Вопрос 5.

Преобразование сигналов и их спектров в нелинейной радиотехнической цепи: определение, сущность, методы спектрального анализа. При каком способе аппроксимации ВАХ нелинейной цепи применяется каждый из них.

Привести пример аппроксимации ВАХ диода отрезками прямых для U_{отсечки}=0,3 В. Изобразить и для напряжения смещения Е=0,4 В. Чему равен угол отсечки?

Определение	Баскаков. РТЦиС	Стр. 274 (абзац 3)
Виды аппроксимации	Баскаков. РТЦиС	Стр. 276-278
Спектральный анализ	Баскаков. РТЦиС	Стр. 278-282

Решение задачи:

Угол отсечки импульсов тока определяется из равенства , откуда ,

где напряжение отсечки;

напряжение смещения;

из .

По полученным данным построим график:

Вопрос 6

Принцип нелинейного резонансного усиления. Энергетический выигрыш. Оптимальный угол отсечки.

Можно ли осуществить нелинейное резонансное усиление при углах отсечки 73⁰ и 160⁰. Дать необходимые пояснения.

Принцип работы нелинейного резонансного усилителя	Баскаков. РТЦиС	Стр. 283-284
Энергетический выигрыш	Баскаков. РТЦиС	Стр. 285
Оптимальный угол отсечки	Баскаков. РТЦиС	Стр. 284

Решение задачи:

В усилителях обычно стремятся максимально полно использовать источник питания, приближаясь к границе перенапряженного режима, тогда

где угол отсечки;

функции Берга.

Найдем КПД для двух заданных углов:

С точки зрения эффективности использования источника питания выгоден режим с малым углом отсечки (73⁰).

Вопрос 7

Умножение частоты (определение, схема, временные и спектральные диаграммы, применение). Оптимальный угол отсечки при умножении частоты.

Качественно построить графики временных и спектральных диаграмм, поясняющих умножение в 4 раза.

Определение	Баскаков. РТЦиС	Стр. 285 (абзац 4)
Применение	Баскаков. РТЦиС	Стр. 285 (абзац 5)
Оптимальный угол отсечки	Баскаков. РТЦиС	Стр. 285 (последний абзац) - стр. 286

Схема и диаграммы.

Рассмотрим процесс умножения частоты. Для этой цели используем нелинейный элемент, характеристика которого описывается полиномом 2-ой степени. К нелинейному элементу подводится синусоидальное напряжение:

Ток в цепи нелинейного элемента

Используя следующее тригонометрические преобразование,

Из этого выражения следует, что ток, протекающий через нелинейный элемент, будет содержать постоянную составляющую, основную частоту w и вторую гармонику 2w. Видно, что степень полинома определяет номер гармоники, т.е. для получения 2-й гармоники необходимо использовать нелинейный элемент с чисто квадратичной характеристикой, описываемой полиномом 2-й степени, и т.д. Для выделения тока n-й гармоники фильтр в цепи нелинейного элемента (параллельный контур) должен быть настроен на частоту n-й гармоники. Спектральный состав тока, протекающего через нелинейный элемент в режиме умножения, показан на рис.6.19.

Однако, при использовании квадратичного (кубического) участка, которое имеет место при умножении слабого сигнала, амплитуда второй и высших гармоник оказывается очень малой. Более целесообразно использовать режим сильного сигнала. В этом случае характеристика нелинейного элемента описывается кусочно-линейной аппроксимацией (рис. 6.19).

Рабочая точка лежит у изгиба характеристики. Для этой цели к нелинейному элементу должно быть приложено соответствующее отрицательное напряжение смещения. При отрицательных полуволнах входного синусоидального напряжения частотой w нелинейный элемент закрыт. Он открывается только при положительных полуволнах входного напряжения, и ток, протекающий через нелинейный элемент, принимает форму отсеченной косинусоиды. Полученные импульсы целиком определяются двумя величинами - амплитудой импульса тока Imax и углом отсечки q.

Решение задачи:

Пусть на вход цепи умножителя подан сигнал с характеристиками:

После прохождения через нелинейный элемент характеристики примут вид:

После прохождения через параллельный контур спектральная характеристика примет вид: