Bộ khuếch đại công suất cho máy phát (NSD - 81) sẽ khuếch đại tín hiệu từ khối kích thích ≈ 5mW thành công suất ra định mức dùng mạch khuếch đại công suất băng rộng. Mạch khuếch đại công suất tuyến tính gồm các mạch sau: mạch khuếch đại kích thích (CAR - 802), hai mạch khuếch đại công suất (CAH - 803), mạch lọc thông thấp (CFJ - 801), mạch điều khiển khuếch đại công suất (CMC -806), mạch lựa chọn mức đo (CDK - 805), mạch điều khiển điều hởng (CDC -800).
Tín hiệu ra từ khối kích thích ≈ 5mW đợc đa đến bộ khuếch đại kích thích và đợc khuếch đại lên 15 ữ 20 W. Tín hiệu ra từ tầng khuếch đại kích thích đợc chia thành hai bằng bộ chia công suất và đa đến hai mạch khuếch đại công suất mà mỗi tín hiệu đợc khuếch đại lên tới 160 W. Các tín hiệu ra của hai bộ khuếch đại công suất đợc kết hợp lại để đạt đợc công suất định mức. Trở kháng vào, ra của mạch tất cả tơng ứng ở 50 Ω nh các mạch băng rộng đợc dùng, không có sự điều chỉnh hoặc bật tắt của các phần tử cho các tần số khác nhau.
I. Tầng khuếch đại đệm(CAR 802)–
Tầng này có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu ra từ khối kích thích (≈5 ữ 10mW) lên một công suất (≈15 ữ 20W) đủ để đệm cho hai khối khuếch đại công suất (CAH - 803) trong khối khuếch đại công suất. Bộ khuếch đại đệm bao gồm mạch phối hợp đầu vào, tầng khuếch đại công suất thứ nhất và thứ hai, tầng khuếch đại cuối cùng, mạch chia công suất, mạch kết hợp công suất kép, bộ cảm biến vào/ ra, mạch điều
khiển khuếch đại công suất (CMC - 806), mạch tự động điều chỉnh công suất và mạch hiệu chỉnh nhiệt.
1. Mạch phối hợp đầu vào
Mạch này bao gồm TR1, R2 ữ R4. Transistor đợc lắp theo kiểu mạch lặp emitter. Do mạch mắc theo kiểu mạch lặp emitter nên có hệ số khuếch đại điện áp là Ku = 1 và có dải động lớn, méo phi tuyến nhỏ. Mạch có nhiệm vụ phối hợp trở kháng đầu vào của tầng khuếch đại đệm với trở kháng ra của khối kích thích và ấn định trở kháng tại J1 là 50 Ω.
2. Tầng khuếch đại thứ nhất
Tín hiệu từ bộ kích thích sẽ đa tới tầng khuếch đại thứ nhất của tầng khuếch đại đệm thông qua mạch phối hợp đầu vào. Tức là tín hiệu đợc lấy ra từ chân E của TR 1 sẽ đợc đa tới TR2 thông qua tụ ghép C4 Mạch này gồm TR2 và các thành phần ngoại vi của nó. Tầng khuếch đại này hoạt động nh một mạch khuếch đại chế độ A. Mạch thực hiện khuếch đại tín hiệu lên tới ≈ 0,1 W. Tín hiệu sau khi đợc khuếch đại sẽ đợc lấy ra tại chân C của TR2 và đợc chia làm 2 đờng. Một đờng đợc hồi tiếp âm thông qua R6 và L1 nhằm cải thiện đặc tính tần số và ổn định thiên áp. Đờng thứ hai sẽ đợc đa tới tầng khuếch đại thứ hai thông qua C7 và T1.
