Compact Mini Amplifier model A93191

Danas ćemo pogledati jedno RF pojačalo signala za frekvencije do 862 MHz, namijenjeno za pojačavanje, stabilizaciju i distribuciju kabelskih TV (CATV) i širokopojasnih internetskih signala. Radi se o pojačalu iz serije Compact Mini Amplifier A93191, proizvod američke tvrtke Cisco / Scientific Atlanta s početka 2000-ih godina.

Tvrtku Cisco su krajem 1984. godine osnovali supružnici Leonard Bosack i Sandy Lerner, koji su radili kao računalni znanstvenici na Sveučilištu Stanford. Naziv “Cisco” nastao je skraćivanjem imena grada San Francisca, a prepoznatljivi logo tvrtke stilizirani je prikaz slavnog mosta Golden Gate. Primarni cilj tvrtke je bio riješiti problem međusobnog povezivanja nekompatibilnih računalnih mreža na sveučilištu. Godine 1986. Cisco je predstavio prvi komercijalno uspješan višeprotokolni ruter (multiprotocol router). Taj je uređaj djelovao kao “prevoditelj” između različitih računalnih sustava i postao je hardverski temelj za rani razvoj interneta.

Cisco je izašao na burzu (NASDAQ) 1990. godine. Ubrzo nakon toga, zbog neslaganja s novom upravom i investitorima, Lerner je otpuštena, a Bosack je dao otkaz, nakon čega su prodali svoj udio u tvrtki. Godine 1995. vođenje tvrtke preuzima John Chambers. Pod njegovim vodstvom Cisco započinje agresivnu strategiju kupovanja manjih tehnoloških tvrtki (poput Crescendo Communications), čime je poslovanje s ruterima proširio na mrežne preklopnike (switcheve). Na vrhuncu „dot-com“ buma u ožujku 2000. godine, Cisco je nakratko postao najvrjednija tvrtka na svijetu s tržišnom kapitalizacijom od 500 milijardi dolara, prestigavši Microsoft. Pucanjem tog burzovnog balona, dionice su izgubile gotovo 80% vrijednosti, ali se tvrtka, za razliku od mnogih konkurenata, uspješno oporavila.

Tijekom 2000-ih i 2010-ih Cisco se širi izvan bazičnog mrežnog hardvera. Kupnjom tvrtki poput Linksysa (kućni ruteri, kasnije prodan), Scientific Atlanta (kabelska oprema) i razvojem platformi poput Webexa i TelePresence, ulaze na tržišta VoIP telefonije, video-konferencija i pametnih kućnih mreža. Dolaskom Chucka Robbinsa na mjesto izvršnog direktora (CEO) 2015. godine, tvrtka smanjuje fokus na prodaju čistog hardvera te se transformira u tvrtku koja prodaje softverske pretplate (SaaS), rješenja u oblaku te sigurnosne sustave. Najveća akvizicija u povijesti tvrtke realizirana je kupnjom softverskog giganta Splunk za 28 milijardi dolara. Cisco danas bilježi rekordne prihode u segmentu izgradnje superbrze mrežne infrastrukture i podatkovnih centara visoke propusnosti koji su neophodni za rad sustava umjetne inteligencije (AI).

Za Compact Mini Amplifier A93191 nisam našao nikakve podatke, osim da je propusnost pojačala 862 MHz, a pojačanje 36 dB. To je u osnovi dvostruko, odnosno dvosmjerno pojačalo za kabelske sustave. Osim što se pojačava dolazni signal prema korisniku (za televiziju i preuzimanje podataka), također je ugrađeno i pojačalo za povratni smjer (reverse path) koji omogućuje slanje podataka od korisnika natrag prema mreži (npr. internetski promet s kabelskih modema ili VoIP usluge).

Ova pojačala su dizajnirana tako da se lako konfiguriraju pomoću izmjenjivih filtarskih modula i drugih utičnih modularnih dodataka. Tako je pomoću izmjenjivih atenuatora moguće mijenjati pojačanje, pomoću izmjenjivih pasivnih filtara (dipleksera) se određuju propusni frekvencijski opsezi, a pomoću izmjenjivih ekvilajzera (frekvencijskih prigušivača) uravnotežuje se frekvencijska karakteristika pojačanja. Isto tako, preko posebnog izmjenjivog modula moguće je pojačavati ili prigušivati povratni smjer signala (REVERSE). Na taj način je pojačalo lako prilagoditi standardima i karakteristikama različitih HFC mreža.

Izmjenjivi moduli na pojačalu:  pojačalo, atenuator i ekvilajzer za povratni smjer signala, tri osigurača/kratkospojnika za koaksijalne ulaze i izlaze, dva dipleksera, jedan ekvilajzer 6 dB, tri fiksna atenuatora/ekvilajzera, LVLO modul za zaštitu od niskog napona (24 V). 

Ako pogledamo blok shemu na prednjoj ploči jasno se uočava put signala od ulaza u pojačalo do izlaza iz istog. Međutim, prije nego pređemo čitav taj put, treba je razjasniti osnovne pojmove, standarde i specifične elemente u ovakvim pojačalima.

Najviše se ističu tri plava izmjenjiva filtra sa ispisanim frekvencijama. Oni nam govore u kojem frekvencijskom opsegu radi pojačalo za dolazne signale, a u kojem frekvencijskom opsegu za odlazne signale. Elementi sa oznakom 65/87 MHz su diplekseri (dipleksni filtri) za granične frekvencije od 65 MHz i 87 MHz. Element sa oznakom Eq. 6dB 862 MHz je Equalizer gušenja 6 dB za graničnu frekvenciju 862 MHz.

Diplekser je uređaj koji spaja ili razdvaja signale koji se nalaze na različitim frekvencijama. On se sastoji od RC filtara (obično kombinacije niskopropusnih i visokopropusnih, odnosno pojasno-propusnih filtara) koji omogućuju da dva uređaja različitih frekvencija dijele isti kabel (ili antenu) bez međusobnog ometanja. Tako u ovom kabelskom pojačalu diplekser propušta niske frekvencije (5–65 MHz) u jednom smjeru, a visoke frekvencije (87–862 MHz) u drugom smjeru niz isti koaksijalni kabel.

Diplekser ne treba miješati sa duplekserom. Duplekser je znatno složeniji i skuplji uređaj. Njegova je glavna uloga omogućiti dvosmjernu komunikaciju (istovremenu predaju i prijem – Full Duplex) na istoj anteni, i to na frekvencijama koje su vrlo blizu jedna drugoj (razmak svega nekoliko MHz). Za velike snage duplekser se sastoji se od precizno konstruiranih visokoosjetljivih šupljinskih filtara (cavity filters) s oštrim rezovima (vidi objave u kojima se opisuju dupleksni primopredajnici: Pojasni filtar 30-88 MHz F-1482/GRC, GSM repetitor TH-950GSM, VHF pomorski radio telefon Sailor RT-143 (Debeg 7606), VHF pomorski radio telefon SAILOR RT144 (DEBEG 7609), Ručni primopredajnik Standard C500).

Za dupleksere male snage umjesto skupih mehaničkih šupljina, koriste se mali LC filtri s diskretnim zavojnicama i kondenzatorima ili još češće, keramički filtri (dielektrični rezonatori). Dobar primjer za to su bili nekada popularni bežični telefoni kratkog dometa za analogne telefonske linije. Ti su telefoni imali točno definirane parove frekvencija. Na primjer, baza bi odašiljala i slušalica primala na 46,6 MHz, dok bi mikrofon uzvraćao predajom na 49,8 MHz. Taj razmak (od oko 3 MHz) bio je dovoljno velik da se unutar kućišta telefona napravi jednostavan filtar s par minijaturnih zavojnica koje bi odsjekle neželjenu frekvenciju. Za razliku od dupleksnih radio primopredajnika koji odašilju snagom nekoliko ili nekoliko desetaka Watta (što stvara ogromne smetnje i zahtijeva goleme filtre), kućni bežični telefon odašiljao je zanemarivu snagu od svega 10 do 20 mW. Budući da je predajni signal tako slab, rizik da on “sprži” ili potpuno zaguši vlastiti prijamnik bio je minimalan. Zato je običan, mali keramički filtar bio sasvim dovoljan da obavi posao (vidi objavu: Recikliranje elektroničkih pločica).

