Földelt rácsú lineár erősítő 3.5-28 MHz-re

Egy padláson árválkodó SRS326 csőpár felkeltette az érdeklődésemet. A duci  üvegballonok belsejében elhelyezkedő hamvas szürke anódlemezek kellemes látványa arra inspirált, hogy lakásdíszként a könyvespolcra helyezzem őket. Ezután valahányszor rájuk néztem, elképzeltem milyenek lehetnek cseresznyepiros izzó állapotban. Rákerestem a neten az adatlapjára, és esetlegesen ezzel megépített erősítőkre, de meglehetősen kevés volt a találatok száma. Ezzel készült végfokot egyáltalán nem találtam, és az egyetlen lényeges információkat tartalmazó adatlap is a titokzatos csövek körébe utalta az SRS326-ot. A csőfejen mindössze 3 kivezetés, van, két fűtés és a rács. Az anód a cső tetejére van kivezetve. Soha nem láttam hozzá való foglalatot. Ez gondolkodóba ejtett, és elképzeltem vajon milyen is lehet.
Egy régi adó anódköri tekercsének csillámpala merevítőlemeze kínálta magát foglalat készítésre. A 10 mm vastag csillámpala lemezből vasfűrésszel kivágtam két db, a cső átmérőjéhez illő négyzet alakú panelt. Mivel a csőlábak hossza nem lett volna elegendő ilyen vastag panelhez, a két négyzet alakú csillámpalába a cső aljának megfelelő 3 mm-es süllyesztéket esztergáltam mindkét oldalról. A csillámpala lemezt gumibetétekkel helyeztem a négypofás tokmányba, és lassú fordulattal, keményfém lapkás késsel végeztem a megmunkálást. A csőlábak gondos lemérése után kifúrtam a lábak helyét, és a 4 db felerősítő csavar számára kijelölt 4.2-es furatokat. A csőlábak érintkezőit egy régi OS51 foglalatból szereltem ki, és M2-es csavarokkal rögzítettem a most már alakuló  csőfoglalatra. A 3 db rugós érintkező elfordulásának megakadályozására 1 mm mély hornyot alakítottam ki a foglalat alján, egy asztali fúrógépbe fogott 4mm-es ujjmaró, és némi támaszték felhasználásával. A szürke csillámpala foglalat nagyon jól állt a két csőnek. Illeszkedtek az anód színéhez. Úgy látszott, hogy egy végfokozathoz szükséges leglényegesebb alkatrészek rendelkezésre álltak.

Ezután az adatlap tanulmányozásához fogtam. Az már korábban kiderült öreg csőgyüjtők honlapjairól, hogy ez a cső 7V fűtőfeszültséget igényel, közvetlen fűtésű és 8A körüli a fűtőárama. Az adatlap az anódáram-anódfeszültség karakterisztikákra korlátozódott, mely az ábrán látható. Vannak triódák, melyek 0
vagy ehhez közeli rácselőfeszültséggel tudnak működni, de az SRS nem ilyen. Ez azt jelenti, hogy a rácselőfeszültséget biztosító áramköröket is kell csinálni hozzá. Az ilyen fajta karakterisztikával rendelkező  csövek rácskarakterisztikáját közepesnek szokták nevezni, mivel a vezérlés során a negatív és pozitív rácsfeszültségek egyaránt előfordulnak.
Vannak balra tolódott rácskarakterisztikával rendelkező triódák is, ezek képesek rácsáram
mentes üzemben dolgozni. Az esetünkben várható pozitívba vezérlés esetén természetesen jelentős rácsáram is kialakul. Lineáris erősítőben AB osztályú beállítást kell alkalmazni. Ebben a beállításban a rács feszültséget úgy kell megválasztani, hogy a  kéthang generátoros meghajtás esetén jelentkező keresztezési torzítás éppen eltűnjön. Ekkor adódik a legkisebb nyugalmi áram, amely esetében a linearitás még elfogadható. A kicsi és közepes vezérlő jelek esetén az erősítés nem változik. Amint a rácsáram megindul ez az állapot megváltozik, mivel a cső bemeneti ellenállása megváltozik.
A triódák anód váltakozó feszültsége erőteljesen visszahat a rácsra, és az anód rács kapacitás is viszonylag nagy a többelektródás csövekhez képest. Emiatt a triódákat célszerű földelt rácsú kapcsolásban használni. A váltóáramúlag leföldelt rács jól  elárnyékolja az anódot a vezérlőjelet kapó katódtól.
A vezérlés tehát a katódban történik. Mivel a cső közvetlen fűtésű, és a fűtőáramkör nem zárhatja rövidre a meghajtófeszültséget, olyan katódfojtóra van szükség, melynek induktivitása elég nagy a vezérlőjel számára a legalacsonyabb üzemi frekvencián , de elviseli a kb 8A fűtőáramot. Az ilyen fojtót többnyire ferritrúdra készítik az induktivitás növelése céljából, és két párhuzamosan vezetett vastag zománchuzalból, mely elviseli az említett áramot. A két cső fűtése sorba kapcsolható, így közös fojtó használható a két cső számára, de az áram eközben nem növekszik duplájára. A működtetéshez szükséges fűtőtrafó tekercseinek jellemzői tehát adódnak.
Ha a fojtón és a végfokozathoz vezető kábelen eső feszültséget önkényesen 0.5V-ra vesszük, akkor a csőlábakon 2×7 azaz 14V lesz. A trafó fűtőtekercse 2×7.5V. A középleágazás azért indokolt, mert az anódáram is átfolyik a fűtőtrafó tekercsén, és a középleágazás leföldelése esetén egyenletesen oszlik el a két cső katódárama a két fél tekercsen. A várható katódáram az anódáramból és a rácsáramból tevődik össze, de a karakterisztikát tekintve kb. csak maximum 10 százalékkal növeli a fűtőtekercsek áramát. Ez rádióamatőr konstrukcióknál elhanyagolható. Mivel a végfokot 50 Ohm kimeneti ellenállással  rendelkező TCVR fogja hajtani, feltétlenül szükség van a végfok bemenetén illesztésre. A legegyszerűbb illesztőáramkör a PI kör. Mivel a bemeneti és szerelési kapacitások ismeretlenek, a bemeneti illesztésnél kísérleti eredmények alapján határoztam meg az egyes sávokon szükséges induktivitás és kapacitás értékeket. A katódra jutó vezérlő
feszültség nagysága nem érdekelt, csak a bemeneti állóhullámarány.
Az anódáram anódfeszültség karakterisztikákból látható, hogy egy -60V körüli előfeszültségre van szükség üzemi állapotban, vétel alatt pedig 100V körüli előfesz teszi lehetővé a cső teljes lezárását.
Az anód tápnak 2 és 3 kV közötti feszültséget kell biztosítani, legfeljebb 0.6 , 0.7 A terhelhetőség mellett.
A végfokozat kapcsolási elrendezése most már kialakítható, és az ábrán látszik.

A végfokot az antennavezeték megkerüli vétel alatt, illetve ha a PTT jel ( pedál ) nem aktív. Ez két egyáramkörös relével valósítható meg, melyek rendelkezésre állnak. Érintkezőinek terhelhetősége 10A. A pedál a csövek munkaponti áramát is megváltoztatja, lezárásból nyugalmi áramot állít be. Ezt a K3 relé teszi lehetővé. Mivel a csövek rácsáramos üzemben dolgoznak, a rácsfeszültséget úgy kell stabilizálni, hogy a rácsáram okozta megnövekvő negatív rácselőfeszültség söntölődjék. Ez a T1 tranzisztorral valósul meg. Ez viszonylag nagy teljesítményű tranzisztor és elviseli a 2-300V-os feszültséget. Vétel alatt a K3 megszakítja a stabilizálás céljára beépített 3 db sorbakapcsolt zener dióda földelését. Emiatt a tranzisztor lezárt állapotban van, és a kb -140V előfeszültség lezárva tartja a csövet. A PTT aktiválásakor a zenerek alsó vége földelődik, és a tranzisztor bázisán stabil
feszültség, az üzemi rácselőfeszültség jelenik meg. A bázis feszültségét követi az emitteren
kialakuló feszültség, és az a csőre kapcsolódik. A tranzisztor áramát ekkor R10 határozza meg. A tranzisztor kollektora közvetlenül földelhető a vázra. A zenereken folyó áram alacsonyra választható, és csak a bázisáram változását kell követnie. Amikor a vezérlés során megindul a rácsáram, a tranzisztor emittere negatívabbá válik a korábbi állapotnál, és nyitási irányba vezérlődik. A beinduló rácsáramot tehát levezeti a föld felé.
Az anódkör a szokásos kollinsz kör. Méretezése a várható maximális anódáram és az
anódfeszültség alapján történik. Az anód oldali forgókondenzátornak átütés nélkül kell elviselni az anódon megjelenő váltófeszültséget. Ennek effektív értéke 1400 V alatt marad. Célszerű olyan forgókondenzátort alkalmazni, melynek légrése 2.5-3 mm körüli. Mivel ilyen kondenzátor nem állt rendelkezésre, el kellett készíteni.

