home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ PC Electronics for your PC / pcelectronics.bin / _archive / TAP2.ZIP / TRIODE.DOC < prev    next >
Text File  |  1996-08-17  |  8KB  |  203 lines
  1.                    T.A.P. Version 2.0 (C) 1989-1996
  2.                       (Triode Amplifier Program)
  3.  
  4.                               FREEWARE
  5.  
  6.                           Courtesy of KD9JQ
  7.  
  8.  
  9. T.A.P. Version 2.0 (Triode Amplifier Program) provides the Amateur with a new
  10. Tool in Designing Triode Power Tube Amplifiers for Grounded Grid Service. 
  11. This Program should be considered as a designers aid only and does not represent
  12. all facets of High Power Amplifier design.  It is left to the user to verify 
  13. correct Filament Voltages and Currents for the frequency of operation, to verify
  14. the correct plate voltage and dissipations per operating class, and as well as
  15. the proper cooling and mounting methods recommended by the tube vendor. The user
  16. does not need to have to Plate/Grid-Voltage/Current Plots to use this program
  17. unless a new device data file is required.
  18.     
  19. The following information will guide the designer with Menus and Prompts.  
  20.  
  21. Start:
  22.  
  23.     1.  Press <CR> to pull up the Library files of typical triodes.
  24.  
  25.     2.  Type in the file name (.TUB extension assumed) and press <CR>
  26.  
  27.      3.  A menu will pop up indicating 4 possible design selections or Exit.
  28.         
  29.         F1 will find IBdc, RL Given PO, VDC, VBmin
  30.  
  31.         F2 will find IBdc, PO Given RL, VBmin, VDC
  32.  
  33.         F3 will find VBmax, PO Given IBdc, RL, VBmin, VDC
  34.  
  35.         F4 will find VBmin, PO Given RL, IBdc, VDC
  36.  
  37.         F9 Exit  "Ends Program"
  38.  
  39.     4.  A series of prompts will appear requesting input from the designer.
  40.             Enter the requested information at this time.  The program utilizes
  41.             Data from the Tube Library File to simulate the Tube Characteristics
  42.             at VBmin (Plate Voltage at full IB).
  43.             
  44.             VDC = DC Plate Voltage @ no load.
  45.                  
  46.          Guideline; 
  47.                  Plate voltage should not exceed 
  48.                  VDC (Maximum rated) - (.5 * Vp-p Drive)
  49.  
  50.  
  51.           VBmax = Maximum Instantaneous Plate Voltage at IB @ cutoff.  
  52.                   Should not exceed VDC.
  53.                  
  54.  
  55.  
  56.  
  57.  
  58.  
  59.  
  60.                                 Page 2
  61.  
  62.           VMmin = Minimum Instantaneous Plate Voltage at Peak Plate Current
  63.                  ** Hint **  Use 10% +/- 5% of VB to start.  
  64.                  Lower  VMmin => higher Grid current, higher drive
  65.          Higher VMmin => lower Grid current, lower drive
  66.  
  67.                  Guideline;
  68.                  VKmax < .75 * VBmin  where VKmax = Peak Grid Voltage 
  69.  
  70.             VP = VBmax - VBmin  (1/2 Plate Swing)
  71.  
  72.           IBdc = DC Plate Current at Full Power
  73.  
  74.             PO = Output Power Desired (Po to Load will reflect FeedThru Drive)
  75.  
  76.             RL = Plate Load in Ohms (Final Load reflects FeedThru Drive)
  77.             
  78.             FO = Operating Frequency (Mhz)
  79.       
  80.             N  = Number of Tubes used in Parallel (Not for Push Pull)
  81.  
  82.          CLASS =   C ( 165 Deg Conduction)
  83.                    B ( 180 Deg Conduction)
  84.                  AB1 ( 185 Deg Conduction
  85.                  AB2 (~191 Deg Conduction)
  86.                 USER (Conduction Angle or Bias)
  87.  
  88.     USER Option:  
  89.  
  90.     You will be prompted for [A] Angle or [B] Bias. 
  91.       
  92.         The Angle allows the user to select a particular conduction 
  93.         angle from 140 to 220 Degrees.  The corresponding Bias voltage will be
  94.         calculated.  
  95.  
  96.         The Bias option allows you to enter a particular fixed voltage. The
  97.         corresponding Conduction Angle will be calculated.  This option is
  98.         useful when using zero bias triodes.  A bias of "0" volts must be
  99.         entered as a small number such as .0001.
  100.  
  101.           5.  A list of the calculated Design parameters will now be displayed.  
  102.             Any exceeded values will flash red.
  103.  
  104.     6.  To obtain Input/Output Matching circuit data press either the up or
  105.         down arrow keys.
