking staat. Een stuurzender ziet dan een constante belasting en de afgestemde kring bekort tevens een HF retourstroom van anode naar kathode. Zo wordt voorkomen dat stromen een langere weg moet doorlopen.

Indien men stuurvermogen over heeft, kan dit "vervlakken" eveneens bereikt worden door de ingang extra te belasten met een weerstand of een andere geschikte breedband combinatie. De kortere weg voor HF stromen is dan ook aanwezig. Hier gaat de aanpassing met een 4 ÷ 1 trafo. Deze transformeert (fig») de impedantie van de kathodes omhoog naar ongeveer 100 Ω en een reflectievrije weerstand (dummy load) van 100 Ω/50 W parallel daaraan zorgt ervoor dat de transceiver over het hele bereik een belasting ziet met SGV < 1.5. Vrijwel alle sets met een 100 W transistor eindtrap zijn in staat om zonder afstemeenheid (tuner) het volle vermogen te leveren. Met een 100 pF trimmer kan men eventueel afregelen op minimale SWR in de 10 m band. Het resultaat op deze band is afhankelijk van de bedrading en de opstelling der componenten. Het afregelen van in en uitgangscircuits moet men altijd op bij maximaal ("key-down") zendvermogen op een wattmeter en minimale SWR aan de ingang.

Als de versterker uitgerust zou worden met voor elke band een afgestemd scircuit aan de ingang, dan is ongeveer 50 W sturing voldoende om maximaal vermogen te krijgen. Met het voorgestelde breedbandige ingangscircuit heeft men 100 W nodig en er verdwijnt ongeveer 50 W in de 100 Ω weerstand. Dat is met de huidige apparaten geen probleem, immers bijna alles levert standaard 100 W.

REFLECTIEVRIJE WEERSTAND

 

 

Hier werden reflectievrije chip weerstanden gemonteerd op een koelprofieltje dat profiteerde van de afgevoerde luchtstroom.

Genoemde weerstanden zijn in courante waarden van 25-50-100-150 Ω/25–250 W te koop. Een paar voorbeelden («fig): van links naar rechts, 250 W/50 Ω, 150 W/50 Ω, 30 W/150 Ω en 25 W/50 Ω. Kent Electronics uit Hoek heeft in zijn catalogus een paar geschikte types.

U kunt ook forse koolweerstanden gebruiken, maar die zijn moeilijk te verkrijgen. Door hun formaat is het niet altijd mogelijk om een reflectievrije montage uit te voeren waardoor er een ongunstiger SWR op de hogere banden ontstaat.

INGANG 100 Ω?

Hoe ik aan die 100 Ω gekomen ben? Wel, uit metingen met afgestemde kringen en ruwe berekeningen bleek dat het reële (Ohmse) deel van de impedantie van de ingang per band niet steeds hetzelfde was. Met vier buizen kwamen in het gebied 10 t/m 80 m waarden voor van 17 tot 27 Ω, gemiddeld is dat ongeveer 22 Ω.

Voor het gemak werd naar 25 Ω afgerond en dan kan een 1 ÷ 4 transformator aan de ingang de "impedantie" omhoog brengen naar 4 × 25 Ω = 100 Ω. Een 100 Ω weerstand parallel eraan en men heeft 50 Ω. In de praktijk kan dat tegenvallen, want een goede breedband HF trafo van 1 ÷ 4 is niet zo maar te maken. Als u een ferriet staaf uit een oude AM radio volgens de tekening (fig») voorziet van 1.5–1.8 mm draad uit een transformator, dan zit u redelijk goed. Een staaf van ongeveer 5 cm is al voldoende maar langer is nog beter. U maakt een bifilaire spoel van minstens 9 dicht tegen elkaar aan liggende windingen. Gebruik daarbij een boor van 9.5 mm als wikkelvorm en schuif vervolgens de spoel voorzichtig over de staaf. De binnenste draadeinden aan elkaar solderen: dat is de gemeenschappelijke kathodeaansluiting.

ANDERE INGANGSCIRCUITS

Eventueel kan een tuner met één knop de SWR tussen zender en lineair verbeteren.

Als het door de toegepaste bouwwijze niet mogelijk is om een goede SWR te krijgen tussen zender en versterker, dan kan een extra tuner met één knop toegevoegd worden. Deze bestaat uit een T 68-2 ringkern (of groter formaat) en een tweevoudige variabele lucht condensator van minimaal 2 × 320 pF. De ongeveer 100 pF trimmer in het hoofdschema kan dan vervallen. 

 

Dit (fig») is een ander en eenvoudiger circuit voor de ingang. De SWR is slechter en vooral het uitgangsvermogen op 10 en 15 meter is minder. Is dat allemaal geen bezwaar voor u en heeft de set een ingebouwde tuner, doe er dan uw voordeel mee. 

KATHODEWEERSTAND

Indien deze buizen parallel staan, heeft men te maken met onderlinge verschillen; een bekend euvel van in massa geproduceerde lijnuitgang buizen. Houdt men de roosterspanning constant, dan heeft men geen gelijke ruststroom en als de ruststroom even groot is, dan is de HF versterking verschillend. Voor een simpel ontwerp werd afgezien van een aparte instelling van elke buis. Het gekozen systeem werkt met gelijkstroom tegenkoppeling tijdens het uitsturen. Daarmee verkrijgt men in dit ontwerp een zo laag mogelijke SWR. Verder hebben de weerstanden een beschermende functie, want als een buis de neiging heeft om meer te versterken, gaat er meer stroom door de kathode lopen. Dat geeft meer spanningsval over de weerstand. Het rooster wordt daardoor negatiever ten opzichte van de kathode en de versterking vermindert. De beste buis wordt als het ware teruggefloten als hij probeert beter te zijn dan zijn maatjes. Met andere woorden: de buizen hoeven niet "gepaard" te zijn. Met een kleinere weerstand gaan de output SWR omhoog, maar de beschermende werking wordt slechter. Aan U de keus of de aanbevolen waarden wel of niet gemonteerd worden.

ROOSTERS

In deze schakeling werken alle roosters op aardpotentiaal. Elk rooster heeft twee aansluitingen op een buisvoet. Alle zes pinnen van de roosters met dik draad zo kort mogelijk aan elkaar verbinden en daarna via één punt aan chassis of grondplaat bevestigen. De roosters zijn via het chassis en in serie geschakelde diodes met de kathode verbonden en hebben daardoor een negatieve spanning ten opzichte van de kathode. De spanningsval over de diodes verzorgt de negatieve spanning en het aantal diodes bepaalt daarmee de ruststroom door de buizen.

BUIZEN

EL519 OF PL519

PL519

6P45C

6P45C

Werkelijke grootte.

De discussies over het al dan niet toepassen van specifieke zendbuizen laat ik aan de liefhebbers over. Hier werd gekozen voor de bekende lijnuitgang buizen ("sweep tubes") type PL-519. Er zijn meer amateurs dan u denkt die daarvan nog een voorraad hebben. Mits goed gekoeld, zijn deze (gebruikte) buizen bijna niet stuk te krijgen. Zij kunnen vooral hoge piekspanningen en stromen aan. Zelfs 2800 V anodespanning kunnen zij verdragen. Om u te behoeden voor extra problemen, adviseer ik om de spanning te beperken tot 1000 V à 1600 V. De buizen kunnen verticaal en horizontaal geplaatst worden hetgeen meer vrijheid geeft bij het bouwen. Hoewel de geclaimde ongeveer 400 W ook uit 2 of 3 buizen is te persen, staan er uit praktische overwegingen vier parallel. Een PL509 heeft een lagere anode dissipatie, maar is verder gelijkwaardig aan een PL519. EL519's, die vaak in 27 MHz versterkers zitten, zijn volkomen gelijk aan PL519's, alleen de gloeidraadspanning is anders: EL519 = 6.3 V/±2 A, PL519 = 40 V/0.3 A. In dit ontwerp kunt u gerust EL509 en EL519 of PL509 en PL519 door elkaar heen gebruiken.

Vaak wordt gesteld dat bij het parallel schakelen van buizen zij volkomen identiek moeten zijn maar dat hoeft niet altijd. Hier hebben zelfs met goed resultaat buizen van vier verschillende merken in de versterker gezeten.

6P45C

Een 6P45C is een gelijkwaardige Russische uitvoering van een EL519. (Alleen vraag ik mij af of het wel een penthode is en geen beam deflectie buis). De buis is dikker en vaak is ook de omhulling van dikker glas gemaakt, maar er is nogal onderling verschil in de productie ervan. Let bij voorbeeld bij de foto's op de anode en de plaatjes boven de anode. Volgens sommige gebruikers is de buis "steviger" dan een EL519, maar er zijn ook negatieve berichten.

Daarom denk ik het positieve geluid komt van gebruikers die kennelijk aan het betere product wisten te komen. SV2GNC heeft met dergelijke buizen dit ontwerp gebouwd en is erg tevreden over het resultaat dat in de tabel getoond wordt.

 

 

De versterker van SV2GNC nog zonder "drukwerk" op de frontplaat.

BUIZEN TESTEN OF REACTIVEREN

Met reactiveren bedoel ik het in goede staat brengen van kathode en het vacuüm. Een nieuwe of lang niet gebruikte (zend)buis moet door verwarming "op gang" gebracht worden om de samenstelling van het "vacuüm" te herstellen. Het reactiveren is bijna altijd te doen door een PL519 op gepaste wijze warm te stoken. Begin met het ongeveer een ˝ uur aanzetten van de gloeidraad op 40 V. Plaats bij een 43 V trafo een serieweerstand in de secundaire kant zodat de spanning van de gloeidraad 40 V/300 mA onder belasting is.