Az 1 mm-es alulemezből dekopír fűrésszel kivágott lemezek távtartók és menetes rudak segítségével lettek összeszerelve. Az állórész lemezek 5mm-es plexi szigetelőkön nyugszanak. A kész darab az ábrán látható. A kezdőkapacitás 17 pF, a végkapacitás 170 pF-re adódott. Ennek figyelembevételével kellet meghatározni az egyes sávokon beépítendő átkapcsolható elemeket.

Ha az anódfeszültség 2.6 kV és a két cső anódárama 0.6A, akkor nomogramok alapján, 12-es jósági tényezőnél a kollinsz tekercs reaktanciájára 225 Ohm adódik. X_c1=210 Ohm,
X_c2=40 Ohm. Ezek alapján nomogramokból leolvasható a sávonkénti induktivitás és  kapacitások értéke:

Sáv	L [μH]	C1 [pF]	C2 [pF]
80	9	240	1200
40	4,5	120	600
20	2,25	60	300
15	1,5	38	180
10	1,1	30	130

Látható, hogy az anódoldali kondenzátor értéke meghaladja a forgó maximális értékét, így a 80m-es sávban párhuzamos kapacitás szükséges. Mivel a kollinsz körben várható rezonáns áram körülbelül az anódáram Q szorosa, olyan yaxley szükséges a sávváltásra, melynek érintkezői elviselik a 8-10 A-t. A yaxley álló érintkezőinek terhelése csökkenthető, ha a sávonként beiktatandó kondenzátorokat nem különálló érintkező kapcsolja be, hanem a korábban már beiktatott kondenzátorral mindig újabb kapcsolódik  párhuzamosan az alacsonyabb sávok felé haladva. Így a kapcsolón folyó áram egyszerre több érintkezőn folyik át. Ennek érdekében a tárcsa közepében található kerámia dob két érintkezőlemezét el kell távolítani, és olyat kell rászegecselni, mely egyszerre maximum 5 állóérintezőt kapcsolhat össze. A dob mindkét oldalára szerelhető ilyen érintkezőlemez. Az állóérintkezők is lecserélhetők olyanra, melyek két oldalról érintkeznek a leszedő lemezzel, és a tárcsa másik felületére is lehet ugyanazzal a szegeccsel érintkezőket szerelni.
Így egyszerre 4 db érintkező kapcsolódhat párhuzamosan a 28 MHz-es sávon. Ez lényegesen csökkenti a kollinsz kör veszteségét, és javul a végfok hatásfoka a felső  sávokon.
A kollinsz kör tekercseit, és a terhelés, antenna oldali kapacitásokat egy tárcsán lehet megvalósítani. Mivel az anódoldali forgókondenzátor kapacitása maximum 170 pF, párhuzamosan kapcsolódó kondenzátorral kell azt megnövelni a 80 m-es sávban. Ez újabb kerámia tárcsát igényel. Ez a tárcsa nagy feszültség alatt működik. (1400V effektív ). A megbízható, áthúzásmentes működés érdekében olyan érintkezőt kell használni, mely a tárcsa rögzítő távtartóitól messze van, és a mellette lévő érintkezőket is el kell távolítani
(ezeket lehet felhasználni a másik tárcsa megerősítésére).
Ez a feltétel csak úgy valósítható meg, ha a két tárcsa tengelyét egymástól függetlenül el lehet forgatni, a kívánt egymáshoz viszonyított szögben pedig rögzíteni kell csavarral, vagy átmenő csappal. A tárcsák tengelye teflonból, vagy egyéb jól szigetelő anyagból készülhet, legalábbis azokon a szakaszokon, ahol az áthúzás előfordulhat az egyébként földelt tengelyhez.

A kollinsz kör tekercse két darabból áll. A 7 menetes 40 mm átmérőre tekert ezüstözött huzalból készült tekercset a yaxley-hez vezető leágazások tartják. Ez a tekercs szolgál a 28, 21 és 14 MHz-es üzemre. A plexi hordozó furataiba betekert 2 mm-es zománchuzalból  készült 40 és 80 m-es üzemre szolgáló tekercs 50 mm átmérőjű sablonon készült, és 18 menet.

