Определение показателей нелинейности и выбор оптимального режима
Полученные коэффициенты аппроксимации используем для определения параметров нелинейности 
и коэффициентов интермодуляционных искажений 
в широком диапазоне смещений 
, что позволит выбрать по этому виду нелинейности оптимальный режим, при котором стремится к нулю, а коэффициент усиления В0 максимально возможный. Заметим, что экспериментальные определения коэффициентов и параметров нелинейности на основе известного двухсигнального метода измерения ПНП являются весьма трудоемкими. При этом определение оптимального режима становится вовсе проблематичным [1, 3].
Для определения найдем первую и вторую производные полинома 
, значение которых целесообразно занести в табл. 4.3, совмещая их с данными самого полинома в тех же контрольных точках.
(4.33)
Тогда с учетом коэффициентов найденного полинома (4.32) имеем
(4.34)
Далее по формуле (4.11) вычисляем 
, который заносим в табл. 4.3 и по ее данным строим совмещенные зависимости 
и в функции от напряжения и определяем оптимальный режим, при котором параметр имеет минимальное значение при максимально возможном коэффициенте усиления (рис. 2).
Рис 2. Экспериментальная 
(пунктиром) и теоретическая кривые (аппроксимирующий полином) и полученная зависимость в функции от напряжения затвора усилителя на ПТ 2П902А
Таблица 4.3
| , В
| 0,4 | 0,8 | 1,2 | 1,6 | 2,0 | 2,4 | 2,8 | 3,2 | 3,6 | 4,0 | |
|
| 0,000574 | 1,5964132 | 6,605958 | 10,901099 | 13,88494 | 16,013656 | 17,65900 | 18,873555 | 19,6215 | 20,0416 | 20,3008 |
| - | 18,106298 | 7,897901 | -8,6577368 | -5,2373952 | -2,822148 | -2,646064 | -3,033736 | -2,12276 | -0,5938 | -4,3992 |
 ,
1/В2
| - | 5,67 | 0,6 | -0,4 | -0,19 | -0,088 | -0,075 | -0,08 | -0,054 | -0,009 | -0,108 |
По данным табл. 4.3 и графикам (рис. 2) легко определить, что оптимальный режим составляет ≈3,6 В, при этом имеет место максимальное ослабление комбинационных составляющих 3-го порядка с
амплитудами 
и частотами 
и 
.
Коэффициент интермодуляционных составляющих , соответствующий этому ослаблению, согласно формуле (4.4) при амплитуде бигармонического интермодулирующего сигнала на выходе 
В равен:
=0,25· 
0,142= 0,0000483,
или в дБ: (дБ) = 20lq k3 = 20lq0,0000483 ≈ -86 дБ (рис. 3).
При этом амплитуды бигармонической комбинационной (интермодуляционной) составляющей с упомянутыми частотами и равны:
= 0,0000483·0,14·10 
≈6,7 мкВ.
Рис. 3. Вид интермодулирующих U1 = U2 и интермодуляционных Uk3 спектральных составляющих на экране анализатора спектра
Безупречная точность приведенного расчета подтверждается на основе известного двухсигнального метода измерения соответствующих коэффициентов нелинейности второго к2 или третьего к3 порядков . Метод состоит в том, что на вход усилителя подают два равных сигнала 
и 
с частотами 
и 
, находящимися в полосе пропускания усилителя (рис. 4).
Рис. 4. Схема для измерения коэффициентов нелинейности k2 и k3 и последующего вычисления Н2 и Н3
На выходе усилителя образуются ПНП второго или третьего порядков с соответствующими частотами f1 ± f2 или и и амплитудами Uк2 или Uk3, измеряемыми анализатором спектра.
Измеренное ослабление величины ПНП третьего порядка (амплитуды 
) относительно бигармонического сигнала 
, характеризуемое коэффициентом интермодуляции третьего порядка , измеряется непосредственно анализатором спектра в логарифмическом масштабе (в дБ).
Выводы.
1) В выполненной курсовой работе на основе аппроксимации заданной экспериментальной зависимости коэффициента усиления в функции от напря-жения смещения «затвор-исток» Кэ = f(Uзи) усилительного каскада на полевом транзисторе 2П902А(1S) и гармонического анализа с использованием метода «мгновенного коэффициента передачи» (МКП) определены параметры нелинейности третьего порядка Н3 во всем интервале смещений Uзи и выбран оптимальный режим усилителя, при котором Н3 стремится к нулю при максимально возможном коэффициенте усиления Кэ = Во.
2) Выбранный оптимальный режим соответствует 
≈3,6 В, параметр нелинейности Н3 = (-0,00985) 1/ В2 .
3) В выбранном оптимальном режиме коэффициент интермодуляционных искажений третьего порядка составил k3 = -86 дБ при уровне равных амплитуд бигармонического сигнала на выходе усилителя U1 = U2 = Uс = 0,14 В (рис. 3).
При этом амплитуды бигармонической комбинационной (интермодуляционной составляющей с упомянутыми частотами и равны :
= 0,0000483·0,14·10 
≈6,7 мкВ.
Таблица вариантов заданий