Меню

Частота ускоряющего напряжения 6 мгц

Частотный диапазон ГУН можно значительно расширить

Shawn Stafford, США

Типичная микросхема преобразователя напряжение-частота (ПНЧ), которую можно рассматривать, также, как генератор, управляемый напряжением (ГУН), имеет простую линейную зависимость выходной частоты от входного напряжения. Обычно эта зависимость имеет вид

где RC – постоянная времени времязадающего резистора и конденсатора. При фиксированных значениях R и C выходная частота таких преобразователей управляется входным напряжением, но изменяется в очень узком диапазоне. Если помимо напряжения варьировать величины R и C, диапазон перестройки можно значительно расширить, используя практически всю допустимую полосу частот микросхемы ПНЧ.

Один из способов решения этой задачи заключается в замене времязадающего конденсатора переменным конденсатором, емкость которого обратно пропорционально зависела бы от напряжения смещения, т.е., варикапом [1]. Для схемы была выбрана ИС ПНЧ AD654 фирмы Analog Devices, отличающаяся простотой и достаточно широкой полосой рабочих частот, как минимум достигающей 1 МГц [2].

Рисунок 1. Обычное использование этой микросхемы ПНЧ предполагает включение времязадающего конденсатора CT между выводами 6 и 7.

На Рисунке 1 показана типичная схема включения AD654 с постоянным резистором и конденсатором. При указанных на схеме номиналах компонентов частота сигнала на выходе схемы изменяется примерно от 10 Гц до 30 кГц при изменении входного напряжения от 0 до 10 В. После замены времязадающего конденсатора варикапом NTE618 со сверхрезким переходом (Рисунок 2) этому же диапазону входных напряжений будет соответствовать изменение частоты от 10 Гц до более чем 1 МГц [3].

Рисунок 2. Конденсатор постоянной емкости заменен варикапом с цепью питания и блокировочными конденсаторами.

График на Рисунке 3 позволяет сравнить характеристики настройки двух вариантов преобразователя. Обратите внимание, что произошло существенное расширение динамического диапазона, но за это пришлось заплатить линейностью. Температурная стабильность также ухудшилась. Одним словом, произошел обмен точности на диапазон перестройки. Не забывайте об этом, оценивая пригодность схемы для своего приложения.

Рисунок 3. Замена конденсатора постоянной емкости варикапом намного расширяет диапазон перестройки частоты.

Варикап со сверхрезким переходом за счет большого коэффициента перекрытия позволяет изменять частоту в широких пределах при незначительных изменениях входного напряжения. Для некоторых варикапов коэффициент перекрытия по емкости может достигать 15, как, например, для прибора NTE618, используемого в АМ приемниках. Поскольку с ростом напряжения емкость варикапа уменьшается, частота, в свою очередь, увеличивается. Комбинация всех факторов обеспечивает расширение диапазона регулирования. Блокировочные конденсаторы емкостью 0.01 мкФ изолируют варикап от влияния ядра микросхемы ПНЧ. Небольшое смещение варикапа резистором 1 МОм защищает генератор от дополнительной нагрузки.

Поведение схемы можно заранее оценить и предсказать, даже основываясь на справочных данных, публикуемых изготовителями. С помощью Microsoft Excel совсем несложно построить регулировочную кривую для варианта с варикапом. Потом эту информацию можно использовать в выражении, описывающем работу ПНЧ. Зависимость емкости варикапа NTE618 от приложенного напряжения можно аппроксимировать выражением

C = 800×10 −10 ×e −0.46 V.

Рисунок 4 демонстрирует хорошее совпадение рассчитанных и измеренных зависимостей. Расхождение кривых по мере роста частоты объясняется возрастанием влияния паразитных емкостей схемы и печатной платы при уменьшении емкости варикапа. Грамотная трассировка схемы позволит минимизировать этот эффект и расширить частотный диапазон.

Рисунок 4. Рассчитанная и измеренная зависимости хорошо согласуются.

