LZ1JZ  QSL PRINT
Articole > Echipamente si constructii radio Litere mici Litere medii Litere mari     Comentati acest articol    Tipariti

Masurarea rezistentei interne a sursei

Dr. David Knight G3YNH

Traducere de Valerica Costin - YO7AYH

 

În cel putin dou? articole ap?rute anterior s-a f?cut referire la rezistenta intern? a amplificatoarelor de putere de RF din emit?toarele radio. O metod? practic? pentru determinarea acestei rezistente a fost descris? de Dr. David Knight - G3YNH în articolul "1-30 Measuring source resistance", articol ce poate fi g?sit accesând linkuk http://www.g3ynh.info/zdocs/AC_theory/part_4.html.

Textul articolului este tradus si publicat mai jos, cu acceptul doctorului David Knight.

 

În testul ar?tat mai jos, tensiunea de iesire a generatorului (emit?tor radio, etc.) este m?surat? folosind dou? rezistente de sarcin? diferite, celelalte variabile fiind mentinute constante. Circuitul este în asa fel construit încât s? rezulte capacit?ti si inductante parazite cât mai mici (de exemplu prin utilizarea de conductoare cât mai scurte). Se presupune c? impedanta sursei este pur rezistiv?, aceast? presupunere fiind acceptabil? în cazul unui amplificator de RF cu tranzistori, ceea ce nu se poate spune despre un amplificator de RF cu tuburi electronice. Pentru evitarea interferentelor care ar putea fi provocate de diferitele circuite de protectie, testul trebuie efectuat la un nivel sc?zut de putere (mai mic de 10% din maximum puterii de iesire). Voltmetrul trebuie s? aib? o rezistent? de intrare ridicat? si trebuie s? fie capabil s? m?soare tensiunea de iesire la frecventa respectiv?. Voltmetrele ordinare nu sunt capabile s? m?soare tensiuni la frecvente ridicate, de aceea cele mai adecvate sunt osciloscoapele cu sonde de prelevare a tensiunii de impedant? ridicat?. În cadrul testului trebuie s? se determine cu exactitate doar raportul tensiunilor, valorile absolute fiind f?r? important?.

 

Se noteaz? tensiunile de iesire cu V1 si V2. Tensiunea de iesire este V1 atunci când la iesire este conectat? rezistenta R1, respectiv V2 atunci când la iesire este conectat? rezistenta R2. Se noteaz? cu V tensiunea electromotoare a generatorului.

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 


Tensiunile de iesire V1 si V2 sunt date de relatiile:

 

V1 = I1R1= [V / (Rg+R1)]R1 = VR1 / (Rg+R1)

 

V2 = I2R2 = [V / (Rg+R2)]R2 = VR2 / (Rg+R2)

 

Rearanjând aceste dou? expresii pentru obtinerea tensiunii V se obtine:

 

V = V1(Rg+R1) / R1 si V = V2(Rg+R2) / R2

 

Egalând cele dou? expresii ale lui V se obtine:

 

V1(Rg+R1) / R1 = V2(Rg+R2) / R2 sau

 

R2V1(Rg+R1) = R1V2(Rg+R2). Rezolvând aceast? ecuatie pentru Rg se obtine:

 

Rg(R2V1-R1V2) = R1R2(V2-V1)

 

Rg = R1R2(V2-V1) / (R2V1-R1V2)

 

Fortând pe V1 s? fie factor comun atât la num?r?tor cât si la numitor si dup? simplificarea cu V1 se obtine pentru Rg o relatie în care apare doar raportul tensiunilor V2 si V1:

 

Rg = R1R2( [V2/V1] - 1) / (R2 - R1[V2/V1])

 

Pentru reducerea la maximum a erorilor de m?surare este necesar ca cele dou? rezistente de sarcin? R1 si R2 s? fie în mod apreciabil diferite ca valoare. O diferent? prea mare a acestor rezistente fat? de rezistenta de sarcin? preferat? ar conduce la actionarea circuitelor de protectie ale amplificatorului de putere. Pentru un emit?tor proiectat s? opereze pe o rezistent? de sarcin? preferat? de 50 ohmi, cele dou? rezistente de sarcin? pot avea valorile de 25 ohmi si respectiv 100 ohmi. Pentru aceste valori raportul de und? stationar? este de 2:1.

 

În ambele cazuri coeficientul de und? reflectat? kr este 0.3333.

kr = (50 - 25) / (50 + 25) = 0.3333 si kr = (100 - 50) / (100 + 50)=0.3333. Apoi SWR = (1 + 0.3333) / (1 - 0.3333) = 2, adic? 2:1.

 

Deasemenea, dac? cele dou? rezistenta au valorile de 25 si 100 ohmi, atunci si între tensiunile de iesire V1 si V2 va fi o diferent? notabil?.

O rezistent? de sarcin? de 25 ohmi poate fi obtinut? prin conectarea în paralel a dou? rezistente de sarcin? de 50 ohmi, cu ajutorul unei piese coaxiale în form? de T. Rezistente de sarcin? de 100 ohmi cu conector coaxial sunt mai dificil de g?sit. Deasemenea, sunt dificil de g?sit si piese pentru conectarea în serie a rezistentelor de sarcin? cu conectori coaxiali. Din aceast? cauz? s-a recurs la utilizarea unei rezistente de sarcin? cu conector coaxial, de mod? mai veche, cu valoarea de 75 ohmi. În calcule trebuie s? se ia în considerarea valoarea rezistentei m?surat? cu un instrument de m?sur? de precizie (este mai bine s? se procedeze asa decât s? se ia în considerare valoarea inscriptionat? pe rezistenta respectiv?).

 

Exemplu: S-au f?cut experimente pe un transceiver Kenwood TS430S 100W HF. Au fost folosite dou? rezistente de sarcin?. Frecventa de lucru m?surat? a fost de 1.9 MHz. Nivelul de putere în timpul testului a fost cu aproximatie 1 W. O rezistent? de sarcin? a fost una care avea valoarea nominal? de 75 ohmi, dar valoarea m?surat? a fost de 75.1 ohmi ± 0.7 ohmi. Cealalt? rezistent? de sarcin? a fost o combinatie a rezistorului cu valoarea nominal? de 75 ohmi si una cu valoarea nominal? de 50 ohmi. Valoarea m?surat? a acestei combinatii de rezistente a fost de 29.6 ohmi ± 0.3 ohmi.

Raportul tensiunilor a fost m?surat utilizând un osciloscop cu o sond? de prelevare de 10 Mohmi x 10. Rezistentele si sonda de prelevare au fost atasate (conectate) direct la borna de anten?, utilizând piese coaxiale în form? de T, nu cabluri. M?sur?torile au fost efectuate prin atasarea si îndep?rtarea rezistentei de 50 ohmi din conectorul în form? de T, cu emit?torul în functiune si notând modificarea (schimbarea) tensiunii vârf la vârf (peak to peak) a formei de und? din tensiunea de iesire.

Luând în considerare valorile R2=75.1 ohmi si R1=29.6 ohmi, s-a obtinut c? raportul tensiunilor este V2 / V1 = 1.364 ± 0.04.

Utilizând ecuatia obtinut? pentru Rg, Rg = R1R2( [V2/V1] - 1) / (R2 - R1[V2/V1]) s-a obtinut valoarea Rg=23.3 ± 3.4 ohmi.

Trebuie notat c? aceast? determinare a presupus c? impedanta de iesire nu se modific? cu modificarea nivelului puterii de iesire, ceea ce nu este adev?rat în cazul tranzistorilor, care sunt dispozitive neliniare.

 

Comentariul traduc?torului: Rezistenta intern? este acelasi lucru cu impedanta de iesire a emit?torului. Din rezultatul testului se vede c? desi transceiverul a fost proiectat pentru o impedant? de iesire preferat? de 50 ohmi, impedanta de iesire real? este de 23.3 ohmi. Metoda prezentat? r?mâne valabila (cu mici diferente) si în cazul în care emit?torul are o impedant? intern?, adic? pe lâng? rezistenta intern? exist? si reactante, acestea fiind mici la 1.9MHz.

 

În continuarea acestui articol autorul face o analiz? a erorilor, "1-31. Error analysis". De aceea în textul de mai sus apar valori de forma 75.1 ± 0.7 ohmi.

 

Dr. David Knight G3YNH

Articol aparut la 15-4-2008

8607

  • Postat de Ilie Matra YO3BBW la 2008-04-16 19:44:38 (ora Romaniei) de la adresa ***.***.***.162
    Daca ne intoarcem la articolul "Transferul maxim de putere activa" scris tot de Valerica Costin YO7AYH, si analizam curba de la fig. 5 vedem ca rezultatele masuratorile sint aproape de cele de acolo. Diferenta ar fi ca rezistenta interna este de aproximativ patru ori mai mica decit rezistenta normala de sarcina. Aceasta inseamna ca la o putere de 100 W in sarcina puterea disipata pe radiatorul etajului final este de numai 25 W, deci are un randament deosebit de bun, de 80%, referindu-ne strict la puterea de RF. Datorita rezistentei mici de iesire la functionarea pe sarcina de valoare redusa ar putea debita putere mare, poate periculoasa, deci concluzia ca etajele finale necesita protectii foarte eficiente la dezadaptare este sustinuta si de practica. Referitor la seria aceasta de articole imi reafirm opinia ca sint foarte utile pentru a intelege mai bine functionarea amplificatoarelor de putere in special tranzistorizate. Felicitari pentru efortul facut. Ilie YO3BBW

  • Postat de Valericã Costin YO7AYH la 2008-04-18 20:45:04 (ora Romaniei) de la adresa ***.***.***.18
    Un amic mi-a atras atentia cã accesând saitul pe care a fost publicat articolul în original a vãzut cã rezultatul masurãtorilor 23.3 +/- 3.4 ohmi, în timp ce eu am mentionat valoarea 13.3 ohmi. Cu pãrere de rãu recunosc cã am gresit. Cu aceastã valoare rezultã cã rezistenta de sarcinã preferatã (50 ohmi) este de circa douã ori mai mare decât rezistenta internã a transiverului testat. În acest caz randamentul este de numai 66%. Îi multumesc mult domnului Ilie Matra pentru comentariul postat si îl rog sã mã scuze pentru faptul cã l-am indus în eroare! Voi solicita si domnului Ciprian, webmaster la http://www.radioamator.ro , sã facã corectura necesarã în articol. Îmi pare rãu cã am gresit. Îmi cer scuze tuturor celor pe care i-am indus în eroare!

  • Postat de Florin Cretu YO8CRZ la 2008-04-20 00:14:06 (ora Romaniei) de la adresa ***.***.***.149
    Interesant modul in care G3YNH abordeaza masurarea impedantei de iesire a unui final de emisie. O buna modalitate de a ne mai pune in functiune ... masina de gandit...hi,hi...Functionarea adaptata sau neadaptata a finalelor de emisie a fost, si inca mai este, subiect de controversa in cercurile profesionale si evident si in cele de radioamatori. Vezi seriile de articole pe aceasta tema din QEX scrise W. Maxwell (W2DU) (care afirma ca se lucreaza numai adaptat), Dr. S. Best (VE9SRB) sau W. Bruene (W5OLY) (care afirma inexistenta adaptarii conjugate). In facultate am invatat ca finalele de emisie lucreaza numai adaptat conjugat, in practica am constatat ca nu…. In fapt pentru un final ultraliniar, in clasa A, intre impedanta optima pentru putere maxima si cea pentru liniaritate maxima exista o diferenta. De obicei se alege compromisul ce asigura maximum de putere pentru un nivel de distorsiuni acceptabile. Experimentul autorului, cu doua rezistente de sarcina, este corect in principiu, insa la nivelul de 1W, finalul respectiv lucreaza in clasa A (in limita curentului de pauza), in timp ce pentru 100W este in clasa AB. Impedanta de iesire se schimba cu nivelul de putere! Pe de alta parte la un final de banda larga, nu este posibil sa se asigure aceeasi impedanta de iesire pe intreaga gama de frecventa asa ca se recurge la un compromis. Articolul in sine este interesant si am vazut si site-ul lui G3YNH, de care nu stiam si pe care sunt multe lucruri interesante. 73 de Florin

  • Postat de Mircea YO4SI la 2008-04-20 01:36:50 (ora Romaniei) de la adresa ***.***.***.9
    Ia priviti ce frumos se incadreaza aceasta valoare masurata de 23,3 ohmi, in graficul de la Fig 5 din articolul anterior - "Transferul maxim de putere activa catre sarcina". E ceva adevar la mijloc. Dar eu tot nu ma impac cu aceasta abordare a unui ampli final de RF. Florin, 8CRZ ne spune ca au mai fost controverse in trecut. 73 !

  • Postat de Mircea YO4SI la 2008-04-24 01:33:08 (ora Romaniei) de la adresa ***.***.***.9
    Am privit si eu din nou graficul de la Fig 5. Si am ajuns la o concluzie interesanta: Toate emitatoarele moderne au iesirea pe 50 ohmi. Deci rezistenta interna a tuturor trebuie sa fie de aproximativ 25 ohmi. Indiferent de putere. Si daca este asa, ma intreb din nou: Ce este aceasta rezistenta interna, fizic, la un final de putere RF ?

  • Postat de Mircea YO4SI la 2008-04-26 01:56:53 (ora Romaniei) de la adresa ***.***.***.9
    M-am tot gandit de ce ma nemultumeste aplicarea acestei teoreme in cazul unui amplificator de putere de RF. Am citit cu atentie. Chiar Dr David Knight G3YNH, m-a ajutat. Cred ca si domnia sa simte ca ceva nu este in regula. La inceputul articolului si la sfarsit foloseste expresia SE PRESUPUNE. Am privit schema folosita la masuratoare. Si am inteles ce ma nemultumeste. Generatorul, in cazul nostru amplificatorul de putere RF, este considerat un element cu parametri constanti. Ori, toate caracteristicile lui sunt dependente de REZISTENTA DE SARCINA. Pentru mine este ca o fiinta vie. E vesel, lucreaza lejer cand i se da sarcina pentru care e proiectat. Sufera, il doare, face urat cand i se dau sarcini diferite. Acea DREAPTA DE SARCINA se agita, cand spre orizontala, cand spre verticala. Apar tensiuni sau curenti mari. Viata ii este in pericol. Atunci actioneaza sistemul de protectie. In primul rand i se reduce excitatia. Cat mai rapid posibil. Respira usurat si asteapta remedierea situatiei, ca sa arate ce poate. Mai este ceva: Teorema spune, prin calcule, ca randamentul de transfer al puterii active catre sarcina creste cand creste valoarea rezistentei de sarcina. Tinde catre 100% cand sarcina tinde catre infinit. Pentru un amplificator final de RF, acesta este un nonsens. Graficul arata doar randamentul de 80% pentru Rs de 16 ori mai mare ca Rg. Concluzia ? O echipa de specialisti lucreaza la constructia finalului ca acesta sa livreze 100 watti pe 50 de ohmi pur rezistivi. O alta echipa de specialisti, de cele mai multe ori radioamatorul, fericit posesor, se straduieste sa ofere tcvr-ului cei 50 de ohmi. Sa fiu scuzat ca nu dorm la ora asta si, poate scriu prostii ! VA DORESC LUMINA IN SUFLET ALATURI DE CEI DRAGI, CU OCAZIA SARBATORILOR PASCALE ! 73.

