Подробный и полезный разбор режимов транзисторного усилителя напомнил мне проблему, с которой столкнулся недавно. Речь идёт о блоке переключения RX-TX трансивера.



Схема от Урал07-mini (рисунок авторский).
Она же используется в трансивере UR4QBP.




Нашёл что UR4QBP позаимствовал эту схему из публикации Тарасова "Портативный КВ-трансивер." Радиохобби №6 1999г., №1, №3 2000г.

Мне требовалось изменить несколько схему, сигнал PTT приходит в виде уровня +5В (единица в ТТЛ). Но выходные ключи оставил неизменными, на парах КТ816-КТ817.

При этом оказалось, что ключи потребляют значительные токи, особенно без тщательного подбора резистора в цепи базы (R127 на второй схеме). Он в других схемах помечен звездочкой (подбор).
Несколько переделал схему, ток потребления без нагрузки снизился до 8-10mA. Это вполне нормально для стационарного аппарата, но для автономного питания хотелось бы снизить его почти до нуля.

PSE подскажите, возможно ли в данной схеме полностью минимизировать ток в закрытом ключе? Есть ли другие, более удачные схемные решения без реле, где ключи коммутируют 0V и Uпит между двумя линиями (RX-TX)?

А действительно необходимо, чтобы выключенный канал был притянут к земле?

Да, таким образом управляется реверсивный каскад УПЧ, перед ФОС.

Тогда целесообразно перейти на P и N канальные MOSFET.

Спасибо, Тадас! Попробую найти подходящие MOFSET'ы.

RZ3AWM пишет: ...

Что бы точно ответить, надо знать токи ключей в состоянии лог.1 и лог.0. Если анализировать эту конкретную схему, получается что в состоянии "1" (+15В) максимальный вытекающий ток 0,6А (базовый резистор 1 кОм, 15В - 15 мА ток базы помноженный на минимальное "бета" КТ816 40 единиц. Во втором каскаде 820 Ом и ток чуть больше). При 0 Вольт базовый ток идет через резистор 62 кОм и в коллекторе КТ817 максимальный ток не более 10 мА (по факту тут и КТ315 хватило бы).

Если бы знать реальные токи потребления, можно было бы в этой схеме установить оптимальные токи баз ключей (подбором базовых резисторов) и уменьшить потребляемый ток до минимума.

Может быть будет даже достаточно логической МС с запараллеленными элементами. Например инвертор CD4049 держит при лог 0 на выходе 20 мА, при лог 1 - 3,5 мА, а моторолловский аналог МС14049 в обоих состояниях держит 8,8 мА. Всего элементов а МС 6. Делим их на две группы и получаем максимально допустимый ток 26,4 мА для МС14049 и 10,5/60 мА для CD4049.

Если надо уменьшить пороговое напряжение на входе, можно добавить транзисторный каскад с небольшим током коллектора (и поменять выходы). Например так:



Если с выхода первого ключа на базу (или с выхода второго на вход первого ключа) подключить резистор порядка единиц мегаом, схема приобретет триггерный эффект (триггер Шмидта). Это не позволит ей "зависнуть" в промежуточном состоянии и быстро проскочить состояние сквозного тока выходных каскадов.

Вариант с заменой на транзисторы MOSFET выглядит лучше: не надо переделывать плату и более надёжно в плане запаса по току.
КТ315, кажется, вряд ли подойдут, так как напряжение U(TX) питает всю передающую часть трансивера кроме выходного каскада.

По подбору я понял, что надо тщательно настраивать, но до приемлимых значений (Iпокоя< 1mA) вряд ли получится дойти.

В плане чистой теории: почему резистор 62K включён между базами, а не к коллекторам предыдущего ключа?

Без подбора резистора (по номиналам как на схеме) у меня транзисторы второго ключа разогревилсь за 10-20 сек, и очень горячо.
Переключил резистор 62К на коллекторы первого ключа (Urx) и проблема перегрева сразу пропала.

С первым ключом (там где 15В RX) никаких проблем не было.

RZ3AWM пишет:
Да. Верно. Повнимательнее посмотрел на схему, она явно не доработана. Нижние ключи на КТ817 вообще не закрываются и простой настройкой резисторов тут вряд ли можно что то сильно улучшить. Переключение 62 кОм второго ключа на коллекторы - правильное решение, но в первом ключе подобное не получится, когда КТ502 закрыт, оба КТ816 и КТ817 открыты и спасает только то, что через нижнее плечо на КТ817 ток ограничивается за счет базового резистора в 62 кОм (но всё равно он слишком высок).

Минимальный потребляемый ток, который можно выжать из схемы на этих биполярных транзисторах примерно 1/20 от тока ключа. У КТ817-816 гарантирован статический коэффициент передачи тока 40 и взять еще запас в 2 раза для надежного насыщения. Ik/20 это и будет ток базы, потребляемый каскадом. Если применить ключи на составных транзисторах, можно ток еще уменьшить раз в 10. Но у таких ключей будет остаточное напряжение около 1 вольта.

В случае применения мосфетов сквозной ток будет измеряться амперами. Что бы его избежать надо обеспечить быстрое переключение или подобрать транзисторы в каждый каскад с суммарным пороговым напряжением более 15 вольт. Как вариант можно добавить в затворы резистивный делитель.

Задался вопросом - можно ли сделать транзисторный каскад со стабильным выходным напряжением смещения, не зависящим от напряжения питания. Оказывается можно.



Если у стандартного усилителя с эмиттерной стабилизацией соблюдать определенные соотношения номиналов резисторов, выходное напряжение на коллекторе стабильно. На рисунке представлены упрощенные формулы. Фактически R4 надо брать чуть больше за счет того что β транзистора в формулах не учтена (по умолчанию она принята за бесконечность). Формулы с учетом β приводить не буду, они слишком громоздки, да и без подстройки хорошей стабильности от конкретной схемы всё равно не получить.

Ради интереса снял экспериментальные данные. Оказалось работает. Стабилизация не идеальна, график выходного напряжения выглядит в виде очень пологого "горба" с вершиной высотой 10..15 мВ.



Конечно подобный источник напряжения не сбалансирован по температуре, но тем не менее может оказаться где то полезен. Например, если он задает смещение на последующие каскады усиления или надо усиливать очень низкие частоты и влияние источника питания нежелательно.

Транзисторный каскад с коллекторной стабилизацией тоже можно сбалансировать по напряжению питания. Тут еще проще.



Недостаток такой схемы в том, что выходное напряжение должно быть всегда равно напряжению базы транзистора, т.е. в пределах 0,6...0,65 В. Значит амплитуда выходного сигнала ограничена 0,5 вольтами. Интересно то, что в такой схеме резистор обратной связи R1 не влияет на смещение, поскольку подключен между точками с одинаковым потенциалом, тем не менее R1 нужен, поскольку без него схема не стабилизирована по температуре и практически неработоспособна.

Друзья! Создается впечатление, что вы друг другу читаете лекции и соревнуетесь, кто круче.
RA7R