Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 15.10.1973 Opis patentowy opublikowano: 09.12.1974. 73313 KI. 21a2, 18/02 MKP H03f 3/38 Twórcy wynalazku: Jan Manitius, Jerzy Cholewka, Piotr Macko, Jerzy Budzynski Uprawniony z patentu tymczasowego: Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanislawa Staszica, Kraków (Polska) Wzmacniacz separacyjny Przedmiotem wynalazku jest tranzystorowy wzmacniacz separacyjny, przeznaczony do wzmacniania sygna¬ lu i do galwanicznego odizqlowania'z rodla sygnalu od obwodu wyjsciowego.-Znane wzmacniacze separacyjne, pracujace z przetwarzaniem sygnalu za pomoca prostokatnego przebiegu nosnego sa wyposazone w jednopolówkowy modulator. Do wzmocnienia sygnalu zmodulowanego, stosowane sa wzmacniacze napiecia przemiennego, w których wstepny stopien pracuje w ukladzie ze wspólnym emiterem.Stopien wyjsciowy wzmacniacza wspólpracuje z transformatorem wyjsciowym, który moze byc wlaczony w obwodzie kolektora lub w obwodzie emitera tranzystora wyjsciowego.Wada opisanych wzmacniaczy jest niesymetryczne przetwarzanie sygnalu wejsciowego, w wyniku czego sygnal wyjsciowy nie jest wiernym odwzorowaniem przebiegu wejsciowego i jest obarczony duza pulsacja.Wymaga to koniecznosci stosowania silnego filtrowania, co z kolei nie jest pozadane w ukladach automatycznej regulacji, ze wzgledu na pogorszenie wlasnosci dynamicznych ukladu. Wzmacniacze ze stopniem wstepnym w ukladzie ze wspólnym emiterem maja znaczna opornosc wejscia i waskie pasmo przenoszenia, powodujace odksztalcenia przebiegu zmodulowanego oraz ograniczenie czestotliwosci przetwarzania. Ograniczenie to jest jednoczesnie ograniczeniem czestotliwosci wzmacnianego sygnalu, która musi byc dziesieciokrotnie nizsza od czestotliwosci przetwarzania. Ponadto na wyjsciu wzmacniacza, wlaczenie w obwód kolektora, transformatora wyjsciowego, wymaga koniecznosci stosowania transformatora o duzej indukcyjnosci. Zmniejszenie spadu prze¬ biegu prostokatnego nastepuje tu kosztem pogorszenia jego czola, co wplywa na powiekszenie pulsacji napiecia wyjsciowego.W znanym wzmacniaczu z transformatorem w obwodzie kolektora, zastosowano bocznikowanie uzwoje¬ nia pierwotnego transformatora, za pomoca opornosci czynnej polepszenia ksztaltu przebiegu zmodulowanego, przenoszonego przez transformator.W innych znanych wzmacniaczach separacyjnych wzmacniacz przebiegu zmodulowanego jest tak zbudowa¬ ny, ze zasilacz znajduje sie na potencjale zródla sygnalu. Rozwiazanie takie jest nie do przyjecia w przemyslo¬ wych ukladach regulacyjnych, zarówno z powodu koniecznosci izolowania zasilacza od reszty ukladu jak i ze wzgledu na rozprowadzenie wysokiego potencjalu w konstrukcji regulatora.2 73 313 Znane sa jeszcze inne wzmacniacze z demodulatorem, w którym tranzystory sa polaczone przeciwsobnie i szeregowo. Tranzystory sa sterowane miedzy baza a kolektorem i pracuja w polaczeniu inwersyjnym. Ten sposób sterowania jest odpowiedni dla malych sygnalów, ze wzgledu na mniejsze wartosci napiec szczatkowych niz przy sterowaniu w obwodzie: baza —emiter. Poza tym wielkosc napiecia wyjsciowego jest ograniczona amplituda napiecia sterujacego. Prowadzi to do zwiekszenia ilosci liczby uzwojen transformatora, sterujacego demodulatorem, co wplywa na pogorszenie ksztaltu przebiegu sterujacego i powiekszenie pulsacji sygnalu wyjsciowego.Celem wynalazku jest skonstruowanie wzmacniacza separacyjnego, zapewniajacego uzyskanie duzego sygna¬ lu wyjsciowego przy malym napieciu sterujacym, odznaczajacego sie malym sygnalem niezrównowazenia oraz mozliwie najmniejsza pulsacja napiecia wyjsciowego, bez wprowadzenia inwencyjnych czlonów filtracyjnych.Ponadto wzmacniacz powinien byc przystosowany do wspólpracy ze zródlem sygnalu o bardzo malej opornosci wewnetrznej.Cel ten realizuje wzmacniacz separacyjny, który ma stopien wstepny, polaczony w ukladzie wspólnej bazy, w celu dopasowania opornosci wejsciowej wzmacniacza do malej opornosci zródla sygnalu. W stopniu wejscio¬ wym w obwód emitera jest wlaczony opornik zbocznikowany kondensatorem, co stanowi uklad korekcji czola impulsu. Natomiast w obwód kolektora jest wlaczony opornik zbocznikowany kondensatorem, w celu korekcji spadu przebiegu prostokatnego. Tranzystory w modulatorze sa