전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실제 회로. 계획, 설명

라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전
무료 도서관 / 무선 전자 및 전기 장치의 계획

전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실용 회로. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

무료 기술 라이브러리

클래스 A 전력 증폭기는 거의 사용되지 않습니다. 기본적으로 이들은 과부하 용량이 큰 HF 라디오 수신기의 증폭기입니다. 이러한 증폭기의 실제 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 입력 L1C1 회로와 출력 L2C2 회로는 일반적으로 동기적으로 동조되고 입력 신호의 주파수에 동조됩니다.

전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실제 회로
그림 1. MIS 트랜지스터의 클래스 A 전력 증폭기

출력 회로의 등가 저항 Re=P2p2/(RL+Rн'), 여기서 р=Sqr(L2/C2), Rн' - 발진 회로에 도입된 부하 저항; RL - 활성 손실 저항; P2 - 회로 포함 계수. Rn'=Rn/n22의 값, 여기서 n2는 변환 비율입니다.

완전히 켜졌을 때 출력 회로의 품질 계수 Q=ReRi/(Re+Ri)2pfoL2는 트랜지스터 Ri의 출력 저항의 션트 효과로 인해 감소합니다. 강력한 MIS 트랜지스터의 경우 Ri는 작고 일반적으로 수십 킬로옴을 초과하지 않습니다. 따라서 Q2를 늘리기 위해 회로의 불완전한 포함이 사용됩니다.

출력 회로의 대역폭은 2Df2=fo2/Q2이고 공진 주파수는 fo2=2/2pSqr(L2C1)이다. HF 대역에서 이러한 증폭기는 최대 수십 Ki를 제공할 수 있습니다. 앰프의 중요한 지표는 노이즈 레벨입니다. 고전력 MIS 트랜지스터의 잡음 특성은 [XNUMX]에서 고려됩니다.

그림 2는 강력한 MIS 트랜지스터 KP901A에서 PA의 실제 회로를 보여줍니다. 작은 L2C2 주파수 대역을 얻는 작업이 설정되지 않았기 때문에 회로는 드레인 회로에 직접 연결되고 부하 Rн=50 Ohm에 의해 분류됩니다. 클래스 A에서 증폭기는 f=5MHz에서 Ku=20(Ku=SRn) 및 Kp>30을 가졌습니다. 비선형 모드로 전환할 때 출력 전력은 10W에 도달했습니다.

전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실제 회로
그림 2. KP901A 트랜지스터 기반 고주파 전력 증폭기

3단 PA(그림 902)는 트랜지스터 KP901A 및 KP30A에서 만들어집니다. 첫 번째 단계는 클래스 A에서, 두 번째 단계는 클래스 B에서 작동합니다. 클래스 B를 보장하려면 두 번째 트랜지스터의 게이트 값에서 디바이더를 제외하면 충분합니다. 증폭기는 단 사이에 광대역 통신 회로를 사용합니다. 10MHz의 주파수에서 증폭기는 Ki> 15 및 Kp> 100과 함께 Pout = XNUMXW를 제공했습니다.

전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실제 회로
그림 3. 강력한 MIS 트랜지스터 기반 XNUMX단 증폭기

그림 4의 협대역 증폭기는 144~146MHz의 주파수 범위에서 작동하도록 설계되었습니다. 12dB의 전력 이득, 2,4dB의 잡음 수준 및 30dB 이하의 상호 변조 왜곡 수준을 제공합니다.

전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실제 회로
그림 4. 144 ... 146 MHz 범위에서 작동하는 협대역 전력 증폭기

2MHz의 주파수에서 강력한 MIS 트랜지스터 235NS5B(그림 700)를 기반으로 하는 공진 증폭기는 17 ... 40%의 효율로 Pout = 45W를 제공합니다.

