17.07.2023

تقویت کننده ترانزیستوری: انواع، مدارها، ساده و پیچیده. تقویت کننده های فرکانس بالا روی ریزمدارها نمودار شماتیک تقویت کننده

تقویت کننده های باند پهن بخشی جدایی ناپذیر از بسیاری از سیستم ها و دستگاه های رادیویی هستند. در برخی موارد، از جمله موارد دیگر، آنها مشمول الزامات تطبیق با مسیر استاندارد 50 یا 75 اهم هستند. یکی از موفق ترین راه حل های مدار برای ساخت چنین است

تقویت‌کننده‌ها استفاده از اتصالات متقاطع (L1، L2، L3)، تضمین تطابق ورودی و خروجی، مقدار ثابت فرکانس حد بالایی با افزایش تعداد مراحل تقویت‌کننده و تکرارپذیری بالا ویژگی‌های آنها است. علاوه بر این، تقویت کننده های فیدبک متقاطع عملاً نیازی به تنظیم ندارند.

فنی ویژگی های تقویت کننده:

  1. باند فرکانس کاری.. 0.5-70 مگاهرتز.
  2. ولتاژ خروجی نه کمتر از ... 1 ولت.
  3. افزایش ..... 1±20 دسی بل.
  4. امپدانس ورودی/خروجی.. 50 اهم.
  5. جریان مصرفی...... 120mA.
  6. ولتاژ تغذیه ......... 12 ولت.
  7. ورودی VSWR، نه بیشتر از ...... 1.5.
  8. خروجی VSWR، نه بیشتر.........3.
  9. ابعاد کلی ..... 70x45 میلیمتر.

نمودار شماتیک

در شکل شکل 1 نمودار شماتیک تقویت کننده با فیدبک متقاطع را نشان می دهد که در آن مرحله خروجی مطابق مدار دارلینگتون پیاده سازی شده است، یعنی از اتصال سری موازی ترانزیستورها استفاده شده است که امکان افزایش سطح ولتاژ خروجی را فراهم می کند. (L.4). در شکل

شکل 2 طرحی از برد مدار چاپی را نشان می دهد.

آمپلی فایر شامل دو عدد می باشد آبشار اولیهروی ترانزیستورهای ME1 و ME2 و مرحله خروجی روی ترانزیستورهای MEZ و ME4، که مطابق مدار دارلینگتون متصل شده اند.

تمام مراحل تقویت کننده در حالت کلاس A با جریان های مصرفی 27 میلی آمپر کار می کنند که با انتخاب مقادیر مقاومت های R1، R5، R9، R13 تنظیم می شوند. مقاومت های R3، R7، R10، R14 مقاومت های محلی هستند بازخورد. مقاومت های R4، R8، R12 مقاومت های بازخورد عمومی هستند.

برنج. 1. نمودار شماتیکتقویت کننده RF باند پهن

برد مدار چاپی (شکل 2) به ابعاد 70x45 میلی متر از فویل فایبرگلاس در دو طرف با ضخامت 2...3 میلی متر ساخته شده است. خطوط نقطه چین در شکل.

2 نشان دهنده محل فلزی شدن انتهای آن است که می توان با استفاده از فویل فلزی که به پایین و بالای تخته لحیم شده است، این کار را انجام داد.

شکل 2. برد مدار چاپی تقویت کننده RF.

راه اندازی آمپلی فایر شامل مراحل زیر است. ابتدا با استفاده از مقاومت های R1، R5، R9، R13، جریان های ساکن ترانزیستورهای تقویت کننده تنظیم می شوند. سپس، با تغییر مقدار مقاومت R4 در محدوده های کوچک، نسبت موج ایستاده ولتاژ در ورودی تقویت کننده به حداقل می رسد.

نسبت موج ایستاده ولتاژ در خروجی تقویت کننده با استفاده از مقاومت R12 به حداقل می رسد. با تغییر مقدار مقاومت R8، پهنای باند و بهره تقویت کننده تنظیم می شود.

در صورت لزوم، فرکانس حد بالایی تقویت کننده را می توان افزایش داد. برای این کار ترانزیستورهای KT315G را با ترانزیستورهای فرکانس بالاتر جایگزین کنید. در این مورد، برای مدار نشان داده شده در شکل.

1، فرکانس حد بالایی از مرتبه 0.25 ... 0.3 Ft خواهد بود، که در آن Ft فرکانس قطع ضریب انتقال جریان پایه ترانزیستور (L.5) است. استفاده از طرح مدار مورد بررسی امکان ایجاد تقویت کننده ها را از بالا فراهم می کند فرکانس قطعتا 2 گیگاهرتز (L.2). هنگام ساخت آنها، باید در نظر گرفت که مدارهای بازخورد عمومی، متشکل از عناصر C4، R4. C6، R8; C7، R12 باید تا حد امکان کوتاه باشد.

این با نیاز به حذف تاخیر فاز بیش از حد سیگنال در این مدارها توضیح داده می شود. در غیر این صورت، به نظر می رسد که پاسخ دامنه فرکانس تقویت کننده در ناحیه فرکانس بالا افزایش می یابد. با طولانی شدن قابل توجه این مدارها، خود تحریک آمپلی فایر امکان پذیر است.

Titov A. Rk2005، 1.

ادبیات:

  1. Titov A. A. محاسبه ساده تقویت کننده باند پهن. مهندسی رادیو، 1358، شماره 6، ص. 88-90.
  2. Avdochenko B.I.، Dyachko A.N. و غیره تقویت کننده های باند فوق العاده روشن ترانزیستورهای دوقطبی. فن اوری ارتباطات. سر. تجهیزات اندازه گیری رادیویی، 1985، ویل. 3، ص. 57-60.
  3. آبراموف F.G.، Volkov Yu.A. و غیره تقویت کننده پهنای باند همسان. ابزار و تکنیک تجربی. 1984. شماره 2، ص. 111-112.
  4. تقویت کننده باند پهن Titov A.A., Ilyushchenko V.N. پتنت مدل سودمند شماره 35491 Ros. آژانس های ثبت اختراع و علائم تجاری. انتشار بولتن 1383/10/01. 1.
  5. ترانزیستورهای پتوخوف V.M و آنالوگ های خارجی آنها: کتاب مرجع در 4 جلد.

یک تقویت کننده ساده تنها با یک ترانزیستور می تواند برای تقویت سیگنال RF ضعیف برای ایستگاه های رادیویی، تلویزیونی یا رادیویی ساخته شود.

در مقاله زیر دو نمودار ارائه شده است تقویت کننده های ساده. اچ من آن را از یک فروشگاه می خرم، مونتاژ کردن یک تقویت کننده ارزان تر است، با ویژگی هایی که گاهی بدتر از موارد خریداری شده در فروشگاه نیست..

برای مونتاژ آن تنها به چند قطعه نیاز است. حتی یک آماتور رادیویی تازه کار نیز می تواند مونتاژ آمپلی فایر را انجام دهد. هیچ سلف در آن وجود ندارد، تقویت کننده ها باند پهن هستند و کل محدوده سیگنال تقویت شده، از جمله UHF را پوشش می دهند. در هر صورت نتیجه بیشتر از چیزی بود که انتظار داشتم. اکثر برنامه های تلویزیونی و رادیویی محلی VHF با کیفیت بهتر دریافت شدند، تصویر واضح تر شد.

نمودار مدار تقویت کننده

بخش اصلی این مدار یک ترانزیستور رسانش معکوس فرکانس بالا (n-p-n) Q1 (2SC2570) است، مداری که مخصوص تقویت سیگنال VHF بدون سلف طراحی شده است.

اگر قصد دارید به طور مداوم از تقویت کننده استفاده کنید، می توانید S2 را که برای دور زدن آمپلی فایر مورد نیاز است حذف کنید.

تقویت کننده روی یک برد مدار مونتاژ می شود.

تخته مدار

چیدمان عناصر روی برد مدار

نسخه دوم مدار با یک تقویت کننده اضافی برای محدوده HF

نمودار شماتیک تقویت کننده دو بانده HF/VHF

در این مدار یک تقویت کننده HF به آن اضافه می شود ترانزیستور اثر میدانی(Q1 MFE201 N-channel two gate و Q2 (و ترانزیستور سیلیکونی 2SC2570 n-p-n RF)، که دو تقویت کننده مستقل را ارائه می دهند که توسط سوئیچ S1 سوئیچ می شوند. نتیجه یک آنتن فعال ساده است که برای تقویت سیگنال ها از 3 تا 3000 مگاهرتز (سه محدوده: سیگنال های فرکانس بالا (HF) 3-30 مگاهرتز؛ سیگنال های فرکانس بسیار بالا (VHF) 3-300 مگاهرتز؛ سیگنال های فرکانس فوق العاده بالا (UHF) 300-3000 مگاهرتز.

PCB تقویت کننده

چیدمان عناصر


P O P U L A R N O E:

    شما به راحتی و به سادگی می توانید یک گل فوق العاده زیبا از نمد بسازید - دیزی.

    اگر چند تا از این گل ها را در سایه های مختلف بدوزید، می توانید آنها را به طرز جالبی تزئین کنید، مثلاً هدیه، کوسن مبل، تاج گل تزئینی و غیره.

    برای تزیین کیف می توان از گل ها به عنوان آویز استفاده کرد.

    علاوه بر این، می توانید گل مروارید را به حلقه مو بدوزید یا آن را به سنجاق مو وصل کنید.

    ElectroM 3D - برنامه رایگان برای ترسیم، محاسبه و نمایش مدارهای الکتریکی به صورت سه بعدی.

    ElectroM 3D- ساده برنامه رایگانبرای آماتورهای رادیویی مبتدی قبلاً برنامه مشابهی را بررسی کردیم - . ElectroM 3Dبرنامه ساده تر در آن شما می توانید ساده ترین را ایجاد کنید مدارهای الکتریکیو بصری ببینید که چگونه کار خواهند کرد. مدار می تواند از باتری، سوئیچ، لامپ، رئوستات، دیود و غیره استفاده کند. تمام آزمایشات شما را می توان در حالت سه بعدی به زیبایی مشاهده کرد!

مصرف جریان - 46 میلی آمپر. ولتاژ بایاس V bjas سطح توان خروجی (بهره) تقویت کننده را تعیین می کند.

شکل 33.11. ساختار داخلی و پایه ریز مدارهای TSH690، TSH691

برنج. 33.12. گنجاندن معمولی ریزمدارهای TSH690، TSH691 به عنوان تقویت کننده در باند فرکانس 300-7000 مگاهرتز

ضریب انتقال ریزمدار TSH690 (TSH691) در بایاس ولتاژ بایاس V = 2.7 ولت و مقاومت بار 50 اهم در باند فرکانسی تا 450 مگاهرتز 23 است ( 43) دسی بل، تا 900 (950) مگاهرتز - 17 (23) دسی بل.

گنجاندن عملی ریز مدارهای TSH690، TSH691 در شکل نشان داده شده است. 33.12. مقادیر عناصر توصیه شده: C1=C5=100-1000 pF; C2=C4=1000 pF; C3=0.01μF; L1 150 nH; L2 56 nH برای فرکانس های بیش از 450 مگاهرتز و 10 nH برای فرکانس های تا 900 مگاهرتز. از مقاومت R1 می توان برای تنظیم سطح توان خروجی استفاده کرد (برای یک سیستم کنترل خودکار توان خروجی استفاده می شود).

پهنای باند INA50311 (شکل 33.13)، تولید شده توسط Hewlett Packard، برای استفاده در تجهیزات ارتباطات سیار، و همچنین در تجهیزات الکترونیکی مصرفی، به عنوان مثال، به عنوان تقویت کننده آنتن یا تقویت کننده فرکانس رادیویی در نظر گرفته شده است. محدوده عملکرد تقویت کننده 50-2500 مگاهرتز است. ولتاژ تغذیه - 5 ولت با مصرف جریان تا 17 میلی آمپر. سود متوسط

برنج. 33.13. ساختار داخلی ریزمدار ΙΝΑ50311

10 دسی بل حداکثر توان سیگنال عرضه شده به ورودی در فرکانس 900 مگاهرتز بیش از 10 مگا وات نیست. رقم نویز 3.4 دسی بل.

یک اتصال معمولی ریزمدار ΙΝΑ50311 هنگامی که توسط تثبیت کننده ولتاژ 78LO05 تغذیه می شود در شکل نشان داده شده است. 33.14.

برنج. 33.14. تقویت کننده پهنای باند در تراشه INA50311

Shustov M. A.، مدار. 500 دستگاه روی تراشه های آنالوگ. - سن پترزبورگ: علم و فناوری، 2013. -352 ص.

تقویت کننده های توان فرکانس بالا بر اساس مداری که شامل مراحل تقویت، فیلتر و مدارهای اتوماسیون است ساخته می شود. تقویت کننده ها با خروجی اسمی و حداقل توان ورودی، محدوده فرکانس کاری، راندمان، حساسیت به تغییرات بار، سطح نوسانات ناخواسته، پایداری و قابلیت اطمینان عملکرد، وزن، ابعاد و هزینه مشخص می شوند.

حداکثر مقادیر توان خروجی به دست آمده در حال حاضر در فرکانس های تا 100 مگاهرتز چندین ده کیلووات است. با انرژی کمتری که توسط ترانزیستورهای جداگانه تامین می شود (بیش از 200 وات)، این مقادیر توسط دستگاه های ترکیب سیگنال ویژه به دست می آیند که از جمله رایج ترین آنها تقسیم کننده ها و جمع کننده های توان هستند. انواع مختلفی از این دستگاه ها وجود دارد. بر اساس بزرگی تغییر فاز، آنها به داخل فاز (با تغییر فاز سیگنال های جمع شده φ = 0)، آنتی فاز (φ = π)، مربع (φ = n/2) و غیره تقسیم می شوند. بر اساس نوع اجرا - با عناصر توزیع شده و متمرکز؛ با توجه به روش اتصال به بار - سریال و موازی و غیره.

یکی از الزامات اصلی برای دستگاه‌های جمع سیگنال، اطمینان از کمترین تأثیر متقابل ماژول‌های فردی است که قدرت‌های آن خلاصه می‌شود (به اصطلاح جداسازی ماژول). بیایید ببینیم که چگونه این نیاز در یک جمع کننده معمولی ساده با استفاده از ترانسفورماتور برآورده می شود. مدار چنین جمع کننده ای روی ترانسفورماتورها T4- T6همراه با یک تقسیم کننده (روی ترانسفورماتور T1- TK)و آبشارهای قابل جمع (روی ترانزیستورها VT1 و VT2) بدون مدارهای بایاس و قدرت در شکل نشان داده شده است. 5.4. مبدل ها T4- T6دارای نسبت تبدیل به ترتیب 1.1 و 1/V2 (در اینجا r n مقاومت بار است، R B مقاومت بالاست است که مقاومت آن 2g n است). در شرایط عملیاتی عادی، زمانی که ولتاژهای کلکتورها در فاز هستند و دامنه آنها برابر است، جریانی در مقاومت بالاست وجود ندارد. تبدیل کننده T6منجر به دو سیم پیچ ترانسفورماتور متصل به سری می شود T4و T5مقاومت 2r n است، بنابراین در کلکتور هر ترانزیستور مقاومت بار rn است. اجازه دهید اکنون تصور کنیم که کلکتور ترانزیستور است VT2 معلوم شد که با امیترش اتصال کوتاه دارد. در این مورد، سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور T5نشان دهنده مقاومت بسیار کم برای سیگنال RF است، به طوری که مقاومت 2r n است که به سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور کاهش می یابد. T6،به طور کامل به سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور هدایت می شود T4، aبنابراین، به جمع کننده ترانزیستور VT1. اما به موازات آن VT1 در این حالت ، یک مقاومت بالاست با همان مقاومت وصل می شود ، یعنی با وجود تغییر در حالت کار ، در مرحله دوم شرایط عملیاتی مرحله اول تغییر نکرده است - هنوز با مقاومت بار r n کار می کند. اما از آنجایی که اکنون نیمی از توان آن به مقاومت بالاست می رسد، تنها نصف توان یک مرحله در بار باقی می ماند که 4 برابر کمتر از توانی است که قبل از تغییر شرایط عملیاتی عادی توسط تقویت کننده به بار تحویل می شود. هرچه تعداد آبشارهای مورد استفاده برای بدست آوردن توان خروجی بیشتر باشد، تغییر در شرایط عملیاتی در یک یا آبشار دیگر تأثیر کمتری بر کل توان بار دارد. به عنوان مثال، در یک تقویت کننده با توان خروجی 4.5 کیلو وات، حاصل از مجموع توان های 32 مراحل ترانزیستور، در صورت شکست یک مرحله، توان خروجی تنها به 4.3 کیلو وات کاهش می یابد. بنابراین، تأثیر بسیار ناچیز متقابل آبشارها در دستگاه جمع‌کننده توان، با استفاده حداکثری از خواص تقویت‌کننده هر ترانزیستور، امکان اطمینان از قابلیت اطمینان بالای عملکرد آن را فراهم می‌کند و در نتیجه، عملکرد بدون مشکل تقویت‌کننده قدرت به عنوان یک کل

برنج. 5.4. مدار تقویت کننده با افزودن توان روی ترانسفورماتورها

دستگاه اضافه بر اساس ماهیت و شرایط انتخاب می شود عملکرد تقویت کننده، از آنجایی که هنگام حل مشکل اصلی - اضافه کردن سیگنال ها - با استفاده از ویژگی های خاصی امکان پذیر است نوع خاصجمع کننده، سایر ویژگی های تقویت کننده را بهبود می بخشد، به عنوان مثال، برخی از انواع نوسانات ناخواسته را کاهش می دهد یا حساسیت به عدم تطابق بار را کاهش می دهد.

جداسازی رضایت بخش ماژول ها و همچنین سطح پایین نوسانات مرتبه سوم ناخواسته، حساسیت کم نسبت به تغییرات بار و تأثیر ضعیف مراحل مجموع بر روی پیش تقویت کننده با استفاده از جمع کننده های توان چهارگانه به دست می آید. جمع کننده های آنتی فاز با ایزولاسیون رضایت بخش نوسانات مرتبه دوم ناخواسته را سرکوب می کنند. به عنوان مثال، هنگامی که دو ماژول در پادفاز اضافه می شوند و جفت ماژول هایی که به این روش ترکیب می شوند به صورت مربعی اضافه می شوند، تا حد زیادی مزایای هر دو نوع اضافه کننده را ترکیب می کند. به این دلایل، جمع‌کننده‌ها و تقسیم‌کننده‌های توان چهارگانه و ضد فاز، به عنوان مثال، روی خطوط کواکسیال یا نواری طولانی، ترانسفورماتورها، به طور گسترده در تقویت‌کننده‌های با توان خروجی 10 وات و بالاتر استفاده می‌شوند.

پارامتر بعدی تقویت کننده - حداقل توان ورودی - با سطح نویز مجاز و پایداری عملکرد تعیین می شود و از این نظر به مدار، حالت کار و طراحی تقویت کننده بستگی دارد. تاثیر نویز بر روی حساسیت تقویت کننده به صورت زیر توضیح داده شده است. مشخص است که توان نویز وارد شده به ورودی تقویت کننده با فرمول P w = = 4kTF w Df تعیین می شود، که در آن ک - ثابت بولتزمن تی- دمای مطلق؛ F m - فاکتور نویز؛

Af پهنای باند فرکانسی است که در آن تعیین می شود

R sh. اما برای یک نسبت سیگنال به نویز معین به w در توان خروجی تقویت کننده سیگنال ورودی آر با نباید کمتر از آر ش به ش . از آن نتیجه می شود که حداقل ارزش مجازسیگنال ورودی، بنابراین حساسیت تقویت کننده را مشخص می کند، به عنوان R C tsh = 4kTF sch Kw Df تعریف می شود. برای داده شده است به w و Af تمام مقادیر موجود در این عبارت به استثنای F JI شناخته شده است. با استفاده از روابط شناخته شده، به راحتی می توان نشان داد که در یک تقویت کننده غیر خطی، که در حالت کلی تقویت کننده، با افزایش توان کافی در مرحله اول

که در آن F sh1 رقم نویز مرحله اول است. در t+1 نسبت افزایش توان نویز به افزایش توان سیگنال در مرحله (m+1)امین تقویت کننده حاوی پآبشارها بسته به حالت عملکرد آبشار، این نسبت با فرمول تعیین می شود

ضرایب موجود در این فرمول در جداول آمده است. به عنوان مثال، برای تقویت کننده چهار مرحله ای با توان 50 وات در اف متر 1 = 6, Y 2 = 1.6، Yz = 1.7، Y 4 = 1.9 F داریم w =31, که در Kw = 120 dB، Df = 20 کیلوهرتز و 4kT = 1.62*10-20 W/Hz Psh = 1*10 -14 W و P cmin = 10 مگاوات می دهد، یعنی در شرایط مشخص شده حداقل مقدار مجاز را می دهد. مقدار سیگنال ورودی با ولتاژ حدود 1 ولت در مقاومت 75 اهم مشخص می شود. توجه کنید که تعریف مشخص شدهاگر سیگنالی در ورودی تقویت‌کننده وجود داشته باشد که در آن قدرت نویز حداقل یک مرتبه کمتر از توان نویز خود تقویت‌کننده Psh به ورودی کاهش یابد، وجود داشته باشد، زیرا در غیر این صورت سیگنال به نویز قابل قبولی است. نسبت Ksh بدست نخواهد آمد. اگر این تفاوت در سطوح نویز در ورودی مشاهده نشود، برای اطمینان از مقدار مورد نیاز Ksh، باید یک مدار انتخابی بین منابع سیگنال و تقویت کننده نصب شود که منجر به سرکوب نویز لازم در یک جداسازی معین از عملکرد شود. فرکانس.

برنج. 5.7. طرحتقویت کننده با توان خروجی 15 وات برای محدوده فرکانس 2 تا 30 مگاهرتز

جدول 5.1

پارامتر

معنی

توان خروجی، W، نه کمتر

ولتاژ تغذیه، V

مقاومت بار، اهم

امپدانس ورودی (با SWR<1,6), Ом

ولتاژ ورودی، V، نه کمتر

سطح هارمونیک دوم، دسی بل، نه بیشتر

سطح هارمونیک سوم، دسی بل، نه بیشتر

سطح نوسانات رامان مرتبه سوم در اوج پوشش سیگنال تست دو رنگ، دسی بل، نه بیشتر

سطح نوسانات مدولاسیون مرتبه سوم در رابطه با مقداری که باعث این نوسانات تداخلی در مدار بار شده است، dB، نه بیشتر

مصرف جریان در توان خروجی نامی در حالت سیگنال تست تک تن، A، نه بیشتر

محدوده دمای محیط کارکرد (در دمای کیس ترانزیستور بیش از 110+ درجه سانتیگراد)، درجه

برنج. 5.8. مدار تقویت کننده با توان خروجی 80 وات برای محدوده فرکانس 2 تا 30 مگاهرتز

جدول 5.2

تعیین

تعداد نوبت در ابتدایی f و سیم پیچ دوم دوم، نام تجاری سیم، نوع سیم پیچ، ویژگی های ساختاری

T1(شکل 5.7 را ببینید)

2 ستون از 6 هسته حلقوی هر کدام، 1000NM-ZB، K5ХЗХ XL،5

I - 3 چرخش با سیم MPO-0.2؛ II - 1 چرخش ساختار لوله ای با شاخه ای از وسط؛ سیم پیچ I در داخل II قرار دارد

T2(شکل 5.7 را ببینید)

2 ستون از 6 هسته حلقوی هر کدام، 1000NM-ZB، K5ХЗХ X1.5

I - 6 چرخش با سیم MPO-0.2؛ II - 1 چرخش ساختار لوله ای با شاخه ای از وسط؛ سیم پیچ I در داخل II قرار دارد