3. Tầng khuếch đại thứ hai
Tầng khuếch đại thứ hai gồm TR3 và các thành phần ngoại vi. Tầng này khuếch đại trở kháng đầu ra đã đợc biến đổi của biến áp T1 lên một giá trị công suất
≈1,5W, nhằm đảm bảo công suất ra đủ để kích thích cho tầng khuếch đại cuối. Tầng khuếch đại này có trang bị một mạch bù pha. Mạch này bao gồm CD3, C14, R13 và C15. Nó có tác dụng sửa bất kỳ sự khác pha nào giữa tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra. Quá trình bù pha nh sau:
Tín hiệu từ đầu ra của TR3 sẽ đợc trích một đờng đa về CD3 thông qua C13 và C14. Tại CD3 tín hiệu sẽ đợc nắn lại và san bằng bởi C15 và R13. Nh vậy tín hiệu ra của TR3 đã đợc cảm biến thành tín hiệu một chiều để điều khiển điện dung của diode biến dung CD1 và CD2 để thay đổi mức biên độ đa vào TR3. Tín hiệu ra của TR3 đã điều pha để bù méo.
Tín hiệu sau khi đợc khuếch đại ở tầng khuếch đại thứ hai sẽ đợc đa tới tầng khuếch đại cuối thông qua T2.
4. Tầng khuếch đại cuối
Tầng khuếch đại cuối bao gồm TR31 và TR32, hai transistor MOS FET này hình thành nên mạch khuếch đại đẩy kéo song song hoạt động với nguồn điện áp 80V DC.
Tín hiệu từ TR3 sẽ đợc đa tới TR31 và TR32 thông qua biến áp T2. Biến áp này có nhiệm vụ phối hợp trở kháng và đảo pha tín hiệu để đa tới TR31, TR32. Tín hiệu sẽ đợc 2 transistor thay nhau khuếch đại ở mỗi nửa chu kỳ. Các tín hiệu sau khi
đợc khuếch đại bởi 2 TR31 và TR32 sẽ đợc kết hợp tại T6 để tạo ra công suất từ 15 đến 20 W.
5. Mạch chia công suất
Mạch này phân chia công suất ra đã đợc khuếch đại (15 ữ 20W) từ bộ khuếch đại đệm thành hai tín hiệu cùng pha. Mỗi tín hiệu là một đầu ra đa tới hai bộ khuếch đại công suất. Để tạo ra đợc công suất lớn đảm bảo cho máy phát, trong tầng khuếch đại công suất ngời ta sẽ sử dụng bộ chia công suất. Ngoài nhiệm vụ phân chia công suất của nguồn tín hiệu vào thành hai phần có cùng biên độ và cùng pha, bộ chia công suất còn làm nhiệm vụ phối hợp trở kháng với đầu vào với các bộ khuếch đại công suất.
6. Mạch cung cấp thiên áp
Tín hiệu KEY ON từ khối điều khiển công suất sẽ tác động tới chuyển mạch TR4 và TR5 thông qua ghép quang của IC1 để cấp thiên áp cho cực B của TR2, TR3 và cực cửa của TR31, TR32.
7. Mạch điều khiển thiên áp
Bộ điều khiển khuếch đại công suất cung cấp thiên áp cho hai mạch khuếch đại công suất đợc điều chỉnh để ấn định điện áp bởi RV3 ữ RV6 và IC2 của bộ khuếch đại đệm.
8. Mạch cảm biến vào ra
Bộ khuếch đại đệm phát 1 tín hiệu tới để điều khiển khuếch đại công suất sau khi phân chia tín hiệu vào / ra. Nếu tỷ lệ tín hiệu vào/ra thay đổi vì lỗi, mạch điều khiển khuếch đại công suất sẽ đa ra tín hiệu chuông.
9. Mạch đệm
Hai mạch khuếch đại công suất tạo ra các tín hiệu HEAT (phân chia việc toả nhiệt), Vin (cảm biến công suất vào), Vt (cảm biến công suất ra sóng tới), Vf (cảm biến công suất ra sóng phản xạ) và tín hiệu cảm biến vào/ra nh đã mô tả ở trên, các tín hiệu này đợc gửi tới mạch điều khiển khuếch đại công suất thông qua IC3 và IC4 (các mạch đệm) để làm giảm nhiễu tần cao.
10. Mạch tự động điều khiển công suất
Mạch tự động điều khiển công suất cung cấp độ ổn định công suất ra đến bộ điều hởng Antena bằng cách thay đổi hệ số công suất của TR2 ở tầng khuếch đại thứ hai xuống công suất ra nhỏ nhất, việc thay đổi này đợc thực hiện bằng cách thay đổi trở kháng tải tơng ứng với trở kháng Antena.
Mạch hiệu chỉnh nhiệt dùng “Thermistor” âm để ổn định công suất ra giống nh việc thay đổi công suất ra nhỏ nhất bằng cách thay đổi nhiệt độ môi trờng hoặc biến đổi nhiệt độ tại mỗi tầng khuếch đại của bộ khuếch đại đệm và hai mạch khuếch đại công suất.
II. Tầng khuếch đại công suất(CAH 803)–
Bộ khuếch đại công suất là mạch khuếch đại công suất tuyến tính băng rộng. Tâng khuếch đại công suất sẽ khuếch đại công suất khoảng 8 W từ bộ phận chia công suất lên 160W. Nó bao gồm các biến áp băng rộng, các MOSFET công suất và mạch chia vào/ra công suất vào từ đầu vào J1. Mạch này bao gồm các biến áp RF băng rộng, các MOSFET công suất và mạch chia vào/ra công suất vào đợc lấy từ giắc J1, và nguồn cung cấp 80 V DC.
Trong tầng khuếch đại công suất các phần tử tích cực là các transistor MOSFET.
- TR11 ữ TR13, TR21 ữ TR23 là các MOSFET công suất 2SK 408 - TR14, TR15, TR24, TR25 là các MOSFET công suất 2SK 409
- TR11 ữ TR15, TR21 ữ TR25 làm việc song song và hình thành đẩy kéo đầu cuối đơn(SEPP)
1.Nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại công suất:
Tín hiệu từ đầu ra của tầng khuếch đại đệm sẽ đợc chia ra làm hai đờng để đa tới hai tầng khuếch đại công suất PA(A), PA(B). Trong hai tầng này, mỗi tầng gồm có 10 TR, mắc đẩy kéo. Ta sẽ phân tích đờng đi của tín hiệu trong một tầng khuếch đại.
Tín hiệu từ giắc J1 thông qua W1 đến biến áp T1 (trong đó W1 là dây bọc kim chống nhiễu), và đợc chia thành hai tín hiệu ngợc pha để đa đến cuộn sơ cấp của biến áp T11, T12. Sau biến áp T11 tín hiệu sẽ đợc đa qua tụ C17 để lọc các thành phần tần số thấp, các thành phần tần số cao sẽ đợc đa qua tụ C11, C12, C13 và đa xuống đất. Sau đó tín hiệu sẽ đợc đa tới R16 R19 các điện trở này có nhiệm vụ hạn dòng, bảo vệ cho tầng khuếch đại công suất (trong trờng hợp quá dòng các điện trở có tác dụng sun mạch). Tín hiệu sẽ đợc đa tới các bóng TR11 ữ TR15 thông qua các cầu chì FB11 ữ FB15, và các điện trở R11 ữ R15 để đảm bảo dòng đa vào các bóng là không quá lớn. Các MOSFET này đợc cung cấp thiên áp bởi qua hai đờng BIAS1 và BIAS2 từ J3.
