2.12: Вправи

Last updated
Save as PDF

Page ID: 34197

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Який коефіцієнт посилення наступної системи приймача?

Малюнок\(\PageIndex{1}\)

У системі нижче змішувач має втрати перетворення\(10\text{ dB}\). Який коефіцієнт посилення системи приймача?

Малюнок\(\PageIndex{2}\)

Який коефіцієнт посилення системи приймача нижче?

Малюнок\(\PageIndex{3}\)

Джерело, яке приводить в рух підсилювач, має доступну вихідну потужність\(1\text{ mW}\). Підсилювач був оптимально підібраний в\(50\:\Omega\) системі, а потім має невеликий коефіцієнт посилення сигналу\(20\text{ dB}\). Навантаження підсилювача тепер змінено, і нове навантаження не відповідає КСВ\(1.5\). Яка потужність подається на нове навантаження?
Підсилювач MOSFET має невеликі\(S\) параметри сигналу\(S_{11} = 0.3\angle 85^{\circ},\: S_{12} = 0.05\angle 15^{\circ},\: S_{21} = 2.5\angle 100^{\circ}\), і\(S_{22} = 0.85\angle − 50^{\circ}\) в\(5.6\text{ GHz}\).
1. Який максимальний односторонній коефіцієнт посилення перетворювача?
2. Який максимальний доступний приріст потужності?
3. Який максимальний стабільний приріст потужності?
4. Що таке одностороннє посилення влади?
Підсилювач має коефіцієнт посилення\(1\text{ W}\), вихідну потужність та ефективність доданої потужності\(25\%\).\(10\text{ dB}\)
1. Який загальний ККД підсилювача в процентному співвідношенні?
2. Який ККД підсилювача в процентному співвідношенні?
Підсилювач класу А BJT має напругу зміщення колектора\(5\text{ V}\) і струм зміщення колектора\(100\text{ mA}\).
1. Яка ефективність підсилювача, якщо вихідна потужність РЧ\(1\text{ mW}\)?
2. Яка ефективність підсилювача, якщо вихідна потужність РЧ\(10\text{ mW}\)?
3. Яка ефективність підсилювача, якщо вихідна потужність РЧ\(100\text{ mW}\)?
Підсилювач MOS класу A має напругу зміщення стоку\(20\text{ V}\) і струм зміщення стоку\(1\text{ A}\). Якщо вихідна потужність підсилювача є\(5\text{ W}\) і доступна вхідна потужність є\(1\text{ W}\), яка ефективність підсилювача доданої потужності?
Підсилювач потужності з\(10\text{ dB}\) коефіцієнтом посилення\(100\text{ W}\) напруги постійного струму і забезпечує\(50\text{ W}\) вихідну потужність РФ. Що таке коефіцієнт корисної дії підсилювача?
Підсилювач потужності FET з\(10\text{ dB}\) коефіцієнтом посилення напруги постійного струму та забезпечує\(50\text{ W}\) вихідну потужність РФ.\(100\text{ W}\) Яка ефективність зливу підсилювача?
Розглянемо конструкцію\(15\text{ GHz}\) індуктивно зміщеного підсилювача класу А з використанням транзистора з\(50\:\Omega\text{ S}\) параметрами\(S_{11} = 0.5\angle 45^{\circ},\: S_{12} = 0.1\angle 0^{\circ}\)\(S_{21} = 2\angle 90^{\circ}\), і\(S_{22} = 0.75\angle 45^{\circ}\).
