Умножитель частоты с 9МГц до 27МГц
Добавил: STR2013,Дата: 26 Июл 2016Для постройки радиолюбительских ВЧ конструкций бывает необходимость умножить частоту генератора.
Ниже представлена схема утроителя частоты на трех транзисторах для диапазона 27Мгц.
Принципиальная схема утроителя частоты с 9МГц до 27МГц.
Описание схемы
Транзистор T1, входящий в состав утроителя частоты, преобразует входной сигнал в импульсы.
За транзистором Т2 следует фильтр верхних частот, ослабляющий остатки первой гармоники 9 МГц. Транзистор Т3 функционирует вместе с фильтром нижних частот, устраняющим гармоники, которые появляются во время работы в режиме класса С.
Потенциометр Р нужен для подстройки амплитуды входного сигнала до оптимального значения. Количество витков, указанных на схеме, действительно для катушек диаметром 8 мм при длине намотки 10-15 мм.
Транзисторы Т2 и Т3 используются, когда напряжение смещения на базы не подается.
Linear/Interface ICs, Motorola, 1993г.
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ
П О П У Л Я Р Н О Е:
- Красивая объёмная снежинка из бумаги
- Простое самодельное переговорное устройство по одно- или двухпроводной линии
- Начинающим радиолюбителям об электронике
Скоро Новый год — пора наряжать ёлку и комнату! Какой же новый год и без СНЕЖИНОК? Давайте сегодня рассмотрим: как можно легко и быстро сделать простую, но красивую объёмную снежинку из бумаги.
Подробнее…
Как обеспечить громкоговорящей связью, скажем, два пункта, удаленных друг от друга на значительное расстояние? Подобная задача возникает в школе, пионерском лагере, в небольшом поселке или далеко удаленных комнатах дома.
И во всех подобных случаях приходит на помощь переговорное устройство.
Подробнее…
Дорогие друзья!
Все вы, конечно, знакомы с обширнейшей областью современной техники —
Внимательно посмотрите вокруг, и вы увидите немало приборов, которые благодаря электронике переживают второе рождение.
Подробнее…
Популярность: 1 099 просм.
Умножители напряжения схема | Техника и Программы
До недавнего времени умножители напряжения недооценивали. Многие разработчики рассматривают эти схемы с точки зрения ламповой технологии, и поэтому упускают некоторые прекрасные возможности.
Многие учебники подробно останавливаются на недостатках умножителей напряжения. Утверждается, что у них плохая стабильность напряжения и они слишком сложны. Констатация этих недостатков имеет под собой почву, но основана она на опыте применения ламповых схем, которые всегда работали с синусоидальными напряжениями с частотой 60 Гц. Свойства умножителей напряжения значительно улучшаются, когда они работают с прямоугольными, а не с синусоидальными напряжениями, и особенно при работе с высокими частотами.
При частоте переключения 1 кГц, и тем более при 20 кГц, умножитель напряжения заслуживает переоценки его возможностей. Учитывая, что для прямоугольного колебания пиковое и среднее квадратичное значение равны, конденсаторы в схеме умножителя имеют намного большее время накопления заряда, по сравнению со случаем синусоидальных колебаний. Это проявляется в повышении стабильности напряжения и улучшении фильтрации. Известно, что очень хорошая стабильность возможна и при синусоидальном напряжении, но только за счет конденсаторов большой емкости. Некоторые полезные схемы умножителей напряжения показаны на рис. 16.4. Два различных изображения одной и той же схемы на рис. (А) показывает, что способ начертания схемы может иногда вводить в заблуждение.
Хотя стабильность теперь не является большой проблемой в умножителях напряжения, очень хорошая стабильность вовсе не обязательна в системе, где об окончательной стабилизации выходного постоянного напряжения позаботятся один или несколько контуров обратной связи.
Умножитель напряжения облегчает создание хорошего инвертора. Трансформатор инвертора лучше всего работает с коэффициентом трансформации около единицы. Значительные отклонения от этой величины, особенно при повышении напряжения, часто приводят к появлению достаточно большой индуктивности рассеяния в обмотках трансформатора, что вызывает неустойчивую работу инвертора.
Рис. 16.4. Схемы умножителей напряжения. Обе схемы на рис. (А) электрически идентичны. Обратите внимание на допустимые и запрещенные варианты заземления различных цепей – в некоторых случаях генератор и нагрузка не могут использовать одну и ту же точку заземления.
Когда мы имеем дело с напряжениями синусоидальной формы, следует помнить, что умножители напряжения оперируют с пиковым значением напряжения. Таким образом, так называемый удвоитель напряжения, работающий с входным напряжением, имеющим эффективное значение 100 В, даст на выходе напряжение холостого хода 2 х 1,41 х 100 = 282 В.
Таким образом, если емкость конденсаторов велика, а нагрузка относительно небольшая, то результат больше похож на утроение входного эффективного значения напряжения. Подобное рассуждение справедливо и для других умножителей.
Если принять равными емкости всех конденсаторов и синусоидальное напряжение на входе, то умножители напряжения должны иметь величину (ocr не менее 100, где (0=2К /, рабочая частота выражена в герцах, емкость в фарадах, а – эффективное сопротивление в омах, соответствующее самой низкоомной нагрузке, которая может быть подключена. В этом случае выходное напряжение составит не менее 90% от максимально достижимого постоянного напряжения и будет относительно слабо изменяться. Для напряжения прямоугольной формы величина cocr может быть значительно меньше 100.
При выборе схемы умножения напряжения следует уделить внимание заземлению. На рис. 16.4, символ генератора обычно представляет вторичную обмотку трансформатора. Заметьте, что если один из выводов нагрузки должен быть заземлен, то в однополупериодных схемах возможно заземление одного вывода трансформатора, а в двухполупериодных вариантах нет.
