Wzmacniacz. Przyklady 4

Wzmacniacz. Przyklady 4

  Niektóre udane układy scalone produkowane są latami a żywot innych jest krótki. Albo nie zyskują one uznania inżynierów - projektantów albo znika ich zastosowanie. Lepsze wrogiem dobrego !

Texas Instrument wypuścił do systemów matryc pamięci ferrytowych szybkie układy sterujące je znacznymi prądami wyboru ( podstawowy układ SN75324 ) i szybkie wzmacniacze odczytu ( SN7520-21, 22-23, 24-25, 26-27, 28-29 ). Konstrukcja nawet pojemnego systemu pamięci ferrytowej z tymi układami była stosunkowo łatwa w przeciwieństwie do układów z tranzystorami. Koszmarem były dawne układy na lampach elektronowych.

Układy TI były udane tylko że... półprzewodnikowe pamięci ROM i RAM szybko uczyniły z pamięci ferrytowych śmieszny archaik !

Niemniej tych szybkich układów przełączników i wzmacniaczy można użyć w różnych zastosowaniach ale nie w pamięciach ferrytowych.

Radiowe tranzystory mocy produkowane są technologią Overlay tak jak układy scalone. W istocie jest to wiele równolegle połączonych maleńkich tranzystorów z dodatkowymi rezystorami wyrównawczymi w emiterach.

Wzmocnienie tranzystorów mocy na radiotelefoniczny zakres VHF ( pomiędzy telewizyjnymi pasmami II i III ) przekracza 11 db a na zakres niskiego UHF ( tuż poniżej telewizyjnego pasma IV ) 7 db. Moc maksymalna podana do anteny jest najczęściej mniejsza od 20 W co wynika z norm ( normy są prawem ! ) poszczególnych państw. Nowoczesne radiotelefony pracują z regulowaną mocą aby bez potrzeby nie zaśmiecać fal radiowych zbyt dużą mocą emisji. Wzmacniacze tranzystorowe RF lubią się wzbudzać i podwzbudzać. Stąd ich konstrukcja nie jest łatwa. Do weryfikacji rezultatu konieczny jest kosztowny Spectrum Analyser dla upewnienia się czy nie mają miejsce procesy pasożytnicze a sygnał jest czysty.

Wykonane z dyskretnych tranzystorów mocy wzmacniacze są duże i wymagają strojenia trymerów i cewek układów dopasowujących impedancje wejściowe i wyjściowe tranzystorów co jest trudne. W układach hybrydowych wzmacniaczy stosuje się nieregulowane szerokopasmowe układy dopasowujące a w wyjściowym układzie dopasowującym także zera niczym w filtrze eliptycznym ( w żargonie technicznym pułapki ) na częstotliwości harmoniczne aby zakłócenia były grubo poniżej norm technicznych państw. Dobroć obwodów LC dopasowującego układu szerokopasmowego jest mała i małe są straty mocy w cewkach i kondensatorkach do układów hybrydowych. Często stosowany jest stratny rezystor aby powiększyć w krytycznym paśmie margines stabilnej pracy wzmacniacza. Projektowanie i testowanie układu wymaga użycia skomputeryzowanych przyrządów pomiarowych i minikomputera.

Wzmocnienie hybrydowych modułów wzmacniaczy mocy powinno przekraczać 20 db czyli w mocy 100 razy aby uprościć resztę układu radiotelefonu co dyktuje zastosowanie we wzmacniaczu na pasmo VHF dwu stopni a we wzmacniaczu UHF trzech stopni wzmocnienia. Pasmo przenoszenia powinno przekraczać 10-20%.

Struktury tranzystorów do metalowej podstawy modułu wzmacniacza mocowanego na radiatorze mocowane są na podkładce z tlenku berylu BeO. Materiał ten ma unikalne własności i stosowany jest w wielu ultranowoczesnych technologiach. Jest m.in. znakomitym dielektrykiem także na zakresach mikrofalowych i ma przewodność cieplną jak miedz ! Jego pył jest toksyczny dla płuc i moduły z nim muszą być zwracane producentowi. W żadnym razie nie wolno ich rozbierać i niszczyć. BeO jest też stosowany w nowoczesnych tetrodach nadawczych na zakres VHF i w potężnych klistronach.

N.B. Teoretycznie z użyciem w radarze ogromnej anteny o średnicy rzędu 200 metrów (!) o potężnym wzmocnieniu i kierunkowości oraz klistronu o mocy impulsowej rzędu kilkudziesięciu – kilkuset megawatów możliwe jest wyśledzenie z odległości wielu milionów kilometrów mikroskopijnej (w skali kosmicznej) asteroidy która uderzając w Ziemie z ogromną prędkością może zakończyć obecny etap życia na Ziemi niczym 60 milionów lat temu. Pozostaje wymyślenie sposobu zepchnięcia asteroidy z kolizyjnego z Ziemią kursu.

Liderami w produkcji modułów wzmacniaczy mocy RF są Motorola i Philips ale dołączyli też Japończycy. Co ciekawe Philips na miniaturowych lampach i tranzystorach zaawansowany radiotelefon samochodowy przypominający w użyciu telefon (!) produkował już w latach pięćdziesiątych ! Łączność zawsze zachodziła przez stacje ( dokładniej przez sieć stacji bazowych ) bazowe i radiotelefony bezpośrednio ze sobą nie współpracowały. Oczywiście można było też zadzwonić pod normalny numer telefoniczny.

Aby wprowadzić w życie idee nowoczesnego masowego radiotelefonu – telefonu potrzeba wydajnych mikrokontrolerów pobierających mało mocy czyli wykonanych w technologi CMOS. Prawo Moorea wskazuje że za circa dziesięć lat idea zostanie zrealizowana pod warunkiem wyprodukowania wydajnych akumulatorów.