|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Miksery tranzystorowe z efektem polowym. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Cywilna łączność radiowa W artykule, na który zwrócono uwagę czytelników, rozważono i omówiono warianty układów mieszaczy wykonanych na tranzystorach polowych stosowanych w trybie rezystancji regulowanej (bez źródła zasilania). Miksery takie posiadają szereg zalet, które pozwalają znacznie rozszerzyć zakres dynamiczny odbiorników, zwłaszcza odbiorników heterodynowych (z konwersją bezpośrednią). W dzisiejszym środowisku silnych zakłóceń na antenie ważny jest duży zakres dynamiczny miksera, który pozwala w dużym stopniu pozbyć się przesłuchów, intermodulacji i podobnych zakłóceń pochodzących od potężnych sygnałów pozapasmowych, które praktycznie nie są tłumione przez zainstalowane kaskady przed głównym filtrem wyboru. Jeśli w URF można jeszcze podjąć szereg działań w celu zwiększenia jego liniowości, to miksery są najczęściej wykonywane na elementach nieliniowych (diody, tranzystory), które z samej zasady działania wielu mikserów przetwarzających częstotliwość muszą być nieliniowy. Z tego powodu zakres dynamiczny miksera jest zwykle gorszy niż URCH. Już od dawna proponowane i stosowane są miksery oparte na tranzystorach polowych w trybie sterowanej rezystancji czynnej, których zalety nie zostały jeszcze dostatecznie ocenione. Schemat najprostszego miksera na jednym tranzystorze polowym pokazano na ryc. 1.
Sygnał z obwodu wejściowego podawany jest do źródła tranzystora, a sygnał IF lub LF (w odbiorniku heterodynowym) pobierany jest z drenu. Nie wymaga zasilania. Lokalne napięcie oscylatora jest przykładane do bramki tranzystora i steruje rezystancją kanału. Wiadomo, że przy niskich napięciach przerwa (kanał) źródło-dren FET zachowuje się jak rezystor liniowy, niezależnie od polaryzacji przyłożonego napięcia. Jednocześnie rezystancja kanału może zmieniać się w zależności od napięcia bramka-źródło, od kilkudziesięciu omów do wielu megaomów. Pozwala to na zastosowanie tranzystora polowego w mikserach jako sterowanego elementu liniowego. Główne zalety miksera to wysoka czułość, ponieważ ani prąd zasilający, ani lokalny prąd oscylatora nie przechodzi przez kanał tranzystora, a jedynie słaby prąd sygnałowy, podczas gdy tranzystor generuje nieco więcej szumów niż konwencjonalny rezystor o tej samej rezystancji, i wysoka liniowość, ponieważ przy małym napięciu wejściowym przewodnictwo kanału nie zależy od tego. Dodatkowo mikser charakteryzuje się niską penetracją sygnału LO do obwodu wejściowego (jedynie przez niewielką pojemność między bramką a kanałem tranzystora) oraz ekstremalnie niską mocą wymaganą od LO, ponieważ rezystancja wejściowa w obwodzie bramki jest wysoka. Taki prosty mikser zapewnia czułość około 1 μV (bez URF) i zakres dynamiki około 65 dB. Możesz zwiększyć zakres dynamiki w następujący klasyczny sposób: przełączyć się na układ zbalansowany, zapewnić pracę miksera w trybie kluczowym i dopasować mikser do obciążenia w szerokim paśmie częstotliwości. Zbalansowane obwody miksera FET narodziły się z podobnych obwodów diodowych, z kanałem tranzystorowym podłączonym zamiast diody, a polaryzacja tej ostatniej odpowiada zbieżnemu lub przeciwfazowemu połączeniu bramki z lokalnym oscylatorem. na ryc. 2 przedstawia schemat zbalansowanego miksera z dwoma tranzystorami polowymi. Sygnał jest dostarczany do źródeł tranzystorów w fazie, a napięcie heterodynowe do bramek jest przeciwfazowe, co zapewnia, że tranzystory otwierają się kolejno dodatnimi półfalami.
Na drenach tranzystorów sygnały IF (LF) są przesunięte w fazie, co wymaga zastosowania transformatora niskiej częstotliwości T2 (na wszystkich schematach obwody magnetyczne transformatorów IF (LF) zaznaczono linią ciągłą, w przeciwieństwie do HF, gdzie obwody magnetyczne są pokazane jako magnetodielektryczne). Mikser jest zbalansowany zarówno dla wejść heterodynowych, jak i sygnałowych. Pierwszy oznacza, że napięcie heterodynowe nie dociera do wejścia sygnałowego, ponieważ do zacisków przeciwfazowych uzwojenia wtórnego transformatora T1 podłączone są dwie pasożytnicze pojemności kanałowo-bramkowe. Drugi oznacza, że pasożytnicze produkty konwersji, takie jak prądy o niskiej częstotliwości, powstające w wyniku bezpośredniego wykrywania sygnałów wejściowych, są przykładane do przeciwfazowych wejść transformatora niskiej częstotliwości i wzajemnie się znoszą. Inny wariant prostego zrównoważonego obwodu mieszacza pokazano na ryc. 3.
