intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Chương 3: KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT CAO TẦN VÀ NHÂN TẦN SỐ

Chia sẻ: Trần Quang Thịnh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:19

Thêm vào BST
Báo xấu
510
lượt xem 88
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mạch KĐCSCT nằm ở ngõ ra máy phát thoả các yêu cầu sau: hiệu suất cao, ít sái dạng, chọn lọc tần số, tận dụng tới ngưỡng khả năng cung cấp công suất của phần tử tích cực (dòng và áp). Công suất ra có thể từ mW tới MW tuỳ theo mục đích sử dụng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 3: KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT CAO TẦN VÀ NHÂN TẦN SỐ

  1. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá Chöông 3 KHUEÁCH ÑAÏI COÂNG SUAÁT CAO TAÀN VAØ NHAÂN TAÀN SOÁ 3.1. PHAÂN TÍCH MAÏCH KHUEÁCH ÑAÏI COÂNG SUAÁT CAO TAÀN (KÑCSCT) Maïch KÑCSCT naèm ôû ngoõ ra maùy phaùt thoaû caùc yeâu caàu sau: hieäu suaát cao, ít saùi daïng, choïn loïc taàn soá, taän duïng tôùi ngöôõng khaû naêng cung caáp coâng suaát cuûa phaàn töû tích cöïc (doøng vaø aùp). Coâng suaát ra coù theå töø mW tôùi MW tuyø theo muïc ñích söû duïng. + cc V CB RFC Pi Req Zi RA RFC ZiQ RB V Bo (a) D G RA Pi S Zi RFC CB RFC ZiQ RG -V Go + DD V (b) Hình 3.1. Maï h KÑCSCT duø g BJT (a) vaø c n FET (b). RA trôû khaùng Anten thöôøng 50Ω ; 75Ω . CB tuï loïc thoaùt cao taàn. RFC cuoän chaën cao taàn. BJT, FET coi nhö khoâng coù quaùn tính, ñaùp öùng vaøo - ra töùc thôøi. Duøng ñaùp tuyeán truyeàn daãn IC (VBE) hay ID(VGS) phaân tích nguyeân lyù hoaït ñoäng maïch KÑCSCT noùi chung Giaû söû VBo = 0V, ta coù ñoà thò bieåu dieãn tín hieäu vaøo vi = Vi cos ω0t vaø doøng IC(t) nhö sau: Maïch ñieän töû 3 18
  2. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá IC IC I Cm V BE(V) t 0 0,7 0 θ θ Ñò nghó goù caéθ : laø t nöû khoaûg thôøgian vi nh act moä a n i doøg Collector toà taï trong moächu kyø hieä n ni t tín u t Vaäy cheá ñoä A coù θ = 1800; cheá ñoä B: θ = 900; cheá ñoä C : θ < 900; cheá ñoä AB: 900 < θ < 1800. Phaân tích IC(t) theo chuoãi Fourier: IC(t) = ICo + IC1 cos ω0t + IC2 cos 2ω0t + IC3 cos 3ω0t + … ∞ ∑I cos nω0 t IC(t) = ICo + IC1 cos ω0t + Cn n =2 Thaønh phaàn doøng moät chieàu: 2π 1 I C ( ωt ) dωt = α 0 ( θ).I Cm 2π ∫ I C0 = 0 ICm - bieân ñoä xung doøng Collector; α0(θ) heä soá phaân tích haøi: sin θ − θ cos θ α 0 ( θ) = π(1 − cos θ) Bieân ñoä thaønh phaàn doøng haøi cô baûn: (haøi 1) 2π 1 I C1 = ∫ I C ( ωt ). cos ωt.dωt = α1 ( θ).I Cm π0 θ − sin θ cos θ α1 ( θ ) = π(1 − cos θ) Bieân ñoä thaønh phaàn doøng haøi n: . 2π 1 I Cn = ∫ I C ( ωt ). cos nωt.dωt = α n ( θ).I Cm π0 2  sin nθ cos θ − n sin θ cos nθ  α n ( θ) =  vôùi n =2, 3, … π n (n 2 − 1)(1 − cos θ)   αn(θ) heä soá phaân tích haøi coù daïng ñoà thò sau: 19 Maïch ñieän töû 3
  3. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá αn(θ) α1 0,54 0,5 α0 0,4 0,3 α2 0,2 α3 0,1 θο 40 30 60 90 120 150 180 Hình 3.2. Ñoà αn(θ) thò Coâng suaát nguoàn cung caáp P0 = Ico.Vcc. 12 1 Coâng suaát ra cuûa doøng haøi cô baûn P1 = I c1. Re q = I c1 .v c1 2 2 Vc1 = Ic1.Req bieân ñoä ñieän aùp xoay chieàu haøi 1 ôû Collector. Vc1 Req = Trôû khaùng ra cuûa BJT theo haøi 1 ôû cheá ñoä ñang I c1 xeùt. Coâng suaát tieâu taùn treân collector Ptt = Po - P1 P1 1 I c1.Vc1 1 α1 Hieäu suaát taàng khueách ñaïi η1 = =. = . .ξ P0 2 I c 0 .Vcc 2 α 0 Vc1 ξ= heä soá söû duïng ñieän aùp nguoàn cung caáp Vcc α1( θ) Vaäy η1 tyû leä vôùi α 0(θ) α ( θ) η1 ~ 1 α o ( θ) 2 1 θο 30 60 90 120 150 180 α ( θ) Hình 3.3. Ñoà η1 ~ 1 thò α o ( θ) Maïch ñieän töû 3 20
  4. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá Hieäu suaát η1 daãn ñeán 1 khi goùc caét θ → 0 vaø trò tuyeät ñoái ñieän aùp phaân cöïc, bieân ñoä tín hieäu vaøo Vi raát lôùn phi thöïc teá. Do ñoù ñeå coù η1 ñuû lôùn thöôøng choïn 600 ≤ θ ≤ 900, hieäu suaát ñaït η1 = 0,7 ÷ 0,75, thöïc teá chæ khoaûng 0,6 ÷ 0,65. Taàn soá taêng, hieäu suaát giaûm. Tuyø ñieàu kieän cuï theå choïn caùc cheá ñoä khueách ñaïi khaùc nhau. Ví duï trong truyeàn hình, vi ba soá caàn coù ñoä tuyeán tính cao, duøng cheá ñoä A. Trong maùy phaùt thanh FM, thoâng tin FM, traïm goác thu phaùt BTS cuûa beä thoâng thoâng tin di ñoäng teá baøo duøng cheá ñoä B. Trong caùc maùy ñieän thoaïi di ñoäng, ñieän thoaïi cordless telephone duøng cheá ñoä C. Moät cheá ñoä ñaëc bieät laø cheá ñoä D seõ ñöôïc ñeà caäp sau. Ñieän aùp töùc thôøi treân cöïc C trong hình 3.1 laø: Vc = Vcc - Vc1 cos ω0t; Vc1 = Vcc - VCE baõo hoaø Neáu coi ξ ≈ 1; 0; Vcmax = 2Vcc. VCE max Vaäy nguoàn cung caáp choïn Vcc ≤ 2 PHÖÔNG PHAÙP TÍNH TOAÙN TAÀNG KHUEÁCH ÑAÏI 3.2. COÂNG SUAÁT CAO TAÀN 1) Cho taàn soá laøm vieäc, coâng suaát treân taûi anten 2) Choïn linh kieän tích cöïc (BJT, FET, Ñeøn ñieän töû, … ) coù caùc thoâng soá töø soå tay. 3) Choïn phaân cöïc vaø maïch thích hôïp. 4) Tính toaùn caùc thoâng soá naêng löôïng P0, P1, η1, Ptieâu taùn , Pi, … 5) Tính maïch phoái hôïp trôû khaùng vaøo vaø ra. 6) Coâng suaát kích thích Pi vaø trôû khaùng vaøo Zi laø thoâng soá tính ngöôïc laïi taàng tröôùc cuoái. ∞ P 10 lg ∑ n phaûi nhoû hôn - Möùc coâng suaát nhieãu haøi baäc cao n =2 P1 40 dB (CCIR) PA =24W fo =70MHz Pi =3W Q1 RA Zi = 50Ω 50Ω Maï h phoára c i 50Ω Maï h phoávaø c io RC RELE Q3 Q2 R G 2SC 1946A RELE Maï h baû veä c o 13,8 V + F 5A SW Hình 3.4. Sô ñoà ch KÑCSCT thöï teá n thoaï voâ maï c ñieä i tuyeá di ñoä g CRT 904. n n 21 Maïch ñieän töû 3
  5. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá +V cc 0,01 RFC fo =94MHz PA =20W Pi =2W Q1 RA 50Ω Zi = 50Ω 15p 68p 4/25p 2SC 1946A Hình 3.5. Modul KÑCSCT 20W/94MHz cho maù phaù thanh FM. y t + cc V 0,01 0,01 fo =48MHz 68K 10 47K L2 L1 fi =16MHz 82 56 RA Q2 Q1 0,01 68 50Ω 120 C 2814 C 2812 Hình 3.6. Sô ñoàtaà g ra ñieä thoaï Cordless Telephone Sanyo. n n i +15V 0,01 0,01 Q2 2/8 100 RA Q1 68 50Ω 2T922B 5/35 68 7/35 18 2N3375 Hình 3.7. Modul 2 taà g KÑCSCT 12W - 175MHz. n +24V 103 103 Q2 2/8 100 RA 100 Q1 33 50Ω BLY93C 10/30 10/30 2N3375 Hình 3.8. Modul 2 taà g KÑCSCT 20W - 138MHz cho ñieä thoaï voâ n n i tuyeá coá nh. n ñò KÑCSCT maéc CE (BJT) cho heä soá khueách ñaïi coâng suaát lôùn nhöng bò giôùi haïn taàn soá hoaït ñoäng. Taàn soá taêng, coâng suaát giaûm. Maéc CB cho heä soá khueách ñaïi coâng suaát nhoû hôn nhöng Maïch ñieän töû 3 22
  6. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá hoaït ñoäng oån ñònh hôn ôû taàn soá cao. Phöông phaùp phaân tích - tính toaùn töông töï caùch maéc CE. + cc V CB Pi RA Zi Hình 3.9. KÑCSCT B chung. Hieän nay caùc loaïi FET, MOSFET, GaAs FET coâng suaát cao taàn ñöôïc duøng raát nhieàu trong thoâng tin veä tinh VSAT, thoâng tin di ñoäng, phaùt thanh. phaùt hình coù heä soá khueách ñaïi coâng suaát lôùn, oån ñònh ôû taàn soá cao côõ GHz. Phöông phaùp phaân tích - tính toaùn töông töï BJT. Baûng thoâng soá MOSFET model môùi. Loaïi Coâng suaát Taàn soá hoaït Heä soá khueách ñaïi ra P0 ñoäng f0 coâng suaát Ap 2 SK 2216 140 W Ap = 10 1 ÷ 15 GHz 2 SK 2217 60 W Ap = 10 1 ÷ 15 GHz 3.3. GHEÙP SONG SONG VAØ ÑAÅY KEÙO Caùc linh kieän BJT, FET, MOSFET bò giôùi haïn coâng suaát ra. Moät trong nhöõng caùch taêng coâng suaát duøng gheùp song song hoaëc ñaåy keùo. 1. Gheùp song song: yeâu caàu 2 veá caân nhau. Gheùp song song cho coâng suaát ra taêng gaáp hai laàn so vôùi maéc ñôn, doøng ra taêng gaáp ñoâi, tuy nhieân trôû khaùng ra cuûa moãi veá giaûm moät nöûa ñeå baûo ñaûm cheá ñoä hoaït ñoäng toái öu. Coâng ngheä kyõ thuaät cao cho pheùp cheá taïo moät hay nhieàu caëp baùn daãn cuøng thoâng soá treân moät phieán tinh theå tieän duïng cho thieát keá maïch. Ñaáu song song laøm taêng ñieän dung vaøo – ra cuûa taàng khueách ñaïi, giaûm taàn soá hoaït ñoäng. Vieäc khoù phoái hôïp trôû khaùng vaø söï khoâng tuyeät ñoái gioáng nhau cuûa 1 caëp baùn daãn laøm haïn cheá kieåu maéc naøy. 23 Maïch ñieän töû 3
  7. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá Input + cc V RA 100 (a) + cc V RA (b) Hình 3.10. Gheù song song KÑCSCT (a) B chung; (b) E chung. p 2. Gheùp ñaåy keùo: duøng phoå bieán, coù phaân cöïc goùc caét θ = 900, khueách ñaïi tuyeán tính. Ñoù laø hai boä KÑCSCT gioáng nhau gheùp chung taûi, ñöôïc kích bôûi hai tín hieäu vaøo cuøng bieân ñoä, ngöôïc pha qua bieán aùp T1. + cc V Q1,2 MRF 454 I1 IΣ Q1 PA 80W Pi 5W 2 - 30MHz RA 50Ω T1 T2 Q2 I2 Hình 3.11. Maé ñaå keù duø g BJT: 80W; Ap = 16. cyon Ñeå ñaït cheá ñoä toái öu, trôû khaùng ra moãi veá gaáp hai laàn maéc ñôn doøng haøi cô baûn khoâng ñoåi neân coâng suaát ra gaáp hai laàn so vôùi maéc ñôn. Gheùp ñaåy keùo push - pull so vôùi maéc ñôn. Ta coù: Maïch ñieän töû 3 24
  8. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá 10 µH V cc Bias 50V Q1 0,003 0,47 Pi 63W IΣ 2,7 µH 0,003 I1 10 - 30MHz RF out 20 µH 20Ω 410 0,1 20 µH 20Ω T1 T2 16:1 9:1 2,7 µH 0,003 I2 Q2 Bias Q1,2 MRF 154 Hình 3.12. Maé ñaå keù duø g MOSFET 1KW; Ap = 12dB. cyon I c1p− p = I c1 ; P1p− p = 2P1; I cop− p = 2I co ; Pi p− p = 2Pi ; A pp− p = A p ; y1p− p = η1; Öu ñieåm gheùp ñaåy keùo: 1. Taêng coâng suaát gaáp hai laàn maéc ñôn 2. Cho cheá ñoä ñôn haøi khoâng caàn maïch loïc phoái hôïp phöùc taïp khi θ = 900. 3. Tuï loïc nguoàn nhoû deã coù. 4. Khueách ñaïi tuyeán tính. Nhöôïc ñieåm: khoù thöïc hieän ñoàng nhaát hai veá, tuy nhieân vaãn laøm ñöôïc, do ñoù ñöôïc öùng duïng raát phoå bieán. Doøng ra cuûa Q1.2 chaûy qua cuoän sô caáp T2 ngöôïc chieàu nhau vaø leäch nhau 1800, do ñoù doøng chaûy qua cuoän thöù caáp T2 tyû leä vôùi hieäu cuûa chuùng I = Il - I2 = Icl cos ω0t + Ic3 cos 3ω0t + Ic5 cos 5ω0t + … ÔÛ cheá ñoä B(θ = 900) haøi leû 3, 5, 7 … baèng khoâng neân doøng ra chæ coøn thaønh phaàn cô baûn I = I l - I2 = Icl cos ω0t. Vaäy maïch loïc phoái hôïp ra ñôn giaûn. Doøng toång IΣ = 2Ic0 + 2Ic2 cos 2ω0t + 2Ic4 cos 4ω0t + … Caùc thaønh phaàn haøi cao deã loïc döôùi tuï loïc nguoàn nhoû. 25 Maïch ñieän töû 3
  9. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá V DD 1n V GG 10µ 1n 4,7K Input 3p λg/4 50Ω Q1 5p λg/4 Output 50Ω 20p 20p 10p 10p 3p 5p Q2 4,7K Q1,2 2SK2216 10µ 1n 1n V GG V DD Hình 3.13. KÑCS ra cao taà traï goá BTS ñieä thoaï di ñoä g f o = 860MHz; P A = 280W, η1 = 0,55. nmc n i n 3.4. GHEÙP PHÖÙC HÔÏP ÑAÅY KEÙO - SONG SONG Cho coâng suaát ra lôùn. Q1 T3 Q2 T1 T2 Q3 Bias Q4 50V Q1,2,3,4 MRF 150 Hình 3.14. Gheù phöù hôï 600W - UHF. p cp Maïch ñieän töû 3 26
  10. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá 3.5. COÄNG COÂNG SUAÁT CAO TAÀN Coäng coâng suaát cao taàn töø caùc modul coâng suaát lôùn hôn ñöôïc duøng nhieàu trong caùc heä thoáng phaùt thanh, truyeàn hình, … Ñoái vôùi hình 3.15 caàn thoaû maõn: 1 1 2 X = ωL1 = ωL 2 = = = ωC1 ωC3 ωC 2 RB = 2RL X = RL. 2 RB =2R RL =R L1 L2 Zi =R Zi =R C2 C3 C1 Hình 3.15. Coä g coâ g suaá duø g LC hình π. n n tn RB =2R RB =2R T1 1:1 Zi =R RL =R T2 1:1 Zi =R Zi =R Zi =R RL =2R (a) Taû ñoá xöù g iin (b) Taû baá ñoá xöù g itin Hình 3.16. Coä g coâ g suaá duø g bieá aù cho hai loaï taû. n n tn np ii : + + Hình 3.17. Nguyeâ lyùcoä g modul coâ g suaá lôù . n n n tn 3.6. VI MAÏCH KÑCSCT 27 Maïch ñieän töû 3
