186138. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és áramköri elrendezés nagyfrekvenciás erősítőrendszerek impulzusátvitelének javítására
1 186138 2 A találmány tárgya árámköri elrendezés aktív- és diszkrét RCL-elemeket tartalmazó nagyfrekvenciás erősítőrendszerek impulzusátvitelének javítására többszáz MHz-es^frekvenciák esetén^ A találmány szerinti megoldás elsősorban az impulzusfelfutás meggyorsítására szolgál. Felhasználható minden olyan erősítőrendszerben, ahol feszültségosztás megvalósítható vagy egyébként is rendelkezésre áll, pl. művonalak lezárása esetén. Általában mindenütt alkalmazható az elektronika területén, ahol nagyfrekvenciás erősítők vannak, pl. igen nagyfrekvenciás oszcilloszkópok erősítőinél. Az ismert megoldások az impulzusok alakhű átvitelét majdnem kivétel nélkül RCL-elemekből felépített kompenzáló tagokkal oldják meg. A világ valamennyi gyártóvállalata ezt a megoldást alkalmazza. Az ismert megoldás hátrányai: — magas frekvenciákon az erősítők szórt paramétereinek értékei összemérhetők a kompenzáló elemek értékével, — már a kissé bonyolultabb kompenzálások számításai is nehezen tarthatók kézben, mivel az összefüggések bonyolultak, — az RCL-elemekből felépített kompenzálás nem ad kielégítő eredményt a felfutás és a túllövés illetve a lekerekítés tekintetében, — ha pedig a kompenzálás minőségének javítása érdekében bonyolultabbá teszik az áramköri elrendezést, akkor ez aránytalanul megnöveli a költségeket. A találmány célul tűzte ki a fenti hátrányok csökkentését illetve kiküszöbölését, továbbá minimális értékű lineáris torzítás mellett az erősítők sávszélességének megnövelését. A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapul, hogyha az átvitt impulzusjelnek egy részét az egyik végén rővidrezárt kábelcsonkra, vagy késleltető művonalra vezetjük, akkor a kábelcsonk rővidrezárt végén a jel reflektálódik és időkéséssel megjelenik a kábelcsonk bemenetén és a késleltetés ideje alatt a késleltetett jelet összegezzük az átviteli láncon futó jellel, akkor gyorsabb impulzusfelfutás biztosítható. A találmány szerinti megoldást rajzok alapján ismertetjük, amelyek a következők: Az 1. ábra mutatja a találmány szerinti áramköri elrendezés elvi felépítését, ahol Ug feszültséggenerátorok, RÍ és R2 ellenállások, Kcs kábelcsonk, a Kcs kábelcsonk Zo hullámimpedanciájának Z'o kiegészítő impedanciája, „1” a Kcs a kábelcsonk hossza, az Uki kimenőfeszültség szakadással lezárva. A 2. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés gyakorlati megvalósítását szemlélteti, ahol új elemként felrajzoltuk az erősítőrendszer n-dik és (n+ l)-dik An bemeneti és A(n+ 1) kimeneti erősítőit. Feltételezzük, hogy az An bemeneti erősítő átvitele lényegesen jobb mint az A(n+ 1) kimeneti erősítő átvitele és ezért a teljes átvitelt az A(n+ 1) kimeneti erősítő átvitele határozza meg. A 3/a és b ábrák az átvitt impulzus görbéjét mutatják a kimeneten a találmány alkalmazása nélkül és a találmány alkalmazásával. Jelzések: P a töréspont, 2T a teljes késleltetési idő, ami a Kcs kábelcsonk 2 1 hosszán jön létre. Az RÍ és R2 ellenállások osztási pontján a „c” görbe mérhető, amely az A(n+ 1) kimeneti erősítőt vezérli. A „d”görbe a kimeneten a végtelen kábelcsonk esetét mutatja. A találmány szerinti megoldásnál: az erősítőrendszerben lévő vagy általunk létrehozott ohmikus osztó alsó tagjával sorba kapcsolunk egy hullámimpedanciával lezárt, egyik végén rővidrezárt kábelcsonkot és a túllövés- és lekerekítésmentes jelátvitelt a kábelcsonk hosszát, hullámimpedanciáját és az osztótagok értékét tartalmazó matematikai összefüggés alapján úgy állítjuk be, hogy a töréspont kétszeres késleltetési idő elteltével jöjjön létre.__ A találmány szerinti áramköri elrendezést a 2. ábra mutatja be, amely tartalmaz: a rendszer tagját képező két An és A(n+1) bemeneti és kimeneti erősítőt. Az áramköri elrendezésre jellemző, hogy tartalmaz továbbá RÍ és R2 ellenállást, „1” hosszúságú egyik végén rővidrezárt Kcs kábelcsonkot, utóbbi bemenetét lezáró Z'o kiegészítő impedanciát, Ube feszültség bemeneti és Uki feszültség kimeneti pontokat. Az RÍ ellenállás egyik vége az A(n+ 1) kimeneti erősítő bemenetére és az R2 ellenállás egyik végére, utóbbi másik vége és a földpont közé a Kcs kábelcsonk és a vele párhuzamosan kötött Z'o kiegészítő impedancia van kötve. Az áramköri elrendezés szimmetrikus kivitelben is megvalósítható. A találmány szerinti áramköri elrendezés működését a 3/a és a 3/b ábra szemlélteti. Ha az áramkör nem tartalmazza a találmány szerinti Kcs kábelcsonkot és Z'o kiegészítő impedanciát és ily módon az R2 ellenállás másik vége földelve van, akkor a jel felfutását az „a” görbe mutatja. Ilyenkor lekerekítéses a jelátvitel. Ha viszont ezeket az elemeket tartalmazza, akkor a jel felfutása a „b” görbe szerint alakul. Jól látható a 2T ideig tartó késleteltés hatása, amelynek eltelte után a jel az Uki kimenőfeszültség értékét veszi fel. Itt jelentkezik a találmány szerinti megoldás egyik előnye. A 3/b ábrából látható, hogy a felfutási idő az O origó és a P töréspont között jelentősen rövidebb. A találmány szerinti megoldás másik előnye, hogy túllövésmentes és lekerekítésmentes átvitelt biztosít. A felfutás nem aszimptotikusan vagy lengésekkel közeledik az Uki kimenőfeszültség értékhez, hanem pontosan a P töréspontban veszi fel az Uki kimenőfeszültség értéket. Ennek következtében csökkennek jelentős mértékben a tranziens átviteli torzítások. Példaként egy 250 MHz-es oszcilloszkóp vertikális erősítőrendszerét említjük, ahol a kompenzáló Kcs kábelcsonk hossza 15 cm-re adódott, Zo = 93 ohm hullámimpedancián és 1:2 osztásviszonyok esetén. További előnyként megemlítjük, hogy az áramköri elrendezés matematikai összefüggés alapján jól kézben tartható, kivitelezése akár kábelcsonk, akár nyomtatott áramköri kivitelben egyszerűen és olcsón megvalósítható. Szabadalmi igénypont 1. Áramköri elrendezés nagyfrekvenciás erősítőrendszerek impulzusátvitelének javítására, amely tartalmaz az erősítőrendszerhez tartozó bemeneti és kimeneti erősítőt, [An, A(n+ 1)], azzal jellemezve, hogy tartalmaz továbbá két ellenállást (RI, R2) „1” hoszszúságú, egyik végén rővidrezárt kábelcsonkot 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
