fredag 16 augusti 2024

Ett litet rör PA på bänken - uppföljning av röret och slutsteget 2024

Liten återblick på data om detta röret, i linjär drift, temperaturbegränsningar och RF (o)stabilitet ;)

Mitt PA i nuvarande skick 2st parallelkopplade rör
Fungerar bra på 14MHz
Nu föremål för ytterligare modifieringar....

Linjär drift

I många datablad anges röret vara ett klass C rör, avsett för mobila FM radios. Dvs. röret är mekaniskt mycket robust, ger bra med uteffekt med en relativt låg anodspänning - därav är det mesta RF releaterade data för just FM

Men......

Telefunken och Valvo har i sina datablad angett att det finns klass B specifikationer
Hittills har jag inte hittat några klass AB specifikationer från rörtillverkare.

klass B verkar rekommendera upp till 25mA på Ig2 vid den vanliga 74Watts nivån







Klass (A)B


I amatörradiotidningen Func-Technik Nr.24 från 1964 hittar men en tabell med  drift data (ICAS) för linjär SSB drift -  över många då populära effektrör och även QQE 06/40

Hursomhelt anges Vg2 280Volt och Ig2 25mA för klass AB1 med parallellt system på 30MHz.

            RÖR        MHz    Cin        Klass        Glöd    Va    Vg2        -Vg1    Vtt    Ia        Ig2        Watt
                                                        ICAS

Kan man förmoda att med dessa data anses röret ge tillräckligt linjära egenskaper för att motsvara klass (A)B(1) ?.

Det som är lite nytt i ovanstående tabell är HF drivspänningen (Vtt) som anges till 30V peak-peak? vilket borde vara RF signalens sinusvågform topp-till-topp


Tillägg Nov 2024


När man smurfar runt på nätet hittar man ibland sidospår och denna gången dök ett projekt upp från 1964 där man medvetet väljer QQE 06/40 dubbel tetrode  istf. 6146B beam power - för att 06/40 ger bättre linjäritet än 6146B.

Det där väckte min nyfikenhet och nedanstående är bilder från orginal artikeln.
En artikel från tiden då rörkunskap var på  "en helt annan level" ;)

Sök på The ZS6XT Hybrid 20m SSB/CW Transceiver (1964)

Med 100W input är röret linjärt

Kan man definiera i vilken klass röret kan gå i?

Många av rörprojektet på nätet som tar ut mer än 74W ur ett rör, kör dessa i klass AB2 om man 
läser nedanstående definitioner av klasser från gammal rörlitteratur.
Det som även påverkar effektiviteten positivt är att QQE06/40 är en beam power tetrod och med
den mekaniska konstruktionen så tilllåts röret ge mer uteffekt/med mindre distortionsprodukter 
att jämföras med en vanlig tetrod utan beam konfigurationen mellan galler.

Sen läser man om klass B, så det är fullt möjligt att det är i denna klassen alla kör sina rör, 
många har en fast bias och röret går med en idle ström.

Ett bygge anger -35dB IP3 vid 64W PEP (ut) 100W PEP (in) och klass AB1 - verkningsgraden motsvarar
kanske AB2 mer än AB1 ?.

Klurigt!


Klass AB1
"In class AB1 operation, the grid is never driven sufficiently positive to draw current.
Beacuse no driving power is required under these conditions, class AB1 amplifiers, like class A amplifiers,
may be driven by voltage amplifiers using direct or resistance-capacitance coupling"

Klass AB2
"In class AB2 operation, the grid is driven positive be the larger input signals and, therefore draws current.
Class AB2 amplifiers thus require driving power, but can deliver substancially higer power outputs than 
class AB1 amplifiers beacuse the larger plate-current swinchs that can be achieved"

"The average plate current of a class AB amplifiers varies with the amplitude of the driving signal, 
although this variation is smaller under class AB1 than under class AB2 conditions. Consequently,
plate and screen-grid (grid-No.2) supplies for these amplifiers must have good voltage regulation to
assure that the full output capabilites of the tubes can be realized and the harmonic distortion kept low"

"Cathode-resistor bias can be employed for class AB1 amplifiers, although higher power output and 
lower distortion can usually be obtained by use of fixed bias. Fixed bias must be used for class AB2
amplifiers"

"The plate-circuit efficiencies that can be attained in class AB1 amplifiers range from about 30 to 40
percent for triodes to as high as 50 to 60 percent for multigrid tubes. Efficiences of 60 to 70 percent
can be attained in beam power tubes used as class AB2 amplifiers."