Daarna de buis (fig») als diode laten werken door alle roosters met de anode te verbinden en dan te voeden met een gelijkspanning van 12 à 15 V. Bij een goede buis is zelfs een gelijkspanning van 12.5 à 13.5 V al voldoende om een stroom van 500 mA te laten lopen. Verhoog voorzichtig de spanning tot er maximaal 500 mA en als die waarde stabiel blijft, laat dan de buis ten minste één uur aan staan. Ik had geen nieuwe PL519 ter beschikking zodat in de tabel alleen het resultaat staat van goede gebruikte buizen. Zo heeft u een indruk wat u kan verwachten van een bruikbare 2dehands PL519 of PL509.

VOEDING

Een 230 V/43 VAC transformator is geschikt voor de gloeistroom van 4 × PL519 als in serie met de gloeidraad van elke buis een weerstand gemonteerd wordt om de spanning naar 40 V te verlagen.

Voeding (fig») met condensator in serie.

Een andere methode die weinig ruimte inneemt en een transformator uitspaart is een schakeling waarbij alle gloeidraden en een condensator in serie staan en direct uit het lichtnet gevioed worden. Deze methode heeft nog als voordeel dat de buizen een soft start aanloopfase doormaken. Gebruik een bipolaire wisselstroom (aanloop) condensator of de gestippelde schakeling met twee diodes en twee unipolaire condensators. Voor berekening van zo'n condensator ziet u in het rechter schema een voorbeeld van een aantal buizen in serie met dezelfde gloeistroom (0.3 A). Als u deze serievoeding toepast moet u bij eventuele reparaties of metingen niet vergeten dat de volle lichtnetspanning op de buisvoet pennen kan staan. Als het chassis steeds met de geel groene installatiedraad aan het lichtnet verbonden is en u rekening houdt met het voorgaande, dan is dit een goede veilige methode.

Monteer de buizen rondom een gemeenschappelijk middelpunt en 6 cm hart op hart van elkaar. Dat laatste vanwege de noodzakelijke koeling en het feit dat de buisdiameter per fabrikaat kan verschillen. Gebruik het midden als gemeenschappelijk aardpunt voor alle HF leidingen, 100 Ω weerstand en HF transformator.

Door infrarode straling van een buis kan een onderdeel ernaast flink opgewarmd worden. Bij mij is het zelfs voorgekomen dat een pertinax scheidingswandje in brand vloog! Als u compact gaat bouwen bespuit dan de glimmende (aluminium) wanden met matte zwarte hittebestendige lak.

Een EL519/PL519 kan pulsen van 7 kV en 2 A verdragen en gaat eigenlijk alleen maar stuk door oververhitting. Koel de buizen dus goed met een ventilator. Er zijn computerfans die uitstekend geschikt zijn. Voer warme lucht af naar buiten, dat is beter dan koude lucht inblazen. Zorg voor een (bijna niet merkbare) luchtstroom langs de buizen door met een ventilator de warme lucht af te voeren.

In al mijn eigenbouw projecten met PL/EL519 was het niet nodig om parasietstoppers in de anodelijn te monteren. Als u op zeker wil spelen kunt u er één per buis monteren.

ANODE

De anode is aan de topaansluiting verbonden. Er bestaan moeilijk te verkrijgen anodeklemmen en een goed alternatief zijn koelsterren voor transistors. Zij zijn gemaakt van koper, daarna gezwart en klemmen goed op de topaansluiting. Soms moet er met een punttang wat verbogen worden om het geheel passend te krijgen. Door schuren komt het koper zichtbaar en kan er aan gesoldeerd worden; het metaal dat contact maakt met de topaansluiting ook blank maken. De koelsterren houden de temperatuur van de top binnen de perken zodat het glas om de geleider naar de anode niet versplintert of barst.

ANODESMOORSPOEL

De smoorspoel aan de anode is een verhaal apart. De minste problemen doen zich voor met een spoel in één laag. De warmteontwikkeling door infrarood straling van de buizen is enorm en een hittebestendige spoelvorm is dus op zijn plaats. Een forse, keramische draadgewonden weerstand, ontdaan van zijn draad, is een goede basis. Een diameter van 1.5 - 2 cm is voldoende. Wikkel de vorm over een lengte van 5 - 10 cm met 0.3 - 0.5 mm draad van een transformator. Meestal is dan de zelfinductie voldoende voor 80 m en hoger. Sluit begin en einde van de spoel kort en meet met een dipper of er resonantie is in een amateur band. Is dit niet het geval dan bent u klaar. Is er wel een dip, probeer dan door het verwijderen of aanbrengen van een paar wikkelingen de resonantie te verschuiven buiten de betreffende band. Of verwijder aan een van de uiteinden het draad over een lengte van ongeveer 1 cm en wikkel opnieuw, maar dan met een spatie van 5 mm ten opzichte van de rest van de spoel. Controleer weer op resonanties. Mijn favoriete spoel is geschikt voor alle negen banden: ±180 µH, diameter 2 - 2.2 cm, over een lengte van 5 cm gewikkeld met één laag 0,3 mm geëmailleerd draad van een gesloopte trafo. De draad lijkt voor sommige toepassingen te dun, maar is zelfs na alle experimenten niet doorgebrand.

