Определение показателей нелинейности и выбор оптимального режима

Полученные коэффициенты аппроксимации используем для определения параметров нелинейности и коэффициентов интермодуляционных искажений в широком диапазоне смещений , что позволит выбрать по этому виду нелинейности оптимальный режим, при котором стремится к нулю, а коэффициент усиления В₀ максимально возможный. Заметим, что экспериментальные определения коэффициентов и параметров нелинейности на основе известного двухсигнального метода измерения ПНП являются весьма трудоемкими. При этом определение оптимального режима становится вовсе проблематичным [1, 3].

Для определения найдем первую и вторую производные полинома , значение которых целесообразно занести в табл. 4.3, совмещая их с данными самого полинома в тех же контрольных точках.

(4.33)

Тогда с учетом коэффициентов найденного полинома (4.32) имеем

(4.34)

Далее по формуле (4.11) вычисляем , который заносим в табл. 4.3 и по ее данным строим совмещенные зависимости и в функции от напряжения и определяем оптимальный режим, при котором параметр имеет минимальное значение при максимально возможном коэффициенте усиления (рис. 2).

Рис 2. Экспериментальная (пунктиром) и теоретическая кривые (аппроксимирующий полином) и полученная зависимость в функции от напряжения затвора усилителя на ПТ 2П902А

Таблица 4.3

, В		0,4	0,8	1,2	1,6	2,0	2,4	2,8	3,2	3,6	4,0
	0,000574	1,5964132	6,605958	10,901099	13,88494	16,013656	17,65900	18,873555	19,6215	20,0416	20,3008
	-	18,106298	7,897901	-8,6577368	-5,2373952	-2,822148	-2,646064	-3,033736	-2,12276	-0,5938	-4,3992
, 1/В2	-	5,67	0,6	-0,4	-0,19	-0,088	-0,075	-0,08	-0,054	-0,009	-0,108

По данным табл. 4.3 и графикам (рис. 2) легко определить, что оптимальный режим составляет ≈3,6 В, при этом имеет место максимальное ослабление комбинационных составляющих 3-го порядка с

амплитудами и частотами и .

Коэффициент интермодуляционных составляющих , соответствующий этому ослаблению, согласно формуле (4.4) при амплитуде бигармонического интермодулирующего сигнала на выходе В равен:

=0,25· 0,14²= 0,0000483,

или в дБ: (дБ) = 20lq k₃ = 20lq0,0000483 ≈ -86 дБ (рис. 3).

При этом амплитуды бигармонической комбинационной (интермодуляционной) составляющей с упомянутыми частотами и равны:

= 0,0000483·0,14·10 ≈6,7 мкВ.

Рис. 3. Вид интермодулирующих U₁ = U₂ и интермодуляционных Uk₃ спектральных составляющих на экране анализатора спектра

Безупречная точность приведенного расчета подтверждается на основе известного двухсигнального метода измерения соответствующих коэффициентов нелинейности второго к₂ или третьего к₃ порядков . Метод состоит в том, что на вход усилителя подают два равных сигнала и с частотами и , находящимися в полосе пропускания усилителя (рис. 4).

Рис. 4. Схема для измерения коэффициентов нелинейности k₂ и k₃ и последующего вычисления Н₂ и Н₃

На выходе усилителя образуются ПНП второго или третьего порядков с соответствующими частотами f₁ ± f₂ или и и амплитудами U_к2 или U_k3, измеряемыми анализатором спектра.

Измеренное ослабление величины ПНП третьего порядка (амплитуды ) относительно бигармонического сигнала , характеризуемое коэффициентом интермодуляции третьего порядка , измеряется непосредственно анализатором спектра в логарифмическом масштабе (в дБ).

Выводы.

1) В выполненной курсовой работе на основе аппроксимации заданной экспериментальной зависимости коэффициента усиления в функции от напря-жения смещения «затвор-исток» Кэ = f(Uзи) усилительного каскада на полевом транзисторе 2П902А(1S) и гармонического анализа с использованием метода «мгновенного коэффициента передачи» (МКП) определены параметры нелинейности третьего порядка Н3 во всем интервале смещений Uзи и выбран оптимальный режим усилителя, при котором Н3 стремится к нулю при максимально возможном коэффициенте усиления Кэ = Во.

2) Выбранный оптимальный режим соответствует ≈3,6 В, параметр нелинейности Н3 = (-0,00985) 1/ В² .

3) В выбранном оптимальном режиме коэффициент интермодуляционных искажений третьего порядка составил k3 = -86 дБ при уровне равных амплитуд бигармонического сигнала на выходе усилителя U1 = U2 = Uс = 0,14 В (рис. 3).

При этом амплитуды бигармонической комбинационной (интермодуляционной составляющей с упомянутыми частотами и равны :

= 0,0000483·0,14·10 ≈6,7 мкВ.

Таблица вариантов заданий