Moderni bežični telefoni (DECT standard na 1,9 GHz) i pametni telefoni (4G, 5G, Wi-Fi) riješili su problem dupleksera na potpuno drugi način – tehnologijom koja se zove TDD (Time Division Duplexing). Umjesto da istovremeno šalju i primaju signal na različitim frekvencijama, oni zapravo vrlo brzo preklapaju između predaje i prijema na istoj frekvenciji. Telefon odašilje nekoliko milisekundi, pa prima nekoliko milisekundi. Ljudsko uho to ne može primijetiti, a potreba za bilo kakvim fizičkim duplekser filtrom na anteni je potpuno nestala.

Equalizer za 862 MHz (Eq. 6 dB) je filtar koji služi za kompenzaciju prigušenja u koaksijalnom kabelu. Visoke frekvencije (bliže 862 MHz) puno brže slabe prolaskom kroz koaksijalni kabel nego niske frekvencije (bliže 87 MHz). Kada signal stigne do pojačala nakon nekoliko stotina metara kabela, on je različito pojačan “nagnut” – niske frekvencije su jake, a visoke su jako slabe. Equalizer 6dB namjerno prigušuje niske frekvencije za 6 dB u odnosu na visoke frekvencije. Na taj način on “izravnava” razinu ulaznog signala u čitavom frekvencijskom opsegu prije nego što ga glavno pojačalo ravnomjerno pojača. Rezultat je jednako pojačan i čist frekvencijski spektar na izlazu iz pojačala.

Dok atenuatori jednako prigušuju signal u čitavom frekvencijskom opsegu, ekvilajzeri prigušuju signal različito kroz frekvencijski opseg.

Na osnovu ugrađenih dipleksera i Equalizera možemo dakle zaključiti da dolazni smjer (Forward Path / Download & TV) radi u frekvencijskom opsegu od 87 MHz do 862 MHz. Ovaj dio spektra prenosi kabelsku televiziju i internetski download prema korisniku. Povratni smjer (Reverse Path / Upload) pak radi u frekvencijskom opsegu od 5 MHz do 65 MHz. Ovaj dio spektra je u kabelskom sustavu bio rezerviran za slanje podataka od korisnika prema centrali (npr. internet upload s kabelskog modema). Prostor između 65 MHz i 87 MHz je prazan prostor (tzv. zaštitni pojas, Guard Band) koji služi kako se dva smjera signala ne bi međusobno preklapala i gušila.

Osim Equalizera za 862 MHz (Eq. 6 dB), na našem pojačalu vidimo još tri izmjenjiva modula fiksnih atenuatora i ekvilajzera (0 dB, 6 dB i 14 dB). Također, tu je poseban izmjenjivi modul 93140-618 za povratni smjer signala (Reverse Path).

Ulazni signal (spojen na priključnicu na lijevoj strani pločice) ide prvo na diplekser (dipleksni filtar) 65/87 MHz. Na njemu se vrši razdvajanje dolaznog signala 87 MHz do 862 MHz koji se sa ulaza pojačala vodi na izlaz pojačala, od povratnog signala 5 MHz do 65 MHz koji se prosljeđuje sa izlaza na ulaz pojačala. Dolazni signal zatim prolazi kroz izmjenjivi ekvilajzer 0-18 dB (ugrađen 14 dB) i atenuator 0-18 dB (ugrađen 6 dB). Time se dobiva frekvencijski i amplitudno ujednačen signal za prvi stupanj pojačanja (36 dB / 862 MHz). Pojačani signal zatim ide na Equalizer 6 dB 862 MHz te na drugi stupanj pojačanja. Pojačan signal opet ide na diplekser 65/87 MHz. On taj dolazni signal (87 MHz do 862 MHz) propušta na izlazne priključnice (1 i 2), dok povratni signal sa izlazne priključnice (5 MHz do 65 MHz) preusmjerava na REVERSE granu i ne dopušta da prodre na izlaz pojačala za dolazni signal.

Pojačalo za reverse granu.

