Определение уровня нелинейных искажений

Для оценки уровня нелинейных искажений используют сквозную динамическую характеристику каскада, которая строится с помощью семейства статических выходных и динамической входной ВАХ транзистора.

На графике семейства статических выходных ВАХ устанавливается зависимость входного тока (тока базы) от выходного (тока коллектора) в точках пересечения семейства статических выходных ВАХ с нагрузочной прямой переменного тока.

Затем с помощью динамической входной ВАХ определяются значения входных напряжений по найденным значениям тока базы и вычисляются значения ЭДС генератора, который имеет внутреннее сопротивление R_Г (задаемся выходным сопротивлением предыдущего каскада R_Г = R_вхок).

R_г = R_вхок = 63.06 (Ом)).

E_r = U_бэ + I_б R_Г.

Вычислим значения ЭДС генератора:

E_r (1) = 0.85 + 0.052 × 63.06 = 4.129(В);

E_r (2) = 1.01 + 0.116 × 63.06 = 8.324 (В);

E_r (3) = 1.09 + 0.152 × 63.06 = 10.67 (В);

E_r (4) = 1.201 + 0.216 × 63.06 = 14.82 (В);

E_r (5) = 1.3 + 0.272 × 63.06 = 18.45 (В);

E_r (6) = 1.36 + 0.312 × 63.06 = 21.03 (В);

E_r (7) = 1.4 + 0.34 × 63.06 = 22.84 (В);

E_r (8) = 1.43 + 0.366 × 63.06 = 24.5 (В);

E_r (9) = 1.48 + 0.404 × 63.06 = 26.95 (В);

E_r (10) = 1.5 + 0.42 × 63.06 = 27.98 (В).

Теперь выпишем значения выходного тока i_k для взятых точек пересечения:

i_k (1) = 0.75 (А);

i_k (2) = 1.75 (А);

i_k (3) = 2.35 (А);

i_k (4) = 3.25 (А);

i_k (5) = 4.1 (А);

i_k (6) = 4.7 (А);

i_k (7) = 5.1 (А);

i_k (8) = 5.5 (А);

i_k (9) = 6.1 (А);

i_k (10) = 6.3 (А).

Построим график зависимости i_k = f (E_г) представляющий собой так называемую Сквозную динамическую характеристику каскада.

График представлен на рис.3.

По сквозной характеристике найдём номинальные токи:

I'_km; I'₁; I'_кmin - соответствующие напряжениям: Е_гmax ; 0,5(Е_гmax + Е_гmin); Е_гmin.

I'_km = 6.3 (А);

I'₁ = 3.55 (А);

I'_кmin = 0.75 (А).

Рассчитаем коэффициент гармоник:

Для расчета коэффициента гармоник двухтактного каскада в режиме В / АВ с

учетом асимметрии плеч найдём I_km, I₁, I_оk, I₂, I_kmin по формулам:

I_km = (1 + b) I'_km; I₁ = (1 + b) I'₁; I_ok = 2bI'_кmin;

I₂ = – (1 – b) I'₁; I_kmin = – (1 – b) I'_km.

где b – коэффициент асимметрии транзисторов (b = 0,1 ¸ 0,15).

Коэффициент асимметрии транзисторов выберем равным 0.12 ед.

I_km = (1+0.12) × 6.3 = 7.056 (A);

I₁ = (1+0.12) × 3.55 = 3.976 (А);

I_ok = 2 × 0.12 × 0.75 = 0.18 (А);

I₂ = – (1-0.12) × 3.55 = - 3.124 (А);

I_kmin = – (1-0.12) × 6.3 = - 5.544 (А).

Определим амплитуду гармоник тока коллектора:

I_k1 = 1/3(I_km – I_kmin + I₁ – I₂) = 1/3(7.056 +5.544 +3.976+3.124) =6.566 (В);

I_k2 = 1/4(I_km – 2I_ok + I_kmin) = 1/4(7.056 -2 × 0.18-5.544) = 0.288 (В)

I_k3 = 1/6[I_km – I_kmin – 2(I₁ – I₂)] = 1/6(7.056 +5.544 -2(3.976+3.124)) = -0.266 (В);

I_k4 = 1/12[I_km + I_kmin–4(I₁ + I₂) +6I_ok ]=1/12(7.056-5.544-4(3.976-3.124)+6×0.18)= - 0.068(В);

I_ср = 1/6[I_кm + I_kmin + 2(I₁ + I₂)] = 1/6(7.056 -5.544 +2(3.976-3.124)) =0.536 (В).

Правильность вычисления найденных токов можно проверить по выражению:

I_k1 + I_k2 + I_k3 + I_k4 + I_ср = I_km.

6.566 + 0.288 + (-0.266) + (-0.068) + 0.536 = 7.056 Верно! I_km = 7.056 (A);

Зная эти амплитуды, можно подсчитать коэффициент гармоник:

.

Kг_оэ= = 0.06 (%).

Такой коэффициент гармоник получился бы при включении транзисторов с общим эмиттером, при включении же с общим коллектором отрицательная обратная связь снизит коэффициент гармоник до величины:

Kг_ок = = 0.011 %.

Где ток эмиттера равен сумме токов базы и коллектора (I_эmax = 0.42 + 6.3 = 6.72(А)).

Определим значение емкости разделительного конденсатора по формуле:

.

Значение допустимого линейного искажения М_Н берём как безразмерную величину равную: М_Ндб = 20 lg М_Н → 4(дБ) = = = 1.58 (ед).

Cp = = 12 ×10^-7 (Ф) = 1. 2 (мкФ).

Дата добавления: 2015-05-06