ANODE CIRCUIT

 

Het circuit in de anodes is een zogenaamd pi filter bestaande uit spoel (met taps), tuning condensator en loading condensator. Voor de beste ontkoppeling van beide condensators is een gemeenschappelijk aardpunt dicht bij de buizen aan te bevelen. Dat kan met een stevige draad, maar beter zijn stukken coaxkabel RG58 waarvan de afscherming als geleider dient, zie verder het onderwerp BOUW.

Voor berekening van de belasting (Ra) voor de anode gebruik ik een eigen formule die in de praktijk goed uitpakt voor SSB en CW:

Ra = Ua ÷ (1.87 × Ia),

Ra = anodebelasting (Ω), Ua = anodespanning (V), constante (1.87) en anodestroom (A), alles bij volle belasting met een constante draaggolf en afgeregeld op maximum output. Een geschikte anode impedantie in Ω voor SSB en CW kan men daarmee berekenen. Voor dit ontwerp met 4 Χ PL519 en Ua= 1100 V, Ia = 800 mA volgt hier een berekening van het anodecircuit:

 

Met de vorige formule

Ra = Ua ÷ (1.87 × Ia),

wordt ideale belasting voor de anode:

Ra = 1100 ÷ (1.87 × 0.8) = 735 Ω.

Een (kringkwaliteit) Q = 10–12 voor de afgestemde kring is een goed compromis voor: rendement, overdracht, onderdrukken van harmonischen en praktische waarden voor C en L. Voor een kleine C bij 80 m nemen wij:

 

 Q = 5

De impedantie van de belaste anode kring is dan:

Za = Ra ÷ Q = 735 ÷ 5 = 147 Ω.

De tuning C (=Ct) draagt het meeste bij aan de kringresonantie. Resonantie vindt plaats als Ct een impedantie heeft van:

 Zct = 147 Ω.

Omgerekend in pF wordt dat:

Ct = 106 ÷ 2πfZct (in resp. pF, MHz, Ω).

Voor 3.5 MHz wordt dat:

Ct = 106 ÷ (2π × 3.5 × 147) = 309 pF.

Dat is inclusief anode, bedrading en andere capaciteiten. Het circuit transformeert de anode impedantie:

735 Ω omlaag naar 50 Ω,

dat is een impedantie verhouding van:

735 ÷ 50 = 14.7

en een capaciteit verhouding van:

√14.7 = 3.83.

De tweede C(=CL), meestal loading-C genoemd, heeft een waarde van:

CL = 309(pF) × 3.83 = 1183 pF.

Parallel over anodespoel L staat:

Ra + Rload = 735 + 50 = 785 Ω.

De belaste spoel met een Q = 5 ziet in resonantie een weerstand van:

Rs = 785 ÷ 5 = 157 Ω

Omrekening naar zelfinductie voor 3.5 MHz geeft:

L = Rs ÷ 2πf = 157 ÷ (2π × 3.5) = 7.14 µH.

Linksonder tuning C, daarboven loading C, daarnaast RFC parallel aan de uitgang.

Voor de juiste zelfinductie neem ik twee vaste condensatoren voor Ct en CL en maak tijdelijk van installatiedraad een spoel. Met een (grid)dipper wordt de resonantie gemeten en net zo lang geprutst tot de juiste spoel gevonden is. Daarna wordt een spoel van beter materiaal nagemaakt en gemonteerd. Gebruik de berekende waarden als start en regel in bedrijf de uitgangskring af op zo groot mogelijk zendvermogen. Als dat niet lukt wijzig dan het aantal windingen van de anodekring. Een "tuning" condensator voor 160 m wordt 2 × 309 = 618 pF en een "loading" condensator 2 × 1183 = 2366 pF. Voor 40 m, moeten de waarden van 80 m door twee gedeeld worden etc. Neemt men in de vorige berekening een Q = 10 voor 10 t/m 40 m dan worden alle condensatoren 2 × zo groot.

VARIABELE CONDENSATOR

 

 

De 1100 pF loading condensator («fig ware grootte) kan een kleine drievoudige luchtcondensator met vrij kleine afstand tussen de platen zijn. Zij hebben vaak een vertraging en een potmeter voor FM afstemming en zijn gebruikt in (transistor) AM/FM radio's. Je hebt ze ook in een tweevoudige uitvoering, maar dan moet er op 40 en 80 m een extra capaciteit aan parallel geschakeld worden.  De 350 pF tuning condensator kan een meervoudig type zijn, dat vroeger in oude buizen LG/MG ontvangers gebruikt werd. Ik zie ze nog regelmatig op vlooienmarkten. Vuil, maar met onder andere Biotex zijn ze te reinigen en worden dan veelal weer "nieuw". Ook een behandeling in de vaatwasser doet het meestal goed.

Om ruimte te besparen worden hier in pi filters van zelfgebouwde versterkers al meer dan 30 jaar Amidon T200-2 ringkernen toegepast. Tegenwoordig wordt dat ook door fabrikanten van lineaire versterkers gedaan. Het wikkelen van een ringkern voor L2 kan op meer dan een wijze: met Teflon geïsoleerd draad, de kern bedekken met Teflon tape of met de navolgende beschreven manier. Maak met een "zeven gaten zaag" twee ringen («fig) van glasvezel printplaat waarvan het koper verwijderd is. Voor een T200-2 ringkern wordt de buitendiameter van de ring 55 mm en het gat 28 mm. Lijm met een paar druppels seconden lijm de beide ringen vast op de kern om het verschuiven bij het wikkelen tegen te gaan. Met deze methode kan men zelfs ongeïsoleerd draad gebruiken. Voor het maken van L1 kan men vertind 2.5 mm˛ draad nemen (fig») dat in de installatietechniek gebruikt wordt om metalen leidingen in huis te aarden.

Vaak zijn buizen in een min of meer afgeschermd gedeelte geplaatst en zo'n "kooi van Faraday" belemmert in hoge mate het stroomcircuit van en naar de buis doordat een langere weg gevolgd moet worden. Een kortere verbinding met een dikke geleider rechtstreeks van het frame van de tuning C naar een gemeenschappelijk of centraal aardpunt, resulteert meestal in een hogere output. Dat effect is het grootst op de 10 m band. Vaak ook vermindert of verdwijnt door het aanbrengen van deze extra verbinding de neiging van een versterker om op een bepaalde band spontaan te oscilleren.

CONDENSATOREN

Vergeten wordt dat niet alle keramische condensatoren (van een vlooienmarkt) geschikt zijn voor een hoge spanning of hoge HF stroom. Bij een ongeschikt type kan het voorkomen dat door opwarming de capaciteit geleidelijk verandert en een afstemming langzaam uit resonantie raakt of het vermogen terug loopt. Ook kan de hitte zo hevig worden dat het type barst of zelfs ontploft! Plaats in elk geval een goede kwaliteit condensator voor de anode koppel condensator en de ontkoppel condensator van de anode smoorspoel.

RUSTSTROOM

Het instellen van de ruststroom kan op verschillende manieren.

Stel met de diodes D de ruststroom in op 80 - 100 mA, dat is dan 20 - 25 mA per buis. Start bij voorbeeld met 10 stuks in serie en sluit dan één of meer kort tot de gewenste ruststroom bereikt is. Ontkoppel volgens het schema de diodes omdat zij tegenwoordig zo goed zijn dat zelfs HF gelijkgericht wordt.

Omdat er nogal spreiding kan bestaan tussen buizen onderling, kan men de ruststroom ook per buis regelen. Dat werd hier eerst gedaan (fig») met vier instelbare transistors als zenderdiode. Later werd de schakeling buiten werking gesteld omdat de 4 × 39 Ω weerstanden naar mijn smaak al voldoende voor het gelijktrekken van de buizen zorgde. Bovendien was het doel van dit PA ontwerp om alles zo eenvoudig mogelijk te houden. Eventueel kunt u het eenvoudiger doen volgens het schema linksboven: een paar diodes in serie met elke kathode.

HV VOEDING

Hoogspanning kan levensgevaarlijk zijn als u zich laat afleiden terwijl u ermee bezig bent. Concentreer u volledig, houdt iedereen op afstand en zorg dat u ongestoord kan werken. Gebruik bij voorkeur een veiligheidsbril bij een voeding zonder kast en houdt altijd één hand in uw broekzak.

PAØFRI's HV voeding door gelijkrichting, verdubbeling of verviervoudiging.

Een geschikte voeding is te maken door het verdubbelen en verviervoudigen van spanning uit een 230 VAC scheidingstransformator. Het is soms gemakkelijker om aan zulke types te komen dan aan een "echte" hoogspanning transformator. De getoonde schakeling is een eigen ontwerp dat ik als zodanig nog niet ben tegengekomen. Via twee schakelaars is het mogelijk om de secundaire spanning gelijk te richten, te verdubbelen en te verviervoudigen. Op deze wijze is een opstart vertraging niet nodig. Men kan veilig bij een lagere anodespanning het uitgangscircuit afregelen en het zendvermogen stapsgewijze opvoeren of verminderen.

In de eerste uitvoering van de versterker werden met goed gevolg Siemens elco's van 400 µ/330 V voor flitsapparaten gebruikt, zie onderstaande foto tweede elco van rechts.

Een andere voeding kan men maken met behulp van 2 × (220 ÷ 380) V transformators die u primair parallel en secundair in serie schakelt en daarna verdubbelt en gelijkricht. Met de huidige 228 tot 230 V spanning in onze huizen wordt die HV spanning iets groter dan vroeger het geval was.

PE2CJ heeft («fig) voor deze voeding een printontwerp gemaakt. Volgens de waarheidstabel mag S1 niet uit staan als S2 aan staat. Daarom heeft hij één van de twee contacten van S2 gebruikt om aan S1 te koppelen. Als (per ongeluk) S1 uit gaat, houdt relais S2 de contacten van S1 en van S2 actief. Klik op HV supply voor zijn PDF bestand.

