Ett 7Mhz slutsteg till lilla QRP radion

Dax för en liten förstärkare bakom QRP radion för 7MHz - del 1

SuperSimpelQrpRadio för CW låga delarna av 7MHz, YA40MQT

Med uttag för hörlurar och CW nyckling

En +12V radio behöver ibland ett +12V slutsteg. Sedan tidigare har jag ett 20W mosfet slutsteg men det vill ha över +20V DC för att ge gain.

Fick tag på en bunt med 12V NPN RF transistorer för HF som ska klara mer än 10W vid 12V och i klass AB. Dessa var stämplade 2SC1945 och en Mitsubishi logga på dom - så risken är stor att dom var fejk, s.k ommärkta och med fel data eller pinout

Rotade fram gamla scheman från JA tillverkade amatörradioprylar som byggdes mycket på 2SC komponenter och nedan i bild syns en variant som skulle kunna fungera och går i klass AB. Kretsen är urgammal och borde fungera denna gången också. Kretsen har en enkel biaskrets med en biastransistor som har temperaturkompensering genom två småsignaldioder. 

Letar man bland kretsscheman från gamla Yaesu radio, och andra tillverkare, hittar man liknande kopplingar där.

Ett exempel på krets, har inte gjort exakt enligt bilden men nästan rätt.

Ett vanligt problem med junkboxar är att dom innehåller prylar som inte alltid har ett känt ursprung.

Letade efter lämpliga och men samtidigt inte överdimensionerade ingångs och utgångstransformatorer.

Det blev många provskott med in och utgångstransformatorer innan en lösning valdes ut.

På ingången sitter nu en FT37-43 som är trifilärlindad med 3x0.2mm fabrikstvinnad och lackerad tråd i tre färger, en tråd för ingången, och en tråd vardera för respektive transistor som effektfördelare samt bias DC matning igenom lindningarna.

Provade först med en tvåhålskärna typ BN-202 och med den så krävdes lägre driveffekt i jämförelse med FT37-43 i trifilärformatet. Nackdelen är storleken, BN-202 är tänkt för lite mer effekt, stor och tung.

Idealet vore om junkboxen hade en ännu mindre tvåhålskärna och tunnare lackerad tråd, typ 0.2mm....vilket inte fanns.

På utgången sitter nu en BN43-202 tvåhålskärna med ett varv på primär och på sekundär sidan plockades varv efter varv av till den fungerade bäst. DC matas via en bifilärlindad drossel där +12V DC leds av till jord med 1uF och två 10nF keramiska kondensatorer samt ytterligare en ferritdrossel och 470uF. Provade fört med en bifilärlindad FT37-43 toroid men den blev väldigt varm snabbt, tog istället en FB43-6301 tubferrit som nu verkar klara jobbet och ger samtidigt plats för fler bifilära varv med 0.5mm tråd. Efter första DC drossel sitter ytterligare en drossel med en FT37-43 närmare tio varv 0.5mm tråd samt ytterligare en drossel med två ferroxcube ferritpärlor och två varv 0.5mm tråd.

Provade först utgångstransformator med större ferriter avsedda för bredbandiga RF applikationer, två parallella rör, en ringferrit eller en stor tvåhålskärna, resultatet var ungefär detsamma som med BN202 men storleken och effekttåligheten behövs inte.

BN-202 använde jag även i 20W mosfet HF slutsteget och där blir kärnan kanske lite för varm, så detta PA med lite lägre effekt lär nog klara sig så länge man inte har 100% duty cycle

Ett urval av provade ferriter

Ett kretskort tillverkades, toner transfer metoden igen, och som vanligt smög sig ett antal fel in i layouten. Jag insåg inte att 2SC1945 kylfena är jord/emitter förrän det var för sent....8/

Fick dra en liten extra tråd för kollektorn till utgångstransformatorn. Även ett nät för en dämpsats lades in på kretskortet.

Som man kan se nedan i bild så används en +12V 0.5A regulator till bias stabilisatorn, och biastransistorn är en TIP31C som ger 0.6-0.75V till RF transistor basarna vid drift.

Som stab och temperaturkompensatorer används 1N4448 två stycken i serie som ska limmas fast på en av RF transistorerna. Egentligen borde man ha en diod på respektive RF transistor men jag fick inte till den med kretskortslayouten...8). Biaskretsen sätter slutsteget i klass AB och sänker biasspänningen i takt med att värmen i 2SC1945 ökar.

Ytorna runt in och utgångstransformatorerna blev lite större än nödvändigt med blev så i syfte att kunna prova olika lösningar enkelt.

Använder ytmonterade komponenter där det finns tillgängligt i junkboxen, annars blir det till att använda hålmonterade komponenter - så kretskorten blir en mix av båda.

Transistorerna för DC reglering och bias skulle kunna vara ytmonterade varianter men eftersom kretskortet är egentillverkad med enkla genomföringar till jordplanet så kommer kretskortet inte ligga an plant mot kylflänsen. Så vanliga TO220 är enklare att använda direkt mot kylflänsen. TIP31 har isolationsbricka och plastskruv eftersom kollektor är kylfläns. 7812 regulatorn och RF transistorerna har jord/emitter på kylfläns.

Förutsättningarna fatt driva slutsteget är en 12V QRP drivsändare med 1.6W uteffekt -  vilket är för mycket driveffekt för dessa två RF transistorerna. Enligt databladet räcker det med 0.4W. f
Först provades med en extern dämpsats på -3dB och sen ytterligare -6dB

1.6W till en 3dB dämpsats verkar fungera...även om det återstår att mäta upp utsignalerna (övertoner) och se hur dessa ser ut.....

Dämpsatsen tillverkades av 3st 1206 SMD motstånd i parallell - som verkar klara av att halvera driveffekten på 1.6W

Efter en del justeringar av transformatorerna, DC matning och kondensatorer så är nu resultaten enligt bild nedan

Med 7MHz sändaren ansluten till slutsteget så blir det runt 13W uteffekt, en stabil uteffektsnivå vid +13.3V och 3.9A ström, vilket borde ge en verkningsgrad strax under 50%

Databladet för 2SC 1945anger 60-70% verkningsgrad - men det är data för en frekvensbestämd krets i klass C -  och inte för ett bredbandigt slutsteg i klass AB ;)

Nu har jag valt att göra slutsteget linjärt, men det hade gått att köra det i klass C om endast 7MHz CW sändaren skulle användas.

Med en IR termometer mäts yttemperaturen på komponenterna - efter 1minut kontinuerlig bärvåg är RF transistorerna 65C varma, BN202 kärnan närmar sig 50C. +12V stabben och bias transistorerna blir också över 40C. 

Den lilla kylflänsen blir fort varm men tar effektivt bort värmen från transistorerna. T

japp - det var steg 1 klart - kretsen monterad, provkörd, utprovad och justerad.

Steg 2 borde vara att få dit ett 7MHz LPF samt en T/R krets och ett plåtsvep som skruvas fast på kylflänsen.

Men det finns  även mosfet som ger gain även på 12V - så kanske blir det ytterligare ett slutsteg för att prova hur de fungerar ;), kanske går det göra det lite mindre och kanske lite mer effektivitet.