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Simulaz stadio amplif classe C

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Simulaz stadio amplif classe C

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 31 mar 2019, 15:34

La comparsa qualche giorno fa dell'argomento sull'amplificatore di potenza in classe C, mi ha spinto per diletto a simularne il comportamento in un caso teorico semplificato.
Ho supposto che "l'impulso" di corrente abbia un andamento triangolare, facile da generare, simile ma non uguale al tratto di picco di una sinusoide.
Considero solo il circuito risonante, non la dissipazione nel transistor, al momento non tengo conto della tensione di alimentazione.
Lp e Cp sono ideali, la dissipazione avviene solo nella Rp di carico.
allego alcuni schemi elettrici, a blocchi e principio dell'algoritmo, che spero esplicativi.
Nel giro di qualche ora ho scritto un programmino in ambiente Processing e ho ottenuto i risultati
che includo. Mi rendo conto che i grafici sono rudimentali e che spendo più tempo in modo non gradevole nell'abbellirli piuttosto che nel migliorare l'algoritmo.
L'ho scritto come avrei fatto 20 anni fa...., il linguaggio base di programmazione testuale, non è cambiato molto, inoltre adopero Processing in modo rozzo e superficiale, ha dei comportamenti
che non conosco bene e che cerco di risolverli aggirandoli.
Mi piacerebbe che qualche volenteroso replicasse i miei risultati e li validasse utilizzando magari un programma di simulazione circuitale o qualche altro ambiente dedicato.
Se interessati, ponetemi domande, scrivetemi, posso inviare il mio sorgente.
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[2] Re: Simulaz stadio amplif classe C

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 31 mar 2019, 17:47

Simulato con Micap la tensione al nodo è triangolare
(come C ed L ininfluenti).
Conferm i valori indicati?
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[3] Re: Simulaz stadio amplif classe C

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 31 mar 2019, 20:52

Si, confermo i valori.
Il periodo degli impulsi è esattamente 11,5 us (86,95 kHz).
Il circuito risonante ha un Q relativamente alto. Piccole variazioni di periodicità provocano
forti variazioni di Vu . Va fuori risonanza.
la tensione al nodo è triangolare
E' la corrente applicata al nodo.

Attendo notizie.
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[4] Re: Simulaz stadio amplif classe C

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 31 mar 2019, 22:02

ccionezo la simulazione
Ampc.gif
Ampc.gif (11.45 KiB) Osservato 1178 volte

Non c'è alcuna sinusoide
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[5] Re: Simulaz stadio amplif classe C

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 1 apr 2019, 6:56

Grazie,
Temo di aver commesso un errore nella impostazioni delle costanti. :oops: :oops:
Il valore bassissimo di 10 ohm, mi aveva fatto inizialmente sospettare, poi erroneamente l'ho trascurato.
Devo ancora verificare, probabilmente L = 50 H, C = 50 F, Campionamento 1 secondo.
frequenza circa 100 Hz.
Sarò più preciso in un prossimo post.
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[6] Re: Simulaz stadio amplif classe C

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 1 apr 2019, 14:08

Trovato l'errore:
--------------------------
//30/3/2019 Ambiente: Processing 2 Vs.2.1.1 su Windows XP
// simulazione risposta circuito oscillante parallelo a brevi impulsi triangolari di corrente
// per simulare stadio finale di trasmettitore in classe C
// Con i valori scelti la frequenza di uscita è circa 100 kHz

String data ="1/4/2019";
------------------errata:--------
//float Lp = 50*10^-3 ;// 50 millihenry, induttanza
//float Cp = 50*10^-12;// 50 PF capacità
//float Rp = 10;// ohm resistenza parallelo (carico dell'amplificatore)
//float dtempo = 1*10^-7;// 0,1 us passo esecuzione calcoli

---------------corretto:
float Lp = 1.e-3 ;// 50 millihenry, induttanza
float Cp = 3900.e-12;// 50 PF capacità
float Rp = 5000.;// ohm resistenza parallelo (carico dell'amplificatore)
float dtempo = 0.05e-6;// 0,1 us passo esecuzione calcoli
float DIgen = 0.01 ;//è espresso in passi non in A/us
float Igenmax = 0.1;//ampere

-------------------------------
int Nmax = 2000;//passi di esecuzione
float Igen,Igenp;// corrente (impulsiva) generatore
int N,NP; //contatore passi calcolo
int NS;// numero simulazioni
int NI,NImax = 230;// contatore periodicità impulsi
int Start, salita;
float Vu,Vup,Ic,Il, Pot,Potp,Pusc,Puscp;
----------------------------

In conclusione; commesso due errori:
- usato notazione scorretta, anche se il compilatore non mi ha segnalato anomalie
-avrei docuto accorgermi che la Rp era irragionevolmente troppo bassa
- I valori di Lp, Cp, Rp erano non adatti (anche se fossero stati espressi correttamente)
Mi sono lasciato trascinare dai risultati grafici plausibili.

nella simulazione è bello vedere:
l'influenza dalla variazione della prequenza di risonanza sui risultati
gli andamenti della potenza istantanea applicata e e della potenza sul carico (sinusoide a frequenza doppia) , le cui aree (energie) sono uguali.

Attendo da g.schgor la conferma dei risultati.
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[7] Re: Simulaz stadio amplif classe C

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 1 apr 2019, 14:31

Adesso i valori sono piu` sensati. Con i valori iniziali, l'impedenza caratteristica del risonatore era di 31 kohm circa, con un carico parallelo di 10 ohm il Q risultante era da circa niente ad ancora meno :-)

Con i nuovi valori l'impedenza caratteristica e` di 506 ohm (la frequenza di risonanza scende da 100 kHz a 80 kHz), con una resistenza parallelo di 5 kohm fa un Q di 10 che garantisce una ragionevole ricostruzione della sinusoide.
Per usare proficuamente un simulatore, bisogna sapere molta più elettronica di lui
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[8] Re: Simulaz stadio amplif classe C

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 1 apr 2019, 14:43

Confermo e chiedo conferma se errato:
Qp coefficente qualitè di un circuito risonante parallelo
Qp = Rp x SQRT(Cp/Lp)
SQRT(Cp/Lp) = SQRT( 3,9E-9/1E-3)= 1,975 x E-3
Qp = 5000 x 1,975 x E-3 = circa 10

L'impedenza caratteristica è: SQRT(Lp/Cp) = 506 ohm
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[9] Re: Simulaz stadio amplif classe C

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 1 apr 2019, 14:44

Giusto!

Se poi passi una volta da me, ti mostro il libro Solid State Radio Engineering di Krauss Bostian e Raab dove ci sono tutti quei conti.
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[10] Re: Simulaz stadio amplif classe C

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 1 apr 2019, 16:17

Si, con gli ultimi dati oscilla
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