3 РОЗРАХУНОК НЕЛІНІЙНИХ СПОТВОРЕНЬ



Нелінійні спотворення каскадів підсилювача будемо визначати методом п’яти ординат, для чого у випадку кожного каскаду маємо побудувати прохідну характеристику в області робочих струмів транзисторів



3.1 Нелінійні спотворення кінцевого каскаду



Струм короткого замикання кінцевого каскаду:



(3.1)



За допомогою пакету моделювання Micro-CAP зобразимо на рисунку 3.1 вихідну статичну характеристику кінцевого каскаду та навантажну пряму.



Рисунок 3.1 – Вихідна статична характеристика та навантажна пряма

транзистора VT1 (BD799)



За значеннями струмів бази по вхідній характеристиці обираємо визначаємо напругу та розраховуємо значення напруги сигналу за наступною формулою:



(3.2)



Значення опору джерела співпадає з вихідним опором транзистора передкінцевого каскаду, тому:



(3.3)



Значення струмів колектора та бази, а також зміщення та сигналу приведені в таблиці 3.1.



Таблиця 3.1 – Значення напруг сигналу для обраних струмів кінцевого

каскаду



2.18

87

1.068

1.834



2.06

78

1.035

1.721



1.93

70

1.005

1.621



1.79

60

0.967

1.495



1.63

51

0.933

1.382



1.45

42

0.887

1.257



1.25

33

0.85

1.140



1.02

24

0.794

1.005



0.74

15

0.731

0.863



0.36

6

0.642

0.695



За допомогою пакета математичного моделювання MathCAD на рисунку 3.2 зобразимо прохідну характеристику кінцевого каскаду.



Рисунок 3.2 – Прохідна характеристика кінцевого каскаду



Розрахуємо гармоніки за допомогою пакета MathCAD:



(3.4)

 EMBED Equation.3 
 (3.5)  EMBED Equation.3 
 (3.6)  EMBED Equation.3 
 (3.7)  EMBED Equation.3 
 (3.8) Перевіримо точність розрахунків:



(3.9)

(3.10)



Визначимо коефіцієнт нелінійних спотворень за схемою зі спільним емітером:



(3.11)



Для схеми зі спільним колектором коефіцієнт гармонік розраховується наступним чином:



(3.12)



Глибина зворотного зв’язку:



(3.13)



де , .

Вихідний опір кінцевого каскаду:



(3.14)



Вхідний опір кінцевого каскаду в раз більший:



(3.15)



Розрахуємо коефіцієнти та :



(3.16)

ED Equation.3 HYPER14HYPER15 (3.17)



Значення підсилення за напругою (було визначено в підрозділі 2.1), тому глибина дорівнює:



(3.18)



Остаточно коефіцієнт нелінійних спотворень кінцевого каскаду набуде значення:



(3.19)



3.2 Нелінійні спотворення передкінцевого каскаду



Нелінійні спотворення будемо розраховувати аналогічно до попереднього підрозділу.

Струм короткого замикання передкінцевого каскаду:



(3.20)



Вихідна статична характеристика та навантажна пряма транзистора передкінцевого каскаду зображена на рисунку 3.3. За вихідними струмами колектора визначаємо струми бази транзистора, а потім по вхідній характеристиці визначаємо , та значення вхідного сигналу за формулою 3.2.

Значення опору джерела обираємо (воно було розраховане в підрозділі 2.3).

Значення струмів колектора та бази, а також зміщення та сигналу приведені в таблиці 3.2.

На рисунку 3.4 представлена прохідна характеристика транзистора передкінцевого каскаду.

