181235. lajstromszámú szabadalom • Frekvenciaszelektív szabályozott elektronikus erősítő áramkör
szültségosztó alkotják a 4 referenciaadót, melynek 4b kimenetét ennél a kiviteli alaknál a 42 feszültségosztó leágazása alkotja. A 4 referenciaadó és az áramkör közös potenciálú 0 pontja közé kapcsolt további áramköri ágban - a 4 referenciaadó felőli sorrendben —, 51 vezetőjeladó, szelephatású 52 ellenállás és 53 kondenzátor van sorbakapcsolva. Az 51 vezetőjeladó e példánknál az 1 sávszűrő induktív tekercsével csatolt induktív tekercs, a szelephatású 52 ellenállás célszerűen félvezető dióda. A 2. ábrán követhető a szabályozás menete. A 4 referenciaadó 4b kimenetéről a kívánt jelszintnek megfelelően választott alapjel jut az 5 különbségképző bemenetére, s ott összehasonlítódik az 51 vezetőjeladó által szolgáltatott váltakozó feszültségnek a szelephatású 52 ellenállás révén nyert egyenáramú komponensével. Az 5 különbségképző kimenetét az 5c kivezetés alkolja. Az 1 sávszűrő induktív tekercsével csatolt egyik tekercs a teljes Ukj feszültséget szolgáltatja, az eltérő áttételű másik tekercs k * Ukj szintű feszültséget szolgáltat, ahol k^ 1, így a 4 referenciaadón beállított alapjellel mindenkor a kimeneti Uki feszültséggel arányos vezetőjelet hasonlítunk össze. A feszültségvezéreit 32 ellenállást célszerűen feszültséggel vezérelhető áramgenerátorként alakítjuk ki, pl. a 3. ábrán mutatott módon; a 34 tranzisztor emittere csatlakozik az áramkör közös ponteciálú O pontjára, kollektorköri 35 ellenállása az emitterköri 3 impedancia közösítési 3a pontjára, a 32 ellenállás vezérlő 3d kapcsát pedig a 34 tranzisztor bázisa alkotja; az így beiktatott áramgenerátor működésmódja szakember számára nyilvánvaló. A fent leírt példakénti kiviteli alak is biztosítja a találmány szerinti erősítő áramkör valamennyi kivitelénél fellépő jellemző hatást: az aktív elem csak annyi energiát vesz fel a tápáramkörből, amennyi a kiadandó teljesítmény létrehozásához szükséges. Az aktív elemet tekintve a rendszer hatásfoka elérheti a 80%-ot is. ami szintszabályozás megvalósításakor kiemelkedően magas. A kimenő Uki feszültség szintje csak a 4 referenciaadóban beállított alapjel szintjének függvénye, az erősítő tápfeszültségétől gyakorlatilag független. Ezért nem szükséges stabilizálni a tápfeszültséget, ami jelentős megtakarítás. Az egyfrekvenciás teljesítmény-erősítőknél a tranzisztorok általában érzékenyek a külső rövidzárra, ezért vagy korlátozó ellenállást kell alkalmazni (járulékos veszteség!) vagy rövidzár-védelmet kell külön kialakítani. Mindkét esetben csökken a hatásfok. A találmány szerinti áramkörben a túláramvédelmet az áramgenerátor 3. ábra szerinti kialakítása esetén a 34 tranzisztor kollektorköri 35 ellenállása biztosítja; a tápáramkorlát szakember által ismert méretezési megfontolásokkal beállítható. Ez a korlát akkor is hatásos, amikor nincs bemeneti Ube feszültség. A találmány szerinti áramkörben az alkalmazási frekvenciatartományt csak a tranzisztor határfrekvenciája korlátozza, ezért alkalmasan választott tranzisztorral a passzív elemek frekvenciafüggetlenségének szokásos tartományában — vagyis többszáz MHz-ig - az 1. ábrán mutatott alapvető felépítésben használható a találmány szerinti áramkör. Ha az alapjel szintje állandó (amit pl. a 43 Zener-dióda elég