Масштабный усилитель. 
Расчет элементов и узлов аппаратуры связи

При подключении нелинейного преобразователя к автогенератору необходимо обеспечить развязку этих устройств. Это означает, что входное сопротивление этого нелинейного преобразователя должно быть намного больше выходного сопротивления автогенератора. Для нелинейного элемента выполненного на полевом транзисторе это условие выполняется без дополнительного согласования. Но для согласования амплитуды напряжения на выходе автогенератора с заданной амплитудой на входе нелинейного преобразователя необходимо поставить согласующий усилитель.

U_{вых. авт.}=12 В — U_вх.ус

U_{вх. нп.} = 4,2 В — U_вых.ус

R2/R1=Uвых/Uвх=(12/4,2)=2,85.

Cхема масштабного усилителя рис. 4.1.

Рис. 4.1 Принципиальная схема масштабного усилителя.

R2/R1=2,85.

Задавая R1=10 кОм, получим.

R2=2,85*R1=28,5 (кОм).

На этом расчёт масштабного усилителя можно считать законченным. Переходим к расчету нелинейного преобразователя.

Расчёт спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя

Чтобы получить гармоники колебания, вырабатываемого RC-генератором, это колебание следует подать на нелинейный преобразователь. Его цель исказить гармонический сигнал так чтобы в составе его спектра появились гармоники с достаточно большими амплитудами. Таким образом, каскадно с генератором включаем нелинейный элемент.

Рассчитаем требуемые элементы схемы.

Исходные данные:

Тип нелинейного элемента — КП305И.

Напряжение смещения U_о =-5,7 В.

Напряжение на входе U_m =4,2 В.

Напряжение, подаваемое на вход нелинейного преобразователя, имеет вид:

U_вх(t)=U_o+U_mcos (?t).

Используя, ВАХ транзистора графически определим вид тока на выходе нелинейного преобразователя. Для расчёта спектра тока и напряжения на выходе нелинейного преобразователя необходимо сделать аппроксимацию ВАХ. Амплитуда на входе достаточно велика, поэтому выбираем кусочно-линейную аппроксимацию.

I_с=0, u_зи < U_отс

I_с=S (u_зи — U_отс), u_зи > U_отс .

По ВАХ определяем U_отс=-2,7 В.

Для расчета крутизны S выбираем любую точку на прямой, аппроксимирующей ВАХ, например Uзи= -2 В, I_с =6 мА, тогда.

S=iс/(Uзи-Uотс)=6/(-2+2,7)=8,57 (mA/B).

Рассчитываем угол отсечки И=arccos ((Uотс-U0)/Um)=arccos ((-2,7+5,7)/4,2)=0.78 рад Затем вычисляем коэффициенты функции Берга по следующим формулам:

Рассчитанные значения занесем в таблицу:

Постоянная составляющая и амплитуды гармоник спектра тока i_вых рассчитываются по формуле:

I_mk= S•U_m•_k(), k = 0, 1, 2, 3, …

Напряжение на выходе нелинейного преобразователя при наличии разделительного конденсатора, не пропускающего постоянную составляющую.

u_вых=i_вых•R_k .