Схемы, показанные на рис. 16.4(A), идентичны и являются двухполупериодными выпрямителя с удвоением напряжения. Схема на рис. В представляет собой однополупериодный выпрямитель с удвоением напряжения. Схема рис. С работает как однополупериодный утроитель. Двухполупериодный учетверитель показан на рис. D, а однополупериодный учетверитель на рис. Е. Подобные умножители напряжения, находят широкое применение в телевизионных источниках питания обратного хода, обеспечивающих кинескопы высоким напряжением. Они используются также в счетчиках Гейгера, лазерах, электростатических сепараторах и т.д.
Хотя двухполупериодные умножители напряжения имеют лучшую стабильность и меньшие пульсации, чем однополупериодные, практически различия становятся небольшими, если используются прямоугольные колебания высокой частоты.
Используя конденсаторы большой емкости, всегда можно улучшить стабильность напряжения и уменьшить пульсации. Вообще, при частоте 20 кГц и выше, наличие у однополупериодных умножителей общей точки заземления оказывает определяющее влияние на выбор конструктора.
Соединяя большое число элементарных каскадов, можно получать очень высокие постоянные напряжения. Хотя этот способ не нов, реально осуществить его, используя полупроводниковые диоды, оказалось проще, чем с прежними ламповыми выпрямителями, которые осложняли задачи изоляции и стоимости из-за цепей накала. Два примера многокаскадных умножителей напряжения показаны на рис. 16.5. Они умножают амплитудное значение входного переменного напряжения в восемь раз. В схеме на рис. 16.5А, ни на одном конденсаторе напряжение не превышает величины 2К Отличительной особенностью схемы, изображенной на рис. 16.5В является общая точка земли для входа и выхода. Однако номинальные напряжения конденсаторов должны постепенно повышаться по мере того, как они приближаются к выходу схемы.
Хотя при частоте 60 Гц это приводит к увеличению габаритов и стоимость, но при высоких частотах эти недостатки менее чувствительны. Диоды в обеих схемах должны выдержать пиковое входное напряжение Е, но для надежности следует применять диоды с номинальным напряжением, по крайней мере, в несколько раз выше, чем Е, В этих схемах обычно используются конденсаторы, имеющие одинаковые емкости. Чем больше емкость конденсаторов, тем лучше стабильность и меньше пульсации. Однако конденсаторы большой емкости накладывают повышенные требования к диодам в отношении максимальных значений токов.
Схема, показанная на рис. 16.6, оказалась очень полезной для применения в электронике. Заметьте, что она работает от однополярной последовательности импульсов. Это схема умножителя напряжения Кок-рофта-Уолтона, которая часто встречается в литературе. Хотя все конденсаторы могут иметь одну и ту же емкость и одно и то же номинальное напряжение Е, но лучше воспользоваться следующим подходом:
Сначала рассчитываем емкость выходного конденсатора
где /q — выходной ток в амперах, а / – длительность однополярного импульса в микросекундах.
Рис. 16.6. Умножитель напряжения на шесть, работающий от источника однополярных импульсов. Назначение чисел рядом с конденсаторами объяснено в тексте.
То, что конденсаторы около входа имеют большую емкость, чем те, которые ближе к выходу, связано, с перекачкой заряда, который естественно должен быть достаточно большим на входе. В течение одного цикла происходит 2/2—1 переносов заряда. При каждом из таких переносов, происходит естественная потеря энергии. Эти потери энергии минимальны, если емкости конденсаторов рассчитаны так, как было сказано выше.
Первое испытание любого умножителя напряжения должно проводиться с переменным автотрансформатором или с каким-нибудь другим устройством, позволяющим плавно повышать входное напряжение. В противном случае скачком тока могут быть разрушены диоды. Строгость соблюдения этого правила зависит от таких факторов, как емкость конденсаторов, уровень мощности, частота, ESR конденсаторов и, конечно, номинальный пиковый ток диодов.
Возможно, на входе умножителя необходимо поместить терморезистор, или резистор, включаемый с помощью реле. С другой стороны, во многих случаях можно обойтись вообще без защиты, потому что вполне доступны диоды, работающие с большими пиковыми токами. Иногда, защита «невидима», например, трансформатор на входе просто не может обеспечить большой скачок тока.
При работе с высокими напряжениями величина прямого падения напряжения на диодах не существенна. При низком напряжении накапливающееся падение напряжения на диодах может помешать достижению требуемого выходного напряжения и существенно понизить к.п.д. умножителя напряжения. Следует убедиться, что время обратного восстановления диодов совместимо с частотой входного напряжения. Иначе, рассчитанный коэффициент умножения напряжения будет «загадочно» отсутствовать.
|
В статье описаны основные варианты умножителей В современных радиоэлектронных устройствах умножители нашли широкое
применение. Они используются в телевизионной и медицинской аппаратуре (источники
анодного напряжения кинескопов, питания маломощных лазеров), в измерительной
технике (осциллографы, приборы для измерения уровня и доз радиоактивного
излучения), в приборах ночного видения и электрошоковых устройствах, бытовых и
офисных электронных устройствах (ионизаторы, «люстра Чижевского»,
ксерокопировальные аппараты) и многих других областях техники. Произошло это
благодаря главным свойствам умножителей — возможности формировать высокое, до
нескольких десятков и сотен тысяч вольт, напряжение при малых габаритах и массе.
Еще одно их важное преимущество — простота расчета и изготовления. Умножитель напряжения состоит из включенных определенным образом диодов и конденсаторов и представляет собой преобразователь напряжения переменного тока низковольтного источника в высокое напряжение постоянного тока. Принцип его работы понятен из рис. 1, на котором приведена схема однополупериодного умножителя. Рассмотрим происходящие в нем процессы поэтапно. Во время действия отрицательного полупериода напряжения конденсатор С1 заряжается через открытый диод VD1 до амплитудного значения приложенного напряжения Uа. Когда к входу умножителя приложено напряжение положительного полупериода, конденсатор С2 через открытый диод VD2 заряжается до напряжения 2Uа. Во время следующего этапа — отрицательного полупериода — через диод VD3 до напряжения 2Uа заряжается конденсатор С3. И, наконец, при очередном положительном полупериоде до напряжения 2Uа заряжается конденсатор С4. Очевидно, что запуск умножителя происходит за несколько периодов переменного напряжения. Постоянное выходное напряжение складывается из напряжений на последовательно включенных и постоянно подзаряжаемых конденсаторах С2 и С4 и составляет 4Uа. Изображенный на рис. 1 умножитель относится к
последовательным умножителям. Наиболее часто применяют последовательные умножители. Они более универсальны, напряжение на диодах и конденсаторах распределены равномерно, можно реализовать большее число ступеней умножения. Имеют свои достоинства и параллельные умножители. Однако такой их недостаток, как увеличение напряжения на конденсаторах с увеличением числа ступеней умножения, ограничивает их применение до выходного напряжения примерно 20 кВ. На рис. 3 и 4 приведены схемы двухполупериодных умножителей. К достоинствам первого (рис. 3) следует отнести следующие: к конденсаторам С1, С3 приложено только амплитудное напряжение, нагрузка на диоды равномерна, достигается хорошая стабильность выходного напряжения. Второй умножитель, схема которого приведена на рис. При расчете умножителя следует задать его основные параметры: выходное напряжение, выходную мощность, входное переменное напряжение, требуемые габариты, условия работы (температура, влажность). В таблице приведены типовые значения параметров и область применения умножителей напряжения.
Кроме того, необходимо учесть некоторые ограничения: входное напряжение может быть не более 15 кВ, частота переменного напряжения ограничена в пределах 5…100 кГц, выходное напряжение — не более 150 кВ, интервал рабочей температуры от -55 до +125 град. С, а влажности — 0… 100 %. На практике разрабатывают и применяют умножители с выходной мощностью до 50 Вт, хотя реально достижимы значения в 200 Вт и более. Выходное напряжение умножителя зависит от тока нагрузки. При условии, что
входное напряжение и частота постоянны, оно определяется формулой: Uвых = N Uвх — [ I ( N3 + 9 N2 / 4 + N / 2 ) / 12 F C , где
I — ток нагрузки, А; N — число ступеней умножителя; F — частота входного
напряжения, Гц; С — емкость конденсатора ступени, Ф. Эта формула приведена для расчета последовательного умножителя. В параллельном для получения того же выходного тока необходимая емкость меньше. Так, если в последовательном емкость конденсатора 1000 пф, то для трехступенчатого параллельного умножителя потребуется емкость 1000 пФ / 3 = 333 пФ. В каждой последующей ступени такого умножителя следует применять конденсаторы с большим номинальным напряжением. Обратное напряжение на диодах и рабочее напряжение конденсаторов в последовательном умножителе равно полному размаху входного напряжения. При практической реализации умножителя следует уделить особое внимание выбору его элементов, их размещению и изоляционным материалам. Конструкция должна
обеспечивать надежную изоляцию во избежание возникновения коронного разряда,
который снижает надежность умножителя, приводит к выходу его из строя. Д. САДЧЕНКОВ |
Этот
Существуют также параллельные умножители
напряжения, для которых требуется меньшая емкость конденсатора на ступень
умножения. На рис. 2 приведена схема такого однополупериодного умножителя.
4, отличают такие качества, как возможность обеспечения высокой мощности, простота в изготовлении, равномерное распределение нагрузки между компонентами, большое число ступеней умножения.
..200
..15000
Задавая выходное
напряжение, ток, частоту и число ступеней, из нее вычисляют требуемую емкость
конденсатора ступени.
Если требуется изменить полярность выходного напряжения, полярность включения
диодов следует изменить на обратную.
Схема высоковольтного генератора
Я как любитель всяких импульсных и особенно высоковольтных устройств
решил сделать высоковольтный генератор (идея вообще-то была сделать
люстру Чижевского). Подошел я к этому весьма творчески. Т.е. как всегда
чужую готовую схему повторять неинтересно — надо что-то сочинить свое.
Сначала я правда перепробовал кучу схем. На транзисторах делал — мне
что-то не понравилось, да и транзисторы грелись сильно. Сделал обычную
схему на тиристорах — трансформатор сильно трещит (можно его конечно
залить эпоксидкой, но возиться не хотелось). Частота низкая импульсы
короткие.
Да и напряжения высокого какого хотел (а хотелось по больше)
я не получил. И я решил пойти другим путем — чтобы треск или свист
не был слышен, я решил поднять частоту за пределы слышимости, т.е.
килогерц 20-30 и при этом сделать генератор на тиристоре. У меня для
этого было несколько высокочастотных тиристоров ТЧ63. Мощная штука
— частота до 33кГц, ток постоянный 63А, а импульсный ток килоампера
полтора, т.е. для импульсных устройств подходит идеально.
Попробовал я сначала вот эту схему (с этим тиристором):
Но почему-то я не смог выжать с однопереходного транзистора больше
10 кГц, ну а свист — кому понравится. Хотя в принципе схема не плохая.
Хотя недостаток был еще один — резистор R3 греется очень сильно, причем
мне пришлось ставить два проволочных остеклованных по 7 Ватт каждый,
и все равно нагрев чрезмерно большой.