Tutaj sygnał jest podawany do kanałów tranzystorów w przeciwfazie, a lokalne napięcie oscylatora do bramek jest w fazie. Tak jak poprzednio, mikser jest zrównoważony dla napięcia heterodynowego. Mniej oczywiste jest to, że mikser jest zrównoważony pod względem bezpośredniego wykrywania sygnałów wejściowych. Faktem jest, że produkty bezpośredniego wykrywania są w fazie na drenach tranzystorów (urządzenie działa jak prostownik pełnookresowy) i są kompensowane w transformatorze niskiej częstotliwości T2. Wady opisanych prostych mikserów zbalansowanych obejmują niecałkowite tłumienie produktów ubocznych konwersji, w szczególności drugiej harmonicznej sygnałów wejściowych i heterodynowych. Największą czystość widma zapewniają miksery dwuzbalansowane (analogi mikserów pierścieniowych). Schemat takiego miksera na czterech tranzystorach podano na ryc. 4.
Mikser wymaga trzech transformatorów równoważących zainstalowanych na wszystkich wejściach/wyjściach. Tutaj kanały tranzystorów VT1, VT2 i VT3, VT4 są naprzemiennie przeprowadzane, łącząc zaciski symetrycznych uzwojeń transformatorów T1 i TK bezpośrednio (przewody VT1 i VT2) lub skrzyżowane (przewody VT3 i VT4). Mikser ten daje doskonałe rezultaty w odbiornikach superheterodynowych, zapewniając zbliżony do maksymalnego obecnie osiągalny zakres dynamiki. Oczywiście konieczne jest podjęcie wszelkich działań w celu poprawy symetrii transformatorów i wybranie tranzystorów o tych samych właściwościach. W przypadku stosowania w odbiornikach heterodynowych miksery zgodnie ze schematami z ryc. 2-4 mają poważną wadę związaną z obecnością transformatora niskiej częstotliwości, pracochłonnego w produkcji i podlegającego różnym odbiorom, w tym sieciowym o częstotliwości 50 Hz. Zniekształcenia związane z nieliniowością charakterystyki magnetycznej obwodu magnetycznego nie są wykluczone. W mikserze nie ma transformatora niskiej częstotliwości zgodnie ze schematem na ryc. 5, gdzie sygnały wejściowe i heterodynowe są podawane do dwóch tranzystorów w przeciwfazie.
W rzeczywistości jest to tranzystorowy analog zbalansowanego miksera z dwiema diodami. Mikser ma jednak wady, które nie są od razu widoczne. Nie jest zbalansowany na wejściu heterodynowym. Przeciwfazowy sygnał lokalnego oscylatora na bramkach tranzystorów przenika przez pojemności pasożytnicze do skrajnych zacisków symetrycznego uzwojenia transformatora T1 i nie jest kompensowany. Oprócz oczywistych szkód spowodowanych promieniowaniem sygnału lokalnego oscylatora przez antenę, a mianowicie tworzeniem zakłóceń z innymi pobliskimi odbiornikami, jest to obarczone odbiorem własnego sygnału, ale już modulowanego przez szum prądu przemiennego i inne zakłócenia . Istnieją co najmniej dwa sposoby rozwiązania problemu. Pierwszy polega na dodaniu pojemności neutralizujących - kondensatorów C1 i C2, połączonych poprzecznie względem pojemności pasożytniczych tranzystorów VT1 i VT2. Dostosowując ich pojemność, można uzyskać znaczne tłumienie sygnału lokalnego oscylatora na wejściu. Przydaje się to również przy zastosowaniu miksera w torach transmisyjnych (w końcu wszystkie opisane miksery pasywne są całkowicie odwracalne), gdy na wejście niskotonowe podawany jest sygnał audio, a z wysokotonowego odbierany jest zbalansowany modulowany sygnał DSB. Wejście częstotliwości. Innym sposobem jest użycie tranzystorowego odwracacza fazy zamiast transformatora równoważącego T1, patrz rys. 6.