U REVERSE grani signal 5 MHz do 65 MHz iz dipleksera prvo ide na atenuator (0 dB), a zatim na modul 93140-618.  Ovaj modul sadrži pojačalo (18 dB), te izlazni potenciometarski atenuator (0-18 dB) i ekvilajzer (0-15 dB). Atenuator se koristi se za precizno smanjivanje snage (stišavanje) ukupnog signala u povratnom smjeru. Ako kabelski modemi iz kućanstava šalju prejak signal, oni mogu ući u zasićenje i preopteretiti ulazni stupanj pojačala, što uzrokuje teška izobličenja signala. Pomoću ovog potenciometra, tehničar ručno prigušuje signal na idealnu razinu, osiguravajući da pojačalo radi u svom optimalnom, linearnom režimu. Ekvilajzer (0-15 dB) služi za korekciju nagiba frekvencijskog odziva (Tilt) unutar povratnog pojasa (od 5 do 65 MHz). Baš kao i u dolaznom smjeru, koaksijalni kabel različito prigušuje frekvencije. Unutar povratnog smjera, frekvencija od 65 MHz će oslabiti više nego frekvencija od 5 MHz. Ovaj ekvilajzer omogućuje tehničaru da namjerno nagne prigušenje (jače priguši niske frekvencije, a manje visoke) kako bi se na izlazu dobio potpuno ravan (flat) odziv signala kroz cijelu širinu povratnog kanala. Izlazni povratni signal se preko dipleksera preusmjerava na ulaznu priključnicu pojačala.

Dva F-konektora koja vidimo na modulu (ulaz i izlaz iz pojačala) imaju servisnu primjenu. Oni omogućuju tehničarima mjerenje reverse signala bez prekidanja prometa korisnicima, puštanje (ubrizgavanje) testnog signala, komunikaciju sa centralom i slično. Na prednjoj ploči je još jedan testni/servisni konektor za izlazni signal (-20 dB).

Na prednjoj ploči su raspoređena tri izmjenjiva modula sa osiguračima od 5 A. Oni se mogu okrenuti tako da propuštaju napajanje kroz određene staze ili da ga prekidaju (na kontakte umjesto osigurača dolazi plastični dio na drugom kraju modula). Mehanizam je jednostavan i siguran od pogrešaka jer eliminira potrebu za prekidačima koji bi s vremenom mogli oksidirati ili se pokvariti pod utjecajem vlage i visokih struja. Kada je modul okrenut tako da metalni osigurač (ili metalni kratkospojnik) sjeda u kontakte na ploči, krug je zatvoren. Struja teče kroz tu stazu, a ugrađeni osigurač istovremeno štiti taj krug od kratkog spoja na vanjskoj liniji. Kada tehničar izvuče modul, okrene ga za 180 stupnjeva i vrati natrag, u kontakte ulazi slijepi plastični dio. Plastika djeluje kao fizički izolator (barijera) koji mehanički drži kontakte razdvojenima i trajno prekida protok struje. Istovremeno, modul ostaje uredno “pospremljen” u svom ležištu, pa nema opasnosti da će ga tehničar izgubiti na terenu.

Takvi moduli se stručno nazivaju Power Routing Jumpers ili Power Shunts. Nemoguće je pratiti veze kako bi se vidjelo na kojim linijama su ovi osigurači, no pošto su označeni sa IN, OUT 1 i OUT 2 to su vjerojatno osigurači na koaksijalnom ulaznom i dva izlazna konektora. Tako tehničar može brzo i jednostavno spojiti ili odvojiti kabelske ulaze i izlaze tijekom montaže, servisa ili podešavanja pojačala.

Idemo sada skinuti prednju masku i vidjeti koje aktivne komponente su ugrađene u ovo pojačalo. Vrlo jasno se uočavaju dva odjeljka: PCB sa elementima napajanja gore i PCB sa elementima pojačala dolje.

Ovakva CATV pojačala isporučivala su se u nekoliko verzija kako bi se podržao napajanje izravno s mreže ili daljinski kroz koaksijalni kabel. Tako su bile dostupne verzije za standardnu elektroenergetsku mrežu od 115 V AC (uglavnom za američko tržište) ili 230 V AC (za europsko tržište). Što se tiče daljinskog napajanja preko koaksijalnog kabela (Coax line powered), CATV pojačala obično podržavaju raspon napona od 24 V AC do 65 V AC (u nekim varijantama i do 90 V AC). Ovaj način omogućuje slanje izmjeničnog napona niske frekvencije (obično 50 Hz) kroz sam koaksijalni kabel iz centralnog mrežnog napajanja, tako da pojačalo na stupu ili u ormariću ne treba zaseban priključak na gradsku mrežu. Moguća je i istosmjerna alternativa napajanja (DC) u rasponu od 35 V do 90 V DC.