Az oldalára állított végfok az ábrán látható. A belső tér négy részre van elszeparálva belső
válaszfalakkal. Az előlap mögöti tér tartalmazza a bemeneti illesztő áramköröket, melyeket a kollinsz yaxley- vel közös tengelyen elhelyezkedő kétáramkörös tárcsa vált. Itt található a fűtés fojtó és a rácsfeszültség váltására szolgáló áramkör. Alatta 4 állású kapcsoló található, mely az anódfeszültség, anódáram, valamint az SWR mérő előre-hátra váltására szolgál. Mellete az SWR mérő kalibrációs potenciómétere található.
A kollinsz kör a felső szekcióban látható. Az alsó elválasztólemezre szerelt  tárcsakondenzátor választja le az anód egyenfeszültséget a kollinsz körről. Az elválasztólemezen a kondenzátor átmérőjének megfelelő átmérőjű kivágás van, melyet a kondenzátort tartó teflonlap zár le.
A két végcső szekciója tartalmazza az anódok párhuzamos kapcsolása miatt szükséges
gerjedésgátló fojtókat és az anódfojtót. Ez utóbbi 8 cm hosszú 10 mm átmérőjű teflonrúd, melyre 0.3 mm-es huzalból készült tekercs van. A hátlap felőli végén rézbilincs, a meleg  végen tengelyirányba belefúrt M4-es csavar szolgál a tekercsvégek kikötésére. A fojtó hideg vége kapcsolódik a teflonból kialakított nagyfeszültségű csatlakozóaljazatra és a hidegítő
kondenzátorra. Itt található a nagyfeszültségű osztó, mely az anódfeszültség méréséhez szükséges. Ebben a térben nincsenek hőre lágyuló szigetelőanyagok.
A be- és kimeneti csatlakozók az SWR mérő panelje, adás vétel relék és a tápcsatlakozó az ábra jobb felső sarkában látható szekcióban helyezkedik el.

A végfok előlapja az ábrán látható. A műszer kapcsolója felett látható a bekapcsolásra
szolgáló nyomógomb, mely a tápegységet vezérli. A bekapcsolás tényét a benyomott gomb és az erőteljesen perforált alsó és felső zárólapokon kivilágító végcsövek jelzik. Az anódok állapota a 10×10 mm-es perforáción keresztül vizuálisan követhető ( látszik).

A tápegység

A tápegység egyfázisú hálózatra kapcsolható. Tartalmaz egy 5W-os kisméretű segédtrafót, mely a tápegység távvezérlésére szolgáló feszültséget állítja elő. A végfokon elhelyezett ON kapcsoló meghúzatja a 12V-os relét, mely a szekunder egyenirányított feszültségével működik. Ez a relé bekapcsolja a fűtő trafót, mely a negatív rácsfeszültséget is előállítja. Az anódtrafó lágy indítású. Kezdetben R4 soros 25 Ohmon keresztül kapcsolódik a hálózatra. Az R3 és C5 által meghatározott késleltetés után a 25 Ohm rövidrezáródik.

Mechanikai konstrukció

A végfok vázszerkezete a Heatkit HA14 SSB végfok kialakítási elveit követi, figyelembe véve az SRS326 méreteit és elektromos tulajdonságait. Anyaga 1.5 mm-es félkemény alulemez, melynek merevségét az U alakú profilra alakított oldal, hátlap és elválasztólemezek  biztosítják. A szerkezeti elemeket M4-es csavarok, illetve szegecselhető anyák tartják össze. Az eltávolítható perforált 1 mm-es fedő és alaplemez eltávolítása után az alkatrészek könnyen hozzáférhetők mindkét oldalról.
A különálló tápegység merev U profilra van szerelve. Az eltávolított perforált burkolat nélküli fotózott tápegység elején fűtéskapcsoló és anód kapcsoló helyezkedik el. Ezek üzemkész állapotban folyamatosan be vannak kapcsolva, de aktiválásuk csak a végfok ON gombjának benyomásakor valósul meg. Az U profil hátsó felületén találhatók a hálózati csatlakozó tápcsatlakozó a végfokhoz, a nagyfeszültségű csatlakozó valamint a biztosítékok. A tápcsatlkozó 12 pólusú késes csatlakozó. Kiosztása a tápegység, illetve a végfok kapcsolási rajzán követhető.

2010, HA5KJ