晶体管混频器

Avc=Vi/Vs=gc/(goc+GL)
本继页续完
晶体管
三、晶体管混频器的增益
2、混频器的变频电压增益Avc Vi= —goc—I+iG—L = —ggo—ccV+—Gs L— Avc=Vi/Vs=gc/(goc+GL)
混频器
b
+
V·s gic
-
I·i c
gcV·s goc
-
GL V·i
+
e
晶体管混频器等效电路
本继页续完
例 用晶体管3DG8组成混频四、电例题路，已知工作点Q发射极电流IE=0.5mA，本振 电 压 为 150mV ， 信 号 频 率 fs=40MHz ， 中 频 频 率 fi=1.5MHz ， 中 频 负 载 电 导 GL=1mS。在工作频率时的输入电导gic=430μS，输出电导goc=10μS。试求变频 跨导gc、变频电压增益Avc和变频功率增益Apc。
频
器
由电路分析的知识得，
三、晶当体混管频混器频的器输的出增电益导goc与
2、V混i=频—g负路器oc—I+载的i的G—的输L变=电出频—g导功电g—occ率GV+压—GLs最增相L—大益等。A时vc，电
+
V·s
b
gic
I·i c
gcV·s goc
-
GL V·i
Avc=Vi/Vs=gc/(goc+GL)
O
vBE
晶体管转输入移特性曲线
因为有iC=βiB`
所以iC随vBE变化的曲线 也与晶体管输入特性曲线 形态相近。
iC随vBE变化的曲线称为
转移特性曲线。
本继页续完
晶
体
管 混 频 把非线性段放大 晶体管混频器的输入电压
器
二、晶体管混频器的工作原理
静态工作点Q
晶体管混频器在工作时，必须 保证本机振荡频率v0远大于外来 信号频率vs 。
晶体管混频器在工作时，必须 保证本机振荡频率v0远大于外来
iC
信号频率vs 。
变频器工作时，送至晶体管的 输入电压为
vBE= VBB+v0+vS 在vBE处利用泰勒级数展开可得 这段转移特性曲线近似为抛物线
Q
O
VBB
vBE
晶体管转移特性曲线
ic=b0+b1vBE+b2v2BE
把 vs=Vsmcosωst 和 v0=Vomcosω0t 代入混频电路产生新频率的电流， 其中有(ω0-ωs)差频成份。

15
2
=9.6mS
Avc= —gog—c+c G—L=1—09×.—61×—01-60—+-31—0-—3 = 9.6
+
V·s gic
-
b gcV·s
e
I·gi oc
c
GL
-
V·i
+
晶体管混频器等效电路
gic—混频器的输入电导 goc—混频器的输出电导 gc—混频器的变频跨导 GL—负载电导
电压由射极
注入。
(b)信号输入电路和本振电路
vi
相互牵引干扰可能性小，对于 本振电路来说是共基电路，输
入阻抗小，不易过激励，振荡
波形较好。但需要较大的本振
注入功率。这种电路应用较多。
本继页续完
晶
体
管 混 介绍共基混频组态电路优缺点
频
器
一、四种晶体管混频器的电路组态
(c) 和(d)电路在较低频率工作时，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fα比共发电路的fβ要大很 多，所以变频增益较大。因此，在较高频率工作时也有采用 这种电路的。
3、混频器的变频功率增益Apc 变频功率增益Apc的定义
b
+
V·s gic
-
I·i c
gcV·s goc
-
GL V·i
+
e
晶体管混频器等效电路
Apc=
中—频—输—出—功—率—P—ic 信号输入功率Psc
=—VVis—22Gg—iLc
Apc=
——gc—2 — (goc+GL)2
·—GgicL— =A2vc
解：查手册得3DG8的fT≥150MHz，
rbb’≤15Ω。将各值代入下式得
gc (0.35 ~ 0.7)
IE / 26
1

s T

IE 26
rbb'
2
+
V·s gic
-
b gcV·s
e
I·gi oc
c
GL
-
V·i
+
晶体管混频器等效电路
0.5 / 26
gc 0.5
1
频
器
三、晶体管混频器的增益
混频器输出的差频电流ii的值为
iC
ii=Vsm —g21 cos(ω0-ωs)t
其中g1是晶体管在差频时的跨导 ii是混频器输出的中频电流 Vsm是混频器输入信号电压振幅
Q 频OI电i是流混的频幅器值输V，出BB与的差本vBE
ii的振幅为 Ii =Vsm —g21
振无晶关体。管转移特性曲线
R4
C2
R5 C4
56P
C6
C7
200P
75Ω
本振信号
C8 中频调幅波
接第一中放
R1 22kΩ
R3
来自本振
R6
C5
8.2kΩ 5.6kΩ .022μF 10kΩ
.047μF
R7 -24V
C10 10μF
C9 200Ω 0.047μF
调幅通信机混频器电路
上式变形为
—Ii = Vsm
—g21
Ii/Vsm反映混频器的放大能力， 称为变频跨导gc，与本振无关。
实信 输Vg验号 入s是c的得混-+具出频v体本的s器机表经-接+达验收v式公0到是式的通。过vi
中 频 输 出
gc= Ii/Vsm = g1/2
输入信号的振幅荡值。
本继页续完
其中ω 是晶接收的外体来信号管 混 s
变频器工作时，送至晶体管的 输入电压为
vBE= VBB+v0+vS
iC
Q
O
VBB
vBE
晶体管转移特性曲线
变频电路工作在晶体 管的非线性区，所以分 析混频器工作时只取这 一段曲线进行研究。
信号
输入
+ -
vs
+ -
v0
本机
振荡
中
vi
频 输
出
本继页续完
晶
体
管 混 晶体管混频器的变频原理
频
器
二、晶体管混频器的工作原理
—Ggi—cL
gic—混频器的输入电导 goc—混频器的输出电导 gc—混频器的变频跨导 GL—负载电导
本继页续完
晶体管
三、晶体管混频器的增益
2、混频器的变频电压增益Avc
Vi=
——Ii —= goc+GL
—g—cV—s — goc+GL
Avc=Vi/Vs=gc/(goc+GL)
3、混频器的变频功率增益Apc
封返面回
引言
晶体管混频器就是利用晶体管的非线性输 入特性来进行频率变换的变频电路。
晶体管混频器的变频增益较高，因而在中 短波接收机和测量仪器中广泛应用。
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晶 体 管 混 频 器 主 页 主页
本
1、四种晶体管混频器电路组态
节
学 习
2、晶体管混频原理
要
点
3、晶体管混频器的增益
和
要
求
4、实际电路分析举例
混频器
b
+
V·s gic
-
I·i c
gcV·s goc
-
GL V·i
+
e
晶体管混频器等效电路
Apc=
——gc—2 — (goc+GL)2
·—GgicL— =A2vc
—Ggi—cL
gic—混频器的输入电导 goc—混频器的输出电导 gc—混频器的变频跨导 GL—负载电导
继续
晶
体
管 混 最大功率增益表达式
-
+
3、混频器的变频功率增益Apc ◆Apc的一般表达式 Apc= (—go—cg+cG—2 L—)2 ·—GgicL—=A2vc —Ggi—cL
◆Apc的最大值Apcmax 当GL=goc，Apc有最大值Apcmax
Apcmax= —4gg—icc2g—oc
e 晶体管混频器等效电路
gic—混频器的输入电导 goc—混频器的输出电导 gc—混频器的变频跨导 GL—负载电导
解：查手册得3DG8的fT≥150MHz， rbb’≤15Ω。将各值代入下式得
gc

(0.35 ~ 0.7)
IE /
观察电路参数1 可 Ts
26
IE 26
rbb'
2
g知电相并c ，导等不0.本与，是5题负因最电载此大1 路电输值 1的导出。4500输并功01.出不率1500/662602.65
组态，信号 电压和本振 电压均由基 极注入。
+ -
-+vv0s
(a)
(a)电路对振荡电压v0来说输 入阻抗较大，因此用作混频时， vi 本地振荡比较容易起振，需要 的本振注入功率也较小。但信 号输入电路与振荡电路相互影 响较大，产生牵引现象。
(b)共发混频 组态，信号
+ -
vs
电压由基极
+ -
v0
注入，本振 (b)
GL—负载电导
Avc=gc/(goc+GL) Apc=A2vcGL/gic Apcmax=gc2/(4gicgoc) 本继页续完
晶体
四、实际电路分析
C18
管 混 五、实际电路分析举例
1、工作调幅通信机混频器电路
频+
-
器
vs + -
v0
vi
(b)
4/20P
高频调幅波 来自第二高放
C2 15P
3kΩ
R2
电压由射极
注入。
+ -
vs
+ - v0
(d)
器
(c)共基混频 组态，信号 vi 电压和本振 电压均由射 极注入。
(d)共基混频
组态，信号
vi
电压由射极 注入，本振
电压由基极
注入。
本继页续完
晶
体
管 混 一、四种晶体管混频器的电路组态 介绍共射混频组态电路优缺点
频
器
一、四种晶体管混频器的电路组态
(a)共发混频
iC
ii=Vsm —g21 cos(ω0-ωs)t
其中g1是晶体管在差频时的跨导
ii是混频器输出的中频电流
Vsm是混频器输入信号电压振幅 Vsm—g21是混频器输出电流的振幅
Q
O
VBB
vBE
晶体管转移特性曲线
信号
输入
+ -
vs
+ -
v0
本机
振荡
中
vi
频 输
出
本继页续完
晶
体
管 混 三、晶体管混频器的增益
返回
晶
体
管 混 一、四种晶体管混频器的电路组态 介绍共射混频组态电路优缺点
频
一、四种晶体管混频器的电路组态
LC回路谐
+ -
+vs
-v0
(a)
(振a)在共中发频混频 组态，信号 vi 电压和本振 电压均由基 极注入。
+ -
vs +
-v0
(c)
+ -
vs
+ -
v0
(b)
(b)共发混频
组态，信号
vi
电压由基极 注入，本振
+ -
vs -+v0
(c)
(c)共基混频组态，信 vi 号电压和本振电压均
由射极注入。
+ -
vs
+ - v0
(d)
(d)共基混频组态，信 vi 号电压由射极注入，
本振电压由基极注入。
本继页续完
晶
体
管 混 二、晶体管混频器的工作原理
频
器
二、晶体管混频器的工作原理
iiBC
变频电路工作在晶体 管的非线性区，所以分 析混频器工作时只取这 一段曲线进行研究。
gic—混频器的输入电导 goc—混频器的输出电导 gc—混频器的变频跨导 GL—负载电导
继续
晶
体
管 混 3、混频器的变频功率增益 一般功率增益表达式
频
器
三、晶体管混频器的增益
2、混频器的变频电压增益Avc
Vi=
——Ii —= goc+GL
—g—cV—s — goc+GL
Avc=Vi/Vs=gc/(goc+GL)
1、混频器的变频跨导gc 2、混频器的变频电压增益Avc
频
器
的 的频特三率征、，频晶率ω体T。是管晶混体频管器本的身增益
1、混频器的变频跨导gc IE
gc (0.35 ~ 0.7)
26
2
b
+
V·s gic
I·i c
gcV·s goc
-
GL V·i
定义：gc=(Ii/Vs)
1


s T

信号 输入
+ -
vs
+ -
v0
LC谐振回路与其中的(ω0-ωs)电
本机
流分量ii产生谐振，输出差频电压
振荡
vi。
中
vi
频 输
出
本继页续完
晶
体
管 混 频 器 差频输出电流的式中没有 晶体管混频器的输出电流表达式
二、晶体管混频器的工作原理了v0成份，说明差频输出电
流已经与本振信号无关。
混频器输出的差频电流ii的值为
Avc=gc/(goc+GL)
Apc=A2vcGL/gic Apcmax=gc2/(4gicgoc) 本继页续完
例 用晶体管3DG8组成混频电例路题 ，已知工作点Q发射极电流IE=0.5mA，本振 电 压 为 150mV ， 信 号 频 率 fs=40MHz ， 中 频 频 率 fi=1.5MHz ， 中 频 负 载 电 导 GL=1mS。在工作频率时的输入电导gic=430μS，输出电导goc=10μS。试求变频 跨导gc、变频电压增益Avc和变频功率增益Apc。
IE 26
rbb'

-
e
+
知道了变频跨导gc，即知道了混 频器对输入信号vs的放大能力。这 时可以把电路看成只有vs输入，不 必理会本机振荡的信号v0 。
2、混频器的变频电压增益Avc
Vi= —goc—I+iG—L = —ggo—ccV+—Gs L—
晶体管混频器等效电路
gic—混频器的输入电导 goc—混频器的输出电导 gc—混频器的变频跨导 GL—负载电导


40 106 150 106

0.5 26

15
2
gic—混频器的输入电导 goc—混频器的输出电导 gc—混频器的变频跨导
=9.6mS Avc= —gog—c+c G—L=1—09×.—61×—01-60—+-31—0-—3 = 9.6
Apc=A2vwenku.baidu.com —Ggi—cL =9.62× —413—×01×—01-—30-6 = 214