Заметим, что в области низких входных напряжений поведение преобразователей с варикапом и с постоянной емкостью практически идентично, что связано с обратно-экспоненциальным характером зависимости емкости варикапа от напряжения. Одним из полезных результатов расширения диапазона регулирования является возможность отказа от переключателей, коммутирующих схемы преобразователей или их времязадающие элементы. Вероятно, вы сможете найти много полезных применений предложенной конструкции в системах ФАПЧ, модуляторах или функциональных генераторах.

Замечание редактора EDN

На Рисунке 13 в справочных данных на микросхему AD654 [2] обнаружены ошибки. Микросхемы 74LS86 и LM360 не могут питаться напряжением 15 В, а резистор R7, скорее всего, должен иметь сопротивление 8.2 кОм, а не 8.2 Ом.

Читайте также:  Характер цепи при резонансе напряжений

Ссылки

  1. Williams, Jim, and David Beebe, «Switching-regulator supply provides low-noise biasing for varactor diodes» EDN, Nov 9, 2000, pg 117.
  2. «AD654: Low Cost MonolithicVoltage-to-Frequency Converter», Analog Devices.
  3. «NTE618 Varactor Silicon Tuning Diode for AMRadio», NTE Electronics.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник



Циклотрон

Циклотрон — резонансный циклический ускоритель нерелятивистских тяжёлых заряженных частиц (протонов, ионов), в котором частицы двигаются в постоянном и однородном магнитном поле, а для их ускорения используется высокочастотное электрическое поле неизменной частоты.

Содержание

Принцип действия

В циклотроне тяжёлые ускоряемые частицы инжектируются в камеру вблизи её центра. После этого они движутся внутри полости двух чуть раздвинутых полуцилиндров (дуантов), помещенных в вакуумную камеру между полюсами сильного электромагнита. Однородное магнитное поле этого электромагнита искривляет траекторию частиц. Ускорение движущихся частиц происходит в тот момент, когда они оказываются в зазоре между дуантами. В этом месте на них действует электрическое поле, создаваемое электрическим генератором высокой частоты, которая совпадает с частотой обращения частиц внутри циклотрона (циклотронной частотой). При не слишком больших (нерелятивистских) скоростях эта частота не зависит от энергии частиц,

\omega_c = \frac<eH data-lazy-src=

Недостатком циклотрона является то, что заряженные частицы в нём не могут быть ускорены до больших энергий, так как для релятивистской частицы частота обращения начинает зависеть от энергии:

\omega_c = \frac<eH data-lazy-src=

Частота ускоряющего поля\
Магнитное поле
Фиксированная частота
(непрерывный пучок)
Изменяемая частота
(импульсный пучок)
Однородное поле Циклотрон Синхроциклотрон
Периодическое поле Изохронный циклотрон FFAG
Читайте также:  Каким приборам опасно низкое напряжение

Некоторые циклотроны

Первый циклотрон был создан в 1930 году американскими физиками Э. Лоуренсом и С. Ливингстоном. Это был маленький ускоритель 4-дюймового диаметра на энергию 80 КэВ, для проверки принципов резонансного ускорения [5] . В 1931-32 году была создана более серьёзная машина, диаметр циклотрона составил 25 см («11-дюймовый циклотрон»); достигнутая кинетическая энергия протонов в их экспериментах составила 1.2 МэВ. [2] [1]

В 1932 году этими же учёными была создана более крупная машина, размером 69 см (27 дюймов), на энергию протонов 5 МэВ [6] [7] . Эта установка активно использовалась в экспериментах по исследованию ядерных реакций и искусственной радиоактивности. [1]

Строительство первого в Европе циклотрона (Циклотрон Радиевого института) проходило в Радиевом институте (Ленинград) в период 1932—1937 годов. Начинали работу над проектом учёные Г. А. Гамов (в дальнейшем эмигрировавший в США) и Л. В. Мысовский, в дальнейшем участвовали и другие сотрудники физического отдела института под руководством В. Г. Хлопина. Работы вели Г. А. Гамов, И. В. Курчатов и Л. В. Мысовский, установка создана и запущена в 1937 году. [8] [9]

