3 Анализ прохождения двух “слабых” гармонических сигналов через безынерционную нелинейную цепь (транзисторный каскад)

Рисунок 8 – Электрическая схема цепи

Анализ временных и спектральных характеристик "слабых" сигналов на входе и выходе НЦ.

Рисунок 9 – Временные и спектральные характеристики

На рисунке:

А) совмещенных временных зависимостей источников двух входных сигналов V(GIS1) и V(GIS2) – по оси Y напряжение в милливольтах, по оси X время в микросекундах.

GIS1: Амплитуда 5 мВ;

Период 9,841мкс;

Частота входного сигнала 117 кГц.

GIS2: Амплитуда 2,4 мВ;

Период 0,485 мкс;

Частота входного сигнала 2МГц.

       Б) временной зависимости сигнала на базе транзистора U_б,э(t) [Vbe] – по оси Y напряжение в милливольтах, по оси X – время в микросекундах.

       Значение размаха сигнала 10мВ.

       3 – временной зависимости выходного сигнала на коллекторе транзистора U_к,э(t) [Vce] – по оси Y напряжение в вольтах, по оси X – время в микросекундах;

       4 – совмещённых спектров сигнала на базе U_б,э(t) и выходного сигнала на коллекторе U_к,э(t) – по оси Y напряжение в логарифмическом масштабе, по оси X частота в мегагерцах.

Таблица 3.1 – Значения постоянных составляющих:

Uб,э(t), В	0,611	0,005	0,000	0,000	0,002	0,000	0,000
Uк,э(t), В	7,530	0,293	0,014	0,011	0,117	0,007	0,002
F, МГц	0	0,1	0,2	1,9	2	2,1	4

Вывод: при прохождении двух и более «слабых» гармонических сигналов можно заметить, что ток, протекающей в нелинейной цепи состоит из следующих составляющих с постоянной, с частотами входного сигнала ₁, ₂, с частотами, кратными частоте входного сигнала 2₁, 2₂, 3₁, 3₂ и тд. и с комбинационными частотами ₁  ₂, 2₁  ₂, 2₂  ₁,.

4 Анализ прохождения “сильного” гармонического сигнала через безынерционную нелинейную цепь (транзисторный каскад)

Рисунок 10– Схема электрическая цепи

4.1 Анализ для напряжения смещения в рабочей точке U0 = 0,78 В.

Анализ проходной ВАХ транзистора:

Рисунок 11 – Проходная ВАХ транзистора

Измеряемые значения отображаются в столбце Left, в верхней строке –  значения I_к в миллиамперах, а в нижней – U_б,э [Vbe] в милливольтах.

Таблица 4.1

Uб,э, В	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85	0,9	0,95	1
Iк, мА	0,124	0,697	2,467	5,473	9,314	13,606	18,132	22,890	25,963

Ток насыщения коллектора I_к,н (I_с)=25,6 (мА)

Крутизна S₀ почти линейного рабочего участка ВАХ: S₀ = 0,08529 мА/В.       

Далее необходимо аппроксимировать ВАХ тремя отрезками прямых линий.

Значение коэффициента гармоник: Ѳ=180°

Построим ВАХ по измеренным точкам и построить на этом же графике зависимость апроксимирующей функции ВАХ.

Анализ временных и спектральных характеристик "сильного" сигнала на входе и выходе НЦ.

Рисунок 12 – Временные и спектральные характеристики «сильного» сигнала на входе и выходе НЦ

     Где графики зависимостей:

        А) временной зависимости входного сигнала на базе транзистора U_б,э(t) [Vbe] – по оси Y напряжение в милливольтах, по оси X – время в микросекундах.

      Значения амплитуды, периода и частота входного сигнала:

А=200 мВ. Т=0,994 (мкс) f=1,006 (МГц)

       Б) временной зависимости тока коллектора транзистора I_к(t) [Ic] – по оси Y ток в миллиамперах, по оси X – время в микросекундах.