nagy megbízhatósággal biztosít), az erősítő áramkör kimeneti Uki feszültségének szintje akkor is stabil marad, ha az aktív elem. vagyis a 2 tranzisztor és egyéb kapcsolási elemek dinamikus paraméterei megváltoznak. A találmány szerinti áramkör ezért messzemenően hőmérsékletfüggetlen (a kimenő szint állandósága tekintetében). Szakember számára nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti áramkör akár diszkrét elemekkel, akár vastag-. illetve vékonyrétegű integrált technológiával építhető. A felépítés egyszerű, kevés az áramköri elem. így az áramkör megfelelően megbízható és olcsó Természetesen a referenciaadó lehet rögzített kimenő színtű. Általában azonban célszerű, ha az erősítő áramkör kimenő szintje az alapjel módosításával változtatható, pl. kisáramú feszültségosztó osztásarányának változtatásával. Előnyös, ha a színtbeállító elem, pl. potenciométer a nagyfrekvenciás erősítőtől ..távol" van, hiszen a potenciométerrel az egyenáramú jelet szabályozzuk. Ebben az esetben a kimenő Uki feszültség szintje széles határok között lineárisan követi az alapjelet. Közel négyszögletes átviteli karakterisztika érhető el, ha a jelfrekvencia változásának sebessége kisebb, mint az időállandóból számított. Egyetlen rezgőkör alkalmazásával olyan karakterisztikát lehet kialakítani, melyhez a technika állása szerint egynél több rezgőkör szükséges. A találmány szerinti frekvenciaszelektív erősítő áramkörben olyan — kis sávszélességű - rezgőkörök is alkalmazhatók, melyek hagyományos kapcsolásokban ilyen célra instabilitásuk miatt nem feleltek meg. Az ilyen — hangoltkörös — tranzisztoros erősítő áramkör frekvenciafüggését a találmány szerinti működésmód folytán széles határok között szabályozhatjuk, ezért az ilyen keskenysávú rezgőkörökkel nagyfokú jeltisztaság érhető el, mely több fokozat láncbakapcsolásával még növelhető. A találmány szerinti áramkör kedvező üzemi tulajdonságaiban nagy szerepe van annak, hogy az erősítő a bemenetre jutó vezérlő energiából mindenkor közel azonos részteljesítményt hasznosít, hiszen az erősítő csak a kimenő teljesítmény előállításához szükséges időrésben aktív bemenetű, egyébként szakadásban van. Ebből következik az is, hogy a bemeneti Ube feszültség szintjének akár több nagyságrenddel való megnövekedése sem okoz túívezérlést. A keskenysávú átvitel képessége és a hatékony amplitúdó szabályozás együttesen azt eredményezik, hogy bármely fokozat kimenőjelének amplitúdója és jeltisztasága széles határok között független a bemeneti Ube feszültség szintjétől és alakjától. A 4. ábrán feszültség-sokszorozó kapcsolási elrendezés látható, melyben két találmány szerinti erősítő fokozat van láncba kapcsolva. Az 1. ábrán mutatott alapvető elrendezés valósul meg mindkét fokozatnál; az egyező áramköri elemeket egyezően jelöljük azzal az eltéréssel, hogy a második fokozatnál valamennyi szám vesszővel jelölt. A két fokozat közötti illesztést elválasztó 62 tranzisztor és 61 dióda biztosítja. Az Í! frekvenciájú Ube feszültségből a második fokozat kimenetén f2 frekvenciájú Uki feszültséget nyerünk, ahol az f2 frekvencia az ft frekvenciának egészszámú többszöröse. Az első fokozat 1 sávszűrője lehet az f2 frekvenciára vagy pl. olyan fk frekvenciára hangolva, mely szintén egészszámú 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