ELCO's REFORMEREN

Van nieuwe en lang niet gebruikte condensators moet het elektrolyt gereformeerd worden. Sluit een losse elco via een 10 - 47 kΩ weerstand en HV diode (1N4007) aan op ongeveer ~250 V. Meet met een digitale voltmeter de gelijkspanning over de condensator en als dat niet meer stijgt is er voldoende gereformeerd. Ontlaadt de condensator met een 220 Ω weerstand en herhaal deze procedure eventueel een paar maal.

De afmetingen zijn tot ongeveer 1/3 à 1/4 gekrompen ten opzichte van 30 jaar geleden!

BOUW

Diverse vormen van de "printplaat" tijdens het experimenteren.

Een complete unit (fig») van OE5BAL.

Alle foto's geven een indruk van een mogelijke opstelling van de belangrijkste componenten. Het beste kunt u eerst gaten voor de vier buisvoeten in een glasvezel printplaat maken. Vervolgens de voeten bevestigen, daarna onder aan de koperzijde kathodeweerstanden, ontkoppel condensatoren en 4 ÷ 1 trafo monteren en vervolgens de aardverbindingen met het koperoppervlak maken. Uit HF oogpunt is het gewenst om de printpaat met b.v. isolerende afstandsbusjes aan het chassis te bevestigen. De plaat heeft dan maar op twee plaatsen HF contact met het chassis, respectievelijk aan de ene kant via een coaxkabel naar de ingangsschakeling en aan de andere kant naar het aardpunt van de afstemcondensator.

De buizen werden gegroepeerd om een centraal aardpunt en het aardpunt van de C-tune en C-load met coaxkabel naar dat punt "verlegd". Om de anodestroom te meten kan een goedkope 1 mA meter gebruikt worden

Zo'n bouwwijze benadert het "één punt aarden". Voor het verkrijgen van maximaal vermogen in de 10 m band zijn korte verbindingen aan te bevelen. Gebruik indien mogelijk 1 cm brede strippen, geknipt uit koper of printplaat of gebruik de afscherming van een dikke coaxkabel, doe alsof het een 2 m versterker betreft.

Neem voor 2.2 n/3 kV en 4.7 n/3 kV als ontkoppeling van smoorspoel RFC stevige exemplaren, bij voorkeur zendtypen die speciaal gemaakt zijn voor en hoge HF stromen en spanningen. Als uw vermogen ineens langzaam minder wordt, dan is het goed mogelijk dat ergens een koppel of ontkoppel condensator de boosdoener is. De ongeschikte condensator wordt warm, verandert van capaciteit, veroorzaakt een verandering van een afgestemd circuit of kan zelfs ontploffen. Het volle vermogen komt weer terug als de condensator heel blijft en afkoelt.

De gloeispanning en de ruststroom voorziening worden aangevoerd via 1000 pF doorvoercondensators in de printplaat. Bij voorkeur de tuning en loading condensators ook geïsoleerd inbouwen, maar montage aan een metalen frontplaat met korte verbindingen naar de printplaat, anode koppel condensator en anodespoel kan zeer goed werken. Door het regelbereik van het pi-filter was het niet nodig om voor de WARC banden aparte taps op de anodekring aan te brengen. Het vermogen was hetzelfde als dat van de andere banden.

De inductievrije 100 Ω/50 W weerstand was samengesteld uit twee "HF" weerstanden 50 Ω/25 W in een TO-220 behuizing («fig), die beide op een koelprofiel bevestigd werden in de buurt van een ventilator.

Met een uitgangsvermogen van 400 W wordt vrijwel evenveel door de buizen (intermitterend) gedissipeerd. Al eerder is er de nadruk op gelegd dat de buizen beslist goed gekoeld moeten worden. Dat kan door de warme lucht af te voeren of door het inblazen van koude lucht. Beide systemen zijn uitgetest in mijn compacte lineair en de eerste methode heeft de voorkeur. Aanvankelijk zorgde een 8 × 8 cm computer ventilator tegen de achterwand voor het afvoeren van de warmte. Later is in het midden (fig») bij de frontplaat nog tweede kleiner type geplaatst die van de zijkant lucht aanvoert, zodat er een redelijke stroom over en langs de buizen en de reflectievrije weerstanden loopt.

Plaats de buizen ver van reflecterende objecten zoals blank aluminium, bespuit deze eventueel met hittebestendige zwarte spuitlak. Van PA3GAH komt nog de tip om buisvoeten zodanig te monteren dat de las- of klinknaad van de anodes niet naar elkaar wijzen om infrarood straling te matigen. Een uitbreiding voor de 160 m band zal voor de ervaren bouwers geen probleem zijn en voor anderen is het een goede uitdaging om zelf eens uit te zoeken hoe zoiets gedimensioneerd moet worden met behulp van de rekentabellen.

