Задание 1. Исследуйте усиление гармонического сигнала в усилителе с квадратичной характеристикой управления усилительного элемента

Исследуйте усиление гармонического сигнала в усилителе с квадратичной характеристикой управления усилительного элемента. Для этого выберите:

1) квадратичную характеристику НЭ с напряжением отсечки U_ОТС = @U В (пункт меню «Характеристика НЭ» / «Квадратичная...»);

2) гармонический входной сигнал с частотой F =@F кГц (пункт меню «Сигнал» / «Гармонический...»).

Установите напряжение смещения Е_СМ и амплитуду E₁ сигнала из условия полного использования квадратичного участка характеристики НЭ, не заходя в области отсечки и насыщения.

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 (пункт меню «Нагрузка»):

а) резистор R;

б) идеальный полосовой фильтр (ПФ) с шириной полосы пропускания dF = 1 кГц;

в) колебательный контур (LC) c добротностью Q = 20.

4) схему нелинейного усилителя с нагрузкой в виде колебательного контура.

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 слабого сигнала (в усилителях малой мощности) характеристику управления усилительного элемента целесообразно аппроксимировать полиномиальной зависимостью

,

а расчет спектрального состава реакции проводить методом кратных дуг, в основе которого лежит формула

.

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.