Розрахуємо гармоніки за допомогою пакета MathCAD:



(3.21)

(3.22)  EMBED Equation.3 
 (3.23)  EMBED Equation.3 
 (3.24)  EMBED Equation.3 
 (3.25)   Рисунок 3.3 – Вихідна статична характеристика та навантажна пряма

транзистора VT2 (BD167)



Таблиця 3.2 – Значення напруг сигналу для обраних струмів кінцевого

каскаду



92.53

2.1

0.75

2.85



85.5

1.89

0.746

2.636



18.19

1.68

0.742

2.422



70.5

1.47

0.738

2.208



62.43

1.26

0.733

1.993



53.83

1.05

0.727

1.777



44.57

0.84

0.72

1.56



34.54

0.63

0.712

1.342



23.98

0.42

0.7

0.12



12.38

0.21

0.682

0.892



Рисунок 3.4 – Прохідна характеристика передкінцевого каскаду



Перевіримо точність розрахунків:



(3.26)



Визначимо коефіцієнт нелінійних спотворень за схемою зі спільним емітером:



(3.27)



Вихідний опір кінцевого каскаду:



(3.28)



Вхідний опір кінцевого каскаду в раз більший:



(3.29)



Таким чином по аналогії з попереднім підрозділом визначаємо коефіцієнти та :



(3.30)

(3.31)



Величина дорівнює (для схеми зі спільним емітером):



(3.32)



Глибина зворотного зв’язку дорівнює:



(3.33)



Остаточно коефіцієнт нелінійних спотворень передкінцевого каскаду набуде значення:



(3.34)



3.1 Нелінійні спотворення драйверного каскаду



Драйверний каскад працює за схемою зі спільним емітером, тому він буде надавати найбільші нелінійні спотворення (відсутній зворотний зв’язок, що поменшує нелінійність).

Струм короткого замикання:



(3.35)



Вихідна статична характеристика та навантажна пряма транзистора передкінцевого каскаду зображена на рисунку 3.5. За вихідними струмами колектора визначаємо струми бази транзистора, а потім по вхідній характеристиці визначаємо , та значення вхідного сигналу за формулою 3.2.

Значення опору джерела повинно бути



(3.36)



Значення струмів колектора та бази, а також зміщення та сигналу приведені в таблиці 3.3.

На рисунку 3.6 представлена прохідна характеристика транзистора драйверного каскаду.







Рисунок 3.5 - Вихідна статична характеристика та навантажна пряма

транзистора VT4 (MJE344)



Таблиця 3.3 – Значення напруг сигналу для обраних струмів драйверного

каскаду



37.68

0.65

0.67

2.295



34.84

0.58

0.667

2.117



31.84

0.52

0.663

1.963



28.58

0.45

0.658

1.783



25.1

0.39

0.654

1.629



21.42

0.33

0.648

1.473



17.42

0.26

0.641

1.291



13.16

0.19

0.631

1.106



8.68

0.13

0.62

0.945



4

0.065

0.6

0.763



Розрахуємо гармоніки за допомогою пакета MathCAD:



(3.37)

(3.38)

(3.39)





(3.40)

(3.41)



Перевіримо точність розрахунків:



(3.42)



Рисунок 3.6 – Прохідна характеристика драйверного каскаду



Визначимо коефіцієнт нелінійних спотворень:



(3.43)



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



17



РТП 3.341.25 ПЗ

НАЗВА ДОКУМЕНТУ



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



18



РТП 3.341.25 ПЗ

НАЗВА ДОКУМЕНТУ



РТП 3.341.25 ПЗ

НАЗВА ДОКУМЕНТУ



19



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



20



РТП 3.341.25 ПЗ

НАЗВА ДОКУМЕНТУ



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



21



РТП 3.341.25 ПЗ

НАЗВА ДОКУМЕНТУ



РТП 3.341.25 ПЗ

НАЗВА ДОКУМЕНТУ



22



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



23



РТП 3.341.25 ПЗ

НАЗВА ДОКУМЕНТУ



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



24



РТП 3.341.25 ПЗ

НАЗВА ДОКУМЕНТУ



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



25



РТП 3.341.25 ПЗ

НАЗВА ДОКУМЕНТУ