2015-01-21
481
Исследуйте усиление гармонического сигнала в нелинейном усилителе с кусочно-линейной характеристикой управления НЭ. Для этого выберите:
1) нелинейный элемент с кусочно-линейной характеристикой и напряжением отсечки UОТС =@U В,
2) гармонический входной сигнал с частотой F =@F кГц.
Установите напряжение смещения ЕСМ и амплитуду E1 сигнала из условия получения импульсов тока НЭ максимального размаха при угле отсечки 90°.
Наблюдайте и зафиксируйте в отчете:
1) диаграмму работы усилителя;
2) спектрограммы входного напряжения и выходного тока НЭ;
3) осциллограммы и спектрограммы выходного напряжения, АЧХ при нагрузках:
а) резистор R;
б) колебательный контур (LC) c добротностью Q = 20;
в) идеальный полосовой фильтр (ПФ) с шириной полосы пропускания dF = 1 кГц.
Варианты: 1) U = –2 В, F = 2 кГц; 2) U = –3 В, F = 3 кГц;
3) U = –4 В, F = 4 кГц; 4) U = –5 В, F = 5 кГц; 5) U = –6 В, F = 1 кГц.
Комментарии и выводы
В режиме сильного сигнала (в усилителях большой мощности) характеристику управления усилительного элемента целесообразно аппроксимировать кусочно-линейной зависимостью, а расчет спектрального состава реакции (выходного тока) усилительного элемента проводить методом угла отсечки.
Нелинейный режим усиления целесообразно использовать для повышения к.п.д. усилителя, который с уменьшением угла отсечки θ косинусоидальных импульсов тока от 180° до 0° монотонно возрастает от 50% до 100%.
Для достижения максимальной мощности на выходе усилителя следует устанавливать оптимальный угол отсечки, исходя из формулы
где n – номер гармоники.
В случае усиления, когда полезной составляющей выходного тока является 1-я гармоника частоты входного сигнала, n = 1 и θопт = 120°.
Для уменьшения нелинейных искажений (подавления побочных продуктов нелинейного преобразования) в нелинейном усилителе следует использовать избирательную нагрузку – полосовой фильтр (колебательный контур), настроенный на среднюю частоту спектра входного сигнала, с шириной полосы пропускания не меньше ширины спектра усиливаемого сигнала.
