Практичні схеми вузькосмугових підсилювачів потужності на польових транзисторах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / ВЧ підсилювачі потужності

 Коментарі до статті

Підсилювачі потужності, що працюють у класі А, використовуються рідко. В основному це підсилювачі ВЧ радіоприймачів з великою перевантажувальною здатністю. Практична схема такого підсилювача показано на рис.1. Вхідний L1С1-контур та вихідний L2С2-контури зазвичай синхронно перебудовуються та налаштовані на частоту вхідного сигналу.

Рис.1. Підсилювач потужності класу А на МДП-транзисторі

Еквівалентний опір Rе вихідного контуру Rе=P2p2/(RL+Rн'), де р=Sqr(L2/C2), Rн' - опір навантаження, внесене в коливальний контур; RL – активний опір втрат; Р2 – коефіцієнт включення контуру. Розмір Rн'=Rн/n22, де n2 - коефіцієнт трансформації.

Добротність вихідного контуру при його повному включенні Q=RеRi/(Rе+Ri)2pfoL2 знижується через шунтуючу дію вихідного опору транзистора Ri. У потужних МДП-транзисторів Ri невелика і зазвичай не перевищує десятки кілоом. Тому збільшення Q2 використовується неповне включення контуру.

Смуга пропускання вихідного контуру 2Df2=fo2/Q2, а частота резонансу fo2=l/2pSqr(L2C2). У КВ-діапазоні такий підсилювач може забезпечити Кі до кількох десятків. Важливим показником підсилювача рівень шумів. Шумові властивості потужних МДП-транзисторів розглянуті на роботах [1].

На рис.2 показано практичну схему РОЗУМ на потужному МДП-транзисторі КП901А. Оскільки не ставилося завдання отримання малої лінії частот L2C2, контур включений безпосередньо в ланцюг стоку і шунтується навантаженням Rн=50 Ом. У класі А підсилювач мав Ku=5(Ku=SRн) та Кр>20 на частоті f=30 МГц. При переході в нелінійний режим вихідна потужність сягала 10 Вт.

Рис.2. Високочастотний підсилювач потужності на транзисторі КП901А

Двокаскадний РОЗУМ (рис.3) виконаний на транзисторах КП902А та КП901А. Перший каскад працює у класі А, другий у класі У. Для забезпечення класу досить виключити дільник із ціни затвора другого транзистора. В підсилювачі використано широкосмуговий ланцюг зв'язку між каскадами. На частоті 30 МГц підсилювач забезпечував Рвых=10 Вт при Кі15 і Кр100.

Рис.3. Двокаскадний підсилювач на потужних МДП-транзисторах

Вузькосмуговий підсилювач на рис.4 призначений для роботи в діапазоні частот 144...146 МГц. Він забезпечує посилення за потужністю 12 дБ, рівень шумів 2,4 дБ та рівень інтермодуляційних спотворень не більше 30 дБ.

Рис.4. Вузькосмуговий підсилювач потужності для роботи в діапазоні 144... 146 МГц

Резонансний підсилювач на потужному МДП-транзисторі 2NS235B (рис.5) частоті 700 МГц забезпечує отримання Рвых=17 Вт при ККД 40...45%.

Рис.5. Резонансний підсилювач потужності з робочою частотою 700 МГц

Підсилювач на рис.6 містить ланцюг нейтралізації, що зменшує рівень -50 дБ рівень зворотних наведень. На частоті 50 МГц підсилювач має збільшення потужності 18 дБ, рівень шумів 2,4 дБ і вихідну потужність до 1 Вт.

Рис.6. Малошумний нейтралізований РОЗУМ

У запатентованій схемі рис.7 (патент США 3.919563) на частоті 70 МГц досягнуто реального ККД, що дорівнює 90% при вихідній потужності 5 Вт на частоті 70 МГц. Добротність вихідного контуру у своїй дорівнює 3.

Мал. 7. Ключовий підсилювач потужності з ККД, що дорівнює 90%.

На рис.8 представлена ​​схема трикаскадного РОЗУМ на вітчизняних потужних МДП-транзисторах КП905Б, КП907Б та КП909Б.

Рис.8. Трикаскадний резонансний РОЗУМ діапазону 300 МГц (натисніть , щоб збільшити)

Підсилювач забезпечує потужність навантаження 30 Вт на частоті 300 МГц. У перших двох каскадах використовуються резонансні П-подібні узгоджувальні ланцюги, а у вихідному каскаді - Г-подібний ланцюг на вході та П-подібний на виході. Залежності ККД і Рвих від Uc і Рвіхе і Кр від Рвх, отримані експериментально та розрахунковим шляхом, представлені на рис.9.

Рис.9. Залежності параметрів кінцевого трикаскадного каскаду РОЗУМ
від напруги живлення (а) та вхідної потужності (б):
--- експеримент; - - - розрахунок

При використанні РОЗУМ в АМ-радіопередавачі (з амплітудною модуляцією) виникають труднощі, пов'язані із забезпеченням лінійності модуляційної характеристики, тобто залежності Рвих від амплітуди вхідного сигналу. Вони посилюються при використанні різко нелінійних режимів роботи, таких як клас С. На рис.10 представлена ​​схема радіопередавача КВ-діапазону з амплітудною модуляцією. Потужність передавача 10,8 Вт під час використання потужного УМДП-транзистора VMP4. Модуляція здійснюється зміною напруги усунення на затворі.

Рис.10. Схема радіопередавача КВ-діапазону з амплітудною модуляцією

Для зменшення нелінійності модуляційної характеристики (крива 1 на рис.11) у передавачі використовується зворотний зв'язок по обгинальній. Для цього вихідна АМ-напруга випрямляється та отриманий низькочастотний сигнал використовується для створення ООС. Модуляційна характеристика 2 рис.10 ілюструє істотне поліпшення лінійності.

Рис.11. Модуляційна характеристика радіопередавача у відсутності (1) та за наявності (2) лінеаризації

На рис.12 наведено принципову схему ключового РОЗУМ з вихідною номінальною потужністю 10 Вт і робочою частотою 2,7 МГц. Підсилювач виконаний на транзисторах КП902, КП904. Коефіцієнт корисної дії підсилювача при номінальній вихідній потужності 72% коефіцієнт посилення потужності близько 33 дБ. Підсилювач збуджується від логічного елемента К133ЛБ, напруга живлення 27, пік-фактор напруги стоку вихідного каскаду дорівнює 2,9. Під час відповідної перебудови ланцюгів зв'язку підсилювач із заданими параметрами працював у діапазоні 1,6...8,1 МГц.

Рис.12. Ключовий РОЗУМ із вихідною номінальною потужністю 10 Вт (натисніть для збільшення)

Для забезпечення заданої потужності більш високих частотах необхідно збільшувати потужність збудника.

Конструктивно обидва РОЗУМ були зібрані на друкованих платах з використанням стандартних радіаторів 100x150x20 мм, що пояснюється стандартними розмірами блоку РОЗУМ у радіопередавачах. Котушки індуктивностей у ланцюгах зв'язку - циліндричні на феритових стрижнях марки ВЧ-30 діаметром 16. Добротність котушок індуктивностей Q=150.

Як блокувальні дроселі в ланцюгах живлення стоку транзисторів одноватного підсилювача і попереднього каскаду 10-ватного підсилювача використовувалися стандартні дроселі з індуктивністю 600 мкГн. Дросель живлення в ланцюгу стоку транзистора КП904 – на феритовому кільці, його індуктивність 100 МкГн.

На рис.13 наведена принципова схема ключового РОЗУМ з номінальною вихідною потужністю Рвых=100 Вт, призначена для використання в радіопередавачах КВ-діапазону, що не обслуговуються. Підсилювач містить каскад попереднього посилення, обернений на двох транзисторах КП907. На вході VT1 включений узгоджувальний П-подібний контур С1L1С2C3.

Рис.13. Ключовий РОЗУМ із номінальною вихідною потужністю 100 Вт (натисніть для збільшення)

Кінцевий каскад зібраний на шести транзисторах КП904А. Така кількість транзисторів було обрано з міркувань підвищення ККД. Замість транзисторів КП904Б можна включити також шість транзисторів КП909 або три потужніших KП913. Оптимальний ключовий режим ланцюга стоку забезпечується формуючим контуром, що містить елементи 14, 15, 16, L7.

