模拟集成电路系统第7章.ppt
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第七章第七章混混频频第一节第一节概述概述第二节第二节晶体管混频器晶体管混频器第三节第三节场效应管混频器场效应管混频器第四节第四节混频器的干扰混频器的干扰
（一）混频
（一）混频将一个已调高频信号变成较低频率的同类将一个已调高频信号变成较低频率的同类已调信号（称中频信号）。
已调信号（称中频信号）。
应该指出：
应该指出：
混频后，混频后，调制类型（调制类型（AM、FM）、调制参数（）、调制参数（m、）、）、频谱结构频谱结构均不变，只改变载频（不含信息）。
均不变，只改变载频（不含信息）。
所以混频过程实质是频谱搬移过程。
如所以混频过程实质是频谱搬移过程。
如第一节第一节概述概述AM：
混频后混频后FM：
混频后混频后其中，其中，
（二）混频的作用
（二）混频的作用1、将输入、将输入fs可变的多路高频可变的多路高频AM波变为一固定中频的波变为一固定中频的AM波，波，便于后级放大处理便于后级放大处理如如:
fs=535KHZ1605KHZfI=465KHZ22、只需一个双连电容调整频率（本振、接收频率同调）而、只需一个双连电容调整频率（本振、接收频率同调）而无需多级统调。
无需多级统调。
4、中频信号频率、中频信号频率fI、本振信号频率、本振信号频率f0、外接目标信号频率外接目标信号频率fs各不各不相同，不易自激，放大器工作稳定。
相同，不易自激，放大器工作稳定。
第一节第一节概述概述3、可较好地解决、可较好地解决Av高、高、B适合、适合、K0.1的矛盾的矛盾。
因用一个固定。
因用一个固定中频，所以灵敏度高中频，所以灵敏度高三、变频器的组成和原理三、变频器的组成和原理:
1、变频器的组成（三部分）、变频器的组成（三部分）如图如图fI=f0-fs第一节第一节概述概述变频器变频器非线性非线性器件器件滤波器滤波器本振本振多多fuu00ff00混频器混频器ffII=f=f00-f-fss例：
例：
中波段收音机中波段收音机fs=535KHZ1605KHZ，接收机中频接收机中频fI=465KHZ则本振频率则本振频率f0=535+4651605+465=1000KHZ2070KHZ本振的频率覆盖系数：
本振的频率覆盖系数：
k=2070/1000=2.0722、分类分类:
（11）晶体三极管混频器）晶体三极管混频器它有一定混频增益它有一定混频增益（22）场效应管混频器）场效应管混频器高频互调干扰小高频互调干扰小（33）平衡混频器）平衡混频器动态范围大，组合动态范围大，组合ff干扰少干扰少环形混频器环形混频器动态范围大，动态范围大，组合组合ff干扰少干扰少（44）集成混频器）集成混频器组合组合ff干扰少，干扰少，有一定混频增益有一定混频增益据所用非线性器件分为：
据所用非线性器件分为：
第一节第一节概述概述四、混频器质量指标四、混频器质量指标:
1、混频增益、混频增益Auc:
定义：
定义：
Auc=输出中频电压振幅输出中频电压振幅/输入高频电压振幅输入高频电压振幅=Ui/Us要求大，有利于提高灵敏度要求大，有利于提高灵敏度，但，但Auc非线性干扰非线性干扰。
2、选择性、选择性希望希望k0.113、非线性干扰、非线性干扰混频的同时混频的同时,还会在中频附近产生许多还会在中频附近产生许多非线性干扰非线性干扰.如组合如组合f干扰、交调干扰干扰、交调干扰要求要求混频器件最好工作在曲线的平方项区域，以抑制各混频器件最好工作在曲线的平方项区域，以抑制各种干扰。
种干扰。
4、混频噪声、混频噪声混频器处于接收机前端，它的噪声大小混频器处于接收机前端，它的噪声大小会影响整机的噪声指标。
会影响整机的噪声指标。
第一节第一节概述概述第二节第二节晶体管混频器晶体管混频器一、工作原理一、工作原理:
设设电路如图：
电路如图：
uIuSu0L1L2C1C2ISEbEc+-uo是是o的周期函数的周期函数,所以所以Ic（t）和和gm（t）也是也是o的周期函数。
的周期函数。