(شکل 5.7 را ببینید)

1 هسته حلقوی، 400NN-4، K 12Х6Х4، 5

I، II - 6 چرخش 12 سیم پیچ خورده PEV-0.14، به 2 گروه 6 سیم تقسیم شده است. III - 1 دور سیم MGShV-0.35 به طول 10 سانتی متر

(شکل 5.7 را ببینید)

1 هسته حلقوی، 400NN-4، K20X 12X6

I - 2 بخش 3.5 چرخشی هر کدام با سیم MGTFE-0.14. چرخش II-5.5 با سیم MGTFE-0.14

L3, L4 (شکل 5.7، شکل 5.8 را ببینید)

1 هسته حلقوی، YuOONM-ZB، K 10X6X3

I - 5 دور سیم PEV-0.43

L5

(شکل 5.8 را ببینید)

2 هسته حلقوی، 400НН-4، К 12X6X4، 5

I - 8 دور سیم PEV-0.43

T1(شکل 5.8 را ببینید)

2 ستون از 6 هسته حلقوی، YuOONM-ZB، K5X

1 - 2 چرخش سیم MPO-0.2؛ II - 1 چرخش ساختار لوله ای با شاخه ای از وسط؛ I - سیم پیچ در داخل II قرار دارد

T2(شکل 5.8 را ببینید)

2 ستون از 5 هسته حلقوی، YuOONM-ZB، K7X X4X2

I - 2 دور 2 سیم MPO-0.2 با یک ضربه از نقطه اتصال انتهای 1 سیم باشروع 2; II - 1 یک سیم پیچ از ساختار لوله ای با شاخه ای از وسط؛ سیم پیچ I در داخل II قرار دارد

انتهای جدول 5.2

تعیین

طراحی هسته ترانسفورماتور یا سلف، نوع متریال و اندازه

تعداد چرخش در سیم پیچ اولیه I و ثانویه II، درجه سیم، نوع سیم پیچ، ویژگی های طراحی

TK(شکل 5.8 را ببینید)

1 هسته حلقوی، 100NN-4، K 16X8X6

I - 6 پیچ از 16 سیم پیچ خورده PEV-0.31، تقسیم شده به 2 گروه 8 سیم، با انشعاب از نقطه اتصال انتهای گروه 1 با ابتدای گروه 2. II - 1 دور سیم MGShV-0.35 10 سانتی متر

T4(شکل 5.8 را ببینید)

2 ستون از 7 هسته حلقوی هر کدام، 400NN-4، K 16X8X6

I - 1 چرخش ساختار لوله ای با شاخه ای از وسط؛ II - 2 چرخش 10 سیم MPO-0.2 که به صورت موازی وصل شده اند. سیم پیچ II در داخل I قرار دارد

پهنای باند فرکانس در سطوح توان بالا تا حد زیادی توسط مدارهای تطبیق بین مرحله ای تعیین می شود که از ترانسفورماتورهای پهن باند ویژه طراحی شده و همچنین مدارهای تصحیح پاسخ فرکانس دامنه و مدارهای بازخورد استفاده می کنند. بنابراین، در شکل. شکل های 5.7 و 5.8 مدارهای تقویت کننده با توان خروجی 15 و 80 وات را برای فرستنده های رادیویی با توان های 10 و 50 وات که در محدوده 2 تا 30 مگاهرتز کار می کنند نشان می دهد. مشخصات اصلی آنها در جدول آورده شده است. 5.1 و داده های ترانسفورماتورها و چوک های استفاده شده در جدول آمده است. 5.2. از ویژگی های این تقویت کننده ها می توان به سطح نسبتاً پایین ارتعاشات ناخواسته و ناهمواری نسبتاً کوچک پاسخ دامنه- فرکانس اشاره کرد. این پارامترها، به عنوان مثال، در یک تقویت کننده 80 وات با استفاده از بازخورد منفی وابسته به فرکانس در مرحله خروجی (از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور) به دست می آیند. TKاز طریق مقاومت ها آر11 و آر12 به پایه های ترانزیستور VT3 و VT4) و در مرحله پیش نهایی (با استفاده از مقاومت آر4 - آر7) وهمچنین با زنجیره های اصلاح سی2 آر2, سی3 آر3 و آر1 L1 سی1.

همچنین می توانید با استفاده از مدارهای تصحیح در ورودی مرحله نهایی (خازن) ناهمواری بهره را در باند فرکانس کاهش دهید. C7و اندوکتانس هادی ABو VG،که نوارهای فویل به طول 30 میلی متر و عرض 4 میلی متر) و در خروجی تقویت کننده (القایی ترانسفورماتور) T4و خازن C 13). ترانسفورماتورهای باند پهن مورد استفاده در این تقویت کننده ها قادرند تطابق رضایت بخشی را نه تنها در محدوده 2 تا 30 مگاهرتز، بلکه در فرکانس های بالاتر نیز ارائه دهند. با این حال، در فرکانس های بالاتر از 30 مگاهرتز، عملکرد بهتری با ترانسفورماتورهای نواری بدون مواد فریت به دست می آید. برای مثال، چنین ترانسفورماتورهایی در یک تقویت کننده با توان خروجی 80 وات در محدوده 30 تا 80 مگاهرتز (جدول 5.3) استفاده می شود که مدار آن در شکل نشان داده شده است. 5.9. از ویژگی های خاص این تقویت کننده استفاده از ترانزیستورهای دوقطبی و اثر میدانی به صورت همزمان است. این ترکیب بهبود ویژگی‌های نویز را در رابطه با استفاده از ترانزیستورهای دوقطبی و در مقایسه با استفاده از تنها دستگاه‌های میدانی، بهبود ویژگی‌های انرژی تقویت‌کننده را ممکن می‌سازد.

