ความแตกต่างอย่างมากระหว่างพลังทฤษฎีและพลังงานจริงผ่านเครื่องกำเนิดสัญญาณพัลส์ของฉัน

ฉันพยายามรับทักษะบางอย่างเกี่ยวกับการสร้างพัลส์ แต่นั่นไม่ใช่เรื่องง่าย ฉันพยายามหาพลังงานที่กระจายโดยตัวต้านทานอินพุตในเครื่องกำเนิดสัญญาณพัลส์ของฉัน แต่กลับกลายเป็นว่าน้อยกว่ากำลังไฟฟ้าจริงมาก (ถ้าฉันถูก) ความผิดพลาดของฉันอยู่ที่ไหน

เครื่องกำเนิดพัลส์เป็นเครื่องกำเนิดพัลส์ทรานซิสเตอร์หิมะถล่มแบบง่ายๆ

นี่คือภาพ

แก้ไข: ตัวต้านทาน 50Ohm ที่มองเห็นได้ในภาพถูกตัดการเชื่อมต่อ มีเพียง 50 โอห์มของตัวลดทอนสัญญาณเท่านั้นที่มีบทบาทที่นี่ นี่คือที่มาของฉันของพลังงานที่กระจายไป:

$R$ $= R1+R2$ $C$ $C_1$ $R_L$

เราสามารถเห็นภาพชีพจรด้วยออสซิลโลสโคป

$(0,0)$ $V$ $\sigma$

u (t) = V - \frac{V}{σ} t .

$u(t) = V - {V\over \sigma}t.$

$R_L$

E = \frac{1}{R_{L}} \int_{0}^{σ} u^{2} (t) d t = \frac{1}{R_{L}} [- \frac{σ}{3 V} (V - \frac{V}{σ} t)^{3}]_{0}^{σ} = \frac{σ}{3 R_{L}} V^{2}

$E = {1\over R_L}\int_0^\sigma u^2(t) dt = {1\over R_L} \bigg[ -{\sigma\over 3V}\bigg(V - {V\over \sigma} t\bigg)^3\bigg]_0^\sigma = {\sigma\over 3R_L}V^2$

f

$f$

R_{L}

$R_L$

P_{m e a n} = f E = \frac{f σ}{3 R_{L}} V^{2} .

$P_{mean} = fE = {f\sigma\over 3R_L}V^2.$

$C$ $V_{av}$ $V_{av}$ $E_{cap} = CV_{av}^2/2$ $R_L$ $E$

C = \frac{2 σ}{3 R_{L}} \frac{V^{2}}{V_{a v}^{2}} .

$C = {2\sigma\over 3R_L}{V^2\over V_{av}^2}.$

$R$ $C$ $U$ $CU^2/2$ $1/f$ $\sigma$ $R$ $C$

$U = V_{av}$ $R$

P_{m e a n}^{R} = \frac{1}{2} f C V_{a v}^{2} = \frac{f σ}{3 R_{L}} V^{2} = P_{m e a n} .

$P^R_{mean} = {1\over 2} f C V_{av}^2 = {f\sigma\over 3R_L}V^2 = P_{mean}.$

$U > V_{av}$

P_{m e a n}^{R} = \frac{f σ}{3 R_{L}} \frac{U^{2}}{V_{a v}^{2}} V^{2} = \frac{U^{2}}{V_{a v}^{2}} P_{m e a n} .

$P_{mean}^{R} = {f\sigma\over 3R_L}{U^2\over V_{av}^2} V^2 = {U^2\over V_{av}^2} P_{mean}.$

แอพลิเคชันกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของฉัน (ดูภาพด้านบน):

$R_L = 50\ \Omega$

$R = 41 +10 = 51\ k\Omega$

$\sigma = 10\ ns$

$\Delta = 40\ \mu s$

$f = 1/\Delta = 25 \ kHz$

$V = 1.8\sqrt{1000} = 57\ V$

$V_{av} = 150\ V$

$U = 160V$

P_{m e a n} = 5.4 m W;

$P_{mean} = 5.4\ mW;$

C = 19 p F,

$C = 19\ pF,$

P_{m e a n}^{R} = 5.8 m W;

$P_{mean}^{R} = 5.8 \ mW;$

$I_{supply} = 0.6\ mA$

P_{m e a n a c t u a l}^{R} = R I_{s u p p l y}^{2} \approx 18 m W .

$P^R_{mean \ actual} = R I^2_{supply} \approx 18\ mW.$

นี้มากกว่าพลังทางทฤษฎี ข้อผิดพลาด / สมมติฐานที่ผิดพลาดอยู่ที่ไหน

generator pulse microwave

— MikeTeX
แหล่งที่มา

คุณจะรู้ได้อย่างไรว่าเครื่องวัดกระแสไฟฟ้านั้นแม่นยำ? มีการสอบเทียบเมื่อเร็ว ๆ นี้หรือคุณพยายามตรวจสอบความถูกต้องของเครื่องวัดอย่างใดอย่างหนึ่งหรือไม่?