  • Postat de Florin Cretu YO8CRZ la 2008-04-30 07:50:57 (ora Romaniei) de la adresa ***.***.***.149
    Nu am mai trecut de vreo cateva zile pe aici, si vad acum seria postarilor lui Mircea-YO4SI. Am vazut si orele la care au fost facute…hi,hi… Pentru ca discutia depre adaptarea si randamentul finalului de emisie e mai veche, am sa incerc sa adaug si eu cateva cuvinte.. Asa cum remarca si Micrcea, teoria generatorului de tensiune/curent, nu se aplica in cazul unui amplificator ce lucreaza in regim neliniar (clasa AB, B sau C). Doar in regim liniar (in clasa A) exista asemanari, si in acest caz randamentul maxim teoretic poate atinge 50% in regim adaptat. De aceea mi-am exprimat unele rezerve in postarea anterioara, pentru ca autorul extrapola niste rezultate obtinute de la un final care la 1W opera practic in clasa A (liniar), la un final care la puterea nominala functioneaza in clasa AB sau B (neliniar) ceea ce e incorect. Metoda de masura cu doua rezistente folosita in articol, are la baza o recomandare IEEE de prin anii ’50 si e in principiu corecta pentru surse liniare. La un final ce opereaza in clasa B, puterea disipata intern nu se disipa pe partea rezistiva a impedantei optime de iesire a amp-ului ci pe o rezistenta de valoare diferita (numita in literatura rezistenta interna disipativa), si care este afectata de unghiul de conductie (respectiv clasa de operare). Acesta este motivul pentru care la un final in clasa C puterea disipata interna este de cca. 20%, iar pe sarcina ajunge 80%. Unghiul de conductie afecteaza implicit si randamentul. La nivelul finalului exista neadaptari de impedanta insa in nici un caz nu sint de ordinul a 4 ori, asa cum ar trebui sa fie conform articolului lui G3YNH, pentru a se obtine un randament de peste 80%. Daca ar fi asa, supratensiunile din colector cauzate de neadaptare ar depasi usor de 3 ori tensiunea de alimentare si ar distruge tranzistorii… Dezadaptarea la final exista (este si pozitia actuala a ARRL) insa este mult mai redusa si pentru motive ce tin mai mult de liniaritate, decat de randament. Am facut unele simplificari in explicatiile mele insa spatiul acesta este pentru un scurt comentariu si nu pentru un alt articol…hi,hi… Interesant subiectul si cred ca discutiile pe aceasta tema sunt benefice pentru toata lumea. 73s de Florin
  • Scrieti un mic comentariu la acest articol!
    Opinia dumneavoastra va aparea dupa postare sub articolul "Masurarea rezistentei interne a sursei"
    Nu uitati sa completati numele, adresa E-mail si eventual indicativul YO (daca sunteti radioamator). Comentariul trebuie sa se refere la continutul articolului. Mesajele anonime, cele scrise sub falsa identitate, precum si cele care contin (fara a se limita la) atac la persoana, injurii, jigniri, expresii obscene vor fi sterse.
    Nume *
    E-mail
    Indicativ YO *
    Acesta trebuie sa fie valid
    Nu introduceti indicative care contin bare de fractie (din mobil, portabil, din alta tara etc)

    La acest articol nu sunt permise comentarii decat de la radioamatori YO autorizati.
    Comentariu *
    Introduceti *
       * Camp obligatoriu

    Copyright © Radioamator.ro. Toate drepturile rezervate. All rights reserved
    Articole | Concursuri | Mica Publicitate | Forum YO | Pagini YO | Call Book | Diverse | Despre Radioamator.ro | Contact