Определение показателей нелинейности и выбор оптимального режима

Полученные коэффициенты аппроксимации используем для определения параметров нелинейности и коэффициентов интермодуляционных искажений в широком диапазоне смещений , что позволит выбрать по этому виду нелинейности оптимальный режим, при котором стремится к нулю, а коэффициент усиления В₀ максимально возможный. Заметим, что экспериментальные определения коэффициентов и параметров нелинейности на основе ранее описанного двухсигнального метода (смотрите стендовую лабораторную работу № 4) связано с громоздкими измерениями. При этом определение оптимального режима становится вовсе проблематичным [18, 22].

Рис 1. Экспериментальная (пунктиром) и теоретическая кривые

(аппроксимирующий полином) и полученная зависимость

в функции от напряжения затвора усилителя на ПТ 2П902А

Для определения найдем первую и вторую производные полинома , значение которых целесообразно занести в табл. 6.3, совмещая их с данными самого полинома в тех же контрольных точках.

(6.33)

Тогда с учетом коэффициентов найденного полинома (6.32) имеем

(6.34)

Далее по формуле (6.11) вычисляем , который заносим в табл. 6.3 и по ее данным строим совмещенные зависимости и в функции от напряжения и определяем оптимальный режим, при котором параметр имеет минимальное значение при максимально возможном коэффициенте усиления (рис. 1).

Таблица 6.3

, В		0,4	0,8	1,2	1,6	2,0	2,4	2,8	3,2	3,6	4,0
	0,000574	1,5964132	6,605958	10,901099	13,88494	16,013656	17,65900	18,873555	19,6215	20,0416	20,3008
	-	18,106298	7,897901	-8,6577368	-5,2373952	-2,822148	-2,646064	-3,033736	-2,12276	-0,5938	-4,3992
, 1/В2	-	5,67	0,6	-0,4	-0,19	-0,088	-0,075	-0,08	-0,054	-0,015	-0,108

По данным табл. 6.3 и графикам (рис. 1) легко определить, что оптимальный режим составляет ≈3,6 В, при этом имеет место максимальное ослабление комбинационных составляющих 3-го порядка с амплитудами и частотами и .

Коэффициент интермодуляционных составляющих , соответствующий этому ослаблению, согласно формуле (6.4) при амплитуде бигармонического интермодулирующего сигнала на выходе В равен:

=0,25· ·0,14²=0,0000735

или в дБ: (дБ) = 20 lq k ₃ = 20 lq 0,0000735 ≈ 83 дБ (рис. 3). (6.35)

При этом амплитуды бигармонической комбинационной (интермодуляционной) составляющей с упомянутыми частотами и равны

= 0,0000735·0,14·10 ≈10 мкВ.

Безупречная точность приведенного расчета подтверждается на основе известного двухсигнального метода измерения соответствующих коэффициентов нелинейности. Метод состоит в том, что на вход усилителя подают два равных сигнала и с частотами и , находящимися в полосе пропускания усилителя (рис. 2).

Рис. 3. Вид интермодулирующих U1 = U2 и интермодуляционных Uk3 спектральных составляющих на экране анализатора спектра

На выходе усилителя образуются ПНП третьего порядка с частотами и и амплитудами Uk3, измеряемые анализатором спектра.

Ослабление ПНП третьего порядка (амплитуда ) относительно бигармонического сигнала , характеризуемое коэффициентом интермодуляции третьего порядка , измеряется непосредственно анализатором спектра в логарифмическом масштабе (в дБ) - формула (6.35).

Выводы

1. В выполненной курсовой работе на основе аппроксимации заданной экспериментальной зависимости коэффициента усиления в функции от напряжения смещения «затвор-исток» Кэ = f (Uзи) усилительного каскада на полевом транзисторе 2П902А и гармонического анализа с использованием метода «мгновенного коэффициента передачи» (МКП) определены парамет-ры нелинейности третьего порядка Н3 во всем интервале смещений Uзи и вы-бран оптимальный режим усилителя, при котором Н3 стремится к нулю при максимально возможном коэффициенте усиления Кэ = Во.

2. Выбранный оптимальный режим соответствует Uзи ≈ 3,6 В, параметр нелинейности Н3 = (- 0,015) 1/ В^2.

В выбранном оптимальном режиме коэффициент интермодуляционных искажений третьего порядка составил k3 -83 дБ при уровне амплитуд бигар-монического сигнала на входе усилителя U1 = U2 = Uс = 0,14 В (рис. 1 и 3).

При этом уровень амплитуды комбинационной (интермодуляционной) составляющей третьего порядка составил Uk3 ≈ 10 мкВ.

6.3.1. Таблица вариантов заданий

Продолжение таблицы

Поиск по сайту: