2 Ход работы

2.1 Изучив п.1.1 кратких теоретических сведений , определите амплитуду выходного напряжения нелинейного резонансного усилителя мощности на биполярном транзисторе (рисунок1, а) и амплитуду выходного напряжения умножителя частоты, если коэффициент умножения определен в таблице 1. На какие частоты f должен быть настроен колебательный контур нелинейного резонансного усилителя и умножителя частоты.

Таблица1 – Данные о коэффициенте умножения

№вар	6
n	6

Примечание: сквозная характеристика транзистора – зависимость тока коллектора i_k от на­пряжения база-эмиттер U_бэ аппроксимирована двумя отрезками пря­мых линий. На­пряжение начала характеристики Е_н и крутизна S известны (Е_н =( 0.4+0,0X)В, S=(0,5+0,0X)мА/В, X– номер варианта по журналу). На нелинейный усилитель воздействует суммарное (постоянное и переменное) на­пряжение u (t) = U₀ +0.8 cos₀t, где U₀ = (0,1+ 0,0X)В. Добротность контура Q = 300, характеристическое сопротивление = 700 Ом, f = 20*10³X.

Е_н = 0,4+0,06=0,46(В);

S =0,5+0,06=0,56(мА/В) S=0,00056(А/В)

U₀ = 0,1+ 0,06=0,16(В);

f = 20*10³*6=120 (кГц)

Решение.

_{Ro = Q = 700*300 = 210 кОм}

соs = (E_н-U₀)/U_m = (0,43 – 0,13)/0,8 = 0,375

= 1,186 рад

=

γ₁ = 0,32(1,2-0,02*0,99)=0,38

f _n= n*f ; f₃=6*60=360 (кГц)

2.2 Изучив п.1.2 кратких теоретических сведений, определите коэффициент амплитудной модуляции, если на базу транзистора амплитудного модулятора (рисунок 2,а) поступают гар­монический модулирующий сигнал с амплитудой Е_m, несущее колебание с амплитудой U_m и постоянное напряжение смещения U₀, а сквоз­ная характеристика транзистора аппроксимирована двумя отрезками прямых ли­ний (рисунок 2, б) с напряжением начала характеристики Е_н.

Примечание : Е_н = (0,4+ 0,0X)В; U₀ = (0,1+ 0,0X)В; U_m = (0,7+ 0,0X)В; Е_m = 0,1В.

Е_н = 0,4+ 0,06=0,46В;

U₀ = 0,1+ 0,06=0,16В;

U_m = 0,7+ 0,06=0,76В.

Решение. Используя исходные данные, находим, что рабочая точка пере­мещается по модуляционной характеристике от максимального напряжения

U_max = U₀ + Е_m = 0,23 В

до минимального U_min=U₀ – E_m = 0,03 В.

Подставляя эти величины вместо U₀ в соs = (E_н-U₀)/U_m и проводя несложные тригонометрические преобразования, вычислим предельные значения угла отсечки:

Ѳ_max=arcos((Е_н - U_max)/U_m)= arcos((0,43 -0,23)/0,73)=74 рад,

Ѳ_min=arcos((Е_н- U_min)/U_m)= arcos((0,43 -0,03)/0,73)=56,7 рад.

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока пропорциональна функции Берга ɣ₁(Ѳ), максимальное и минимальное значения которой, согласно выражению

ɣ₁=(1/π)(Ѳ-sinѲcosѲ)

равны: ɣ₁(Ѳ_max)= 0,32(74-0,96*0,27)=23,6, ɣ₁(Ѳ_min)= 0,32(56,7-0,83*0,55)=18.

Тогда коэффициент модуляции

M=(I_max-I_min)/( I_max+I_min)=(SU_m(ɣ_max- ɣ_min))/( SU_m(ɣ_max+ ɣ_min))= (SU_m(ɣ_max- ɣ_min))/( SU_m(ɣ_max+ ɣ_min))=(23,6-18)/(23,6+18)=5,6/41,6=0,13

2.3 Изучив п.1.3 кратких теоретических сведений, определите амплитуду выходного сигнала детектора, если АМ сигнал u_ам(t)= U_m (1+М cosΩt)cos ₀t подан на вход линейного диодного детектора (рисунок 4, а). Нагрузка детектора имеет сопротивление R_н, а крутизна характеристики диода равна S.

Примечание : U_m = (4+X)В; S = (10+X) мА/В; R_н = (15+X)Ом; М = (0,7+ 0,0X).

U_m = 4+6=10 В;

S = 10+6=16 мА/В;

R_н = 15+6=21 Ом;

М = 0,7+ 0,06=0,76.

Решение. Поскольку значение параметра SR_H = 104 достаточно велико, то в соответствии с формулой k_д=cosѲ=cos(3π/ SR_H)^1/3, коэффициент детектирования

k_д = cosѲ = cos(3π/ SR_H)^1/3 = cos(9,42/ 104)^0,33=0,99

Из параметров входного АМ-сигнала находим его амплитуду

U_вх = 7(1+0,73)=12,11 В.

Тогда амплитуда выходного сигнала U_вых = k_дU_вх = 0,99*12,11 =11,9 В

Вывод: В технике радиопередающих устройств широко применяются резонансные усилители мощности. Их отличительная черта – работа при больших амплитудах входных напряжений, что делает обязательным учет нелинейного характера ВАХ активных элементов (транзисторов или электронных ламп).

Нелинейность вольт-амперной характеристики полупроводниковых диодов может быть использована не только в схемах логарифмирования, но и во множестве других узлов, выполняющих различные нелинейные преобразования сигнала. Диоды могут выполнять роль основного нелинейного элемента.