Na našoj pločici napajanja je ulazna priključnica sa oznakom AC, a ulazni filtarski kondenzatori (nakon mosnog ispravljača) su deklarirani na 100 V. Također, na pločici pojačala se nalazi jedan izmjenjivi modul označen sa 24 V. To je „Low Voltage Lockout – LVLO“ modul koji isključuje napajanje pojačala ako napon padne ispod 24 V (druga opcija je LVLO modul za 35 V). Sve ovo ukazuje da je naše pojačalo pripremljeno za starije sustave koaksijalnog napajanja koji rade na nominalnih 42 V ili 48 V AC/DC (24 V – 65 V AC kako je naznačeni i na naljepnici na kućištu). Na tim linijama napon prirodno može pasti bliže granici od 30 V na najudaljenijim krajevima kabela. LVLO modul 35 V se koristi u modernijim mrežama s višim naponima napajanja (65 V AC ili čak 90 V AC). Kod njih je pad napona ispod 35 V jasan znak ozbiljnog kvara na liniji (poput prodora vode u kabel ili oštećenja infrastrukture) i pojačalo se mora odmah isključiti kako ne bi destabiliziralo ostatak mreže.

Spomenuti LVLO modul ima primarnu zadaću sprječavanja “toplinskog sloma” i preopterećenja mreže. Napajanje je kao što se vidi prekidačko (Switched-Mode Power Supply – SMPS). Za razliku od starih linearnih transformatora, SMPS napajanja rade po principu konstantne snage (P = U x I). Ako pojačalu za rad treba npr. 30 W snage, ono će pri naponu od 60 V povlačiti struju od 0,5 A. Ako se na mreži dogodi kvar (npr. djelomični kratki spoj na kabelu, loš spoj na nekom konektoru ili preopterećenje), napon na koaksijalnoj liniji počet će padati. Ako napon padne na 30 V, pojačalo će – kako bi zadržalo istih 30 W snage – automatski početi povlačiti duplo veću struju, tj. 1,0 A. Ta povišena struja uzrokuje još veći pad napona na otporu samog kabela, što tjera pojačalo da vuče još više struje. Ovaj proces brzo dovodi do pregrijavanja kabela, topljenja komponenti i potencijalno izbacivanja glavnih osigurača na centralnom mrežnom napajanju, čime bi cijeli kvart ostao bez usluge. Stoga, kada napon padne ispod zadane granice (u našem slučaju 24 V), LVLO modul trenutno i potpuno gasi napajanje pojačala. Time prekida opisanu opasnu lančanu reakciju i štiti mrežnu infrastrukturu.

LVLO modul za 24 V.

U primarnom krugu napajanja ugrađen je PWM kontroler (50 – 100 kHz) UC2844N i prekidački MOSFET IRF640 (200 V, 18 A). U sekundarnom krugu je ugrađen čip u SOIC-8 kućištu sa oznakom 431A 54M A360. To je vrlo vjerojatno TL431A ili neka slična inačica ovog čipa. TL431A je podesivi precizni paralelni stabilizator napona (engl. programmable shunt regulator / voltage reference), koji u sklopu SMPS napajanja obavlja ključnu ulogu u povratnoj vezi (feedback petlji) za stabilizaciju izlaznog napona.

U SMPS napajanjima, TL431A je gotovo uvijek u kombinaciji sa optokaplerom (optičkim izolatorom), u našem slučaju TODT1102G. Preko djelitelja napona (otpornika), TL431A neprekidno prati razinu izlaznog napona na sekundaru. Ako izlazni napon skoči iznad zadane granice, interna arhitektura čipa propušta više struje kroz optokapler. Optokapler šalje signal primarnoj strani (glavnom PWM kontroleru) da smanji širinu impulsa (duty cycle) i tako vrati izlazni napon u normalu.

