Линейные стационарные цепи. Нелинейные цепи. Параметрические цепи, страница 24

 .

Построим зависимость.  Из графиков видно, что при постоянной амплитуде импульсов тока , функция  достигает максимального значения при угле отсечки , соответственно при таком угле отсечки будет достигать наибольшего значения составляющая тока с частотой . Если поддерживать постоянную амплитуду напряжения на входе, то оптимальным будет угол отсеки .

5.3  Безынерционные нелинейные преобразования суммы гармонических сигналов

На вход нелинейного элемента поступает сигнал

Пусть ВАХ нелинейного элемента является квадратичной:

Таким образом в спектре тока наряду с составляющими входного сигнала с частотами ω₁ и ω₂ присутствуют: постоянная составляющая, составляющие с частотами 2ω₁ и 2ω₂, кратными частотам входного сигнала, составляющие с комбинационными частотами ω₁ – ω₂ и ω₁ + ω₂.

В общем случае при подаче на вход нелинейного элемента суммы двух гармонических колебаний с частотами ω₁ и ω₂ выходное колебание будет иметь составляющие спектра с частотами:

ω = |mω₁ ± nω₂|,

где m и n – целые числа.

Правила, по которым можно определить составляющие спектра:

1.  Нечетные члены полинома приносят в спектр нечетные комбинационные частоты (m+n – нечетная).

2.  Четные члены полинома приносят в спектр четные комбинационные частоты (m+n – четная).

3.  Максимальный номер комбинационной частоты определяется степенью членов полинома.

5.4  Нелинейное резонансное усиление

В линейных усилителях амплитуда переменных составляющих тока I₁ меньше постоянной составляющей тока I₀. Это приводит к тому, что КПД линейного усилителя невысок:

Теоретически представляется значение КПД=60%, в реальных условиях он значительно меньше, причем КПД тем меньше, чем меньше амплитуда первой гармоники тока. Для устранения этого недостатка применяют нелинейный режим работы при условии сохранения формы усиливаемого сигнала. Схема нелинейного резонансного усилителя аналогична схеме линейного усилителя, отличие состоит в том, что рабочая точка сдвинута влево, а входной сигнал имеет такую амплитуду, что работа ведется с отсечкой коллекторного тока.

Коллекторный ток представляет собой периодическую последовательность косинусоидальных импульсов, их амплитуда равна , период следования импульса равен периоду входного сигнала, а длительность определяется углом отсечки .

Для того, чтобы выходное напряжение совпадало по форме с входным сигналом в качестве нагрузки используют RC – фильтр, настроенный на частоту входного сигнала (частоту первой гармоники тока). В рассматриваемом случае нагрузкой является резонансный контур, поэтому форма выходного напряжения будет отличаться от формы входного.

      При достаточно высокой добротности контура напряжение на выходе будет иметь гармонический вид. Амплитуда тока первой гармоники:

,

где  - функция Берга.