Книга: Схемотехника аналоговых электронных устройств

8.1. Оценка нелинейных искажений усилительных каскадов

8.1. Оценка нелинейных искажений усилительных каскадов

Аналитический расчет НИ представляет собой довольно сложную задача и в полной мере может проводиться с помощью ЭВМ.

Для каскадов на БТ возможна аналитическая оценка НИ для случая малых нелинейностей (U_вх одного порядка с ?_T=25.6 мВ) [15].

Обычно уровень НИ характеризуется коэффициентом гармоник K_г. Суммарный коэффициент гармоник равен

где K_г2 и K_г3 соответственно коэффициенты гармоник по второй и третьей гармоническим составляющим (составляющими более высокого порядка можно пренебречь ввиду их относительной малости).

Коэффициенты гармоник K_г2 и K_г3, независимо от способа включения БТ, определяются из следующих соотношений:

где B — фактор связи (петлевое усиление).

Данные выражения учитывают только нелинейность эмиттерного перехода и получены на основе разложения в ряд Тейлора функции тока эмиттера I_э=I_э0exp(U_вх/?_T).

Фактор связи зависит от способа включения транзистора и вида обратной связи. Для каскада с ОЭ и ПООСТ имеем:

где R_г — сопротивление источника сигнала (или R_вых предыдущего каскада); R_ос — сопротивление ПООСТ (см. подраздел 3.2, в случае отсутствия ПООСТ  R_ос=0).

Для каскада с ОЭ и ?ООСН

где R_экв=R_к?R_н, R_ос — сопротивление ?ООСН (см. подраздел 3.4).

Для каскада с ОК

где R_экв=R_э?R_н (см. подраздел 2.8).

Для каскада с ОБ

Коэффициенты гармоник K_г2 и K_г3, независимо от способа включения ПТ, определяются из следующих соотношений:

где A — коэффициент, равный второму члену разложения выражения для нелинейной крутизны в ряд Тейлора, равный [15]

A=I_си/U?_отс,

где I_си и U_отс см. рисунок 2.33.

Фактор связи B зависит от способа включения транзистора и вида ООС. Для каскада с ОИ и ПООСТ имеем:

B = S₀(R_ос + r_и),

где R_ос — сопротивление ПООСТ (см. подраздел 3.2, в случае отсутствия ПООСТ R_ос=0).

Для каскада с ОИ и ?ООСН имеем:

B = S₀R_гR_экв/R_ос,

где R_экв=R_с?R_н, R_ос — сопротивление ?ООСН (см. подраздел 3.4).

Для каскада с ОС

B = S₀(R_экв + r_и),

где R_экв=R_с?R_н (см. подраздел 2.11).

Для каскада с ОЗ

B = S₀((R_г?R_и) + r_и).

В приведенных выше выражениях r_и — сопротивление тела полупроводника в цепи истока, r_и?1/S_си, где S_си — см. подраздел 2.10, для маломощных ПТ r_и=(10…200) Ом; R_и — см. рисунок 2.38.

Приведенные соотношения для оценки K_г дают хороший результат в случае малых нелинейностей, в режиме больших нелинейностей следует воспользоваться известными машинными методами [4], или обратиться к графическим методам оценки НИ [6].

Оглавление книги