• بازدید : 58 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۵صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

يك آمپلي فاير قدرت (PA) منوليتيك Si براي سيستم ارتباطات شخصي (PCS)- CDMA قادر به ايجاد توان خروجي ۲۸٫۲dBm با ۳۰% بازده افزوده توان و ۴۵dB نسبت توان كانال مجاور در ۱٫۹GHz و ۳٫۶V ولتاژ تغذيه براي اولين بار در اين مقاله ارائه مي شود. PA بكار گرفته شده در يك فرايند ۳۰GHz-Bicmos از يك شماي باياس قابل كنترل با امپدانس به منظور كنترل كلاس كاري و مقاومت باياس طبقه خروجي استفاده مي كند. براي مقايسه هر دو نتايج و داده هاي شبيه سازي شده و اندازه گيري شده نشان داده شده اند.
عبارات متن: مدارات مجتمع آنالوگ BiCMOS- دستيابي چندگانه تقسيم كد، آمپلي فايرهاي قدرت، آمپلي فايرهاي فركانس راديويي.
 
۱- مقدمه
تقويت كننده هاي قدرت راديويي (RF) منوليتيكي (PAS) براي كاربرد در گوشي موبايل از لحاظ نسبتي در قلمرو تكنولوژيهاي GaAs بودند. كوششهائي براي طراحي PAS غيرخطي در هر دو باند فركانس سلولي (۹۰۰MHz) و باند فركانس سيستم ارتباطات شخصي (۱٫۹۶GHz) با استفاده از تكنولوژيهاي Si صورت گرفته است. اخيراً PAS فركانس زياد خطي با استفاده از تكنولوژي ترانزيستورهاي دو قطبي اتصال ناهمگن (HCBT) Sge در بالاي دو باند بالا شرح داده شده اند.
PA براي كاربردهاي دسترسي چندگانه تقسيم كننده كد (CDMA) در باند پايين بايد بتواند ۲۸dBm قدرت (توان) خروجي با PAE 30% (بازده افزوده توان) و ۴۴٫۱dBc نسبت توان كانال مجاور (ACPR) ايجاد كننده در حاليكه CDMA AP در باند بالايي مي تواند ۳۰dBm قدرت (توان) خروجي با ۴۱F% PAE و ۴۶dBc- ACPR ايجاد كنند.
بهرحال مورد  اخير هنوز يك راه حل تركيبي است. بهره RFAS منوليتيك Si از لحاظ هزينه پايين مجتمع سازي با ساير مدارات وسيع و اصلي بر پايه Si داراي مزايائي است. تابحال هيچ گونه Si PCS-CDMA PA منوليتيكي گزارش نشده است.
شماي هدولاسيون سيستم CDMA نيازمند است كه PA استفاده شده در گوشي بصورت زيادي خطي باشد و بنابراين طراحي يك PCS-CDMA PA منوليتيكي با كارآئي (بازده) زياد است.
با استفاده از تكنولوژيهاي Si به دليل تلفات سوبسترا و پارازيتهاي ذاتي زيادشان مشكل است. 
يك Si PCS-CDMA PA منوليتيك قادر به ايجاد توان خروجي برابر با ۲۸٫۲dBm با PAE 30%، ACPR – 45dBc و بهره ۲۱٫۵dB در ۱٫۹GHz و ولتاژ تغذيه ۳٫۶V براي اولين بار در اين مقاله شرح داده مي شود. PA بصورت تراشه روي بورد اتصالي (COB) با قطعات نصب سطحي ارزان قيمت براي هر دو شبكه هاي تطبيق دهنده ورودي و خروجي ساخته شده است. نتايج از يك بورد آزمايشي RF-4 با استفاده از يك سيستم اندازه گيري   بدست آمده اند.
در بخش ۲ يك شماي باياس كردن مرسوم براي طبقه خروجي PA مورد بحث قرار گرفته است. يك شماي باياس كردن كنترل شده با امپدانس براي PA  و مزاياي آن نسبت به روش مرسوم در بخش ۳ ارائه شده است. نتايج شبيه سازي شده و اندازه‌گيري شده PA با شماي باياس كردن كنترل شده با امپدانس در بخشهاي ۴و۵ به ترتيب داده شده اند. مطالب، در آخر، در بخش ۶ نتيجه گيري شده است.
۲- شماي باياس كردن متداول
شكل ۱ يك شكل شماتيك ساده شده يك PA شامل ۲ طبقه اميتر مشترك (Q0,Q1) را نشان مي دهد. شبكه تطبيق دهنده خروجي از خازنهاي C3 تا C5، القاگرهاي L2 و دو خط انتقال يعني هادي هاي موج هم صفحه (CPWS) تشكيل شده است. شبكه تطبيق دهنده ورودي از خازنهاي C6 و C7 و خط انتقال (يعني CPW) ساخته شده است. طبقه ورودي از طريق يك مقاومت روي تراشه R6 با استفاده از ولتاژ باياس V6 به منظور سادگي باياس شده است. يك مدار آينه جريان متداول متشكل از Q2 و Q3 براي باياس كردن طبقه خروجي مورد استفاده قرار گرفته است.
در شكل ۱، Lgnd1 و Lgnd2 و Lgnd3، انداكتورهاي زمين متشكل از سيمهاي اتصالي هستند. L2,L¬۱ انداكتورهاي خارج از تراشه مي باشند. شبكه تطبيق دهنده بين طبقه اي از يك خازن روي تراشه L1,C1 ايجاد شده با استفاده از يك سيم اتصال و يك مدار فيبر مدار چاپي (PCB) تشكيل شده است. C2 يك خازن كنارگذر (bypass) خط روي تراشه مي باشد.
شماي باياس در مورد Q1 موجب ايجاد يك امپدانس سيگنال كوچك تقريباً ثابت (۱MHz) داده شده به تبيين Q1 و يك كنترل تقريباً خطي جريان خاموش كللتور Q1 مي شود و اين در شكل ۲ نشان داده شده است (با  ). هنگامي كه Q0 و Q1 در حالت كاري كلاس AB باياس مي شوند، بهرحال، امپدانس سيگنال كوچك آن كه در ۱٫۹GHz در بيس Q1 نشان داده مي شود بصورت ظرفيتي (خازني) بوده و خيلي از مشابه سيگنال كوچك آن بزرگتر مي باشد (نشان داده شده در شكل ۳)، در حاليكه توان خروجي PAS به ازاء سطوح سيگنال ورودي نيز نشان داده شده اند. مي‌توان ديد كه در توان خروجي نزديك به ۶۰mw، PA شروع به اشباع شدن مي كند و اين ناشي از آن است كه با افزايش قدرت (توان) خروجي، متوسط افت ولتاژ در دو سر امپدانس باياس افزايش مي يابد و اين باعث كاهش در ولتاژ اميتر- بيس Q1 شده و بنابراين آنرا به سمت اشباع شدن مي برد.
  • بازدید : 42 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۷صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

مداری که در این بخش معرفی می شود یکی از ساده ترین مدارات آمپلی فایر می باشد که از قدرت و کیفیت مناسبی نیز برخوردار است. این آمپلی فایر که با بلندگوی ۸ اهمی ۱۸ وات قدرت دارد ، می تواند بدون نیاز به پری آمپلی فایر هم به خوبی کار کند.از کاربردهای اساسی این تقویت کننده ، تقویت صدای دستگاههای کوچک پخش صدا مانند CD , MP3 player  ها می باشد. برای مشاهده سایر توضیحات و لیست قطعات ادامه مطلب را مطالعه نمایید
چند نکته مهم :
این مدار را می توانید به طور مستقیم به خروجی دستگاههای صوتی از قبیل پخش سی دی ، نوار کاست و رادیو متصل نمایید.
دقت کنید که ولتاژ تغذیه از ۲۳ ولت بیشتر نشود.
ترانزیستورهای Q3 , Q4  به حرارت گیر ( Heat sink ) مناسب نیاز دارند.
دیود D1  باید با ترانزیستور Q1 ارتباط حرارتی داشته باشد.
قرار دادن R8  در مدار اختیاری است. در صورتی که آن را در مدار قرار قرار دادید مدار را توسط این مقاومت متغیر به گونه ای تنظیم کنید که در زمان نداشتن سیگنال ورودی جریانی بین ۲۰ تا ۳۰ میلی آمپر مصرف کند.
دقت کنید که خط زمین مناسب بر روی برد ، تاثیر فراوانی در کیفیت مدار و حذف صدای هوم دارد همچنین خط زمین مدار وردی و خروجی را حتماً جداگانه به خط زمین منبع تغذیه متصل کنید.
شما می توانید برای تغذیه مدار از منبع تغذیه پیشنهادی زیر استفاده کنید.
تقویت کننده های عملیاتی به اختصار آپ امپ نامیده می شو ند.و به صورت مدار مجتمع در دسترس می باشند.این تقویت کننده ها از پایداری بالایی برخوردارند.، و با اتصال ترکیب مناسبی از عناصر خارجی مثل مقاومت،خازن،دیود و غیره به آنها،می توان انواع عملیات خطی و غیر خطی را انجام داد. 
از ویژگیهای اختصاصی تقویت کننده های عملیا تی ورودی تفاضلی و بهره بسیار زیاد است. 
این المان الکترونیکی اختلاف میان ولتاژهای ورودی در پای های مثبت و منفی را در خروجی با تقویت بسیار با لایی آشکار می سازد.حتی اگر این اختلاف ولتاژ کوچک نیز باشد.،آنرا به سطح قابل قبولی از ولتاژ‌ در خروجی تبدیل می کند.به شکل مداری این المان در زیر توجه کنید. 
این المان همواره دارای دو پایه مثبت و منفی در ورودی،این دو پایه ورودی مستلزم یک پایه در خروجی هستند. 
پایه ورودی مثبت را در اصطلاح لاتین noninverting و پایه منفی را inverting می گویند. 
نحوه عملکرد op_amp 

این المان بسته به وضعیت پایه های ورودی و خروجی دارای شرایط و عملکرد متفاوتی خواهد شد که در زیر به توضیح راجب این وضعیت ها می پردازیم. 


اگر inverting > noninverting باشد.خروجی به سمت منفی VSS اشباع می شود.منظور از منفی VSS مقدار منفی ولتاژ تغذیه آیسی است. مثلا اگر ولتاژ ورودی ۵ ولت باشد و ورودی پایه منفی دارای ولتاژی بزرگتر از ورودی پایه مثبت باشد.خروجی به سمت منفی ۵ ولت به اشباع می رود. 


اگر inverting < noninverting باشد.خروجی به سمت مثبت VSS اشباع می شود.مثلا اگر تغذیه آیسی ۵ ولت باشد.و ورودی پایه مثبت دارای ولتاژی بزرگتر از پایه منفی باشد.خروجی به سمت مثبت ۵ ولت به اشباع می رود.به شکل توجه کنید این شکل گویای همه مطالب است.همانطور که مشاهده می کنید.،هر جا که اختلاف ولتاژ ورودی مثبت باشد.خروجی به اشباع مثبت VSS می رود.و همچنین هر جا که اختلاف ولتاژ ورودی منف با شد خروجی به منفی VSS می رود. 
منظور از اختلاف ولتاژ ،اختلاف بین ورودی مثبت از منفی است. 

بدون قرار دادن فیدبک از خروجی به ورودی، ماکزیمم اشباع در خروجی با کمترین اختلاف ولتاژ‌ در پایه های مثبت و منفی ورودی بوجود می آید.در این حالت مدار شما بسیار نویز پذیر است. 

