Jump to content

    
Sign in to follow this  
Sokrat

Как достигается большая мощность на нагрузке при небольшом питании

Recommended Posts

Возможно вопрос в тему к схемотехникам, если что, поправите.

Поясню откуда появился такой вопрос. Имеется микросхема усилителя мощности AH314 (даташит прилагаю). У неё точка P1DB = +33 дБм (это два Ватта). Простейшим расчётом определяем, что на нагрузке 50 Ом при заданной мощности нужно иметь размах напряжения в 28.25 В (пик-пик). Вот и непонятно, откуда возьмётся такой размах напряжения, если питание микросхемы всего 5В.

Р. S. Сильно не пинайте, именно в таких вопросах новичок. Заранее спасибо!

AH314.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites

Для получения большей мощности при фиксированном напряжении нужно чтобы усилитель работал на нагрузку с меньшим чем 50 Ом сопротивлением. Делают это с помощью пассивных согласующих цепей между выходом усилителя и антенным выходом.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Для получения большей мощности при фиксированном напряжении нужно чтобы усилитель работал на нагрузку с меньшим чем 50 Ом сопротивлением. Делают это с помощью пассивных согласующих цепей между выходом усилителя и антенным выходом.

Но данная микросхема работает именно в 50-омном тракте, значит её нагрузка 50 Ом. Или я что-то не так понимаю?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Но данная микросхема работает именно в 50-омном тракте, значит её нагрузка 50 Ом...
Элементы на схеме применения из вашего даташита между выводами микросхемы 11...13 и выходным разъемом J2 (подписан как тоже входной) стоят не просто так.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Возможно вопрос в тему к схемотехникам, если что, поправите.

Поясню откуда появился такой вопрос. Имеется микросхема усилителя мощности AH314 (даташит прилагаю). У неё точка P1DB = +33 дБм (это два Ватта). Простейшим расчётом определяем, что на нагрузке 50 Ом при заданной мощности нужно иметь размах напряжения в 28.25 В (пик-пик). Вот и непонятно, откуда возьмётся такой размах напряжения, если питание микросхемы всего 5В.

Р. S. Сильно не пинайте, именно в таких вопросах новичок. Заранее спасибо!

Да так и будет. Объясняется все в теории линейных, нелинейных цепей. Так просто в двух словах, вам не объяснить. В переходных процессах напряжение также может превышать напряжение питания, это не удивляет?

 

Для получения большей мощности при фиксированном напряжении нужно чтобы усилитель работал на нагрузку с меньшим чем 50 Ом сопротивлением. Делают это с помощью пассивных согласующих цепей между выходом усилителя и антенным выходом.

Неверно в корне. При меньшем сопротивлении в нагрузке чем 50 Ом, в 50 Омном волновом тракте будет происходить рассогласование и часть мощности удет возвращена источнику. Вследствии такого рассогласования мощность в нагрузке упадет. А часть отраженной мощности будет рассеиваться ( греть) источник или выходной транзистор. КСВ будет расти при уменьшении сопротивления. Часто в даташитах приводят допустимые значения ксв на короткое время, например 1:10; 1: 20.

 

Но данная микросхема работает именно в 50-омном тракте, значит её нагрузка 50 Ом. Или я что-то не так понимаю?

Все верно в 50-омном тракте ( это волновое сопротивление ) нужно стремиться обеспечить 50 Омную нагрузку, чтобы иметь максимальный кпд и минимальный ксв 1:1. На это зачастую трудно обеспечить, из-за комплексного характера нагрузки. Часто согласование обеспечивается пассивными согласующими элементами C, L, трансформаторами, балунами и тп.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Классика из студенческого курса радиопередающих устройств. Просто когда-то мы все это учили, а потом ударились в цифру и вся аналоговая техника вылетела из головы.

Здесь фокус в том, что реальное нагрузочное сопротивление усилителя мощности делается меньше, чем стандартное волновое сопротивление тракта 50 Ohm, а значит при малой амплитуде напряжения, получается большая мощность. В Вашем конкретном случае при амплитуде напряжения 5V (определяется напряжением питания) нагрузочное сопротивление должно быть R=V^2/(2*P)=6,25 Ohm. Далее узкополосная согласующая цепь должна трансформировать эти 6,25 Ohm в 50 Ohm.

Edited by Proffessor

Share this post


Link to post
Share on other sites
Да так и будет. Объясняется все в теории линейных, нелинейных цепей. Так просто в двух словах, вам не объяснить. В переходных процессах напряжение также может превышать напряжение питания, это не удивляет?

Может отошлёте туда, где можно почитать (желательно к понятным руководствам, а не к академическим вещам) или "на досуге" набросаете объяснение.

Неверно в корне. При меньшем сопротивлении в нагрузке чем 50 Ом, в 50 Омном волновом тракте будет происходить рассогласование и часть мощности удет возвращена источнику. Вследствии такого рассогласования мощность в нагрузке упадет. А часть отраженной мощности будет рассеиваться ( греть) источник или выходной транзистор. КСВ будет расти при уменьшении сопротивления. Часто в даташитах приводят допустимые значения ксв на короткое время, например 1:10; 1: 20.

Да и согласующая цепочка состоит из меньшего сопротивления, а не из большего, на которой (по идее) размах напряжения (именно напряжения) должен быть ещё меньше, чем на 50-омах.

 

Здесь фокус в том, что реальное нагрузочное сопротивление усилителя мощности делается меньше, чем стандартное волновое сопротивление тракта 50 Ohm, а значит при малой амплитуде напряжения, получается большая мощность. В Вашем конкретном случае при амплитуде напряжения 5V (определяется напряжением питания) нагрузочное сопротивление должно быть R=V^2/(2*P)=2,5 Ohm. Далее узкополосная согласующая цепь должна трансформировать эти 2,5 Ohm в 50 Ohm.

Вот, вроде бы, понятно объясняете, спасибо. Но почему-то не покидает чувство, что "Что-то здесь не так!" :biggrin: :biggrin: А как вы эти 2,5 Ома посчитали. Да и формула вроде как не R=V^2/(2*P) , а просто R=V^2/P и тогда получается, что R=5^2/P=0,75 Ом

Share this post


Link to post
Share on other sites
Элементы на схеме применения из вашего даташита между выводами микросхемы 11...13 и выходным разъемом J2 (подписан как тоже входной) стоят не просто так.

Выход микросхемы также неидеален и близок к 50 омам, вот эти элемены и являются элементами согласования, чтобы на выходе получить максимально близкое значение к тем 50 омам волнового, во всей полосе частот. Хотя это не обеспечивается на 100%, это показано на диаграмме Смитта.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А как вы эти 2,5 Ома посчитали. Да и формула вроде как не R=V^2/(2*P) , а просто R=V^2/P и тогда получается, что R=5^2/P=0,75 Ом

Здесь под V подразумевается не эффективное напряжение, а амплитуда. А Veff=Vamp/sqrt(2). Тогда P=V^2/2R и отсюда соответственно...

Edited by Proffessor

Share this post


Link to post
Share on other sites
Здесь под V подразумевается не эффективное напряжение, а амплитуда. Тогда P=V^2/2R и отсюда соответственно...

Извиняюсь, обсчитался (вместо Ватт подставил дБм :biggrin: :biggrin: ) Но тогда R=5В^2/(2Ватт*2)=6,25 Ом. Так верно?

 

Уважаемый Aner. Как Вы считаете, объяснение Proffessora близко к истине?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Уважаемый Aner. Как Вы считаете, объяснение Proffessora близко к истине?

 

Он же вам все расписал, а Вы еще сомневаетесь)))

И узкая выходная полоса как ничто лучше подтверждает наличие на выходе согласующего трансформатора на 50 ом.

Share this post


Link to post
Share on other sites

33dBm на синусе -амплитуда 14В. Выход биполярный, значит балансный выход (0:+7) и (+7:0) даст 14В.

Линейность вообще только до 25dBm, или амплитуда 5.6В

 

Если выход "прямоугольник", то 25dBm это 4В. А 33dBm это 10В. Все вообще в питание укладывается.

10В балансно это (0:+5) и (+5:0).

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this