Оцінка нелінійних спотворень в підсилювачах

2) Нелінійні спотворення підсилювача зазвичай оцінюють використовуючи наскрізну динамічну характеристику (ДХ) вихідного каскаду. Наскрізна ДХ на біполярному транзисторі будується за допомогою статистичних вихідних в динамічної вхідної ВАХ транзистора.

В точках пересічення вихідних ВАХ з навантажувальною прямою для змінного струму встановлюється залежність вхідного струму від вихідного. Потім за допомогою динамічної вхідної ВАХ визначається значення вхідної напруги по знайденим значенням і визначається значення е.р.с. генератора з внутрішнім опором :

За внутрішній опір генератора приймають опір між вихідними клемами попереднього каскаду.

Залежність і являється наскрізною динамічною характеристикою каскаду.

Рівень нелінійних спотворень каскаду знаходиться за допомогою наскрізної ДХ. На вхід каскаду подається синусоїдальна е.р.с. по наскрізній ДХ, визначається форма колектора струму . При розкладанні функції, яка описує колекторний струм в ряд Фур’є, знаходять амплітуди першої і вищої гармонік. Коефіцієнт гармонік розраховується за формулою:

Оскільки дійсна наскрізна динамічна характеристика дещо відрізняється від побудованої, результат оцінки являється наближеним.

Для наближеної оцінки здійснюється слідуючий підхід, наскрізна ДХ при відсутності різких зломів представляється у вигляді степеневого ряду з чотирма членами:

Так як е.р.с. синусоїдальна.

Задаючи послідовно значення 0, , , , можемо записати 5 рівнянь з 5-и невідомими точками

(1)

Значення струмів і визначається по наскрізній ДХ для значень е.р.с.: .

Вирішивши систему рівнянь (1) отримаємо слідуючі значення:

Введемо позначення:

; ;

Коефіцієнти 2-ї і 3-ї гармонік як найзначніші вираховуються за формулами:

Результуючий коефіцієнт гармонік:

Проектуючи потужний вихідний каскад підсилювача треба так підбирати і , щоб їх оптимальні відношення спостерігались для максимальної амплітуди вихідного струму цього каскаду. Це дозволить забезпечити мінімальні нелінійні спотворення навіть при максимальній амплітуді підсинюваного сигналу.