Микроконтролери и електроника
http://mcu-bg.com/mcu_site/

crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
http://mcu-bg.com/mcu_site/viewtopic.php?f=4&t=9251		 Страница 1 от 2
Автор:  mountaineer [ Пет Авг 05, 2011 10:10 pm ]
Заглавие:  crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
От няколко дни се мъча с тази наглед проста постановка и вече ми се изчерпват идеите. Става дума за следното: схема push-pull с комплементарна MOSFET двойка. Разликата между гейтовите напрежения се задава с D1 и D2 (всъщност едното е Шотки диод с пад 0.8V, другото е емитерния преход на SiGe транзистор), през тях тече възможно най-малък ток (около 10 микроампера). Дрейнов ток от порядъка на 100 микроампера тече при напрежение гейт-сорс около 920 миливолта (респективно -920 за P-каналния). Товарът е 50-омова линия, терминирана с резистор 50 ома - все едно чисто резистивен.

При входни напрежения около нулата изходът остава на 0 и се получава "мъртва зона" (снимал съм от екрана на осцилоскопа за какво става дума). Пробвах различни варианти и това все не се лекува. Мога да кажа на какво НЕ се дължи:
1. не се дължи на паразитни капацитети - има го и при много бавна развивка
2. не се дължи на различния пад в/у D1 и D2, нито на стойностите на R1 и R2 - при разменянето им няма разлика
3. не е въпрос на несъгласуван импеданс на линията (следва от т. 1, освен това пробвах и с товари под и над 50 ома)
4. не е от това, че двата транзистора са в общ корпус. Пробвах и с отделни
5. не е от недостатъчна разлика на потенциалите на гейтовете. При по-голям общ пад на D1 и D2 пак го има същото нещо.
6. предварително съм снел изходните характеристики на транзисторите и в тях няма нищо необичайно
7. няма значение, дали входният сигнал се подава в точката между D1 и D2, или направо на един от двата гейта

Да поясня още малко - става дума за изчанчен режим на работа, при много ниска температура. Това обяснява странните падове на напрежение върху D1 и D2, а също така и целта на упражнението - не може да се ползва готова интегрална схема, силициевите транзистори/диоди/др. не работят, не се намират и комплементарни SiGe двойки. В случая обаче ниската температура не е от голямо значение, защото същото нещо се проявява и при стайна температура - значи има шанс някой да се е сблъсквал със същия или подобен проблем :)

Прикачени файлове:
Коментар на файл: осцилограма (0.5 В/деление по X и по Y)
push_pull_scope.jpg
push_pull_scope.jpg [ 58.75 KiB | Прегледано 2530 пъти ]
Коментар на файл: схема
mosfet_push_pull.gif
mosfet_push_pull.gif [ 4.95 KiB | Прегледано 2530 пъти ]
Автор:  itso.t [ Съб Авг 06, 2011 1:17 am ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
Прилича на "типична" работа на усилвател в клас "Б". Тъй наречената "мъртва зона" вероятно е напрежението G-S необходимо за отпушване на единия или другия транзистор. Евентуалното лечение е преминаване към клас "АБ" с подходящ ток на покой.

Евентуално картинката би се подобрила и с подходящ резистор G-S, но дали ще е приложимо в конкретния случай, зависи и от останалата част от схемата.
Автор:  tgi [ Съб Авг 06, 2011 2:01 am ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
Това е, което itso.t казва. То много линейно без бая усилване и затворена
обратна връзка няма да се получи де.
Опитай всеки от диодите да смениш с по два-три (последователно). Това все
пак са MOSFET-ове, почват да се отварят на много повече от половин волт.
Автор:  Ицо [ Нед Авг 07, 2011 1:17 pm ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
Аз бих те посъветвал да опиташ още нещо - първо без линия, само с това 50 ома.
Каква е тази линия и колко е дълга?
Автор:  bongo_x2 [ Нед Авг 07, 2011 4:33 pm ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
Тая аналоговщина вече взехте да я имате или за химия или за абстрактно изкуство :) За съжаление и аз я позабравих а библиотека вече нямам :( А линейността ако беше просто нещо в усилвателите нямаше да ръгат от 5 до 50 транзистора...

