Mạch thực tế của bộ khuếch đại công suất dải hẹp dựa trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Bộ khuếch đại công suất RF

 Bình luận bài viết

Bộ khuếch đại công suất loại A hiếm khi được sử dụng. Về cơ bản, đây là những bộ khuếch đại của máy thu thanh HF có công suất quá tải lớn. Một sơ đồ thực tế của một bộ khuếch đại như vậy được hiển thị trong Hình 1. Mạch L1C1 đầu vào và mạch L2C2 đầu ra thường được điều chỉnh đồng bộ và điều chỉnh theo tần số của tín hiệu đầu vào.

Hình.1. Bộ khuếch đại công suất loại A trên bóng bán dẫn MIS

Điện trở tương đương Re của mạch đầu ra Re=P2p2/(RL+Rн'), trong đó р=Sqr(L2/C2), Rн' - điện trở tải đưa vào mạch dao động; RL - khả năng chống tổn thất chủ động; P2 - hệ số bao mạch. Giá trị của Rn'=Rn/n22, trong đó n2 là tỷ lệ biến đổi.

Hệ số chất lượng của mạch đầu ra khi được bật hoàn toàn Q=ReRi/(Re+Ri)2pfoL2 giảm do hiệu ứng shunt của điện trở đầu ra của bóng bán dẫn Ri. Đối với các bóng bán dẫn MIS mạnh mẽ, Ri nhỏ và thường không vượt quá hàng chục kilo-ohms. Do đó, để tăng Q2, một mạch không hoàn chỉnh được sử dụng.

Băng thông của mạch đầu ra là 2Df2=fo2/Q2 và tần số cộng hưởng là fo2=l/2pSqr(L2C2). Trong dải HF, một bộ khuếch đại như vậy có thể cung cấp tới vài chục Ki. Một chỉ số quan trọng của bộ khuếch đại là độ ồn. Các đặc tính nhiễu của bóng bán dẫn MIS công suất cao được xem xét trong [1].

Hình 2 cho thấy một mạch thực tế của PA trên bóng bán dẫn MIS mạnh mẽ KP901A. Do nhiệm vụ thu được dải tần số L2C2 nhỏ không được đặt, nên mạch được kết nối trực tiếp với mạch thoát và được chuyển hướng bởi tải Rн=50 Ohm. Ở loại A, bộ khuếch đại có Ku=5(Ku=SRn) và Kp>20 tại f=30 MHz. Khi chuyển sang chế độ phi tuyến, công suất đầu ra đạt 10 W.

Hình.2. Bộ khuếch đại công suất tần số cao dựa trên bóng bán dẫn KP901A

PA hai giai đoạn (Hình 3) được chế tạo trên các bóng bán dẫn KP902A và KP901A. Giai đoạn đầu tiên hoạt động ở lớp A, giai đoạn thứ hai ở lớp B. Để đảm bảo loại B, việc loại bỏ dải phân cách khỏi giá trị cổng của bóng bán dẫn thứ hai là đủ. Bộ khuếch đại sử dụng mạch giao tiếp băng thông rộng giữa các giai đoạn. Ở tần số 30 MHz, bộ khuếch đại cung cấp Pout = 10 W với Ki> 15 và Kp> 100.

Hình 3. Bộ khuếch đại hai tầng dựa trên các bóng bán dẫn MIS mạnh mẽ

Bộ khuếch đại dải hẹp trong Hình 4 được thiết kế để hoạt động ở dải tần 144...146 MHz. Nó cung cấp mức tăng công suất 12 dB, độ ồn 2,4 dB và mức méo xuyên điều chế không quá 30 dB.

Hình.4. Bộ khuếch đại công suất băng hẹp để hoạt động trong phạm vi 144 ... 146 MHz

Bộ khuếch đại cộng hưởng dựa trên bóng bán dẫn MIS mạnh mẽ 2NS235B (Hình 5) ở tần số 700 MHz cung cấp Pout = 17 W với hiệu suất 40 ... 45%.

Hình.5. Bộ khuếch đại công suất cộng hưởng với tần số hoạt động là 700 MHz

Bộ khuếch đại trong Hình 6 chứa một mạch trung hòa làm giảm mức độ nhiễu ngược xuống mức -50 dB. Ở tần số 50 MHz, bộ khuếch đại có công suất tăng 18 dB, độ ồn 2,4 dB và công suất đầu ra lên tới 1 watt.

Hình.6. PA trung hòa tiếng ồn thấp

Trong mạch được cấp bằng sáng chế ở Hình 7 (US Pat. No. 3.919563) ở tần số 70 MHz, hiệu suất thực là 90% đạt được với công suất đầu ra là 5 W ở tần số 70 MHz. Hệ số chất lượng của mạch đầu ra bằng 3.

Cơm. 7. Bộ khuếch đại công suất chính với hiệu suất 90%.

Hình 8 cho thấy sơ đồ của PA ba giai đoạn dựa trên các bóng bán dẫn MIS mạnh trong nước KP905B, KP907B và KP909B.

Hình.8. PA cộng hưởng ba giai đoạn trong phạm vi 300 MHz (bấm vào để phóng to)

Bộ khuếch đại cung cấp công suất 30W ở 300MHz. Hai giai đoạn đầu sử dụng các mạch kết hợp hình chữ U cộng hưởng và giai đoạn đầu ra sử dụng mạch hình chữ L ở đầu vào và mạch hình chữ U ở đầu ra. Sự phụ thuộc của hiệu suất và Pout vào Uc và Pout và Kp trên Pin, thu được bằng thực nghiệm và bằng tính toán, được thể hiện trong Hình 9.

Hình.9. Sự phụ thuộc của các tham số của giai đoạn cuối của PA ba giai đoạn
về điện áp cung cấp (a) và nguồn điện đầu vào (b):
--- cuộc thí nghiệm; - - - phép tính

Khi sử dụng PA trong các máy phát vô tuyến AM (có điều chế biên độ), có những khó khăn liên quan đến việc đảm bảo tính tuyến tính của đặc tính điều chế, tức là sự phụ thuộc của Pout vào biên độ của tín hiệu đầu vào. Chúng trở nên trầm trọng hơn khi sử dụng các chế độ hoạt động phi tuyến tính mạnh, chẳng hạn như loại C. Hình 10 cho thấy sơ đồ của máy phát vô tuyến HF có điều biến biên độ. Công suất máy phát 10,8 W khi sử dụng bóng bán dẫn UMOS mạnh mẽ VMP4. Điều chế được thực hiện bằng cách thay đổi điện áp phân cực tại cổng.

Hình.10. Mạch phát vô tuyến HF với điều chế biên độ

Để giảm tính phi tuyến tính của đặc tính điều chế (đường cong 1 trong Hình 11), máy phát sử dụng phản hồi đường bao. Để làm điều này, điện áp AM đầu ra được chỉnh lưu và tín hiệu tần số thấp thu được được sử dụng để tạo ra OOS. Đáp ứng điều chế 2 trong Hình 10 minh họa sự cải thiện đáng kể về độ tuyến tính.

Hình.11. Đáp ứng điều chế của máy phát vô tuyến không có (1) và có (2) tuyến tính hóa

Hình 12 cho thấy sơ đồ của một PA chính có công suất đầu ra định mức là 10 W và tần số hoạt động là 2,7 MHz. Bộ khuếch đại được thực hiện trên các bóng bán dẫn KP902, KP904. Hiệu suất của bộ khuếch đại ở công suất đầu ra định mức là 72%, mức tăng công suất khoảng 33 dB. Bộ khuếch đại được kích thích từ phần tử logic K133LB, điện áp cung cấp là 27 V, hệ số đỉnh của điện áp thoát giai đoạn đầu ra là 2,9. Với sự tái cấu trúc tương ứng của các mạch giao tiếp, bộ khuếch đại với các tham số đã cho hoạt động trong phạm vi 1,6 ... 8,1 MHz.

Hình12. Key PA với định mức công suất đầu ra là 10 W (nhấp để phóng to)

Để cung cấp một công suất nhất định ở tần số cao hơn, cần phải tăng công suất bộ kích thích.

Về mặt cấu trúc, cả hai PA đều được lắp ráp trên bảng mạch in sử dụng bộ tản nhiệt 100x150x20 mm tiêu chuẩn, điều này được giải thích bằng kích thước tiêu chuẩn của thiết bị PA trong máy phát vô tuyến. Cuộn dây điện cảm trong mạch truyền thông có dạng hình trụ trên thanh ferit nhãn hiệu VCh-30 có đường kính 16. Hệ số chất lượng của cuộn dây điện cảm là Q=150.

Cuộn cảm tiêu chuẩn có độ tự cảm 10 μH được sử dụng làm cuộn cảm chặn trong mạch cấp điện của cống bóng bán dẫn của bộ khuếch đại một watt và giai đoạn sơ bộ của bộ khuếch đại 600 watt. Cuộn cảm nguồn trong mạch thoát của bóng bán dẫn KP904 nằm trên vòng ferit, độ tự cảm của nó là 100 μH.

Hình 13 cho thấy sơ đồ của một PA chính có công suất đầu ra định mức Pout = 100 W, được thiết kế để sử dụng trong các máy phát vô tuyến HF không cần giám sát. Bộ khuếch đại chứa một giai đoạn tiền khuếch đại, đảo ngược trên hai bóng bán dẫn KP907. Ở đầu vào VT1, một mạch hình chữ U phù hợp C1L1C2C3 được bao gồm.

Hình.13. Key PA với công suất đầu ra định mức là 100 W (bấm vào để phóng to)

Giai đoạn cuối cùng được lắp ráp với sáu bóng bán dẫn KP904A. Số lượng bóng bán dẫn này được chọn vì lý do tăng hiệu suất. Thay vì bóng bán dẫn KP904B, bạn cũng có thể bật sáu bóng bán dẫn KP909 hoặc ba bóng bán dẫn KP913 mạnh hơn. Chế độ khóa tối ưu của mạch thoát nước được cung cấp bởi mạch tạo hình có chứa các phần tử C14, C15, C16, L7.

Bộ khuếch đại có hiệu suất tổng = 62%. Trong trường hợp này, hiệu suất điện tử của giai đoạn đầu ra là khoảng 70%. Mạch cầu để bật các bóng bán dẫn ở giai đoạn sơ bộ được sử dụng để duy trì hiệu suất của bộ khuếch đại (mặc dù các thông số đã xuống cấp) trong trường hợp bóng bán dẫn đầu ra bị lỗi. Với cùng một mục đích, các cầu chì riêng lẻ được đưa vào nguồn của các bóng bán dẫn mạnh, mục đích là tắt bóng bán dẫn bị lỗi. Nếu do sự cố của nó, một chế độ gần với chế độ ngắn mạch xảy ra trong đường dây bán dẫn, điều này làm cho bộ khuếch đại không hoạt động được.

Kết nối song song của MIS PT mạnh mẽ không tạo thêm khó khăn trong việc tính toán và điều chỉnh PA. Hiệu suất của bộ khuếch đại giảm so với bộ khuếch đại có thiết kế tương tự (xem Hình 12) chủ yếu là do việc sử dụng bóng bán dẫn công suất trong bộ khuếch đại 100 W. Khi giảm mức công suất đầu ra xuống 50 W, hiệu suất của bộ khuếch đại tăng lên 85% và hiệu suất điện tử lên 90%. Các giá trị của các tham số của các phần tử được hiển thị trong Hình 13 tương ứng với tần số 2,9 MHz.

Hệ số điện áp cực đại ở cống của các bóng bán dẫn KP904 là 2,8 và bản thân các bóng bán dẫn hoạt động ở chế độ gần với chế độ tối ưu. Hệ số đỉnh của điện áp thoát trong các tầng trên bóng bán dẫn KP907 là P = 2,1. Bóng bán dẫn hoạt động ở chế độ khóa, tuy nhiên, chế độ tối ưu không được đảm bảo, vì chế độ khóa tối ưu cho các bóng bán dẫn này ở Uc=27 V và góc cắt φ=90° sẽ nguy hiểm do hệ số đỉnh đáng kể tại đó cống điện áp có thể vượt quá điện áp tối đa cho phép bằng 60 V đối với bóng bán dẫn KP907.

Hình 14, a cho thấy các đường cong thực nghiệm và tính toán minh họa sự phụ thuộc của hiệu suất, Pout và he vào góc cắt dòng thoát. Hình này cho thấy dữ liệu tính toán gần đúng với dữ liệu thực nghiệm. Cần lưu ý rằng phạm vi của các góc cắt có thể là khá hẹp. Sự gia tăng các góc cắt được ngăn chặn bằng cách tăng nhanh hệ số đỉnh của điện áp thoát và sự giảm đi được ngăn chặn bằng cách tăng điện áp kích thích cần thiết, điện áp này sẽ sớm bắt đầu vượt quá Uz cộng với điện áp phân cực Uz. Tất nhiên, với việc giảm mức Pwt, phạm vi thay đổi có thể có trong các góc cắt của dòng thoát sẽ mở rộng.

Hình.14. Sự phụ thuộc của công suất đầu ra và hiệu suất vào góc cắt 0 (a)
và về nhiệt độ môi trường (b):
--- cuộc thí nghiệm; - - - phép tính

Bộ khuếch đại được thực hiện trên một bảng mạch in. Bộ tản nhiệt có kích thước 130X130X50 mm được sử dụng làm tản nhiệt. Trong các mạch cấp nguồn của bóng bán dẫn KP907, cuộn cảm DM-01 tiêu chuẩn có độ tự cảm 280 μH được sử dụng. Các cuộn cảm của cầu bổ sung được quấn trên các vòng ferit VK-30 dia.=26. Cuộn cảm trong mạch cấp nguồn của tầng đầu ra được quấn trên vòng ferit VCh-30 dia.=30. Cuộn cảm trong mạch kết nối của tầng đầu ra với tải là không khí, được quấn bằng dây mạ bạc, đường kính = 2,5, đường kính cuộn dây 30 mm, L = 80 nH.

Sự phụ thuộc nhiệt độ của công suất đầu ra Pout và hiệu suất của phím PA với công suất đầu ra 100 W được thể hiện trong Hình 14b. Có thể thấy từ sự phụ thuộc ở trên rằng trong phạm vi -60...+60°C, công suất đầu vào PA thay đổi không quá ±10%. Nhiệt độ cũng có ảnh hưởng nhỏ đến hiệu quả, thay đổi ±5% trong phạm vi chỉ định. Trong trường hợp này, công suất đầu ra và hiệu suất giảm khi nhiệt độ tăng, liên quan đến việc giảm độ dốc 5 khi nhiệt độ tăng. Trong phạm vi nhiệt độ thông thường là -60 ... +60 ° C, sự thay đổi của anh ta và Pout là không đáng kể và điều này đạt được mà không cần bất kỳ biện pháp đặc biệt nào để ổn định nhiệt cho CM. Cái sau cũng là một lợi thế của các bóng bán dẫn MIS mạnh mẽ.

Văn chương:

1. Mạch của các thiết bị trên các bóng bán dẫn hiệu ứng trường mạnh mẽ. Danh mục. Do VP Dyakonov biên tập.

Xuất bản: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

Xem các bài viết khác razdela Bộ khuếch đại công suất RF.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng 15.04.2024

Trong thế giới công nghệ hiện đại, nơi khoảng cách ngày càng trở nên phổ biến, việc duy trì sự kết nối và cảm giác gần gũi là điều quan trọng. Những phát triển gần đây về da nhân tạo của các nhà khoa học Đức từ Đại học Saarland đại diện cho một kỷ nguyên mới trong tương tác ảo. Các nhà nghiên cứu Đức từ Đại học Saarland đã phát triển những tấm màng siêu mỏng có thể truyền cảm giác chạm vào từ xa. Công nghệ tiên tiến này mang đến những cơ hội mới cho giao tiếp ảo, đặc biệt đối với những người đang ở xa người thân. Các màng siêu mỏng do các nhà nghiên cứu phát triển, chỉ dày 50 micromet, có thể được tích hợp vào vật liệu dệt và được mặc như lớp da thứ hai. Những tấm phim này hoạt động như những cảm biến nhận biết tín hiệu xúc giác từ bố hoặc mẹ và đóng vai trò là cơ cấu truyền động truyền những chuyển động này đến em bé. Việc cha mẹ chạm vào vải sẽ kích hoạt các cảm biến phản ứng với áp lực và làm biến dạng màng siêu mỏng. Cái này ... >>

Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global 15.04.2024

Chăm sóc thú cưng thường có thể là một thách thức, đặc biệt là khi bạn phải giữ nhà cửa sạch sẽ. Một giải pháp thú vị mới từ công ty khởi nghiệp Petgugu Global đã được trình bày, giải pháp này sẽ giúp cuộc sống của những người nuôi mèo trở nên dễ dàng hơn và giúp họ giữ cho ngôi nhà của mình hoàn toàn sạch sẽ và ngăn nắp. Startup Petgugu Global đã trình làng một loại bồn cầu độc đáo dành cho mèo có thể tự động xả phân, giữ cho ngôi nhà của bạn luôn sạch sẽ và trong lành. Thiết bị cải tiến này được trang bị nhiều cảm biến thông minh khác nhau để theo dõi hoạt động đi vệ sinh của thú cưng và kích hoạt để tự động làm sạch sau khi sử dụng. Thiết bị kết nối với hệ thống thoát nước và đảm bảo loại bỏ chất thải hiệu quả mà không cần sự can thiệp của chủ sở hữu. Ngoài ra, bồn cầu có dung lượng lưu trữ lớn có thể xả nước, lý tưởng cho các hộ gia đình có nhiều mèo. Bát vệ sinh cho mèo Petgugu được thiết kế để sử dụng với chất độn chuồng hòa tan trong nước và cung cấp nhiều lựa chọn bổ sung. ... >>

Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm 14.04.2024

Định kiến ​​phụ nữ thích “trai hư” đã phổ biến từ lâu. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi các nhà khoa học Anh từ Đại học Monash đã đưa ra một góc nhìn mới về vấn đề này. Họ xem xét cách phụ nữ phản ứng trước trách nhiệm tinh thần và sự sẵn sàng giúp đỡ người khác của nam giới. Những phát hiện của nghiên cứu có thể thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về điều gì khiến đàn ông hấp dẫn phụ nữ. Một nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học từ Đại học Monash dẫn đến những phát hiện mới về sức hấp dẫn của đàn ông đối với phụ nữ. Trong thí nghiệm, phụ nữ được cho xem những bức ảnh của đàn ông với những câu chuyện ngắn gọn về hành vi của họ trong nhiều tình huống khác nhau, bao gồm cả phản ứng của họ khi gặp một người đàn ông vô gia cư. Một số người đàn ông phớt lờ người đàn ông vô gia cư, trong khi những người khác giúp đỡ anh ta, chẳng hạn như mua đồ ăn cho anh ta. Một nghiên cứu cho thấy những người đàn ông thể hiện sự đồng cảm và tử tế sẽ hấp dẫn phụ nữ hơn so với những người đàn ông thể hiện sự đồng cảm và tử tế. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ Intel SSD 660p dựa trên QLC 3D NAND 10.08.2018 Intel đã giới thiệu Intel SSD 660p, giải pháp lưu trữ thể rắn dựa trên QLC 3D NAND đầu tiên dành cho thị trường tiêu dùng. Công nghệ QLC hay còn gọi là Quad-Level Cell, cung cấp khả năng lưu trữ bốn bit thông tin trong một ô. Do đó, mật độ lưu trữ dữ liệu tăng 33% so với các sản phẩm NAND TLC (Triple-Level Cell), chứa ba bit thông tin trên mỗi ô. Dòng Intel 660p bao gồm ba mẫu - với dung lượng 512 GB, cũng như 1 TB và 2 TB. Các sản phẩm dựa trên bộ điều khiển Silicon Motion SMI 2263. Các ổ đĩa có định dạng M.2 2280 (22 x 80 mm); giao diện PCI-Express 3.0 x4 được sử dụng. Phiên bản trẻ hơn sẽ có giá khoảng 100 đô la. Các phiên bản 1TB và 2TB có giá lần lượt là 200 đô la và 400 đô la, biến Intel SSD 660p trở thành ổ NVMe giá cả phải chăng nhất hiện có. Mặc dù sử dụng bộ nhớ bốn bit, nhà sản xuất vẫn bảo hành 100 năm cho các ổ đĩa mới. Đồng thời, dung lượng viết lại, trong đó bảo hành hoạt động, là 512 TB cho kiểu máy 200 GB và XNUMX TB cho hai phiên bản cũ hơn.

Tin tức thú vị khác:

▪ Màng sinh học trong ống tiêm để tạo đường viền

▪ Con kiến ​​nhanh nhất

▪ Thẻ mạng Aquantia AQtion cho mạng 2,5 / 5G

▪ Một bản ghi tốc độ dữ liệu mới trong một mạng quang nhất quán

▪ Nói dối thay đổi bộ não

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần trang web Truyền thông di động. Lựa chọn bài viết

▪ bài viết của Peter Sloterdijk. câu cách ngôn nổi tiếng

▪ bài viết Tại sao Atlantis bị diệt vong, theo Plato? đáp án chi tiết

▪ bài báo Trưởng hiệu thuốc thú y. Mô tả công việc

▪ bài Cắt và hàn nước. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Chuyển mạch ổn áp trên KT825. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024