Оценка нелинейных искажений каскада

Расчет основных параметров каскада

Коэффициент усиления по напряжению

=

Коэффициент усиления по току

=

Коэффициент усиления по мощности

=

Входное сопротивление каскада

=

Выходное сопротивление каскада

=

Построим нагрузочную прямую по переменному току, которая будет проходить через рабочую точку и точку B (рис.6) с напряжением

U_B = U _{КЭ рт}+ I _{К рт} (R _К|| R _Н)=

Оценим максимальную амплитуду выходного напряжения каскада U _{ВЫХ m} с учетом «подтягивания» рабочей точки к ближайшей выходной характеристике. Максимальная амплитуда U _{ВЫХ m} будет равна меньшему из двух напряжений: напряжения в рабочей точке U _{КЭ рт} и разности напряжений U_B – U _{КЭ рт} (рис. 6).

U _{ВЫХ m} = U_B – U _{КЭ РТ} = 12.94 – 6.5 = 6.44 В

i_К1

i_К2

i_К3

Uкэ рт

E/(R_к+R_н)

i_К6

I_Б6 =5ΔI_Б

I_Б5 = 4ΔI_Б

I_Б4 = 3ΔI_Б

I_Б3 = 2ΔI_Б

I_Б2 = ΔI_Б

I_Б1 = 0

Е

В

i_К5

i_К4 = Iк рт

РТ

U _{ВЫХ m}

Рис.6

Выходная характеристика

Построим сквозную характеристику каскада – зависимость тока коллектора i _К от напряжения база-эмиттер u _БЭ, для чего предварительно заготовьте следующую таблицу:

Таблица 1

I Б, мкА
U БЭ, В	0.3	0.5	0.59	0.62	0.64	0.67
I К, мА	0.1			3.05	4.05	4.9

Сквозную характеристику строим по нагрузочной прямой по переменному току. Количество столбцов в таблице будет равно количеству точек пересечения нагрузочной прямой по переменному току с выходными характеристиками транзистора. В таблице Δ I _Б – шаг по току базы, с которым приведены выходные характеристики в справочнике.

Каждую точку пересечения нагрузочной прямой по переменному току с выходными характеристиками транзистора спроецируем на ось токов (рис. 6). Полученные значения тока коллектора i _К1 – i _К9 занесем в таблицу.

Напряжения база-эмиттер, соответствующие токам i _К1 – i _К9, можно найти по входной характеристике транзистора (рис. 7), для чего на оси токов надо отложить значения токов базы из таблицы, спроецировать их на входную характеристику, а затем – на ось напряжений база-эмиттер. Если воспользоваться входными характеристиками транзистора, приводимыми в справочнике (как это показано на рис. 7), то точность отсчета напряжений база-эмиттер будет крайне низкой.

Рис. 7 Входная характеристика

u₁

u₆

U_{Бэ рт}

U_кэ = 10

РТ

i_Б6 = 5ΔI_Б

i_Б5 = 4ΔI_Б

i_Б2 = ΔI_Б

i_Б3 = 2ΔI_Б

i_Б4 = 3ΔI_Б =I_{Б рт}

i_Б1 = 0

Полученные значения база-эмиттер u₁ – u₆ (рис.7) занесем в таблицу 1.

U_{БЭ m/2}

U_{БЭ m/2}

I_{k рт}

i_A

i_C

i_D

i_B

U_{бэ, В}

I_к, мА

U_{БЭ m}

U_{БЭ m}

Рис. 8

Сквозная характеристика каскада

При подаче на вход каскада гармонического колебания с амплитудой U _{БЭ m} напряжение база-эмиттер будет изменяться в пределах от U _{БЭ рт} – U _{БЭ m} (точка A на рис.8) до U _{БЭ рт} + U _{БЭ m} (точка B на рис.8). При увеличении амплитуды входного напряжения U _{БЭ m} точки A и B будут удаляться от рабочей точки симметрично по оси напряжений. Найдем такое положение точек A и B, при котором они будут максимально удалены от рабочей точки, но не будут заходить на явно нелинейные участки сквозной характеристики. Нанесите точки A и B на график сквозной характеристики и запишите полученное значение максимальной амплитуды входного сигнала U _{БЭ m}.

Оценим нелинейные искажения, вносимые каскадом, при максимальной амплитуде входного напряжения. Для оценки нелинейных искажений воспользуйтесь методом пяти ординат, который называют также методом Клина. Метод пяти ординат позволяет приближенно найти амплитуды первых четырех гармоник выходного колебания каскада и соответствующие коэффициенты гармоник.

Для использования метода пяти ординат построим на сквозной характеристике точки C и D, которые должны быть удалены от рабочей точки на половину амплитуды напряжения входного сигнала. В результате на сквозной характеристике получим пять равноудаленных по оси напряжений точек A, B, РТ, C и D, ординаты которых i_A, i_B, I_{К рт}, i_C, i_D, используются при расчете коэффициентов гармоник.

i_A = 1.78 мА

i_B = 4.79 мА

I_{К РТ} = 3.05 мА

i_C = 2.18 мА

i_D = 3.9 мА

Коэффициент второй гармоники

=

Коэффициент третьей гармоники

=

Коэффициент четвертой гармоники

=

Интегральный коэффициент гармоник

=

Дата добавления: 2014-12-24