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文檔簡介
1、三極管混頻電路三極管混頻電路三極管混頻電路在通信技術(shù)中,經(jīng)常需要將信號自某一頻率變換為另一頻率,一般用得較多的是把一個已調(diào)的高頻信號變成另一個較低頻率的同類已調(diào)信號。例如:;在調(diào)頻廣播接收機(jī)中, 把載頻位于88 MHz108MHz的各調(diào)頻臺信號變換為中頻為10.7MHz的調(diào)頻信號。完成這種頻率變換的電路稱變頻器,采用變頻器后,接收機(jī)的性能將得到提高。本振信號用于產(chǎn)生一個等幅的高頻信號UL ,并與輸入信號US經(jīng)混頻器后所產(chǎn)生的差頻信號經(jīng)帶通濾波器濾出。目前,高質(zhì)量的通信接收機(jī)廣泛采用二極管環(huán)形混頻器和由差分對管平衡調(diào)制器構(gòu)成的混頻器,而在一般接收機(jī)(例如廣播收音機(jī))中,為了簡化電路,還是采用簡單
2、的三極管混頻器。 變頻器組成圖如下調(diào)幅波頻率形圖和混頻前后的頻譜原理圖:三級管混頻器實(shí)驗(yàn)原理電路圖vin1VCCRb1R b2Re CeVoutLCCin1CoutCin2vin2電容電容Cin1Cin1、Cin2Cin2、CoutCout為信號輸入和輸出的耦合電容為信號輸入和輸出的耦合電容( (隔直電容),起到隔隔直電容),起到隔直流的作用,使前后級的直流電位不相互影響,保證各級工作的穩(wěn)定性。直流的作用,使前后級的直流電位不相互影響,保證各級工作的穩(wěn)定性。去耦電容去耦電容C Ce e對高頻交流信號相當(dāng)于短路,消除偏置電阻對高頻交流信號相當(dāng)于短路,消除偏置電阻R Re e對高頻信號的負(fù)反饋?zhàn)饔?/p>
3、,提高高頻信號的增益。對高頻信號的負(fù)反饋?zhàn)饔?,提高高頻信號的增益。電阻元件電阻元件R Rb1b1、R Rb2b2、R Re e決定晶體管的工作點(diǎn)決定晶體管的工作點(diǎn)電路中的電感電路中的電感L L和電容和電容C C組成組成的諧振電路起的諧振電路起選頻作用,在選頻作用,在產(chǎn)生的組合頻產(chǎn)生的組合頻率中選擇所需率中選擇所需要的中頻輸出要的中頻輸出信號。信號。下圖為仿真時的電路圖:滑動變阻器R4和電阻R2,R3是晶體管基極的直流偏置電阻,用來決定晶體管基極的直流電壓電阻R1是射極直流負(fù)反饋電阻,決定了晶體管射極的直流電流Ie。一個瓷片電容和一個電解電容并聯(lián),則起濾波作用。瓷片電容濾除高頻,電解電容器濾除低
4、頻,使輸出的直流信號紋波和干擾更小,有利于降低電路噪聲。 步驟一、輸入信號的頻率為步驟一、輸入信號的頻率為10MHz,本振信號的頻,本振信號的頻率為率為10.455MHz,兩者的頻率差為,兩者的頻率差為455kHz,仿真觀,仿真觀察輸出信號的波形及頻率(波形記錄如下)察輸出信號的波形及頻率(波形記錄如下)將時間軸調(diào)小,將圖形放大了測量其幅值 該變頻增益為 Vi/Vs=2.164V/0.998V=2.2 規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié):隨著射極電流的增大,電路的變頻增益也逐漸增大。但是隨著射極電流的增大,混頻電路的噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)會急劇增加,受噪聲影響輸出波形有很多毛刺(如下圖)。因此,射級電流也不能太大。步
5、驟二、在仿真過程中增加射極電流Ie的值,觀察混頻器變頻增益的變化,和輸出波形的變化。(噪聲,失真度)射極電流(射極電流(mA) 0.7140.7981.172.3變頻增益變頻增益(倍倍) 2.28.13710.714.7 晶體管需要設(shè)置一個合適的直流工作點(diǎn),晶體管需要設(shè)置一個合適的直流工作點(diǎn),才能保證混頻器電路正常工作,有一定才能保證混頻器電路正常工作,有一定的電壓增益。通常,適當(dāng)?shù)脑黾泳w管的電壓增益。通常,適當(dāng)?shù)脑黾泳w管射極的直流電流射極的直流電流Ie可以提高晶體管的交可以提高晶體管的交流放大倍數(shù),增大混頻器電路的變頻增流放大倍數(shù),增大混頻器電路的變頻增益。但益。但I(xiàn)e過大,混頻電路的噪
6、聲系數(shù)會過大,混頻電路的噪聲系數(shù)會急劇增加。對于混頻器電路,一般控制急劇增加。對于混頻器電路,一般控制Ie在在0.2-1mA之間。之間。步驟三、在仿真過程中增加本振信步驟三、在仿真過程中增加本振信號的幅度,保持輸入信號幅度號的幅度,保持輸入信號幅度1V不不變觀察混頻器變頻增益的變化,和變觀察混頻器變頻增益的變化,和輸出波形的變化。(噪聲,失真度)輸出波形的變化。(噪聲,失真度)本振信號幅度(V) 35710變頻增益(倍) 2.23.84.25.1規(guī)律總結(jié):變頻增益隨著本振信號電壓幅度的變大而增加。規(guī)律總結(jié):變頻增益隨著本振信號電壓幅度的變大而增加。 Vo=3vVo=3vVo=5vVo=5vVo
7、=7vVo=7vVo=10vVo=10v步驟四、在仿真過程中保持本振信號的幅度5V不變,增加輸入信號的幅度,觀察混頻器變頻增益的變化,和輸出波形的變化。(噪聲,失真度)輸入信號幅度(V) 1234變頻增益(倍) 3.82.21.51.3規(guī)律總結(jié):變頻增益隨著輸入信號幅度的增加而減小規(guī)律總結(jié):變頻增益隨著輸入信號幅度的增加而減小。Vs=1vVs=1vVs=2vVs=2vVs=3vVs=3vVs=4vVs=4v思考 問題問題1、為什么混頻電路的電壓增益會隨本振信號幅度(輸入信號幅度不變)的增大而增大,當(dāng)增大到一定程度后又逐漸減???問題問題2、為什么要滿足VoVs,即本振信號要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸入信號? 問題問題1、為什么混頻電路的電壓增益會隨本振信號幅度(輸入信號幅度不變)的增大而增大,當(dāng)增大到一定程度后又逐漸減??? 答:輸入信號幅度不變時,逐漸增加本振信號的幅度,剛開始由于本振信號的幅度較小,晶體管的變頻跨導(dǎo)較小,此時隨著本振信號幅度的增加,晶體管的變頻跨導(dǎo)也逐漸增加,混頻器的變頻增益逐漸增加。當(dāng)本振信號幅度達(dá)到一定大小時,再增加本振信號的幅度,晶體管工作點(diǎn)的變化更加劇烈,晶體管的變頻跨導(dǎo)就會逐漸下降,混頻器的變頻增益也逐漸下降,并且混頻器的噪聲系數(shù)會大大增加。 問題問題2、為什么要滿足VoVs,即本振信號要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸入信號? 答:輸入信號電壓很小,那么
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