펄스 발생기를 통한 이론적 전력과 실제 전력 간의 큰 불일치

펄스 생성에 대한 기술을 습득하려고하는데 쉽지 않습니다. 펄스 발생기의 입력 저항에서 소비되는 전력을 도출하려고 시도했지만 실제 전력보다 훨씬 적습니다 (정확한 경우). 내 실수는 어디에?

펄스 발생기는 간단한 완화 애벌랜치 트랜지스터 펄스 발생기입니다.

여기 사진이 있습니다

편집 : 그림에 보이는 50Ω 저항이 연결 해제되었습니다. 여기에서는 50 분의 50 분의 옴만 역할을합니다. 여기에 소산 된 힘의 파생물이 있습니다 :

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

오실로스코프로 펄스를 시각화 할 수 있습니다.

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

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

$R_L$

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

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

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

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

$U = V_{av}$$R$

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

$U > V_{av}$

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

발전기에 적용 (위 이미지 참조) :

$R_L = 50\ \Omega$

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

$\sigma = 10\ ns$

$\Delta = 40\ \mu s$

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

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

$V_{av} = 150\ V$

$U = 160V$

$$P_{mean} = 5.4\ mW;$$ $$C = 19\ pF,$$ $$P_{mean}^{R} = 5.8 \ mW;$$

$I_{supply} = 0.6\ mA$

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

이것은 이론적 인 힘보다 훨씬 더 많은 것입니다. 실수 / 잘못된 가정은 어디에 있습니까?

그래서 일주일 후, 나는 마침내 수수께끼의 답을 얻었습니다. 나는 특히 눈사태 분석을하려는 사람들에게 답이 흥미 롭다고 생각한다.

Sunnyskyguy의 조언에 따라 내가 한 첫 번째 일은 아날로그 전류계에 의해 측정 된 전류가 잘못되었는지 확인하기 위해 R2의 단자에서 전압의 범위를 지정하는 것이 었습니다. 놀랍게도, 아래 그림에서 전류계가 놀랍도록 정확하다는 것을 알 수 있습니다. 평균 전류는 실제로 약 0.6mA입니다. 다음은 R1의 한쪽 단자 (R1과 R2 사이)의 전압 이미지입니다.

1:10 프로브가 있으므로 전압은 높이 25V의 톱니 평균과 125V의 합, 즉 125V + 12.5V = 137.5V입니다. 발전기의 전압은 162V이므로 R1을 통해 흐르는 평균 전류는 (162V-137.5V) / (R1 = 41k) = 0.6mA입니다.

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

이를 확인하기 위해 이미 터가 열려 있고 콜렉터에서베이스로 흐르는 역전 류가 전류계로 측정되는 2N3904 트랜지스터로 빠르고 더러운 테스트를 작성했습니다. 아래 첫 번째 그림에서베이스는 (문제에서와 같이) 10k 저항을 통해 접지에 연결되고 두 번째 그림에서베이스는 접지에 직접 연결됩니다.

[

따라서 첫 번째 경우 0.6mA, 두 번째 경우 1.2mA입니다.

애벌랜치 전압 (150V)에서 정확하게 전류 점프가 있음을 주목하십시오. 그 전까지는 컬렉터베이스가 거의 전도되지 않고이 임계 값 이후에이 접합부가 점점 더 많이 전도되고 일부 전압에서 음의 저항을 관찰하기까지했습니다. 이는 애벌 런치 항복 전압 이후 컬렉터-베이스 전류가 옴 법칙의 한계에 도달 할 때까지베이스 저항에 의해 점점 더 많이 제어됨을 의미합니다 : I = 160V / 10k = 16mA (제너레이터가 공급할 수 없음) .

결론적으로,이 질문을 통해 애벌 런치 항복 임계 전압 이후 콜렉터-베이스 역전 류가 매우 중요 해지고 전력 손실 및 공급 전류와 관련하여 매우 심각하게 고려해야한다는 것을 알 수 있습니다.

이제 기하 급수적으로 증가하는 입력 충전 전류와 삼각 방전 펄스가 예상됩니다.

진동주기는 40us, 펄스는 9 ~ 10ns, 10n / 40u = 250ppm 또는 0.025 %의 겉보기 듀티 사이클에서 볼 수 있으므로 위의 이러한 오류를 무시할 수 있습니다.

<1ns 상승 시간 및 ~ 10ns 기본 펄스 폭으로 방전 된 삼각형 출력 펄스 형태를 측정하고 있으며 50 Ohm 부하 저항에서 소비 되는 모든 전력 이 고전압 DC 발생기에서 공급하는 전력의 100 %가 될 것으로 예상합니다 . 그러나 입력 전력의 1/3에 불과합니다. {0.32 = 5.8mA / 18mW}

내 측정이 정확하다면 다른 2/3의 전력은 어디로 갔는가?

트랜지스터가 음의 저항에서 약간의 에너지를 소산하고 TO-92를 사용 하더라도 , Tca = 0.127 [ 'C / mW] {= Tja = Tjc ['C / W]}의 주변에서 열 저항 차이가 있습니다 . 따라서 12mW 만 손실 되면 손가락으로 쉽게 소산되는 양을 감지 할 수 있다고 가정해서는 안됩니다!
-Junction-Case와 Ambient의 열 저항 데이터 시트 차이를 사용하여이를 증명했습니다.

에너지는 어디로 갔습니까? 충전 저항에 98 % 덤프되었습니다. !!!

힌트 : R1 및 R2 충전 저항 및 일부 Q1의 음의 저항