Меня это не устроило. Хотя на
выходе получил достаточно большое напряжение — пробивало зазор в несколько
миллиметров. К сожалению напряжение померить было нечем — проверял
на глазок по ширине пробивного зазора. В разной литературе указывается
по разному, но в большинстве принято считать для переменного напряжения
примерно 1 мм на 1 кВ, а для постоянного 1 мм на 3 кВ. Хотя это зависит
от частоты (для переменного тока) и от влажности и давления. У меня
ширина пробоя оказалась миллиметров 10-12 для переменного тока (почему-то
при попытке выпрямить или пропустить через умножитель напряжение падало
настолько сильно, что зазор уменьшался почти до нуля). Меня все это
совершенно не устроило. Вот тут я и ступил на путь создания «высоковольтного
монстра».
Во-первых я собрал задающий генератор по стандартной, годами проверенной
схеме.
На двух транзисторах разной проводимости. Это позволило без
труда сделать генератор коротких импульсов с частотой изменяемой в
широких пределах от 1 кГц до 50-70 кГц. Трансформатор на ферритовом
колечке диаметром 10-12 мм.
Затем порывшись в груде книг и учебников я выбрал другое включение конденсатора-тиристора-трансформатора (именно так кстати делается в электронных тиристорных схемах зажигания) ее преимущество в том, что этот вариант включения практически не боится короткого замыкания на выходе:
И самое главное вместо так непонравившегося мне греющегося резистора
я поставил дроссель Др1 (кстати пусковой дроссель от лампы дневного
света). Дроссели Др2 и Др3 в принципе защитные (по 16 витков на феррите),
но можно их наверное не ставить (хотя Др3 — влияет на резонанс).
Когда я все это включил, то начал с минимальной частоты и напряжения
питания вольт 30-50. Сначала я услышал писк и на выходе пробивало зазор
в пару миллиметров. Затем я стал повышать частоту и при приближении
к 18-20 кГц писк не стал слышен. А вот дальше произошло самое интересное.
В какой-то момент система попала в резонанс. Я услышал мощное шипение,
и между выходными проводами образовалась дуга длиной миллиметров в
45, причем это было не просто потрескивание с синей искрой — это была
дуга с высокой энергией ярко сиреневого цвета — такой плазменный жгут
или шнур. И это все при напряжении питания в 60 вольт (если честно,
я больше 80 В дать просто побоялся). Я решил проверить как обычно на
пробой плотного листа бумаги (с предыдущими схемами я баловался — симпатичные
такие дырочки получались). Сказать, что ее пробило — это ничего не
сказать — бумага вспыхнула сразу при касании к дуге.
Т.е. энергия была
очень высокой. Если я концы провода подносил ближе друг к другу — они
на концах начинали плавиться (тут мне и пришла мысль, что сварочник
надо делать именно на тиристорах и где-то на этой же частоте). Пробивался
даже фторопласт. Причем в этой схеме я использовал строчный трансформатор
от цветного лампового усилителя, а выходная обмотка там имеет мало
витков и при обычно схеме на выходе получалось небольшое напряжение
(у ч/б телевизоров строчник с более большим коэффициентом трансформации).
Я подумал, а что если напряжение питания поднять до 220В — сколько
будет тогда на выходе (хотя скорее всего пробило бы трансформатор).
Когда улеглись первые восторги, я начал замечать и недостатки это
конструкции. Во-первых, через пару минут работы (а то и меньше) начинал
разогреваться трансформатор (и довольно сильно) затем тиристор и даже
диод (мощность-то прокачивалась ого-го).
Во-вторых система оказалась
очень чувствительна к изменениям частоты генератора (все-таки схема-то
резонансная). Так же на резонанс влияло и изменение нагрузки. Но что
хуже всего — при такой высокой частоте колебаний — я нигде не смог
это применить. Выпрямить невозможно — пробовал ставить на выходе высоковольтные
(12 кВ, 300 мА, исправные) диоды — они начинали нагреваться даже, если
припаяны одним концом, а второй просто висит в воздухе (в пространство
что ли излучают). Даже при подключении высоковольтного кабеля длиной
всего сантиметров 20 — напряжение падало в десятки раз (может резонанс
сбивается и регулировка частоты не помогает). Пробовал собрать умножитель
на выходе — с тем же результатом.
Где применить такое я не знаю. Думал даже электрошокер сделать, но
схема у меня работала вольт от 16-20 не меньше, да и мощность потребляла
большую и размеры были приличные (тиристор довольно внушительных размеров,
дроссель, мощный конденсатор, строчный трансформатор — это будет не
миниатюрное устройство, а «ранцевый» вариант, если учесть, что батареек
надо к нему штук 16), к тому же в шокере на выходе должно быть постоянное
напряжение (а если все-таки переменка, то на маленькую частоту).
Да
и вообще я такое побоюсь применить — убьет еще кого ненароком или пробьет
изоляцию и мне достанется. Короче забросил я этого монстра. Хотя идея
была красивая.
Источник: http://radiolub.chat.ru/Monstr/monstr.htm
Генератор высокого напряжения своими руками
Привет всем любителям самоделок. В этой статье я расскажу, как сделать генератор высокого напряжения своими руками, применение которого достаточно широкое, его можно будет использовать в качестве питания газоразрядных ламп, озонатора для травления крыс. Также он идеально подойдет для создания шокера или же электроподжига газа. Думаю многим стало интересно как это собрать, поэтому не затягиваем и переходим к сборке, самое же устройство основано на блокинг-генераторе.
Но перед прочтением подробной сборки предлагаю посмотреть видео, где можно наглядно увидеть принцип действия самоделки и понять, а надо ли оно мне.
Для того, чтобы сделать своими руками генератор высокого напряжения, понадобится:
* Транзистор IRF3205 с радиатором
* Аккумулятор типа 18650
* Умножитель
* Резистор на 100 Ом
* Паяльник, припой, флюс
* Строчный трансформатор ТВС-110ПЦ15
* Обмоточный провод, диаметр 1 мм и длиной 1 м
* Канцелярский нож или скальпель
* Провода
Вот и все, что нужно для изготовления данной самоделки, думаю не так и сложно все это найти, учитывая, что почти все детали были взяты из старого телевизора.
Шаг первый.
Данный трансформатор работает по принципиальной схеме, которая достаточна легка в повторении любому начинающему в этом деле.
Первым делом берем транзистор IRF3205 и прикручиваем к нему радиатор через термопасту, так как в процессе работы он будет греться.
К левой ножке транзистора или же затвору припаиваем резистор на 100 Ом, который в моем случае собран из двух резисторов, соединенных параллельно.
После того, как припаяли резистор, переходим к строчному трансформатору, его можно найти практически в каждом старом телевизоре, поэтому не спешите выбрасывать его. Сопротивление вторичной обмотки данного трансформатора равняется 150 Ом.
Шаг второй.
На данном этапе необходимо намотать 10 витков с отводом от середины на трансформаторе, делается это обмоточным проводом, диаметр которого 1 мм.
После намотки 10-ти витков необходимо оголить провода в начале и конце, а также убрать часть изоляции с среднего провода. Из опыта скажу, что удобнее всего это делать при помощи скальпеля, купленного в Китае.
Оголенные провода теперь можно залудить, преждевременно нанеся флюс на них. К началу обмотки припаиваем второй вывод резистора, который до этого припаивали к транзистору.
Второй конец обмотки припаиваем к стоку или же среднему выводу транзистора.
К крайнему правому выводу транзистора или же истока припаиваем еще один провод.
Припаиваем провод к отводу от середины обмотки и еще один провод паяем к выводу вторичной обмотки трансформатора.
Теперь можно попробовать трансформатор на работоспособность, подключив аккумуляторную батарею на 3.7 вольт типа 18650 к истоку транзистора и к отводу от середины обмотки, на трансформаторе получаем выходное напряжение в 5 киловольт, дуга видна, но при этом она слишком маленькая.
Шаг третий.
Увеличить выходное напряжение можно при помощи умножителя, данный вариант увеличит напряжение с 5 киловольт до 20-ти.
Такой умножитель также не составит труда найти, так как часто встречается в старых телевизорах времен СССР. С выхода трансформатора припаиваем провода к умножителю, в итоге на контактах умножителя получаем достаточно хорошую большую дугу, которую в дальнейшем можно применить в различных проектах.
В ходе проверки генератор работал исправно, также получилось запитать от него газоразрядную лампу, что также может кому-то пригодиться.
На этом у меня все, спасибо за внимание и всем творческих успехов. Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Умножитель ёмкости в фильтре блока питания усилителя класса «A». Давим пульсации и фон
Часто случается, что паяльщики обращаются к схемотехнике УЗЧ класса «А» с целью добраться до «того самого, офигительного звука», будь это классические усилители Джона Линсли-Худа, Нэльсона Пасса или множества вариантов из Сети, например наш Project-3 «Symphonic Alfa».
К сожалению, при этом не все самодельщики принимают во внимание, что усилители класса «А» требуют использования источника питания с очень низким уровнем пульсаций. А это приводит к непобедимому фону и последующему разочарованию.
Фон — неприятная штука, почти метафизическая. Слишком много причин и механизмов возникновения. Методов борьбы описано тоже много: от правильной прокладки проводов до изменения схем.
Я сегодня хочу обратиться к теме «кондиционирования» питания УЗЧ. Будем давить пульсации!
Содержание / Contents
Предлагаемая схема фильтра очень проста и не является ни секретом ни новинкой. Полистайте старые книжки и наверняка найдете её. В зарубежных источниках схема обычно называется «умножитель ёмкости», «фильтр с умножителем ёмкости» (Capacitance Multiplier).Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Тех, кто пожелает разобраться с темой досконально, отправляю к подробной статье Рода Эллиотта Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
А тем, у кого руки уже потянулись к паяльнику, коротко скажу, что эквивалентом такого фильтра послужил бы конденсатор ёмкостью приблизительно равной ёмкости конденсатора в базе транзистора, умноженной на коэффициент передачи транзистора.
Т.е. мы получим около 1 Фарада (миллион мкФ!) при h31 транзистора = 1000 и конденсаторе 1000 мкФ.
Эти неловкие каракули — мой первый опыт использования CAD-пакета EAGLE T — BDW93C
C1 — 0.022
C2 — 0.022
C3 — 2200,0×25
C4 — 2200,0×25
C5 — 2200,0×25
C6 — 2200,0×25
C7 — 2200,0×25
C8 — 0.1
C9 — 0.1
C10 — 0.022
C11 — 0.022
R1 — 200
R2 — 200
R3 — 10k
R4 — 1k5
Мне приглянулся дарлингтон BDW93C от ST: отличные характеристики (см. даташит внизу), невысокая цена, удобный корпус TO-220. Транзистор был добыт и с успехом проверен в деле. Этот простейший фильтр на BDW93C работает замечательно, давит пульсации и соответственно фон, очень эффективно.
Достаточно сказать, что применение фильтра позволило воплотить изначально задуманное объединение питания наших ЦАПа и ушника в классе «А» (GoldSmith + Symphonic). Т.е. можно использовать один штатный малогабаритный трансформатор ЦАПа для питания обоих устройств.Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.Желающим попробовать идею на практике предлагаю печатку, рассчитанную на установку некоторых элементов с наших Проджектов. В прочих случаях можно применить любые подходящие трансформаторы и радиаторы.
Размер печатки 115×50 мм. Печатка разведена в пакете EAGLE с учетом требований, изложенных в статье Эллиотта.Итак, снимаем с платы ЦАПа трансформатор, а с платы ушника — ненужный более стабилизатор 7812 и радиатор. Собираем фильтр, проверяем, включаем, мерим. В зависимости от положения подстроечного резистора разница между входным и выходным напряжением фильтра может составить несколько Вольт.
Подаём питание на ЦАП (ноги конденсатора С1 — 2200 мкФ) и на ушник (ноги конденсатора С18 — 470 мкФ) свитыми проводами с выхода фильтра.
Мерим и устанавливаем выходное напряжение под нагрузкой. Я себе выставил 9,5 В при входном напряжении ок. 11,7 В.
Радиатор при работе тёплый, но очень далек от критического нагрева.
Соединяем сигнальные выходы ЦАПа с переменным резистором и входами ушника нетолстым экранированным проводом. Экран должен быть плотным, сплетенным. Длинна неэкранированных концов не более 10 мм.
Вот и всё. Отныне имеем питание от мелкого штатного трансика и полное отсутствие вредного влияния пульсаций: ни фона, ни шума, ни «гммм», ни «хссс», ни «псс» и полная тишина при отсутствии сигнала.Заметьте — это прямо в уши, ведь слушаем наушниковый усилитель.
Описанный фильтр конечно можно применить и для УЗЧ в классе «АВ» (необходимо увеличить ёмкости — см. статью Эллиотта) или для двухполярного БП и пр.
Друзья, всем удачи!
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
Даташит дарлингтона BDW93C
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
Архив упомянутой статьи Рода Эллиотта
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
Игорь Котов (Datagor)
Россия, Сибирь, г.Новокузнецк
Основатель, владелец и главный редактор Журнала практической электроники datagor.ru.
Founder, owner and chief editor of datagor.ru.
Умножители частоты RF — все RF
Что такое умножители частоты RF?
Умножители частоты — это устройства, вырабатывающие выходной сигнал, частота которого кратна входному сигналу. Множитель может быть 2x (удвоители частоты), 3x, 4x и так далее. Мы перечислили умножители частоты от ведущих производителей и сделали их доступными для поиска по спецификациям. Мы просмотрели каталог более 40 производителей, чтобы определить их миксеры Image Reject.Данные о продуктах из всех этих различных каталогов производителей были стандартизированы и добавлены в нашу базу данных, чтобы пользователи могли проводить параметрический поиск.
При поиске множителя частоты следует указать следующие важные параметры:
Входная частота (МГц): Это частота, которая вводится в множитель, то есть это частота, которую необходимо умножить.
Коэффициент умножения: Это множитель, на который будет умножена частота входного сигнала — это может быть 2x, 3x, 4x и так далее.
Выходная мощность (дБм): Это уровень мощности выходного сигнала.
Типы РЧ умножителей: В основном есть два типа умножителей: активные умножители и пассивные умножители. Активные умножители создают выходной сигнал с уровнем мощности, который больше или равен уровню входной мощности. Это увеличение уровня мощности известно как усиление преобразования. Пассивные умножители создают выходной сигнал с уровнем мощности ниже уровня входной мощности.Эта потеря уровня мощности известна как потеря преобразования.
После того, как вы найдете множители частоты, соответствующие вашим требованиям, вы сможете просмотреть дополнительную информацию о них, загрузить таблицы данных и затем запросить расценки на продукты, для которых вы хотели бы получить расценки. Предложение направляется производителю или его дистрибьютору в вашем регионе, который свяжется с вами и сообщит запрошенную информацию.
% PDF-1.4 % 215 0 объект > endobj xref 215 91 0000000016 00000 н. 0000002737 00000 н. 0000002884 00000 н. 0000003627 00000 н. 0000004229 00000 п. 0000004343 00000 п. 0000004861 00000 н. 0000004909 00000 н. 0000004957 00000 н. 0000005005 00000 н. 0000005042 00000 н. 0000005090 00000 н. 0000005138 00000 п. 0000005186 00000 п. 0000005234 00000 п. 0000005754 00000 н. 0000005922 00000 н. 0000006336 00000 н. 0000006884 00000 н. 0000007336 00000 н. 0000008258 00000 н. 0000008500 00000 н. 0000008953 00000 п. 0000009133 00000 п. 0000009615 00000 н. 0000009999 00000 н. 0000010820 00000 п. 0000011662 00000 п. 0000012513 00000 п. 0000013394 00000 п. 0000014198 00000 п. 0000014590 00000 п. 0000014899 00000 п. 0000015242 00000 п. 0000015523 00000 п. 0000016073 00000 п. 0000016100 00000 п. 0000016628 00000 п. 0000016942 00000 п. 0000017078 00000 п. 0000017982 00000 п. 0000019155 00000 п. 0000024383 00000 п. 0000024653 00000 п. 0000024920 00000 н. 0000031271 00000 п. 0000041617 00000 п. 0000041708 00000 п. 0000046544 00000 п. 0000046614 00000 п. 0000047433 00000 п. 0000048214 00000 п. 0000054112 00000 п. 0000072097 00000 п. 0000072913 00000 п. 0000073726 00000 п. 0000074542 00000 п. 0000075337 00000 п. 0000076153 00000 п. 0000076969 00000 п. 0000077079 00000 п. 0000078011 00000 п. 0000078298 00000 п. 0000078629 00000 п. 0000093897 00000 п. 0000094166 00000 п. 0000107849 00000 п. 0000108127 00000 н. 0000109825 00000 п. 0000113945 00000 н. 0000115643 00000 н. 0000121914 00000 н. 0000123612 00000 н. 0000162423 00000 н. 0000164121 00000 н. 0000168689 00000 н. 0000170387 00000 н. 0000174530 00000 н. 0000176228 00000 н. 0000180605 00000 н. 0000182602 00000 н. 0000259209 00000 н. 0000260907 00000 н. 0000264221 00000 н. 0000265919 00000 п. 0000270251 00000 н. 0000271949 00000 н. 0000276332 00000 н. 0000278030 00000 н. 0000002558 00000 н. 0000002116 00000 н. трейлер ] / Назад 1384481 / XRefStm 2558 >> startxref 0 %% EOF 305 0 объект > поток hb«`c`b`g`qkgf @
Умножители частоты
Умножители частоты Иулиан Росу, YO3DAC / VA3IUL, http: // www.qsl.net/va3iul
Существует несколько подходов, как сгенерировать высокочастотный сигнал для частот микроволн. Прямая генерация сигнала Первый подход состоит в том, чтобы сгенерировать высокую частоту непосредственно на основной частоте с помощью генератора, настроенного на желаемую частоту. Здесь возникает несколько чувствительных вопросов из-за высокой рабочей частоты, такой как стабильность, джиттер, фазовый шум, вытягивание, толкание, низкая выходная мощность и стоимость активного компонента, необходимого для обеспечения рабочих характеристик. Генератор на полевом транзисторе может быть стабилизирован диэлектрическим резонатором.В этой ситуации могут возникнуть следующие проблемы: фазовый шум, стабильность частоты и точность.
Смеситель субгармоник Другой подход, позволяющий минимизировать проблемы, связанные с высокочастотным генератором, — это использование смесителя субгармоник.
Смеситель субгармоник Смесители субгармоник полезны на более высоких частотах, когда может быть трудно создать подходящий сигнал гетеродина. У них есть вход LO с частотой = LO / n. В смесителях субгармоник используются пары встречно-параллельных диодов, и они вырабатывают большую часть своей мощности на нечетных произведениях входных сигналов.Даже изделия отбраковываются из-за ВАХ диодов. Затухание четных гармоник определяется балансом диодов. Согласование диодов имеет решающее значение в смесителях этого типа. Короткое замыкание шлейфа LO / 2 на порте LO составляет четверть длины волны при входной частоте LO / 2, поэтому цепь разомкнута. Однако на РЧ частоте длина этого шлейфа составляет примерно половину длины волны, что обеспечивает короткое замыкание РЧ сигнала. На входе RF шлейф LO / 2 с разомкнутой цепью представляет собой хороший разрыв цепи для RF, но имеет длину в четверть длины волны на частоте LO / 2 и, следовательно, является коротким замыканием.
Смеситель с повышающим преобразованием Третий вариант генерации высокочастотного сигнала — это использование повышающего преобразователя. Конструкция повышающего преобразователя обычно привлекает гораздо меньше внимания с точки зрения методологии проектирования, чем конструкция понижающего преобразователя, которая является обычным подходом в большинстве конструкций приемников. Есть некоторые аспекты конструкции повышающего преобразователя, которые не имеют отношения к понижающим преобразователям, и наоборот. Смеситель с повышающим преобразованием требует высокой линейности и низкого уровня шума, чтобы свести к минимуму разброс паразитной мощности на соседние каналы.Следует обратить особое внимание на амплитуду гетеродина и изоляцию гетеродина по отношению к RF. Хорошим подходом к смесителю с повышающим преобразованием является сбалансированный смеситель, который обеспечивает хорошее подавление синфазного сигнала для подавления сквозного сигнала гетеродина и хорошую линейность. Уровень гетеродина должен обеспечивать разумный компромисс между коэффициентом усиления преобразования и мощностью гетеродина, но не должен ограничивать входное напряжение сжатия коэффициента усиления 1 дБ.
Смеситель с симметричным повышающим преобразованием
Умножители частоты Другой альтернативный метод для генерации мощности высокочастотного сигнала с низким фазовым шумом состоит в генерации высококачественного низкочастотного сигнала и использовании умножителя частоты для выдачи высокочастотного выходного сигнала на желаемой частоте.Этот подход является предметом данной статьи. Умножители частоты всегда будут способом генерировать самые высокие частоты. Умножитель частоты обладает тем свойством, что частота выходного сигнала кратна входной частоте.
Этот подход обычно используется в микроволновых трансиверах.
Блок-схема микроволнового приемопередатчика на основе умножителя частоты
Даже если умножитель не вносит свой собственный фазовый шум, процесс умножения частоты даже с помощью идеального бесшумного умножителя неизбежно увеличивает фазовый шум.
Причина этой неудачной характеристики заключается в том, что умножитель частоты фактически является умножителем фазы, поэтому он умножает отклонения фазы, а также частоту входного сигнала. Прямоугольник содержит нечетные гармоники. Однако, изменяя рабочий цикл формы волны, чтобы получить прямоугольную волну, можно ввести содержание гармоник четного порядка. 2-я гармоника прямоугольной волны достигает пиков, когда рабочий цикл составляет 25%, а 3-я гармоника достигает пиков, когда скважность достигает 16%.Минимальное снижение отношения несущая к шуму, CNR, в децибелах, вызванное идеальным умножителем частоты, составляет: CNR [дБ] = 20 * LOG (N), где N — коэффициент умножения. Таким образом, удвоитель частоты (N = 2) ухудшает CNR входного сигнала как минимум на 6 дБ, а учетверитель (N = 4) ухудшает CNR как минимум на 12 дБ.
Умножение очень стабильный опорный сигнал низкой частоты все еще может производить сигналы с более фазового шума, чем их производство непосредственно в микроволновом диапазоне частот. Например, типичный фазовый шум кварцевого генератора 10 МГц составляет: -170 дБн / Гц при отстройке 100 кГц.Использование цепочки умножителей (10 x 24 = 240) для получения сигнала 2,4 ГГц снижает этот фазовый шум на 20 * LOG (240) = 48 дБ, что дает: -170 дБн / Гц + 48 дБ = -122 дБн / Гц @ Смещение 100 кГц. Сравните этот фазовый шум со стандартным генератором LC-tank, работающим непосредственно на частоте 2,4 ГГц, который имеет типичный фазовый шум -100 дБн / Гц при смещении 100 кГц.
Схема умножителя частоты должна содержать нелинейное устройство и фильтры, позволяющие выбрать желаемую составляющую на выходе и отделить источник от генерируемых гармоник.
Цепь умножителя частоты с фильтрами Нелинейное устройство будет вырабатывать напряжения более высокого порядка из тока первой гармоники. Одно из этих напряжений имеет желаемый порядок и может пройти через полосовой фильтр. Фильтры нижних частот и полосовые фильтры обеспечивают высокий импеданс для всех нежелательных гармонических напряжений. Но оказывается, что если мы позволим токам других гармоник течь, продукты интермодуляции этих гармоник будут вносить вклад в желаемую гармонику выходной частоты.Это означает, что мы должны попытаться замкнуть токи нежелательных гармоник. Поскольку мы хотим подавать как можно больше мощности на нагрузку, умножитель частоты должен быть согласован на входе (для входной частоты) и на выходе (для выходной частоты).
Чтобы получить умножение частоты более высокого порядка, мы можем каскадировать несколько умножителей. Это может повысить эффективность преобразования, но также увеличивает сложность. Существуют разные возможности, касающиеся нелинейного устройства: Нам нужно устройство с нелинейной характеристикой, чтобы производить гармоники более высокого порядка.Нелинейная характеристика может быть нелинейной зависимостью I-V или C-V. Обычно в широкополосных умножителях используется нелинейная ВАХ, но когда мы хотим разработать умножитель частоты с высокой эффективностью, а не с широкой полосой пропускания, мы предпочитаем нелинейную ВАХ. Например, варакторный диод имеет нелинейную ВАХ.
Умножители частоты Формы сигналов Любая повторяющаяся форма сигнала, не являющаяся синусоидальной, содержит энергию гармоник основной частоты. Задача состоит в том, чтобы создать нелинейную схему, которая генерирует сигнал со значительной силой сигнала на желаемых гармониках.На рисунке ниже показаны члены амплитуды (пиковое значение n-й гармонической синусоидальной волны) для различных форм сигналов.
Члены амплитуды гармоник для различных форм сигналов (К. Венцель) Можно видеть, что формы сигналов с быстрыми фронтами имеют более высокие высокочастотные гармоники. Гармоники без вертикальных фронтов имеют в знаменателе n2, а формы сигналов с быстрыми фронтами имеют только n в знаменателе. Время (рабочий цикл) между положительным и отрицательным фронтами импульса определяет, какие гармоники выделяются.Например, прямоугольная волна с коэффициентом заполнения 50% имеет только нечетные гармоники. В этой ситуации время для накопления энергии четной гармоники неверно, но рабочий цикл 25% содержит большие четные гармоники: фронты возникают в нужное время, чтобы усилить определенные четные гармоники.
На рисунке ниже показано содержание гармоник в прямоугольном импульсе в зависимости от его рабочего цикла.
Содержание гармоник прямоугольного импульса в зависимости от рабочего цикла (К. Венцель) Как упоминалось ранее, диаграмма предполагает, что энергия второй гармоники будет генерироваться, когда рабочий цикл составляет 25%.Но также можно увидеть, что если рабочий цикл увеличивается до 33%, то третья гармоника падает до нуля, что может упростить фильтрацию выходного сигнала с небольшим падением желаемой второй гармоники.
Умножители частоты Характеристики Потери преобразования и максимальная мощность входного сигнала Полупроводниковые диоды, используемые в умножителях частоты СВЧ, являются пассивными устройствами с потерями и по этой причине они рассеивают энергию. Цепи встраивания также рассеивают энергию. В результате эффективность преобразования входной / выходной мощности умножителей меньше единицы.Потери преобразования, используемые для характеристики эффективности преобразования умножителей частоты СВЧ, определяются как отношение доступной мощности источника Pin_source к мощности Pout_harmonic на выходе, подаваемой на нагрузку. Эффективность преобразования определяется как отношение выходной мощности Pout, подаваемой на нагрузку, к доступной мощности входного источника Pin, и обычно выражается в процентах. Целью схемы является минимизация потерь преобразования (или максимизация эффективности преобразования) для данного устройства и частот ввода / вывода.При низкой эффективности преобразования практически вся входная мощность рассеивается в нелинейном элементе. Максимальная входная мощность ограничена возможностями управления мощностью устройства и должна быть четко указана при указании умножителя частоты. Импеданс источника и нагрузки Одним из условий для умножителя частоты диода для достижения минимальных потерь преобразования является обеспечение оптимального сопротивления источника и нагрузки для диода. Импеданс источника должен быть очень близок к комплексно-сопряженному входному импедансу Zin умножителя, чтобы минимизировать потери на отражение на входе.Импеданс нагрузки должен быть равен оптимальному значению нагрузки, в противном случае это приведет к увеличению потерь преобразования или снижению выходной мощности. Полоса пропускания BW представляет собой диапазон выходной или входной частоты, в котором потери преобразования находятся в указанных пределах.