Na primarnom i sekundarnom dijelu napajanja ugrađeni su CLC (Pi) filtri, no jedino što bi mogla biti ispravljačka dioda u sekundarnom dijelu je jedan nagorjeli okrugli SMD element (vrlo vjerojatno Schottky dioda). Također je prilično nagorio i dio oko MOSFET-a tako da je ovo napajanje posve sigurno neispravno. Izlazni elektroliti su deklarirani za 35 V. Kasnije ćemo vidjeti da svi aktivni elementi pojačala rade na 12-15 V (dio preko regulatora 7812), tako da bi izlazni napon iz ovog napajanja trebao biti veći od 14 V.

Krug RF pojačala za opseg 87 MHz do 862 MHz sadrži u prvom stupnju tranzistore BFG541 i BFG591, a u drugom stupnju dva čipa ACA0861. Sve su ovo namjenski dizajnirani elementi za CATV pojačala.

BFG541 je NPN širokopojasni VF tranzistor (do 9 GHz), s iznimno niskim šumom. On se nalazi na samom početku RF ulaza (nakon dipleksera i prigušivača) kako bi podigao razinu slabog dolaznog signala s mreže bez unošenja šuma. BFG591 je nešto snažniji NPN VF tranzistor s većom linearnošću i strujnim kapacitetom. On služi kao drugi stupanj pretpojačanja koji stabilizira signal i daje mu dovoljnu snagu (pobudu) prije ulaska u prvi integrirani čip. Uz tranzistore je regulator napona 7812 (500 mA) koji vjerojatno stabilizira napon samo sa ovaj stupanj pojačala.

Tranzistori BFG541 i BFG591 na frekvenciji od 862 MHz i napajanju od 12 V teoretski mogu razviti maksimalno pojačanje od oko 27 do 31 dB. Međutim, u stvarnom sklopu CATV pojačala to se pojačanje namjerno ograničava i stabilizira na oko 15 do 18 dB zbog sprječavanja samooscilacija i izobličenja te zbog dobivanja što linearnije frekvencijske karakteristike pojačanja. Na prednjoj ploči je naznačeno samo ukupno pojačanje svih stupnjeva pojačanja od 36 dB.

U drugom stupnju pojačanja rade dva čipa iz serije ACA0861 proizvođača Anadigics (koju je kasnije akvizirao Skyworks). To su monolitna GaAs (galijev arsenid) RF linearna pojačala (MMIC) namjenski razvijena za primjenu u kabelskoj televiziji (CATV) i širokopojasnim mrežama frekvencijskog opsega do 750/860 MHz. Svaki čip se sastoji od dva paralelna pojačala unutar istog kućišta, od kojih svako ima fiksno pojačanje od 12 dB. Spajanjem dvaju čipova u kaskadu između vanjskih prijenosnih baluna (transformatora) stvara se hibridni ekvivalent visokih performansi.

Čipovi ACA0861 dijele se na četiri podmodela (A, B, C, D) s obzirom na to jesu li namijenjeni za ulazni ili izlazni stupanj pojačanja:

• ACA0861A (ulaz) + ACA0861B (izlaz): Replicira Push-Pull hibrid. Fokusira se na nisku potrošnju energije, vrlo niska izobličenja i umjerene izlazne razine signala.
• ACA0861C (ulaz) + ACA0861D (izlaz): Replicira hibrid s dvostrukom snagom (Power Doubling). Ova kombinacija se više zagrijava i troši više struje, ali pruža znatno veće izlazne kapacitete (praktički udvostručuje snagu izlaznog signala) uz zadržavanje niskog izobličenja.

Međutim, u našem pojačalu koristi se hibridna kombinacija čipova ACA0861B (ulazni stupanj) i ACA0861D (izlazni stupanj). Ova neuobičajena hibridna kombinacija dva izlazna čipa “B + D” svakako se koristi iz razloga jer ovdje već imamo snažan stupanj tranzistorskog pretpojačala sa BFG541 i BFG591. S obzirom da su ulazni čipovi A i C predviđeni za pojačanje slabijih razina signala, onda bi upotreba ovih čipova nakon tranzistorskog pojačanja unijela prerano zasićenje i kompresiju signala. Korištenjem čipa B ispred čipa D, pojačalo dobiva sposobnost da linearno i bez izobličenja dostiže posebno visoke izlazne razine pojačanog signala (deklariranih 36 dB).

Pojačalo signala za reverse smjer (5 MHz do 65 MHz) sadrži komplementarni par RF tranzistora BFG97 (NPN) i BFG31 (PNP). To ukazuje da su konfigurirani u Push-Pull (protufaznu) topologiju. Ta je topologija nužna za povratni smjer kako bi se maksimalno potisnula izobličenja drugog reda (CSO – Composite Second Order), što osigurava čist prijenos uzlaznog (upload) signala od korisnika prema centrali.

Ovi tranzistori imaju graničnu frekvenciju od oko 5 GHz, tako da je rad na svega 65 MHz za njih je izrazito nisko frekvencijsko područje. Sami tranzistori bez povratne veze (otvorena petlja) na 65 MHz imaju ogroman unutrašnji dobitak koji iznosi 25 do 30 dB. Naravno, radi stabilnosti, smanjenja šuma i prilagodbe impedancije oko ovog Push-Pull para zasigurno je izvedena snažna negativna povratna veza (kombinacija otpornika i transformatora/baluna na ulazu i izlazu). To znači da u realnom sklopu pojačala ovi tranzistori ostvaruju stabilizirano i linearno pojačanje od oko 18 dB na gornjoj granici od 65 MHz, kako je i naznačeno na prednjoj ploči.

Maksimalni napon napajanja čipova ACA0861 kao i tranzistora BFG541, BFG591, BFG97 i BFG31 je 15 V (tipično 12 V). Potrošnja struje svih sklopova teoretski ide i do 900 mA. Na pločici se uočava samo jedan regulator napona za 12 V (u blizini tranzistora BFG541 i BFG591) koji je predviđen za struje do 500 mA. To znači da ovaj regulator sasvim sigurno ne napaja sve aktivne elemente pojačala.

S obzirom da je i napajanje i pojačalo doživjelo priličnu termičku havariju, a plus pol napajanja je preko nekih elementa u kratkom spoju sa masom, ne mogu izmjeriti stvarne vrijednosti napona niti zujalicom pratiti veze napajanja pojedinih komponenti.

Na pločici se uočavaju tri plava valjkasta elementa sa oznakom EPCOS 230 05. To su plinski odvodnici prenapona (engl. Gas Discharge Tubes – GDT) proizvođača EPCOS (koji je danas dio TDK grupacije). Njihova primarna i jedina uloga na pločici je zaštita od prenapona uzrokovanih udarom groma ili indukcijom s energetskih kabela.

Broj 230 označava nazivni probojni napon od 230 V. To znači da se odvodnik na naponima nižima od 230 V ponaša kao izolator. Ako napon na koaksijalnom kabelu prijeđe 230 V, plin unutar valjka se ionizira (pretvara u plazmu) te postane vodljiv. Time se stvara kratki spoj prema masi koji odvlači većinu struje i stvara pad napona te štiti elektroniku od prenapona.

Na našem pojačalu ovi odvodnici su raspoređeni na ulazni i oba izlazna koaksijalna priključka, te na primaru napajanja (ulaz AC napona preko koaksijalnog kabela). Oni bi trebali štititi od udara groma ili ako neki korisnik (pretplatnik) greškom spoji koaksijalni kabao na mrežni napon. Do proboja mrežnog napona može doći i uslijed kvara kućnog uređaja (televizora), no to su rijetke pojave. Ne znam što je točno uzrokovalo havariju na našem pojačalu (odvodnici se čine neoštećeni), no gotovo sve prigušnice za uvođenje napona imaju pregorjelu izolaciju, a nagorjela mjesta se uočavaju i oko svih tranzistora.

Osim plinskih odvodnika prenapona, na ulaznoj i obje izlazne koaksijalne priključnice ističu se poveće zavojnice na feritnoj jezgri i kondenzatori 100 nF / 250 V. Ovo su elementi kojima se iz koaksijalnog kabla razdvaja napon napajanja (50 Hz, 24-65 V) od VF signala (5-862 MHz). Kondenzator bez problema propušta visoke frekvencije (iznad 5 MHz), a guši niske frekvencije (50 Hz). Zavojnica pak ne predstavlja nikakav otpor za niske frekvencije (50 Hz), međutim posve guši visoke frekvencije (iznad 5 MHz).

Prema službenim informacijama s Cisco stranica, CATV pojačala serije Compact Mini Amplifier model A93191 proglašena su zastarjelima (End-of-Life / Obsolete). Cisco ih je prestao prodavati 2014. godine, a službena tehnička podrška završila je 2019. godine.

Ovo pojačalo je došlo u ambalaži jednog drugog pojačala: Compact EGC Mini Amplifier A93230/A93240. To je nešto naprednije pojačalo (1 GHz) te je očito tehničar ugradio ovo novo pojačalo umjesto A93191 koje je pregorjelo. Kratica EGC (Electronic Gain Control) u nazivu pojačala označava elektroničku kontrolu pojačanja. To znači da se neke električne karakteristike pojačala (pojačanje, frekvencijska krivulja pojačanja – nagib, tilt) mogu konfigurirati (programirati) potpuno elektronički, kroz same kablove, bez da tehničar mora fizički pristupiti pojačalu i mijenjati module. Programiranje se vrši preko posebnog ručnog programskog terminala ili računala. Međutim, i pojačala serije A93230/A93240 su također odavno van proizvodnje i upotrebe.

Glavni razlog povlačenja ovih pojačala iz upotrebe je tehnološki skok na više frekvencije CATV sustava. Cisco modeli A93191 te A93230/A93240 su bili predstavnici DOCSIS 3.0 tehnologije za gornju granicu frekvencije od 862 MHz ili 1 GHz. S vremenom su operateri morali proširiti frekvencijski spektar mreže prvo na 1,2 GHz, a potom i do 1,8 GHz kako bi omogućili gigabitne brzine interneta (uvođenje novih DOCSIS 3.1 i DOCSIS 4.0 standarda). To je značilo i zamjenu pojačala poput A93191 jer ona ne mogu pojačavati signale iznad 862 MHz. Isto tako, problem je nastao i sa propusnosti u povratnim smjerom (Upload). Korisnici uvijek traže sve veće upload brzine. Da bi se to ostvarilo, povratni smjer (reverse path) morao se proširiti s prvotnih 42/65 MHz na 85 MHz ili čak 204 MHz.

U konačnici, povlačenje proizvodnje je uvjetovao i Cisco-ov potpuni izlazak s tržišta kabelske opreme. Cisco je sredinom 2010-ih donio stratešku odluku da se potpuno povuče iz proizvodnje fizičke HFC (Hybrid Fiber-Coaxial) opreme poput pojačala, optičkih čvorova/nodova, razdjelnika i slično. Svoj odjel za proizvodnju kabelske infrastrukture (bivši Scientific Atlanta, koji je razvio ova pojačala) Cisco je prodao tvrtki Technetix i djelomično partnerima poput tvrtki CommScope i Harmonic. Cisco se fokusirao isključivo na softver, usmjeravanje (routing) i “cloud” rješenja za kabelske operatere (poput virtualnih CMTS sustava), prepuštajući hardver na terenu drugima.

Danas, moderni operateri nastoje u potpunosti izbaciti pojačala iz mreže kroz koncept poznat kao Deep Fiber ili DAA (Distributed Access Architecture). Svugdje gdje je to moguće, operateri zamjenjuju koaksijalne kabele optikom do samog stana (FTTH – Fiber to the Home). Optička mreža uopće ne koristi RF pojačala poput ovog modela. Umjesto da signal putuje kroz kilometre koaksijalnih kabela i 3-4 uzastopna pojačala (što stvara šum), optički kabel se dovodi duboko u kvart do “aktivnog optičkog čvora”. Taj čvor pretvara optiku u koaksijalni kabel na vrlo maloj udaljenosti od kuća, čime potreba za linijskim mini pojačalima drastično opada ili potpuno nestaje.

Ukratko, ova su pojačala bila izvanredan industrijski standard za svoje vrijeme, no pregazilo ih je vrijeme jer koaksijalna žica danas mora prenositi frekvencije koje su daleko iznad mogućnosti silicijskih i GaAs komponenti ugrađenih u ove uređaje.