Saya mencoba untuk memperoleh beberapa keterampilan tentang pembuatan pulsa, tetapi itu tidak mudah. Saya sudah mencoba untuk mendapatkan daya yang dihamburkan oleh resistor input di generator pulsa saya, tetapi ternyata jauh lebih rendah daripada daya yang sebenarnya (jika saya benar). Di mana kesalahan saya?
Generator pulsa adalah generator pulsa transistor longsor relaksasi sederhana.
Ini gambarnya
Sunting: resistor 50Ohm yang terlihat dalam gambar terputus. Hanya 50 Ohm dari atenuator yang berperan di sini. Inilah derivasi saya dari kekuatan yang hilang:
Osilator diaktifkan melalui resistor ( dalam skema) mengisi kapasitor ( dalam skema) dan mengeluarkan melalui transistor ke tahanan beban (= R4 dalam skema).
Kita dapat memvisualisasikan denyut nadi dengan osiloskop.
Kita akan mengasumsikan di sini bahwa pulsa kira-kira memiliki bentuk segitiga sudut kanan, yang sudut sudut kanannya berada pada . Misalkan adalah ketinggian segitiga (dalam Volts), dan basisnya (dalam detik). Jadi, persamaan bentuk pulsa kira-kira
Ini memberikan energi yang hilang dalam oleh satu pulsa:
(1/3 dari energi yang dihilangkan oleh gelombang persegi, ini masuk akal). Mari kita asumsikan frekuensi pulsa adalah , maka energi yang dihamburkan dalam dalam satu detik, yang juga merupakan daya rata-rata, adalah
Sekarang, kita tertarik dalam evaluasi kapasitansi . Misalkan menjadi tegangan pasokan input terkecil sehingga terjadi osilasi transistor avalanche. Tegangan terakhir kapasitor sebelum dikeluarkan ke dalam transistor adalah aproximatively , jadi energinya adalah . Tetapi energi ini hampir seluruhnya ditransmisikan oleh pulsa ke transistor dan , jadi, mengabaikan energi yang terbuang oleh transistor (yang saya periksa tetap dingin), itu sama dengan energi dihitung di atas. Ini mengarah ke:
Akhirnya, marilah kita mengevaluasi daya yang dihamburkan oleh resistor . Ingatlah bahwa energi yang terbuang dalam resistor yang mengisi kapasitansi hingga tegangan suplai adalah (sama dengan energi yang disimpan dalam kapasitor). Untuk pendekatan yang baik (sejak jauh lebih besar dari ), semua arus yang mengalir melalui digunakan untuk biaya .
Jadi, dengan , akhirnya kita memiliki energi yang dihamburkan oleh dalam satu detik, atau daya rata-rata, kira-kira
Ini adalah hasil yang aneh: daya yang dihamburkan oleh resistor input sama dengan daya yang dihamburkan oleh resistor beban.
Jika , maka kita memiliki
Aplikasi untuk generator saya (lihat gambar di atas):
,
,
,
,
,
(1.8V pada osiloskop, dengan atenuator 30db),
,
Ini menghasilkan
Tapi saya juga mengukur ,
yang menghasilkan
Ini jauh lebih dari kekuatan teoretis. Dimana anggapan yang salah / salah?
Jawaban:
Jadi, setelah seminggu, akhirnya saya mendapat jawaban dari teka-teki itu. Saya pikir jawabannya menarik, khususnya bagi orang-orang yang berniat untuk menangani longsoran salju.
Hal pertama yang saya lakukan, mengikuti saran dari Sunnyskyguy, adalah untuk lingkup tegangan di terminal R2, untuk memeriksa apakah arus yang diukur oleh Ammeter analog salah. Cukup mengejutkan, dapat disimpulkan dari gambar di bawah ini bahwa Ammeter sangat tepat: arus rata-rata memang sekitar 0,6 mA. Berikut ini gambar tegangan pada satu terminal R1 (antara R1 dan R2):
Ada probe 1:10, jadi tegangannya adalah jumlah 125V dengan rata-rata gigi gergaji 25V, yaitu 125V + 12.5V = 137.5V. Tegangan generator adalah 162V, maka arus rata-rata yang mengalir melalui R1 adalah (162V - 137.5V) / (R1 = 41k) = kira-kira 0,6mA.
Setelah diperbaiki tentang hal itu, saya perhatikan ada masalah besar: di mana muatannya mengalir? Dalam 1s, kita baru saja melihat bahwa muatan 0,6 mC mengalir. Tetapi sangat mudah untuk menghitung muatan yang mengalir melalui resistor 50 ohm dari attenuator pada gambar pulsa (lihat pertanyaan): pulsa memiliki ketinggian 57 V, dan bentuk segitiga siku kanan dari basis 10 ns, jadi muatan yang dibawa oleh satu pulsa adalah dan mengalikan dengan jumlah pulsa dalam 1 detik (25kHz), kami menemukan muatan sekitar 0,15 mC selama 1 detik. Ini jauh lebih kecil dari 0,6 mC yang mengalir melalui generator. Jadi, di mana sebagian besar muatan mengalir? hanya ada satu jalur lain yang dapat mengalir saat ini: MELALUI RESISTOR BASE R3.125750⋅10ns
Untuk memeriksanya, saya membuat tes cepat dan kotor dengan transistor 2N3904, yang emitornya dibiarkan terbuka dan arus balik yang mengalir dari kolektor ke pangkalan diukur dengan Ammeter. Pada gambar pertama di bawah ini, pangkalan terhubung ke ground melalui resistor 10k (seperti dalam pertanyaan), dan pada gambar kedua, pangkalan terhubung langsung ke tanah:
[
Jadi, 0,6 mA dalam kasus pertama, dan 1,2 mA dalam kasus kedua.
Perhatikan bahwa ada lonjakan arus tepatnya pada tegangan longsoran (150 V); sebelum itu, basis kolektor hampir tidak melakukan, dan setelah ambang ini, persimpangan ini menjadi semakin cepat melakukan, dan saya bahkan mengamati resistensi negatif pada beberapa tegangan. Itu berarti bahwa setelah tegangan longsoran salju, arus kolektor-basis semakin dikontrol oleh resistor basis, hingga mencapai batas hukum Ohm: I = 160V / 10k = 16mA (generator saya tidak dapat memberi makan) .
Untuk menyimpulkan jawaban ini, dapat dipelajari dari pertanyaan ini bahwa arus balik kolektor-pangkalan menjadi sangat penting setelah tegangan ambang batas longsoran salju longsor, dan harus dipertimbangkan dengan sangat serius mengenai disipasi daya dan arus suplai.
sumber
Sekarang saya mengharapkan kenaikan arus input input eksponensial dan pulsa pelepasan segitiga.
Saya melihat periode osilasi sebagai 40us dan pulsa sebagai 9 ~ 10ns dengan siklus tugas yang jelas 10n / 40u = 250 ppm atau 0,025% sehingga kita dapat mengabaikan kesalahan yang berkontribusi pada hal di atas.
Anda mengukur bentuk pulsa keluaran triangular yang habis dengan waktu naik <1ns dan ~ lebar pulsa 10ns dan berharap bahwa semua daya yang dihamburkan dalam resistor beban 50 Ohm adalah 100% dari daya yang dipasok oleh generator DC tegangan tinggi. Namun itu hanya 1/3 dari daya input. {0.32 = 5.8mA / 18mW}
Jadi pertanyaan yang harus Anda tanyakan pada diri Anda adalah, jika pengukuran saya akurat, kemana perginya 2/3 lainnya?
Bahkan jika transistor menghilangkan energi dalam resistansi negatif dan menggunakan TO-92, ia memiliki perbedaan resistansi termal dari ambient ke case Tca = 0,127 ['C / mW] {= Tja = Tjc [' C / W]} . Jadi dengan hilangnya hanya 12mW , Anda tidak boleh berasumsi bahwa Anda dapat mendeteksi berapa banyak yang hilang dengan mudah dengan jari Anda!
- Di sana saya menggunakan perbedaan lembar data dalam tahanan termal antara Junction-Case dan Ambient, untuk membuktikan ini.
Jadi kemana perginya energinya? 98% dibuang di resistor pengisian daya. !!!
petunjuk: di resistor pengisian R1 & R2 dan beberapa di resistensi negatif Q1
sumber