전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실제 회로
그림 5. 작동 주파수가 700MHz인 공진 전력 증폭기

그림 6의 증폭기에는 백토크 수준을 -50dB 수준으로 줄이는 중성화 회로가 포함되어 있습니다. 50MHz의 주파수에서 증폭기는 18dB의 전력 증가, 2,4dB의 잡음 레벨 및 최대 1W의 출력 전력을 갖습니다.

전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실제 회로
그림 6. 저잡음 중화 PA

그림 7의 특허 회로(US Pat. No. 3.919563)에서 70MHz의 주파수에서 90%의 실제 효율은 5MHz의 주파수에서 70W의 출력 전력으로 달성됩니다. 출력 회로의 품질 계수는 3입니다.

전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실제 회로
쌀. 7. 90% 효율의 주요 전력 증폭기.

그림 8은 국내 강력한 MIS 트랜지스터 KP905B, KP907B 및 KP909B를 기반으로 한 XNUMX단 PA의 다이어그램을 보여줍니다.

그림 8. 300MHz 범위의 XNUMX단계 공진형 PA(확대하려면 클릭)

증폭기는 30MHz에서 300W의 전력을 제공합니다. 처음 두 단계는 공진 U자형 정합 회로를 사용하고 출력단은 입력에 L자형 회로를 사용하고 출력에 U자형 회로를 사용합니다. 실험적으로 그리고 계산에 의해 얻어진 Uc에 대한 효율과 Pout의 의존성과 Pin에 대한 Pout 및 Kp가 그림 9에 나와 있습니다.

전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실제 회로
그림 9. XNUMX단계 PA의 최종 단계 매개변수의 종속성
공급 전압(a) 및 입력 전원(b):
--- 실험; - - - 계산

AM 라디오 송신기(진폭 변조 포함)에서 PA를 사용할 때 변조 특성의 선형성, 즉 입력 신호의 진폭에 대한 Pout의 의존성을 보장하는 데 어려움이 있습니다. 클래스 C와 같은 급격한 비선형 작동 모드를 사용할 때 문제가 악화됩니다. 그림 10은 진폭 변조가 있는 HF 무선 송신기의 다이어그램을 보여줍니다. 강력한 UMOS 트랜지스터 VMP10,8를 사용할 때 송신기 전력 4W. 변조는 게이트에서 바이어스 전압을 변경하여 수행됩니다.

전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실제 회로
그림 10. 진폭 변조가 있는 HF 무선 송신기 회로

변조 특성(그림 1의 곡선 11)의 비선형성을 줄이기 위해 송신기는 포락선 피드백을 사용합니다. 이를 위해 출력 AM 전압이 정류되고 결과 저주파 신호가 OOS를 생성하는 데 사용됩니다. 그림 2의 변조 응답 10는 선형성의 상당한 개선을 보여줍니다.

전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실제 회로
그림 11. (1) 및 (2) 선형화가 없는 무선 송신기의 변조 응답

그림 12는 정격 출력이 10W이고 작동 주파수가 2,7MHz인 주요 PA의 개략도를 보여줍니다. 증폭기는 트랜지스터 KP902, KP904로 만들어집니다. 정격 출력에서 증폭기의 효율은 72%이고 전력 이득은 약 33dB입니다. 증폭기는 K133LB 논리 소자에서 여기되고 공급 전압은 27V, 출력단 드레인 전압의 파고율은 2,9입니다. 통신 회로의 해당 구조 조정으로 주어진 매개 변수의 증폭기는 1,6 ... 8,1MHz 범위에서 작동합니다.

그림 12. 정격 출력 전력이 10W인 키 PA(확대하려면 클릭)

더 높은 주파수에서 주어진 전력을 제공하기 위해서는 여자기 전력을 증가시킬 필요가 있습니다.

구조적으로 두 PA는 표준 100x150x20mm 라디에이터를 사용하여 인쇄 회로 기판에 조립되었으며, 이는 무선 송신기의 PA 장치의 표준 치수로 설명됩니다. 통신 회로의 인덕턴스 코일은 직경이 30인 VCh-16 브랜드의 페라이트 막대에 원통형입니다. 인덕턴스 코일의 품질 계수는 Q=150입니다.

인덕턴스가 10μH 인 표준 초크는 600 와트 증폭기의 트랜지스터 드레인 및 904 와트 증폭기의 예비 단계의 전원 공급 장치 회로에서 차단 초크로 사용되었습니다. KP100 트랜지스터 드레인 회로의 전원 인덕터는 페라이트 링에 있으며 인덕턴스는 XNUMXμH입니다.

그림 13은 무인 HF 무선 송신기에 사용하도록 설계된 정격 출력 Pout = 100W인 주요 PA의 개략도를 보여줍니다. 증폭기에는 907개의 KP1 트랜지스터에서 반전되는 사전 증폭 단계가 포함되어 있습니다. 입력 VT1에는 일치하는 U 자형 회로 C1L2C3CXNUMX이 포함됩니다.

그림 13. 정격 출력 전력이 100W인 키 PA(확대하려면 클릭)

마지막 단계는 904개의 KP904A 트랜지스터로 조립됩니다. 이 수의 트랜지스터는 효율성을 높이기 위해 선택되었습니다. KP909B 트랜지스터 대신 913개의 KP14 트랜지스터 또는 15개의 더 강력한 KP16을 켤 수도 있습니다. 드레인 회로의 최적 키 모드는 요소 C7, CXNUMX, CXNUMX, LXNUMX을 포함하는 형성 회로에 의해 제공됩니다.

증폭기의 총 효율은 62%입니다. 이 경우 출력단의 전자 효율은 약 70%입니다. 예비 단계의 트랜지스터를 켜기위한 브리지 회로는 출력 트랜지스터 고장시 증폭기의 효율을 유지하기 위해 사용되었습니다 (파라미터가 저하되었지만). 동일한 목적을 위해 개별 퓨즈가 강력한 트랜지스터의 소스에 포함되며 그 목적은 결함이 있는 트랜지스터를 끄는 것입니다. 고장으로 인해 트랜지스터 라인에서 단락 모드에 가까운 모드가 발생하면 증폭기가 작동하지 않습니다.

강력한 MIS PT의 병렬 연결은 PA의 계산 및 조정에 추가적인 어려움을 일으키지 않습니다. 유사한 디자인의 증폭기(그림 12 참조)와 비교하여 증폭기의 효율 감소는 주로 100W 증폭기에서 전력 트랜지스터를 사용하기 때문입니다. 출력 전력 레벨이 50W로 감소하면 증폭기의 효율은 85%로, 전자 효율은 90%로 증가합니다. 도 13에 도시된 소자의 매개변수 값은 2,9MHz의 주파수에 해당한다.

KP904 트랜지스터의 드레인에서 피크 전압 계수는 2,8이고 트랜지스터 자체는 최적에 가까운 모드에서 작동합니다. KP907 트랜지스터의 캐스케이드에서 드레인 전압의 파고율은 P = 2,1입니다. 트랜지스터는 키 모드에서 작동하지만 Uc=27V 및 컷오프 각도 φ=90°에서 이러한 트랜지스터에 대한 최적의 키 모드는 드레인이 발생하는 상당한 파고율로 인해 위험하므로 최적 모드가 보장되지 않습니다. 전압은 KP60 트랜지스터의 최대 허용 전압인 907V를 초과할 수 있습니다.

그림 14는 드레인 전류 차단 각도에 대한 효율, Pout 및 he의 의존성을 보여주는 실험 및 계산된 곡선을 보여줍니다. 그림은 계산된 데이터와 실험 데이터의 근사치를 잘 보여줍니다. 가능한 컷오프 각도의 범위가 다소 좁다는 점에 유의해야 합니다. 컷오프 각도의 증가는 드레인 전압의 파고율의 급격한 증가에 의해 방지되고 감소는 바이어스 전압 Uz와 함께 곧 Uz를 초과하기 시작하는 필요한 여기 전압의 증가에 의해 방지됩니다. 물론 Pwt 수준이 감소함에 따라 드레인 전류의 차단 각도에서 가능한 변화의 범위가 확장됩니다.

