PEQUEÑO ESTUDIO DE LOS AMPLIFICADORES LINEALES EXCITADOS POR CÁTODO
Normalmente estos amplificadores les fabricamos para tener la posibilidad de trabajar con algo mas de potencia radiada que la que normalmente entregan nuestros equipos transceivers.
Partimos de la base que la Administración nos autoriza a poner en el aire la potencia eficaz de doscientos cincuenta watios en determinadas bandas. Como trabajamos en la modalidad de SSB, nos obliga forzosamente a proyectar nuestros amplificadores para que trabajen en clase B, el rendimiento del amplificador trabajando en clase B es solo del sesenta por ciento. Si estudiamos el circuito, vemos que el circuito de placa es el convencional, o sea común para cualquier amplificador ; no así el circuito de cátodo, porque es el electrodo por donde inyectamos la señal de excitación procedente del transceiver difiere totalmente de n circuito normal, porque el cátodo no se puede conectar directamente a masa, cuando en todos los amplificadores de potencia, el cátodo siempre esta conectado directamente a masa. ¿Y como lo conectamos a masa para que funcione ?...
El problema se soluciona intercalando entre el cátodo y la masa un choque de radiofrecuencia, que presente poquísima resistencia al paso de la corriente continua, y grandísima resistencia al paso de la corriente de radiofrecuencia. El circuito de corriente continua recorre desde la fuente de alta tensión el circuito de placa, la resistencia interna de la válvula, el cátodo, el choque a masa , o sea perfecto. Pero ¿y el circuito de radiofrecuencia ?, ¿por donde se desarrolla ?, ...
Por el circuito de carga de placa, por la placa, por la resistencia interna de la válvula, por el cátodo, por el choque no pasa, o sea, que se queda abierto y no podría funcionar por quedar interrumpido. ¿Entonces por donde cerramos el circuito ?... Veamos, ya hemos dicho que la señal de excitación procede del transceiver, llega al cátodo por medio de un pedazo de cable coaxial de 52 ohmios (figura 1), el polvo vivo se conecta en el cátodo y la malla se conecta en la masa del amplificador ; ahora podemos ver por donde se cierra el circuito de radiofrecuencia.
La señal sale del transceiver, pasa por la línea que esta conectada en el cátodo, pasa por el cátodo, por la resistencia interna de la válvula, por la placa, por el condensador de sintonía de placa que esta conectado a masa, recorre la masa del amplificador, recorre la malla de la línea y entra en los circuitos del transceiver. Perfecto, pero no tan perfecto...... porque el recorrido que hace es tan grande y existe tanta desadaptación de impedancia, que las perdidas son muy grandes, y esta es una de las causas de el por que nos obliga a tener que excitarles con tanta potencia, de tal forma que para alcanzar los 700 watios de entrada producidos por una válvula normal, se precisa poco mas o menos que unos 100 watios de excitación.
Esta claro que por algún medio tenemos que reducir la longitud del circuito. Si intercalamos un circuito resonante en la frecuencia de trabajo, entre la línea de alimentación y el cátodo (figura nº 2) logramos este propósito, adaptamos las impedancias de entrada y reducimos las estacionarias, de esta forma, en vez de cerrarse el circuito en el transceiver, se cierra en el condensador de sintonía de este circuito que hemos intercalado, pudiendo reducir en parte la potencia de excitación.
¿Pro qué se utilizan los amplificadores excitados por cátodo en vez de los amplificadores excitados por reja de mando, como se hace normalmente ?, porque con el excitado por cátodo se consigue reducir la distorsión del orden de 5 a 10 dB en los armónicos impares, no se precisa fuente de alimentación para las rejas pantallas, se logra mayor estabilidad de señal, no precisa neutralización.
El único inconveniente que tiene es que al trabajar con válvulas en paralelo, aumenta mucho la capacidad parásita del circuito, y esto hace que en frecuencias altas el rendimiento sea pobre, sobre todo en la banda de 10 mts. Y que precisan potencia para excitarles convenientemente, pero nuestros transceiver dan suficiente potencia, para con ella alcanzar la potencia autorizada. La construcción de estos amplificadores es bastante sencilla y funcionan a la primera si se tienen en cuenta algunos detalles importantes. El método que empleo es el siguiente
1.- Selecciono la válvula o válvulas que sean capaces de entregar la potencia deseada. Entre las válvulas de media potencia tenemos la 6146, 6DQ5, 6JE6A, 6LQ6 y 6MJ6. Y para alta potencia tenemos la 811, 813, 3-500-Z, 4CX250, etc. Ahora bien, la que mas se esta utilizando en la construcción de los amplificadores caseros es la EL519, que con cuatro conectadas en paralelo, se consigue alcanzar la potencia autorizada ; estas válvulas cuentan poco dinero ; las demás salen muy caras.
2.- Conocida la potencia y la válvula , tenemos que proceder a dimensionar la fuente de alimentación : esta es importante, mas de lo que creen algunos... porque al tener que alimentar un equipo que trabaja en SSB, esta sometida a grandes variaciones de intensidad, y si esta no esta bien diseñada fluctúa la tensión haciendo que trabaje mal el amplificador, luego esta claro que no se puede trabajar con fuentes raquíticas. Yo las monto en una caja individual, pues no me gusta meterla en la caja del amplificador.
3.- Seleccionamos los condensadores y resistencias necesarias capaces de soportar la potencia de trabajo. ¡ojo ! no vale cualquier condensador simplemente porque tenga la capacidad necesaria.
4.- Las bobinas y los choques tienen que estar dimensionados para la potencia que tienen que soportar.
5.- Seleccionamos los relés, los instrumentos de medida, los conmutadores y el pequeño material, como interruptores, fusibles y el ventilador, etc...
Una vez reunido el pequeño y gran material, se dimesiona el chasis, teniendo en cuenta que los materiales que componen el amplificador requieren una disposición determinada ; no vale montarlo de cualquier forma, si esto no se respeta, el fracaso es seguro. La práctica me ha demostrado que el circuito mas delicado es el circuito del cátodo, o sea, el choque y el circuito resonante de adaptación entre el transceiver y el amplificador, este circuito tiene que estar perfectamente diseñado, y el método que empleo para su ajuste es el siguiente: El empleo para el condensador C1 una capacidad aproximada de 1,5 picofaradios por metro de la longitud de onda, es decir, para 10 metros serían 15 pf. La bobina L1 se lleva a resonancia con este condensador. El condensador C2 tiene un valor de 1,5 veces el valor de C1 aproximadamente. La mínima relación de ondas estacionarias en la línea del exitador se consigue variando la capacidad de este condensador, o retocando la bobina. El choque tenemos que tener la certeza de que es capaz de cortar las frecuencias de 30 MHz para abajo y que es capaz de soportar la intensidad de trabajo (que por cierto será grande). Yo les suelo fabricar con núcleos de ferrita.
El conjunto de este circuito tiene que quedar metido en una caja totalmente cerrada. En el circuito de placa tengamos en cuenta que la conexión que une el electrodo de placa con el condensador de aislamiento y el condensador de sintonía de placa que es variable y la bobina, tiene que ser extremadamente corta, porque si no se hace así, el rendimiento en altas frecuencias es muy pobre, porque la capacidad parásita de este conductor, más la capacidad parásita de las válvulas se hace tan grande que imposibilita el funcionamiento en alta frecuencia.
La bobina destinada a trabajar en la banda de 10 mts. Así como la de 15 mts. Se fabrican con hilo de cobre de por lo menos 4 mm de diámetro o también se pueden fabricar con tubo de 4 mm de diámetro más o menos ; las tomas de masa y las soldaduras tienen que ser perfectas. Este circuito, o sea, las válvulas, los dos condensadores variables y las bobinas del “pi” de salida, los meto en una caja metálica fabricada del tal forma que circule perfectamente el aire para la ventilación de las válvulas.
Insisto, el mueble o caja metálica que encierra todo el conjunto del amplificador debe adaptarse a las medidas del amplificador, no el diseño del amplificador a las medidas de la caja metálica.Este estudio, presenta las características más relevantes que es necesario tener en cuenta a la hora de fabricar el amplificador. Podíamos estudiarlo más a fondo y más tecnológicamente, pero entonces, no sería un pequeño estudio.