Крупнейший в мире циклотрон — циклотрон лаборатории TRIUMF в Университете Британской Колумбии, в Ванкувере, Канада. Магнит этого циклотрона, ускоряющего ионы H — до энергии 500 МэВ, весит 4000 тонн, создаёт поле 4.6кГс. Ускоряющее электрическое ВЧ-поле имеет частоту 23 МГц и амплитуду напряжения 96 кВ. Выпускаемый ток составляет 300 μА. Выпуск осуществляется с помощью обдирки электронов при прохождении через графитовую фольгу.

Источник

Как разогнать оперативную память и зачем это делать

После установки оперативная память работает на минимальной частоте. Купив планку ОЗУ с тактовой частотой 2400 МГц, можно с удивлением обнаружить, что она функционирует на 1600 МГц.

Зачем добиваться максимальной производительности оперативной памяти

Чем больше МГц, тем выше пропускная способность чтения и записи, больше операций выполняется за одну секунду. Архивация файлов с помощью WinRAR происходит на 40% быстрее. В этом обзоре наглядно показано, как влияет разгон Kingston HyperX FURY на скорость обработки информации.

Чтобы сэкономить себе время на поиски оптимального тайминга, можно воспользоваться программой «Drum Calculator for ryzen». ОЗУ, работающая с минимальным таймингом и максимальной частой, больше нагружает процессор, что отражается на количестве FPS в играх. Пример использования калькулятора и удачного разгона здесь.

А здесь можно посмотреть детальное и полномасштабное тестирование изменения частот и таймингов с приростом 6–14 FPS.

Совместимость

Оперативная память работает на частоте самого медленного модуля. Если установлено несколько планок разных производителей или серий, может возникнуть конфликт совместимости, тогда операционная система не запустится.

Чтобы выжать из железа максимум, надо устанавливать модули памяти из одной серии. В этом обзоре показана разница между двухканальным и одноканальным режимом работы ОЗУ.

В двухканальном режиме необходимо устанавливать планку через один слот. Тут продемонстрирована комплексная работа планок оперативки из одной серии.

Правила разгона

Не все материнские платы поддерживают разгон. Китайские «ноунеймы» в особенности любят блокировать возможность увеличить производительность вручную, оставляя только автоматическое поднятие частот.

Turbo Boost — это всегда разгон в щадящем режиме, протестированный производителем и максимально безопасный. Чтобы получить производительности на 5–10% больше, потребуется поработать ручками. Контроллер памяти процессора не даст разогнать оперативную память выше собственных параметров частоты.

Спасительная кнопка отката

Вывести из строя оперативную память, меняя частоту — невозможно. Со слишком высокими параметрами ПК просто не запустится. Если после нескольких загрузок все еще появляется «синий экран смерти», необходимо сбросить настройки на заводские параметры. Делается это с помощью перемычки «CLR CMOS», на некоторых материнках он подписан, как «JBAT».

Настройка частоты и тайминги памяти

Есть два способа разгона — автоматический и ручной. Первый вариант безопасен, второй позволяет добиться большей производительности, но есть риск сбоя ОС и физического повреждения ОЗУ. Для увеличения частоты оперативной памяти используется BIOS.

Читайте также:  Сильно проседает напряжение при включении потребителей

Автоматическая настройка

Специальное программное обеспечение «Extreme Memory Profiles» для процессоров Intel позволяет быстро настроить уже готовые профили разгона. У фанатов AMD есть свой софт от MSI. Применяя автоматические настройки, мы получаем оптимальные параметры задержки.

Разгон серверной ОЗУ

Рассмотрим автонастройки частоты на примере материнской платы x79 LGA2011 с процессором Intel Xeon E5-2689. Серверная оперативная память — 2 планки Samsung по 16 Gb с частотой 1333 MHz, работающие в двухканальном режиме, тайминг — 9-9-9-24.

