Wzmacniacz Przykłady 10

Wzmacniacz Przykłady 10

Każdy uczciwy rząd dąży do realizacji akceptowanych przez społeczeństwo celów społecznych i gospodarczych. Rządy rozsądne mają na względzie długi horyzont czasowy zdarzeń. Rządy populistów raczej przynoszą katastrofy.

Przyjęty w USA system telewizji kolorowej NTSC dla osiągnięcia dobrego wyniku wymaga układów demodulacji kwadraturowej o wysokich parametrach. Wydaje się że w dacie przyjęcia systemu przeceniono szybkość rozwoju technologii. Każda norma techniczna powinna brać pod uwagę rozwój technologi i nie powinna jej hamować ale z drugiej strony przyjmowanie hurra optymistycznych założeń co do rozwoju technologii też jest niedobre. Kolory w systemie NTSC były początkowo niestabilne NTSC złośliwie nazywano „Never The Same Colour”

Niemiecki system PAL będący rozwinięciem NTSC jest stosunkowo łatwy w realizacji. Francuski system do przesyłania sygnałów różnicowych kolorów stosuje wąskopasmową modulacje FM która jak wiadomo teoretycznie ( i praktycznie ) jest gorsza od modulacji SSB i DSB-SC.

Francja wydaje się żyć wspomnieniami dni swojej wspaniałości. Dystansuje się ona od agresywnej polityki USA i nie jest wrogo nastawiona do krajów RWPG. Stara się też rozwijać technologie a przynajmniej ją podrabiać. SECAM jest technicznie gorszym systemem od PAL ale względy polityczne były bardzo poważne i krytyka tego wyboru jest lekkomyślna. Prezydent de Gaulle z pompą ogłosił że kraje bloku wschodniego zastosują francuski system SECAM. Mankamentem tego systemu jest uboga oferta sprzętu studyjnego i w praktyce studia ( kamery, magnetowidy, linie mikrofalowe przesyłu i linie wozów realizacyjnych, stoły mikserskie ) stosują system PAL, który dopiero w nadajniku jest transkodowany ( demodulacja PAL i powtórna modulacja SECAM ) na SECAM.

Od początku ubiegłej dekady rząd kupił dużo drogiego profesjonalnego sprzętu do systemu telewizji kolorowej w sytuacji gdy nawet na zachodzie system telewizji kolorowej był nowością a masową produkcje odbiorników kolorowych dopiero uruchamiano i rozwijano a odbiorniki były bardzo drogie. Wszystkie nowości są strasznie drogie i szybko tanieją. Nadawanie programów kolorowych w Polsce rozpoczęto gdy dużo bogatsze od nas kraje nie miały jeszcze kolorowej telewizji a ilość odbiorników TVC w Polsce była i jest znikoma a dominują niskiej jakości, przestarzałe radzieckie odbiorniki Rubin notorycznie ulegające samozapłonowi. Dane dotyczące zakupów licencji i fabryk są utajniane ale rzekomo na obszar związany z telewizją kolorową wydano równowartość ponad 2 mld dolarów. Do spłacenia jest pożyczona kwota z odsetkami. Po zakupie bardzo drogiej fabryki na nowoczesne kineskopy PIL koncernu RCA powinniśmy za wszelką cenę uruchomić dużą ( > 1mln sztuk rocznie ) eksportową produkcje odbiorników TVC.

Firma RFT w NRD odbiornik kolorowe z radzieckimi kineskopami produkuje od 1969 roku stale je modernizując. Poza kineskopem odbiorniki nie miały żadnej lampy elektronowej ! W pierwszych odbiornikach stosowano tranzystory germanowe i krzemowe z ZSRR, Czechosłowacji, NRD i Zachodu. Z braku adekwatnych komponentów w konstrukcji stosowano bardzo pomysłowe i warte naśladowania rozwiązania. Aby zmniejszyć obciążenie pojemnościowe kablami na płytce kineskopu zastosowano proste i wystarczające końcowe wzmacniacze Video RGB sterujące katody kineskopu. Rozwiązanie to zastosowały koncerny Japońskie !

Najnowsze ( są przynajmniej omawiane na papierze ) energooszczędne odbiorniki TVC RFT mają już nowoczesny sieciowy samooscylujący zasilacz impulsowy i stopień końcowy odchylania poziomego na wysokonapięciowych tranzystorach SU będących kopią tranzystorów Philips BU208. Część układów scalonych Philipsa już skopiowano a część jest oryginalnych.

Radziecki kineskop Delta w stosunku do nowoczesnego kineskopu PIL jest gorszej jakości i wymaga dodatkowo układów dynamicznej korekcji zbieżności ale aktywne układy w telewizorze RFT stosują tylko tanie elementy i nie są skomplikowane.

