Каскад с общим эмиттером.

[mickbell]

El-Eng писал(а):

Вообще, разработчики УВЧ схем, почему-то, нередко игнорируют правила стабилизации режима работы каскада по постоянному току.

У меня на этот счёт есть такая версия. Дело в том, что каскаду по большому счёту неважно, какой коллекторный ток - поскольку его изменение ни к чему не приводит: в нагрузке-то не резистор, а чаще всего контур или дроссель - то есть коллектор при любом (в разумных пределах) токе остаётся под напряжением питания и транзистор не уходит в насыщение.

[El-Eng]

Первая попавшаяся схема.

Если в схеме нет ошибок, то транзисторы VT4 и VT5 в ней работают в режиме C - дроссели L3 и L6 закорачивают эмиттерные переходы транзисторов по постоянному току и о стабилизации тока покоя можно не беспокоиться.

[mickbell]

Естественно, в C. Это ж пред- и оконечный каскады передатчика.

[Помойщик]

mickbell писал(а):

Естественно, в C.

Ну так ТС в самом начале и сказал.

ДмитрийМ писал(а):

Я передатчик мастерил

Пусть схему выкладывает.

[ДмитрийМ]

старик писал(а):

Не нужно путать работу транзистора в режиме малых и в режиме больших сигналов.
Это совершенно разные вещи и подход в этих схемах к термостабилизации разный.

Почему вы мне (как я понял, что мне) такое написали? В чем причина того, что я путаю эти два режима или если я вас понял, вы имеете ввиду какую то связь способов установки рабочей точке (о чем я изначально спрашивал) с режимами (малосигнальном и больших сигналов)?
Вообще амплитуду на выходе я смотрел на осцилле (который предназначен для работы с такими частотами), "обрезаний" синусоиды сверху или снизу нету. Правда я последний каскад еще не проверял.

старик писал(а):

Пусть схему выкладывает.

На счет схемы, она у меня на разных бумажках, разные каскады, не хочется рисовать, но там все стандартно - радиолюбительски) Пока только вч часть: генератор Колпитца, буфер на ОЭ с 300 омном резюке в коллекторе и рт током, ОЭ с рт напряжением и LC в коллекторе. Если просто провод припаять на выход, то на небольшом расстоянии на определенной частоте слышна тишина вместо помех (не модулированная синусоида), когда вкл эта цепочка. Слушал по радио на телефоне. И вот теперь хочу сделать каскад с катушкой в коллекторе, чтобы модуль импеданса катушки был в районе 50-100 ом, чтобы проще было согласовать с антенной. А то у LC контура предыдущего каскада сопротивление на частоте резонанса десятки ком. Если моя идея неоправданна, то буду рад услышать как иначе поступить.
И еще: я раньше делал последний каскад с установкой рт, а если сделать усилитель класса С разве это не сильно мощность убавит? С кпд понятно, но вроде как выходная мощность сильно просядет или я путаю, что?

[mickbell]

ДмитрийМ писал(а):

И вот теперь хочу сделать каскад с катушкой в коллекторе, чтобы модуль импеданса катушки был в районе 50-100 ом, чтобы проще было согласовать с антенной. А то у LC контура предыдущего каскада сопротивление на частоте резонанса десятки ком. Если моя идея неоправданна, то буду рад услышать как иначе поступить.

Ууууу... Импеданс катушки в коллекторе не должен быть равен импедансу нагрузки. Прежде всего, он индуктивный, а нагрузки - активный. Импеданс, точнее, активное сопротивление нагрузки (обычно для связной аппаратуры 50 Ом) должно преобразовываться согласующей цепью в сопротивление, "удобное" выходному каскаду - скорее всего, это единицы омов. Чаще всего преобразование сопротивления делается выходным П-фильтром (чаще многозвенным), который заодно работает ещё и фильтром гармоник сигнала с выхода оконечного каскада, который их имеет в изобилии.

[Помойщик]

ДмитрийМ писал(а):

генератор Колпитца, буфер на ОЭ с 300 омном резюке в коллекторе и рт током, ОЭ с рт напряжением и LC в коллекторе.

Здесь подобное уже "разжевывали".
https://radiokot.ru:443/forum/viewtopic ... 1#p1751691

Спойлер

ДЕТАЛИ:

Конденсаторы:
C1, C2, C12 - 100 пФ
C3, C5 - 0,22 мкФ (электролит)
C4 - 1,8 нФ
C6 - 4,7 мкФ (электролит)
C7, C13, C16, C17, C19 - 1 нФ
C8 - 20 пФ
C9 - 33 пФ
C10 - 47 пФ
C11 - 22 пФ
C14 - 2...60 пФ(подстроечный)
C15 - 2...35 пФ (подстроечный)
C18 - 100 нФ (керамика)
C20 - 470 мкФ (электролит, 16 V)

Катушки:
(Все катушки безкаркасные, из медного провода d=0,7mm, диаметр намотки D=6 mm .)
L1 - 3,5 вит.
L2 - 9,5 вит.
L3 - 4,5 вит.

Резисторы:
R1, R2 - 10 k подстр.
R3 - 33 k
R4, R7 - 10 k
R5, R11 - 470
R6, R8 - 27 k
R9 - 220
R10 - 120

Misc.:
D1 - КB109 (КB132) варикап
T1 - BF199
T2 - BFR91 (BFR96)
T3 - BFR96

Первый транзистор можно поставить 9018, а остальные BFR96.
В этом случае мощность 300 мВт получается довольно легко.

ДмитрийМ писал(а):

хочу сделать каскад с катушкой в коллекторе, чтобы модуль импеданса катушки был в районе 50-100 ом, чтобы проще было согласовать с антенной.

Антенну согласовывают не с контуром, а с выходным транзистором, а вот уж это согласование делают в помощью контура с отводами, П-контура и т.д.
А иногда согласовывают просто с помощью трансформатора.
Эту статью почитайте.
Я стал пиратом
Схему из статьи можно не брать, а почитать просто принцип настройки, т.к. принцип одинаков.

Еще эту тему можно почитать.
https://radiokot.ru:443/forum/viewtopic ... 4#p1161284
Или эту.
https://radiokot.ru:443/forum/viewtopic ... 8&t=130189

Второй способ, сделать это с помощью колебательного контура с отводами. При этом УМ будет работать только на одной частоте, но зато будет происходить подавление гармоник излучаемых передатчиком. Контур в цепь коллектора лучше включить не полностью, что бы не сильно снижать его добротность из за его шунтирования выходным сопротивлением транзистора и сопротивлением нагрузки.

[ДмитрийМ]

mickbell писал(а):

Ууууу...

Да согласен, с вами, но вот я так рассуждал, тогда поправьте где я запутался
Если есть каскад на транзисторе, дальше через кондёр идет п-контур для согласования и антенна. Энергия для излучения берется только от источника питания, а связь с ним только через импеданс в цепи коллектора. Чем меньше модуль импеданса (в разумных пределах, чтобы все таки усилитель был усилителем и по напряжению) тем большие токи будут колебаться и тем на более низкоомную нагрузку может работать усилитель. Если же выходное сопротивление, в данном случае катушки в коллекторе высокое, то амплитуда колебания тока низкая через транзистор и нужно согласовывать причем если не ошибаюсь корень из отношения емкостей п-контура равен отношению сопротивлений, которые согласуем. И это не только активные сопротивления, это модули импедансов, разве нет? Если в коллекторе будет последовательно стоять резюк 50 ом и волшебная катушка с 0 активным сопротивлением и индуктивностью 1 Гн, то вряд ли что-то будет излучаться с 50 омной антенны без согласования, т.к. катушка 1 Гн не дает колебаться току. Так вот, если у нас выходное сопротивление усилителя десятки и даже сотни кОм, то чтобы согласовать п-контуром, один из конденсаторов будет обладать очень большой ёмкостью и закорачивать значительную часть колебаний на землю.
Из этого и того что прежде написал я делаю вывод, что более эффективно согласовывать более близкие сопротивления, чем отстоящие на неск порядков. Разве не так?
И в чем я проиграю, если сделаю доп. каскад с индуктивностью в коллекторе, такой, что |Z| на рабочей частоте будет около 100 ом например? Посчитаю его, чтобы он не сильно ослаблял предыдущий усилительный каскад (с него на 1 кОм активном сопротивлении вч пробник показывает почти 4 вольта, при питании 5 вольтами) А дальше разделительный кондёр и П-контур, и антенна конечно же.
На самом деле я уже все посчитал (кроме п-контура) и даже запаял, но никак не доберусь до исследования работоспособности. А до этого каскада судя по показаниям осциллографа все ок

старик писал(а):

Антенну согласовывают не с контуром, а с выходным транзистором, а вот уж это согласование делают в помощью контура с отводами, П-контура и т.д.

Антенну согласовывают не с контуром, и не с выходным транзистором, а с сопротивлением выходного каскада, которое близко к сопротивлению того, что в коллекторе стоит, поэтому я так выразился. А на частоте резонанса контура выходное сопротивление будет около Q/q (не нашёл букву ро на клавиатуре)
P.S. надеюсь у нас не спор, а дискуссия, т.к. я не утверждаю свое мнение как абсолютно верное, а выношу на критику, чтобы вычленить ошибочные моменты своих собственных рассуждений.

[mickbell]

ДмитрийМ писал(а):

Если есть каскад на транзисторе, дальше через кондёр идет п-контур для согласования и антенна. Энергия для излучения берется только от источника питания, а связь с ним только через импеданс в цепи коллектора.

Но поскольку от источника потребляется постоянный ток, то этот импеданс сводится к активному сопротивлению этого дросселя.

ДмитрийМ писал(а):

Чем меньше модуль импеданса (в разумных пределах, чтобы все таки усилитель был усилителем и по напряжению) тем большие токи будут колебаться и тем на более низкоомную нагрузку может работать усилитель.

Через дроссель идёт ток практически постоянный. Ток в коллекторе колеблется, его можно рассматривать составляющими - нулевой гармоникой (постоянный ток), первой, второй и так до пока фантазии хватит. На высшие плюнем, а куда идёт первая гармоника? А в нагрузку.

ДмитрийМ писал(а):

Если же выходное сопротивление, в данном случае катушки в коллекторе высокое, то амплитуда колебания тока низкая через транзистор

Вот тут у вас затык в мысли. Вы путаете ток коллектора и ток дросселя. Далее разбор не продолжаю, попробуйте сами.

[Помойщик]

ДмитрийМ писал(а):

сопротивлением выходного каскада, которое близко к сопротивлению того, что в коллекторе стоит

Нет.
Все не так.
Почитать можно в этой теме.
https://radiokot.ru:443/forum/viewtopic ... 8&t=130189

Денис писал(а):

формула по которой рассчитывается сопротивление УМ для заданной мощности.

Где
Еп - напряжение питания
Uнас - напряжение насыщения транзистора. Я принял его 0,5 вольт.
Рвых - нужная выходная мощность УМ. Она конечно не должна превышать допустимую для примененного транзистора.

Например нужен передатчик мощностью 0,4 Вт при питании 9 вольт.

Считаем выходное сопротивление транзистора по формуле, что приведена выше.

Выходное сопротивление получается.

Rвых=80 Ом

Дальше можно посчитать параметры П-контура для антенны с волновым сопротивление 50 Ом.

Воспользоваться можно этим калькулятором.
http://dl2kq.de/soft/6-5.htm
Нагруженную добротность выберем Q=3
Смотрим полученные параметры П-контура.



Хотя можем согласование сделать и по таким схемам, выбрав соответствующие коэффициенты включения выхода транзистора и антенны в контур. Только так получается сложнее.



А если например захотим сделать передатчик на 5 Вт при питании пусть 12 вольт, то выходное сопротивление получится вообще 12 Ом и теперь уже эти 12 Ом нужно будет согласовывать с анттенной 50 Ом или какая там у вас антенна будет.

Хотя в той теме по ссылке выше про все это уже "разжевано"

ДмитрийМ писал(а):

надеюсь у нас не спор, а дискуссия

Нет.
У нас не спор и не дискуссия. На спор и дискуссии у меня времени нет.
Просто я пытался дать Вам базовые знания хотя бы на самом низком уровне, что бы Вы понимали суть расчета оконечного каскада усилителя мощности передатчика.
А если Вы считаете, что вам мои объяснения не нужны, то это тоже не страшно, т.к. не вам, то возможно кому то другому пригодится.

Вложения

2.gif

(10.86 KiB) Скачиваний: 868

1.GIF

(8.88 KiB) Скачиваний: 621

1.png

(239.54 KiB) Скачиваний: 888

[ДмитрийМ]

старик, вы хотите сказать, что выходное сопротивление каскада с ОЭ (в общем!) не близко к сопротивлению нагрузки? По формуле Rн=(Eп-Uн)/(2*P) считая сопротивление нагрузки нужно знать мощность, но вот вопрос Pн=P(Rн) или Rн=Rн(P) ? Вы же не хотите сказать, что сопротивление меняется в зависимости от питающего напряжения например? Раз нет, то зачем считать выходное сопротивление так если можно прикинуть с не меньшей точностью по правилам получения выходного сопротивления каскада с общим эмиттером? Ведь это мощность зависит от того какой каскад сделаешь (с формулой не спорю, спорю, что вы сказали что выходное сопротивление ОЭ не так оценивается).
mickbell, я буду рассуждать на примере LTSpice, понятно, что эта прога не претендует на точность симуляции, но все же простые такие вещи с одним транзистором она достаточно точно описывает (проверял и был приятно удивлен соответствию программки и осциллографа).

mickbell писал(а):

Но поскольку от источника потребляется постоянный ток, то этот импеданс сводится к активному сопротивлению этого дросселя.

Почему импеданс катушки сводится к активному сопротивлению дросселя? Да там есть постоянка, которая на рисунке (график тока от времени в катушке) красной линией проведена, но там есть и колебания так сказать вокруг этой постоянки и амплитуда этих колебаний зависит в том числе и от индуктивности катушки.

Например, если сопротивление резистора близко к модулю импеданса катушки (поменьше т.к. еще кондёр есть) мощность выделяемая на резисторе максимальна. И это не единицы ома активного сопротивления катушки, а около 60 ом от катушки 100 нГн на 100 Мгц. Что логично. Так что еще раз: почему импеданс катушки на частоте 100 Мгц (то что мне и надо) сводится к активному сопр. катушки? Тут же разговор не об режиме по постоянному току, а о переменке, которая и на катушке (напряжение и ток через неё переменный с постоянной составляющей, которая отсекается кондёром) и на резисторе.
да и от источника потребляется так же как и постоянка так и переменка, именно поэтому ставятся кондёры от + к -, закорачивающие эти колебания, чтобы напряжение не падало на ненулевом сопротивлении источника и проводников.

mickbell писал(а):

ДмитрийМ писал(а):

Если же выходное сопротивление, в данном случае катушки в коллекторе высокое, то амплитуда колебания тока низкая через транзистор

Вот тут у вас затык в мысли. Вы путаете ток коллектора и ток дросселя.

Тут я конечно не верно написал. Верно должно быть так: чем выше импеданс катушки, тем меньше амплитуда переменной составляющей тока через катушку, который в свою очередь идет и в транзистор и в нагрузку

Вложения

paint11.jpg

(202.37 KiB) Скачиваний: 485

[mickbell]

Похоже, моё пояснение не дошло. Что ж, попробую ещё раз.
Рассмотрим предельный случай: дроссель (катушка в коллекторе) имеет очень большую индуктивность и очень малое активное сопротивление. Сопротивление можно считать нулевым, а индуктивность пусть останется конечной, но такой, что её индуктивное сопротивление на частоте излучаемого сигнала на несколько порядков больше сакраментальных 50 Ом. В этом случае мы можем считать, что переменная составляющая тока через этот дроссель практически нулевая. Плохо ли это? Нисколько; наоборот - хорошо. Нет никакого смысла гнать переменный ток в источник. Постоянный же ток от источника в каскад поступит легко и непринуждённо, мы ведь договорились, что активное сопротивление дросселя нулевое. Ну а переменный ток из коллектора не будет ветвиться, а целиком пойдёт в нагрузку. Не надо нам такого, чтобы он шёл и туда, и туда. Нам выгодно отправить его в нагрузку весь, и чем больше индуктивность коллекторного дросселя, тем это (в теории) лучше получается.

[ДмитрийМ]

Хорошо я кажется понял в чем проблема. Вы смотрите с той точки зрения, что ток идет из коллектора и у него два пути в нагрузку и в + питания (npn) и в питание не идет. А я смотрю так: ток от + только лишь через дроссель идет и у него два пути, нагрузка и коллектор и я говорю, что поэтому высокая индуктивность это плохо. Но признаю, что я не прав (тупо проверил в LTSpice). Осталось понять (мне) почему моё рассуждение не верно, про ток из + через дроссель в два направления

[mickbell]

ДмитрийМ писал(а):

Хорошо я кажется понял в чем проблема. Вы смотрите с той точки зрения, что ток идет из коллектора и у него два пути в нагрузку и в + питания (npn) и в питание не идет.

Точка соединения дросселя, коллектора и П-контура. Соединяются три цепи. Что куда тут может идти? По-моему, это более чем очевидно. Постоянный ток каким путём может двигаться? В П-контур? Нет, туда он не ходит: там антенна, отделённая конденсатором, так чтодля постоянного тока путь один: от плюса источника через дроссель и транзистор на минус источника, и никак иначе. Тут понятно? А переменный через дроссель не проходит, и для него остаётся единственный путь: общий провод - транзистор - П-контур - нагрузка - общий провод. Цепь замкнулась.

ДмитрийМ писал(а):

А я смотрю так: ток от + только лишь через дроссель идет и у него два пути, нагрузка и коллектор

Нет у енго двух путей, в нагрузку он не попадёт, там конденсатор. Току от плюса путь только один.

