Ampli HF bandes basses bon marché... Retour

L'amplificateur linéaire (BLU et CW) décrit dans ces pages, refuse de fonctionner correctement sur la bande des 80m. Voici un modèle de remplacement pour cette bande. Il est équipé de transistors MosFet de puissance IRF510, ainsi que de bobinages à tores de types standards et courants. Un minimum de composants, une plaque d'époxy cuivré sur les deux faces, et voilà un amplificateur fonctionnant à coup sûr, ne craignant pas les désadaptations de charge.
Le schéma est très classique pour ce type de transistors, et a déjà été décrit dans de nombreux ouvrages. Il s'inspire d'un montage de Drew Diamond VK3XU paru dans les carnets du G-QRP-Club ainsi que dans le RSGB Handbook.

Description : L'utilisation, dans cet amplificateur, de transistors MosFet de puissance (prévus d'origine en commutation dans les alimentations à découpage), a pas mal d'avantages. D'abord, les transistors sont très bon marché, un peu plus d'un euro pièce, ce qui, lors de fausses manipulations, n'est pas une catastrophe. On peut également alimenter ce montage sous différentes tensions ; plus la tension d'alimentation est élevée, plus la puissance de sortie est grande. L'amplificateur supporte sans broncher aussi bien les courts-circuits que les circuits ouverts sur la sortie antenne, et il reste stable quel que soit le TOS. Le seul inconvénient est l'emballement thermique (donc la destruction) des MosFet, lorsque la tension continue, appliquée sur la " gate ", est trop élevée. Cette tension se règle une fois pour toute (P1), et en faisant bien attention, il n'y a aucun risque.
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Voyons le schéma en détail : à l'entrée, les résistances R1, R2 et R3 constituent un atténuateur HF. Les valeurs de ces résistances seront choisies en fonction du niveau du signal HF appliqué. T1 est un transformateur d'impédance déphaseur. Il permet d'injecter le signal HF en opposition de phase de 180° sur la " gate " de Q1 et de Q2, ce qui est essentiel pour un fonctionnement en " push-pull ". R5 et R6 ont deux fonctions, elles stabilisent, par contre-réaction entre drain et gate, l'amplificateur (bien qu'il n'en ait pas vraiment besoin), et constituent avec R4 et P1 un diviseur de tension ajustable pour alimenter la " gate " de Q1 et de Q2 en tension continue, et ainsi fixer leur point de fonctionnement.
D1 est une diode zener de protection qui fait chuter la tension de " gate " quand la température des transistors s'élève. Elle est soudée directement sur la " source " d'un des transistors pour une meilleure conduction thermique.
T2 est une self de choc symétrique pour alimenter les transistors. T3 est un transformateur symétrique dissymétrique (balun). Le rapport de transformation est de 1 puisque l'impédance de sortie (drain à drain) des transistors est de 48 ohms.
Suit un classique filtre passe-bas à deux cellules pour diminuer les harmoniques. Aucune harmonique est supérieure à -45db.
Montage: Les éléments sont soudés directement sur la face cuivrée. Cette face sera gravée de façon classique, ou à défaut avec une petite perceuse à main munie d'une petite fraise. La liaison de masse avec la deuxième face cuivrée se fait au travers des deux petits trous marqués X sur le schéma d'implantation. Il suffit de faire passer un petit fil de cuivre et de souder les deux côtés.
Si la puissance de sortie envisagée ne dépasse pas les 6 watts, il n'y a pas besoin de radiateur supplémentaire pour les transistors, la surface cuivrée suffira. Par contre si cette puissance est plus élevée, il faut envisager de refroidir les transistors par la mise en place de radiateurs. Attention à bien utiliser des isolants de fixation de transistors, pour ne pas relier accidentellement à la masse la plaque métallique des transistors (celle-ci est reliée au drain, donc au +).
Une des pattes de P1 ne doit être reliée à rien, ne pas la souder. Pour être sûr de ne pas faire contact, la couper carrément.
Le plus délicat à réaliser, ce sont les transformateurs sur tores T1, T2 et T3. Bien faire attention au sens des fils, représenté par le point en haut des selfs sur le schéma. Vérifier à l'ohmmètre, car une erreur dans les bobinages suffit à rendre l'amplificateur inopérant. Les fils sont légèrement torsadés entre eux (voir photo). Ne pas oublier de décaper l'extrémité des fils émaillés avant de souder.
Le côté " masse " de la diode zener D1 doit être soudé directement sur la patte " source " de Q1, pour une bonne liaison thermique entre ces deux éléments.

Reglages: Il est important de ne pas saturer l'entrée de cet amplificateur (sinon gare à l'étalement du signal de sortie !). Pour ce faire, il faut modifier les valeurs de l'atténuateur d'entrée (R1, R2 et R3) en fonction de la puissance du signal d'entrée.
Plusieurs cas peuvent se présenter. Si l'amplificateur est alimenté entre 12 et 14 volts, la puissance de sortie sera de 5 à 6 watts HF, et le signal d'entrée ne devra pas dépasser 100 à 150 milli-watts HF. Si l'amplificateur est alimenté entre 24 et 30 volts, la puissance de sortie sera de 20 à 25 watts HF, et le signal d'entrée ne devra pas dépasser 1 watt HF.
Il est clair que, suivant la puissance d'entrée disponible, il faudra choisir une valeur d'atténuation correcte. Voir pour cela le tableau 1 donnant les valeurs de R1, R2 et R3 en fonction de l'atténuation désirée, en sachant, par exemple, que -10db est une atténuation de 10 fois la puissance, que -6db est une atténuation de 4 fois la puissance, et que -3db correspond à une réduction de moitié de la puissance.
Résistances / Atténuation - 3 db - 6 db - 10 db
R1 300 ohms 150 ohms 100 ohms
R2 18 ohms 39 ohms 68 ohms
R3 300 ohms 150 ohms 100 ohms

Tableau 1

La dernière étape consiste à régler la tension de " gate " des transistors. Celle détermine le point de fonctionnement pour une amplification linéaire, sans distorsions. Insérer un ampèremètre dans le circuit d'alimentation de l'amplificateur. Placer le potentiomètre P1 à fond en tournant à gauche, au minimum de sa valeur (très important pour ne pas griller d'emblée les transistors).Mettre sous tension, passer en émission en ayant pris soin de régler le gain micro à zéro (il ne faut pas qu'il y ait de signal à l'entrée de l'amplificateur) et régler doucement P1 pour faire monter le courant jusqu'à 250 mA environ. Ne plus retoucher P1.
L'amplificateur est prêt à fonctionner, et à apporter toute satisfaction.

Cliquer pour agrandir Cliquer sur les images ci-contre pour le circuit imprimé et le schéma d'implantation, et ci-dessus pour le schéma électrique, afin de les agrandir, pour en avoir un exemplaire utilisable. Les dimensions du circuit sont 130 x 48 mm. Cliquer pour agrandir
Liste des composants:

R1, R2, R3 : voir tableau 1
R4 : 27 ohms
R5, R6 : 470 ohms
P1 : 250 ohms ajustable à plat
C6, C7, C8, C9 : 820 pF céramique, ou mieux polyester ou mica
C1, C2, C3, C4 : 100 nF céramique
C5 : 1 µF / 35v tantale
D1 : zener 3v3

Q1, Q2 : IRF510
T1 : 11 spires trifilaires torsadées fil émaillé 0,5mm sur tore FT50-43
T2, T3 : 11 spires bifilaires torsadées fil émaillé 0,5mm sur tore FT50-43
L1, L2 : 20 spires fil émaillé 0,5mm sur tore T50-2

Fournisseur composants, kit et circuit imprimé:
Dahms Electronic, 34, rue Oberlin, 67000 Strasbourg
Tél. : 03.88.36.14.89. - Fax : 03.88.25.60.63.