— Elliot Alderson

humm แน่นอนฉันไม่ได้ตรวจสอบสิ่งนั้น

— MikeTeX

คำตอบ:

ดังนั้นหลังจากหนึ่งสัปดาห์ฉันมีคำตอบสุดท้ายของปริศนา ฉันคิดว่าคำตอบนั้นน่าสนใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ที่ตั้งใจจะรับมือกับปัญหาถล่มทลาย

สิ่งแรกที่ฉันทำตามคำแนะนำของ Sunnyskyguy คือการกำหนดขอบเขตแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของ R2 เพื่อตรวจสอบว่ากระแสที่วัดด้วยแอมป์มิเตอร์แบบอนาล็อกผิดหรือเปล่า น่าประหลาดที่มันสามารถอนุมานได้จากภาพด้านล่างที่แอมป์มิเตอร์นั้นแน่นอนอย่างน่าทึ่ง: ค่าเฉลี่ยของกระแสประมาณ 0.6mA นี่คือภาพของแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วหนึ่งของ R1 (ระหว่าง R1 ถึง R2):

มีหัววัด 1:10 ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าคือผลรวมของ 125V ด้วยค่าเฉลี่ยของใบเลื่อยที่มีความสูง 25V นั่นคือ 125V + 12.5V = 137.5V แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือ 162V ดังนั้นค่าเฉลี่ยของกระแสที่ไหลผ่าน R1 คือ (162V - 137.5V) / (R1 = 41k) = 0.6mA ประมาณ

\frac{1}{2} \frac{57}{50} \cdot 10 n s

${1\over 2}{57\over 50} \cdot 10 ns$

เพื่อตรวจสอบว่าฉันได้สร้างการทดสอบที่รวดเร็วและสกปรกด้วยทรานซิสเตอร์ 2N3904 ซึ่งตัวปล่อยถูกเปิดทิ้งไว้และกระแสย้อนกลับไหลจากตัวสะสมไปยังฐานจะถูกวัดด้วยแอมป์มิเตอร์ ในภาพแรกด้านล่างฐานนั้นเชื่อมต่อกับกราวด์ผ่านตัวต้านทาน 10k (ตามคำถาม) และในภาพที่สองฐานนั้นเชื่อมต่อโดยตรงกับพื้นดิน:

[ firstImg [2]

ดังนั้น 0.6 mA ในกรณีแรกและ 1.2 mA ในกรณีที่สอง

ขอให้สังเกตว่ามีการกระโดดในปัจจุบันอย่างแม่นยำที่แรงดันหิมะถล่ม (150 V); ก่อนหน้านั้นฐานสะสมก็เกือบจะไม่ได้ทำและหลังจากเกณฑ์นี้ชุมทางนี้จะดำเนินการอย่างรวดเร็วมากขึ้นและฉันก็สังเกตเห็นความต้านทานเชิงลบที่แรงดันไฟฟ้าบางส่วน นั่นหมายความว่าหลังจากแรงดันพังทลายของหิมะถล่มปัจจุบันตัวเก็บประจุฐานจะถูกควบคุมโดยตัวต้านทานฐานมากขึ้นเรื่อย ๆ จนกระทั่งถึงขีด จำกัด ของกฎของโอห์ม: I = 160V / 10k = 16mA (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าของฉันไม่สามารถป้อนได้) .

เพื่อสรุปคำตอบนี้สามารถเรียนรู้ได้จากคำถามนี้ว่ากระแสกลับสะสม - เบสกลายเป็นสิ่งสำคัญมากหลังจากแรงดันพังทลายแบ่งหิมะถล่มและควรได้รับการพิจารณาอย่างจริงจังเกี่ยวกับการกระจายพลังงานและกระแสไฟฟ้า

— MikeTeX
แหล่งที่มา

I_{C B}

$I_{CB}$

ขอบคุณ Daniele และสำหรับคำตอบที่เป็นประโยชน์ของคุณในบทความอื่น ๆ

— MikeTeX

ตอนนี้ฉันคาดว่ากระแสอินพุทที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณและพัลส์คายประจุสามเหลี่ยม

ฉันเห็นระยะเวลาของการแกว่งเป็น 40us และพัลส์เป็น 9 ~ 10ns โดยมีวัฏจักรหน้าที่ชัดเจนที่ 10n / 40u = 250 ppm หรือ 0.025% เพื่อให้เราสามารถละเลยข้อผิดพลาดที่มีส่วนร่วมข้างต้น

คุณกำลังวัดรูปร่างพัลส์เอาต์พุตสามเหลี่ยมที่ปล่อยออกมาพร้อมกับเวลาเพิ่มขึ้น <1ns และความกว้างพัลส์ฐาน ~ 10ns และคาดหวังว่าพลังงานทั้งหมดที่กระจายอยู่ในตัวต้านทานโหลด 50 โอห์มคือ 100% ของกำลังไฟฟ้าที่จ่าย แต่มันเป็นเพียง 1/3 ของกำลังไฟฟ้าเข้า {0.32 = 5.8mA / 18mW}

ดังนั้นคำถามที่คุณควรถามตัวเองคือถ้าการวัดของฉันถูกต้องแล้วอีก 2/3 ของพลังไป?

แม้ว่าทรานซิสเตอร์จะกระจายพลังงานบางส่วนในความต้านทานเชิงลบและการใช้ TO-92 แต่ก็มีความต้านทานความร้อนแตกต่างจากสภาพแวดล้อมกับกรณีของTca = 0.127 ['C / mW] {= Tja = Tjc [' C / W]} . ดังนั้นเมื่อหายไปเพียง 12mWคุณไม่ควรถือว่าคุณสามารถตรวจสอบว่านิ้วของคุณหายไปไหนด้วยนิ้วของคุณ!
- มีฉันใช้แผ่นข้อมูลที่แตกต่างกันในความต้านทานความร้อนระหว่าง Junction-Case และ Ambient เพื่อพิสูจน์สิ่งนี้

แล้วพลังงานไปไหน? ทิ้ง 98% ในตัวต้านทานการชาร์จ !!!

คำใบ้: ในตัวต้านทานการชาร์จ R1 & R2 และบางตัวอยู่ในความต้านทานเชิงลบของ Q1

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
แหล่งที่มา

บทสนทนานี้ถูกย้ายไปแชท chat.stackexchange.com/rooms/95054/…

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

ฉันแค่อ่านคำตอบของคุณ ขอบคุณที่ตอบฉันอีกครั้ง! ฉันไม่รู้ว่าใครโหวตคำตอบนี้ไว้ก่อนหน้านี้ ส่วนตัวผมใช้เพื่อให้เวลากับนักเขียนเพื่อปรับปรุงคำตอบของเขา เป็นที่น่าสนใจที่คุณสามารถตรวจสอบพลังงานไม่กี่สูญเสียในไตรมาสที่ 1 เกี่ยวกับคำตอบของคุณคำถามของฉันคือทำไมพลังงานที่คำนวณได้สูญเปล่าใน R = R1 + R2 น้อยกว่าพลังงานที่วัดได้มาก ดังนั้นถ้าฉันผิดคำตอบของคุณไม่สามารถตอบสนองคำถาม

— MikeTeX

ฉันเพิ่งสังเกตเห็นว่าฉันเขียนตอนต้นของคำถาม "พลังกระจายไปในโหลด" ในขณะที่ฉันหมายถึง "กำลังกระจายในตัวต้านทานอินพุต" ตามที่เขียนใกล้ถึงจุดสิ้นสุดของคำถาม ขออภัยหากสิ่งนี้ทำให้เกิดความสับสน ฉันแก้ไขคำถามแล้ว

— MikeTeX

ฉันคิดว่ากระแส 50 โอห์มคือ "โหลด" ของคุณ (พัลส์) แต่โหลดที่ใหญ่กว่าคือตัวต้านทานประจุบนตัวสะสม

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

ฉันประหลาดใจที่คุณกำลังใช้มิเตอร์คอยล์ที่เคลื่อนไหวสำหรับกระแสเฉลี่ยโดยพิจารณาถึงความเป็นไปได้ที่จะเกิดข้อผิดพลาดชั่วคราว dV / dt สูง แต่ตัวต้านทานค่าใช้จ่ายของคุณ (ฉันเดิมพันคุณเบียร์หรือมอลต์เดียว) พวกเขาร้อน !! และมากกว่าที่คุณคำนวณได้จากการเคลื่อนที่ของคอยล์ปัจจุบัน => พลังงาน กระแสเริ่มต้นจะเป็นเพียง 160V / 51k ~ 3.1mA และกระแสสุดท้ายที่ทริกเกอร์ = (V + - Vaval.) / 51k = (160-60) / 51k ~ 2mA ดังนั้น Vrms ~ 2.5mA ไม่ใช่ 0.6mA ดังนั้นฉันคาดหวังอีกครั้งว่า Pd (51k) = 2.5mA² * 51k = ~ 320 mW เพื่อผลิตชีพจร 5.8mW อัตราส่วนของ 320 / 5.8 = 55 = ประสิทธิภาพ 2% !! เรื่องนี้ทำให้รู้สึกถึงฉัน

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75