1. Якщо вхід транзистора закінчується\(50\:\Omega\), який імпеданс дивиться на вихід транзистора?
2. Спроектувати двоелементну мережу узгодження виходу кускового елемента для максимальної передачі потужності з виходу транзистора в\(50\:\Omega\) навантаження.
Розглянемо конструкцію\(15\text{ GHz}\) індуктивно зміщеного підсилювача класу А з використанням транзистора з\(50\:\Omega\text{ S}\) параметрами\(S_{11} = 0.96\angle 85^{\circ}\)\(S_{12} = 0.056\angle 15^{\circ}\),\(S_{21} = 2.56\angle 100^{\circ}\),, і\(S_{22} = 0.320\angle 54.6^{\circ}\).
1. Якщо вхід транзистора закінчується\(50\:\Omega\), який імпеданс дивиться на вихід транзистора?
2. Спроектувати двоелементну мережу узгодження виходу кускового елемента для максимальної передачі потужності з виходу транзистора в\(50\:\Omega\) навантаження.
3. В якості першого кроку в оцінці посилення потужності підсилювача, визначте, який з різних коефіцієнтів посилення, визначених для підсилювача, є коефіцієнтом посилення потужності тут. Тобто, кілька виграшів визначаються з точки зору\(S\) параметрів та коефіцієнтів відбиття (наприклад, наявний коефіцієнт посилення, максимальний стабільний коефіцієнт посилення тощо). Які з них можна використовувати для оцінки посилення потужності в цій обставині, коли немає вхідної мережі, але є вихідна відповідна мережа?
4. Що таке посилення потужності підсилювача в децибелах?
Розглянемо конструкцію\(10\text{ GHz}\) індуктивно зміщеного підсилювача класу А з використанням транзистора з\(50\:\Omega\text{ S}\) параметрами\(S_{11} = 0.9\angle 80^{\circ}\)\(S_{12} = 0.06\angle 15^{\circ}\),\(S_{21} = 2.5\angle 10^{\circ}\),, і\(S_{22} = 0.3\angle 45^{\circ}\).
1. Якщо вхід транзистора закінчується\(55.5\:\Omega\), який імпеданс дивиться на вихід транзистора?
2. Спроектувати двоелементну мережу узгодження виходу кускового елемента для максимальної передачі потужності з виходу транзистора в\(50\:\Omega\) навантаження.
3. Що таке посилення потужності підсилювача в децибелах?
Підсилювач класу A BJT на малюнку нижче має радіочастотний дросель, що забезпечує колекторний струм, і діє як розімкнута ланцюг при РФ. Навантаження рухається через конденсатор\(C\), який ефективно є коротким замиканням при РФ.\(R_{L}\) Максимальний неспотворений ККД цієї схеми є\(50\%\). Виведіть цю ефективність. Ігноруйте падіння напруги базового випромінювача\(V_{CE\text{ ,min}}\), і зверніть увагу, що максимум\(V_{O}\) є\(2V_{CC}\), дозволяючи коливання напруги\(±V_{CC}\) навколо колектора спокою робочої напруги. [Приклад паралелей 2.5.1]

Малюнок\(\PageIndex{4}\)

Підсилювач класу А BJT на малюнку нижче має навантаження\(R_{L}\), і максимальну неспотворену ефективність\(25\%\). Вивести ККД цього підсилювача в плані\(R_{E}\) і\(R_{L}\). Припустимо,\(V_{CC}\) що набагато більше, ніж\(V_{BE}\). [Приклад паралелей 2.5.1]

Малюнок\(\PageIndex{5}\)

Розглянемо підсилювач класу C BJT з резистивним зміщенням, який також є радіочастотним навантаженням. Напруга живлення є\(10\text{ V}\).
1. Намалюйте лінію навантаження підсилювача та вкажіть лінію навантаження та точку зміщення.
2. Що таке струм зміщення колектора без вхідного сигналу ВЧ?
3. З радіочастотним входом до підсилювача\(10\text{ mW}\), що має потужність, вихідна потужність РЧ\(100\text{ mW}\), напруга спокою колектор-випромінювач є\(6\text{ V}\), і струм спокою колектора є\(20\text{ mA}\). Який коефіцієнт корисної дії підсилювача за цих умов?
Розглянемо конструкцію\(15\text{ GHz}\) індуктивно зміщеного підсилювача класу А з використанням транзистора в таблиці 2.3.1 і з\(50\:\Omega\) джерелом.
1. Який імпеданс представлений на виході транзистора?
2. Спроектуйте двоелементну вихідну відповідну мережу для максимальної передачі потужності в\(50\:\Omega\) навантаження.
Підсилювач MOSFET має невеликі\(S\) параметри сигналу\(S_{11} = 0.8\angle 90^{\circ}\)\(S_{12} = 0.05\angle 0^{\circ}\),\(S_{21} = 2.5\angle 0^{\circ}\), і\(S_{22} = 0.8\angle 0^{\circ}\) в\(5.6\text{ GHz}\).
1. Обчисліть радіус і центр вхідного кола стійкості.
2. Зробіть висновки з сюжету вхідного кола стійкості. Тобто, які обмеження ставляться на вхідну мережу узгодження, якщо навантаження підсилювача пасивна?
Підсилювач MOSFET має невеликі\(S\) параметри сигналу\(S_{11} = 0.9\angle 85^{\circ}\)\(S_{12} = 0.05\angle 15^{\circ}\),\(S_{21} = 2.5\angle 100^{\circ}\), і\(S_{22} = 0.85\angle −50^{\circ}\) в\(5.6\text{ GHz}\).
1. Обчисліть радіус і центр вихідної окружності стійкості.
2. Намалюйте вихідне коло стабільності на діаграмі Сміта.
3. Зробіть висновки з графіка вихідного кола стійкості. Тобто, які обмеження ставляться на вихідну відповідну мережу?
Підсилювач MOSFET має невеликі\(S\) параметри сигналу\(S_{11} = 0.9\angle 85^{\circ}\)\(S_{12} = 0.025\angle 15^{\circ}\),\(S_{21} = 3\angle 100^{\circ}\), і\(S_{22} = 0.85\angle −50^{\circ}\) в\(2\text{ GHz}\).
1. Обчисліть радіус і центр вхідного кола стійкості.
2. Зробіть висновки з сюжету вхідного кола стійкості. Тобто, які обмеження ставляться на вхідну відповідну мережу?
Підсилювач MOSFET має невеликі\(S\) параметри сигналу\(S_{11} = 0.9\angle 85^{\circ}\)\(S_{12} = 0.05\angle 15^{\circ}\),\(S_{21} = 2.5\angle 100^{\circ}\), і\(S_{22} = 0.85\angle − 50^{\circ}\) в\(5.6\text{ GHz}\).
1. Що таке\(k\) -фактор критерію стійкості Ролле?
2. Що говорить\(k\) -фактор про стабільність транзистора?
3. Що таке\(\mu\) -фактор критерію стійкості Едвардса—Синського?
4. Що вказує критерій стійкості Едвардса—Синського про стабільність транзистора?
Розглянемо конструкцію\(15\text{ GHz}\) індуктивно зміщеного підсилювача класу А з використанням транзистора PhEMT, задокументованого в таблиці 2.3.1. Використовуйте топологію, показану на малюнку 2.9.1.
1. Якщо вхід транзистора закінчується\(55.5\:\Omega\), який імпеданс дивиться на вихід транзистора?
2. Спроектуйте двоелементну вихідну відповідну мережу для максимальної передачі потужності в\(50\:\Omega\) навантаження.
Розглянемо конструкцію\(15\text{ GHz}\) індуктивно зміщеного підсилювача класу А з використанням транзистора PhEMT, задокументованого в таблиці 2.3.1. Використовуйте топологію, показану на малюнку 2.9.1.
1. Якщо вхід транзистора закінчується\(150\:\Omega\), який імпеданс дивиться на вихід транзистора?
2. Спроектуйте двоелементну вихідну відповідну мережу для максимальної передачі потужності в\(50\:\Omega\) навантаження.
Розглянемо конструкцію\(15\text{ GHz}\) індуктивно зміщеного підсилювача класу А з використанням транзистора PhEMT, задокументованого в таблиці 2.3.1. Використовуйте топологію, показану на малюнку 2.9.1.
1. Якщо вхід транзистора закінчується\(200\:\Omega\), який імпеданс дивиться на вихід транзистора?
2. Спроектуйте двоелементну вихідну відповідну мережу для максимальної передачі потужності в\(50\:\Omega\) навантаження.
Спроектуйте підсилювач для максимального стабільного посилення за допомогою дискретного транзистора PhEMT, описаного в таблиці 2.3.1. Технічні характеристики конструкції

\[\begin{array}{ll}{\text{Gain:}}&{\text{maximum gain at }24\text{ GHz}} \\ {\text{Topology:}} &{\text{three two-ports (input and}} \\ {}&{\text{output matching networks,}} \\ {}&{\text{and the active device)}} \\ {\text{Stability:}}&{\text{broadband stability}} \\ {\text{Bandwidth:}}&{\text{maximum that can be}} \\ {}&{\text{achieved using two-element}} \\ {}&{\text{matching networks}} \\ {\text{Source }Z:}&{Z_{S}=10\:\Omega} \\ {\text{Load }Z:}&{Z_{L}=50\:\Omega}\end{array}\nonumber \]

Спроектуйте підсилювач для максимального стабільного посилення за допомогою дискретного транзистора PhEMT, описаного в таблиці 2.3.1. Технічні характеристики конструкції

\[\begin{array}{ll}{\text{Gain:}}&{\text{maximum gain at }23\text{ GHz}} \\ {\text{Topology:}} &{\text{three two-ports (input and}} \\ {}&{\text{output matching networks,}} \\ {}&{\text{and the active device)}} \\ {\text{Stability:}}&{\text{broadband stability}} \\ {\text{Bandwidth:}}&{\text{maximum that can be}} \\ {}&{\text{achieved using two-element}} \\ {}&{\text{matching networks}} \\ {\text{Source }Z:}&{Z_{S}=50\:\Omega} \\ {\text{Load }Z:}&{Z_{L}=50\:\Omega}\end{array}\nonumber \]

Індуктивно зміщений підсилювач HBT класу А зміщений із напругою спокою колектор-випромінювача\(5\text{ V}\) та струмом спокою колектор-емітера\(100\text{ mA}\). При роботі в точці стиснення\(1\text{ dB}\) посилення вхідна потужність РФ є,\(10\text{ mW}\) а вихідна потужність -\(100\text{ mW}\). Врахуйте, що радіочастотний сигнал є синусоїдою, і зверніть увагу, що напруга спокою колектора-випромінювача буде напругою живлення.
1. Яка споживана потужність постійного струму спокою? Висловіть свою відповідь в міліватах.
2. Яка вихідна потужність в\(\text{dBm}\)?
3. Який ККД підсилювача? Зверніть увагу, що ефективність підсилювача класу А може бути більшою, ніж\(25\%\) якщо допускається спотворення.
4. Що таке коефіцієнт корисної дії підсилювача?
5. Якщо вхідна потужність зменшується\(10\text{ dB}\) так, що підсилювач більше не стискається, чи зміниться точка спокою постійного струму? Поясніть свою відповідь.
6. Якщо вхідна потужність зменшена\(10\text{ dB}\) так, що підсилювач більше не стискається, яка вихідна потужність в\(\text{dBm}\)? Ігноруйте будь-які зміни в точці спокою.
7. З\(1\text{ mW}\) вхідною потужністю, яка ефективність підсилювача додається, якщо точка спокою не змінюється?

2.12.1 Вправи за розділами

\(†\)складний,\(‡\) дуже складний

\(§2.1\: 1, 2, 3\)

\(§2.3\: 4, 5†\)

\(§2.4\: 6, 7, 8, 9, 10\)

\(§2.5\: 11†, 12†, 13†, 14†, 15†, 16†, 17\)

\(§2.6\: 18†, 19†, 20, 21\)

\(§2.9\: 22†, 23†, 24†, 25‡, 26‡, 27†\)

2.12.2 Відповіді на вибрані вправи

\(1\text{ dB}\)

(г)\(14.2\text{ dB}\)
\(27.8\%\)

\(50\%\)
(а)\(436-\jmath 105.6\:\Omega\)
(а)\(61.3-\jmath 35.6\:\Omega\)

(c)\(0.563\)

\[\begin{aligned}L_{1}&=36.8\text{ fH, }C_{2}=36.8\text{ fF} \\ L_{3}&=321\text{ pH, }C_{4}=27.4\text{ fF} \\ L_{5},&L_{6}, C_{7}, C_{8}\text{ are large}\end{aligned}\nonumber \]

Малюнок\(\PageIndex{6}\)

\(2.3\)