Оценка нелинейных искажений каскада

Построим нагрузочную прямую по переменному току, которая проходит через рабочую точку и точку C с напряжением:

Оценим максимальную амплитуду выходного напряжения каскад а с учетом «подтягивания» рабочей точки к ближайшей выходной характеристики. Максимальная амплитуда будет равна меньшему из двух напряжений: напряжения в рабочей точке и разности напряжений (рис.8).

 

 

Рис. 8. Семейство выходных характеристик транзистора КТ208Б

 

Построим сквозную характеристику каскада – зависимость тока коллектора i_к от напряжения база-эмиттер u_бэ, для чего предварительно заготовим таблицу:

 

I Б, мкА
U БЭ, В	0,5	0,63	0,65	0,66	0,665	0,67	0,68	0,69	0,7
I К, мА	0,2	1,5	3,7	5,1		8,9	10,1	11,9	13,5

 

Каждую точку пересечения нагрузочной прямой по переменному току с выходными характеристиками транзистора спроецируем на ось токов на рис. 7. Полученные значения тока коллектора I_К1 – I_К7 занесем в таблицу.

Напряжения база-эмиттер, соответствующие токам I_К1 – I_К7, можно найти по входной характеристике транзистора на рис. 9.

 

Рис. 9. Входная характеристика транзистора КТ208Л

 

Полученные данные из рисунка 8 заносим в таблицу. Используя значения пары значений U_бэ, I_к из таблицы построим сквозную характеристику каскада (рис. 10) и определим наибольшую амплитуду входного сигнала U_бэm.

Рис. 10. Сквозная характеристика каскада

 

При подаче на вход каскада гармонического колебания с амплитудой U_бэm напряжение база-эмиттер будет изменяться в пределах от - U_бэm (точка А на рис. 10 до + U_бэm (точка В на рис. 10).

Нанесем точки А и В на график сквозной характеристики так, чтобы они были максимально удалены от рабочей точки, но не будут заходить на явно нелинейные участки сквозной характеристики и запишем полученное значение максимальной амплитуды входного сигнала U_бэm = 0,027 В.

Оценим нелинейные искажения, вносимые каскадом, при максимальной амплитуде входного напряжения. Для этого воспользуемся методом пяти ординат, который называют также методом Клина. Метод пяти ординат позволяет приближенно найти амплитуды первых четырех гармоник выходного колебания каскада и соответствующие коэффициенты гармоник.

Для использования данного метода построим на сквозной характеристике точки C и D, которые должны быть удалены от рабочей точки на половину амплитуды напряжения входного сигнала. В результате на сквозной характеристике получим пять равноудаленных по оси напряжений точек A, B, РТ, C, D, ординаты которых i_A = 2,9 мА, i_B = 12,3 мА, I_к⁰ = 8,9 мА, i_C = 4,5 мА, i_D = 10,1 мА, используются при расчете коэффициентов гармоник.

 

Коэффициент второй гармоники:

 

Коэффициент третьей гармоники:

 

Коэффициент четвертой гармоники:

 

Интегральный коэффициент гармоник: