Стабилизатор анодного напряжения

Выполняет две задачи: эффективно сглаживает пульсации выходного напряжения и обеспечивает плавную подачу высокого (анодного) напряжения, предотвращая аварийные режимы при включении. Стабилизатор имеет защиту от перегрузки по току. Немного подробнее о работе защиты: при указанном номинале R9 в 1 Ом при токе более 500 мА падение на нем составит 0.5 Вольт и возникший ток базы через R10 начнет отпирать транзистор Q2, который, в свою очередь, соединит собой исток и затвор Q1 и будет его принудительно закрывать. Напряжение на выходе фильтра начнет соответственно понижаться со скоростью разряда выходного конденсатора C12, конденсатора опорной цепочки C5 и стекания его заряда через резистор R5. Сам силовой транзистор Q1 полностью не закрывается, а переходит в режим стабилизации тока на уровне 0.5 А. Если превышение будет долгим, транзистор может выйти из строя от перегрева из-за чрезмерной рассеиваемой мощности, поэтому допускать короткого замыкания и работы в режиме ограничения тока крайне нежелательно. Защита призвана сгладить именно кратковременные (менее секунды) импульсы, переходные процессы, коммутацию, искрение.
Изменяя номинал R9, можно задать нужный порог срабатывания электронной защиты.
Подробнее о работе электронного фильтра можно почитать здесь http://www.radiolamp.ru/drossel.php и здесь http://sergeev21.narod.ru/uzf.htm

рис.2 Принципиальная схема анодного фильтра

Конденсатор C5 должен иметь как можно меньшую утечку, лучше всего применить высококачественный пленочный конденсатор (и ни в коем случае не бумажный! типа КБГ, МБГО и т.п.). На печатной плате предусмотрена возможность установки разных типоразмеров конденсаторов на выбор. Емкость конденсатора C5 в сочетании с сопротивлением R4 задает время нарастания напряжения на выходе:

Стабилизатор накала

Выполнен по классической схеме на линейном интегральном стабилизаторе с той лишь разницей, что из-за низкого напряжения на обмотке ТН44 и последующем дополнительном падении напряжения на диодах выпрямителя на выходе выпрямителя в идеале имеем всего около 7.7 Вольт. Поэтому были выбраны диоды 1N5821 с минимальным прямым падением на номинальном токе (0.50V @3A) и применен стабилизатор типа Ultra Low Dropout voltage типа LM1085IT-ADJ с минимальной разницей между входом и выходом порядка 1 Вольт на токе 1А (замена: LM1084 на 7.5A, LT1086 и 1.5 А соответственно). Нужное выходное напряжение задается делителем R8, R7, R6 и RP1 в цепи ADJ микросхемы LM1085. Подстроечный резистор RP1 позволяет более точно задать требуемое напряжение на выходе.

рис.3 Принципиальная схема стабилизатора накала

Коэффициент подавления пульсаций у этой микросхемы не хуже 72 dB (4.000 раз), что гарантированно обеспечивает уровень пульсаций на выходе менее милливольта, а уровень шумов - 200 мкВ.
Емкость C6 набрана из двенадцати конденсаторов 1000µF x 10V, применение мной низкопрофильных конденсаторов - ограничение конструктива; пульсации на выпрямителе при таком номинале составляют чуть больше вольта в размахе. Если позволяет высота - можно набрать C6 из более высоких 2200µF x 10V, что уменьшит пульсации и увеличит максимальный допустимый выходной ток накального стабилизатора до 2 Ампер при входном переменном напряжении 6,3 В и до максимально возможного для этого типа микросхемы (3А или 7.5А) при входном переменном с трансформатора 7,5-7,7 В, если позаботиться о достаточном её охлаждении.
Об устойчивости: производитель рекомендует и считает достаточным наличие на выходе одного высококачественного алюминиевого конденсатора на 100 или 150 µF (на схеме - С9) либо твердотельного танталового конденсатора 22 µF. В этом случае гарантируется стабильность и устойчивость работы. О защите микросхемы от перегрузок: только в том случае, когда в нагрузке окажется конденсатор емкостью 1000 - 4700 µF (в схеме C9 имеет номинал 330µF), для предотвращения выхода из строя микросхемы желательно (но не обязательно) включение защитного диода типа 1N4002 - 1N4007 между выходом и входом IC1 (катодом ко входу), который нужен для разрядки C9 после выключения блока из сети.
Керамические конденсаторы C7 и C8 введены для дополнительной устойчивости и снижения шумности микросхемы на ВЧ; резистор R12 обязателен для подгрузки стабилизатора на холостом ходу.
В любом случае, если есть возможность домотать несколько витков на накальный трансформатор, имеет смысл увеличить переменное напряжение на входе с 6.3 до 7,5...7,7 Вольт, что даст запас по нагрузочной способности.

Блок отрицательного смещения

У имеющегося у меня трансформатора нет "лишней" обмотки для организации напряжения смещения отрицательной полярности, поэтому пришлось использовать метод "вольтодобавки" на однополупериодном выпрямителе VD4 C3, обеспечив развязку конденсатором C1. Полученное напряжение выравнивается параметрическим стабилизатором R2, C4, ZD1-ZD2. Ток, потребляемый узлами исследуемого аппарата от подобного источника смещения, обычно мизерный (микроамперы - доли миллиампер), поэтому задан ток параметрического стабилизатора около 3 мА; чтобы исключить ненужный нагрев и стабилитронов ZD1, ZD2 и гасящего резистора R2. C выхода параметрического стабилизатора отрицательного смещения напряжение подается на потенциометры RP2 и RP3, которыми задается нужное напряжение смещения в исследуемых схемах. Ток, текущий через этот каскад, составляет около 2,8 мА и его нужно учитывать в расчете балластного сопротивления R2 и требуемого тока через стабилитроны.

Печатная плата

Так как будущий корпус весьма компактен, пришлось принять меры для того, чтобы "вписать" все узлы в существующий конструктив и при этом обеспечить нужный режим охлаждения. Для этого, например, как было сказано выше, емкость C5 представляет собой 12 включенных параллельно конденсаторов 1000µF x 10V (D=10mm, h=12mm), чтобы получился "большой и плоский" конденсатор на 12.000µF x 10V. В качестве радиаторов для Q1 и IC1 использованы отрезки уголка 40х20х2мм длиной 58мм. Площадь рассеяния радиаторов составляет примерно 50кв.см, что позволяет рассеять на них по 10W тепла при температуре около 70С, что для IC1 более чем достаточно, а для тепловые режимы для Q1 требуется уточнить при эксплуатации. Для придания необходимой жесткости плата по длинной стороне усиливается дюралевым уголком 10х10х1мм, являющимся также и верхней частью каркаса корпуса.

рис.6 Монтажный чертеж