Khuếch đại công suất tần số vô tuyến chế độ d

BÁO CÁO MÔN HỌC “KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT TẦN SỐ VÔ TUYẾN CHẾ ĐỘ D” Môn học: ĐIỆN TỬ THÔNG TIN Giáo viên hướng dẫn : TS. LÂM MINH LONG Nhóm thực hiện: Nhóm 2 Lớp: 18ĐHĐT01 – 010100014502 TP. Hồ Chí Minh – tháng 10 năm 2021 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN Nội dung:........................................................................................................... ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ Trình bày: ......................................................................................................... ............................................................................................................................ , ngày tháng năm 2021 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên nhóm xin chân thành cảm ơn đến thầy Lâm Minh Long, giảng viên của môn “Điện tử thông tin” đã tạo điều kiện, cung cấp tài liệu để nhóm có thể hoàn thành nhiệm vụ được giao. Qua bài báo cáo, nhóm được tìm hiểu nhiều về “Khuếch đại công suất tần số vô tuyến chế độ D”, được bổ sung thêm nhiều từ ngữ chuyên ngành, nhưng thời gian thực hiện đề tài không nhiều, kiến thức còn hạn hẹp, dù đã cố gắng tìm kiếm nhưng không tìm được nhiều thông tin liên quan đến loại mạch này, và trong quá trình dịch thuật không tránh khỏi những sai sót, chính vì thế nhóm rất mong nhận được lời chỉ dẫn thêm của thầy. Xin chân thành cảm ơn !

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HÀNG KHÔNG BÁO CÁO MÔN HỌC “KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT TẦN SỐ VÔ TUYẾN CHẾ ĐỘ D” Mơn học: ĐIỆN TỬ THƠNG TIN Giáo viên hướng dẫn : TS LÂM MINH LONG Nhóm thực hiện: Nhóm Lớp: 18ĐHĐT01 – 010100014502 TP Hồ Chí Minh – tháng 10 năm 2021 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN Nội dung: Trình bày: STT Họ tên sinh vên Mã số SV Điểm số , ngày tháng năm 2021 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Lời nhóm xin chân thành cảm ơn đến thầy Lâm Minh Long, giảng viên môn “Điện tử thông tin” tạo điều kiện, cung cấp tài liệu để nhóm hoàn thành nhiệm vụ giao Qua báo cáo, nhóm tìm hiểu nhiều “Khuếch đại cơng suất tần số vô tuyến chế độ D”, bổ sung thêm nhiều từ ngữ chuyên ngành, thời gian thực đề tài khơng nhiều, kiến thức cịn hạn hẹp, dù cố gắng tìm kiếm khơng tìm nhiều thông tin liên quan đến loại mạch này, q trình dịch thuật khơng tránh khỏi sai sót, nhóm mong nhận lời dẫn thêm thầy Xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC CHƯƠNG 3: “KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT TẦN SỐ VÔ TUYẾN CHẾ ĐỘ D” 3.1 Hoạt động lý tưởng Bộ khuếch D 3.2 Xem xét thực tế 11 3.3 Bộ khuếch đại Lớp BD 49 3.4 Bộ khuếch đại Lớp DE .50 3.5 Bộ nhân tần số chế độ D .56 3.6 CAD mạch loại D 59 CHƯƠNG 3: “KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT TẦN SỐ VƠ TUYẾN CHẾ ĐỘ D”  Bộ khuếch đại cơng suất RF chế độ D Bộ khuếch đại chế độ D khuếch đại chế độ chuyển đổi sử dụng hai thiết bị hoạt động điều khiển theo cách chúng BẬT TẮT luân phiên Các thiết bị hoạt động tạo thành công tắc hai cực xác định điện áp hình chữ nhật dạng sóng dịng điện hình chữ nhật đầu vào mạch điều chỉnh bao gồm tải Mạch tải chứa lọc thơng dải thơng thấp loại bỏ sóng hài dạng sóng hình chữ nhật tạo đầu hình sin Ở dạng đơn giản hơn, mạch tải mạch cộng hưởng nối tiếp song song điều chỉnh đến tần số chuyển mạch mạch tải xem xét Trong ứng dụng thực tế, mạch thay mạch kết hợp pi-or T băng hẹp lọc thông dải thông thấp (trong khuếch đại băng rộng) 3.1 Hoạt động lý tưởng Bộ khuếch D:  Mạch chuyển mạch điện áp bổ sung (CVS) Mạch CVS trình bày Hình 3-l (a) 1-11 Biến áp đầu vào T1 áp dụng tín hiệu biến tần đến gốc Q1 Q2 cực ngược Nếu biến tần đủ để bóng bán dẫn hoạt động công tắc Q chuyển mạch Q2 luân phiên cắt (trạng thái TẮT) bão hòa (trạng thái BẬT) Cặp bóng bán dẫn tạo thành cơng tắc hai cực kết nối luân phiên mạch điều chỉnh nối tiếp với đất Vdc Hình 3- 1: Mạch CVS chế độ D Mạch Mạch lý tưởng hóa tương đương Phân tích dựa giả thiết sau Mạch cộng hưởng nối tiếp điều chỉnh đến tần số chuyển mạch f lý tưởng dẫn đến dịng tải hình sin Mạch CVS yêu cầu mạch điều chỉnh nối tiếp mạch tương đương (tạo dịng điện hình sin) chẳng hạn mạng T Không thể sử dụng mạch điều chỉnh song song (hoặc tương đương mạng pi) mạch CVS áp đặt điện áp hình sin cơng tắc hai cực áp dụng dạng sóng điện áp hình chữ nhật Các thiết bị hoạt động hoạt động cơng tắc lý tưởng điện áp bão hịa khơng điện áp bão hịa khơng điện trở TẮT vô hạn Hành động chuyển đổi tức thời không liệu Các thiết bị hoạt động có điện dung đầu rỗng Tất thành phần lý tưởng (Điện trở ký sinh có L C bao gồm điện trở tải R, điện trở ký sinh có tải bao gồm L C.) Dựa giả thiết mạch tương đương Hình 3-b) thu Giả sử chu kỳ làm việc 50 phần trăm (đó 180 độ bão hòa 180 độ cắt cho bóng bán dẫn) điện áp v2 (θ) áp dụng cho mạch đầu sóng vng tuần hồn (xem Hình 3-2) v  Vdc ,      0,    2  3.1 Where   t  2 ft Hình 3- 2: Các dạng sóng mạch CVS chế độ D Việc phân tích v2(θ) thành chuỗi Fourier mang lại v  V  1 sin(2n 1)   2  dc   2n 1  n1 3.2  Bởi mạch điều chỉnh nối tiếp lý tưởng nên dịng điện đầu hình sin Vdc i     I sin   sin  R cho điện áp đầu hình sin v V   V sin  3.3 sin dc 3.4 Tại thời điểm, dịng điện đầu hình sin chạy qua hai Q tùy thuộc vào thiết bị BẬT Kết dòng thu i 1(θ) i2(θ) nửa hình sin với biên độ: Vdc I  R 3.5 Công suất đầu (tiêu tán điện trở tải R) cho I2 V2 V 2dc P0  R   0.2026  dc 2 R R 3.6 Dịng đầu vào DC giá trị trung bình i1(θ) (xem Hình 3-2) 2 Idc  i1    id1    I  Vdc 2   2 3.7 R Dòng điện rút từ nguồn điện chiều có dạng dịng xung dạng nửa khơng đó, cần phải có tụ điện rẽ nhánh cục Trong thực tế, khuyến nghị sử dụng lọc bổ sung đường cấp điện (xem Hình 3-3) C1 C2 thường μF 0,1 μF 0,01 μF (+470 pF l μF) kết hợp song song cung cấp khả bỏ qua hiệu cho loạt tần số C phải có khả tích trữ đủ lượng để cung cấp xung dòng điện cần thiết mà khơng có sụt giảm điện áp đáng kể thu Ql Hình 3- 3: Lọc nguồn DC mạch CVS Công suất đầu vào DC cung cấp bởi: Pdc  Vdc Idc 22 V 2d  P0 c  R hiệu suất thu (đối với hoạt động lý tưởng) 100 phần trăm P   Pdc 3.8 3.9 Khả đầu công suất đạt cách chuẩn hóa cơng suất đầu (P0) số lượng thiết bị hoạt động (2) điện áp cực thu (Vdc) dòng thu đỉnh (I) CP  P0  0.1592  2Vdc I  Ví dụ 3.1 3.10 2 Mạch CVS cung cấp công suất đầu P0=100W tải R=10 ( Ω) Để có cơng suất đầu này, điện áp nguồn DC yêu cầu lấy từ Cơng thức (3.6), Vdc= 70.25V Dịng điện cực thu xác định từ Cơng thức (3.5), I= 4.47A dịng điện đầu vào DC cho Công thức (3.7), Idc= 1.42 A Định mức thiết bị yêu cầu Vdc I Mạch hình 3-1 gọi mạch bán bổ sung [8, 10] sử dụng hai bóng bán dẫn giống hệt (NPN BJT MOSFET kênh N) Cấu hình bổ sung thực (như sử dụng khuếch đại tần số âm thanh) yêu cầu BJT NPN PNP MOSFET kênh N P Ví dụ số mạch loại D bổ sung thực thể Hình 3-4 [7, 8, 12, 13] Những mạch Hình 3-4(c-e) đặc biệt thú vị chúng khơng cần máy biến áp Mạch Hình 3-4(c) yêu cầu hai điện áp nguồn chiều nhiên bóng bán dẫn khơng lắp tản nhiệt mà khơng có cách điện Các mạch Hình 3-4 (d) (e) sử dụng điện áp nguồn DC hai bóng bán dẫn gắn tản nhiệt (khơng có cách điện) Cả hai bóng bán dẫn cấu hình phát chung cung cấp độ lợi công suất cao Ngược lại với mạch CVS Hình 3-1, mạch bổ sung thực Hình 3-4(d) cho phép phân cực cổng MOSFET làm giảm yêu cầu công suất ổ đĩa Các cấu hình bổ sung thực khơng thể sử dụng mạch thực tế khơng có BJT PNP MOSFET kênh P (dành cho ứng dụng chuyển mạch nguồn RF) bổ sung điện mặt cho đối tác npn kênh N chúng [8, 10, 14] Các BJT PNP MOSFET kênh P cho ứng dụng đắt có hiệu suất giảm đáng kể Các thử nghiệm với cặp MOSFET chuyển đổi nguồn bổ sung gần cho thấy chúng sử dụng tần số cao vài megahertz [10] Trong bối cảnh này, việc phát triển thêm cặp MOSFET BJT bổ sung thực cung cấp khả cho mạch loại D bao gồm khả tích hợp khuếch đại mạch truyền động cấu trúc nguyên khối kết hợp ... 59 CHƯƠNG 3: “KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT TẦN SỐ VÔ TUYẾN CHẾ ĐỘ D? ??  Bộ khuếch đại công suất RF chế độ D Bộ khuếch đại chế độ D khuếch đại chế độ chuyển đổi sử d? ??ng hai thiết bị hoạt động điều khiển... Bộ khuếch D 3.2 Xem xét thực tế 11 3.3 Bộ khuếch đại Lớp BD 49 3.4 Bộ khuếch đại Lớp DE .50 3.5 Bộ nhân tần số chế độ D .56 3.6 CAD mạch loại D ... trình d? ??ch thuật khơng tránh khỏi sai sót, nhóm mong nhận lời d? ??n thêm thầy Xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC CHƯƠNG 3: “KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT TẦN SỐ VÔ TUYẾN CHẾ ĐỘ D? ?? 3.1 Hoạt động