6. Расчёт нелинейного резонансного усилителя.
Провести аналитический расчёт нелинейного резонансного усилителя, сформированного из последовательно включённых безынерционного нелинейного элемента (кусочно-линейная аппроксимация) и избирательной цепи, параметры которых были определены ранее. Определить коэффициент усиления, коэффициент полезного действия и коэффициент нелинейных искажений.
|
Um |
1,04 |
1,09 |
1,14 |
1,19 |
1,24 |
|
Θ, рад |
0,2383 |
0,3840 |
0,4811 |
0,5562 |
0,6180 |
|
I0, А |
0,0014 |
0,0059 |
0,0115 |
0,0177 |
0,0241 |
|
Im1, А |
0,0028 |
0,0117 |
0,0226 |
0,0343 |
0,0464 |
|
Im2, А |
0,0014 |
0,0056 |
0,0105 |
0,0156 |
0,0206 |
|
Im3, А |
0,0014 |
0,0052 |
0,0093 |
0,0133 |
0,0168 |
|
Im4, А |
0,0013 |
0,0046 |
0,0078 |
0,0104 |
0,0123 |
|
Im5, А |
0,0012 |
0,0040 |
0,0061 |
0,0073 |
0,0078 |
Рис. 21. Зависмость КПД нелинейного резонансного усилителя
при трёх способах управления напряжением питания
Рис. 22. Зависмость КНД нелинейного резонансного усилителя
Коэффициент нелинейных искажений
|
КПД |
0,68 |
0,73 |
0,75 |
0,76 |
0,77 |
|
КНИ |
1,3% |
1,3% |
1,3% |
1,3% |
1,3% |
7. Моделирование нелинейного резонансного усилителя
Блок-схема Simulink-модели нелинейного резонансного усилителя (кусочно-линейная аппроксимация), моделирование и сравнение результатов моделирования с результатами аналитического расчёта.
Рис. 23. Блок-схема модели нелинейного резонансного усилителя
Рис. 24. Осциллограммы процессов в нелинейном резонансном усилителе при воздействии немодулированного гармонического колебания (Um= 0.8 В)
Строим график амплитудного спектра тока транзистора:
Sig=ScopeData.signals(2);% Выбор сигнала 2 (Ibne)
val=Sig.values;% Формирование массива значений(всего 40757)
V=val(end-4095:end);% Выбор из них 4096
SpectrV=abs(fft(V)/length(V));% Получение спектра по БПФ
dF=50e3;% Шаг по частоте
stem(dF*(0:49),SpectrV(1:50))% Построение графика
gridon
Рис. 25. Амплитудный спектр тока транзистора
Рис. 26. Блок-схема модели нелинейного усилителя, усиливающего заданное АМ-колебание
Uamn=10*Uam/max(Uam);% Нормировка к уровню
SigAM=[tam'+T/2Uamn'];% Формирование массива данных
Рис. 27 Результаты моделирования нелинейного резонансного усилителя при усилении заданного АМ-колебания.
8. Расчёт квадратичного детектора
Аналитический расчёт квадратичного амплитудного детектора, сформированного из последовательно включённых безынерционного нелинейного элемента и избирательной цепи, представленной RC-цепью.
figure1 = figure('Color',[1 1 1]);
axes1 = axes('Parent',figure1,'FontWeight','bold',...'FontSize',12);
y1=2*s+0.5*s.*s;
m1=max(y1);
m2=min(y1);
y2=(y1-m2)/(m1-m2);
Sy=abs(fft(y2)/length(y2));
Sys=fftshift(Sy);
dF=1e3;
stem(dF*(-20:20),Sys(2^15-20+1:2^15+20+1))
hold on
Ss=abs(fft(s)/length(s));
Ssf=fftshift(Ss);
stem(dF*(-20:20),Ssf(2^15-20+1:2^15+20+1),'r')
hold off
Рис. 28. Амплитудные спектры исходного и продетектированного сигналов
9. Модель квадратичного детектора
Блок-схема Simulink-модели квадратичного детектора, моделирование и сравнение результатов моделирования с результатами аналитического расчёта.
Рис. 29. Блок-схема моделирования квадратичного детектора
Рис. 30. Осциллограммы процессов в квадратичном детекторе
figure1 = figure('Color',[1 1 1]);
axes1 = axes('Parent',figure1,'FontWeight','bold',... 'FontSize',12);
Sig3=ScopeData.signals(3); % Выбор 3-ей осциллогр.
V3=Sig3.values;
Vs3=V3(2^16+2:end)-8.138;% Вычитание постоянной
Su=abs(fft(Vs3)/length(Vs3));
Sus=fftshift(Su);
Sus=Sus/max(Sus);% Нормировка спектра 1
dF=1e3;
stem(dF*(-20:20),Sys(2^15-20+1:2^15+20+1))
hold on
Ss=abs(fft(s)/length(s));
Ssf=fftshift(Ss);
Ssf=Ssf/max(Ssf); % Нормировка спектра 2
stem(dF*(-20:20),Ssf(2^15-20+1:2^15+20+1),'r')
hold off
Рис. 31. Нормированные амплитудные спектральные диаграммы напряжений:
на выходе квадратичного детектора и исходного колебания