Особенностью трансформаторных усилителей мощности является работа при малых нагрузочных сопротивлениях (около 10 Ом). Поэтому шунтирующее влияние выходных емкостей транзисторов сказывается на более высоких частотах по сравнению с ламповыми каскадами. Это дает возможность создавать простые широкополосные усилители, которые имеют приемлемую выходную мощность и достаточный коэффициент усиления в рабочем диапазоне частот без всякой перестройки.
Для успешной работы широкополосных транзисторных усилителей наиболее важным элементом конструкции является правильное исполнение согласующих и дифференциальных (симметрирующих) широкополосных трансформаторов (ШПТ). Основными параметрами, которые определяют пригодность широколосных трансформаторов, являются величина индуктивности первичной обмотки L1 и индуктивности рассеяния Ls При этом надо иметь в виду, что уменьшение индуктивности L1 приводит к сужению полосы усиливаемых частот сверху. Поэтому всегда нужно стремиться к тому, чтобы индуктивность L1 была не менее, a Ls — не более рекомендованных значений [1] Уменьшить индуктивность Ls можно путем увеличения связи между обмотками, что достигается использованием специальных способов намотки обмоток.
Высокий коэффициент связи важен только для высокочастотного участка используемого диапазона частот, в котором работает широкополосный трансформатор.
Индуктивность L1 измеряют любым доступным способом при разомкнутой вторичной обмотке. Необходимо отметить, что установку на ноль измерительного прибора (схемы измерения) необходимо производить при подключенном трансформаторе, замыкая измерительные клеммы безындукционной перемычкой (металлическая пластинка, лезвие ножа и т.д.). Дело в том, что абсолютная погрешность, которую можно не принимать во внимание при измерениях L1, может сильно исказить измеряемую маленькую величину Ls (обычно меньше 0,7 мкГн).
Минимум индуктивности обмотки с одним витком можно определить так:
Наиболее удачно решены проблемы широкополосных усилителей мощности на транзисторах при использовании трансформаторов, сердечники которых выполнены в виде двух параллельных цилиндров из набора ферритовых колец. Такие трансформаторы нашли широкое применение в различных схемах (их часто называют «подковами», «биноклями» и др.). Для этих трансформаторов важное значение имеет магнитная проницаемость, типоразмер колец и длина набранного цилиндра. Для диапазона 1,8…30 МГц оптимальные значения имеют кольца марки 400…600 НН, а высота цилиндра («столба») лежит в пределах 25…28 мм. Расстояние между параллельными цилиндрами — порядка 1 мм. Очень важное значение имеет расположение обмоток внутри цилиндра, идеальный случай — коаксиальное расположение обмоток. Однако на практике это не удается сделать. Поэтому автором был взят за основу упрощенный вариант известной конструкции, что позволило получить хорошие характеристики, упростить конструкцию и отказаться от использования дефицитных медных трубок.
На первом рисунке представлена основная деталь ШПТ — его сердечник, который изготовлен из двустороннего фольгированного текстолита толщиной 0,8…1 мм. Из подходящей имеющейся заготовки вырезают сердечник в виде буквы «П». Ширина вертикальных щечек и ширина горизонтальной щечки должны соответствовать внутреннему диаметру используемых ферритовых колец, а их длина (от горизонтальной перемычки) — 26…28 мм. Расстояние между вертикальными щечками равно наружному диаметру колец с учетом зазора в 1 мм. Затем на этом сердечнике с одной стороны вытравливают широкую полоску (1 виток связи — вторичная обмотка), а с другой стороны — две полоски одинаковой ширины, которые расположены симметрично относительно краев сердечника (около 1 мм) и относительно одного витка связи.
После того как надеты ферритовые кольца, эти две полоски соединяют последовательно, так чтобы получить два витка первичной обмотки. Перемычки лучше всего также сделать из тонкой фольги такой же ширины, как и полоски первичной обмотки Перемычки изолируют друг от друга фторопластовой трубкой. Ферритовые кольца между собой и с корпусом скрепляют клеем. От осевого смещения набор колец («столбики») удерживают перемычки Выводы обмоток делают проводами минимальной длины. К печатной плате ШПТ крепят с помощью Т-образной пластинки.
В случае использования ШПТ в усилителях с большой выходной мощностью, между ферритовыми кольцами могут устанавливаться тонкие медные или алюминиевые пластинки, которые служат своеобразными радиаторами.
UT5TA