Analyse des Klasse-C-AM-Modulators

Das folgende Schema ist ein Klasse-C-AM-Modulator ohne Verwendung von Transformatoren. Ich habe gerade die Parameter in Spice geändert, um eine korrekte Modulation zu erhalten. Ich möchte jedoch den theoretischen Wert für den Modulationsindex finden .

Bei Modulatoren der Klasse C, die Transformatoren verwenden, ist der Modulationsindex proportional zum Verhältnis von Vm zu Vcc.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Mein Versuch:

Um dies zu finden, habe ich versucht, mir den Transistor als Widerstand Rout im Sättigungsbereich vorzustellen . Daher ist die Vcc(mod)

Vcc(mod) = Vcc Router Router + Ra + Vm Router Router + Rb

Wenn diese Analyse richtig ist, wie sollte der Wert von Rout gefunden werden?

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Simulieren Sie diese Schaltung

Hier ist das Ergebnis der Simulation mit Vm=Vcc=9v, Vosc=3.5v:

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Aus "Solid State Radio Engineering" , Krauss 1980. Seite:223

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Da sich Q1 nie im Sättigungsbereich befindet, werden Sie damit einige Probleme haben. Vielleicht möchten Sie damit beginnen, was ein Klasse-C-Verstärker ist, wie dieser Link: en.wikipedia.org/wiki/Amplifier#Class_C , und dann fortfahren, um zu verstehen, was "Leitungswinkel" ist, wie dieser Link: electronic-tutorials.ws/ amplifier/amplifier-classes.html Dann möchten Sie sich vielleicht mit Kleinsignalmodellierung und einer Reihe anderer Dinge befassen, da Sie dies nicht in "DC" lösen können. Es ist ein HF-Verstärker.
@Dave In AM-Klasse-C-Modulatoren ist Q1 an den Spitzen des Ausgangs in Sättigung (die Kollektorspannung steigt in der obigen Schaltung auf Vcc (mod) an und der Transistor geht in Sättigung). Auf diese Weise dachte ich, dass es möglich sein könnte, Vcc (mod) zu finden, indem man den Transistor als Widerstand betrachtet.
Ich kann Ihnen tatsächlich garantieren, dass Ihr Transistor niemals in Sättigung ist. Es ist entweder vorwärts aktiv oder abgeschnitten. So werden BJTs in den meisten Verstärkern betrieben. Außerdem hat die Sättigung eine hohe Wiederherstellungszeit, sodass sie bei Bedarf zu langsam wäre. Ich bin froh, dass Olin Lathrop die Geduld hatte, Ihnen eine vollständige Anleitung zu schreiben.
@Dave Ich sehe das im Buch Solid State Radio Engineering . Ich habe die entsprechende Seite an die Frage angehängt. Was bedeutet es, dort das Wort "Sättigung" zu verwenden ?
Der Schreiber hat im Gegensatz zu Ihrem keinen negativen Vorspannungswiderstand "Rc". Dieses Diagramm und diese Beschreibung nennen wir „bestenfalls einfach“. Sie hätten Recht, wenn alles perfekt wäre: perfekte Spannungsquellen, perfekte Transistoren, perfekte Induktivitäten, perfekte Kondensatoren usw. Aber in der realen Welt bringen wir BJTs nicht in den Sättigungsbereich, wenn Sie möchten, dass sie ihren Zustand schnell ändern. 1,5 MHz ist ziemlich schnell. Sie können gerne die DC-Vorspannung an der Basis des npn-Transistors simulieren, um zu sehen, dass sie negativ ist und dass die negative Vorspannung eine harte Sättigung verhindert. Oder schau es dir an
@Dave Du bist wahr. Ich habe bereits eine Zeitbereichsanalyse an der Basis durchgeführt und sie hat immer eine negative Spannung. Aber ich kann nicht verstehen, warum der Transistor nicht in die Sättigung geht. Ich wäre euch sehr dankbar, wenn ihr es ein bisschen erklären könntet.
Bitte fragen Sie das in einer anderen Frage. Das ist Gerätephysik, Verstärkertopologie und Vorspannung in einem. Es ist nicht einfach, vollständig zu antworten. Außerdem bin ich sicher, dass jemand anderes gerne die Möglichkeit hätte, Ihre Fragen zu beantworten.

Antworten (1)

Beginnen Sie damit, zu verstehen, wie diese Schaltung funktioniert.

C3 und L2 sind ein Schwingkreis. Dies ist eine High-Q-Schaltung, die bei der Trägerfrequenz schwingt. Q1 schlägt den Boden dieses Tanks einmal pro Zyklus für kurze Zeit auf den Boden, damit es weiterklingelt. Das resultierende Klingeln wird dann über C9 und L4 an die Antenne gekoppelt, die vermutlich eine Impedanzanpassung zwischen dem Tank und der Antenne bereitstellen sollen.

Im Idealfall wird die Oberseite des Tanks auf einer festen Versorgungsspannung gehalten, wobei die Unterseite an ihrem Tiefpunkt gegen Masse schwingt und an ihrem Hochpunkt die doppelte Versorgungsspannung.

Um die Amplitude dieses Klingelns zu modulieren, ändert diese Schaltung die "Versorgungs"-Spannung am oberen Rand des Tanks. Sie können es über einen Zeitraum von einigen Zyklen als fest betrachten, da die Modulationsfrequenz viel niedriger ist (etwa 100-mal niedriger in kommerziellen AM) als die Trägerfrequenz, auf der der Panzer klingelt. C1 soll bei der Trägerfrequenz kurz sein. Anders ausgedrückt, die Impedanz an der Oberseite des Tanks ist bei der Klingelfrequenz sehr niedrig.

V2 ist die tatsächliche Versorgungsspannung. Wenn Sie den Träger nicht modulieren (seine Amplitude ändern) müssten, wäre V2 direkt mit der Oberseite des Tanks verbunden. Alle anderen Komponenten von der Oberseite des Tanks bis zu V2 und Vm sind nur dazu da, Vm zu ermöglichen, die scheinbare Versorgungsspannung zu ändern, während V2 den Durchschnitt festlegt. C2 koppelt das Modulationssignal AC, um sicherzustellen, dass es keinen DC-Einfluss hat.

Idealerweise kann die Spannung an der Oberseite des Tanks von 0 bis zum Doppelten von V2 variiert werden. Aufgrund aller passiven Kopplungsteile Rs, C2, Rb, RFC, C1 und Ra gibt es eine Dämpfung von Vm bis zur Oberseite des Tanks. Vm muss daher mehr als ±9 Vpp betragen, um eine maximale Modulation zu erreichen. Wie viel genau, ist schwer vorherzusagen. Sie können damit beginnen, die Impedanzen aller oben genannten Komponenten zu berechnen und die Widerstandsteiler-Mathematik verwenden, um die minimale Dämpfung zu berechnen. Die dem Modulationssignal durch den Tank selbst präsentierte Impedanz ist schwieriger vorherzusagen. Ich würde wahrscheinlich einen groben Stich nehmen und dann den Rest durch Experimentieren bekommen.

Übrigens habe ich dieses Konzept verwendet (obwohl meine Schaltung an einigen wichtigen Stellen anders war), um einmal im College einen AM-Sender zu bauen. Es funktionierte sehr gut, und wir betrieben den Radiosender Sonntagabend im Wohnheim, indem wir den Träger auf die Wechselstromleitung kippten. Als „Publikumsbeteiligung“-Event ließen wir alle gleichzeitig die Toiletten spülen. Es dauerte 20 Minuten, bis der Wasserdruck zurückkam. Es muss 100 Jahre Dreck aus dem Inneren der Wasserleitungen von Troy NY geschüttelt haben, denn danach war das Wasser noch einige Stunden rostfarben.

Vielen Dank für Ihre vollständige Erklärung und diese wunderbare Erinnerung an die Veranstaltung "Publikumsbeteiligung" :) .
Ich denke also, um einen groben Stich zu machen, kann ich davon ausgehen, dass L2 und RFC kurzgeschlossen sind und C9 bei der Nachrichtenfrequenz offen ist, daher sollte ich nur den Widerstand berechnen, der vom Kollektor von Q1 gesehen wird, der r_o des Transistors ist (vorausgesetzt, Vosc ist auf seinem maximal). Bin ich wahr?
@SMA: Das könnte Sie zu einem ungefähren Wert bringen. Sie können die Impedanzen der Ls und Cs bei der Modulationsfrequenz leicht genug berechnen und dann die Widerstandsteiler-Mathematik durchführen.