Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БелорусскиЙ государственный университет

информатики и радиоэлектроники

Факультет информационной безопасности

Кафедра инфокоммуникационных технологий

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Исследование прохождения измерительных сигналов через нелинейные цепи

Студент группы 062101

Проверил Гурский А.Л.

Минск 2022

1 Цель работы

1.1 Изучить условия прохождения гармонических измерительных сигналов через безынерционные нелинейные четырехполюсники в режимах “слабого” и “сильного” сигналов и возникающие при этом искажения.

2 Анализ прохождения “слабого” гармонического сигнала через безынерционную нелинейную цепь (транзисторный каскад)

Рисунок 1 – Схема цепи электрическая

2.1 Анализ для значения амплитуды источника сигнала gis 0,005 в.

Рисунок 2 – Проходная ВАХ транзистора

Снимаем по точкам данные полученного графика проходной ВАХ транзистора Iк = f(Uб,э) в пределах изменения Uб,э [Vbe] от 0,5 до 0,7 В с шагом 0,02 В.

Таблица 2.1 – Значения проходной ВАХ транзистора

U, В	0,5	0,52	0,54	0,56	0,58	0,60	0,62	0,64	0,66
I, мА	0	0,072	0,161	0,390	0,930	2,130	4,810	10,660	21,537
U, В	0,68	0,70
I, мА	29,953	30,052

Ток насыщения коллектора I_к,н (I_с) = 25,7 мА и соответствующее ему начальное напряжение насыщения U_б,э.н [Vbe] = 668 В.

Крутизна S₀ ВАХ вблизи рабочей точки (смещения): Для этого установить левую измерительную линию в точку Uб,э = 0,615 В, а затем перемещая правую измерительную линию по графику, установить ее в точку Uб,э = 0,625 В. Измеряемое значения крутизны S0 отображается в верхней строке столбца Slope в миллиамперах на милливольты.

U0 = Uб,э = 0,62 ± 0,005 В: S₀ = 0,1959 мА/В.

Далее необходимо построить ВАХ по измеренным точкам и аппроксимировать ее степенным полиномом 2-й степени в пределах Uб,э [Vbe] от 0,57 до 0,67 В, относительно среднего значения Uб,э = U0 = 0,62 В.

Полиномом второй степени запишем в виде:

                                                  i = a₀ + a₁u + a₂u²   

I0= a0 +a1U₀+a2U₀²

   I1= a0 +a1U₁+a2U₁²

I2= a0 +a1U₂+a2U₂²

Необходимо определить коэффициенты а0, а1, а2.

Решая эту систему линейных уравнений методом Крамера получаем следующие числовые значения коэффициентов:

а0= 1,375; а1= -4,677; а2=3,979;

Таким образом, можно записать полином второй степени:

I(U)=1,375 - 4,677U + 3,979 U²

Построим ВАХ по измеренным точкам и построить на том же графике зависимость аппроксимирующей функции ВАХ:

Рисунок 3 – График ВАХ и апроксимирующей функции ВАХ

Произведем анализ временных и спектральных характеристик “слабого” сигнала на входе и выходе НЦ.

Рисунок 4 – Временные и спектральные характеристики

Графики зависимостей: 1– временной зависимости входного сигнала на базе транзистора U_б,э(t) [Vbe], 2 – временной зависимости тока коллектора транзистора Iк(t) [Ic], 3 – временной зависимости выходного сигнала на коллекторе транзистора Uк,э(t) [Vce], 4 - совмещенных спектров сигнала на базе Uб,э(t) и выходного сигнала на коллекторе Uк,э(t).

Значения совмещенных спектров сигнала на базе Uб,э(t) и выходного сигнала на коллекторе Uк,э(t).

Таблица 2.2

Uб,э,В	0,073	0,004	0
Uк,э, В	1,105	0,287	0,013
F, Гц	0,002	1	2

       

Рассчитаем коэффициент гармоник по формуле:

(для U_б,э)

(для U_к,э)