전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 협대역 전력 증폭기의 실제 회로
그림 14. 컷오프 각도 0(a)에 대한 출력 전력 및 효율의 의존성
주변 온도(b):
--- 실험; - - - 계산

증폭기는 인쇄 회로 기판에서 만들어집니다. 방열판으로 130X130X50 mm 크기의 라디에이터가 사용됩니다. KP907 트랜지스터의 전원 공급 장치 회로에는 인덕턴스가 01μH인 표준 DM-280 초크가 사용됩니다. 추가 브리지 초크는 페라이트 링 VK-30 dia.=26에 감겨 있습니다. 출력단의 전원 공급 회로의 인덕터는 페라이트 링 VCh-30 직경 = 30에 감겨 있습니다. 부하와 출력단의 연결 회로에 있는 인덕터는 은도금 와이어로 감긴 공기, 직경 = 2,5, 코일 직경 30mm, L = 80nH입니다.

출력 전력 Pout의 온도 의존성과 출력 전력이 100W인 키 PA의 효율이 그림 14b에 나와 있습니다. 위의 종속성에서 -60...+60°C 범위에서 PA 입력 전력이 ±10% 이하로 변경됨을 알 수 있습니다. 온도도 효율성에 약간의 영향을 미치며 표시된 범위에서 ±5%씩 변합니다. 이 경우, 온도가 증가함에 따라 기울기 5가 감소하는 것과 관련하여 온도가 증가함에 따라 출력 전력 및 효율이 감소합니다. 일반적인 온도 범위 -60 ... +60 ° C에서 he와 Pout의 변화는 미미하며 이는 CM의 열 안정화를 위한 특별한 조치 없이 달성됩니다. 후자는 강력한 MIS 트랜지스터의 장점이기도 합니다.

문학:

강력한 전계 효과 트랜지스터의 장치 회로. 예배 규칙서. V.P. Dyakonov가 편집했습니다.

간행물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

다른 기사 보기 섹션 RF 전력 증폭기.

읽고 쓰기 유용한 이 기사에 대한 의견.

<< 뒤로

과학 기술의 최신 뉴스, 새로운 전자 제품:

정원의 꽃을 솎아내는 기계 02.05.2024

현대 농업에서는 식물 관리 과정의 효율성을 높이는 것을 목표로 기술 진보가 발전하고 있습니다. 수확 단계를 최적화하도록 설계된 혁신적인 Florix 꽃 솎기 기계가 이탈리아에서 선보였습니다. 이 도구에는 이동식 암이 장착되어 있어 정원의 필요에 맞게 쉽게 조정할 수 있습니다. 운전자는 조이스틱을 사용하여 트랙터 운전실에서 얇은 와이어를 제어하여 얇은 와이어의 속도를 조정할 수 있습니다. 이 접근 방식은 꽃을 솎아내는 과정의 효율성을 크게 높여 정원의 특정 조건은 물론 그 안에 자라는 과일의 종류와 종류에 대한 개별 조정 가능성을 제공합니다. 다양한 유형의 과일에 대해 2년 동안 Florix 기계를 테스트한 후 결과는 매우 고무적이었습니다. 몇 년 동안 Florix 기계를 사용해 온 Filiberto Montanari와 같은 농부들은 꽃을 솎아내는 데 필요한 시간과 노동력이 크게 감소했다고 보고했습니다. ...>>

