10.5 Визначення нелінійних спотворень

Оскільки основним режимом роботи каскаду кінцевого підсилен­ня є режим великих сигналів з використанням практично всієї наванта­жувальної характеристики до нелінійних областей, то за рахунок дії на вході каскаду гармонічного сигналу його вихідний сигнал буде містити й вищі гармоніки. Це спричиняє появу значень коефіцієнта нелінійних спотворень , які більші за нуль.

Коефіцієнт нелінійних спотворень визначається розрахунковим шляхом та графічним побудуванням наскрізної характеристики (рис. 10.8).

Для визначення :

• будується динамічна характеристика змінного струму, за якого визначаються значення та проміжні значення базових струмів та (рис. 10.8, а, б);

• за вхідною характеристикою транзистора та раніше визначеними значеннями струму бази визначають значення (рис. 10.8, б), потім , де — опір джерела, та будують наскрізну характеристику (рис. 10.8, в).

Наприклад, .

Рисунок 10.8 – Наскрізна характеристика двотактніого підсилювача потужності

Наскрізну характеристику поділяють на чотири части­ни та визначають значення струмів , , , , .

Теоретичну основу методу п’ятьох ординат становить той факт, що якщо наскрізна динамічна характеристика не має різких зломів, її можна подати у вигляді ряду з невеликим числом членів

Підставляючи , записуємо вихідний струм у ви­гляді

Послідовно задаючи величині значення , , , , дістаємо п’ять рівнянь

, ; , ; , ; , ; , .

(10.10)

Ці значення струмів визначаються з наскрізної характеристики для випадків , , , , .

Після розв’язування системи рівнянь (10.10) дістанемо значення амплітуд струмів гармонік

,	(10.11)
,	(10.12)
,	(10.13)
.	(10.14)

Здобуті значення амплітуд використовуються для визначення кое­фіцієнта нелінійних спотворень .

Для попередніх розрахунків може використовуватись спрощений метод визначення тільки з урахування другої гармоніки , де

,	(10.15)
.	(10.16)

За визначення у двотактному підсилювачі слід пам’ятати, що в зазначеній схемі непарні гармоніки підсумовуються, а парні віднімаються, тому для ідеального випадку повної симетрії може бути визначений з виразу

.

(10.17)

За наявності асиметрії, яка оцінюється її відповідним коефі­цієнтом , де та — струми першого та другого плечей, розрахунковий вираз для двотактного каскаду, має вигляд

.

(10.18)

Для того щоб скористатися цим методом для оцінки нелінійних спотворень підсилювача, працюючого в режимі В, треба заздалегідь струми одного плеча, що відповідають розрахунковій амплітуді вхід­ного сигналу та її половині, позначити та , аналогічні струми другого плеча — відповідно та (рис. 10.7). Потім визначити , , , , та з виразів

; ; ; ; .