Построение вольтамперной характеристики нелинейного элемента. Расчет характеристики детектирования

Задание 10.4.3. НЭ № 0 – ПД.

На вход детектора поступает АМ сигнал

На выходе детектора требуется получить низкочастотный гармонический сигнал:

Параметры входного и выходного сигналов:

Требуется:

А) нарисовать принципиальную схему;

Б) построить ВАХ заданного НЭ, при необходимости выбрать смещение и провести аппроксимацию ВАХ (совместив на графике заданную и аппроксимированную характеристики);

В) рассчитать параметры нагрузки детектора R и C, обеспечивающие требуемую амплитуду выходного сигнала;

Г) рассчитать и построить характеристику детектирования Uo = f(Um);

Д) рассчитать напряжение на нагрузке и выходе детектора;

Е) построить временные диаграммы напряжения на детекторе и на нагрузке.

Решение:

А) Принципиальная схема детектора:

Б) интерполированная кубическим сплайном ВАХ ПД:

Коэффициент передачи детектора:

Амплитуда ВЧ импульсов на диоде в отсутствие модуляции:

Амплитуда НЧ огибающей при модуляции:

1

Отрицательное напряжение смещения, которое подаем на вход детектора с целью минимализации нелинейных искажений и увеличения справедливости дальнейших выкладок:

Аппроксимация ВАХ:

В)

Сопротивление нагрузки:

Емкость RC цепочки:

Г)

Характеристика детектирования:

2

Д)

Амплитуда выходного напряжения детектора:

Е)

НЧ огибающая входного сигнала изменяется во времени по закону:

Поэтому выходное напряжение детектора:

Напряжение на детекторе:

                    

Задание 10.4.4. НЭ № 5 – БТ.

Вид нелинейного преобразования – преобразование частоты.

Входной сигнал:

Параметры входного сигнала:

Требуется:

А) начертить эквивалентную схему, указав только необходимые для заданного преобразования элементы;

Б) обоснованно определить параметры нагрузки – параллельного колебательного контура;

В) самостоятельно выбрать смещение Uo на вольт – амперной характеристике НЭ в соответствии с видом заданного преобразования;

Г) аппроксимировать рабочий участок ВАХ НЭ (вид аппроксимирующей функции выбрать с учетом заданного преобразования и амплитуды Um);

Д) аналитически определить спектр тока, протекающего через НЭ;

Е) построить временную диаграмму огибающей выходного сигнала на нагрузке.

Решение:

А) Эквивалентная схема преобразователя:

R – сопротивление потерь контура.

3

Б, В, Г)

Интерполированная кубическим сплайном ВАХ БТ:

Определение рабочего участка ВАХ:

Из графика находим пределы изменения входного напряжения:

Отсюда напряжение смещения:

Амплитуда сигнала гетеродина:

Аппроксимация ВАХ БТ:

4

Рассчитаем параметры контура:

Зависимость тока промежуточной частоты от напряжения гетеродина (характеристика преобразования):

Крутизна преобразования:

Определяем глубину модуляции по напряжению на выходе преобразователя (учитываем линейные искажения, вносимые контуром):

Для обеспечения критического режима при E =24 В  сопротивление контура на резонансной (промежуточной) частоте находим по формуле:

Параметры контура:

Д) Спектр тока, протекающий через НЭ:

5

Е)

Временная диаграмма полезного сигнала на выходе преобразователя:

  

6