Вопрос про усилитель на MOSFET, класс Е Опции

[Vagant]

Здравствуйте,

В одной американской диссертации (из MIT) приводится схема усилителя класса Е на MOSFET с питанием в 22 Вольт для усиления сигнала с частотой 4.6 МГц. В тексте также отмечено что пиковое напряжение стока в этом усилителе в 2.7 раза больше чем напряжение питания усилителя. Мне этот момент непонятен - разве напряжение стока может быть больше напряжения питания? Помогите разобраться, пожалуйста.

P.S. Скриншоты схемы усилителя и цитируемого здесь текста прикреплены.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Designer56]

Ничего тут особенно не требуется моделировать, чтобы дать качественный ответ. Сам по себе транзистор можно в первом приближении считать управляемым источником тока. Теперь взгляните на схему: Источник тока питает гирлянду из индуктивностей и емкостей. Значит, напряжение на стоке будет равно напряжению питания + падение напряжения от тока стока на суммарной нагрузке. Второе слагаемое- переменное напряжение. Далее, к стоку подключается дроссель 54 uH, который вторым концом сидит на питании- этот конец можно считать заземленным по переменке. И конденсатор 330 пФ. Образуется параллельный колебательный контур, параллельно которому, в свою очередь, подключена реактивная нагрузка из оставшихся элементов, причем последовательно через дроссель 1,8 uH, что в 3 раза меньше чем 54. Это уже говорит о том, что на резонансной частоте 1/(2*pi* sqrt(54 uH*330pF)) его импеданс будет достаточно велик. Собственно, если бы не последующая цепь через дроссель 1,8 uH, он бы равнялся сопротивлению сток- исток транзистора. И напряжение на стоке могло быть очень большим на частотах резонанса. А так часть тока через 1,8 uH уходит в нагрузку 50 Ом.

[Vagant]

Ничего тут особенно не требуется моделировать, чтобы дать качественный ответ. Сам по себе транзистор можно в первом приближении считать управляемым источником тока. Теперь взгляните на схему: Источник тока питает гирлянду из индуктивностей и емкостей. Значит, напряжение на стоке будет равно напряжению питания + падение напряжения от тока стока на суммарной нагрузке. Второе слагаемое- переменное напряжение. Далее, к стоку подключается дроссель 54 uH, который вторым концом сидит на питании- этот конец можно считать заземленным по переменке. И конденсатор 330 пФ. Образуется параллельный колебательный контур, параллельно которому, в свою очередь, подключена реактивная нагрузка из оставшихся элементов, причем последовательно через дроссель 1,8 uH, что в 3 раза меньше чем 54. Это уже говорит о том, что на резонансной частоте 1/(2*pi* sqrt(54 uH*330pF)) его импеданс будет достаточно велик. Собственно, если бы не последующая цепь через дроссель 1,8 uH, он бы равнялся сопротивлению сток- исток транзистора. И напряжение на стоке могло быть очень большим на частотах резонанса. А так часть тока через 1,8 uH уходит в нагрузку 50 Ом.

Спасибо большое.

[jam]

Был удивлён - неужели в MITе такие умные - что но эту тему ДИССЕРТАЦИИ пишут. Да ещё как круто - класс E.

[Vagant]

Был удивлён - неужели в MITе такие умные - что но эту тему ДИССЕРТАЦИИ пишут. Да ещё как круто - класс E.

Эта (магистерская) диссертация про практическую реализацию 7-кубитного квантового компьютера на основе ЯМР а усилитель класса Е там упомянут потому что по мнению автора он лучше подходит для квантовых ЯМР компьютеров чем усилители класса С, обычно используемых в ЯМР спектрометрах. То есть в диссертации это просто одно техническое улучшение для решения большой научной задачи, не более.

Эскизы прикрепленных изображений