Att jämföras med klass C
"Maximum power output and plate-cirucit efficiency can be obtained from triodes or multigrid tubes
under class C conditions. Beacuse these advantages are obtained at the expense of linearity class C
amplifiers cannot be used if it is necessary to reproduce variations in the waveform of the driving signal.

In practice, the grid is excited by an rf voltage having constant amplitude, and the plate-current
waveform consists of relatively narrow pulses of equal height which have the same frequency as
the excitation voltage but contain very strong odd- and even-order harmonic components.
Maximum power output is achieved when the exitation swings the plate current between zero and
the saturation.
However, plate circuit efficiencies of 75 to 80 percent can are easily achieved."

Sen finns klass B
"Single-sideband transmitsion requires the use of linear rf power amplifiers beacuse the amplitude and
phase relationships of the sideband components of the signal must be faithfully maintained.
The classes of operation suitable for linear rf power amplifiers include class A, class AB1, class AB2, 
class B with bias and class B with zero bias. High efficieny is best achieved by operation at close to 
class B conditions. These conflicting demands require a compromise between linearity and efficiency.
For high-mu triodes, operation as class B with zero bias provides circuit simplicity, good linearity, and 
efficiency, but has poor gain and requries high driving power.

Class B rf amplfiers are not biased to cutoff but to a value determined by the amplitude of the
unmodulated rf drivning signal, and their operation is usually limited to a relatively narrow region
if the characteristic. Bias must usually be obtained from a separate fixed supply, having very good
output regulation.Both the bias and the maximum amplitude of the driving signal must be readjusted
if the plate voltage is changed. DC sources having high internal resistance should not be used as
fixed-bias supplies."



Här hittar man intressanta data för att få en bild av vad röret kan uppnå:






Begränsningar


Ett glasförslutet rör gillar inte värme lika mycket som ett keramiskt förslutet rör.
Med ICAS+++++ drift (mer än 750Volt på anoderna och mer än 100W uteffekt per rör) krävs åtgärder tidigt ;)

Dvs. man får hålla sig inom vissa gränser, addera fläkt från början och se till att anodpinnarna har kylmassa....
Förlusterna i röret ökar med frekvensen och först på VHF förstärkare anses en fläkt behövas.
De QQE 06/40 enkelrör 29MHz slutsteg jag sett, som ger 50W, har ingen fläkt.
Körde ett sånt slutsteg som 28MHz fyr med 50W uteffekt under ett antal år men hade då en fläkt ansluten.

Ett antal utklipp från olika tillverkare:






Kylning av anodpinnarna:




I mitt PA sitter hemsvarvade aluminium anodanslutningar som fästs med en insexskruv mot anodpinnen, inte helt optimal kontakt ijfm. ovanstående variant med en "chuck" liknande hylsa som ger mycket större kontaktyta.


Aluminiumkylkropp, med toppanslutning med skruv samt insexskruv för fäste mot anodpinne
Man får fasa av en sida på kylkroppen för att pinnarna sitter lite för tätt ihop



Vid mätningar med IR termometer ser man att det snabbt blir mycket varmt på anodpinnarna utan extra kylning.....
Vanligt är att ha berylliumplåtar med flexibel anslutning som trycks fast på anodpinnarna.

Självsvängningar ?


Röret är känsligt för induktans på galler med mera....röret är kapabelt som förstärkare (och  oscillator) upp till 500MHz, dvs. det är lätt att skapa återkoppling eller induktans.

Jag har gjort många misstag på gallermatningarna, använd inga drosslar eller induktanser här, kolmassamotstånd eller icke induktiva motstånd är grejen....

Utklipp från RCAs prototyp datablad där ett 430MHz slutsteg beskrivs:

Under VHF frekvenser:



Över VHF frekvenser krävs mer åtgärder






Skärmning

Mina rör är monterade med försänkning enligt datablad


Rörsocklarna är monterade med distanser så den interna plåten i röret hamnar i nivå med chassit



Ett antal utklipp från olika tillverkare :




Galler No.1 & linjäritet?

Ytterligare en grej för klass B drift - hur man driver gallret spelar roll för prestandan: