191943. lajstromszámú szabadalom • Nagylinearitású frekvenciafüggő limiter kapcsolási elrendezés, főként hibrid integrált áramkörrel való megvalósításához
3 191943 4 A találmány tárgya nagylinearitású frekvenciafüggő limiter kapcsolási elrendezés főként hibrid integrált áramkörrel való megvalósításához, amely leginkább vivőfrekvenciás adóberendezésekben alkalmazható. A találmány szerinti nagylinearitású frekvenciafüggő limiter kapcsolási elrendezésének R és/vagy a kijelölt frekvenciasávon kivülesö időállandójú RC elem(ek)ból kialakított viszszacsatoló hálózattal negatívan visszacsatolt erősítője, leginkább műveleti erősítője van, ahol az erősítő limitált kimeneti jelszintet szolgáltató kialakítású. Ismert, hogy a frekvenciamodulációs adóberendezéseknél a maximális frekvencialöketet más adó- ill. vevőberendezések zavarásának elkerülése végett korlátozni kell. E célra frekvenciafüggő limitereket alkalmaznak, amelyekkel szemben támasztott követelmény, hogy a meghatározott átviteli frekvenciasávban a limiter által szolgáltatott kimeneti jel a bemeneti jelszint nagyságától függetlenül egy adott, a limitálási szint fölé ne emelkedjen, továbbá amilyen mértékben növekszik a bemeneti jel frekvenciája olyan mértékben csökkenjen az a bementi feszültésszint amely a limitálási szinthez tartozik, s emellett az, hogy a limiter az adott frekvenciasávban lineáris torzítással ne rendelkezzen vagy az csak elhanyagolható ill. a megengedett mértékű legyen. A frekvenciafüggő limiterek ismert megoldása egy diferenciáló negativ visszacsatolással kialakított műveleti erősítő, amelynek kimenetére egy aluláteresztö RC elem van kötve. Működését tekintve a visszacsatolt műveleti erősitó erősítése a kívánt működési frekvenciasávban frekvenciafüggő, a frekvencia növekedésével az erősítés arányosan nő, az erősítés - frekvenciamenet diagrammot tekintve egy 20 dB/dekádos meredekségü erósítésnövekedéssel rendelkezik, mig az aluláteresztö tag a kívánt működési frekvenciasávban a kimeneti jelszintet a frekvenciával fordítottan arányosan változó mértékben osztja le, vagyis az erősítés-frekvenciamenet diagramban egy 20 dB/dekádos erősitéscsőkkentést hoz létre. Ezáltal a kimeneti jelszint a bementi jelszint nagyságától és a bementi jel frekvenciájától függetlenül konstanssá válik a limitálási jelszint alatt ideális esetben. Lineáris torzitástól mentes frekvenciafüggő limiter csak abban az esetben nyerhető, ha a frekvencianövekedésével arányosan növekvő erősítést meghatározó RC elemek és a frekvencianövekedésével arányosan csökkenő leosztást meghatározó RC elemek frekvenciafüggvényében vett csillapítási karakterisztikája egymásnak inverze és az idő- és hőmérsékletfüggése is együttfutóan változik. A gyakorlati életben a két RC elem pár egyező mértékű idő és hőmérsékletfüggésére vonatkozó feltétel diszkrét elemekből kialakított áramkörök esetében is csak költséges és nagystabilitású R és C elemek felhasználásával, ezek külön lemérésével és válogatásával és egyenkénti beméréssel érhető el, de ekkor is csak korlátozott pontossággal és jelentős költségek árán. Hibrid integrált áramkörös formában történő megvalósításnál az elérhető pontosság a technológiai feltételekből adódóan még alacsonyabb. A találmánnyal feladatunk volt egy olyan kapcsolási elrendezés kialakítása frekvenciafüggő limiter céljára, amely elrendezésétől adódóan elkerüli ismertett megoldás hál rányosságait, és linearitása csak az alkalmazott erősitó tulajdonságaitól függ. Feladat volt még olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely azonos alacsony lineáris torzítással, nagyobb sorozatban hibrid integrált áramkörös formában jó kihozatallal gyártható. A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy a két RC elemek karakterisztikájának inverzitása, valamint egyező idő- és hómérsékletfüggése biztosan csak akkor érhető el, hogy ha a két RC elemek helyett esek egy RC elemet alkalmazunk olyan elrendezéssel, amely egyrészről az erősitó erősítésének a frekvencia növekedésével arányos növekedését, másrészről a kimenő jelszint frekvencianövekedéssel fordítottan arányos leosztását biztosítja. A feladat találmány szerinti megoldását nyújtó, főként hibrid integrált áramkörrel való megvalósításra szolgáló nagylinearitású frekvenciafüggő limiter kapcsolási elrendezésnek R és/vagy a kijelölt frekvenciasávon kivülesö időállandójú RC elem(ek)ből kialakított visszacsatoló hálózattal negatívan viszszfcsatolt erősítője leginkább műveleti erősítője van, amely erősitó limitált kimeneti jelszintet szolgáltató kialakítású. A kapcsolási elrendezés lényege, hogy az erősítő kimenete és a visszacsatoló hálózat bemenete közé ellenállás van iktatva, továbbá az ellenállás és a visszacsatoló hálózat közös kapcsa egyrészt a limiter kimenetét alkotja, másrészt e közös kapocs és közösített potenciálú kapocs közé kondenzátor van kötve. A találmány szerinti áramkörnél az ellenállás és a kondenzátor által alkotott frekvenciafüggő osztó a nagyobb frekvenciák tartományában egyrészt a visszacsatolás mértékének csökkentése révén az erősítő erősítését növeli, másrészt a kimeneti jelben az előbbi erősítés növelés mértékével egyező mértékű csökkentést hoz létre. Következésképpen mivel az osztó ugyanaz, az erősítés nő /elés mértéke és a kimeneti jelszint leosztás mértéke az egész kijelölt frekvenciasávba i egyező, és egyező mértékben idő- és hőmérsékletfüggő, így a limiter működésében linsáris torzítást nem okoz. Az erősitó látja el a kimeneti jelszint limitálását. A találmáy szerinti limiter kapcsolási elrendezésnél visszacsatoló hálózatként szokásos ellenállásosztót vagy olyan RC elemet tai talmazó hálózatot alkalmazhatunk, amelynél 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