  11. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá Ngaøy nay coâng ngheä vi maïch hieän ñaïi ñaõ cheá taïo nhieàu modul KÑCSCT coù chaát löôïng, goïn nhoû ñaëc bieät höõu duïng trong caùc maùy di ñoäng, caàm tay. Ví duï vi maïch IC 16 lead psop 1,9 GHz HBT PA - LNA T/R MMIC.GaAs. Vi maïch. naøy cheá taïo theo coâng ngheä MMIC (Monolithic Microwave Integrated circuits) goàm 2 taàng KÑCSCT coù möùc ra 23 dBm, ñieàu chænh coâng suaát baèng caùch thay ñoåi nguoàn cung caáp vaø l taàng khueách ñaïi nhieãu thaáp LNA (Low Noise Amp) ngoû vaøo maùy thu ñieän thoaïi di ñoäng ôû taàn soá 1,9 GHz. V cc driver V ce driver V cc PAPd Pd V cc PA Power Power down down Rf 15p 23dBm Lpackage 8,2p 1,8p Lpackage RBB 1,8p 110ma 36ma Hình 3.18. Sô ñoàvi maï h KÑCSCT ñieä thoaï di ñoäg caà tay. c n i n m +V cc + 13,6V + + C3 3 2 MHW R2 R1 1 252 RA C1 C2 50Ω 4 R3 Hình 3.19. Vi maï h MOTOROLA MHW 252 / 25W / 144 - 148MHz. c Maïch ñieän töû 3 28
  12. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá MHW 820 1 3 4 5 2 Z2 Z1 C2 C3 C5 C6 C7 C8 C1 C4 C7 RFin V cc1 V cc2 V cc3 RA 12,5V/0,45A 12,5V/1,25A 12,5V/3,2A 50Ω C1,4,7: 1µF; C2,5,8: 1µF; C3,6,9: 0,0015µF Hình 3.20. Vi maï h MOTOROLA MHW 820 / 20W / 806 - 950MHz / Ap = 20dB c duø g cho traï goá BTs ñieä thoaï di ñoä g teá o. n mc n i n baø 3.7. TRUNG HOØA Heä soá khueách ñaïi vaø ñoä oån ñònh cuûa KÑCSCT coù theå ñöôïc caûi thieän baèng caùch giaûm hoài tieáp kyù sinh qua ñieän dung giöõa caùc ñieän cöïc beân trong phaàn töû tích cöïc nhö Cb'c cuûa BJT maéc E chung, CGD cuûa FET maéc S chung hay CGA cuûa ñeøn ñieän töû maéc catot chung. Ñeøn vaø FET coù trôû khaùng vaøo vaø ra lôùn, ñöôøng hoài tieáp giöõa caùc ñieän cöïc phaûi coù trôû khaùng cao ñeå thaønh söï giaûm ñoä lôïi do hoài tieáp aâm. Neáu hoài tieáp döông, maïch seõ töï kích. Taàn soá caøng taêng, aûnh höôûng hoài tieáp kyù sinh caøng lôùn. Baèng caùch theâm moät nhaùnh hoái tieáp song song töû ngoû ra trôû laïi ngoû vaøo, coù theå trieät tieâu hoài tieáp kyù sinh beân trong linh kieän tích cöïc. Kyõ thuaät naøy goïi laø trung hoaø. V cc + Cb’c Ln Rn La Cb’c CB Cn Lb - RA (a) (b) V cc 1 L Ln = Cn = Cb'c b ω Cb'c 2 La Hình 3.21. Maï h trung hoø . c a 29 Maïch ñieän töû 3
  13. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá VB BLV 33F TPV 385 Zi = 50Ω VB 50Ω Zo = 50Ω 50Ω VB VB Hình 3.22. Modul KÑCSCT cheá A - maù phaù TV VHF Z i = Zo = 50Ohm; Ap = 13dB; Po = 30W; Vcc = 28V; taà soá ñoä y t n 175 - 230 MHz. V cc +20V Q1 Q2 RA 2N3866 2N3375 Hình 3.23. KÑCSCT cheá A - 1W truyeà hình baê g V L. ñoä n n V cc +20V Q1 Q2 RA 2T911A 2T930A Hình 3.24. KÑCSCT cheá A - 1W truyeà hình baê g V H. ñoä n n 3.8. NHAÂN TAÀN SOÁ Maïch ñieän töû 3 30
