- •Исследование прохождения измерительных сигналов через нелинейные цепи
- •1 Цель работы
- •2 Анализ прохождения “слабого” гармонического сигнала через безынерционную нелинейную цепь (транзисторный каскад)
- •2.1 Анализ для значения амплитуды источника сигнала gis 0,005 в.
- •2.2 Анализ для значения амплитуды источника сигнала gis 0,005 в.
- •3 Анализ прохождения двух “слабых” гармонических сигналов через безынерционную нелинейную цепь (транзисторный каскад)
- •4 Анализ прохождения “сильного” гармонического сигнала через безынерционную нелинейную цепь (транзисторный каскад)
- •5 Вывод лабораторной работы
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 Iк,н (Iс) = 25,7 мА и соответствующее ему начальное напряжение насыщения Uб,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 Uб,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 Uб,э)
(для Uк,э)