195375. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nagyteljesítményű erősítők kimeneti zajteljesítményének csökkentésére adásszünetben
1 195 375 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagyteljesítményű erősítők kimeneti zajteljesítményének csökkentésére adásszünetben. Egy bekapcsolt nagyteljesítményű teljesítmény erősítő kimenetén vezérlés nélküli állapotban is megjelenik egy meghatározott mértékű zajteljesítmény, ami elsősorban az első fokozatok által termelt zajtól, valamint az őt követő fokozatok erősítésétől függ. Ezért a minél kisebb kimenő zajteljesítményre való törekvés miatt az első fokozatokban alkalmazott eszközöket lehetőleg úgy kell megválasztani, hogy az eszközre megadott zajtényezőt is figyelembe kell venni. Azonban, ha más követelmények, pl. erősítés, sávszélesség, kivezérelhetőség, illeszthetőség már eleve behatárolják az első fokozatokban alkalmazható eszközöket, akkor kompromisszumokat kell kötni a specifikációk megállapításánál. A fenti cél elérésére több út is kínálkozik. Első, és leggyakrabban kivetett módszer az, amikor a fokozatok egymáshoz illesztésénél a kiinduló pontot az ekvivalens zajimpedanciára való illesztés feltétele határozza meg, ez azonban sohasem esik egybe a teljesítményre illesztés követelményével. A keletkező illesztetlenség a fokozatok bemenő impedanciájának, illetve erősítésének rovására megy. Ezért ezt a módszert csak olyan helyeken lehet alkalmazni, ahol az erősítők zajára vonatkozó követelmények fontosabbak, mint az erősítés követelmények. Az ilyen irányú tervezéshez támpontokat ad: William A. Rheinfelder: Zajszegény bemeneti áramkörök tervezése, Műszaki Könyvkiadó 1968.19—27. oldal. Mivel nagyteljesítményű és nagy erősítésű berendezésekben eleve csak a teljesítményre illesztés jöhet szóba, ezért a mi esetünkben ez a tervezési metódus nem követhető. Zajcsökkentő eljárásoknak tekinthető még az erősítő fokozatok visszacsatolása is. Különböző visszacsatolások más és más módon befolyásolják az erősítő zaját. Szélessávú teljesítmény erősítőkben szóba jöhető visszacsatolási módszer a párhuzamos feszültségellencsatolás. Bizonyítható viszont, hogy ebben az esetben növekvő ellencsatolás esetén, csökkenő erősítés mellett is nagymértékben nő az erősítő zajtényezője . A visszacsatolás e két hátránya miatt a célunkra nem alkalmazható. További ismert eljárás (1. ábra) azon alapszik, hogy a berendezésben keletkező zaj akkor szűnik meg, ha a tápellátást megszüntetjük. Ez a megoldás egybeesne azzal a kitűzéssel, miszerint a kimeneten megjelenő zajt adásszünet esetére kell megfelelő szint alá szorítani. Azonban ez a megoldás azért nem célszerű, mert egy nagyteljesítményű, félvezető eszközökkel felépített berendezés vezérlés nélküli nyugalmi áramfelvétele már akkora lehet, amit egyszerű eszközökkel, megfelelően gyorsan és biztonságosan nem lehetne kapcsolni. Ugyanis egy ilyen kapcsoló eszközzel szemben a következő követelményeket kell támasztani: a kapcsolás gyorsasága, távvezérelhetősége, s az akár 100 A nagyságrendű kapcsolni kívánt áram miatt mechanikus kapcsoló eszköz nem jöhet szóba, vagyis a kapcsolónak elektronikus megoldásúnak kell lennie; a vezérlés esetén a nagy áram mellett sem jöhet létre a kapcsoló eszközön feszültségesés, illetve teljesítmény disszipáció. Mindezekből következik, hogy ez az eljárás egyszerű eszközökkel, gazdaságosan nem valósítható meg. A következő ismert megoldás az, hogy a tápegység leállításával és indításával oldjuk meg a feladatot. Ez már megvalósítható elektronikus úton, azonban ennek a megoldásnak is az a hátránya, hogy a tápegység üzemi beállási ideje legfeljebb 100 ms-os időre csökkenthető le, mivel a tápegységben fellépő tranziensekkel szemben megfelelő védelmet kell biztosítani, ami nem teszi lehetővé az ennél lényegesen gyorsabb tápfeszültség kapcsolást. Ez viszont azt is jelentené, hogy a berendezésre adott, elvárhat! követelmények közül az impulzus jellegű üzemmód nem volna megvalósítható, vagyis ezt a módszert nem célszerű alkalmazni. További ismert megoldás, amikor a félvezető erősítő eszközök munkapont beállító áramkörében történik beavatkozás a vezérlés nélküli idő alatt. Mivel nagy kimenő teljesítményű berendezéseknél sok félvezetős erősítő van párhuzamosan kapcsolva, valamint a berendezés több, különböző teljesítmény szintű fokozatból épül fel, ezért ilyen nagyszámú munkapont kapcsoló egység beépítése nem gazdaságos, továbbá nem oldja meg a kollektorzajból adódó problémát (mivel a kollektorok továbbra is feszültség alatt vannak). Célunk egy olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amellyel megoldható a nagyteljesítményű erősítők zajteljesítményének csökkentése adásszünetben. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy olyan fokozatban kell a zajkapcsolást végrehajtani, amelynek áram felvételét még biztonságosan és gyorsan lehet kapcsolni, azonkívül az azt követő fokozatok kimenő zajhoz való hozzájárulása az erősítésükből kifolyólag már nem számottevő. Sorbakapcsolt fokozatok esetén a zajtényező: n Fj +1 -1 F = Fx + 2--------i=l n G; 7T i=l ahol, Fi : az első fokozat zaj tényezője Fj : az i-edik fokozat zajtényezője Gj : az i-edik fokozat erősítése n : a fokozatok száma. Ha azonos zajtényezőket és erősítéseket tételezünk fel a kikapcsolt erősítő fokozat utáni erősítő fokozatokban, akkor a harmadik erősítő fokozattól ezeknek az erősítő fokozatoknak a kimenő zajhoz való zaj hozzájárulásuk már elhanyagolható. Mindezek mellett eredmény eléréséhez feltételeznünk kell, hogy a kikapcsolt erősítő fokozat csillapítása megfelelően leválasztja a kikapcsolt erősítő fokozat előtti erősítő fokozatokban keletkező zajt a további erősítő fokozatokról. Ennek érdekében célszerű még egy további erősítő fokozat tápfeszültségét kikapcsolni. A találmány szerinti célkitűzést tehát úgy valósít5 '0 15 20 25 39 35 40 40 50 55 60