Підсилювач має загальний ККД = 62%. У цьому електронний ККД вихідного каскаду становить близько 70%. Мостова схема включення транзисторів попереднього каскаду використана для збереження працездатності підсилювача (хоч і з погіршеними параметрами) при виході з експлуатації вихідного транзистора. З цією ж метою в джерела потужних транзисторів включені індивідуальні плавкі запобіжники, призначення яких - відключати несправний транзистор. Якщо в результаті його пробою в лінійці транзисторів виникає режим, близький до короткого замикання, це робить підсилювач непрацездатним.

Паралельне включення потужних МДП ПТ не створює додаткових труднощів при розрахунку та налаштуванні РОЗУМ. Зменшення ККД підсилювача в порівнянні з аналогічним по побудові підсилювачем (див. рис.12) пов'язано в основному з використанням транзисторів за потужністю 100-Вт підсилювача. При зниженні рівня вихідної потужності до 50 Вт ККД підсилювача зростає до 85%, а електронний ККД - до 90%. Наведені на рис.13 значення параметрів елементів відповідають частоті 2,9 МГц.

Пік-фактор напруги на стоках транзисторів КП904 дорівнює 2,8, а самі транзистори працюють у режимі, близькому до оптимального. Пік-фактор напруги стоку в каскадах на транзисторах КП907 дорівнює П=2,1. Транзистор працює в ключовому режимі, однак оптимальність режиму не забезпечується, оскільки оптимальний ключовий режим для даних транзисторів при Uс=27 В і вугіллі відсічки ф=90° був би небезпечний через значний пік-фактор, при якому напруга на стоку може перевищити максимально допустима напруга, що дорівнює 60 В для транзистора КП907.

На рис.14, а наведені експериментальні та розрахункові криві, що ілюструють залежності ККД, Рвых і hе від кута відсічення струму стоку. З малюнка видно хороше наближення розрахункових даних до експериментальних. Слід зазначити, що область можливих значень кутів відсічення виявляється досить вузькою. Збільшенню кутів відсічки перешкоджає швидке зростання пік-фактора напруги на стоку, а зменшенню - зростання необхідної напруги збудження, яке незабаром починає разом з напругою зміщення Uз перевищувати Uзі дод. Зрозуміло, при зменшенні рівня Рвит діапазон можливих змін кутів відсічення струму стоку розширюється.

Рис.14. Залежності вихідної потужності та ККД від кута відсічення 0 (а)
та від температури навколишнього середовища (б):
--- експеримент; - - - розрахунок

Підсилювач виконаний на друкованій платі. Як тепловідведення використаний радіатор розмірами 130X130X50 мм. У ланцюгах живлення транзисторів КП907 використано стандартні дроселі ДМ-01 індуктивністю 280 мкГн. Дроселі моста складання намотані на феритових кільцях ВК-30 діам. = 26. Дросель в ланцюзі живлення вихідного каскаду намотаний на феритовому кільці ВЧ-30 діам. = 30. Котушка індуктивності в ланцюзі зв'язку вихідного каскаду з навантаженням - повітряна, намотана срібним дротом диам.=2,5, діаметр витка 30 мм, L=80 нГн.

Температурні залежності вихідної потужності РВих і ККД ключового РОЗУМ з вихідною потужністю 100 Вт наведено на рис.14,б. З розгляду наведених залежностей видно, що в діапазоні -60...+60°С, вхідна потужність РОЗУМ змінюється лише на ±10%. Незначний вплив має температура і на ККД, який у зазначеному діапазоні змінюється на ±5%. При цьому спостерігається падіння вихідної потужності та ККД зі зростанням температури, пов'язане зі зменшенням крутості 5 зі зростанням температури. У звичайному діапазоні температур -60 ... +60 ° З зміна hе і Рвых незначно, причому це досягається без будь-яких спеціальних заходів термостабілізації РОЗУМ. Останнє також є перевагою потужних МДП-транзисторів.

література:

1. Схемотехніка пристроїв на потужних польових транзисторах. Довідник За редакцією В.П.Дьяконова.

Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу ВЧ підсилювачі потужності.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Смартфон Oppo N1 29.09.2013 Пристрій отримав екран IPS діагоналлю 5,9 дюйми роздільною здатністю 1920 х 1080 пікселів (373 ppi). Цей екран підтримує керування в рукавичках. Серцем служить однокристальна платформа Snapdragon 600. Об'єм оперативної пам'яті становить 2 ГБ, флеш-пам'яті – 16 або 32 ГБ залежно від модифікації. Роз'єм для карт пам'яті виробник не передбачив. Oppo оснастила новий смартфон досить ємною батареєю – 3610 мА ч. Список адаптерів представлений Wi-Fi 802.11ac, Bluetooth 4.0 та NFC. Габарити новинки становлять 170,7 x 82,6 x 9 мм при масі 213 г. Для порівняння, Samsung Galaxy Note 3, що володіє не набагато меншим дисплеєм, важить всього 168 г. При цьому корпус Oppo N1 також виконаний з пластику (крім металевої) рамки). Переходячи до цікавіших моментів, не можна не згадати сенсорну панель на тильній стороні апарата. Сценарії її використання компанія сама підказала ще місяць тому: переміщення між робочими столами, прокручування інтернет-сторінок, крім цього обертальні рухи відповідають за регулювання гучності або "зумування" в додатку камери, а подвійне натискання відкриває список запущених додатків. До речі, площа сенсорної області дорівнює 12 кв. Технологія дістала назву O-Touch. Другою родзинкою пристрою є камера. Те, що компанія позиціонуватиме цей смартфон як фотографічний пристрій, було відомо давно. А ось те, що камера у новинки розташована на спеціальному модулі, що обертається, стало відомо лише в момент анонсу. До речі, компанія BBK, що володіє брендом Oppo (точніше, Oppo є підрозділом BBK Electronics), мабуть, взяла цю конструкцію на озброєння, тому що буквально кілька годин тому ми вже повідомляли про аналогічний пристрій смартфона Vivo Xplay 2 (цей бренд також належить BBK). Власне, конструкція модуля камери добре видно на зображеннях. Для тих, хто переживає надійність конструкції, буде корисною офіційна інформація Oppo. Компанія заявляє, що механізм може витримати 100 000 поворотів. Модуль здатний обертатися на 206 градусів, що дозволяє використовувати камеру як фронтальну. Сама камера оснащується датчиком формату 1/3,06 роздільною здатністю 13 Мп. Об'єктив камери складається із шести лінз. Значення максимальної діафрагми – f/2.0. За обробку зображень відповідає спеціальна мікросхема Fujitsu, яка раніше фігурувала під ім'ям Owl. Також камера отримала подвійний світлодіодний спалах. Також відомо, що Oppo готує для даного смартфона зовнішні об'єктиви, але вони не будуть пристроями, аналогічними автономним модулям Sony, а будуть саме знімними об'єктивами. На цьому перелік оригінальних особливостей не закінчується. Виробник реалізував у пристрої технологію O-Click. Її суть полягає в окремому пульті керування камерою, який здатний працювати на відстані до 50 м. Можливо, ця функція буде не особливо затребувана, тим більше з огляду на необхідність носити з собою пульт керування. Щодо операційної системи теж все не прозаїчно. По-перше, Oppo говорить про нову Color OS. Поки не зовсім зрозуміло, чи мають на увазі оболонка (аналогічно TouchWiz та іншим) або дійсно сильно перероблена модифікація Android (аналогічно MIUI). По-друге, Oppo N1 став першим смартфоном, створеним у співпраці з оновленою командою, яка займається прошивкою CyanogenMod. Ця команда, на чолі із творцем прошивки Стівом Кондіком (Steve Kondik), кілька днів тому оголосила про отримання інвестицій у розмірі $7 млн. для розвитку проекту. Вже за кілька тижнів ця прошивка з'явиться в магазині Google Play. Власне, повертаючись до смартфона Oppo, слід зазначити, що офіційна прошивка CyanogenMod для цього пристрою з'явиться дещо пізніше. Водночас у продаж надійдуть модифікації смартфонів із уже встановленим прошивкою CyanogenMod.

Інші цікаві новини:

▪ Несиметричний надпровідник

▪ Мініатюрні генератори 32,768 кГц від Geyer

▪ Новий морозостійкий сорт малини з високою лежкістю

▪ SCM-38I - конвертер RS-232/485

▪ 4K-проектор LG ProBeam

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Електробезпека, пожежна безпека. Добірка статей

▪ стаття Солон. Знамениті афоризми

▪ стаття У рекламі якогось побутового приладу вперше прозвучала ідея фена для волосся? Детальна відповідь

▪ стаття Бактеріолог. Посадова інструкція

▪ стаття Домашня телемеханіка по мережі 220 вольт. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Фокус з кубиками та сірниками. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

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

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024