Modification  ZETAGI B550P

L’amplificateur ZETAGI B550P est un ampli destiné à l’origine pour la Citizen Band (27MHz) et possède deux push-pull de deux transistors MRF455 (soit 4 X MRF455). Il fut donné pour une utilisation de 20MHz à 30MHz pour une puissance de sortie de 300W AM et 600W SSB (ce qui est loin d’être le cas sur le terrain…)

Cet amplificateur ZETAGI B550P a existé sous deux versions : une première version avant 1992 et une dernière version après 1992. La différence principale réside dans la qualité des composants : les résistances de puissance étaient de bien meilleure qualité dans la première version.

      Ci dessous:    ANCIENNE VERSION                       DERNIERE VERSION

Cependant, les améliorations suivantes ont été apportées par ZETAGI à la dernière version :

1.1/  ajout d’une résistance variable permettant un réglage du courant de repos (résistance fixe sur la première version, contrairement au schéma original)

1.2/ le circuit imprimé est « découpé » au niveau du transistor de polarisation (BD139) permettant son éventuel remplacement sans démonter toute la platine ampli.

1.3/ ajout de selfs de choke sur l’arrivée du +12V au niveau des collecteurs.

Malgré quelques petits défauts à corriger, c’est une excellente base de départ pour un amplificateur toutes bandes  radioamateur et qui, une fois terminé, n’aura rien à envier à un éventuel concurrent comme le RM HLA300 (qui possède aussi ses propres défauts…)

 Voici la documentation originale de mon ampli acheté neuf en 1994:

 Et voici le schéma détaillé: 

                                             ZETAGI B550P après 1992

                                            ZETAGI B550P avant 1992

     Ce dernier schéma servira de support pour les modifications qui vont suivre car il me parait plus "lisible" que celui de l'ampli dernière génération. 

La modification de cet ampli se décompose en cinq parties :

* modification du couplage des push-pull et des transfos entrée/sortie qui permettra une utilisation sur la totalité de la bande HF avec un rendement acceptable.

* modification du circuit VOX permettant soit une utilisation simple du vox HF (comme d’origine) soit une commande PTT par le tranceiver.

* plusieurs petites modifications qui tendent à améliorer quelques points critiques sur l’ampli d’origine.

* changement des transistors d’origine par des transistors plus puissants afin d’améliorer le rendement de l’ampli.

* ajout d’une platine filtres de bandes.

1/ modification du couplage des push-pull :

Voici ici le cœur de la modification, indispensable pour une utilisation de 160m à 10m. D’origine, et en l’état, l’ampli fonctionne avec un rendement à peu près correct sur les bandes hautes, et non satisfaisant sur les bandes basses (jusque la tout va bien car c’est un ampli destiné au départ pour la bande 11m). J’ai alors exploré plusieurs pistes qui m’ont emmenées aux conclusions suivantes :

1.1/ les transfos d’entrée sont des BN43-202 qui conviennent parfaitement (après avoir essayé des BN61-202 et BN73-202 qui offrent un rendement moins linéaire sur toute la bande HF)

1.2/ les transfos de sortie sont constitués de tubes ferrite dont la perméabilité est légèrement inférieure au matériaux type 61.

             Ci dessus, les ferrites binoculaires BN43-7051 qui ne conviennent pas.

A ma grande surprise, et après remplacement par des ferrites binoculaire BN43-7051, ces tubes ferrite d’origine sont ceux qui offrent également le meilleur rendement sur la totalité de la bande HF, je les ai donc, remis en lieu et place, ce fut une perte de temps mais une expérience intéressante.  Je ne connais malheureusement pas la référence de ces tubes ferrite d’origine.

1.3/ Le système de couplage (tant en entrée qu’en sortie) entre les deux push-pull est à base de selfs à air en cuivre argenté de toute beauté mais inefficaces sur les bandes basses:

        il faut les dessouder et les remplacer par :

L’amplificateur est maintenant utilisable de 160m à 10m avec les résultats suivants :

AVANT MODIFICATION

APRES MODIFICATION

D’origine, les résultats étaient meilleurs sur la bande 10m avec une perte de gain vers les bandes basses mais  avec un rendement remontant curieusement sur la bande 40m.

Après modification, le gain n’est pas vraiment linéaire mais cependant très acceptable sur toutes les bandes  avec le meilleur rendement sur la bande 40m. On peut encore gagner quelques dizaines de watts sur les bandes extrêmes avec 15w à 20w en drive, d’où l’intérêt de conserver l’atténuateur 6 positions en entrée. Les mesures de puissance ont été faite avec un Bird 43 en mode SSB avec un générateur deux tons.

2/ modification du circuit VOX

D’origine, l’ampli se commute en émission / réception grâce à un circuit Vox HF dont le délai de retombée du relais est soit instantané (position AM sur la façade), soit lent (position SSB). En effet, cet interrupteur commute simplement un condensateur chimique (C2 sur le schéma) et n’agit pas sur la polarisation des transistors.

Ce vox HF, bien que très utile dans plusieurs situations (portable occasionnel ou utilisation avec différents tranceivers) est pénible à la longue et une commutation franche commandée par le tranceiver (par mise à la masse en phase émission de la pinouille centrale, présente sur la plupart des amplificateurs radioamateur) devient vite indispensable.

La modification qui suit permet de conserver le Vox HF et d’utiliser au choix la fiche PTT ou le Vox HF. Ceci est possible par l’ajout d’un transistor PNP et de commuter le relais E/R par le plus au lieu du moins comme d’origine, voici le schéma:

J’ai préféré ôter les composants d’origine du Vox HF et tout remettre sur une petite platine très simple qui intègre les deux systèmes de commutation.

      Ci-dessus, la partie du circuit prête à recevoir la platine, on voit les repères pour le cablage et la place libre des composants dessoudés.

La liste des composants à supprimer est visible sur le schéma en début de page.

Le câblage de la platine nécessite de couper deux pistes sur le circuit imprimé de l’ampli côté radiateur:

 sinon, pas de difficulté particulière et cela fonctionne du premier coup, la platine sera fixée sur le circuit imprimé de l’ampli avec deux morceaux de fil de cuivre de 2,5mm2 soudés côté masse:

              Ci-dessus, l'arrière de l'ampli, avec la fiche RCA permettant la liaison PTT avec le tranceiver (avec un cordon de récupération audio par exemple).

On apperçoit aussi le cordon 12v vers les ventilateurs.

3/ plusieurs petites modifications :

L’ampli comporte quelques faiblesses à corriger :

3.1/ les selfs de choke sur l’arrivée du +12V des collecteurs des transistors sont des VK200, bien que leur rôle soit utile, elles sont largement sous dimensionnées et seront remplacées avantageusement par une spire de fil de cuivre émaillé de 2mm de diamètre au travers d’une ferrite binoculaire BN43-202

                    AVANT                                                       APRES

3.2/ La jonction entre le circuit imprimé et les SO239 (entrée et sortie de l’ampli) se fait d’origine par soudure sur une traversée sous forme de petit rivet dont le contact n’est pas franc, gratter la piste côté radiateur et souder un petit bout de fil de cuivre nu au travers du rivet jusqu’aux la pinouilles centrales des SO239:

3.3/ le coaxial utilisé pour les liaisons est du RG58U qui sera avantageusement remplacé par du coaxial Téflon RG316 de 2,5mm de diamètre qui tient 500w sans problème.

3.4/ Le strap de liaison entre le coupleur de sortie HF et la sortie HF (qui passe par dessus un transfo de sortie) est un simple bout de fil à gaine plastique et sera remplacé par du fil souple gainé Téflon (on peut aussi mettre du fil de cuivre émaillé), laisser ½ cm entre le fil et le transfo.

4/ changement des transistors d’origine par des transistors plus puissants :

Poussons la plaisanterie un peu plus loin : serait-il possible de gagner encore plus en gain ? j’ai bien dit en gain et non en puissance, l’idée est de mettre des transistors plus puissants et plus robustes que ceux d’origine afin de gagner en linéarité, propreté de signal et de driver avec moins de puissance. Le choix se porte sur 4 transistors HF MRF421 dont les caractéristiques sont compatibles avec les transistors d’origine.

                         DATA du MRF455                                DATA du MRF421

Ces transistors ont été achetés chez Henry Radio aux USA :  http://store03.prostores.com/servlet/henryradio/the-Amplifier-Components/Categories

Ceci pour la somme de 80 euros environ les quatre pièces port compris. L’emballage est soigné et Henry Radio fourni également la graisse silicone:

On se lance dans l’aventure :

-          platine démontée, dessouder proprement les transistors d’origine en s’aidant d’une lame de cutter.

-          ôter le trop plein de soudure sur le circuit imprimé.

-          Nettoyer au mieux les coulures de résine

-          Remettre en place le circuit imprimé avec ses entretoises

-          Mettre en place les transistors avec une fiche couche de graisse silicone,

-          serrer les vis correctement

-         souder avec un fer puissant, franchement.

Effectuer une dernière vérification avant le branchement. Tout va bien, on insère un ampère mètre entre le +de l’ampli et le +12v de l’alimentation calibre 1A environ.

Brancher l’alimentation 12V, une charge de 50 ohms en sortie et en entrée de l’ampli, en position réception, l’ampli débite 40mA (correspond entre autres à la  consommation des diodes LED).

Faire passer l’ampli en émission grâce à la prise PTT (de la platine Vox / PTT).

Régler alors le potentiomètre ajustable R20 de 2,2 k ohms jusqu’à une déviation de 440mA sur l’ampère mètre, cela correspond à un courant de repos de 100mA par transistor, assurant ainsi une linéarité parfaite.

On peut commencer les essais en injectant de la HF en commençant par 2W et toujours sur les bandes hautes en premier (ou l’ampli est sensé donner le moins de gain).

Voici ce que l’on observe :

AMPLIFICATEUR ZETAGI B550P AVEC 4 X MRF421 :

La pente de gain ressemble beaucoup à celle obtenue avec les 4 X MRF455 ce qui laisse penser qu’elle dépend plus des matériaux utilisés pour les transfo entrée et sortie mais aussi du couplage des deux modules entrée et sortie et non aux caractéristiques des transistors eux même.

Les résultats sont plus que satisfaisants même si on observe à puissance drive égale une hausse moyenne de 20% environ.

Conclusion sur cette dernière modification :

En l’état, l’ampli peut sortir plus de 300w sur toutes les bandes et dépasse les 500w sur la bande 40m avec 20w en drive, mais il est prudent de ne pas dépasser 10w en drive car l’échauffement se fait sentir au bout de quelques minutes : le radiateur qu’il faut ventiler absolument, mais aussi les transfo de sortie et le tube ferrite de couplage en sortie des deux push pull.

La ventilation se fera avec deux ventilateurs 12v 12cm de récupération alimentation à découpage de PC. Ils ont l'avantage d'être extrèmement silencieux et efficaces, de plus, ils s'adaptent parfaitement au radiateur de l'ampli B550P. L'alimentation se fera sur le +12V au niveau de l'inter ON/OFF de la façade.

Un échauffement important des résistances de 68 ohms 2w (entre bases et collecteurs des transistors) m’ont conduit à un remplacement par deux résistances de 150 ohms 2w en parallèle ( X 4 bien sur)

5/ ajout d’une platine filtres de bandes :

Afin de conserver une pureté spectrale correcte, il est indispensable d’installer en sortie d’ampli une platine avec des filtres de bandes commutés, un peu comme je l'ai fait dans le passé sur mon ampli à 4X IRFP250.

L’idée pour le constructeur est de faire une platine indépendante pouvant donner suite à différents amplificateurs, cela existe tout prêt dans le commerce à prix d’or alors que la construction est très simple et le prix des composants  plus que raisonnable.

Le circuit imprimé pour cette platine dépend avant tout de l’implantation des relais utilisés. Je conseille de s’approvisionner en relais (12 relais en tout : 2 par bande) puis de réfléchir à l’implantation.

Voici une base de départ sérieuse qui fonctionnera :