Първа помощ:

Ако става дума за линия изходното съпротивление също трябва да е 50 Ома а изходния сигнал на сорсовете 2 пъти по-голям. Т.е. минаваш в клас А и слагаш на сорсовете резистори които заедно със изходното съпротивление на транзисторите да правят 100 Ома (работят в паралел).
Ако не е за линия: пак няма да минеш без ом-два сорсови резистори и поне клас АБ.

Не видях нищо за праговите напрежения на MOS-овете. Ако са 3 Волта например - ще получиш картинката каквото и да правиш. Във всеки случай гейтовите резистори трябва да са към много по-високи напрежения или да се заменят с работоспособни генератори на ток - най-простите са с транзистор с резистор в емитера и захранван от поне 2 Волта по-високо напрежение а базовото напрежение да идва от червен LED с поне 1 мА ток.

Преднапрежението от диодите не вярвам да е и 1/5 от необходимото пък и е температурно зависимо, също както и праговото на MOS-овете. Спомням си, че при определена стойност праговото напрежение на MOS-овете е температурно независимо - за тези с pn преход е волт и малко, т.е. твърде малко, за другите не помня.
Що съм се заял с това: от преднапрежението и праговите напрежения зависи токът на покой а от него - цялата линейност.

Значи: веригата за преднапрежение да е на по-висок волтаж, извън ниската температура, добре е да е от триизводен стабилизатор на напрежение шунтиран с кондензатор, ако се иска температурна компенсация се слага терморезистор при MOS-овете а преднапрежението да е достатъчно поне малко да ги отпуши.
DC отместването е отделна грижа.
Автор:  tgi [ Нед Авг 07, 2011 7:25 pm ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
Бонго, смисълът на диодите е именно да отмести от нулата гейтовете така, че
да са малко отпушени и двата транзистора. Естествено за MOSFET-ове това не стига, затова му и предлагам
да опита с повече от един диод (не знам дали знам какви са му FET-овете ама колко диода
трябват си е част от неговото домашно така или иначе). Но няма да я бъде като схема,
няма как да контролира тока на покой, просто с такъв експеримент ще разбере
кое защо и как е и ще може да мисли нататък.
Автор:  mountaineer [ Нед Авг 07, 2011 8:16 pm ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
Благодаря за отговорите и съветите!

Тези MOSFET-и се отпушват с ниско напрежение гейт-сорс, по принцип са предназначени за ключов режим. Е, при температура 4.2К (течен хелий) това напрежение е още по-ниско, освен това характеристиките стават много по-стръмни. В рамките на 200 миливолта дрейновото съпротивление пада от мегаоми до по-малко от 1 ом. Бих пуснал тук характеристиките, но изрично ми е забранено :( На пръв поглед изглеждат ОК, сравнително симетрични са за двата транзистора, и по тях определих какво преднапрежение ще трябва.

Не мога да си позволя голям дрейнов ток или работа в клас А - приложението не търпи отделяне на много мощност. Засега при тези опити това не е голям проблем, но в крайна сметка гоним много ниска консумация.

Линията е коаксиална, с дължина около половин метър, но в бъдеще сигурно ще се ползва усукана двойка (50-60 ома). Съмнявам се, че ще има някаква разлика, ако сложа товара точно на изхода, но може и това да пробвам утре.

Явно опитите ще продължават. Лошото е, че това гейтово преднапрежение много трудно се натъкмява в моя случай. Както казах, повечето елементи замръзват и не вършат никаква работа. Може пък да се намери някой светодиод с точния пад на напрежение при тази темепратура. Във всеки случай, характеристиките стават много стръмни, и няма как да се поддържа работна точка в "коляното".
Автор:  tgi [ Нед Авг 07, 2011 8:33 pm ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
Чак клас А не ти трябва. Но в момента очевидно характеристиките, с които
си смятал не отговарят на тези, които мериш, инак нямаше да го има стъпалото.
С по два диода ако не изчезне поне ще намалее драматично; щом си термостатиран
(макар и толкова ниско) проблеми с дрейфа няма да имаш, само с производствени толеранси,
което е бая улеснение.
Автор:  Ицо [ Нед Авг 07, 2011 11:13 pm ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
При толкова къса линия и ниска честота, едва ли ще има смисъл да пробваш без нея. Разликата ще е само в няколко десетки пикофарада капацитет.
Само че нещо не ми се връзва в тази схема - искаш висока линейност, ама да е без клас А , и то с транзистори, предназначени за работа в ключов режим. Мисля, че най-добре ще е да обясниш какво трябва да стане, и ще получиш компетентен съвет.

Аз бих те посъветвал да добавиш още един транзистор за драйвер и да въведеш дълбока ООВ
Автор:  bongo_x2 [ Нед Авг 07, 2011 11:35 pm ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
Ай ся: отделяна мощност върху 50 Ома захранени от +/- 2.5 волта...!
Къса ти е линията значи споко минаваш в клас АБ, т.е. с някой омов резистор в сорсовете и минимален ток на спокойствие - навремето в дебелите книги пишеше колко трябва да бъде. А при стръмни характеристики съвсем не може без сорсови резистори. Не смятам, че резисторите като ти намалят КПД-то от 75 на 70% това ще ти изяде главата пък можеш да ги изкараш отвън за да не греят.

Резисторите в сорсовете компенсират доста нелинейности...
Автор:  bateAz [ Пон Авг 08, 2011 9:34 am ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
bongo_x2 написа:
Ай ся: отделяна мощност върху 50 Ома захранени от +/- 2.5 волта...!


Bongo_x2, мощността ще да е малка, ама ти прочете ли при каква температура ще работи туй чудо? Та тази "МАЛКА" мощност трябва да се отведе от място с 4 келвина .... За отвеждането й ще трябва поне 5000 пъти по-голяма мощност
Автор:  dan [ Пон Авг 08, 2011 10:22 am ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
bateAz написа:
За отвеждането й ще трябва поне 5000 пъти по-голяма мощност

Това защо? Нещо не мога да стопля :oops:
Автор:  mountaineer [ Пон Авг 08, 2011 10:42 am ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
Sorry za lipsata na kirilica, posle shte go opravja...

Znachi, zasega pri opitite v techen helij ne e goljam problem moshtnostta. Osven tova vsichki elementi se termalizirat idealno. Obache kogato tova se polzva v kriostat, tam vseki mW (dori uW) ima znachenie. Osven tova pri tezi temperaturi samite elementi trudno se termalizirat - termichnoto syprotivlenie narastva i tozi mW moshtnost moje da kachi temperaturata na samija tranzistor s njakolko gradusa.
Автор:  emilvtc [ Пон Авг 08, 2011 12:02 pm ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
Добра линейност с тази схема няма как да получиш. Трябва ти режим поне АБ (да не кажа A).

Както колегите вече казаха - проблема ти е преднапрежението на гейтовете.

Относно мощността разсейвана от транзисторите - тя е статична (без сигнал и се дължи основно на дрейновите токове на покой) и динамична - (със сигнал).

Динамичната мощност при сигнал и товар 50 ома е в пъти по-голяма от статичната. Между другото каква е амплитудата на входния сигнал?

Та както колегите ти казаха - кажи за какво точно става въпрос, за да ти дадем някаква смислена идея.

Мислил ли си да увеличиш товара на линията - примерно на 1К вместо 50 ома ? Така би постигнал по-голяма линейност, ниска разсеивана "динамична" мощност и всичко това при по-малки токове на покой...

Както Бонго и други то предложиха - по един резистор в сорсовете на транзисторите значително ще подобри линейността и ще стабилизира работната точка на транзисторите. Пък ако в крайна сметка ви трябва изх. съпротивление 50 ома - може на другия край на линията извън областта с ниската температура да сложиш импедансен преобразувател с изходно съпротивление 50 ома...
Автор:  itso.t [ Пон Авг 08, 2011 12:12 pm ]
Заглавие:  Re: crossover distortion - схема push-pull с MOSFET
Ако дадеш някакви ориентировъчни входно - изходни характеристики на въпросния усилвател, би имало по-ползотворни идеи.
Страница 1 от 2 Часовете са според зоната UTC + 2 часа [ DST ]
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
http://www.phpbb.com/