polaczone w ukladzie inwersyjnym, a* tranzystory w demodulatorze sa polaczone w ukladzie prostym.Zaleta wzmacniacza separacyjnego wedlug wynalazku jest galwaniczne oddzielenie ukladu od potencjalu zródla sygnalu na izolacji transformatora wejsciowego oraz uzwojen, sterujacych praca modulatora, wskutek czego na wysokim potencjale znajduje sie tylko modulator. Dzieki zastosowaniu stopnia wejsciowego, pracujace¬ go w ukladzie wspólnej bazy, mozliwym jest dopasowanie wzmacniacza do malej opornosci bocznika pomiaro¬ wego. Pozwala to na prace wzmacniacza przy stosunkowo wysokiej czestotliwosci nosnej, w wyniku czego pasmo przenoszenia wzmacniacza zawiera sie w granicach od 0 do 1000 Hz. Wzmacniacz odznacza sie niskiem pozio¬ mem pulsacji sygnalu wyjsciowego, dzieki zastosowaniu korekcji przebiegu prostokatnego. Ponadto uzycie modulatora, pracujacego w polaczeniu inwersyjnym, zapewnia niska wartosc napiecia niezrównowazenia. Jedno¬ czesne uzycie demodulatora, którego tranzystory sa polaczone w ukladzie normalnym, pozwala na uzyskanie poziomu napiecia wyjsciowego, wymaganego w ukladach regulacji i sterowania w granicach 10 do 20 woltów, przy napieciu sterujacym o podobnej wielkosci jak napiecie sterujace modulatora.Wzmacniacz separacyjny, wedlug wynalazku jest uwidoczniony w przykladowym wykonaniu na rysunku, który przedstawia schemat ideowy generatora.Wzmacniacz na wejsciu ma modulator 1, który jest polaczony poprzez transformator 2 ze wzmacniaczem napiecia przemiennego 3. Wyjscie wzmacniacza stanowi transformator 4, którego uzwojenie wtórne jest polaczo¬ ne z demodulatorem 5. Wzmacniacz napiecia przemiennego 3 ma stopien wejsciowy, zawierajacy tranzystor Tl, polaczony w ukladzie bazy w celu dopasowania opornosci wejsciowej wzmacniacza do malej opornosci zródla sygnalu. W obwodzie emitera tranzystora Tl jest wlaczony opornik Rl, zbocznikowany kondensatorem Cl, a w obwodzie kolektora jest wlaczony opornik R2, zbocznikowany kondensatorem C2. Z kolektorem tranzysto¬ ra Tl jest polaczony opornik regulacyjny R3, którego suwak jest polaczony poprzez kondensator C3 z baza tranzystora T2 w stopniu inwertora fazy. Kolektor tranzystora T2 jest polaczony poprzez kondensator C4 z baza tranzystora T3, a emiter tranzystora T2 jest polaczony poprzez kondensator C5 z baza tranzystora T4. Kolektor tranzystora T3 jest polaczony poprzez kondensator C6 z baza tranzystora T5, a kolektor tranzystora T4 jest polaczony poprzez kondensator C7 z baza tranzystora T6. Emitery tranzystorów T5 i T6 sa polaczone z uzwoje¬ niem pierwotnym transformatora wyjsciowego 4. Uzwojenie wtórne transformatora 4 jest polaczone z demodula¬ torem 5, który sklada sie z dwóch skompensowanych laczników, zawierajacych po dwa tranzystory w polacze¬ niu normalnym.Dzialanie wzmacniacza separacyjnego, wedlug wynalazku polega na podawaniu na wejscie modulatora 1 sygnalu, który zostaje zmodulowany napieciem prostokatnym, wytwarzanym przez generator czestotliwosci nosnej. Przemienne napiecie prostokatne, o amplitudzie proporcjonalnej do wielkosci sygnalu wejsciowego i czestotliwosci, równej czestotliwosci nosnej, zostaje podane poprzez transformator 2 na stopien wstepny wzmacniacza napiecia przemiennego 3. Stopien wstepny, pracujacy w ukladzie wspólnej bazy, posiada szerokie pasmo przenoszenia i wiernie wzmacnia sygnal z transformatora 2. Znieksztalcenia sygnalu prostokatnego, wnoszone przez transformator wejsciowy 2, sa korygowane za pomoca równoleglych obwodów RC. Do korekcji czola przebiegu prostokatnego sluzy obwód Rl Cl, natomiast obwód R2 C2 koryguje wierzcholek impulsu, co pozwala uzyskac na kolektorze tranzystora Tl przebieg o wierzcholku bez spadu, lub w razie potrzeby liniowo narastajacy. Napiecie wyjsciowe stopnia wstepnego zostaje powtórzone w fazie zgodnej i przeciwnej na emiterze3 73 313 i kolektorze tranzystora T2, a nastepnie wzmocnione w przeciwsobnym stopniu wzmocnienia na tranzystorach T3 iT4. Stopien wyjsciowy na tranzystorach T5iT6 pracuje z obciazeniem w obwodzie emitera. Napiecie odbierane z uzwojenia wtórnego transformatora 4 zostaje zdemodulowane w demodulatorze 5. Otrzymany w ten sposób sygnal wyjsciowy jest dokladnym odwzorowaniem przebiegu sygnalu wejsciowego w skali wspólczynni¬ ka wzmocnienia. PL