|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Praktyczne układy wąskopasmowych wzmacniaczy mocy opartych na tranzystorach polowych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Wzmacniacze mocy RF Wzmacniacze mocy klasy A są rzadko używane. W zasadzie są to wzmacniacze odbiorników radiowych HF o dużej obciążalności. Praktyczny schemat takiego wzmacniacza pokazano na rys. 1. Obwód wejściowy L1C1 i obwód wyjściowy L2C2 są zwykle strojone synchronicznie i dostrojone do częstotliwości sygnału wejściowego.
Rezystancja zastępcza Re obwodu wyjściowego Re=P2p2/(RL+Rн'), gdzie р=Sqr(L2/C2), Rн' - rezystancja obciążenia wprowadzonego do obwodu oscylacyjnego; RL - aktywna odporność na straty; P2 - współczynnik włączenia obwodu. Wartość Rn'=Rn/n22, gdzie n2 jest współczynnikiem transformacji. Współczynnik jakości obwodu wyjściowego przy pełnym włączeniu Q=ReRi/(Re+Ri)2pfoL2 zmniejsza się z powodu efektu bocznikowania rezystancji wyjściowej tranzystora Ri. W przypadku tranzystorów MIS dużej mocy Ri jest małe i zwykle nie przekracza kilkudziesięciu kiloomów. Dlatego, aby zwiększyć Q2, stosuje się niepełne włączenie obwodu. Szerokość pasma obwodu wyjściowego wynosi 2Df2=fo2/Q2, a częstotliwość rezonansowa fo2=l/2pSqr(L2C2). W paśmie HF taki wzmacniacz może dostarczyć nawet kilkadziesiąt Ki. Ważnym wskaźnikiem wzmacniacza jest poziom hałasu. Właściwości szumowe tranzystorów MIS dużej mocy omówiono w [1]. Rysunek 2 pokazuje praktyczny obwód PA na potężnym tranzystorze MIS KP901A. Ponieważ nie postawiono zadania uzyskania małego pasma częstotliwości L2C2, obwód jest podłączony bezpośrednio do obwodu spustowego i jest bocznikowany obciążeniem Rn=50 Ohm. W klasie A wzmacniacz miał Ku=5(Ku=SRn) i Kp>20 przy f=30 MHz. Po przejściu do trybu nieliniowego moc wyjściowa osiągnęła 10 W.
Dwustopniowy PA (ryc. 3) jest wykonany na tranzystorach KP902A i KP901A. Pierwszy stopień pracuje w klasie A, drugi w klasie B. Aby zapewnić klasę B, wystarczy wyłączyć dzielnik z wartości bramki drugiego tranzystora. Wzmacniacz wykorzystuje szerokopasmowy obwód komunikacyjny między stopniami. Przy częstotliwości 30 MHz wzmacniacz dostarczał Pout = 10 W przy Ki > 15 i Kp > 100.
Wzmacniacz wąskopasmowy przedstawiony na rys. 4 przeznaczony jest do pracy w zakresie częstotliwości 144...146 MHz. Zapewnia wzmocnienie mocy 12 dB, poziom szumów 2,4 dB i poziom zniekształceń intermodulacyjnych nie większy niż 30 dB.
Wzmacniacz rezonansowy oparty na potężnym tranzystorze MIS 2NS235B (ryc. 5) o częstotliwości 700 MHz zapewnia Pout = 17 W z wydajnością 40 ... 45%.
Wzmacniacz na ryc. 6 zawiera układ neutralizacji, który zmniejsza poziom przesłuchu do poziomu -50 dB. Przy częstotliwości 50 MHz wzmacniacz ma wzrost mocy o 18 dB, poziom hałasu o 2,4 dB i moc wyjściową do 1 wata.
W opatentowanym obwodzie na ryc. 7 (patent USA nr 3.919563) przy częstotliwości 70 MHz osiąga się rzeczywistą sprawność 90% przy mocy wyjściowej 5 W przy częstotliwości 70 MHz. Współczynnik jakości obwodu wyjściowego jest równy 3.
Ryc. 8 przedstawia schemat trójstopniowego PA opartego na krajowych potężnych tranzystorach MIS KP905B, KP907B i KP909B.
Wzmacniacz dostarcza 30W mocy przy 300MHz. Pierwsze dwa stopnie wykorzystują rezonansowe obwody dopasowujące w kształcie litery U, a stopień wyjściowy wykorzystuje obwód w kształcie litery L na wejściu i obwód w kształcie litery U na wyjściu. Uzyskane eksperymentalnie i obliczeniowo zależności sprawności i Pout od Uc oraz Pout i Kp na Pin przedstawiono na rys. 9.
Przy stosowaniu PA w nadajnikach radiowych AM (z modulacją amplitudy) pojawiają się trudności związane z zapewnieniem liniowości charakterystyki modulacji, czyli zależności Pout od amplitudy sygnału wejściowego. Nasilają się, gdy stosuje się ostro nieliniowe tryby pracy, takie jak klasa C. Rysunek 10 przedstawia schemat nadajnika radiowego HF z modulacją amplitudy. Moc nadajnika 10,8 W przy zastosowaniu potężnego tranzystora UMOS VMP4. Modulacja odbywa się poprzez zmianę napięcia polaryzacji na bramce.
Aby zredukować nieliniowość charakterystyki modulacji (krzywa 1 na rys. 11), przetwornik wykorzystuje sprzężenie zwrotne obwiedni. Aby to zrobić, wyjściowe napięcie AM jest prostowane, a powstały sygnał o niskiej częstotliwości jest używany do tworzenia OOS. Odpowiedź modulacji 2 na Fig. 10 ilustruje znaczną poprawę liniowości.
Rysunek 12 przedstawia schematyczny diagram kluczowego PA o znamionowej mocy wyjściowej 10 W i częstotliwości roboczej 2,7 MHz. Wzmacniacz wykonany jest na tranzystorach KP902, KP904. Sprawność wzmacniacza przy znamionowej mocy wyjściowej wynosi 72%, zysk mocy ok. 33 dB. Wzmacniacz jest wzbudzany z elementu logicznego K133LB, napięcie zasilania wynosi 27 V, współczynnik szczytu napięcia drenu stopnia wyjściowego wynosi 2,9. Przy odpowiedniej przebudowie obwodów komunikacyjnych wzmacniacz o podanych parametrach pracował w zakresie 1,6...8,1 MHz.
Aby zapewnić określoną moc przy wyższych częstotliwościach, konieczne jest zwiększenie mocy wzbudnicy. Konstrukcyjnie oba PA zostały zmontowane na płytkach drukowanych przy użyciu standardowych grzejników 100x150x20 mm, co tłumaczy się standardowymi wymiarami jednostki PA w nadajnikach radiowych. Cewki indukcyjne w obwodach komunikacyjnych są cylindryczne na prętach ferrytowych marki VCh-30 o średnicy 16. Współczynnik jakości cewek indukcyjnych wynosi Q=150. Standardowe dławiki o indukcyjności 10 μH zastosowano jako dławiki blokujące w obwodach zasilających dren tranzystorów wzmacniacza jednowatowego i stopnia wstępnego wzmacniacza 600-watowego. Induktor mocy w obwodzie spustowym tranzystora KP904 znajduje się na pierścieniu ferrytowym, jego indukcyjność wynosi 100 μH. Rysunek 13 przedstawia schemat ideowy klucza PA o znamionowej mocy wyjściowej Pout = 100 W, przeznaczonego do użytku w bezobsługowych nadajnikach radiowych HF. Wzmacniacz zawiera stopień przedwzmacniacza, rewers na dwóch tranzystorach KP907. Na wejściu VT1 znajduje się pasujący obwód C1L1C2C3 w kształcie litery U.
Ostatni stopień jest zmontowany z sześcioma tranzystorami KP904A. Tę liczbę tranzystorów wybrano ze względu na wzrost wydajności. Zamiast tranzystorów KP904B można też włączyć sześć tranzystorów KP909 lub trzy mocniejsze KP913. Optymalny tryb klucza obwodu spustowego zapewnia obwód formujący zawierający elementy C14, C15, C16, L7. Wzmacniacz ma sprawność całkowitą = 62%. W tym przypadku sprawność elektroniczna stopnia wyjściowego wynosi około 70%. Układ mostkowy do załączania tranzystorów stopnia wstępnego wykorzystano do utrzymania sprawności wzmacniacza (choć o obniżonych parametrach) w przypadku awarii tranzystora wyjściowego. W tym samym celu poszczególne bezpieczniki są zawarte w źródłach potężnych tranzystorów, których celem jest wyłączenie wadliwego tranzystora. Jeśli w wyniku jego awarii w linii tranzystora pojawi się stan zbliżony do trybu zwarciowego, wzmacniacz przestanie działać. Równoległe połączenie potężnego MIS PT nie stwarza dodatkowych trudności w obliczaniu i dostrajaniu PA. Spadek sprawności wzmacniacza w porównaniu do wzmacniacza o podobnej konstrukcji (patrz rys. 12) wynika głównie z zastosowania tranzystorów mocy we wzmacniaczu o mocy 100 W. Wraz ze spadkiem mocy wyjściowej do 50 W sprawność wzmacniacza wzrasta do 85%, a sprawność elektroniczna do 90%. Wartości parametrów elementów pokazane na rys. 13 odpowiadają częstotliwości 2,9 MHz. Szczytowy współczynnik napięcia na drenach tranzystorów KP904 wynosi 2,8, a same tranzystory działają w trybie bliskim optymalnemu. Współczynnik szczytu napięcia drenu w kaskadach na tranzystorach KP907 wynosi P = 2,1. Tranzystor pracuje w trybie klucza, jednak tryb optymalny nie jest zapewniony, ponieważ optymalny tryb klucza dla tych tranzystorów przy Uc=27 V i kącie odcięcia φ=90° byłby niebezpieczny ze względu na znaczny współczynnik szczytu, przy którym dren napięcie może przekroczyć maksymalne dopuszczalne napięcie równe 60 V dla tranzystora KP907. Na rysunku 14a przedstawiono eksperymentalne i obliczone krzywe ilustrujące zależności sprawności Pout i he od kąta odcięcia prądu drenu. Rysunek przedstawia dobre przybliżenie danych obliczonych do danych eksperymentalnych. Należy zauważyć, że zakres możliwych kątów odcięcia jest dość wąski. Zwiększeniu kątów odcięcia zapobiega szybki wzrost współczynnika szczytu napięcia drenu, a zmniejszeniu zapobiega wzrost wymaganego napięcia wzbudzenia, które już wkrótce zaczyna przekraczać Uad wraz z napięciem polaryzacji Uz. Oczywiście wraz ze spadkiem poziomu Pwt rozszerza się zakres możliwych zmian kątów odcięcia prądu drenu.
Wzmacniacz wykonany jest na płytce drukowanej. Jako radiator zastosowano grzejnik o wymiarach 130X130X50 mm. W obwodach zasilających tranzystorów KP907 zastosowano standardowe dławiki DM-01 o indukcyjności 280 μH. Dodatkowe dławiki mostkowe nawinięte są na pierścienie ferrytowe VK-30 śr.=26. Cewka indukcyjna w obwodzie zasilającym stopnia wyjściowego jest nawinięta na pierścień ferrytowy VCh-30 o średnicy = 30. Cewka w obwodzie połączeniowym stopnia wyjściowego z obciążeniem to powietrze, nawinięte drutem posrebrzanym o średnicy = 2,5, średnicy cewki 30 mm, L = 80 nH. Zależności temperaturowe mocy wyjściowej Pout i sprawności klucza PA o mocy wyjściowej 100 W przedstawiono na rys. 14b. Biorąc pod uwagę podane zależności, można zauważyć, że w zakresie -60 ... + 60 ° С moc wejściowa PA zmienia się nie więcej niż ± 10%. Temperatura ma również niewielki wpływ na wydajność, która waha się o ±5% we wskazanym zakresie. W tym przypadku wraz ze wzrostem temperatury następuje spadek mocy wyjściowej i sprawności, związany ze spadkiem nachylenia 5 wraz ze wzrostem temperatury. W zwykłym zakresie temperatur -60 ... +60 ° C zmiana on i Pout jest nieznaczna i osiąga się to bez żadnych specjalnych środków stabilizacji termicznej CM. Ta ostatnia jest również zaletą potężnych tranzystorów MIS. literatura:
Publikacja: N. Bolszakow, rf.atnn.ru
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Stworzono nanocząsteczki zmniejszające obrzęk mózgu ▪ Dyski SSD HGST Ultrastar SN200 NVMe i SS200 SAS ▪ Chipy neuromorficzne dla sztucznej inteligencji ▪ Samochody elektryczne w szkołach nauki jazdy
▪ sekcja serwisu Technologia cyfrowa. Wybór artykułu ▪ artykuł Prawo ubezpieczeń społecznych. Kołyska ▪ artykuł Czym jest anoreksja? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł Liany. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Złącza do radia samochodowego SONY. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony