5. Содержание отчета

Отчет должен содержать краткие теоретические сведения, таблицы и графики характеристик по всем пунктам задания, расчет времени задержки ЛЗ и значения по данным п. 7 задания и формуле (8.10).

Литература: [1], с. 141 – 151; [2], с. 193-213

Лабораторная работа 9 нелинейное резонансное усиление и умножение частоты

1. Цель работы

Исследование нелинейных (резистивного и резонансного) усилителей и умножителя частоты. Снятие колебательных характеристик нелинейного элемента – транзистора при различных смещениях, определение коэффициента усиления в режиме удвоения частоты.

Рис. 9.1

2. Основные теоретические положения

Принципиальная схема нелинейного резонансного усилителя приведена на рис. 9.1. Режим работы нелинейного элемента в схеме усилителя показан на рис. 9.2. Пусть на входе усилителя действует напряжение

, (9.1)

где - мгновенное значение напряжения на базе транзистора;

- напряжение смещения на базе транзистора;

- амплитуда напряжения возбуждения;

- угловая частота сигнала, подаваемого на базу транзистора;

t - время.

При этом ток, протекающий в коллекторной цепи транзистора:

, (9.2)

где - мгновенное значение тока в коллекторной цепи транзистора;

- постоянная составляющая тока;

- амплитуда n-й гармоники тока;

n - номер гармоники.

Если резонансная частота _p контура равна частоте _о сигнала, то мгновенное значение напряжения на контуре

, (9.3)

где - амплитуда первой гармоники тока в коллекторной цепи транзистора;

- эквивалентное сопротивление контура при резонансе;

- амплитуда напряжения на контуре.

Рис. 9.2

Кусочно-линейная аппроксимация характеристики транзистора

(9.4)

(где S - крутизна аппроксимирующей линии; U₀ - напряжение, соответствующее точке пересечения аппроксимирующей линии с осью напряжения) позволяет найти амплитуды гармонических составляющих тока как функции угла отсечки :

, (9.5)

где - амплитуда импульса коллекторного тока;

- коэффициенты разложения косинусоидального импульса.

Угол отсечки находится из соотношения

. (9.6)

Коэффициенты разложения достигают наибольших значений при углах отсечки

. (9.7)

Коэффициент усиления нелинейного резонансного усилителя по первой гармонике

. (9.8)

Зависимость первой гармоники коллекторного тока I_кi или напряжения на контуре U_кmax от амплитуды напряжения возбуждения U_бmax называется колебательной характеристикой.

Зависимость коэффициента усиления нелинейного резонансного усилителя по первой гармонике К_н1 от амплитуды напряжения возбуждения U_бmax называется амплитудной характеристикой усилителя.

Временная диаграмма коллекторного тока i_к(t) в недонапряженном режиме имеет вид, показанный на рис. 9.2. В перенапряженном режиме будут наблюдаться провалы в импульсах коллекторного тока. Критический режим представляет собой предельный случай недонапряженного режима.