Умножитель частоты

Нелинейные усилители мощности, умножители частоты

Рассмотрим нелинейный резонансный усилитель мощности на БП-транзисторе.

На вход НЭ подаются напряжения смещения U₀ и U_вх = U_mcosω₀t.

Напряжение смещения U₀ желательно выбрать таким образом, чтобы в отсутствии переменного входного сигнала выходной ток транзистора был равен нулю. Колебательный контур LC настроен на резонансную частоту ω₀.

Пусть ВАХ транзистора представлен с помощью кусочно-линейной аппроксимации, ток коллектора имеет форму косинусоидальных импульсов.

Наша задача из всего набора спектральных составляющих выделить лишь первую гармонику, имеющую частоту ω₀. Этим занимается параллельный колебательный контур LC.

Сопротивление контура на резонансной частоте максимально ⇒ на нём выделяется напряжение первой гармоники. Контур высокодобротный и его сопротивление на остальных частотах столь мало, что высшие гармоники практически не вносят вклад в формирование выходного сигнала U_вых.

U_вых = I₁ = SU_mγ₁(θ)∙R­₀

K_U = (R_н*∙h_21э)/R_{вх тр}

Это уст-во, повышающее частоту входного сигнала в n-раз. Его можно реализовать на приведённой выше схеме усилителя. Для этого надо колебательный LC-контур перенастроить на нужную гармонику или частоту, т.е.

cosθ = (Е_н – U₀)/U_m.

В реальности высшие гармоники вносят небольшой вклад (зависит от добротности контура) в формирование выходного напряжения, приводя тем самым к искажению усиливаемого сигнала на выходе. Для количественного оценивания степени искажения сигнала вводят величину k_нл = *100% - считается, как среднеквадратичное значение всех гармоник.