Tơng tự với nửa tầng khuếch đại còn lại tín hiệu sẽ đợc đa tới T12 ở nửa chu kỳ âm. Tín hiệu này sẽ đợc tới tụ C24 để lọc thông thấp, các thành phần hài bậc cao còn lại sẽ đợc đa tới C21, C22, C23 để đa xuống đất. Các điện trở R24 ữ R29 có nhiệm vụ bảo vệ quá dòng và đa tới các bóng TR21 ữ TR25 thông qua cầu chì FB21
ữ FB25 và điện trở R21 ữ R25.Tại đây TR11 ữ TR15 và TR21 ữ TR25 sẽ thay nhau khuếch đại mỗi nửa chu kỳ của tín hiệu vào. Tín hiệu sau khi đa ra từ tầng khuếch
bởi T3, công suất ra sẽ đợc đa tới cảm biến dòng W2. Tại đây tín hiệu sẽ đợc cảm biến dòng bởi CD101 và C101, CD102 và C102. Sau đó đa ra cảm biến Vf và Vr tới J3. Tín hiệu này sẽ đợc gửi đến tầng tiền khuếch đại công suất để điều khiển hệ số khuếch đại nhằm ổn định công suất ra(phần này sẽ đợc phân tích kỹ trong phần III). Tín hiệu Vin từ chân số 1 của J3 là một điện áp chuẩn đợc đa ra từ tầng điều khiển công suất. Khi tín hiệu vào từ J1 vợt quá so với điện áp chuẩn thì tín hiệu này sẽ thông qua R1 làm cho CD1 thông, điện áp thừa sẽ thông qua CD1 đi xuống đất. TR30 là một bộ cảm biến chia nhiệt đợc gắn toả nhiệt. Điện trở của TR30 sẽ tăng nhanh nếu nhiệt độ toả ra vợt quá 800C. Tín hiệu từ tầng khuếch đại công suất sẽ đợc đa tới J2.
Các transistor của tầng khuếch đại công suất đợc cung cấp bởi nguồn 80V DC. Nguồn này sẽ cung cấp cho TR11 ữ TR15 tại cực máng và các dòng điện từ nguồn để nối đất cho cuộn T3. Đối với TR21 ữ TR25 đợc cung cấp nguồn để làm máng qua cuộn T3 và các dòng điện một cách trực tiếp từ nguồn tới đất.
Các tranzitor từ TR11ữTR15, TR21ữTR25, các MOSFET có đợc các đặc tính nhiệt âm, an toàn cho tầng khuếch đại hoạt động. Việc so sánh các Tranzitor lỡng cực trớc, làm cho các MOSFET có nhiều công suất phản xạ và tăng vọt đặc tính. 10 MOSFET đều gắn nhôm toả nhiệt hiệu quả cao. Mặc dù khi bộ khuếch đại công suất ở dải định mức 150ữ200W thì nhiệt độ của cả tầng tăng nhng ở mỗi FET đều có độ d thấp vì nhiệt độ đợc phát tán thành 10 khu vực. Việc phân chia này ổn định cho máy hoạt động thậm chí tiếp tục tăng công suất.
Tín hiệu sau khi lấy ra từ hai tầng khuếch đại công suất sẽ đợc đa tới mạch kết hợp công suất kép.
2.Mạch kết hợp công suất kép
Mạch kết hợp công suất kép(hình 3.1) này kết hợp hai đầu ra của bộ khuếch đại công suất tạo ra một công suất ra 350W. Bộ thay đổi công suất kết hợp T10 sẽ kết hợp trở kháng xấp xỉ bằng 25Ω, sau đó tín hiệu sẽ đợc đa đến T9, tại đây trở kháng sẽ đợc biến đổi thành 50Ω. Điện trở R41 sẽ duy trì sự cách ly giữa hai thiết bị đầu cuối vào bằng cách hấp thụ công suất không cân bằng giữa các đầu vào. Điện trở R42 có nhiệm vụ giám sát hệ số nhiệt dơng cho R41 khỏi làm việc quá nhiệt vì không cân bằng công suất. Trong trờng hợp nhiệt độ tăng đến 800C thì mạch kết hợp công suất sẽ dừng lại và nếu trờng hợp nhiệt độ không giảm trong vòng 1 phút, công suất ra sẽ đợc lấy ra trực tiếp từ một trong hai mạch khuếch đại (mạch còn lại sẽ đợc thiên áp âm để làm ngừng hoạt động)
44 pa(a) pa(B) r41 c55 t9 lhkd138 RF out t10