Lineáris adóvégfokozatok

Egyoldalsávos jelek erősítése

Az egyoldalsávos jelek előállítása után, azok szintjét néhány watt és néhányszor száz watt közötti teljesítményre kell emelni. A jelek torzításmentes erősítésére szolgálnak a lineáris erősítők. Az ilyen erősítők kimenőfeszültsége arányos a bemenetükre adott feszültséggel. A szükséges erősítés eléréséhez többnyire két-három fokozat szükséges. Ezek mindegyikére teljesülni kell a linearitás feltételének. A jó linearitás és a jó hatásfok egymással ellentétes feltételek, így az erősítő tervezése során az ésszerű kompromisszumok megkeresése a feladat. Az erősítőket üzemi beállításaik alapján osztályokba szokás sorolni. (A,B,C,AB stb) Az üzemi beállítások főként a vezérlőrács negatív előfeszültségével és az arra adott meghajtó feszültséggel jellemezhetők. Az alacsony szintű ssb jeleket A osztályú erősítővel szokás erősíteni. Az ilyen beállítású erősítők linearitása jó, de hatásfokuk alacsony. A hatásfok elméletileg 0.5, de a gyakorlatban 0.3-0.25 értékekre lehet számítani. Az anódáram formája ezekben az erősítőkben követi a vezérlőfeszültség formáját. Az anódkörbe iktatott árammérő konstans értéket mutat, a bemenőjel értékétől függetlenül. Ez azt jelenti, hogy a fokozatból kivehető teljesítmény nem haladhatja meg a csőre maximálisan megengedett anóddisszipációt. A vezérlőrácson a meghajtás során nem alakulhat ki a katódhoz képest pozitiv feszültség, igy rácsáram sem folyhat. A hatásfok és a teljesítmény között az alábbi összefüggés áll fenn:

Ahol P a leadott teljesítmény, Pa a csőre megengedhető anódteljesítmény, η a hatásfok. Például ha Pa= 40 W ( GU50 ) és a hatásfok 0.25, akkor az erősítő által leadott teljesítmény : P=400.25/(1-0.25)= 13.3W Ha a hatásfok 0.75 ( B osztályú erősítő ) akkor a leadott teljesítmény P=400.75/(1-0.75)=120W Az anódon fellépő teljesítmény mindkét esetben 40 W, vagyis ha a hatásfok háromszorosára növelhető, akkor a kivehető teljesitmény majdnem megtízszereződik. Ezért a lineáris teljesítményerősítők nem A osztályú beállításban dolgoznak. Az AB1 beállításban kevesebb a rács negatív előfeszítése, igy a hatásfok kb 55%-ra javul, de a linearitás kissé romlik. Rácsáram ebben a beállításban sem folyhat. Az AB2 beállítás az AB1 és B osztályú beállítás közé esik. Az ilyen erősítőkben a vezérlőjel pozitív csúcsai környékén rácsáram is megjelenhet. Az anódáram mérő műszer kivezérlés nélkül sokkal kevesebbet mutat mint vezérlés esetén. A B osztályú beállítás esetén a nyugalmi anódáram nulla. A kivezérlés során az anódáram megszakad a vezérlőjel negatív félperiódusaiban, és csak a pozitiv félperiódus alatt folyik. Az anódáram folyási szöge θ=90 %. Az ilyen erősítő elméleti hatásfoka η=π/4 vagyis 78.5 %. Gyakorlatban 60-70 % hatásfok érhető el. A C osztályú beállítás a táviró üzemmódra kedvező, megfelelő linearitás ilyen beállításban nem érhető el.

A lineáris erősítő torzításának hatása.

A torzítások hatása egy példán keresztül érzékelhető. Ha az egyoldalsávos jelet egy 7000-7003 kHz áteresztőtartományú szűrővel állítottuk elő, és két jellel, 1 illetve 2 kHz-el moduláljuk, akkor a szűrő kimenetén megjelenik 7001 és 7002 kHz-es jel. Az erősítő anódáramának lefolyása egy szinuszjel pozitív félperiódusához hasonló, míg a vezérlés negatív félperiódusa alatt nincs anódáram. Az anódáram nem szinuszos, tehát harmonikusokat tartalmaz. A harmonikusok frekvenciája 14002, 14004, 21003, 21006 stb kHz. Ezeket a harmonikusokat az anodköri 7 MHz-re hangolt rezgőkör hatásosan csillapitja. A nem lineáris karakterisztika miatt, a harmonikusok keresztmodulációja során azonban más frekvenciájú jelek is keletkeznek, de vizsgáljunk csak a második és harmadik harmonikusok hatásából néhányat:

14002-7002=7000 kHz –ez az ssb szűrő és a modulátor által elnyomott frekvencia, amit nem állt szándékunkban kisugározni, de az anódköri rezgőkőr nem csillapítja.

21003-14004=6999kHz –ez az elnyomott oldalsávba eső frekvencia, és az anódköri rezgőkőr ezt sem csillapítja.

21006-14002=7004 kHz –ilyen összetevő nem szerepelt a kisugárzott jelben, és az anódköri rezgőkör ezt sem csillapitja.

A példa két szinuszos modulálójel esetét vizsgálja. Ilyen állapotot kéthang generátorral lehet szimulálni. A valóságos helyzet ennél sokkal rosszabb, mivel a beszédhang sokkal több harmonikusból áll. Igy az üzemi csatornában dúsul a spektrum az eredeti hangban nem szereplő spektrális összetevőkkel, de az üzemi csatornán kívüli összetevök is megjelennek, például az elnyomott oldalsávhoz tartozó tartományban. Az ilyen beállítású adóra mondják a hallgatói, hogy fröcsköl. Az adó üzemeltetője meg azt mondja, hogy rossz a vevő állomás szűrője. Könnyű eldönteni melyik állítás igaz. A nonlinearitás főleg két esetben jelentkezik. A csőkarakterisztika nyitó szakaszán, amikor kicsi a kivezérlés, és a túl nagy kivezérlések esetén, amikor a tápfeszültség korlátozza a kimenőjel további növekedését. Az első esetben a munkapont precíz beállítása, a második esetben az ALC helyes beállítása hozhat megoldást. (Vagy a meghajtás más módon történő korlátozása.) Sok amatőr azt gondolja, hogy amikor a meghajtást csökkenti, javul a linearitás. Ennek természetesen az ellenkezője igaz. A linearitás az optimális teljesimény esetén a legjobb.