Za to ich regulacja jest skomplikowana. Mówi się że RFT dostaje po cichu pomoc i technologie od firm zachodnioniemieckich a zwłaszcza od Siemensa. Gospodarka NRD stoi wyżej niż Polska ale jednak kupując za pożyczone miliardy dolarów technikę telewizji kolorowej po prostu się niepotrzebnie wygłupiliśmy. Wygląda na to że za wcześnie telewizje kolorowa „mieliśmy” ze względów propagandowych.

Importowane z zachodu elementy elektroniczne do pierwszego polskiego odbiornika TVC Jowisz rzekomo kosztują więcej niż wynosi złotówkowa cena odbiornika przeliczona według kursu czarnorynkowego dolara. Nic dziwnego że nie można go kupić w sklepie. To jeden z absurdów cen urzędowych.

Niewielki zasięg komunikacji linią telefoniczną na przełomie wieków sprawił że desperacko usiłowano go zwiększyć stosując jako wzmacniak ( repeater ) słuchawkę z membraną wspólną z mikrofonem węglowym a następnie na początku XX wieku wykorzystywano ujemną oporność w lampach rtęciowych.

Mimo iż triodę w telefonii użyto dość szybko to jednak dojrzałe lampowe wzmacniaki masowo pojawiły się w latach trzydziestych. Telefoniczne linie 2 przewodowe rozgałęziono transformatorem hybrid na 4 przewodową i sygnały w obu kierunkach niezależnie wzmocniono dwoma wzmacniaczami i na koniec sygnały połączono w linie 2 przewodową układem Hybrid. Maksymalne wzmocnienie wynika z różnicy ekwiwalentu impedancji linii w postaci dwójnika RC a faktycznej impedancji linii. Znacznie lepszym rozwiązaniem po rozgałęzieniu toru 2 przewodowego na 4 przewody ( z oddzielonymi kierunkami transmisji ) jest transmisja ze wzmacnianiem torem 4 przewodowym.

Pod koniec II Wojny i po wojnie armia USA używała innowacyjnego telefonicznego wzmacniaka z „ujemną opornością”.

N.B. Militarna łączność przewodowa ma zalety i wady. Trzeba rozwinąć przewody telefoniczne co zajmuje czas i tak je maskować aby nie rzucały się w oczy. Komunikacja jest tajna dla wroga choć zdarzały się przypadki podsłuchu ale i tak stosuje się specjalny slang w rozmowie na wypadek gdyby we własnych szeregach był agent wroga. Nawet samo wzmożenie kodowanej łączności radiowej jest przecież informacją że coś będzie się dziać. Rozkodowanie przekazu operacyjnego lub strategicznego ma przeważnie opłakane skutki. Linia telefoniczna może też ulec uszkodzeniu w czasie działań.

Bezpośrednio żarzona tetroda zasilana była w militarnym wzmacniaku z „ujemną opornością” z baterii napięcia zarżenia 1.5 V i baterii anodowej 90V. Lampa pracuje z dwoma ujemnymi sprzężeniami zwrotnymi - równoległy dwójki korekcyjny RC charakterystyki w katodzie i sprzężenie przez transformator T2. Idea wzmacniaków z ujemną impedancją zyskała w telekomunikacji USA ( wtedy więcej numerów telefonicznych niż cała reszta świata ) dużą popularność w latach pięćdziesiątych i na takich tranzystorowych wzmacniakach po 1960 roku zakończył się ich rozwój jako że rozpoczęło się wprowadzanie telefonii PCM.

Swoją drogą ciekawe jest że  idee tego wzmacniaka odkryto tak późno. Natomiast w polskich podręcznikach nadal jest on nieodkryty.

Wzmacniak jest tak skonstruowany że nie zaburza wybierania impulsowego tarczą telefonu ( a tym bardziej wybierania tonowego ) i zasilania telefonu. Czasem odległość między centralami miejskimi wymusza stosowanie wzmacniaków. Najlepiej zainstalować je w połowie długości kabla między centralowego bowiem w tym miejscu najmniejsza jest widziana przez wzmacniak różnica impedancji linii.

