10. 如图所示为晶体三极管混频器的原理电路 图 (a) 电路对振荡电压来说是共发电路,输出阻抗较大,混频时所需本地振荡注入功率较小。但因为信号输入电路与振荡电路相互影响较大 ( 直接耦合 ) ,可能产生频率牵引现象。 图 (b) 电路的输入信号与本振电压分别从 基极输入和发射极注入,产生牵引现象的 可能性小。对于本振电压来说是共基电路, 其输入阻抗较小,不易过激励,因此振荡 波形好,失真小。但需要较大的本振注入 功率。 5.3-2 晶体三极管混频器 f i + – + – v s v o ( a) f i + – + – v s v o ( b)
11. 图 (c) 和 (d) 两种电路都是共基混频电路。在较低的频率 工作时,变频增益低,输入阻抗也较低,因此在频率较 低时一般都不采用。但在较高的频率工作时 ( 几十 MHz ) , 因为共基电路的截止频率 f 比共发电路的 f 要大很多, 所以变频增益较大。因此,在较高频率工作时采用这种 电路。 f i + – + – v s v o ( c) f i + – + – v s v o ( d )
12. 晶体管混频器的分析 1. 基本电路和工作原理 上图为晶体三极管混频器的原理电路。图中, V BB 为基极偏置电压, V CC 为集电极直流电压, L 1 C 1 组成输入回路,它谐振于输入信号频率 s 。 L 2 C 2 组成输出中频回路,它谐振于中频 i = o – s 。 设输入信号 ,本振电压 实际上,发射结上作用有三个电压
13. 晶体管混频器的分析方法 1. 幂级数分析法 2. 变跨导分析法 在混频时,混频管可看着一个参数 ( 跨导 ) 在改变的线性元件,即变跨导线件元件。 在小信号运用的条件下,也可以将某些非线性元器件函数表达式用幂级数函数近似,使问题简化。用这种方法来分析非线性电路可突出说明频率变换作用,不便于作定量分析。 i = a 0 + a 1 v + a 2 v 2 + a 3 v 3 +……
14. 由于信号电压 V sm 很小,无论它工作在特性曲线的哪个区域,都可以认为特性曲线是线性的 ( 如图上 a b 、 a b 和 a b 三段的斜率是不同的 ) 。因此, 在晶体管混频器的分析中,我们将晶体管视为一个跨导随本振信号变化的线性参变元件。 变跨导分析法 加电压后的晶体管转移特性曲线 因 V o >>V sm 使晶体管工作在线性时变状态,所以晶体管集电极静态电流 i c (t) 和跨导 g m (t) 均随 作周期性变化。
15. 由于信号 v s 远小于 v 0 ,可以近似认为对器件的工作状态变化没有影响。此时流过器件的电流为 i (t) = f( v )= f( v 0 + v s + v BB ) 可将 v 0 + v BB 看成器件的交变工作点,则 i (t) 可在其工作点 ( v 0 + v BB ) 处展开为泰勒级数 由于 v s 的值很小,可以忽略二次方及其以上各项,则 i (t) 近似为
16. 其中 f ( v 0 + v BB ) 是 v s =0 时仅随 v 0 变化的电流,称为时变静态电流, f ( v 0 + v BB ) 随 v 0 + v BB 而变化,称为时变电导 g (t) , 电流可以写为 i (t) I o (t)+g(t) v s (t) 将 v BB + v 0 =V BB +V 0 mcos 0 t v s = V s mcos s t 代入式展开并整理,得
20. (1) 混频输入导纳 混频输入导纳为输入信号电流与输入信号电压之比,在计算混频器的输入导纳时,可将图所示的等效电路作进一步的简化。混频器的输入回路调谐于 s ,输出回路调谐于 1 。对频率 s 而言,输出可视为短路,同时考虑到 C b e >>C b c ,由此得到输入等效电路如图所示,并可以算出混频输入导纳为 输入导纳的电导部分为 而电纳部分(电容)一般总是折算到输入端调谐回路的电容中去。
21. (2) 混 频输出导纳 混频输出导纳为输出中频电流与输出电压之比,输出导纳是对中频 i 而言在输出端呈现的导纳。因此,调谐于 s 的输入回路可视为短路,得到输出等效电路如图所示,并可算出混频输出导纳为 输出等效电路 输出导纳中的电导为
28. 下图为晶体管混频器实用电路的交流通路。应用在日立 CTP-236D 型彩色电视机 ET-533 型 VHF 高频头内。图中的 V 1 管用作混频器,输入信号 ( 即来自高放的高频电视信号,频率为 f s ) 由电容 C 1 耦合到基极;本振信号由电容 C 2 也耦合到基极,构成共射混频方式,其特点是所需要的信号功率小,功率增益较大。混频器的负载是共基式中频放大器 ( V 2 构成 ) 的输入阻抗。 晶体管混频器实用电路
30. 图中, R 1 , R 2 , R 3 是偏置电阻, L 4 , C 4 , C 1B , C 6 组成振 荡回路, L 3 是反馈线圈。中频回路 L 5 C 5 的并联阻抗对本振频 率而言可视为短路,因此, 3AG1D 构成共基极变压器耦合振 荡器。由磁性天线接收到的无线电信号经过 L 1 , C 1A , C 2 组成 的输入回路,选出所需频率的目标信号,再经 L 1 与 L 2 的变压 器耦合,送到晶体管的基极。本振信号经 C 7 注入晶体管的发 射极,混频后由集电极输出。 L 3 对中频可视为短路, C 5 , L 5 调谐于中频,以便抑制混频输出电流中的无用频率分量 ( 如 f s , f 0 , f 0 + f s , 2 f 0 f s 等 ) 。输出中频分量 f i = f 0 - f s ,经 L 6 耦合至后级中 频放大器。
31. 4. 晶体管混频器工作状态的实际选择 混频器的 A pc 、噪声系数 N F 等都与工作点电流 I c 及本振电压 V 0 的大小有关,具体数学关系比较复杂,这里只介绍一些实验结果。在中波广播收音机中,最典型的曲线如图所示,这是锗三极管的情况;若为硅管, A pc 的最大点所对应的电流 I e 要略大一点。