Я пытаюсь приобрести некоторые навыки по генерации пульса, но это не легко. Я пытался получить мощность, рассеиваемую входным резистором в моем генераторе импульсов, но оказалось, что он намного меньше, чем фактическая мощность (если я прав). Где моя ошибка?
Генератор импульсов представляет собой простой релаксационный лавино-транзисторный генератор импульсов.
Вот картинка
Изменить: видимые на рисунке резисторы 50 Ом отключены. Здесь играет роль только 50 Ом аттенюатора. Вот мой вывод рассеянной силы:
р= R 1 + R 2СС1рL
Мы можем визуализировать пульс с помощью осциллографа.
( 0 , 0 )Вσu(t)=V−Vσt.
RLE=1RL∫σ0u2(t)dt=1RL[−σ3V(V−Vσt)3]σ0=σ3RLV2
fRLPmean=fE=fσ3RLV2.
CVavVavEcap=CV2av/2RLEC=2σ3RLV2V2av.
RCUCU2/21/fσRC
U=VavRPRmean=12fCV2av=fσ3RLV2=Pmean.
U>VavPRmean=fσ3RLU2V2avV2=U2V2avPmean.
Приложение к моему генератору (см. Изображения выше):
RL=50 Ω
R=41+10=51 kΩ
σ=10 ns
Δ=40 μs
f=1/Δ=25 kHz
V=1.81000−−−−√=57 V
Vav=150 V
U=160V
Pmean=5.4 mW;
C=19 pF,
PRmean=5.8 mW;
Isupply=0.6 mA
PRmean actual=RI2supply≈18 mW.
Это намного больше, чем теоретическая сила. Где ошибка / ошибочное предположение?
Ответы:
Итак, через неделю я наконец получил ответ на загадку. Я думаю, что ответ интересен, особенно для людей, которые намереваются справиться с лавинным прорывом.
Первое, что я сделал, следуя совету Sunnyskyguy, это включил напряжение на клеммах R2, чтобы проверить, был ли ток, измеренный аналоговым амперметром, неправильным. Удивительно, но из изображения ниже можно сделать вывод, что амперметр был удивительно точным: средний ток действительно составляет около 0,6 мА. Вот изображение напряжения на одной клемме R1 (между R1 и R2):
Зонд 1:10, поэтому напряжение представляет собой сумму 125 В со средним значением зуба пилы высотой 25 В, то есть 125 В + 12,5 В = 137,5 В. Напряжение генератора составляет 162 В, следовательно, средний ток, протекающий через R1, составляет (162 В - 137,5 В) / (R1 = 41 кОм) = 0,6 мА прибл.
Чтобы проверить это, я построил быстрый и грязный тест с транзистором 2N3904, эмиттер которого оставлен открытым, а обратный ток, протекающий от коллектора к базе, измеряется с помощью амперметра. На первом рисунке ниже база подключена к земле через резистор 10 кОм (как в вопросе), а на втором рисунке база напрямую подключена к земле:
[
Так, 0,6 мА в первом случае и 1,2 мА во втором случае.
Обратите внимание, что происходит скачок тока именно при лавинном напряжении (150 В); до этого коллектор-база практически не проводил, а после этого порога этот переход быстро становится все более и более проводящим, и я даже наблюдал отрицательное сопротивление при некотором напряжении. Это означает, что после лавинообразного напряжения пробоя ток коллектора все больше контролируется базовым резистором, пока он не достигнет предела закона Ома: I = 160 В / 10 к = 16 мА (что мой генератор не может подавать) ,
Чтобы завершить этот ответ, из этого вопроса можно узнать, что обратный ток на базе коллектора становится очень важным после лавинообразного порогового напряжения пробоя, и его следует очень серьезно рассматривать в отношении рассеивания мощности и тока питания.
источник
Теперь я ожидаю экспоненциального роста входного зарядного тока и треугольного разрядного импульса.
Я рассматриваю период колебаний как 40 мкс, а импульс - как 9 ~ 10 нс с кажущимся рабочим циклом 10 н / 40 ед = 250 частей на миллион или 0,025%, поэтому мы можем пренебречь этой вносящей ошибку в приведенном выше.
Вы измеряете форму разряженного треугольного выходного импульса с временем нарастания <1 нс и шириной базового импульса ~ 10 нс и ожидаете, что вся мощность, рассеиваемая в нагрузочном резисторе 50 Ом, составляет 100% от мощности, подаваемой генератором постоянного тока высокого напряжения. Тем не менее, это только 1/3 входной мощности. {0,32 = 5.8mA / 18mW}
Таким образом, вопрос, который вы должны задать себе: если мои измерения точны, куда делись остальные 2/3 мощности?
Даже если транзистор рассеивает некоторую энергию в своем отрицательном сопротивлении и использует TO-92, он имеет разницу теплового сопротивления от окружающей среды до случая Tca = 0,127 ['C / мВт] {= Tja = Tjc [' C / W]} , Таким образом, при отсутствии только 12 мВт , вы не должны предполагать, что можете легко определить, сколько из этого рассеивается с помощью пальца!
- Там я использовал разницу в технических характеристиках теплового сопротивления между Junction-Case и Ambient, чтобы доказать это.
Так куда же делась энергия? 98% сброшено в зарядные резисторы. !!!
подсказка: в зарядных резисторах R1 и R2 и некоторых в отрицательном сопротивлении Q1
источник