Стартовая страница Блога - < тут > 

Продолжение(содержание)  Блога - <<  ТуТ  >>  

24. Смесители. "Каскодный" параметрической смеситель на основе  глубины ООС ...

        Хочу сделать такой «экскурс» в схему параметрического смесителя на основе «глубины ООС». А такой смеситель очень легко преобразуется в параметрический.

Итак, поехали…

 

        Я буду иллюстрировать свои мысли( а кому ещё кроме как самому это надо делать ?) схемками, так нагляднее. Pic.1 – схема простого усилительного каскада на NPN транзисторе. Какой транзистор или лампа , роли не играет в рассуждениях. Итак, имеем усилитель. Резистор R1 без C3 будет создавать в каскаде местную и глубокую ООС, снижающую довольно сильно усиление. С3 – блокирует эту ООС по высокой частоте и наше усиление каскада вырастает в N-раз.  

 

        Pic.2  - оторвём вывод С4 от земли и включим в разрыв обычный аналоговый ключ и будем управлять ключом – открыт/закрыт. Что будет ? Будет меняться глубина ООС по ВЧ только теперь скачком – мало/много. А фактически в каскаде будет меняться «параметр» - глубина ООС . Так ведь ?

        

        Pic.3 Что нам стоит дом построить ? Ключ меняем на КМОП транзистор Q4.  Его канал теперь будет выполнять роль ключа. Управлять транзистором будем по затвору. Т.е. тут всё предельно ясно. Всё те же яйца, только вид сбоку.

 

        Pic.4 – то же что и на Pic.3, только КМОП транзистор заменён ключом на паре диодов. Диоды поочерёдно открываются на перепадах управляющего U Control и замыкают через половины обмоток С11 на землю, меняя также скачком глубину ООС по ВЧ.  Это «диодный» , но НЕ смеситель – это диодный КЛЮЧ !! А вся схема на Pic.4 является параметрическим смесителем. 

      

         Pic.5 – А теперь чуток «усложним» задачку – поставим в нагрузку Q7 LC – контур настроенный на любую ПЧ и подадим In RF – входной ВЧ сигнал. Control Fget – сигнал управления ключом на Q6 т.е. сигнал гетеродина. В нагрузке LC – получим Out RF – выходной сигнал ПЧ. Т.е. простой, казалось бы, каскад на NPN-транзисторе «эволюционировал» в полноценный параметрический смеситель. Так ведь ? Всё гениальное – просто, нужно только включить мОзги и всё. Если конечно, они имеются… Хи-хи. 

 

          Pic.6 – Тучки сгущаются… Коль мы использовали простой усилительный каскад, то можем использовать всё, что попадает под это определение – например, каскодный усилительный каскад ! А почему бы и нет ? Суть то НЕ меняется ? Не меняется. Что мы видим на Pic.6 ? Это каскодный усилитель со всеми его «плюсами», на 2-х NPN-транзисторах. Тут можно поставить ЛЮБЫЕ транзисторы в «каскодной» конфигурации, хоть даже лампы, если у вас проявится интерес к этой теме…

        Дело сделано. Т.е. наша схема на Pic.1, путём размышлений, здравого смысла и умозаключений, транформировалась или эволюционировала в схему на Pic.6. А это уже вам не хихи-хаха. Это уже серьёзно. 

        Во-первых, у такой схемы повышенный Кус. Во-вторых каскод НЕ шунтирует LC нагрузку, т.к. верхний транзистор включен по схеме с ОБ, а это – малое входное и БОЛЬШОЕ выходное R.  Т.е. каскод ещё и очень избирательный усилитель с малым уровнем шума не более, чем у обычного усилителя по схеме с ОЭ. 

        А прицепив к нему ключ в ООС по ВЧ, мы получаем тот же полноценный параметрический( на глубине ООС ) СМЕСИТЕЛЬ с прекрасными параметрами. По крайней мере, шум(его отсутствие) и усиление вам точно понравятся. 😄

        А раз так, то чутьё у аппарата с таким смесителем будет то, что надо и это уменьшит последующее количество не нужных(по сути) каскадов усиления – т.е. как говорится, «малой кровью, могучим  ударом» !!!

 

!!! РЕЗЮМЕ  !!!

Вот казалось бы, ерунда – обычный усилитель на NPN транзисторе, но «сколько нам открытий чудных готовит просвещенья дух и опыт – сын ошибок трудных и гений – парадоксов друг». Это слова знаменитого поэта А.С.Пушкина, приведенные мной, конечно так,  для красного словца, но и правда, включив мОзги, можно что-то умное или оригинальное придумать, или понять(что другие уже придумали) и применить это в своей практике.

        

!!! Принципиально важно !!!

В данном типе параметрического смесителя «рабочая точка» усилительного каскада НЕ меняется - это крайне важное обстоятельство.

        Т.к. меняется только глубина ООС через ключ, у которого управляющее напряжение никак не попадает в цепь управления(исток, эмиттер, катод), разве что за счет малой паразитной связи. В идеале – нет !   

        Все схемы описанные выше можно перевести в обычный классический режим, убрав ключ в цепи эмиттера(истока, катода) нижнего усилительного каскада и подав Uгет через разделительную емкость прямо в эмиттер(исток, катод). В этом случае всё будет работать тоже, но «рабочая точка» усилительного каскада будет меняться по закону изменения напряжения Uгет складываясь с постоянным U на эмиттере ! А как иначе? А если это напряжение Uгет составит 2-3В от пика до пика, то на такое же U будет прирост U эмиттера, т.е. ток (начальная рабочая точка) через транзистор будет меняться и существенно! А это уже совсем другая "песня" с другими "умозаключениями" и для другой обширной статейки. 

        К слову, отмечу, что такой «переход» к такому классическому смесителю мною выполнялся и падение Кпередачи смесителя было «налицо» без всяких приборов. Но это только первый «минус» классики. Про остальные надо говорить отдельно. Как минимум – это шум в сигнале гетеродина, напрямую попадающий в цепь эмиттера(истока, катода). И общий шум смесителя 100% вырастет(шум смесителя + шум гетеродина). В схемах же с параметрическим смесителем сигнал гетеродина(управления ключом) априори не попадает в цепь эмиттера(истока, катода). И шум такого параметрического смесителя определяется исключительно шумом самого усилительного каскада, который можно свести к минимуму. Обратите внимание на параметры по чувствительности приведенные в оригинале статьи в ж.Радио №1, 1984 г. 

 

         Если конечно, это не «очепятка»  - 0,03 МкВ(!!!!) на 50-тиомном входе ! Приведите, пожалуйста, мне пример фирменных аппаратов, где официально заявлена такая чувствительность ? Знаю, что точно есть 0,1 мкВ, но никак НЕ 0,03 мкВ. Повторюсь – если это не «очепятка» в ж.Радио и не «пыль в глаза» от автора. Т.е. разные  «брендовые» аппараты и рядом не стоят по чутью с данным смесителем. Про динамику могу сказать одно – у всеми уважаемого Геннадия Брагина, в его ТРХах серии «YES», она на уровне 100 дБ по IP3. Т.е. при таком простом смесителе (пара транзюков) – 100 дБ ! И никаких +28В или +38В питания, как в фирменных аппаратах, для смесителей нет. Типовые +12В.

И ещё ... добавочка по параметрическому смесителю.

        "Плюс" его ещё в том(особенно на каскодном каскаде), что он активный, хотим мы или не хотим этого. Т.е. сигнал на его вход можно подавать прямо с ДПФов без всяких УВЧ и УРЧ. У него и так  достаточное усиление будет при этом, разве что УВЧ применять только на 21 Мгц и выше для улучшения соотношения сигнал/шум !  Конечно и никто даже не спорит, что любой пассивный смеситель, ключевой или нет, на диодах или полевиках, балансный или нет - всегда(теоретически) имеет ЛУЧШИЙ динамический диапазон, чем активный смеситель. Объяснение этому факту простое - В активном смесителе будут усиливаться как любые помехи, так и полезный сигнал, что непременно будет снижать DD2 DD3. Это можно прекрасно всё почитать в Инете на образовательных сайтах !!! 

        Тут просто от теории никуда не денешься - это просто факт !!! Но в иных случаях, в угоду простоте реализации схемы, мы можем применять активные смесители, сознательно пойдя на некоторое снижение DD2 DD3 - не всегда же есть смысл гнаться за "сверх" DD2(IP2) или DD3(IP3) ?? В пассивных же смесителях, полезные сигналы, как и помехи, вообще не усиливаются. У пассивных смесителей, наоборот, есть потери и они, в лучших схемах, не лучше (-)минус 6 дБ, т.е. ровно в 2 раза по напряжению, а чаще потери бывают и больше. Поэтому и DD2, DD3 будут априори выше, чем в активном смесителе.   Вот и сказке конецЪ, а кто слушал – молодец.   

     Ниже приведены схемы "каскодных" смесителей в разное время применённые мной ...

 

Рис.24.1 

 

Рис.24.2 

 

Рис.24.3 

 

Рис.24.4

 

 

Успехов в ващем хобби ...