در حالت ایده آل منظور حالت غیر عملی است.،در این حالت op-amp ها دارای مقاومت ورودی بی نهایت تقویت سیگنال ورودی در خروجی به صورت بی نهایت و مقاومت خروجی صفر هستند. 

در حالت واقعی گین یا تقویت بین ولتاژ های مثبت و منفی ورودی محدود می شود. 

بین پایه های ورودی و خروجی آپ امپ جریانی وجود ندارد.و این تنها ولتاژ ورودی است که خروجی را کنترل می کند. 

استفاده از فیدبک در آپ امپ 

با استفاده از فیدبک می توانید میزان تقویت ولتاژ های ورودی در خروجی را تعیین کنید.فیدبک می تواند.،از خروجی به هر یک از پایه های مثبت و منفی صورت گیرد.در آپ امپ اغلب فیدبک از خروجی به پایه منفی صورت می گیرد این نوع فیدبک را فیدبک منفی یا negative feedback می نامند. 
با استفاده از فرمول زیر می توانید. میزان تقویت یا گین(gain) را در این نوع از فیدبک به راحتی محاسبه کنید. 

در فرمول فوق Rf همان مقاومت فیدبک است.که در شکل زیر با نام R2 و از خروجی به پایه منفی ورودی زده شده است.منظور از Rin نیز مقاومت ورودی است.،که در شکل زیر با نام R1 می باشد. 

 

بنابر فرمول فوق اگر Rf برابر صفر باشد دیگر تقو یتی وجود ندارد.،و GAIN برابر یک می شود.در این حالت ولتاژ خروجی برابر ولتاژ ‌ورودی است.در این وضعیت آپ امپ تنها به صورت یک بافر مجزا کننده یا ISOLATE کننده جریان ورودی از خروجی عمل می کند.شکل زیر نشان می دهد چگونه خروجی بدون استفاده از مقاومت به پایه منفی ورودی فیدبک زده شده است. 

آپ امپ در حالت مقایسه گری یا Comparator 
در این حالت کوچکترین اختلاف بین ولتاژ های ورودی تقویت شده و در خروجی نمایان می شود. 
در این وضعیت خروجی زمانی high یا سوییچ می شود.که مقدار ولتاژ‌ در پایه inverting یا منفی به سطح ولتاژ‌ در پایه noninverting یا مثبت برسد.این ولتاژ در شکل زیر برابر vref است. 
از این نوع مدار جهت مقایسه ولتاژ های ورودی به خصوص در سنسورها استفاده می شود. 
در این مدار به جای مقاومت R2 می توانید از پتانسیومتر جهت تعیین ولتاژ‌ Vref و تنظیم آن به صورت دلخواه استفاده کنید. 
تقویت کننده مستقیم (noninverting amplifier) 

در این حالت ورودی منفی یا inverting توسط مقاومت R1 زمین می شو د.و فیدک نیز از خروجی توسط مقاومت R2 به ورودی منفی فیدبک داده می شود.در این حالت خروجی کاملا هم فاز با ورودی خواهد بود. 
تغذیه Op-Amp 

در بعضی موارد Op-Amp ها نیاز به دو منبع تغذیه مثبت و منفی دارند. 
اگر ما مایل باشیم که تنها از خروجی مثبت آپ امپ استفاده کنیم.در واقع منظور ولتاژ های مثبت در خروجی است.در این حالت می بایست منفی Vss را به زمین متصل کنیم.ولتاژ‌ مثبت را تنها به پایه تغذیه مثبت وصل کنیم. 
در این حالت شما بایستی از دو باطری یا از یک منبع تغذیه دوتایی مثبت و منفی استفاده کنید. 
در لینک زیر می توانید.یک مدار ساده تغذیه دوبل را تجربه کنید. 
تغذیه دوبل ۵ ولت 

نکاتی راجب به Op-Amp 

هیچگاه تغذیه مثبت و منفی آپ و امپ را به صورت معکوس وصل نکنید.،با این کار Op-Amp خواهد سوخت. 
تغذیه ورودی های مثبت و منفی می بایست.از مقادیر ورودی در پایه های inverting و noninverting بیشتر باشد.سیگنال های ورودی و خروجی را توسط خازنهای ۱٫۰ufتا ۰٫۱uf زمین کنید تا از تاثیر نویز در مدار خود جلوگیری کنید. 

در حالت ایده آل آپ امپ ها دارای مقاومت ورودی بالا و در نتیجه جریان ورودی در حد صفر و مقاومت خروجی صفر می باشند.همچنین در این حالت ولتاژ‌ در ورودی های مثبت و منفی با یکدیگر مساوی هستند. 

در بعضی موارد Op-Amp ها نیاز به دو منبع تغذیه مثبت و منفی دارند. 
اگر ما مایل باشیم که تنها از خروجی مثبت آپ امپ استفاده کنیم.در واقع منظور ولتاژ های مثبت در خروجی است.در این حالت می بایست منفی Vss را به زمین متصل کنیم.ولتاژ‌ مثبت را تنها به پایه تغذیه مثبت وصل کنیم. 
در این حالت شما بایستی از دو باطری یا از یک منبع تغذیه دوتایی مثبت و منفی استفاده کنید. 
در لینک زیر می توانید.یک مدار ساده تغذیه دوبل را تجربه کنید. 
تغذیه دوبل ۵ ولت 

نکاتی راجب به Op-Amp 
هیچگاه تغذیه مثبت و منفی آپ و امپ را به صورت معکوس وصل نکنید.،با این کار Op-Amp خواهد سوخت. 
تغذیه ورودی های مثبت و منفی می بایست.از مقادیر ورودی در پایه های inverting و noninverting بیشتر باشد.سیگنال های ورودی و خروجی را توسط خازنهای ۱٫۰ufتا ۰٫۱uf زمین کنید تا از تاثیر نویز در مدار خود جلوگیری کنید. 

در حالت ایده آل آپ امپ ها دارای مقاومت ورودی بالا و در نتیجه جریان ورودی در حد صفر و مقاومت خروجی صفر می باشند.همچنین در این حالت ولتاژ‌ در ورودی های مثبت و منفی با یکدیگر مساوی هستند
  • بازدید : 111 views
  • بدون نظر
این فایل قابل ویرایش می باشد وبه صورت زیر تهییه شده وشامل موارد زیر است:

همانطور که میدونید برای راه اندازی یه آمپلی فایر پر قدرت تو ماشین باید به روشی v 13باطری رو افزایش بدیم بهترین روش برای این کار یه مدار تغذیه سوئیچینگ کنترل شده با مدولاسیون پهنای پالس هستش که با یک آی سی به شماره SG3525 و یا TL494 که هر دو PWM کنترولر هستن قابل انجام هست. برای اینکه بتونیم حداکثر جریان مورد نیاز رو تامین کنیم هر یک از خروجی های این آی سی بعد از یک طبقه تقویت پوش پول ماس فیت پر قدرتی رو درایو میکنن که ماس فیت ها هم جریان مورد نیاز در اولیه سیم پیچی رو که بعدا توضیح می دهم تامین میکنه. لازم به ذکر هست که من از آی سی SG3525 استفاده کردم و برای هر خروجی آی سی از دو ماس فیت موازی شده استفاده کردم 
همانطور که میدونید برای راه اندازی یه آمپلی فایر پر قدرت تو ماشین باید به روشی v 13باطری رو افزایش بدیم بهترین روش برای این کار یه مدار تغذیه سوئیچینگ کنترل شده با مدولاسیون پهنای پالس هستش که با یک آی سی به شماره SG3525 و یا TL494 که هر دو PWM کنترولر هستن قابل انجام هست. برای اینکه بتونیم حداکثر جریان مورد نیاز رو تامین کنیم هر یک از خروجی های این آی سی بعد از یک طبقه تقویت پوش پول ماس فیت پر قدرتی رو درایو میکنن که ماس فیت ها هم جریان مورد نیاز در اولیه سیم پیچی رو که بعدا توضیح می دهم تامین میکنه. لازم به ذکر هست که من از آی سی SG3525 استفاده کردم و برای هر خروجی آی سی از دو ماس فیت موازی شده استفاده کردم که در صورت نیاز به جریان بیشتر و یا در صورت افزایش حرارت طبقه قدرت می توان تعداد ماس فیت ها رو بیشتر کرد در ضمن ماس فیت هایی که استفاده میکنید باید هر کدام حداقل جریان نامی ۳۰آمپر به بالا داشته باشند و خیلی سریع باشند همچنین دیودهای مورد استفاده در پل دیود هم باید دیودهای اولترافست با جریان ۸آمپر باشند. طراحی PCBاین مدار بسیار حساس بوده چرا که جریان بسیار زیادی در حد ۲۰ تا ۴۰ آمپر در حال شارش میباشد. سیم پیچ حلقوی بزرگی که تو عکس میبینید برای توان ۳۰۰وات طراحی شده دو سیم پیچ ایستاده هم فقط فیلتر ورودی و خروجی هستن فید بک مدار که از خروجی +۳۵و-۳۵ گرفته شده فقط در این محدوده ولتاژ کار میکنه برای اینکه بشه مدار رو تو ولتاژ بیشتر از ۳۵ولت استفاده کرد باید نوعی فید بک کاملا ایزوله استفاده کنیم دارم روی یه نو فید بک با اپتوکوپلر کار میکنم که با دو تا زنر ۳۵ولتی محدود شده .
توضیحات سیم پیچ:
با توجه به این که فرکانس کاری مدار بالا می باشد این امکان به وجود می آید که از ترانسفورماتور های کوچک با هسته فریت برای این مدار استفاده کرد که البته مشکلات خاص خودش رو هم دارد. برای مثال در این فرکانس اثر مقاومت سطحی سیمها چندین برابر بیشتر میشود. و برای رفع این مشکل می توان از چند رشته سیم لاکدار به جای یک رشته سیم با قطر زیاد استفاده کرد برای مثال اگر از سیم نمره۱٫۴ مسی لاکدار برای اولیه سیم پیچ می خواهیم استفاده کنیم می توانیم از هفت رشته سیم ۰٫۲ استفاده کنیم یا چهر رشته سیم ۰٫۴ . که این کار در واقع عین موازی کردن چندید مقاومت با یکدیگر است و باعث کاهش تلفات می شود. همچنین برای هسته حلقوی سیم پیچ حتما از هسته فریت با کیفیت عالی استفاده کنید تا تلفات به حداقل برسد در صورت رعایت تمامی این نکته ها می توانید تا ۸۰% بازده از این مدار بگیرید. از ماس فیت های زیادی می توانید در این مدار استفاده کنید من خودم از ۴ ماس فیت IRFP250 استفاده کرده ام ولی فروشنده به من ماس فیتی با شماره IRF3205 معرفی کرد و اینجا یه مسئله جالبی پیش اومد که اگه کسی بتونه کمک کنه خیلی ممنون میشم جریان نامی IRFP250 سی و سه آمپر هست و ولتاز نامی آن ۲۰۰ولت هست و اندازه اش ۳ برابر IRF3205 هست و لی جریان نامی IRF3205 110آمپر میباشد و ولتاژ ۵۵ ولت و توان نامی هر دو یکسان به نظر شما کدوم یکی از اینها جریان بیشتری میده؟مغز ترکی من میگه اونی که بزرگتره :دی شما چی میگین؟؟؟ بر گردیم سر اصل مطلب من عکسهای نمونه ساخته شده به همراه شماتیکش رو براتون میزارم بازم میگم من فیبر مدار چاپی رو دادم بیرون با روش سیلک برام چاپ کردن در صورتی که علاقه مند به تهیه PCB های این مدار هستید به من ایمیل بزنید. 

عتیقه زیرخاکی گنج