Путь к разгону лежит через BIOS, вкладка «Chipset», раздел «Northbridge» — параметры северного моста.

Выбираем настройку «DDR Speed». Параметр «Auto» меняем на «Force DDDR3 1600». Сохраняем, перезагружаемся. Запускаем тест в программе AIDA 64, выбрав в меню «Сервис» задачу «Тест кэша и памяти», затем жмем «Start Benchmark».

В синтетическом тесте скорость чтения, записи и копирования увеличилась почти на 20%. «Memory Bus» поднялся до 800 MHz, тайминг — 11-11-11-28.

Возвращаемся в BIOS, ставим «Force DDDR3 1866».

При таких настройках прирост производительности достигает 39%. Процессор разогнался автоматически с 2600 MHz до 3292,5 MHz, прирост CPU составил 26%, параметры тайминга — 12-12-12-32.

Разгон с помощью профиля XMP от MSI

В современные планки ОЗУ устанавливается SPD-чип с предустановленными профилями разгона, позволяя увеличивать частоту до 3200 MHz. Для разгона такой оперативки выбираем функцию «XMP» в BIOS.

Опускаемся вниз, не трогая остальные настройки, указываем «Профиль 1». Сохраняем изменения, тестируем в Benchmark.

Ручная настройка

Включаем компьютер. Для перехода в BIOS нажимаем клавишу «F1» или «Delete» — в зависимости от материнки. Переходим в раздел, отвечающий за центральный процессор и оперативную память, ищем строку с параметром частоты ОЗУ.

Если в BIOS есть пункт «MB Intelligent Tweaker (M.I.T.)», нажимаем «Ctrl + F1» в главном меню — должна появиться еще одна категория с настройками. В ней находим строку «System Memory Multiplier».

Если пункта M.I.T. нет, скорей всего, используется «AMI BIOS». Ищем вкладку «Advanced BIOS Features», переходим к параметру «Advanced DRAM Configuration».

Если установлен «UEFI BIOS», нажимаем «F7» — раздел «Advanced Mode», переходим к вкладке «Ai Tweaker», изменяем частоту, используя выпадающее меню «Memory Frequency».

Метод научного тыка

Теперь рассмотрим подробнее, как разогнать частоту, тайминг. Сразу «давить на газ» не стоит, параметр частоты увеличиваем плавно. Для сохранения нажимаем «F10», перезагружаемся и смотрим результаты с помощью теста Benchmark в AIDA 64 или в другой программе. Универсальных параметров разгона ОЗУ нет, данные ниже предоставлены для ориентира.

Параметр «System Memory Multiplier» позволяет разогнать ОЗУ, изменяя множитель. При изменении частоты, автоматически меняются и базовые тайминги.

Поиграв с вариациями частоты, переходим к нижней строчке «DRAM Timing Control», выставляем тайминги, переключившись с режима «Auto» на желаемые параметры.

Управление временем

Высокая частота и низкие тайминги позволяют увеличить производительность, высокие тайминги и высокая частота — снижают ее. Тайминги или задержка — это количество тактовых импульсов для выполнения операций ОЗУ. Уменьшаем значения с минимальным шагом — 0,5. Получив повышение показателей производительности, можно продолжить, снизив время отклика. Подбирать правильные настройки придется методом проб и ошибок.

Повысить производительность оперативки можно, увеличивая напряжение с помощью параметра «Voltage Setting», безопасно 1.2–1.35 В, максимум — 1.6 В. С этим пунктом стоит быть очень острожным, электричество — не игрушки, есть риск спалить ОЗУ и потерять гарантию.

Увеличение частоты оперативной памяти с помощью готовых профилей — самый простой и быстрый способ получить желаемую производительность. Вариант с ручными настройками больше подходит энтузиастам, для которых дополнительный прирост быстродействия на дополнительные 10–15% — дело принципа.

Источник