고급 적외선 현미경 02.05.2024

현미경은 과학자들이 눈에 보이지 않는 구조와 과정을 탐구할 수 있도록 함으로써 과학 연구에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 다양한 현미경 방법에는 한계가 있으며, 그 중 적외선 범위를 사용할 때 해상도의 한계가 있습니다. 그러나 도쿄 대학의 일본 연구자들의 최근 성과는 미시세계 연구에 새로운 가능성을 열어주었습니다. 도쿄 대학의 과학자들은 적외선 현미경의 기능에 혁명을 일으킬 새로운 현미경을 공개했습니다. 이 첨단 장비를 사용하면 살아있는 박테리아의 내부 구조를 나노미터 규모의 놀라운 선명도로 볼 수 있습니다. 일반적으로 중적외선 현미경은 해상도가 낮다는 한계가 있지만 일본 연구진의 최신 개발은 이러한 한계를 극복했습니다. 과학자들에 따르면 개발된 현미경은 기존 현미경의 해상도보다 120배 높은 최대 30나노미터 해상도의 이미지를 생성할 수 있다고 한다. ...>>

곤충용 에어트랩 01.05.2024

농업은 경제의 핵심 부문 중 하나이며 해충 방제는 이 과정에서 필수적인 부분입니다. 심라(Shimla)의 인도 농업 연구 위원회-중앙 감자 연구소(ICAR-CPRI)의 과학자 팀은 이 문제에 대한 혁신적인 해결책, 즉 풍력으로 작동되는 곤충 공기 트랩을 생각해냈습니다. 이 장치는 실시간 곤충 개체수 데이터를 제공하여 기존 해충 방제 방법의 단점을 해결합니다. 트랩은 전적으로 풍력 에너지로 구동되므로 전력이 필요하지 않은 환경 친화적인 솔루션입니다. 독특한 디자인으로 해충과 익충을 모두 모니터링할 수 있어 모든 농업 지역의 개체군에 대한 완전한 개요를 제공합니다. "적시에 대상 해충을 평가함으로써 우리는 해충과 질병을 모두 통제하는 데 필요한 조치를 취할 수 있습니다"라고 Kapil은 말합니다. ...>>

아카이브의 무작위 뉴스

스테레오 오디오 하위 시스템 LM4934 부머 30.01.2006

NATIONAL SEMICONDUCTOR Corporation은 멀티미디어 및 인터넷 전화용 디지털 및 아날로그 입력을 모두 통합한 업계 최초의 하위 시스템인 LM4934 Boomer 스테레오 오디오 하위 시스템의 출시를 발표했습니다.

하위 시스템에는 디지털 입력, 500개의 아날로그 입력, 제어된 이득이 있는 오디오 증폭기가 포함됩니다. 8옴 라우드스피커 구동을 위한 30mV의 전력과 헤드폰 구동을 위한 3,3mV의 전력 증폭기도 사용할 수 있습니다. 초소형 회로는 3,9xXNUMXmm 크기의 소형 패키지로 생산됩니다.

다른 흥미로운 소식:

▪ 물로 전기를 생산하는 새로운 방법

▪ 탄산음료는 신장을 손상시킨다

▪ 공 번개 - 아마도 그것은 단지 환상일 것입니다

▪ 휴대폰에서 프린터로 출력

▪ 극초음속 복엽기

과학 기술 뉴스 피드, 새로운 전자 제품

무료 기술 라이브러리의 흥미로운 자료:

▪ 웹사이트 직업 설명 섹션. 기사 선택

▪ Anna de l'Anclo(Ninon de l'Anclo)의 기사. 유명한 격언

▪ 기사 서신에 암호화를 최초로 사용한 사람은 누구입니까? 자세한 답변

▪ 딸기 기사. 전설, 재배, 적용 방법

▪ 기사 태양광 시스템 계산 절차. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

▪ 카멜레온 볼 기사. 포커스 시크릿

이 기사에 대한 의견을 남겨주세요:

이 페이지의 모든 언어

홈페이지 | 도서관 | 조항 | 사이트 맵 | 사이트 리뷰