ДмитрийМ писал(а):

и я говорю, что поэтому высокая индуктивность это плохо. Но признаю, что я не прав (тупо проверил в LTSpice). Осталось понять (мне) почему моё рассуждение не верно, про ток из + через дроссель в два направления

Ваша проблема в том, что вы никак не можете понять, что у постоянного и переменного тока разные пути.

[ДмитрийМ]

Во первых спасибо за столь подробное объяснение,
Которое видимо у меня хромает

mickbell писал(а):

ДмитрийМ писал(а):

А я смотрю так: ток от + только лишь через дроссель идет и у него два пути, нагрузка и коллектор

Нет у енго двух путей, в нагрузку он не попадёт, там конденсатор. Току от плюса путь только один.

Здесь я и говорил про переменный ток, всегда про переменный, если не уточнял иное! Я сейчас скажу корректнее. Я же говорил про случай если индуктивность не велика и в ней нормальный размах амплитуды тока. Моя проблемы была в том, что я считал, что индуктивность является источником переменки, не знаю почему я забыл про транзистор. Поэтому я считал, что переменка идя через катушку разветвляется на транзистор и нагрузку. А вы сказали, что от коллектора переменка разветвляется на индуктивность (если она не велика) и на нагрузку. И я не могу понять почему я сразу смотрел с точки зрения, что источник переменки это + питания. А то что вы мне объяснили я понял ровно сообщение назад, просто обидно, что затупил

[ДмитрийМ]

Так все таки: в этом случае когда ОЭ и в коллекторе индуктивность от чего зависит выходное сопротивление? Точнее от какие номиналов каскада, зависит выходное сопротивление, например если на активную нагрузку работает каскад, то как понять на скольких омах этой нагрузки выделится максимальная мощность такого каскада?

[mickbell]

Сопротивление определяется напряжением импульса - оно приблизительно равно напряжению питания выходного каскада (минус напряжение насыщения), и током - а вот ток уже определяется возможностью транзистора. Давайте прикинем. Скажем, напряжение питания 12 В, насыщением пренебрегаем, а сам транзистор позволяет импульсы тока (проверка как по среднему значению, так и по максимальному) 2 А, то оптимальная нагрузка для него 6 Ом, именно в это значение и предстоит преобразовать 50 Ом.

[ДмитрийМ]

Задумался еще над одним моментом. Например ОЭ с Rе и Cе в эмиттере для ООС и с конденсаторами связи на базе Сб, на коллектореиСк, остальное резисторы. Допустим есть усилитель рассчитанный для частоты 10 МГц. В нём три конденсатора: Се обладает малым сопротивлением на частоте 10 МГц во избежании оос по переменке, Сб имеет ёмкость такую, чтобы частота среза получившегося ФВЧ была не выше 10 МГц (чем больше ёмкость, тем ниже частота среза ФВЧ), Ск аналогично Сб. Так вот, чтобы этот же усилитель работал на 10 кГц достаточно же просто выбрать ёмкости всех конденсаторов в 1000 раз больше и по идеи тогда и на 10 МГц должно работать, т.к. Се так и будет обладать мизерным сопротивлением на 10 МГц, Сб и Ск на 10 МГц будут составлять фильтры верхний частот с очень низкой (по сравнению с 10 МГц) частотой среза. Так делать заведомо большие ёмкости есть смысл, чтобы усилитель работал в более широком диапазоне частот? Имею ввиду в рамках разумного, т.е. не уходить в электролитические конденсаторы, от которых проку не сотнях МГц не много.

[mickbell]

Надо понимать, что реальный конденсатор - это не только ёмкость. Там ещё в наличии индуктивность и два сопротивления. Есть, следовательно, и резонансная частота, на частотах выше которой конденсатор перестаёт быть блокировочным. Эта частота может быть даже порядка единиц мегагерц, хотя для керамики обычно гораздо выше. Поэтому, скажем, в микроконтроллерах принято ставить блокировочные конденсаторы разных номиналов в параллель - скажем, для STM32 от 10 нФ до 4.7 мкФ, если склероз мне не врёт. Так что - ставить только заведомо большие ёмкости недостаточно. Ну и не забывайте о возможной проблеме самовозбуждения широкополосного усилителя.

[ДмитрийМ]

С резонансной частотой конденсатора понятно. Я про случай где рабочие частоты ниже. А вот с самовозбуждением надо разобраться. Условия возникновения колебаний в автогенераторе мне известны, но здесь имеется ввиду, что каскад может начать не предсказуемые колебания в случае подачи на него просто питания или имеется ввиду, что при подаче определённой частоты на вход извне усилитель станет генератором даже после отключения внешнего сигнала?