रैखिक प्रवर्धक

रैखिक प्रवर्धक एक विद्युत परिपथ है जिसका आउटपुट इसके इनपुट के समानुपाती होता है, लेकिन विद्युत भार में अधिक ऊर्जा (भौतिकी) देने में सक्षम होता है। यह शब्द समान्यतः एक प्रकार के रेडियो आवृति (RF) ऊर्जा प्रवर्धक को संदर्भित करता है, जिनमें से कुछ की आउटपुट पावर किलोवाट में मापी जाती है, और शौकिया रेडियो में उपयोग की जाती है। अन्य प्रकार के रैखिक प्रवर्धक का उपयोग ऑडियो और प्रयोगशाला उपकरणों में किया जाता है। रैखिकता प्रवर्धक की क्षमता को सिग्नल उत्पन्न करने के लिए संदर्भित करती है जो इनपुट की सटीक प्रतियां हैं। एक रैखिक प्रवर्धक स्वतंत्र रूप से विभिन्न आवृत्ति घटकों पर प्रतिक्रिया करता है, और हार्मोनिक विरूपण या इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण उत्पन्न नहीं करता है। हालांकि, कोई भी प्रवर्धक पूर्ण रैखिकता प्रदान नहीं कर सकता है, क्योंकि प्रवर्धक डिवाइस-ट्रांजिस्टर या वैक्यूम ट्यूब-गैर रैखिक स्थानांतरण प्रकार्य का अनुसरण करते हैं और उन प्रभावों को कम करने के लिए सर्किटरी तकनीकों पर भरोसा करते हैं। कार्यान्वयन लागत, दक्षता और सिग्नल सटीकता के बीच विभिन्न ट्रेड-ऑफ प्रदान करने वाले कई प्रवर्धक वर्ग हैं।

स्पष्टीकरण
रैखिकता प्रवर्धक की क्षमता को सिग्नल उत्पन्न करने के लिए संदर्भित करती है जो समान्यतः बढ़ी हुई ऊर्जा स्तरों पर इनपुट की सटीक प्रतियां होती हैं। लोड प्रतिबाधा, आपूर्ति वोल्टेज, इनपुट बेस करंट और पावर आउटपुट क्षमताएं प्रवर्धक की दक्षता को प्रभावित कर सकती हैं।

क्लास-ए प्रवर्धकों को सिंगल एंडेड और पुश-पुल टोपोलॉजी दोनों में अच्छी रैखिकता के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। कक्षा AB1, AB2 और B के प्रवर्धक केवल तभी रैखिक हो सकते हैं जब एक ट्यून टैंक परिपथ कार्यरत हो, या पुश-पुल टोपोलॉजी में, जिसमें दो सक्रिय तत्व (ट्यूब, ट्रांजिस्टर) आरएफ चक्र के सकारात्मक और नकारात्मक भागों को बढ़ाने के लिए उपयोग किए जाते हैं। क्रमश। क्लास-सी प्रवर्धक किसी भी टोपोलॉजी में रैखिक नहीं होते हैं।

प्रवर्धक कक्षाएं
कार्यान्वयन लागत, दक्षता और सिग्नल सटीकता के बीच विभिन्न ट्रेड-ऑफ प्रदान करने वाले कई पावर प्रवर्धक वर्ग हैं। आरएफ अनुप्रयोगों में उनका उपयोग संक्षेप में नीचे सूचीबद्ध है:


 * क्लास-ए प्रवर्धक बहुत अक्षम हैं, उनकी दक्षता कभी भी 50% से बेहतर नहीं हो सकती है। अर्धचालक या वेक्यूम - ट्यूब पूरे आरएफ चक्र में संचालित होता है। एक वैक्यूम ट्यूब के लिए माध्य एनोड करंट को एनोड करंट बनाम ग्रिड बायस पोटेंशिअल के वक्र के रैखिक खंड के मध्य में सेट किया जाना चाहिए।
 * क्लास-बी प्रवर्धक 60-65% कुशल हो सकते हैं। सेमीकंडक्टर या वैक्यूम ट्यूब आधा चक्र चलाती है लेकिन इसके लिए बड़ी ड्राइव ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
 * क्लास AB1 वह जगह है जहाँ ग्रिड A की तुलना में अधिक नकारात्मक रूप से पक्षपाती है।
 * कक्षा AB2 वह जगह है जहाँ ग्रिड प्रायः AB1 की तुलना में अधिक नकारात्मक पक्षपाती होता है, इनपुट सिग्नल का आकार भी प्रायः बड़ा होता है। जब ड्राइव ग्रिड को सकारात्मक बनाने में सक्षम होता है तो ग्रिड करंट बढ़ जाएगा।
 * क्लास-सी प्रवर्धक लगभग 120 डिग्री की चालन सीमा के साथ लगभग 75% कुशल हो सकते हैं, लेकिन वे बहुत ही गैर-रैखिक प्रणाली हैं। उनका उपयोग केवल गैर-एएम मोड, जैसे एफएम, सीडब्ल्यू, या आरटीटीवाई के लिए किया जा सकता है। सेमीकंडक्टर या वैक्यूम ट्यूब आधे से कम आरएफ चक्र के माध्यम से संचालित होता है। दक्षता में वृद्धि किसी दिए गए वैक्यूम ट्यूब को कक्षा ए या एबी की तुलना में अधिक आरएफ ऊर्जा प्रदान करने की अनुमति दे सकती है। उदाहरण के लिए, 144 मेगाहर्ट्ज पर काम करने वाले दो 4CX250B टेट्रोड कक्षा A में 400 वाट दे सकते हैं, लेकिन जब कक्षा C में बायस्ड होते हैं तो वे ओवरहीटिंग के डर के बिना 1,000 वाट दे सकते हैं। इससे भी ज्यादा ग्रिड करंट की जरूरत होगी।
 * क्लास-डी प्रवर्धक उच्च दक्षता प्राप्त करने के लिए स्विचिंग तकनीक का उपयोग करते हैं, प्रायः 90% से अधिक, जिससे संचालित करने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है, अन्य प्रवर्धक प्रकारों की तुलना में। प्रवर्धक को चलाने के लिए उपयोग की जाने वाली डिजिटल ट्रेन के कारण, कई क्लास-डी प्रवर्धक को एक रैखिक प्रवर्धक नहीं मानते हैं, फिर भी कई ऑडियो और रेडियो निर्माताओं ने इसके डिजाइन को रैखिक अनुप्रयोगों में सम्मिलित किया है।

हालांकि क्लास-ए पावर प्रवर्धक्स (पीए) रैखिकता के मामले में सबसे अच्छे हैं, लेकिन अन्य प्रवर्धन वर्गों जैसे "एबी", "सी" और डोहर्टी प्रवर्धक की तुलना में उनकी दक्षता अपेक्षाकृत खराब है। हालांकि, उच्च दक्षता उच्च गैर-रैखिकता की ओर ले जाती है और पीए आउटपुट विकृत हो जाएगा, प्रायः उस हद तक जो सिस्टम प्रदर्शन आवश्यकताओं को विफल करता है। इसलिए, क्लास-एबी पावर प्रवर्धकों या अन्य विविधताओं का उपयोग प्रतिक्रिया, फीडफॉरवर्ड नियंत्रण या एनालॉग या डिजिटल प्रीडिस्टॉर्शन (डीपीडी) जैसी रैखिकीकरण योजनाओं के कुछ उपयुक्त रूपों के साथ किया जाता है। डीपीडी पावर प्रवर्धक सिस्टम में, प्रवर्धक की स्थानांतरण विशेषताओं को पीए के आउटपुट का नमूना लेकर तैयार किया जाता है और उलटा विशेषताओं की गणना डीएसपी प्रोसेसर में की जाती है। डिजिटल बेसबैंड सिग्नल को पीए नॉनलाइनियर ट्रांसफर विशेषताओं के व्युत्क्रम से गुणा किया जाता है, आरएफ आवृत्तियों में परिवर्तित किया जाता है और पीए इनपुट पर लागू किया जाता है। पीए प्रतिक्रिया के सावधानीपूर्वक डिजाइन के साथ, डीपीडी इंजन पीए आउटपुट विरूपण को सही कर सकते हैं और उच्च क्षमता प्राप्त कर सकते हैं।

डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीकों में प्रगति के साथ, डिजिटल predistortion (DPD) अब RF पावर प्रवर्धक सबसिस्टम के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। डीपीडी के ठीक से काम करने के आरएफ ऊर्जा प्रवर्धक विशेषताओं को इष्टतम होना चाहिए और पीए प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए परिपथ तकनीकें उपलब्ध हैं।

रेडियो
कुछ व्यावसायिक रूप से निर्मित एक से दो किलोवाट रैखिक प्रवर्धकों का उपयोग शौकिया रेडियो में अभी भी वैक्यूम ट्यूब (वाल्व) का उपयोग करते हैं और 10 से 20 गुना आरएफ ऊर्जा प्रवर्धन (10 से 13 डीबी) प्रदान कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, 100 वाट के साथ इनपुट को चलाने वाला एक ट्रांसमीटर ऐन्टेना को 2,000 वाट (2 kW) आउटपुट के लिए प्रवर्धित किया जाएगा। सॉलिड स्टेट लीनियर प्रवर्धक्स 1000-वाट रेंज में अधिक सामान्य हैं और इसे 5 वाट से भी कम चलाया जा सकता है। एलडीएमओएस तकनीक का उपयोग करने वाले आधुनिक बिजली उपकरण शौकिया रेडियो समुदाय के लिए अधिक कुशल, लागत प्रभावी रैखिक RF पावर प्रवर्धकों की अनुमति देते हैं। बड़े वैक्यूम-ट्यूब रैखिक प्रवर्धक समान्यतः एक या अधिक वैक्यूम ट्यूबों पर निर्भर करते हैं जो बड़ी मात्रा में विद्युत ऊर्जा को रेडियो फ्रीक्वेंसी ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए एक बहुत ही उच्च वोल्टेज बिजली आपूर्ति द्वारा आपूर्ति की जाती है। रैखिक प्रवर्धकों को क्लास-ए या क्लास-एबी बायसिंग के साथ काम करने की आवश्यकता होती है, जो उन्हें अपेक्षाकृत अक्षम बनाता है। जबकि क्लास सी में कहीं अधिक दक्षता है, एक क्लास-सी प्रवर्धक रैखिक नहीं है, और केवल निरंतर लिफाफा संकेतों के प्रवर्धन के लिए उपयुक्त है। ऐसे संकेतों में एफएम प्रसारण, एफएसके, एमएफएसके और सीडब्ल्यू (मोर्स कोड) सम्मिलित हैं।

प्रसारण रेडियो स्टेशन
50 kW तक के पेशेवर AM रेडियो प्रसारण ट्रांसमीटरों के आउटपुट चरणों को रैखिक होने की आवश्यकता होती है और अब इन्हें समान्यतः ठोस अवस्था प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके बनाया जाता है। बड़े वैक्यूम ट्यूब अभी भी 500 kW से 2 MW तक के अंतरराष्ट्रीय लंबे, मध्यम और शॉर्टवेव प्रसारण ट्रांसमीटरों के लिए उपयोग किए जाते हैं।

यह भी देखें

 * प्रवर्धकों
 * इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धक