Puls üretecimle teorik ve gerçek güç arasında büyük tutarsızlık

Nabız üretimi hakkında bazı beceriler edinmeye çalışıyorum, ancak bu kolay değil. Puls üretecimdeki giriş direnci tarafından harcanan gücü türetmeye çalıştım, ancak gerçek güçten çok daha az olduğu ortaya çıkıyor (eğer doğruysam). Benim hatam nerede?

Darbe üreteci basit bir rahatlama çığ transistör darbe üreteci.

Burada bir resim var

Düzenleme: resimde görünen 50Ohm dirençlerin bağlantısı kesilir. Burada sadece 50 Ohm zayıflatıcı rol oynamaktadır. İşte benim harcanan gücün türetilmesi:

$R$ $= R1+R2$ $C$ $C_1$ $R_L$

Nabzı osiloskop ile görselleştirebiliriz.

$(0,0)$ $V$ $\sigma$

u (t) = V - \frac{V}{σ} t .

$u(t) = V - {V\over \sigma}t.$

$R_L$

E = \frac{1}{R_{L}} \int_{0}^{σ} u^{2} (t) d t = \frac{1}{R_{L}} [- \frac{σ}{3 V} (V - \frac{V}{σ} t)^{3}]_{0}^{σ} = \frac{σ}{3 R_{L}} V^{2}

$E = {1\over R_L}\int_0^\sigma u^2(t) dt = {1\over R_L} \bigg[ -{\sigma\over 3V}\bigg(V - {V\over \sigma} t\bigg)^3\bigg]_0^\sigma = {\sigma\over 3R_L}V^2$

f

$f$

R_{L}

$R_L$

P_{m e a n} = f E = \frac{f σ}{3 R_{L}} V^{2} .

$P_{mean} = fE = {f\sigma\over 3R_L}V^2.$

$C$ $V_{av}$ $V_{av}$ $E_{cap} = CV_{av}^2/2$ $R_L$ $E$

C = \frac{2 σ}{3 R_{L}} \frac{V^{2}}{V_{a v}^{2}} .

$C = {2\sigma\over 3R_L}{V^2\over V_{av}^2}.$

$R$ $C$ $U$ $CU^2/2$ $1/f$ $\sigma$ $R$ $C$

$U = V_{av}$ $R$

P_{m e a n}^{R} = \frac{1}{2} f C V_{a v}^{2} = \frac{f σ}{3 R_{L}} V^{2} = P_{m e a n} .

$P^R_{mean} = {1\over 2} f C V_{av}^2 = {f\sigma\over 3R_L}V^2 = P_{mean}.$

$U > V_{av}$

P_{m e a n}^{R} = \frac{f σ}{3 R_{L}} \frac{U^{2}}{V_{a v}^{2}} V^{2} = \frac{U^{2}}{V_{a v}^{2}} P_{m e a n} .

$P_{mean}^{R} = {f\sigma\over 3R_L}{U^2\over V_{av}^2} V^2 = {U^2\over V_{av}^2} P_{mean}.$

Jeneratöre uygulama (yukarıdaki resimlere bakın):

$R_L = 50\ \Omega$

$R = 41 +10 = 51\ k\Omega$

$\sigma = 10\ ns$

$\Delta = 40\ \mu s$

$f = 1/\Delta = 25 \ kHz$

$V = 1.8\sqrt{1000} = 57\ V$

$V_{av} = 150\ V$

$U = 160V$

P_{m e a n} = 5.4 m W;

$P_{mean} = 5.4\ mW;$

C = 19 p F,

$C = 19\ pF,$

P_{m e a n}^{R} = 5.8 m W;

$P_{mean}^{R} = 5.8 \ mW;$

$I_{supply} = 0.6\ mA$

P_{m e a n a c t u a l}^{R} = R I_{s u p p l y}^{2} \approx 18 m W .

$P^R_{mean \ actual} = R I^2_{supply} \approx 18\ mW.$

Bu teorik güçten çok daha fazlası. Hata / hatalı varsayım nerede?

generator pulse microwave

— MikeTeX
kaynak

Mevcut ölçüm cihazının doğru olduğunu nasıl anlarsınız? Son zamanlarda kalibre edildi mi veya ölçüm cihazının doğruluğunu bir şekilde doğrulamaya çalıştınız mı?

— Elliot Alderson

Umm. Gerçekten, bunu kontrol etmedim.

— MikeTeX

Yanıtlar:

Yani, bir hafta sonra, en sonunda muammanın cevabını aldım. Cevabın, özellikle çığ dökümü ile uğraşmak isteyen kişiler için ilginç olduğunu düşünüyorum.

Sunnyskyguy'un tavsiyesini takiben yaptığım ilk şey, analog Ampermetre tarafından ölçülen akımın yanlış olup olmadığını kontrol etmek için R2 terminallerindeki voltajı kapsamaktı. Şaşırtıcı bir şekilde, aşağıdaki görüntüden, Ampermetrenin dikkat çekici bir şekilde kesin olduğu söylenebilir: ortalama akım gerçekten yaklaşık 0.6mA'dır. R1'in bir terminalindeki voltajın görüntüsü (R1 ve R2 arasında):

1:10 prob var, bu nedenle voltaj 125V toplamı, 25V yüksekliğinde bir testere dişinin ortalaması, yani 125V + 12.5V = 137.5V. Jeneratörün voltajı 162V, bu nedenle R1'den akan ortalama akım (162V - 137.5V) / (R1 = 41k) = yaklaşık 0.6mA'dır.

\frac{1}{2} \frac{57}{50} \cdot 10 n s

${1\over 2}{57\over 50} \cdot 10 ns$

Bunu kontrol etmek için, vericisi açık bırakılan ve toplayıcıdan tabana akan ters akım Ampermetre ile ölçülen 2N3904 transistör ile hızlı ve kirli bir test yaptım. Aşağıdaki ilk resimde, taban 10k dirençle (söz konusu gibi) toprağa bağlanır ve ikinci resimde taban doğrudan toprağa bağlanır:

[ firstImg [2]

Yani, ilk durumda 0.6 mA ve ikinci durumda 1.2 mA.

Çığ geriliminde (150 V) tam olarak bir akım atlama olduğuna dikkat edin; ondan önce, kollektör tabanı neredeyse iletken değildir ve bu eşikten sonra bu bağlantı hızla daha fazla iletken hale gelir ve hatta bazı voltajlarda negatif bir direnç gözlemledim. Bu, çığ kırılma voltajından sonra, kolektör-baz akımının, Ohm yasası sınırına ulaşıncaya kadar baz direnci tarafından giderek daha fazla kontrol edildiği anlamına gelir: I = 160V / 10k = 16mA (jeneratörüm besleyemedi) .

Bu cevabı sonuçlandırmak için, bu sorudan toplayıcı-temel ters akımının çığ kırılma eşik voltajından sonra çok önemli hale geldiği ve güç kaybı ve besleme akımı açısından çok ciddiye alınması gerektiği öğrenilebilir.

— MikeTeX
kaynak

I_{C B}

$I_{CB}$

Daniele'ye ve ayrıca diğer makaledeki çok faydalı cevabınız için teşekkür ederim.

— MikeTeX

Şimdi üstel bir yükselen giriş şarj akımı ve bir üçgen deşarj darbesi bekliyorum.

Ben salınım süresini 10us / 40u = 250 ppm veya% 0.025 görünür görev döngüsü ile 40us ve nabız 9 ~ 10ns olarak görüyorum, böylece yukarıdaki katkıda bulunan bu hatayı ihmal edebiliriz.

Eğer ölçüm deşarj <1ns zaman ve yükselmesi ile ~ 10ns taban darbe genişliği üçgen çıkış darbe şekli ve bekliyor harcanan güç her 50 Ohm'luk yük direnci yüksek voltaj DC jeneratörü tarafından sağlanan gücün% 100'dür. Ancak giriş gücünün sadece 1 / 3'ü kadardır. {0.32 = 5.8mA / 18mW}

Kendinize sormanız gereken soru, ölçümlerim doğru ise, gücün diğer 2 / 3'ü nereye gitti?

Transistör negatif direncinde bir miktar enerji dağıtsa ve bir TO-92 kullansa bile , ortamdan Tca = 0.127 ['C / mW] {= Tja = Tjc [' C / W]} durumunda bir termal direnç farkı vardır. . Yani sadece 12mW eksik olduğunda , bunun ne kadarının parmağınızla kolayca dağıldığını tespit edebileceğinizi varsaymamalısınız!
- Orada bunu kanıtlamak için Bağlantı Kutusu ve Ortam arasındaki termal dirençteki veri sayfası farkını kullandım.

Enerji nereye gitti? % 98 şarj direncine boşaltılmıştır. !!!

ipucu: R1 ve R2 şarj dirençlerinde ve bazıları Q1'in negatif direncinde

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
kaynak

bu görüşme sohbete taşındı. chat.stackexchange.com/rooms/95054/…

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Sadece cevabını okudum. Bana bir kez daha cevap verdiğin için teşekkürler! Bu cevabı daha önce kimin indirdiğini bilmiyorum. Şahsen yazara cevabını güncellemesi için biraz zaman ayırıyorum. Birinci çeyrekte boşa harcanan enerjinin birkaçını kontrol edebilmeniz ilginçtir. Cevabınıza gelince, sorum tam olarak neden hesaplanan enerjinin R = R1 + R2'de ölçülen enerjiden çok daha az boşa harcandığıydı. Yani, yanılmıyorsam, cevabınız soruyu tatmin edemez.

— MikeTeX

Sorunun başlangıcına yakın bir şekilde yazdığım şekliyle "bir yükte harcanan güç" anlamına gelirken, "giriş direncinde harcanan güç" anlamına geldiğimi yazdım. Bu biraz karışıklığa neden olduysa özür dilerim. Sorumu düzenledim.

— MikeTeX

50 Ohm'luk akımın "yük" (nabız) olduğunu varsaydım, ancak daha büyük yük toplayıcıdaki şarj dirençleridir.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Yüksek dV / dt geçici hata olasılığı göz önüne alındığında ortalama akım için hareketli bir bobin ölçer kullandığınıza şaşırıyorum. Ama şarj dirençler, (Sana bir bira ya da tek bir malt bahis), onlar sıcak !! ve hareketli bobin akımından hesapladığınızdan çok daha fazlası => güç. Başlangıç akımı sadece 160V / 51k ~ 3.1mA ve tetiklemedeki son akım = (V + - Vaval.) / 51k = (160-60) / 51k ~ 2mA olacak, böylece Vrms ~ 2.5mA 0.6mA değil. bu yüzden bir Pd (51k) = 2.5mA² * 51k = ~ 320 mW değerinin 5.8mW darbe üretmesini bekliyorum. Bu oran 320 / 5.8 = 55 =% 2 verimlilik !! Bu bana mantıklı geliyor.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75