Identyczne uzwojenia ( z odczepami w połowach uzwojeń ) „podłużnego” transformatora T2 włączono w szereg z oboma przewodami odtłumianej linii. Sygnał wyjściowy ze wzmacniacza o małej oporności wyjściowej podano do trzeciego uzwojenie tego transformatora. Przy zerowej oporności uzwojeń transformatora i zerowej indukcyjności rozproszenia sygnały w linii bez żadnego tłumienia przechodzą przez transformator T2. Do odczepów uzwojeń T2 poprzez kondensator dołączony jest transformator „poprzeczny” T1. Ma on mieć dużą indukcyjność aby nie stwarzał problemów w dolnej części pasma. Sygnał z drugiego uzwojenia T1 poprzez „potencjometr” podano do wzmacniacza. Jego charakterystyka częstotliwościowa ma być odwrotna niż tłumienie linii. Maksymalne stabilne wzmocnienie tego wzmacniaka zależy od różnicy impedancji linii w obu kierunkach ! Zatem im dłuższe i tym samym symetryczne są linie tym potencjalnie większe może być ich odtłumienie. Niesymetrię połówek linii można dorównoważyć jednym dwójnikiem RC z „właściwej” strony krótszej linii. Wzmocnienie może być całkiem spore jak na wzmacniak. Układ nie ma równoważnika impedancji linii. Konstrukcja transformatorków T1 i T2 ma zapewnić duże tłumienie sygnału wspólnego ( czyli zakłóceń ) w linii.

Idea wzmacniaka pozostała niezmieniona chociaż zastosowano tranzystory we wzmacniakach. Mankamentem wzmacniaka jest użycie dwóch transformatorów. Produkcja ich jest w dużej mierze zmechanizowana i zautomatyzowana co skutkuje niewysoką ceną. Montowane są na płytce drukowanej układu wzmacniaka.

Wzmocnienie w opisanym wojskowym wzmacniaku regulowano przełącznikiem. Instrukcja podaje że przy zwiększaniu wzmocnienia po uzyskaniu „śpiewania” czyli wzbudzenia należy je zmniejszyć o dwa stopnie lub mocniej jeśli tego życzą sobie rozmówcy.

Wzmacniaki w dużej ilości, umieszczone w stacji wzmacniakowej w pojemnym kablu między centralami raczej powinny być od razu wykonane do konkretnego zastosowania ( wzmocnienie i charakterystyka częstotliwościowa ) bez żadnej regulacji i obsługi - patrz dalej podstawowy wzmacniak system L5 w 6 odmianach. Naiwna jest wiara że obsługa poradzi sobie z regulacją.

Pobór mocy wzmacniaka może być mały.

Systemy Telefonii Nośnej i telewizji kablowej CATV są systemami z podziałem częstotliwościowym FDM czyli Frequency Division Multiplexing. Każdy zmodulowany sygnał zajmuje swój kanał na skali częstotliwości. W telefonii nośnej jest to wydajna modulacja SSB ( Single Side Band ) a w CATV sygnał jest taki jak w telewizji naziemnej czyli z modulacją VSB – Vestigal Side Band. Modulacja ta jest mniej wydajna niż SSB ale możliwa jest prosta detekcja diodą. Przesyłanie sygnału FDM jest trudne a nawet bardzo trudne. Obserwowany oscyloskopem sygnał FDM z dużą ilością kanałów wygląda jak szum. Charakterystyczne są dla niego znaczne, rzadko występujące piki. Oscyloskop dla sygnałów FDM jest narzędziem praktycznie bezużytecznym. Podstawowym dla systemu FDM narzędziem jest Spectrum Analyser czy Analizator Widma.

Jako że pasmo kanału jest wąskie na tle pasma systemu FDM pilnowana jest charakterystyka wzmocnienia toru w funkcji częstotliwości a charakterystyka fazowa mniej lub wcale.

Nowoczesny Spectrum Analyser jest urządzeniem bardzo skomplikowanym i drogim mającym już więcej niż jeden mikroprocesor. W dziedzinie sygnałów FDM jednak nie sposób się bez niego obyć.

W urządzeniu HP o pasmie 0-1500 MHz zastosowano potrójną superheterodynową przemianę częstotliwości. Na wejściu analizowanego sygnału znajduje się filtr dolnoprzepustowy mający bardzo duże tłumienie powyżej częstotliwości 2 GHz. Sygnał przez regulowany tłumik podano do zrównoważonego mieszacza na czterech diodach Schottky. Podano do niego mocny sygnał heterodyny o niskich szumach dlatego że wymagana jest bardzo duża dynamika >90 dB i odporność na intermodulacje. Częstotliwość pierwszej heterodyny jest w zakresie 2050...3550 MHz, drugiej wynosi 1748.6 MHz i trzeciej 280 MHz. Częstotliwość pierwszej IF wynosi 2050 MHz, drugiej 301.4 MHz a trzeciej 21,4 MHz. Filtry we wzmacniaczach IF ostro tłumią pułapkami częstotliwości lustrzane przemiany. Szerokość pasma ostatniego wzmacniacza IF jest zmienna stosownie do potrzeb użytkownika a sygnał z niego podano już do detektora i przetwornika A/D. Próbki widma zapisane w pamięci RAM mogą być już przetwarzane programowo i instrument może pracować w systemie nadzoru bez udziału człowieka. Mimo zastosowania niskoszumnych generatorów heterodyn z racji dużych częstotliwości heterodyn w stosunku do analizowanego sygnału ( zwłaszcza przy mniejszych częstotliwościach sygnału ) zastosowano w całościowej pętli fazowej rozwiązanie pozwalające utrzymać szum fazy na poziomie referencyjnego rezonatora kwarcowego 20 MHz redukując szumy fazowe kilkadziesiąt razy.

Najnowszy ( i raczej ostatni ) system przesyłu telefonii nośnej Bell System L5 o maksymalnym zasięgu 4000 mil ma pojemność 10 800 kanałów na przewód współosiowy zajmując pasmo 3-60 MHz. Przy maksymalnej długości traktu 4000 mil z 4000 tysiącami wzmacniaków stosunek sygnał /szum S/N w najgorszym kanale jest zawsze lepszy od 40 db. Kabel na 10 przewodów ( plus jeden zapasowy ) w każdą stronę i przesyła 108 000 rozmów telefonicznych. Dalekie przesłanie sygnału telefonii nośnej jest bardzo trudne. Bell we wzmacniakach zastosował liniowe niskoszumne tranzystory o częstotliwości granicznej Ft=3 GHz pracujące z prądem aż 100 mA. Wyjściowa i wejściowa oporność falowa jest dokładnie kontrolowana aby zapobiec szkodliwym odbiciom sygnału.

Odcinek regeneracji w systemie L5 wynosi jedną milę a wyjątkowo jest krótszy. Podstawowy regenerator ma charakterystykę odwrotną do tłumienia jednej mili użytego kabla współosiowego o średnicy 0.375 cala w typowej temperaturze. Całkowicie bezobsługowy wzmacniak nie ma żadnej regulacji i na krótsze odcinki jest w fabryce wykonany w 6 wersjach co 0.1 mili co podano w jego oznaczeniu. Wzmacniaki zasilane z linii są umieszczone w ładnej odlewanej z aluminium obudowie - kasecie. Elektronika wewnątrz jest umieszczona w blaszanych ekranujących pudełkach.

Co siódmą milę włączony jest w linie wzmacniak samoregulujący. Zwiększa on swoje wzmocnienie adekwatnie do temperatury kabla (czyli swojej temperatury. Oporność miedzi kabla rośnie z temperaturą tak jak tłumienie i trzeba wzmocnienie podnieść przy wzroście temperatury otoczenia ) i dodatkowo reguluje on automatycznie wzmocnienie w zakresie +-6 dB aby utrzymać stałą wartość pilota o częstotliwości 42.8 MHz.

Co 38 mil stosowany jest equalizer regulowany ręcznie przy 10 częstotliwościach. Regulacja wykonywana jest tylko przy instalacji systemu i późniejszych naprawach. Co 75 mil w stacji głównej stosowany jest ustawiany ręcznie ( tylko incydentalnie ) w 8 punktach equalizer razem z equalizerem dynamicznym automatycznie regulującym wzmocnienie aby skorygować charakterystykę stosownie do amplitud 4 pilotów nośnych. Jest to jedyny equalizer automatyczny.

Z uwagi na ogromny koszt awarii kontynentalnej sieci łączności i ogromną ilość wzmacniaków i stacji stosowany jest rozbudowany system monitoringu z zastosowaniem minikomputerów i dodatkowych oscylatorów sygnałów w linii dla ustalenia uszkodzonego odcinka linii. Przy uszkodzeniu przewodu koncentrycznego tor jest przełączany na zapasowy przewód. Z minikomputerem pracuje dalekopis operatora oraz czytnik taśmy dziurkowanej i pamięć na taśmie magnetycznej. W tej części rozwiązanie jest mało nowoczesne. Komputer nadzoruje też automatyczny system pomiarowy. W wybranym kanale telefonicznym wybranego traktu można zmierzyć na przykład stosunek sygnał szum S/N.

Sygnał FDM telefonii nośnej i tak trzeba obejrzeć Analizatorem Widma aby się upewnić że wszystko jest jak należy. Pasmo specjalizowanego Analizatora z wybraną zerową szerokością skanowania można ustalić na równe kanałowi telefonicznemu i słuchać dowolnej rozmowy ale nie po to aby podsłuchiwać ale odebrać polecenia służbowe i znaleźć uszkodzenie.