جدول 5.3

تعیین

طراحی ترانسفورماتور

T7، T 6

یک کوپلر جهت دار به شکل خط میکرو نواری به طول 720 میلی متر و عرض 1.5 میلی متر که بر روی لمینت فایبرگلاس فویلی دو طرفه به ابعاد 75X20X0.5 میلی متر ساخته شده و بین دو صفحه فایبرگلاس قرار می گیرد که هر یک از آنها روکش فویل دارند. ابعاد کلی 75X20X3.5 میلی متر

T2، TZ

6 دور پیچش از دو سیم PEV-0.41 با گام پیچشی 3 دور در هر 1 سانتی متر روی یک هسته حلقوی MRYuOF-2-8 K7H4HZ

T4، T5

6 دور پیچش از دو سیم PEV2-0.41 با گام پیچشی 3 دور در هر 1 سانتی متر روی هسته حلقوی MRYuOF-2-8 K12X7X6

سیم پیچ 1 دور یک هادی چاپی به عرض 5 میلی متر و سیم پیچ دوم 2 پیچ هادی چاپی به عرض 2 میلی متر، در طرفین مختلف صفحه ای از فویل فایبر گلاس دو طرفه 80X18X0.5 میلی متری که در بین عایق قرار گرفته اند، در مقابل یکدیگر قرار گرفته اند. آسترهای فایبرگلاس

هادی چاپی با طول کل 370 میلی متر و عرض 10 میلی متر در فاصله 168 میلی متر و عرضی که به آرامی از 10 به 3 میلی متر در فاصله 168 - 370 میلی متر تغییر می کند ، ساخته شده بر روی فایبرگلاس FTS - 1 - 35 - B - 0.12. سیم پیچ اول اولین قسمت هادی با طول 168 میلی متر است. سیم پیچ دوم از وسط سیم اول شروع می شود و با انتهای هادی به پایان می رسد. کل هادی به صورت مارپیچ روی یک قاب دی الکتریک پیچیده شده است

برنج. 5.9 مدار تقویت کننده با توان خروجی 80 وات برای محدوده فرکانس 30---80 مگاهرتز

یکی از پارامترهای مهم تقویت کننده RF راندمان آن است. این پارامتر به هدف تقویت کننده، شرایط عملکرد آن و در نتیجه به مدار ساخت و ساز و دستگاه های نیمه هادی مورد استفاده بستگی دارد. برای تقویت کننده های سیگنال با دامنه ثابت یا سوئیچ (مثلاً با مدولاسیون فرکانس و فاز، تلگراف فرکانس و دامنه) 40 - 90٪ و برای تقویت کننده های سیگنال خطی با مدولاسیون دامنه 30 - 60٪ است. پایین تر از مقادیر نشان داده شده با استفاده از انرژی نامطلوب، اما تقویت خطی حالت های تحت تنش در تمام مراحل، و همچنین حالت A در مرحله مقدماتی و اغلب در مرحله پیش نهایی تقویت کننده توضیح داده می شود. مقادیر بالاتر برای حالت کلیدی تقویت سیگنال ها با دامنه ثابت یا سوئیچ (80 - 90٪) یا برای سیگنال های مدوله شده با دامنه (50 - 60٪) هنگام استفاده از روش تقویت جداگانه اجزای سیگنال معمول است. به عنوان مثال، بازدهی حداقل 80٪ در یک تقویت کننده باند پهن 4.5 کیلوواتی با مرحله خروجی 32 ترانزیستور به دست آمد که با در نظر گرفتن توصیه های کلی برای حالت سوئیچینگ و اقداماتی برای حذف جریان ها ساخته شده است. با این حال، با وجود مزایای آشکار انرژی حالت عملکرد کلید، هنوز نسبتاً به ندرت در تقویت کننده های RF استفاده می شود. این با تعدادی ویژگی توضیح داده می شود که به عنوان مثال شامل بحرانی بودن تغییرات بار، سطح بالای نوسانات ناخواسته، احتمال زیاد بیش از حد مجاز ولتاژ ترانزیستور و دشواری تنظیم در به دست آوردن ویژگی های فرکانس فاز لازم است. ، که پایداری آن باید در شرایط تغییر بار، ولتاژ تغذیه و دمای محیط تضمین شود. علاوه بر این، برای اجرای حالت سوئیچینگ در فرکانس‌های بالا، ترانزیستورهایی با مدت زمان بسیار کوتاه فرآیندهای گذرا هنگام روشن و خاموش شدن مورد نیاز هستند.

یک جهت امیدوارکننده برای افزایش ویژگی‌های انرژی تقویت‌کننده‌های سیگنال مدوله‌شده با دامنه، کمی کردن سیگنال بر اساس سطح با تقویت جداگانه اجزای گسسته و جمع‌بندی بعدی آنها، با در نظر گرفتن تغییر فاز است.

در افزایش راندمان تقویت کننده ها با در نظر گرفتن امکان تغییر آن، کیفیت تطابق با بار نقش مهمی ایفا می کند. در حال حاضر، این مسئله به سادگی و در عین حال با استفاده از شیرهای فریت و سیرکولاتورها به بهترین شکل حل می شود. با این حال، این مورد در فرکانس های نسبتا بالا، حداقل بالای 80 مگاهرتز است. با کاهش فرکانس، راندمان استفاده از دستگاه های جداکننده فریت به شدت کاهش می یابد. در این راستا، مطالعه و توسعه صنعتی بعدی دستگاه های نیمه هادی غیر متقابل با خواص سیرکولاتور، که در اصل اجازه کار در فرکانس های پایین را می دهد، مورد توجه است. اگر استفاده از شیرها یا سیرکولاتورها امکان پذیر نباشد، با ترکیب دستگاه های تطبیق معمولی با کنترل خودکار حالت عملکرد تقویت کننده، نتایج رضایت بخشی به دست می آید. بنابراین، با افزایش ولتاژ تغذیه با افزایش مقاومت بار (با تحریک ثابت یا کمی کاهش یافته) و کاهش آن با کاهش مقاومت بار با افزایش تحریک، می توان نه تنها یک توان خروجی ثابت به دست آورد، بلکه همچنین حفظ، در شرایط تغییر بار، مقدار راندمان بالایی که در حالت اسمی دریافت شد. با این حال، قابلیت های این روش برای تثبیت توان خروجی، توسط حداکثر جریان ها و ولتاژهای مجاز ترانزیستور مورد استفاده و همچنین قابلیت های فنی تطبیق مقاومت های پایین محدود می شود. به این دلایل، محدوده مقاومت بارگذاری فعلی اجرا شده، که در آن هنوز امکان دستیابی به توان خروجی نسبتاً پایدار از این طریق وجود دارد، همانطور که آزمایش‌های تقویت‌کننده با توان خروجی 4.5 کیلووات نشان داده است، به مقدار VSWR محدود شده است. از 3 تجاوز نکند.

اثر حساسیت کم نسبت به عدم تطابق بار را می توان با ساخت تقویت کننده با استفاده از مدار اضافه توان با استفاده از جمع کننده های مربعی و تقسیم کننده های توان به دست آورد. با یک ولتاژ تحریک مناسب می توان به چنین تقویت کننده ای دست یافت، با وجود تغییر حالت عملکرد هر یک از مراحل جمع شده، تغییر جزئی در کل جریان مصرفی و کل توان خروجی. هنگام آزمایش چنین تقویت کننده هایی، اشاره شد که تغییر در توان خروجی در هنگام عدم تطابق بار مانند مدارهای خطی است، به عنوان مثال، با عبارتی نزدیک به P/P n = 4p/(1+p) 2 توصیف می شود، که در آن تغییر می کند. P n و آر- قدرت در بار نامی و نامتناسب، ap - VSWR، که درجه عدم تطابق را مشخص می کند. چنین تغییری به‌طور متوسط، همانطور که آزمایش‌های مقایسه‌ای نشان داده‌اند، تقریباً نصف تقویت‌کننده‌ای است که برای مثال با استفاده از مدار فشار کش ساخته شده است.

راه‌های دیگری نیز برای کاهش حساسیت تقویت‌کننده به عدم تطابق بار وجود دارد، اما همه آن‌ها به یک درجه از موارد در نظر گرفته شده پایین‌تر هستند.

اخیراً پارامترهای اصلی یک تقویت کننده شامل سطح نوسانات ناخواسته ای است که در طی فرآیند تقویت سیگنال مفید ایجاد می شود. چنین نوساناتی در تقویت کننده قدرت به دلیل فرآیندهای غیرخطی تحت تأثیر سیگنال مفید f و تداخل ناشی از مسیر تولید سیگنال (f f)، منبع تغذیه (f p) و آنتن فرستنده رادیویی (f a) ظاهر می شود. نوسانات خارجی (تداخل) از مسیر تولید سیگنال منجر به انتشار ناخواسته از دستگاه فرستنده رادیویی نه تنها در فرکانس های این نوسانات ff، بلکه در فرکانس های تشکیل شده تحت تأثیر نوسانات ترکیبی می شود. mf± nf f . سطح چنین تشعشعی با سطح نسبی نوسانات ناخواسته در خروجی مسیر شکل دهی، تغییر (تبدیل) آن در تقویت کننده قدرت و همچنین خواص فیلترینگ و تابش گره های دستگاه فرستنده رادیویی به دنبال تقویت کننده تعیین می شود. تغییر در نسبت تداخل / سیگنال در تقویت کننده (K y) توسط مدار سوئیچینگ ترانزیستور، نحوه عملکرد آبشارها، مقدار و فرکانس سیگنال مفید و تداخل تعیین می شود.

بیشترین تغییر در نسبت نویز/سیگنال در تقویت کننده با OE و همچنین در مقاومت خروجی کم منبع سیگنال r مشاهده می شود. جی در تقویت کننده با OB و در مقاومت بار کم r n در تقویت کننده با OK. با افزایش rg در تقویت کننده با OB و r n در تقویت کننده با OK K y -> 1. هنگامی که تقویت کننده در حالت های A و B با هر ترانزیستوری روشن کار می کند، سطح نویز نسبی تغییر نمی کند؛ تغییر حالت عملکرد به سمت حالت C منجر به افزایش و به سمت آن می شود. حالت AB، برعکس، برای کاهش سطح نسبی تداخل؛ در این حالت، افزایش محسوس‌تر از کاهش است. افزایش شدت مد، سطح نسبی تداخل را کاهش می‌دهد. مقدار سیگنال مفید بیشتر می‌شود. با افزایش فرکانس سیگنال و تداخل، تغییر نسبت تداخل/سیگنال در حالت عملکرد مشابه بیشتر می شود.

نوسانات رامان که تحت تأثیر تداخل به وجود می آیند به ویژه زمانی خطرناک هستند که تقویت کننده در حالت C کار می کند، جایی که سطح آنها در خروجی تقویت کننده متناسب با سطح تداخل است. با تغییر حالت عملکرد از C به A، سطح نوسانات ترکیبی مرتبه دوم (f±fф) به طور یکنواخت کاهش می یابد و سوم (2f±fф) در حالت B و با رسیدن به حداقل در منطقه از 0 عبور می کند. مقادیر منفی، نشان دهنده تغییر در فاز نوسانات به سمت مخالف است، هنگامی که به حالت A نزدیک می شود به 0 تمایل دارد.

همه چیزهای دیگر برابر هستند، تقویت کننده با OK با بیشترین سرکوب نوسانات ترکیبی مشخص می شود و به دنبال آن تقویت کننده هایی با OB و OE. در تقویت‌کننده‌های چند مرحله‌ای، برخلاف تقویت‌کننده‌های تک‌مرحله‌ای، تداخل برای هر مرحله بعدی، با شروع از مرحله دوم، نه تنها نوسانات ناخواسته مسیر شکل‌گیری تقویت‌شده، بلکه نوسانات ترکیبی و هارمونیک مراحل قبلی است. تأثیر هارمونیک دوم به ویژه زیاد است. سطوح نوسانات رامان مرتبه دوم و سوم را افزایش می دهد و نسبت نویز/سیگنال را کاهش می دهد. این عمدتاً در حالت C آشکار می شود و در واقع در A وجود ندارد. تحت تأثیر آن، حالت خطی عملکرد (Ky = 1) از حالت B به C تغییر می کند. اگر فاز هارمونیک دوم باشد، این تغییرات مستقیماً مخالف هستند. به نحوی مصنوعی به l تغییر یافته است.

سطح پایین نوسانات ترکیبی، وخامت جزئی در نسبت نویز/سیگنال و در عین حال مشخصه های انرژی قابل قبول، مشخصه تقویت کننده ای است که مراحل اولیه آن در حالت های A - B و مرحله خروجی در B - C کار می کند. ترانزیستورها بر اساس مدار OK روشن می شوند، حالت های B - C قابل استفاده است و در مراحل اولیه می توان از حالت های B - C استفاده کرد، اما در مرحله خروجی، روشن شدن بر اساس مدار OK به دلیل حساسیت زیاد تقویت کننده به سیگنال های خارجی غیرقابل قبول است. فرستنده های رادیویی بهترین گزینه برای مرحله خروجی روشن کردن دستگاه مطابق مدار OB یا OE است. در این حالت، بدتر شدن نسبت تداخل/سیگنال در تقویت کننده در سطح کم نوسانات ترکیبی می تواند حداکثر تا 3 دسی بل باشد. اما اگر تقویت کننده بد طراحی شده باشد، این مقدار می تواند تا 20 دسی بل افزایش یابد و بالاترین سطح نوسانات ناخواسته نه تنها در فرکانس تداخل، بلکه در فرکانس های ناشی از این تداخل نوسانات ترکیبی نیز خواهد بود.

هنگامی که فرکانس بین سیگنال مفید و تداخل تنظیم می شود، تداخل به طور موثر در تقویت کننده های دارای فیلتر سرکوب می شود. سرکوب هم با فیلترهای کموتاسیون الکترونیکی و هم با ساخت یک تقویت کننده بر اساس یک خود نوسان ساز قدرتمند که با استفاده از یک سیستم حلقه قفل فاز کنترل می شود تحقق می یابد. در مورد دوم، می توان تضعیف اجزای ناخواسته - تا 70 - 80 دسی بل را به دست آورد که از کاهش 5٪ فرکانس آنها از فرکانس سیگنال مفید شروع می شود.

ترانزیستورهای موجود در حالت کارکرد کم ولتاژ آبشار، به دست آوردن یک سطح از نوسانات مدولاسیون مرتبه سوم - (15 - 30) دسی بل در رابطه با تداخلی که هنگام روشن شدن آنها مطابق مدار OE ایجاد می کند، تقریباً 15 امکان پذیر می کند. دسی بل هنگام روشن شدن مطابق مدار OB کمتر و بالعکس، هنگام روشن شدن طبق طرح OK، 15 دسی بل بیشتر است. سرکوب اضافی در حدود 15 تا 20 دسی بل را می توان با استفاده از جمع تربیعی سیگنال های ماژول در مرحله خروجی و حداقل 15 دسی بل دیگر با استفاده از یک شیر فریت یا سیرکولاتور در خروجی تقویت کننده به دست آورد.

بالاترین سطح نوسانات ناخواسته در هارمونیک سیگنال مفید مشاهده می شود. در تقویت کننده های تک مرحله ای، بدون انجام اقداماتی برای سرکوب آنها، این سطح برای هارمونیک های دوم و سوم معمولاً - (15 - 20) دسی بل است. با روشن کردن آبشارها بر اساس مدار اضافه توان با استفاده از جمع کننده ها و تقسیم کننده های مربعی و پادفاز، می توان آن را به - (30 - 40) دسی بل کاهش داد. اگر یک بانک فیلتر پشت آمپلی فایر نصب شود، این سطح با میزان تضعیف فیلتر مربوطه در باند توقف بیشتر کاهش می یابد.

با استفاده از فیلترها، می توانید به سطح بالایی از سرکوب اجزای هارمونیک دست پیدا کنید. با این حال، باید تاکید کرد که هارمونیک ها را تضعیف می کند. تا سطح زیر - 120 دسی بل تنها با محافظ بسیار دقیق مراحل RF و حذف اتصالات تماس مختلف در مسیر پس از تقویت کننده قدرت، از جمله اتصالات RF، که در آنها نوسانات هارمونیک با همان سطح می تواند ایجاد شود، امکان پذیر است.

همانطور که مشاهده می شود، راه حل های فنی موجود، سرکوب بالایی از ارتعاشات ناخواسته را فراهم می کند. با این حال، در تعدادی از موارد هنوز معلوم می شود که برای عملکرد عادی تجهیزات کافی نیست. بنابراین، هنگامی که فرستنده‌های گیرنده واقع در وسایل نقلیه متحرک به هم نزدیک‌تر می‌شوند یا زمانی که به عنوان بخشی از مجتمع‌های رادیویی کار می‌کنند، جایی که طیف گسترده‌ای از تجهیزات متمرکز هستند و باید در فضای بسیار محدودی کار کنند، گیرنده‌های رادیویی اغلب نمی‌توانند به محض نزدیک شدن با خبرنگاران خود کار کنند. فرستنده رادیویی یک خط ارتباطی دیگر روشن است. این وضعیت به دلیل قرار گرفتن گیرنده ها در معرض برخی انتشارات ناخواسته از فرستنده رادیویی رخ می دهد. اینها در درجه اول شامل نویز هستند. با وجود سطح پایین آنها، آنها هستند که پرواز می کنند

بزرگترین خطر در شرایط مشخص شده است، زیرا با داشتن طیف پیوسته و چگالی طیفی کمی متفاوت با جداسازی، می توانند در صورت عدم انجام اقدامات لازم، تقریباً به طور کامل کار گیرنده های مجاور را فلج کنند.

بزرگترین خطر در موقعیت مورد بررسی با تداخل مسیر تولید سیگنال فرستنده و نوسانات ترکیبی آنها در تقویت کننده قدرت نشان داده می شود که مانند نویز، محدوده فرکانس وسیعی را اشغال می کند و نمی توان به طور قابل توجهی در هنگام ساخت یک تقویت کننده به حداقل رساند. با توجه به اصل مورد بحث قبلی تقویت توان آبشاری مستقیم.

1 0 0
اگر خطایی پیدا کردید، لطفاً یک متن را انتخاب کنید و Ctrl+Enter را فشار دهید.