LINEAIRE INSTELLING

Nadat alles nog eens is nagelopen, verbindt u de transceiver met de ingang en wattmeter plus 50 Ω kunstantenne (dummy load) op de uitgang. Vergeet de kabel voor het relais niet! Indien na het activeren van de netschakelaar lineair zichzelf niet lanceert, dan heeft u alles kennelijk goed gedaan. Druk de PTT schakelaar in en regel met het aantal diodes de ruststroom af op de goede waarde. Begin te zenden op de 80 m band. Geef ongeveer 10 W sturing en draai aan de tuning voor maximaal vermogen op de powermeter. Doe hetzelfde met de loading, beurtelings een paar maal herhalen. Fluiten in de microfoon geeft geen stabiel signaal; een draaggolf (stand CW) werkt nauwkeuriger. Vergroot het vermogen tot het maximum van ongeveer 100 W en herhaal de procedure. Neem steeds een halve minuut aan uit tijd in acht om de buizen te laten afkoelen. Buiten resonantie kan de stroom door de buizen aardig oplopen! Start de hele operatie bij voorkeur met een lagere anodespanning. Tot slot heeft u optimaal afgeregeld. Let nu op! Draai de platen van de loading condensator zover uit, dat de wijzer van de PWR meter 2 – 3 naalddikten terugvalt, regel daarna alleen met de tuning condensator af op maximum. Pas nu is de versterker lineair ingesteld!

Om op de 10 m band zoveel mogelijk output te halen moet u goed experimenteren met de vorige procedure en verder maximaal afregelen door het indrukken of uittrekken van de 10 m uitgangsspoel (als de hoogspanning er af is). Misschien moet er een winding bij of een halve winding eraf. Het een en ander is sterk afhankelijk van de bouwwijze want lange leidingen gaan dan een deel uitmaken van de 10 m spoel.

VERSTERKER MET HV DIRECT UIT HET NET

Mij werd meermaals gevraagd waarom de versterker niet direct uit het lichtnet gevoed wordt of kan worden. In feite deed ik dat vroeger met vrijwel al mijn lineairs gemaakt met lijnuitgang buizen. Om voor een onervaren bouwer een geschikt ontwerp te bieden, werd een veiliger schema met voeding via een transformator bedacht, zoals u eerder in het artikel heeft gelezen.

Zij die toch zonder trafo willen werken, zien (fig») hier hoe het een en ander zo veilig mogelijk uit het lichtnet betrokken werd. Weet echter waar u mee bezig bent! Verstandig is om de eerste proeven met een scheidingstrafo uit te voeren. Wanneer zonder scheiding iets mis gaat, komt er veel energie uit het lichtnet met zijn lage inwendige weerstand en dat openbaart zich met spectaculair vuurwerk kan ik u uit ervaring melden.

Gebruik («fig) bij voorkeur enige vorm van inschakelvertraging. De basisplaat waarop alle buisvoeten gemonteerd zijn, is voor "aarde" alleen via een 2.2 nF/3 kV condenstor met het chassis verbonden. De opwekking van hoogspanning is zwevend gemonteerd en is nergens direct met in en uitgang verbonden, mede door het gebruik van koppelspoelen aldaar. Als de draad van de randaarde aan het chassis gemonteerd wordt (niet aan de basisplaat!), is dit naar mijn mening een veilige methode. Het multiband circuit in de anodes heeft dezelfde werking als de bekende Z match. Een ervaren zelfbouwer zal wel genoeg hebben aan het getoonde principe schema. Deze versterker is ook geschikt als één band (b.v. 20 m) uitvoering voor vakantie of op een boot.

PANEEL METERS

Het aanbrengen van paneelmeters voor de diverse stromen en spanningen is een persoonlijke keus. Zelf gebruikte ik alleen een meter voor de anodestroom (in de minlijn van de voeding), omdat in de praktijk de lineair zich stabiel gedroeg en het bewaken van andere grootheden eigenlijk niet plaats vond. Extern werd een PWR/SWR instrument permanent in de coaxkabel opgenomen om de reflectie in de gaten te houden.

Regelmatig echter werd mij gevraagd of er ook een voorbeeld geplaatst kon worden hoe je met een meerstanden schakelaar en een meter zowel het zendvermogen als de roosterstroom kunt meten en mogelijk ook de anode spanning. Een voorbeeld (fig») daarvan ziet u hiernaast. Door de pluspool van een meter aan aarde te leggen, kan men op eenvoudige wijze met een enkeldek meerstanden schakelaar veel meterfuncties verkrijgen. Voor de anode spanning wordt een aparte meter aangebracht. Eigenlijk vind ik dat overbodig want de anodespanning is er wel of niet en dat kan men ook bereiken met een spanningsdeling die een LED lampje aan de frontplat aanstuurt. Lamp uit, er is geen spanning, lamp aan, er is spanning.

DIVERSEN

Als voorzorgsmaatregel geschiedt het verveelvoudigen in de voeding niet met schakelaars, maar door relais via drukknoppen in de frontplaat. HF ontkoppeling van alle diodes met 1 nF/3 kV parallel eraan is aan te bevelen. Er bestaan speciale lange zekeringen voor hoge spanningen. Bij dit ontwerp zijn in plaats daarvan snelle standaard consumenten ~250 V typen toegepast. Tot nu toe heb ik daar met al mijn versterkers geen problemen mee gehad, dankzij de extra weerstand in de anodelijn. Denk eraan dat de niet-professionele zekeringen gewoonlijk pas doorbranden met een twee maal zo grote stroom dan de aangegeven waarde. Het is veiliger om de gloeidraden parallel te schakelen en met een 42 VAC transformator te voeden. Een 6,8 Ω/1 W serieweerstand tussen de trafo en de gloeidraden werkt dan 2 V weg. De opgegeven weerstanden van het breedbandcircuit mogen maximaal ongeveer 100 W hebben bij een SSB of CW uitzending. Geef niet meer stuurvermogen en beperk het afstemmen met vol vermogen. Ter voorkoming van storing in andere apparatuur is een netfilter ingebouwd. Bij een hogere anodespanning blijft de anodestroom vrijwel hetzelfde, maar het HF vermogen neemt toe. Tenminste als u het pi uitgangscircuit aanpast. Met de tabellen kunt u uitvinden hoe dat moet. Tijdens een test, het instellen van de ruststroom enz., een eindtrap nooit onbelast laten werken, dat voorkomt de neiging tot wild oscilleren en andere ellende. Tenslotte hoop ik dat u met voldoening uw eigen product bedient want te weinig amateurs kunnen nog zeggen: "Zelfgemaakt", zie de volgende paragraaf!

EEN SELECTIE VAN EIGENBOUW VERSTERKERS

Mijn ontwerp werd met succes door vele binnen en buitenlandse zendamateurs nagebouwd en zij hebben ervaren dat de versterker "meteen" werkt. Ook PA0GS0, PA0JWV, PA3AGF, PA3CLL, PA3FTP, PE1ANV, PE2B, OE5BAL en ON5DRE bouwden zelf een exemplaar en op de volgende foto's ziet u hun goed geslaagde producten.

 

PA0GSO's FRINEAR versterker.

De groene weerstanden vormen samen de reflectievrije 50 Ω weerstand aan de ingang. In PA3GSO's apparaat zit geen voedingstrafo omdat een forse externe 1000 W ~230/230 V scheidingstransformator toegepast werd.

PA3FTP's zelfgebouwde model

ON5DRE's versterker in opbouwfase, klik om te vergroten.

Zo kan het ook, de onderkant van PA3CLL's versterker met voeding en HF van elkaar afgeschermd.

PE2B heeft meermaals veel van mijn ontwerpen nagebouwd zo ook deze versterker.

 

 

PE2B bouwde ook een ZETAGI BV2001 om volgens de gegevens van dit artikel.

 

Hiernaast (fig») ziet u een door PA3CLL uit Electron nagebouwde versterker die volgens hem voortreffelijk werkt. De voeding en ventilator werden ook in de eigenbouw kast geplaatst. De trafo geeft 950 VAC bij 700 mA. Dat is 1350 VDC onbelast en ruimschoots voldoende voor een behoorlijk uitgangsvermogen.

 

 

 

De eerste prijs voor PA3AGF bij een wedstrijd voor zelfbouw.

Een jury van een zelfbouw wedstrijd beloonde de versterker van PA3AGF met een eerste prijs. Er werd gekeken naar mechanica, elektronica, opbouw, documentatie, kennis en in inzicht in het project van de indiener. In de linker kast de voeding en rechts het HF gedeelte.

Links was de eerste Frinear400 die later opnieuw vervaardigd werd in één lijn met door hem gebouwde apparatuur: een voeding en een antenne tuner. Gelukkig behoort zelfbouw (nog) niet tot het verleden!

De shack van PE1ANV en hiernaast het inwendige van de door hem gebouwde versterker.

Tussen al die fabrieksspullen op het bureau lijkt het een commercieel apparaat!

 

COMMENTAAR

 

 

ZL1BJQ's versterker is nog niet af, later komen foto's van het eindproduct.

Nog een laatste woord over de opmerkingen van anderen. Als men hoort dat u met EL-/PL519’s experimenteert, dan worden er met regelmaat negatieve opmerkingen gemaakt over deze "flitsbuizen". Verbaal zullen er nog meer pogingen gedaan worden om uw zelfbouwplannen hiermee te ontmoedigen, een vreemde "moderne" mentaliteit op de 80 m band. Schouders ophalen en voortaan geen aandacht schenken aan dit soort zichzelf als "deskundige" presenterende zendamateurs, die veelal zelf met gekochte PA's werken. Laat u niet ontmoedigen door stopcontact en communicatie zendamateurs en kijk nog eens naar de eerder getoonde en gelukkig nog veel zelf gebouwde versterkers.

Ter geruststelling kan ik vermelden dat dit afgebouwde ontwerp met TV lijnuitgang buizen op mijn verzoek door de voormalig RDR gekeurd werd. Met de nodige meetapparatuur waren twee controle ambtenaren hier een hele middag bezig met het goedkeuren van drie eigen gebouwde lineaire HF versterkers met PL519, TB3/750 en QB3.5/750 buizen.