Przedmiotem wynalazku jest wzmacniacz wizyj¬ ny, zwlaszcza dla kaskodowych wyjsciowych stop¬ ni wizyjnych o szerokim pasmie przenoszenia i malych stratach mocy.Znane sa rózne typy kaskodowych wyjsciowych wzmacniaczy wizyjnych przedstawione na przyklad w amerykanskich opisach patentowych nr. 3 499 104, nr. 3 598 312 i nr. 3 823 2.64. Urzadzenie kaskodowe zawiera zwykle zasilany niskim napieciem stopien w ukladzie wspólnego emitera o duzym wzmoc¬ nieniu pradowym, który jest polaczony z zasila¬ nym wysokim napieciem w ukladzie wspólnej ba¬ zy o jednostkowym wzmocnieniu pradowym. Sto¬ pien w ukladzie wspólnej bazy oddziela kolektor stopnia zasilanego niskim napieciem od zmian na¬ piecia na obciazeniu, zmniejszajac w ten sposób do minimum efekt Millera wzrostu pojemnosci mie¬ dzy kolektorem a baza stopnia zasilanego niskim napieciem. Ponadto nie wystepuje wzrost pojem¬ nosci wywolywany efektem Millera w stopniu w ukladzie wspólnej bazy. W ten sposób wplyw po¬ jemnosci kolektor-baza urzadzen czynnych na sze¬ rokosc pasma wzmacniacza w ukladzie kaskodo- wym jest mniejszy niz na przyklad we wzmacnia¬ czu w ukladzie wspólnego emitera.Kaskodowe wzmacniacze wizyjne zapewniaja szerokie pasmo przenoszenia. Jednakze wada wzmacniaczy kaskodowych, które sa polaryzowane w sposób zapewniajacy ich prace w klasie A lub AB jest nadmierna strata mocy. Pozadane jest 10 15 20 30 2 zmniejszenie strat mocy wyjsciowych urzadzen wi¬ zyjnych, poniewaz uklady z najmniejsza pojemno¬ scia miedzy kolektorem a baza zapewniajace dzie¬ ki temu szerokie pasmo przenoszenia maja duza rezystancje termiczna, to znaczy powoduja duze zmiany temperatury w funkcji strat. Takie zmia¬ ny temperatury moga powodowac niepozadane zmiany warunków pracy wzmacniacza. Aby unik¬ nac tych zmian, stosuje sie radiatory majace na celu odprowadzenie ciepla ze stopni wyjsciowych.Tym niemniej, radiator powoduje zwiekszenie efektywnej pojemnosci kolektora ukladu (ukladów), zmniejszajac tym samym szerokosc pasma prze¬ noszenia wzmacniacza. Tak wiec, majac na uwa¬ dze bezposrednie korzysci z zachowania mocy i unikniecia zmian termicznych charakterystyk ro¬ boczych, nalezy równiez z punktu widzenia szero¬ kosci pasma, dazyc do zmniejszenia strat mocy w wyjsciowych ukladach wizyjnych. Ma to szczegól¬ ne znaczenie w przypadku, gdy wzmacniacz steru¬ je wyrzutnia „rzedowa" lampy elektronopromie¬ niowej, której uklad wymaga stosowania dosyc wy¬ sokich stalych napiec zasilajacych, na przyklad rzedu 200 V, poniewaz straty mocy i zmiany ter¬ miczne z drugiej strony moga w tym przypadku miec znaczny wplyw na prace ukladu.Wzmacniacz wizyjny wedlug wynalazku zawiera impedencyjny obwód obciazenia wlaczony szerego¬ wo pomiedzy pierwszym zaciskiem zródla napiecia stalego a zaciskiem wyjsciowym wzmacniacza kas- 108 923108 923 15 20 kodowego, przy czym obwód obciazenia zawiera diode separujaca i przyrzad pólprzewodnikowy po¬ siadajacy elektrode sterujaca. Wzmacniacz wizyj¬ ny zawiera takze elementy sprzezenia zwrotnego stalopradowego wlaczone pomiedzy zaciski wej¬ sciowy i wyjsciowy wzmacniacza kaskodowego dla zapewnienia ujemnego sprzezenia zwrotnego we wzmacniaczu kaskodowym. Wzmacniacz wizyjny zawiera ponadto elementy polaryzujace obejmujace co najmniej pierwszy obwód pradu stalego wla¬ czony pomiedzy pierwszym zaciskiem zródla na¬ piecia stalego i elektroda sterujaca przyrzadu pól¬ przewodnikowego dla dostarczania pradu polary¬ zujacego do tej elektrody sterujacej. Wzmacniacz wiaffjay~~afciwieiia elcnienty doprowadzajace prad statyk t&4db&teT«rrile(lzy elektrode, sterujaca przy¬ rzadu pólprzewodnikowego a zacisk wyjsciowy wzmacniacza „ kaskodowego dla wywolania prze- plwt!r_ praqy,(.,spoczynkowego we wzmacniaczu kaskodowym,* przjr czym elementy polaryzujace sa podlaczone tak, ze dioda znajduje sie w stanie nieprzewodzenia, gdy uklad jest w stanie spo¬ czynkowym.Wedlug wynalazku pierwszy obwód pradu sta¬ lego zawiera rezystor, zapewniajacy maly stosun¬ kowo prad spoczynkowy we wzmacniaczu kasko¬ dowym.Wedlug wynalazku przyrzady pólprzewodniko¬ we stanowia tranzystory o podobnych konduktyw- nosciach, których obwody kolektor-emiter sa po¬ laczone szeregowo wzgledem zródla napiecia sta¬ lego. Pierwszy tranzystor ma stosunkowo male napiecie przebicia, drugi tranzystor ma stosunko¬ wo duze napiecie przebicia, przy czym drugi tran¬ zystor jest w ukladzie OB z baza polaczona ze stalym napieciem, bedacym czescia napiecia zród¬ la napiecia stalego.Wedlug wynalazku elementy doprowadzajace prad staly, wlaczone pomiedzy elektrode sterujaca tranzystora obciazajacego i zacisk wyjsciowy wzmacniacza kaskodowego zawieraja diode kom¬ pensujaca, przewodzaca w stanie spoczynkowym ukladu.Wedlug wynalazku elementy sprzezenia zwrotne¬ go zawieraja rezystor wlaczony pomiedzy zacisk wyjsciowy wzmacniacza kaskodowego i baze pierw¬ szego tranzystora oraz rezystor regulowany wla¬ czony pomiedzy, baze pierwszego tranzystora i dru¬ gi zacisk zródla napiecia sialego dla regulacji na¬ piecia spoczynkowego na zacisku wyjsciowym wzmacniacza kaskodowego.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, który przedstawia wzmacniacz wizyjny.Uklad przetwarzajacy sygnal telewizyjny 10, za¬ wierajacy na przyklad detektor wizyjny, dostar¬ cza skladowe sygnalów luminancji i chrominancji do demodulatora z ukladem macierzowym 12, któ¬ ry z kolei dostarcza sygnal wizyjny koloru, na przyklad sygnaly wizyjne koloru czerwonego, zielo¬ nego i niebieskiego, bedace skladowymi sygnalu wizyjnego, do odpowiednich obwodów wzmacnia¬ czy wizyjnych 14, 16, 18 (dwa ostatnie zostaly na rysunku okreslone linia przerywana). Wzmocnione wyjsciowe sygnaly wizyjne sa przekazywane ze 65 30 35 40 45 50 55 60 wzmacniaczy wizyjnych 14, 16, 18 do elektrod ste¬ rujacych 20, na przyklad katod kineskopu 22 od¬ twarzajacego obraz kolorowy, wyposazonego na przyklad w wyrzutnie „rzedowa". Poniewaz wzmac¬ niacze wizyjne 14, 16, 18 sa wlasciwie identyczne, na schemacie pokazano tylko wzmacniacz wizyjny 14, który dalej bedzie opisany szczególowo. Wzmac¬ niacz wizyjny 14 zawiera uklad kaskodowy 24 zbu¬ dowany na tranzystorze 26, pracujacym w ukla¬ dzie OE i na tranzystorze 28 pracujacym w ukla¬ dzie OB. Emiter tranzystora 26, jak równiez od¬ powiednie elektrody wzmacniaczy wizyjnych 16 i 18, sa dolaczone do punktu o potencjale odniesie¬ nia np. +6,8 V dostarczonym z diody Zenera 50.Do bazy tranzystora wizyjnego 26 dostarczane sa sygnaly wizyjne, które przechodza przez uklad zawierajacy rezystor bocznikujacy 42, rezystor re¬ gulowany 44 do regulacji poziomu bieli, dzielnik napiecia 46, 54, 56, przy czym rezystor 56 sluzy do regulacji poziomu czerni, oraz kondensatory bocz¬ nikujace 48 i 58.Do bazy tranzystora 28 jest podlaczone male sta¬ le napiecie polaryzujace, na przyklad rzedu + 12 V.Obwód obciazenia 30 jest podlaczony do kolektora tranzystora 28 i zawiera trzeci tranzystor 32 pra¬ cujacy w ukladzie wtórnika emiterowego. Dioda separujaca 34 jest podlaczona miedzy emiterem tranzystora 32 a kolektorem tranzystora 28. Dioda kompensujaca 36 jest podlaczona pomiedzy baza tranzystora 32 w ukladzie wtórnika emiterowego 32 a kolektorem tranzystora 28. Rezystor polary¬ zujacy 40 jest dolaczony jednym koncem do zródla napiecia stalego (np. +210 V), zas drugim kon¬ cem do bazy tranzystora 32. Rezystor 38 ogranicza¬ jacy prad jest dolaczony jednym koncem do kolek¬ tora tranzystora 32, zas drugim koncem do zródla napiecia stalego (+2110 V).Pradowe sprzezenie zwrotne zalezne od napie¬ cia jest zapewnione z wyjscia wzmacniacza wi¬ zyjnego 14 (to jest z emitera wtórnika emiterowe¬ go z tranzystorem 32) do bazy tranzystora 2C po¬ przez rezystor 52. Sygnaly z wyjscia wzmacniacza wizyjnego dochodza do elektrody sterujacej wy¬ rzutni elektronowej, dla barwy czerwonej kine¬ skopu 22, poprzez dolaczony do niej szerego\7o rezystor 60.W rozwazaniach na temat dzialania wzmacnia¬ cza wizyjnego wedlug wynalazku zaklada sie, ze rezystor 56 powinien byc ustawiony tak, aby do emitera tranzystora 32 dostarczane bylo napiecie poziomu czerni (spoczynkowe) wynoszace 150 V.W tym przypadku przy zalozonych wartosciach elementów przez rezystor 40, diode 36 i tranzystory 28 i 26 plynie prad spoczynkowy wynoszacy 2,5 mA. Prad spoczynkowy tranzystora 32 wynosi w przyblizeniu 3 mA i plynie przez rezystor sprzeze¬ nia zwrotnego 52, ustalajac polaryzacje bazy tran¬ zystora 26. W stanie spoczynkowym dioda 36 i zla¬ cze baza-emiter tranzystora 32 sa spolaryzowane w kierunku przewodzenia, w wyniku czego katoda i anoda diody 34 posiadaja ten sam potencjal. Taki stan powoduje nieprzewodzenie diody 34 w przy¬ padku braku sygnalów.Prad spoczynkowy w tranzystorach 26 i 28 w ukladzie kaskodowym jest okreslony wartoscia re-5 zystora 40, natomiast prad spoczynkowy tranzys to¬ ra- 32 obciazenia jest okreslony wartoscia rezysto¬ ra sprezenia zwrotnego 52. Wzmocnienie napiecio¬ we wzmacniacza 14 zalezy od stosunku wartosci rezystora 52 do sumy wartosci rezystorów 44 i 46.Rezystor 44 umozliwia regulacje poziomu bieli, lub wzmocnienia sygnalu. Rezystor 56 umozliwia regulacje poziomu czerni okreslonego wyjsciowym napieciem spoczynkowym na emiterze tranzystora 32. Katoda 20 kineskopu 22 moze byc traktowana jako pojemnosciowe obciazenie emitera tranzysto¬ ra 32 wynoszace okolo 12 pF w stosunku do po¬ tencjalu ziemi.W czasie pracy dostarczany ujemny sygnal na¬ pieciowy po przejsciu przez rezystory 42, 44, 46 po¬ woduje zmniejszenie pradu bazy tranzystora 26. W wyniku tego wartosc pradu plynacego przez tranzy¬ story 26 i 28, w ukladzie kaskodowym, diode 36 i rezystor 40 jest gwaltownie zmniejszana do war¬ tosci spoczynkowej wynoszacej 2,5 mA. Szybkosc narastania napiecia kolektora tranzystora 28 oraz napiecia bazy tranzystora 32 jest niezalezna od wartosci obciazenia pojemnosciowego jakie stanowi kineskop 22. Ta pojemnosc obciazajaca kolektor tranzystora 28 jest odsprzegana przez diode 34 i jej wartosc na bazie tranzystora 32 jest zmniejszona tyle razy, ile wynosi wzmocnienie pradowe tranzy¬ stora 32 (np. B = 40). W wyniku tego poczatkowa predkosc narastania napiecia na bazie tranzystora 32 bedzie zalezec nie od obciazenia pojemnoscio¬ wego, jakie stanowi kineskop, ale raczej od stalej czasowej zwiazanej z rezystorem 40 i pojemnoscia¬ mi kolektora tranzystora 28 i bazy tranzystora 32; jak sie dalej okaze, mozna osiagnac stosunkowo mala wartosc tej pojemnosci.Napiecie wyjsciowe na pojemnosci nie zmienia sie bezposrednio w odpowiedzi na ujemny sygnal wejsciowy, poniewaz dioda 34 znajduje sie w sta¬ nie nieprzewodzenia. Jednak, gdy napiecie kolek¬ tora tranzystora 28 i napiecie bazy tranzystora 32 wzrosna o okolo 0,7 V, tranzystor 32 przechodzi w stan silnego przewodzenia i pojemnosc obciazaja¬ ca, jaka stanowi elektroda 20 kineskopu 22 zostaje naladowana przez zródlo napieciowe o malej im- pedancji, które stanowi emiter tranzystora 32. Tran¬ zystor 32 zapewnia zatem duza szybkosc przecho¬ dzenia duzych ujemnych sygnalów wejsciowych, mimo malej wartosci pradu spoczynkowego. Pra¬ dowe sprzezenie zwrotne zalezne od napiecia, rea¬ lizowane poprzez rezystor 52, przyczynia sie do zmniejszenia wypadkowych znieksztalcen, to zna¬ czy opóznienia poczatku narastania napiecia wyj¬ sciowego.W przypadku dodatniego sygnalu napieciowego, przechodzacego przez rezystor 42, tranzystory 26 i 28 w ukladzie kaskodowym przewodza wiekszy prad niz w stanie spoczynkowym, co przyczynia sie do spadku napiecia kolektora 28. Dioda 34 osia¬ ga stan calkowitego przewodzenia, gdy napiecie to osiagnie wartosc okolo 0,7 V i przyczynia sie do rozladowania pojemnosci obciazajacej, jaka stano¬ wi katoda 20 poprzez wzmacniacz kaskodowy 24 i diode napiecia odniesienia. Ten obwód rozladowa¬ nia o malej impedancji zapewnia wymagana duza 923 6 szybkosc przechodzenia duzych dodatnich sygnalów wejsciowych.W wypadku malych sygnalów uzyskiwane jest równiez szerokie pasmo przenoszenia. Poniewaz 5 tranzystor 26 wymaga tylko podtrzymania niewiel¬ kiego napiecia wstecznego i moc w nim tracona jest niewielka z powodu malego napiecia kolekto¬ ra, uklad dla malych sygnalów mozna latwo za¬ projektowac tak, aby zapewnil wymagana szero- 10 kosc pasma. Poniewaz uklad wzmacniacza kasko- dowego 24 zmniejsza pojemnosc dzieki efektowi Millera praktycznie do minimum, a obwód obcia¬ zenia 30 zmniejsza wplyw wyjsciowej pojemnosci obciazajacej tyle razy, ile wynosi wzmocnienie pra¬ dowe tranzystora 32, stala czasowa obwodu wyj¬ sciowego RC jest korzystnie zmniejszona. W zwiaz¬ ku z tym nalezy wybrac wartosc rezystora 40 (jest on rezystancyjnym skladnikiem stalej czasowej RC obwodu wyjsciowego) na tyle duza, aby zapew- 20 nic wymagane zmniejszenie pradu spoczynkowego przy jednoczesnym zapewnieniu wymaganej szero¬ kosci pasma. Wzmacniacze wizyjne 14, 16, 18 cha¬ rakteryzuja sie niejednorodnymi zmianami tempe¬ raturowymi punktów pracy, co jest spowodowane 25 róznymi wielkosciami sygnalów w poszczególnych wzmacniaczach. Niejednorodnosci te sa znacznie zmniejszone, poniewaz tylko tranzystor pracujacy w ukladzie wspólnego emitera, na przyklad tran¬ zystor 26 przyczynia sie do zmian temperaturo- * 30 wych kazdego ze stopni. Straty mocy i szybkosci ich zmian w tranzystorze pracujacym w ukladzie wspólnego emitera jest w tym przypadku mala dzie¬ ki malemu napieciu miedzy kolektorem a emite¬ rem. 35 Tranzystor w ukladzie OE dla malych sygnalów charakteryzuje sie dosc duzym wspólczynnikiem wzmocnienia pradowego i w wyniku tego wypad¬ kowe znieksztalcenia i zmiany napiecia wyjscio¬ wego w funkcji napiecia zasilania sa male dla opi¬ sanego ukladu.Jako tranzystor 32 obciazenia nalezy zastosowac tranzystor charakteryzujacy sie mala pojemnoscia sprzegajaca miedzy kolektorem i baza, na przyklad mniejsza niz 2,5 pF. Jako tranzystor 28 nalezy tak- 45 ze zastosowac odpowiedni tranzystor pracujacy w ukladzie wspólnej bazy, a jako tranzystor 26 na¬ lezy zastosowac odpowiedni tranzystor malosygna- lowy.Uwzgledniajac wartosci elementów ukladu we- so dlug rysunku, moc tracona w tranzystorach 28 i 32 dla ukladu w stanie spoczynkowym nie przekracza wartosci odpowiednio 410 mW i 220 mW. Calkowi¬ ty pobór mocy przez kazdy wzmacniacz wizyjny 14, przy braku sygnalów wejsciowych i przy wstep- 55 nie okreslonym poziomie czerni wynoszacym 150 V, mierzonym na emiterze tranzystora 32 wynosi w przyblizeniu 1,2 W. Przy podaniu sygnalów wej¬ sciowych prostokatnych, na wyjsciu uzyskuje sie czasy narastania i opadania mniejsze niz 130 ns, 60 zas przy czestotliwosci 4 MHz wystepuje spadek amplitudy o 2,6 dB. Dzieki tym cechom uklad nie wymaga stosowania radiatorów dla elementów czynnych i nie trzeba stosowac indukcyjnosci ko- 65 rygujacych charakterystyke czestotliwosciowa.108 923 Zastrzezenia patentowe 1. Wzmacniacz wizyjny przystosowany do stero¬ wania urzadzeniem odtwarzajacym obraz kolorowy zawierajacy pierwszy i drugi przyrzady pólprzewod¬ nikowe polaczone w ukladzie wzmacniacza kasko- dowego, przy czym zacisk wejsciowy wzmacniacza kaskodowego jest polaczony z pierwszym przy¬ rzadem pólprzewodnikowym a zacisk wyjsciowy jest polaczony z drugim przyrzadem pólprzewodniko¬ wym, zródlo sygnalów wizyjnych, dolaczone do za¬ cisku wejsciowego wzmacniacza kaskodowego, zródlo napiecia stalego, posiadajace pierwszy i dru¬ gi zacisk, znamienny tym, ze zawiera impedancyj- ny obwód obciazenia (30) wlaczony szeregowo p - miedzy pierwszym zaciskiem zródla napiecia stale¬ go a zaciskiem wyjsciowym wzmacniacza kasko¬ dowego (24), przy czym obwód obciazenia (30) za¬ wiera diode separujaca (34) i przyrzad pólprzewod¬ nikowy posiadajacy elektrode sterujaca, elementy sprzezenia zwrotnego stalopradowego wlaczone po¬ miedzy zaciski wejsciowy i wyjsciowy wzmacnia¬ cza kaskodowego (24), dla zapewnienia ujemnego sprzezenia zwrotnego we wzmacniaczu kaskodo¬ wym (24), elementy polaryzujace obejmujace co najmniej pierwszy obwód pradu stalego wlaczony pomiedzy pierwszym zaciskiem zródla napiecia sta¬ lego i elektroda sterujaca przyrzadu pólprzewod¬ nikowego dla dostarczania pradu polaryzujacego do tej elektrody sterujacej oraz elementy doprowa¬ dzajace prad staly wlaczone pomiedzy elektrode sterujaca przyrzadu pólprzewodnikowego a zacisk wyjsciowy wzmacniacza kaskodowego (24) dla wy¬ wolania przeplywu pradu spoczynkowego we wzmacniaczu kaskodowym (24), przy czym elemen- 10 15 20 25 30 ty polaryzujace sa podlaczone tak, ze dioda (34) znajduje sie w stanie nieprzewodzenia, gdy uklad jest w stanie spoczynkowym. . 2. Wzmacniacz wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwszy obwód pradu stalego zawiera rezystor 40), zapewniajacy stosunkowo maly prad opoczyn- kowy we wzmacniaczu kaskodowym (24). 3. Wzmacniacz wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze przyrzady pólprzewodnikowe stanowia tranzy¬ story (26), (28), (32) o podobnych konduktywnos- ciach, których obwody kolektor- emiter sa pola¬ czone szeregowo wzgledem zródla napiecia stale¬ go. 4. Wzmacniacz wedlug zastrz. 3. znamienny tym ze tranzystor (26) ma stosunkowo male napiecie przebicia tranzystor (28) ma stosunkowo duze na¬ piecie przebicia, przy czym tranzystor (28) jest w ukladzie OB z baza polaczona ze stalym napieciem, bedacym czescia napiecia zródla napiecia stalego. 5. Wzmacniacz wedlug zastrz. i albo 3, zna¬ mienny tym, ze elementy doprowadzajace prad sta¬ ly, wlaczone pomiedzy elektrode sterujaca tranzy¬ stora (32) i zacisk wyjsciowy wzmacniacza kasko¬ dowego (24) zawieraja diode kompensujaca (36) przewodzaca w stanie spoczynkowym ukladu. 6. Wzmacniacz wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze elementy sprzezenia zwrotnego zawieraja rezy¬ stor (52) wlaczony pomiedzy zacisk wyjsciowy wzmacniacza kaskodowego (24) i baze tranzystora (26) oraz rezystor regulowany (44) wlaczony po¬ miedzy baze tranzystora (26) i drugi zacisk zródla napiecia stalego dla regulacji napiecia spoczynko¬ wego na zacisku wyjsciowym wzmacniacza kasko¬ dowego (24). ¦— 1 o+210V- 3 1 24K 1-38 /" A1 *» t l: fw l I % /680n D.s. Zam. 1350 nakl. 115 egz.Cena 45 zl PL