Na źródle i drenie tranzystora VT1 przydzielane są równe i przeciwfazowe napięcia sygnałowe, które są doprowadzane przez kondensatory sprzęgające C2 i C3 do źródeł tranzystorów mieszających VT2 i VT3. W odbiorniku heterodynowym kondensatory muszą mieć znaczną pojemność, ponieważ przepływają przez nie nie tylko wysokie, ale także prądy o częstotliwości audio. Zamiast VT1 można również zastosować tranzystor bipolarny, ale ma on gorszą liniowość i niższą rezystancję wejściową. Mikser charakteryzuje się dużym tłumieniem sygnału lokalnego oscylatora na wejściu, co jest ułatwione dzięki przeciwfazowemu połączeniu tranzystorów miksera z transformatorem T1 oraz odwróconą fazą stopnia wejściowego. Ale to urządzenie ma również wadę: rezystancje wyjściowe wzdłuż obwodów źródła i drenu kaskady na tranzystorze VT1 są różne (pierwszy znajduje się poniżej), a inwerter fazowy, ogólnie rzecz biorąc, jest asymetryczny. W mikserze balansowym pokazanym na rys. 7, przenikanie sygnału lokalnego oscylatora do obwodu wejściowego jest zmniejszone ze względu na fakt, że tranzystory VT1, VT3 z kanałem p są połączone równolegle z tranzystorami VT2, VT4 z kanałem n i lokalnym napięciem oscylatora z symetrycznego uzwojenia transformatora T2 jest przykładany do przeciwfazowych tranzystorów o przeciwnej przewodności. W tym samym czasie tranzystory VT1 i VT2 otwierają się na jednej półfali napięcia heterodynowego, a VT3 i VT4 otwierają się na drugiej. Równoległe połączenie kanałów zmniejsza opory ramion mieszacza w stanie otwartym, dodatkowo poprawia liniowość pracy mieszacza. Nawiasem mówiąc, od dawna jest to używane w dwukierunkowych kluczach logicznych CMOS.
Możliwe jest zastosowanie wspomnianych przełączników w mikserach, ale niestety w elementach logicznych CMOS przeciwfazowy sygnał sterujący (heterodyna) dla tranzystora z kanałem p jest tworzony z sygnału dochodzącego do bramki tranzystora z kanałem p za pomocą falownik. Ten ostatni ma dość długi czas opóźnienia (około 50 ns dla MS serii K561), w wyniku czego pojawia się dodatkowe przesunięcie fazowe, które pogarsza działanie miksera przy wysokich częstotliwościach, w szczególności przejście sygnału heterodynowego do wejścia miksera nie jest całkowicie wyeliminowany. Podsumowując, rozważmy działanie bardzo ciekawego i prostego miksera, zaproponowanego specjalnie dla odbiorników heterodynowych (rys. 8). Wykonany jest na dwóch identycznych tranzystorach polowych, których kanały są połączone równolegle, a przeciwfazowe napięcia heterodynowe z symetrycznego uzwojenia transformatora T1 są przykładane do bramek. Tranzystory powinny być zamykane przy zerowym napięciu bramki i otwierane tylko przy szczytach napięcia heterodyny. W rezultacie mikser otwiera się dwukrotnie w okresie napięcia heterodynowego, a częstotliwość lokalnego oscylatora jest wybierana jako połowa częstotliwości sygnału.
Jest to bardzo korzystne w szczególności dla odbiorników VHF (wymaganych jest mniej kroków mnożenia częstotliwości) i ogólnie dla wszystkich odbiorników heterodynowych, ponieważ sygnał lokalnego oscylatora „przeciekający” do obwodu anteny jest skutecznie tłumiony przez filtr wejściowy. Zastosowanie tego miksera jest obiecujące w synchronicznych heterodynowych odbiornikach VHF, gdzie niezwykle ważna jest niska penetracja sygnału lokalnego oscylatora do obwodów wejściowych. Jednak ten mikser jest zbalansowany tylko na wejściu LO, a nie na wejściu sygnału. Dlatego możliwe jest pasożytnicze bezpośrednie wykrywanie silnych sygnałów zakłócających na nieliniowości przejścia tranzystorów źródło-dren. Autor: M. Syrkin (UA3ATB)
Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024 Zagrożenie śmieciami kosmicznymi dla ziemskiego pola magnetycznego
01.05.2024 Zestalanie substancji sypkich
30.04.2024
▪ Kamienie szpiegowskie rozrzucone po Afganistanie ▪ Przywrócenie wyglądu osoby przez jego DNA ▪ Zasilanie elektroniki do noszenia za pomocą fal radiowych
▪ sekcja serwisu Ochrona odgromowa. Wybór artykułu ▪ artykuł Wlej pierwszy numer. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Czym są detergenty? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł Tasmania. Cud natury ▪ artykuł TVZ w kanale UMZCH. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony