מעגלים מעשיים של מגברי הספק בפס צר המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

מעגלים מעשיים של מגברי הספק צר באמצעות טרנזיסטורי אפקט שדה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מגברי כוח RF

מגברי כוח Class A נמצאים בשימוש נדיר. בעצם, מדובר במגברים של מקלטי רדיו HF בעלי קיבולת עומס יתר גדולה. תרשים מעשי של מגבר כזה מוצג באיור 1. מעגל הקלט L1C1 ומעגל המוצא L2C2 מכוונים בדרך כלל באופן סינכרוני ומכוונים לתדר של אות הכניסה.

מעגלים מעשיים של מגברי הספק בפס צר המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה
איור.1. מגבר כוח Class A בטרנזיסטור MIS

התנגדות שווה ערך Re של מעגל המוצא Re=P2p2/(RL+Rн'), כאשר p=Sqr(L2/C2), Rн' - התנגדות עומס המוכנסת למעגל המתנודד; RL - התנגדות לאובדן פעיל; P2 - מקדם הפעלת המעגל. ערך Rн'=Rн/n22, כאשר n2 הוא יחס הטרנספורמציה.

גורם האיכות של מעגל המוצא כשהוא מופעל במלואו Q=ReRi/(Re+Ri)2pfoL2 יורד עקב אפקט ה-shunting של התנגדות המוצא של הטרנזיסטור Ri. עבור טרנזיסטורי MIS חזקים, Ri קטן ולרוב אינו עולה על עשרות קילו אוהם. לכן, כדי להגדיל את Q2, נעשה שימוש בהכללה לא מלאה של המעגל.

רוחב הפס של מעגל המוצא הוא 2Df2=fo2/Q2, ותדר התהודה הוא fo2=l/2pSqr(L2C2). בתחום ה-HF, מגבר כזה יכול לספק Ki עד כמה עשרות. אינדיקטור חשוב של מגבר הוא רמת הרעש. מאפייני הרעש של טרנזיסטורי MOS בעלי הספק גבוה נחשבים ב-[1].

איור 2 מציג מעגל מעשי של ה-PA בטרנזיסטור MIS חזק KP901A. מכיוון שהמשימה להשיג פס תדרים קטן L2C2 לא נקבעה, המעגל מחובר ישירות למעגל הניקוז ומועבר על ידי העומס Rн=50 Ohm. במחלקה A, למגבר היו Ku=5(Ku=SRn) ו-Kp>20 ב-f=30 MHz. בעת המעבר למצב הלא ליניארי, הספק המוצא הגיע ל-10 וואט.

מעגלים מעשיים של מגברי הספק בפס צר המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה
איור 2. מגבר הספק בתדר גבוה מבוסס על הטרנזיסטור KP901A

PA דו-שלבי (איור 3) נעשה על טרנזיסטורים KP902A ו-KP901A. השלב הראשון פועל במחלקה A, השני במחלקה B. כדי להבטיח את מחלקה B, די להוציא את המחלק מערך השער של הטרנזיסטור השני. המגבר משתמש במעגל תקשורת רחב פס בין השלבים. בתדר של 30 מגה-הרץ, המגבר סיפק Pout = 10 W עם Ki> 15 ו-Kp> 100.

מעגלים מעשיים של מגברי הספק בפס צר המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה
איור 3. מגבר דו-שלבי המבוסס על טרנזיסטורי MIS עוצמתיים

המגבר צר הפס באיור 4 מיועד לפעול בטווח התדרים 144...146 מגה-הרץ. הוא מספק רווח כוח של 12 dB, רמת רעש של 2,4 dB ורמת עיוות אינטרמודולציה של לא יותר מ-30 dB.

מעגלים מעשיים של מגברי הספק בפס צר המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה
איור.4. מגבר הספק צר פס לפעולה בטווח של 144 ... 146 מגה-הרץ

מגבר תהודה המבוסס על טרנזיסטור MIS חזק 2NS235B (איור 5) בתדר של 700 מגה-הרץ מספק Pout = 17 W עם יעילות של 40 ... 45%.

מעגלים מעשיים של מגברי הספק בפס צר המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה
איור.5. מגבר תהודה בעל תדר פעולה 700 מגהרץ

המגבר באיור 6 מכיל מעגל נטרול שמפחית את רמת הפרעות ההחזרה לרמה של -50 dB. ב-50 מגה-הרץ, למגבר הגבר הספק של 18 dB, רמת רעש של 2,4 dB והספק מוצא של עד 1 W.

מעגלים מעשיים של מגברי הספק בפס צר המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה
איור 6. PA מנוטרל רעש נמוך

במעגל המוגן בפטנט איור 7 (פטנט אמריקאי 3.919563) בתדר של 70 מגה-הרץ, הושגה יעילות אמיתית של 90% בהספק מוצא של 5 וואט בתדר של 70 מגה-הרץ. גורם האיכות של מעגל הפלט שווה ל-3.

מעגלים מעשיים של מגברי הספק בפס צר המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה
אורז. 7. מגבר כוח מפתח ביעילות של 90%.

איור 8 מציג תרשים של PA תלת שלבי המבוסס על טרנזיסטורי MOS ביתיים בעלי הספק גבוה KP905B, KP907B ו-KP909B.

איור.8. PA תהודה תלת שלבי בטווח של 300 מגה-הרץ (לחץ להגדלה)

המגבר מספק הספק של 30W ב-300MHz. שני השלבים הראשונים משתמשים במעגלי התאמה בצורת U תהודה, ושלב הפלט משתמש במעגל בצורת L בכניסה ובמעגל בצורת U במוצא. התלות של יעילות ו-Pout על Uc ו-Pout ו-Kp על Pin, שהתקבלו בניסוי ועל ידי חישוב, מוצגות באיור 9.

מעגלים מעשיים של מגברי הספק בפס צר המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה
איור.9. תלות של הפרמטרים של השלב המסוף של PA תלת שלבי
על מתח אספקה (א) והספק כניסה (ב):
--- ניסוי; - - - חישוב

בעת שימוש ב-PA במשדרי רדיו AM (עם אפנון משרעת), ישנם קשיים הקשורים בהבטחת הליניאריות של מאפיין האפנון, כלומר, התלות של Pout באמפליטודה של אות הכניסה. הם מחמירים כאשר משתמשים במצבי פעולה לא ליניאריים בצורה חדה, כגון מחלקה C. איור 10 מציג תרשים של משדר רדיו HF עם אפנון משרעת. הספק משדר 10,8 W בעת שימוש בטרנזיסטור UMOS חזק VMP4. אפנון מתבצע על ידי שינוי מתח ההטיה בשער.

מעגלים מעשיים של מגברי הספק בפס צר המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה
איור.10. מעגל משדר רדיו HF עם אפנון משרעת

כדי להפחית את חוסר הליניאריות של מאפיין האפנון (עקומה 1 באיור 11), המשדר משתמש במשוב מעטפת. לשם כך, מתח AM הפלט מתוקן והאות בתדר הנמוך המתקבל משמש ליצירת OOS. תגובת אפנון 2 באיור 10 ממחישה שיפור משמעותי בלינאריות.

מעגלים מעשיים של מגברי הספק בפס צר המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה
איור 11. מאפייני אפנון של משדר רדיו בהעדר (1) ובנוכחות (2) של לינאריזציה

איור 12 מציג דיאגרמה סכמטית של מפתח PA עם הספק מוצא מדורג של 10 W ותדר פעולה של 2,7 מגה-הרץ. המגבר מיוצר על טרנזיסטורים KP902, KP904. יעילות המגבר בהספק יציאה מדורג היא 72%, רווח ההספק הוא כ-33 dB. המגבר מתרגש מהאלמנט הלוגי K133LB, מתח האספקה הוא 27 V, גורם הקצה של מתח הניקוז של שלב המוצא הוא 2,9. עם ארגון מחדש מקביל של מעגלי התקשורת, המגבר עם הפרמטרים הנתונים פעל בטווח של 1,6 ... 8,1 מגה-הרץ.

איור 12. Key PA עם הספק יציאה מדורג של 10 W (לחץ להגדלה)

כדי לספק כוח נתון בתדרים גבוהים יותר, יש צורך להגדיל את כוח המעורר.

מבחינה מבנית, שני ה-PAS הורכבו על מעגלים מודפסים באמצעות רדיאטורים סטנדרטיים 100x150x20 מ"מ, אשר מוסבר על ידי המידות הסטנדרטיות של יחידת ה-PA במשדרי רדיו. המשרנים במעגלי תקשורת הם גליליים על מוטות פריט של המותג HF-30 בקוטר 16. מקדם האיכות של המשרנים הוא Q = 150.

משנקים סטנדרטיים עם השראות של 10 μH שימשו כמשנקים חוסמים במעגלי כוח הניקוז של הטרנזיסטורים של מגבר וואט אחד והשלב המקדים של מגבר 600 וואט. משנק הכוח במעגל הניקוז של הטרנזיסטור KP904 נמצא על טבעת פריט, השראות שלו היא 100 μH.

איור 13 מציג תרשים סכמטי של מפתח PA עם הספק מוצא מדורג Pout = 100 W, המיועד לשימוש במשדרי רדיו HF ללא השגחה. המגבר מכיל שלב קדם הגברה, הפוך על שני טרנזיסטורים KP907. בכניסה VT1, מעגל תואם בצורת U C1L1C2C3 כלול.

איור 13. Key PA עם הספק מוצא נומינלי של 100 W (לחץ להגדלה)

השלב הסופי מורכב עם שישה טרנזיסטורים KP904A. מספר זה של טרנזיסטורים נבחר מסיבות של הגברת היעילות. במקום טרנזיסטורי KP904B, אתה יכול גם להפעיל שישה טרנזיסטורי KP909 או שלושה KP913 חזקים יותר. מצב המפתח האופטימלי של מעגל הניקוז מסופק על ידי מעגל יוצר המכיל אלמנטים C14, C15, C16, L7.

למגבר יעילות כוללת של 62%. במקרה זה, היעילות האלקטרונית של שלב הפלט היא כ-70%. מעגל גשר להפעלת הטרנזיסטורים של השלב המקדים משמש לשמירה על הפונקציונליות של המגבר (אם כי עם פרמטרים מושפלים) אם טרנזיסטור המוצא נכשל. לאותה מטרה, נתיכים בודדים כלולים במקורות של טרנזיסטורים רבי עוצמה, שמטרתם לכבות את הטרנזיסטור הפגום. אם כתוצאה מהתקלות שלו מתרחש מצב קרוב לקצר בשורת הטרנזיסטורים, הדבר הופך את המגבר לבלתי ניתן לפעולה.

חיבור מקביל של MIS PT עוצמתי אינו יוצר קשיים נוספים בחישוב ובכוונון של הרשות. הירידה ביעילות המגבר לעומת מגבר בעיצוב דומה (ראה איור 12) נובעת בעיקר משימוש בטרנזיסטורי הספק במגבר 100W. עם ירידה ברמת הספק המוצא ל-50 W, היעילות של המגבר עולה ל-85%, והיעילות האלקטרונית ל-90%. ערכי הפרמטרים של האלמנטים המוצגים באיור 13 תואמים לתדר של 2,9 מגה-הרץ.

מקדם המתח בשיא בנקזים של הטרנזיסטורים KP904 הוא 2,8, והטרנזיסטורים עצמם פועלים במצב קרוב לאופטימלי. גורם הפסגה של מתח הניקוז במפלים בטרנזיסטורים KP907 הוא P = 2,1. הטרנזיסטור פועל במצב המפתח, עם זאת, המצב האופטימלי אינו מובטח, שכן מצב המפתח האופטימלי עבור טרנזיסטורים אלו ב-Uc=27 V וזווית החיתוך φ=90° יהיה מסוכן עקב גורם פס משמעותי שבו הניקוז המתח עלול לחרוג מהמתח המרבי המותר השווה ל-60 וולט עבור הטרנזיסטור KP907.

איור 14, א מציג את עקומות הניסוי והמחושבות הממחישות את התלות של היעילות, Pout והוא בזווית חיתוך זרם הניקוז. האיור מציג קירוב טוב של הנתונים המחושבים לאלו הניסיוניים. יש לציין שטווח זוויות החיתוך האפשריות הוא צר למדי. עלייה בזוויות החיתוך נמנעת על ידי עלייה מהירה של גורם הציץ של מתח הניקוז, וירידה נמנעת על ידי עלייה במתח העירור הנדרש, שמתחיל די מהר לעלות על Uad יחד עם מתח ההטיה Uz. כמובן שעם ירידה ברמת ה-Pwt מתרחב טווח השינויים האפשריים בזוויות החיתוך של זרם הניקוז.

מעגלים מעשיים של מגברי הספק בפס צר המבוססים על טרנזיסטורי אפקט שדה
איור 14. תלות של הספק ויעילות בזווית חיתוך 0 (א)
ועל טמפרטורת הסביבה (ב):
--- ניסוי; - - - חישוב

המגבר עשוי על מעגל מודפס. כגוף קירור, רדיאטור במידות של 130X130X50 מ"מ משמש. במעגלי אספקת החשמל של טרנזיסטורי KP907, נעשה שימוש במשנקים סטנדרטיים DM-01 עם השראות של 280 μH. חונקי גשר תוספת כרוכים על טבעות פריט VK-30 dia.=26. המשרן במעגל אספקת הכוח של שלב המוצא מלופף על טבעת פריט VCh-30 dia. = 30. המשרן במעגל החיבור של שלב הפלט עם העומס הוא אוויר, מלופף בחוט מצופה כסף, קוטר = 2,5, קוטר סליל 30 מ"מ, L = 80 nH.

תלות הטמפרטורה של הספק המוצא Pout והיעילות של מפתח PA עם הספק מוצא של 100 W מוצגות באיור 14b. ניתן לראות מהתלות לעיל שבטווח של -60...+60°C, הספק הכניסה של ה-PA משתנה ללא יותר מ-±10%. לטמפרטורה יש גם השפעה קלה על היעילות, המשתנה ב-±5% בטווח המצוין. במקרה זה, יש ירידה בהספק המוצא וביעילות עם עליית הטמפרטורה, הקשורה לירידה בשיפוע 5 עם עליית הטמפרטורה. בטווח הטמפרטורות הרגיל של -60 ... +60 מעלות צלזיוס, השינוי ב-he וב-Pout אינו משמעותי, וזה מושג ללא אמצעים מיוחדים לייצוב תרמי של CM. האחרון הוא גם יתרון של טרנזיסטורי MIS חזקים.

ספרות:

מעגל של מכשירים על טרנזיסטורים בעלי אפקט שדה רבי עוצמה. מַדרִיך. נערך על ידי V.P. Dyakonov.

פרסום: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

ראה מאמרים אחרים סעיף מגברי כוח RF.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

שיטת התפלת מים מהפכנית 22.11.2022

צוות בראשות אוניברסיטת המלך עבדאללה למדע וטכנולוגיה (KAUST) פיתח ממברנות על בסיס פולימר דקות במיוחד המסירות מלח ממי הים בצורה יעילה יותר מכל דבר אחר.

יו האן, חוקר ב-KAUST ואחד ממחברי הטכנולוגיה, הסביר שלטכניקות התפלה קיימות יש חסרונות רבים. לדוגמה, ממברנות ננו-צינורות הפחמן העדכניות ביותר מצופה גרפן, שהיו אמורות להיות עמידות בפני מלח וזרימת מים רבת עוצמה, עדיין התבררו כלא מעשיות בשל קשיים בהתקנה ובשימוש.

חאן ועמיתיו הציגו אלטרנטיבה לעולם - ממברנות מצופות במונומר טריאתינילבנזן. זה איפשר ליצור משטח עם תאים בגודל תת-ננומטר שמכניסים מים ושומרים מלח.

הממברנות כבר הראו ביצועים מצוינים הן באוסמוזה ישירה והן באוסמוזה הפוכה.

הצוות עובד כעת על שיפור החוזק המכני והעמידות הכימית של הממברנה. לאחר מכן, המכשיר יוכנס לייצור המוני.

"המטרה הסופית שלנו היא לספק פלטפורמה רב-תכליתית, חזקה ועשירה בתכונות המסוגלת לבצע משימות מרובות כמו סינון יונים וזיהוי מולקולה בודדת", אומר חאן.

עוד חדשות מעניינות:

▪ אריזה לתאים חיים

▪ מטוס אמפיבי בלתי מאויש להעברת דואר לאי

▪ עדשה המחקה את הקשתית האנושית

▪ Xbox 360 HD DVD

▪ פגישת ריפוי של רעידת אדמה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר הארקה והארקה. מבחר מאמרים

▪ מאמר גנרל פרוסט. ביטוי עממי

▪ מאמר באיזה מצב כבלים תת קרקעיים נפגעים הכי נדירים ומדוע? תשובה מפורטת

▪ מאמר לענה טרגון. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מצבים חדשים במכשיר המדידה המשולב. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר קידום מים דרך הכלים של צמחים חתוכים. ניסיון כימי

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר