Нелинейное резонансное усиление сигналов и умножение частоты

Страницы работы

Содержание работы

Часть 1

НЕЛИНЕЙНОЕ РЕЗОНАНСНОЕ УСИЛЕНИЕ СИГНАЛОВ И УМНОЖЕНИЕ ЧАСТОТЫ

Нелинейный резонансный усилитель собран по схеме на Рисунке 1.1. На вход схемы поступает напряжение

uвх(t) = U0 + Um cos ω0t, В.

В качестве выходной нагрузки включен резонансный контур с ω0 = ωрез.

Параметры ВАХ НЭ:

Аппроксимация кусочно-линейная;

S = 3 мА/В;

Uн = -5 В;

Параметры воздействия:

U0 = -2 В;

Um = 6 В;

Параметры колебательного контура:

n = 1 (первая гармоника);

L = 0.1 мГн;

r = 80 Ом;

ωрез = 10 МГц;

p = 0.1

Требуется:

а) построить ВАХ заданного НЭ, рассчитать коэффициенты аппроксимирующей функции, построить эту функцию на одном графике с ВАХ;

б) рассчитать и построить колебательную характеристику для нелинейного усилителя;

в)  рассчитать и построить спектр тока НЭ вплоть до четвертой гармоники включительно;

г)  определить амплитуду рабочей гармоники на выходе НЭUвых и на колебательном контуре Uк;

д)  рассчитать мощность Р0, поступающую от источника питания, мощность Рвых, выделяемую в нагрузке на рабочей частоте, мощность Pк.т.выделяемую на коллекторе в виде тепла и КПД усилителя.

Примечание. Напряжение питания усилителя принять Еп = 24 В.

Решение

а) ВАХ НЭ является кусочно-заданной:

График вольтамперной характеристики НЭ приведён на Рисунке 1.2.

б) колебательная характеристика – зависимость  величины рабочей гармоники на выходе НЭ от амплитуды приложенного воздействия при постоянном смещении.

.

Здесь - функция Берга для n = 0 и угла отсечки θ.

Из определения угла отсечки

.

Выражение для функции Берга (n = 1):

Тогда колебательная характеристика описывается выражением

График колебательной (амплитудной) характеристики :

в) рассчитаем и построим спектр тока НЭ (четыре гармоники):

Общая формула для вычисления амплитуды n-й гармоники:

.

Вычислим угол отсечки:

Здесь  - функция Берга, определенная по таблице 5 с 322 для угла отсечки   и Um=6

В соответствии с  нелинейный элемент работает в режиме «Класс АБ».

Графически спектр тока коллектора изображён на Рисунке 1.4.

г) определение амплитуды рабочей гармоники на выходе НЭ и на колебательном контуре:

Тогда

Теперь рассчитаем амплитуды напряжения 1-й гармоники:

д) расчет мощностей:

Мощность от источника питания:

Мощность, выделяемая на нагрузке в рабочей частоте:

Мощность, выделяемая на коллекторе в виде тепла:

К.П.Д. усилителя:

Часть 2

АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ СИГНАЛОВ

Схема амплитудного модулятора приведена на Рисунке 1.1. На вход схемы подается напряжение

, В.

На выходе модулятора необходимо получить AM сигнал

, В.

Нелинейные искажения при модуляции не должны превышать 10% (КГ =0.1), а линейные (частотные) - 30 %. Под частотными искажениями будем понимать изменение коэффициента модуляции MUпри изменении частоты модуляции от 0 до Ω.

Тип нелинейного элемента, его характеристики и амплитуда ВЧ сигнала на входе модулятора, параметры требуемого выходного сигнала – Uвых, МU, несущая частота ω0 и частота модуляции Ω приведены ниже.

Тип нелинейного элемента:

Транзистор.

Аппроксимация:

Степенной полином.

ВАХ НЭ:

Uб, В

0

0.1

.15

.20

.25

.30

.35

.40

.45

.50

.55

.60

iк, мА

0

0.0

0.5

1.0

2.5

4.5

8

12

18

25

34

45

Параметры входного сигнала:

Um = 0.05 В,

ω0 = 40 * 106 рад/с,

Ω = 500 * 103 рад/с.

Параметры выходного сигнала:

Uвых = 4 В,

MU = 0.4.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Расчетно-графические работы
Размер файла:
152 Kb
Скачали:
0