      Значение длительности интервала времени t, на котором ток коллектора I_к(t) изменяется от максимального до минимального значения (точка изгиба). t=0,476 (мкс)

Значение угла отсечки как   = 360t_ / T_с = 180°.

  С) временной зависимости выходного сигнала на коллекторе транзистора U_к,э(t) [Vce] – по оси Y напряжение в вольтах, по оси X –  время в микросекундах;

       Д) совмещенных спектров сигнала на  базе U_б,э(t) и  выходного  сигнала  на коллекторе U_к,э(t) – по оси Y напряжение в  логарифмическом масштабе, по оси X –  частота в мегагерцах.

      Значения постоянных составляющих, частоты и амплитуды гармоник спектров входного и выходного сигналов:

Таблица 4.2

Uб,э(t), В	0,779	0,200	0,000	0,000	0,000	0,000
Uк,э(t), В	5,911	4,008	0,790	0,185	0,005	0,025
F, МГц	0	1	2	3	4	5

       Значение коэффициента гармоник:

КПД: ɳ=42,7%

4.2 Анализ для напряжения смещения в рабочей точке  U₀ = 0,6 В.

      Рисунок 13 – ВАХ

Измеряемые значения отображаются в столбце Left, в верхней строке –  значения I_к в миллиамперах, а в нижней – U_б,э [Vbe] в милливольтах.

Таблица 4.2

Uб,э, В	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85	0,9	0,95	1
Iк, мА	0,123	0,685	2,456	5,491	9,311	13,586	18,130	22,839	25,963

Ток насыщения коллектора I_к,н (I_с)=25,8 (мА)

Крутизна S₀ почти линейного рабочего участка ВАХ: S₀ = 0,08534 мА/В.       

Далее необходимо построить ВАХ по измеренным точкам и на этом же графике аппроксимировать ее тремя отрезками прямых линий.

Значение коэффициента гармоник:

Ѳ=90°

Построим ВАХ по измеренным точкам и построить на этом же графике зависимость апроксимирующей функции ВАХ.

Анализ временных и спектральных характеристик "сильного" сигнала на входе и выходе НЦ.

Рисунок 14 – Временные и спектральные характеристики «сильного» сигнала на входе и выходе НЦ

       Выполним анализ для напряжения смещения в рабочей точке  U₀ = 0,60 В (по умолчанию).

Где графики зависимостей:

        А) временной зависимости входного сигнала на базе транзистора U_б,э(t) [Vbe] – по оси Y напряжение в милливольтах, по оси X – время в микросекундах.

       Значения амплитуды, периода и частота входного сигнала:

А=150 мВ.

Т=0,998 (мкс)

f=1,006 (МГц)

       Б) временной зависимости тока коллектора транзистора I_к(t) [Ic] – по оси Y ток в миллиамперах, по оси X – время в микросекундах.

      Значение длительности интервала времени t, на котором ток коллектора I_к(t) изменяется от максимального до минимального значения (точка изгиба). t=0,503 (мкс)

Значение угла отсечки как   = 360t_ / T_с = 90°.

  С) временной зависимости выходного сигнала на коллекторе транзистора U_к,э(t) [Vce] – по оси Y напряжение в вольтах, по оси X –  время в микросекундах;

       Д)совмещенных спектров сигнала на  базе U_б,э(t) и  выходного  сигнала  на коллекторе U_к,э(t) – по оси Y напряжение в  логарифмическом масштабе, по оси X –  частота в мегагерцах.

      Значения постоянных составляющих, частоты и амплитуды гармоник спектров входного и выходного сигналов:

Таблица 4.2

Uб,э(t), В	0,600	0,200	0,000	0,000	0,000	0,000
Uк,э(t), В	8,281	1,208	0,690	0,221	0,010	0,043
F, МГц	0	1	2	3	4	5

       Значение коэффициента гармоник:

КПД ɳ=63%