STABILNÍ ZESILOVAČ

Jednoduchý vysokofrekvenční zesilovač podle obrázku se vyznačuje velkým a stabilním zesilovacím činitelem napětí (několik tisíc), malou spotřebou proudu a značně vysokou odolností proti rozkmitání.

Širokopásmová verze zesilovače

Z hlediska stejnosměrného proudu je tranzistor T1 zapojen jako dioda (báze a kolektor jsou vodivě propojeny vysokofrekvenční tlumivkou). Celé toto zapojení vlastně představuje známý Wilsonův zdroj proudu s hlubokou zápornou proudovou zpětnou vazbou. Z tohoto důvodu jsou pracovní režimy velmi stabilní a nejsou závislé na teplotě a napájecím napětí (pokud je větší než 1,8 V). Kolektorové proudy T2 a T3 jsou identické, jejich hodnotu určuje odpor R1, jehož hodnota je dána vzorcem:

R1 = (Unapájecí - 2Ube) / Ic,
kde Ube = 0,7 V pro křemíkové tranzistory;
Ic - požadovaný proud kolektoru T2, T3.

Z hlediska střídavého proudu je to vlastně třístupňový zesilovač v zapojení SE – SE – SE (třikrát se společným emitorem) s mnohem větším koeficientem zesílení ve srovnání s jinými systémy třístupňových tranzistorových zesilovačů. Prvý stupeň zesilovače je tranzistor T1. Zvláštností jeho práce je nulové napětí přechodu kolektor – báze (pro stejnosměrný proud je tento přechod zkratován vysokofrekvenční tlumivkou 100 uH. To se kupodivu neprojevuje v jeho zesilovací schopnosti, jelikož v podstatě pracuje s napětím kolektor – emitor Uce = 0,7 V, což je pro nízkovýkonové křemíkové tranzistory vyšší než jejich saturační napětí 0,1 V až 0,2 V. Pokud se podíváme do katalogu na výstupní charakteristiky (závislost Ic na Uc), je krásně vidět, že oblast kolem napětí Uce = 0,7 V je aktivní pracovní režim.

Při tak nízkém napětí Uce trvá aktivní režim pouze tak dlouho, dokud amplituda střídavého napětí na jeho kolektoru nepřesáhne 200 mV. Nicméně v tomto zesilovači nijak nemůže být větší než 20 až 30 mV (t.j. mnohem menší než mezní hodnota 200 mV) vzhledem k vysokému zesílení v následujících stupních s T2 a T3.

Signál, zesílený v tranzistoru T1 je oddělen pomocí vysokofrekvenční tlumivky 100 uH a přiveden do báze druhého zesilovacího stupně s tranzistorem T2. Druhý zesilovací stupeň opět proveden v zapojení se společným emitorem, jím zesílený signál je oddělen pomocí odporu R1 a postupuje dále na bázi tranzistoru T3, jehož emitor je vysokofrekvenčně uzemněn pomocí kondenzátoru C2. Zde zesílený signál je oddělen pomocí odporu R2, místo něj může být použit například paralelní laděný obvod při použití jako selektivní zesilovač. Odpor použijeme v případě širokopásmového zesilovače.

Selektivní verze zesilovače

Tento zesilovač nabízí vysoký a stabilní zisk, bez ohledu na druh montáže a rozložení součástek. Tranzistory T1 až T3 byly použity nějaké neznámé z vyřazené vstupní jednotky televizoru, doporučil bych zde typy BF199 (550 MHz), BF290 (500 MHz), BF241 (125 MHz)  atd. Pro nízké nároky na nižších kmitočtech (DV – SV – KV – MF) vyhoví i běžné nf křemíkové tranzistory, s mezním kmitočtem kolem 300 MHz. Napájecí napětí bylo použito z důvodu jednotnosti 12V, při zkouškách pracoval zesilovač spolehlivě i s napájecím napětím kolem 2V s odporem R2 s hodnotou 1k, širokopásmová verze zesilovače pak měla šířku pásma od 0,1 do 20 MHz (pro pokles o 3dB) se zesilovacím činitelem až 3 000. Zesílení se dá měnit například změnou napětí (manuální nebo automatickou) od +1,6V do +12V. Takto se mění kolektorový proud všech třech tranzistorů současně, což má za následek možnost řízení zisku ve velmi širokém rozsahu. Konstrukčně nepohodlné tlumivky vftl je možno nahradit odpory 330 ohmů až 2k7, i když se takto malinko sníží zisk zesilovače, ale i tak zůstává dostatečně velký pro většinu aplikací.

Vzhledem k vysokému zisku a možnosti jeho regulace v širokých mezích je tento zesilovač vhodný k použití jako mezifrekvenční zesilovač transceiveru, v úpravě jako laděný zesilovač podle druhého obrázku může jeho zesílení dosáhnout hodnoty až několik desítek tisíc.

Další zlepšení selektivity je možno docílit (kromě paralelního LC obvodu na vstupu) také pomocí sériového obvodu LC laděného na mezifrekvenční kmitočet, zařazeného místo blokovacího kondenzátoru C2. V tomto případě je emitor tranzistoru T3 pro pracovní kmitočet uzemněn a na všech ostatních kmitočtech přes tlumivku vftl (nebo jí nahrazující odpor) vzniká hluboká záporná zpětná vazba, snižující zesílení nejenom stupně s tranzistorem T3, ale samozřejmě celého zesilovače. Vzhledem k této aktivní interakci selektivity je možno získat výrazně lepší výsledky než při klasickém použití paralelního LC obvodu.

Literatura:

G. Utočkin, I. Gončarenko – Vysokofrekvenční zesilovač, autorské osvědčení N 1646045.