168822. lajstromszámú szabadalom • Tranzisztoros váltófeszültségerősítő "lebegő - nullpontos" rendszerhez

3 168822 4 Kitűzött cél a felsorolt két erősítőtípus hiányosságainak kiküszöbölése, valamint azok előnyeinek egyesítése, egy a lebegő nullpontos rendszerben működő speciális erősítőben. Feladat olyan váltófeszültségerősítő kidolgozása, amely teljesíti az alábbi feltételeket: Az erősítés és a sávszélesség szorzata igen nagy legyen, a minimális és maximális kivezérléshez tartozó áramfelvétel azonos legyen, alakhűen kell végezni olyan négyszögjel-sorozat átvitelét, amelyben a hasznos jelhez képest nagy amplitúdójú zavarimpulzusok is előfordulnak, ezeket a zavarimpulzusokat határolni kell, továbbá az áramkörnek nagy bemenő- és kimenő-ellenállással kell rendelkezni. Ezenkívül az erősítőt kompenzálni kell a hőmérsékleti hatásokkal szemben anélkül, hogy stabilizált tápfeszültségforrásra lenne szükség. Továbbá mellőzni kell az alkatrészekkel szemben támasztott különleges válogatási előírásokat, valamint a biztonság kedvéért korlátozni kell a beépítendő kondenzátorok számát, és végül egy előre megadott felső kapacitásértéket nem szabad túllépni. A kitűzött feladatot a találmány szerinti váltófeszültségerősítő esetében úgy oldjuk meg, hogy egy földelt emitteres erősítőfokozatban, amelynek bázisosztója, emitter- és egy kollektorellenállása van, az említett koUektorellenálással egy áramgenerátornak kapcsolt tranzisztort és egy, az utóbbi emitterével sorbanfekvő ellenállást kapcsolunk párhuzamosan. Az áramgenerátor egyenáramú ellenállása a kollektorellenálláshoz képest kicsi, a váltóáramú ellenállása viszont a kollektorellenálláshoz viszonyítva nagy. Az erősítő munkapontját a nyugalmi kollektoráram szempontjából az áramgenerátor árama, a kollektor-emitterfeszültség szempontjából pedig az áramgenerátor és annak emitterellenállása által felvett feszültség, valamint a bizonyos határok között szabadon megválasztható kollektorellenállás határozza meg. A földelt emitteres fokozat kollektor-emitterfeszültségét a kivezérelhetőség, a zaj feszültségszint, valamint a bázis és emitter, illetve a bázis és kollektor közötti kapacitások szempontjai alapján választjuk meg, és az alkalmazott kollektorellenállástól függően az áramgenerátorként szereplő tranzisztor és annak emitterellenállása segítségével állítjuk be. A zavarimpulzusok határolását a munkapont alkalmas megválasztása útján érjük el. Az áramgenerátor-tranzisztor munkaponti feszültségét egy előre megadott kollektorellenállás esetén az emitterellenállás értékével, a munkaponti áramot pedig a referenciafeszültségforrás zener-diódából és áramgenerátorból áll. A zener-dióda hőfok együtthatója ellentétes jellegű a földelt emitteres fokozatéhoz képest. Az áramgenerátor pedig olyan nagyságú áramot szolgáltat, amely a kívánt Zener-feszültséget, és a zérushoz közeli differenciális Zener-ellenállást állít be. A zener-dióda sorba van kapcsolva az áramgenerátor kollektor-emitter-áramkörével, és emitterellenállásával. A referenciafeszültséget az áramgenerátor-tranzisztor kollektorának és a zeher-dióda katódjának összekötési pontjáról vezetjük el. A fenti teljes földelt emitteres erősítőfokozattal egy hasonló második fokozat van láncba kapcsolva, amely a referenciafeszültségét szintén a már említett forrástól kapja. A második fokozat 5 kimenetében pedig egy végerősítő fokozat csatlakozik, amely egy földelt kollektoros, egy földelt emitteres és egy további földelt kollektoros áramkör kombinációjából áll és párhuzamos-párhuzamos visszacsatolással van ellátva. Abban az 10 esetben, ha rövid berezgési időkre, nagy erősítés-sávszélesség szorzatra valamint a be- és kimenőjelek fázisazonosságára van szükség, akkor a végerősítő fokozat földelt kollektoros, földelt bázisú, és földelt kollektoros fokozatokból áll. Ha 15 a tranzisztorokat egy előre megadott munkapontban a nagyjelű-áramerősítésük (B) és bázis-emitterfeszültségük alapján válogatjuk, továbbá stabilizált tápfeszültségforrást használunk, akkor a váltófeszültségerősítő fokozatait közvetlenül csatolhatjuk egy-20 máshoz. A továbbiakban az ábrázolt kiviteli példa segítségével a találmányt közelebbről megvilágítjuk. A tranzisztoros modulátorból érkező és annak bemenő egyenfeszültségétől függő négyszögfeszült-25 ség a felfutó és lefutó éleire szuperponálódott zavarimpulzusokkal együtt csatolókondenzátoron keresztül a földelt emitteres kapcsolású első TI tranzisztor bázisára jut. Az RÍ' és R2 ellenállásokból álló bázisosztó beállítja a TI tranzisztor részére 30 szükséges báziselófeszültséget. Az erősítőnek a teljes mérőátalakító pontossága által meghatározott bemenőellenállását a TI tranzisztor dinamikus áramerősítésének figyelembevételével és az R4 emitterellenállás megválasztása útján, vagyis részle-35 ges soros-áramvisszacsatolás segítségével állítjuk be. Az erősítő bemenőelllenállásának értékét az RÍ és R2 ellenállások értéke is befolyásolja. Az R6 kollektorellenállás értékét a maximális váltófeszültségerősítésről, az előírt felső határfrek-40 venciátol és a stabilitási szempontok alapján támasztott fázisfeltételtől függően választjuk meg. A tápfeszültség értéke azonban ennél a megválasztásnál nem játszik szerepet. A TI tranzisztor kollektorán megjelenő felerősített váltófeszültséget 45 (négyszögjelet) a C2 kondenzátoron át a hasonlóképpen méretezett második erősítőfokozathoz vezetjük. Mivel a lebegő nullpontos rendszerben állandó áramfelvétel szükséges, meg kell akadályozni, hogy 50 a négyszögjel felfutó és lefutó éleinél fellépő zavarimpulzusok a tranzisztor bázis kollektor rétegében telítést okozzanak. Ezért a találmány szerinti erősítő a TI tranzisztor munkapontját állandósítja, és a zavarimpulzusokat lehatárolja. 55 Hasonló helyzet ál elő a szabályozási folyamat közben is, amikor az erősítő bemenőfeszültsége jóval nagyobb, mint kiszabályozott állapotban. Ilyenkor tehát az erősítő a hasznos jelet határolja. Az R5 emitterellenállás és a D zener-dióda által 60 szolgáltatott referenciafeszültség együttesen határozzák meg azt az áramot, amellyel a T2 tranzisztor a földelt emitteres kapcsolású erősítőfokozat TI tranzisztoráramát határozza meg. A találmány szerinti erősítőben a tranzisztor kollektor-emitterfe-65 szültségét a kivezérelhetőség, a zaj feszültségszint 2