Ответы на вопросы к курсовому проекту по теме: «Измерение параметров нелинейности и анализ нелинейных свойств электронных свойств электронных усилителей»

Вопрос №1.

Что вы понимаете под нелинейным искажением в усилителе?

Ответ:

Поскольку в каждом из усилителей основным элементом является усилительный прибор (биполярный (БПТ) или полевой (ПТ) транзисторы.), характеристика передачи которого никогда не является линейной, то выходной сигнал усилителя также никогда не является идентичному входному – он всегда либо искажен по форме (несинусоидален при синусоидальном входном), либо к нему «примешиваются» различные помехи, возникающие в усилителе в процессе нелинейного преобразования входного полезного сигнала fc (следует заметить, что сам процесс усиления есть процесс нелинейного преобразования сигнала). Эти  помехи fn накладываются на полезный сигнал fc и нарушают его информационную достоверность.

Вопрос №2

Какие виды нелинейных искажений (НИ) характерны в усилителях низкой частоты и усилителях высокой (радио) частоты?

Ответ:

 В усилителе низкой (звуковой) частоты (УНЧ) измеряются так называемые нелинейные гармоники, то есть образуемые  в усилителе помехи, «кратные» полезному сигналу (fc) с частотами 2fc, 3fc, 4fc и.т.д.

В усилителях, применяемых в различной аппаратуре уплотнения кабельных, релейных и.т.д. линий электросвязи, а также в усилителях радиочастоты всех радиоприемных устройств наиболее опасными продуктами нелинейного преобразования (ПНП) являются так называемые нелинейные помехи второго fcfn и третьего 2fn-fc (или 2fc-fn) порядков. Их называют интермодуляционными или комбинационными ПНП, так как являются комбинацией из двух или трех сигналов.

Вопрос №3

Что такое коэффициенты нелинейных искажений второго k2 и третьего k3 порядков, почему они так называются?

Ответ:

Основными показателями, характеризующими амплитуду напряжений ПНП на выходе усилителя, являются коэффициенты нелинейности интермодуляционных (комбинационных) составляющих соответствующих порядков. В частности, для составляющих второго и третьего порядков эти коэффициенты определяются формулами

где - амплитуды напряжений второго и третьего порядков на выходе усилителя; Uc – амплитуда напряжения выходного полезного сигнала с частотой fc.

Вопрос №4

Каким образам можно измерить k2 и k3

Ответ:

коэффициенты определяются формулами

где - амплитуды напряжений второго и третьего порядков на выходе усилителя; Uc – амплитуда напряжения выходного полезного сигнала с частотой fc.

Вопрос №5

Почему k2 и k3 недостаточно полно характеризуют нелинейные свойства усилителя; какие параметры достаточны для полной и однозначной оценки нелинейных свойств УП в усилителе.

Ответ:

Коэффициенты k2, k3  зависят от уровня сигнала Uc, поэтому не могут однозначно характеризовать нелинейные свойства усилителя, в связи с чем введены так называемые параметры нелинейности Н2 и Н3, которые не только связаны с упомянутыми коэффициентами, но и однозначно характеризуют нелинейные свойства усилительных приборов (УП), так как определяются полностью формой нелинейной зависимости коэффициента усиления от управляющего напряжения на входном зажиме усилительного прибора (базе, затворе, сетке), то есть полностью определяются внутренней структурой УП.

Вопрос №6

Что такое параметры Н2 и Н3 в усилителе, каким образом их определить и как они связаны с коэффициентами интермодуляции k2 и k3?

Ответ:

Н2 и Н3 однозначно характеризуют нелинейные свойства усилительных приборов (УП), так как определяются полностью формулой нелинейной зависимости коэффициента усиления от управляющего напряжения на входном зажиме усилительного прибора (базе, затворе, сетке), то есть полностью определяются внутренней структурой УП. В усилителе они определяются следующим образом:

где - значения полинома, аппроксимирующего экспериментальную характеристику коэффициента усиления, его первой и второй производной, в функции от напряжения на входном зажиме УП.

Вопрос №7

Что такое аппроксимирующий полином  в функции от управляющего напряжения смещения усилительного прибора (транзистора) и для чего необходима аппроксимация?

Вопрос №8

На чем базируется математический аппарат аппроксимации характеристик усилительных приборов и других нелинейных элементов электрической цепи?

Ответ:

Описанная выше методика определения параметров нелинейности на основе исследования мгновенного коэффициента передачи позволяет по одной единственной экспериментальной характеристике на основе ее аппроксимации полином седьмой степени не только определить коэффициент и параметры нелинейности, но и указать оптимальный режим при котором коэффициент усиления максимально возможный при минимально возможном параметре Н3 и допустимом (не более 20%) коэффициент блокирования  и достаточно широким интервалом значений смещения U.

Вопрос №9

Что такое двухсигнальный метод измерения нелинейных искажений усилителя?

Ответ:

Метод состоит в том, что на вход усилителя на ПТ или БПТ подают два равных сигнала U1 и U2 с частотами f1 и f2, находящимися в полосе пропускания усилителя. На выходе усилителя образуются нелинейные интермодуляционные ПНП второго  или третьего порядков

Министерство образования Российской Федерации

Омский государственный технический университет

Кафедра ЭсПП(секция ПЭ)

Ответы на вопросы к курсовому проекту по теме:

«Измерение параметров нелинейности и анализ нелинейных свойств электронных свойств электронных усилителей»

                                                                                                Выполнил: ст. гр. Э-323 

                                                                                                                      Солопов Д.В.

                                                                                                        Проверил: доцент

                                                                                                                    Тихонов А.И.

Омск 2005