  14. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá Moät daïng ñaëc bieät cuûa khueách ñaïi cheá ñoä C laø nhaân taàn soá. Töø phaân tích haøi ta thaáy neáu taûi coäng höôûng ôû n laàn taàn soá vaøo thì thaønh phaàn doøng haøi ICn taïo neân suït aùp VCn = ICn cos nω0t. Req(nω0) coù taàn soá gaáp n laàn taàn soá vaøo töùc laø coù nhaân taàn soá. Nhaân taàn soá nhaân caû ñoä di taàn duøng trong maùy phaùt FM. Ngoaøi ra noù coù theå laø khaâu trung gian taïo taàn soá cao oån ñònh töø dao ñoäng chuaån thaïch anh. Ñeå ñaït cheá ñoä toái öu ICnMax = αnMax.ICm, goùc caét caàn coù  1200  0,54 1200 α n Max   n ≈ n . θn ≈ vaø    n 12 Coâng suaát ra Pn = ICn . Re q (nω0 ) 2 Pn Hieäu suaát ηn = P0 Vôùi n taêng, ICn vaø Pn giaûm nhanh neân thöôøng chæ nhaân 2, 3, 4, 5. Ñeå nhaân nhieàu, khuyeán nghò khueách ñaïi giöõa caùc taàng nhaân. Maïch thöïc teá nhaân taàn khoâng ñoøi hoûi ôû cheá ñoä toái öu ñeå ñôn giaûn thöïc hieän maø chæ caàn laáy ra taàn soá mong muoán. 1000 Q1 1000 42MHz C1 L1 21MHz V cc C2 6/80 6/80 +12V 170/780 170/780 2N743 Hình 3.25. Maï h nhaâ hai taà soá c n n. V cc 12V 33 33 4,7K 10n 47K 150 0,01 10n 560 10n 68 10n 144MHz 33 100 1n 1n 22 12MHz 22 100K 100K 220K 3,3K 10n 10n 10n 10n 12 470 3,3K 2,2K x3 x2 Khueáh ñaï c i x2 BS x 20 3 x BF244 Hình 3.26. Khueáh ñaï cao taà vaø n taà soá = 12 . c i n nhaâ n n 31 Maïch ñieän töû 3
  15. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá 47 60 12 out To Tx 8,2K 15K out To Rx TA 15K 33K 30 220 1K 450MHz 500 500 500 47 47 47 V cc 12V 500 9V 500 500 x3 x3 osc 3 x BF199 Hình 3.27. Dao ñoä g thaï h anh vaø n taà soá = 9. n c nhaâ n n Nhaân taàn soá thöôøng duøng trong maùy phaùt FM, PM ñeå taêng ñoä di taàn, ñoä di pha cuõng nhö chæ soá ñieàu cheá, thöïc hieän FM daûi roäng. PM daûi roäng. 3.9. KHUEÁCH ÑAÏI CHEÁ ÑOÄ D Cheá ñoä A Cho khueách ñaïi tuyeán tính cao, duøng trong truyeàn hình, viba soá maëc duø hieäu suaát nhoû hôn 0,5. Cheá ñoä B vaø C coù hieäu suaát cao hôn, coâng suaát tieâu taùn vaãn lôùn khoaûng moät phaàn ba coâng suaát nguoàn cung caáp (η1 = 0,65 ÷ 0,75), daûi thoâng heïp, tuy nhieân ñöôïc öùng duïng roäng raõi do tính höõu hieäu. Cheá ñoä D hay coøn goïi cheá ñoä khoaù döôùi ñaây cho hieäu suaát raát cao, coâng suaát tieâu taùn raát thaáp, ñoä tin caäy cao, duøng trong moät soá tröôøng hôïp ñaëc bieät. ÔÛ cheá ñoä D baùn daãn coù hai traïng thaùi hoaëc taét, doøng i c = 0 hoaëc daãn ñeán baõo hoaø Ic = Icm; ñieäïn aùp cöïc C: Vc = Vsat ≈ 0 . Vieäc chuyeån traïng thaùi raát nhanh do nguoàn kích lôùn neân coâng suaát tieâu taùn (toån hao) raát nhoû, hieäu suaát chuyeån ñoåi coù theå ñaït gaàn baèng 1 (100%) Ñaây chính laø cô sôû cuûa cheá ñoä khueách ñaïi D, E, S. V cc V cc va Q1 va va V cc vi L L t 0 C C RL RL Q2 -V cc -V cc -V cc (c) (a) (b) Hình 3.28. (a) Khueáh ñaï cheá D; (b) Maï h töông ñöông; (c) Daï g tín hieä ra. c i ñoä c n u Maïch ñieän töû 3 32
  16. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá Neáu Q1 taét, Q2 daãn ñeán baûo hoaø vaø ngöôïc laïi. Daïng tín hieäu vaøo kích vi chöõ nhaät, daïng tín hieäu ra Va cuõng chöõ nhaät. Töø phaân 4V tích chuoãi Fourier coù bieân ñoä ñieän aùp haøi cô baûn: V1 ≈ cc π Moãi baùn daãn Ql.2 daãn nöûa chu kyø neân doøng maùng moät chieàu cuûa moãi transistor laø: T2 1 4V 4Vcc ∫ πcc .sinωtdt= π2.R L I Do = RL T 0 T - chu kyø tín hieäu. 2 8Vcc Coâng suaát nguoàn cung caáp P0 = 2Vcc.I Do = π2.R L 2 8V 2  4V  12 Coâng suaát ra P1 = V1 .R L =  cc  / 2R L = 2 cc = P1 lyùtöôûng π π .R L 2 P1 Ñaây laø tröôøng hôïp lyù töôûng, hieäu suaát η1 = = 1. P0 Ví duï: Thieát keá khueách ñaïi coâng suaát cheá ñoä D coù coâng suaát 20W, taûi 50Ω . Tính Vcc vaø IDo. Giaûi: P1.R L .π2 2 8Vcc P1 = = 20W ⇒ Vcc ≈ ≈ 351V , π2.R L 8 4V I Do = 2 cc = 0,285 A π .R L Thöïc teá khi daãn hoaøn toaøn ñieän aùp baõo hoaø cuûa BJT vaø ñieän trôû daãn Ron cuûa FET khaùc 0. ÔÛ BJT VC baõo hoaø < 0,l Vcc phaân tích Vbaõo hoaø cho thaáy hieäu suaát chuyeån ñoåi η1 = 1− > 0,9 . Coøn η1 veà lyù Vcc thuyeát ñaït 0,81. Moät löu yù: caàn coù taûi tieâu taùn cho haøi baäc cao ôû trong maïch. V cc Ron L Ron C VL RL -V cc Hình 3.29. Moâhình FET khoâ g lyù ng ôû ñoä n töôû cheá D. 33 Maïch ñieän töû 3
  17. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá Giaû söû maïch ñieàu höôûng noái tieáp LC coù ñoä choïn loïc cao ñieän aùp ra treân taûi laø: 4Vcc.R L vL = .sinωt = VL .sinωt π( R L + Ron) Doøng moät chieàu cuûa nguoàn cung caáp: 4Vcc I Do = π .(R L + Ron) 2 2 8Vcc Coâng suaát nguoàn cung caáp P0 = π2.(R L + Ron) 2  RL  2 8Vcc RL = P1lyù  R +R  Coâng suaát ra taûi P1 = 2 .  töôûng π (R L + R on)2 L on  P1 RL R Hieäu suaát haøi 1 η1 = = = 1− on P0 R L + Ron RL Neáu Ro
  18. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá Tín hieäu vaøo S(t) ñöôïc ñieàu cheá ñieàu roäng xung (ÑRX). Tín hieäu ÑRX coù bieân ñoä khoâng ñoåi nhöng ñoä roäng xung thay ñoåi theo tín hieäu vaøo ñöôïc khueách ñaïi ÑRX. Ñaây laø moät daïng KÑ khoaù, cheá ñoä D. Tín hieäu ÑRX coù daïng: (− j)n.J n.[ A ( mω0 + nωs ) ] 1 1 ∞ ejmω 0t ∞ ∞ X ( t) =  ∑ − 1m −∑∑ +  vôùi + n ≠ 0 m j( mω0 + nωs ) jmω0 m= −∞ n= −∞ T m= −∞ 2 Trong ñoù coù thaønh phaàn tín hieäu vaøo ωs, thaønh phaàn taàn soá laáy maãu ω0 vaø toå hôïp. Sau boä khueách ñaïi cheá ñoä D coù boä loïc thoâng thaáp loïc laáy thaønh phaàn taàn soá thaáp ωs chính laø tín hieäu S(t) ñöôïc khueách ñaïi. ω0 choïn lôùn hôn nhieàu laàn ωs. Ví duï trong maùy phaùt thanh AM ñieàu cheá Anod qua ÑRX coù f 0 khoaûng töø (80 ÷ 150) KHz. Söï khaùc bieät giöõa cheá ñoä D vaø S ôû choã ngoû ra boä khueách ñaïi cheá ñoä D coù maïch ñieàu höôûng ôû taàn soá tín hieäu vaøo, coøn ôû cheá ñoä S laø maïch LPF. V ce LPF vc C C RL -V ce Hình 3.31. Maï h khueáh ñaï coâ g suaá cao taà cheáñoä c c in t n S. Ñaùp öùng cuûa baùn daãn ôû cheá ñoä khoaù (Swiching) bò giôùi haïn ôû taàn soá ñoùng môû (on - off) cao. Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn cheá ñoä D ñöôïc duøng khueách ñaïi tín hieäu ñieàu cheá taàn soá kieåu FSK (frequency shift keyed) vaø trong moät soá tröôøng hôïp ñaëc bieät nhö taïo nguoàn AC töø DC (converter) … Maïch ÑRX coù theå laø moät boä so saùnh tín hieäu vaøo vôùi tín hieäu xung tam giaùc, taïo neân ngoû ra cuûa noù tín hieäu ÑRX coù ñoä roäng thay ñoåi theo tín hieäu vaøo. 3.11. KHUEÁCH ÑAÏI COÂNG SUAÁT CAO TAÀN CHEÁ ÑOÄ E Khueách ñaïi (KÑ) cheá ñoä D söû duïng baùn daãn nhö moät khoaù (switch) chuyeån ñoåi coâng suaát. ÔÛ cheá ñoä E, chæ coù moät baùn daãn hoaït ñoäng ôû cheá ñoä khoaù (on - off). 35 Maïch ñieän töû 3
  19. Chöông 3: Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn vaø nhaân taàn soá V cc C L C1 C2 RL Hình 3.32. Maï h khueáh ñaï coâ g suaá cao taà cheá E. c c in t n ñoä Söï khaùc bieät cheá ñoä E so vôùi D coøn ôû choã maïch ñieàu höôûng ngoõ ra ñöôïc thieát keá sao cho coâng suaát tieâu taùn laø cöïc tieåu khi baùn daãn ôû traïng thaùi chuyeån maïch (on – off, off - on). ÔÛ taàn soá cao, ngoaøi toån hao do ñieän trôû baõo hoaø coøn coù toån hao do quaùn tính chuyeån maïch, toån hao chuyeån maïch. Caùc toån hao ñoù taêng khi taàn soá taêng do ñoù hieäu quaû cuûa cheá ñoä naøy so vôùi cheá ñoä B, C chæ khi taàn soá laøm vieäc thaáp hôn moät caáp Giaû söû xung coù ñoä roäng 2θ = 1800; khi ñoù coù: 2 I I c1 = .I cm ; I c0 = cm π 2 ( Vcc − Vcbaõo ) 4 Vc1 = hoaø π 1 Coâng suaát nguoàn cung caáp P0 = I cm.Vcc 2 Coâng suaát tieâu taùn cheá ñoä khoaù trong 1 chu kyø π Vcbaõo 1 12 ∫πI c(t).Vc(t).dωt = 2 I cmrbaõo = P0 Vcc hoøa Ptt = hoøa 2π − Hieäu suaát chuyeån ñoåi cheá ñoä khoaù: (P − Ptieâu ) V hoøa Ptt 0 taùn = 1− cbaõo η= = 1− P0 P0 Vcc Ñaây laø hieäu suaát chuyeån ñoåi nguoàn cung caáp sang caùc thaønh ∞ ∑P phaàn coâng suaát haøi n 1 ÔÛ maùy phaùt coâng suaát ra coù ích cuûa haøi 1 . loaïi haøi baäc cao. 8  V hoøa  P1 1 I c1 V c1 8 = 2 .η = 2 .1− cbaõo  η1 = = . π Vcc  P0 2 I c0 Vcc π   Ñeå giaûm coâng suaát tieâu taùn haøi baäc cao treân collector, caàn theâm boä loïc thoâng cao thoaùt thaønh phaàn haøi cao. Maïch ñieän töû 3 36
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2430 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2