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]

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.

Этот вопрос мне когда- то очень давно задали на экзамене. Может. Нагрузка- реактивная, в частности, к стоку подключен дроссель интуктивностью 54 uH. ЗА счет ЭДС самоиндукции этого дросселя суммарное напряжение на стоке может быть больше напряжения питания. Они складываются при определенных условиях.

[Vagant]

Этот вопрос мне когда- то очень давно задали на экзамене. Может. Нагрузка- реактивная, в частности, к стоку подключен дроссель интуктивностью 54 uH. ЗА счет ЭДС самоиндукции этого дросселя суммарное напряжение на стоке может быть больше напряжения питания. Они складываются при определенных условиях.

Спасибо. Пока не очень ясно представляю себе эти условия.

P.S. Надо мне промоделировать этот усилитель в LTspice (я его использую), это обычно помогает получше разобраться.

[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.

[haker_fox]

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

Тема диссертации не озвучена, по-крайней мере в этом топике. Дана вырезка из научной работы.

[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