  106.  
  107.     7.  A display of matching circuits for input and outputs is now shown.
  108.         Input T or PI Matching circuit component values can be obtained by
  109.         Toggling the TAB key. 
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114.  
  115.  
  116.  
  117.  
  118.  
  119.  
  120.                                 Page 3
  121.  
  122.             VG = Peak Cath Voltage Swing              
  123.             IB = Peak Plate Current   IB(DC) = IB/Kb
  124.         IG = Peak Grid  Current   IG(DC) = IB/Kg
  125.             CA = Conduction Angle (Radians)
  126.         VK = Cathode Bias Voltage     VK =(Cos(CA/2)*(VG+VBmin/U))+VDC/U)  
  127.             Kb = PI^2/CA (Radians)        Kg is a function of VK/(VG+VK)
  128.             Expected efficiency ~= (1 - (1/Kb)) * 100 %
  129.         PDCinput = VDC * IBdc  Po = VP^2/(2*RL)
  130.             PDISS = PDC - Po
  131.             N  (efficiency) = Po/PDC * 100 %
  132.             Po to Load = Po + Pfdthru  where Pfdthru = (VG+VK)^2/(2*RB)
  133.             PGDISS = (VG+VK)^2/(2*RG)  Grid Dissipation
  134.             RB = 2*(VG+VK)/IB      RG = 2*(VG+VK)/IG
  135.             RK = 2*(VG+VK)/(IB+IG)  Parallel Real component of Input Impedance
  136.             XP = -1 / (WO * CP) 
  137.             CP = Cath-Grid Capacitance.            
  138.             where WO = 2 * Pi * Fo  
  139.  
  140.             Converting to Series
  141.         RS =  RP/((RK/XP)^2 + 1)  XS = -RP*RS/XP
  142.             Zin = SQR(RS^2+XS^2)  Magnitude of Zin
  143.             Phase Angle = 2*ATN(XS/(RS+Zin))
  144.  
  145.             PIN = (VG+VK)^2/(2*Zin)
  146.  
  147.             The Output is designed for a PI design with an additional C/L 
  148.             circuit for intermediate impedance step up Transformation.  If only
  149.             the PI circuit is desired, the user can input a new transformation 
  150.             Impedance equal to the Load (50 ohms).  The Plate Tuning Capacitance
  151.             has the RFC Plate Choke and Tube Capacitance reactance removed.
  152.  
  153.             Items 1 thru 8 can be changed by the user at this time.
  154.         Select the Item number to change and enter the new value.  Enter a
  155.             Negative number when entering Inductance, and a Positive number for
  156.             Capacitance.  Only used for RFC's.  <CR> to update screen to new
  157.             values. 
  158.  
  159.             Toggling the UP or Down Arrow Keys will alternately pop up the Data
  160.             Display or Matching Circuits.
  161.  
  162.         8.  The center Menu allows for "Dynamic" design of the matching
  163.             circuits.  To use this option, you must have initially designed the
  164.             amplifier at the low end of the Band of interest and at the highest 
  165.             expected output power with the F1 selection.  Print out Data at 
  166.             this time.
  167.  
  168.         Press "D" and the program will prompt you for new power output level
  169.             (Lowest) and Upper Frequency end of the Band.  The screen will now 
  170.             display Matching circuit values required while maintaining constant 
  171.             inductor values.  Loaded Q and capacitance values are recalculated.  
  172.             Print out the new Data at this time.
  173.  
  174.         MENU will return you to the main menu.
  175.         FILE will return you to the .Tub Library.
  176.         PRINT will output the Data to your Printer.
  177.         QUIT will exit program.            
  178.  
  179.  
  180.                                 Page 4
  181.  
  182.         Note:  The designer should account for drive and bias current 
  183.             equalization of parallel devices.  If there is adequate grid and
  184.             plate dissipation then the problem may not pose a problem at HF.
  185.             
  186.         Circuit component losses are not figured in to the Gain.  Use of
  187.             High Q components for low losses are required in high power 
  188.             amplifiers.
  189.  
  190.             Example:
  191.             A QL of 12 to QU of 400 => (1-(QL/QU))*100% efficiency or .22dB Loss
  192.             in the Tank Circuit.  Subtract all Input & Output LC losses from
  193.             calculated Gain. 
  194.  
  195.  
  196.                  REFERENCES
  197.  
  198. RADIO HANDBOOK  22ND ED  By  William I. Orr  Section 7
  199.  
  200. RCA TRANSMITTING TUBE  TECHNICAL MANUAL  TT-5 10-62  Pages 46 - 62
  201.  
  202. CARE & FEEDING OF POWER GRID TUBES  VARIAN  4TH PRINTING 1982
  203.