可用可用付氏级数展开付氏级数展开当当LCLC回路选出有用的中频电流成分回路选出有用的中频电流成分其中其中第二节第二节晶体管混频器晶体管混频器它表明：
它表明：
混频后，只是改变了接收频率、包络形状未改变混频后，只是改变了接收频率、包络形状未改变（I（IIIUUss）令令ggm1m1/2=g/2=gcc=I=III/U/Uss称为称为混频跨导混频跨导，显然，显然ggcc，混频增益越，混频增益越高。
高。
ggcc的大小同正向传输特性、的大小同正向传输特性、uuoo、EEbb有关有关，与，与UUss无关无关ggmm与与ggcc的比较的比较相同点：
相同点：
当器件、工作点选定，当器件、工作点选定，ggmm与与ggcc也都一定，均与也都一定，均与UUss无关；无关；工作在线性区工作在线性区（U（Uss较小较小）不同点不同点:
（同频率）（同频率）（不同频率）（不同频率）第二节第二节晶体管混频器晶体管混频器二、晶体三极管混频器的实际电路二、晶体三极管混频器的实际电路:
1、电路组态、电路组态常用的有常用的有CE混频电路和混频电路和CB混频电路混频电路两种组态，它是由两种组态，它是由Us所在位置决定的所在位置决定的.如图如图:
第二节第二节晶体管混频器晶体管混频器CECECBCBuuSSuuSSuouoCECE混频电路的优点：
混频电路的优点：
混频增益高混频增益高CBCB混频电路的优点：
混频电路的优点：
工作频率高工作频率高第二节第二节晶体管混频器晶体管混频器uuss和和uuoo分别加在不同极上是为了减小两信号间的分别加在不同极上是为了减小两信号间的干扰，使电路工作稳定。
如果两者都加在同一极干扰，使电路工作稳定。
如果两者都加在同一极上也并非绝对不可，例如上也并非绝对不可，例如（a）（a）中的中的uuoo移到基极，移到基极，虽然这样可减轻本振负载，使其容易起振。
但两虽然这样可减轻本振负载，使其容易起振。
但两者相互影响，可能会产生频率牵引现象，致使电者相互影响，可能会产生频率牵引现象，致使电路不能正常工作。
路不能正常工作。
22实际电路实际电路:
11、见见P138P138图图7-87-8收音机混频电路收音机混频电路组态：
典型组态：
典型CECE电路电路uuoo经经LL66耦合到混频管的耦合到混频管的EE极，由天线接收的信号极，由天线接收的信号电压经电压经LL22耦合，再经耦合，再经LL22、CC11选频，再经选频，再经LL33耦合加耦合加至混频管至混频管BB极，极，LL44、CC22从多频中选出从多频中选出ffII，混频后的，混频后的中频信号经中频信号经LL55耦合输出给中放。
耦合输出给中放。
第二节第二节晶体管混频器晶体管混频器22、见、见P139P139图图7-97-9电视机混频电路电视机混频电路组态：
组态：
CECE组态组态由由高高放放输输入入的的目目标标信信号号经经双双调调谐谐回回路路加加至至混混频频管管基基极极，uuoo经经耦耦合合电电容容CC11也也加加至至BB极极，混混频频后后经经双双调调谐谐回回路路输输出出。
双双调调谐谐回回路路的的目目的的在在于于:
在在增增加加BB的的同同时时减减小小KK0.10.1，RR的作用在于降低初级回路的的作用在于降低初级回路的QQ值，满足宽值，满足宽BB的要求的要求。
晶体管中波调幅收音机中的混频器电视接收机混频器当当JFETJFET工作在恒流区时，其转移特性为平方率关工作在恒流区时，其转移特性为平方率关系系第三节第三节场效应管混频器场效应管混频器它不会产生高于二次的谐波。
它不会产生高于二次的谐波。
场效应管混频器场效应管混频器非线性失真较晶体管混频器小。
此非线性失真较晶体管混频器小。
此外，它还有噪声电平低、动态范围宽外，它还有噪声电平低、动态范围宽等优点，它在短等优点，它在短波、超短波接收机中应用广泛。
波、超短波接收机中应用广泛。
一一JFETJFET混频器混频器:
电路如图电路如图UsCLUIUoED第三节第三节场效应管混频器场效应管混频器将其代入：
将其代入：
得到得到显见显见IIIIUUss（I（IDSSDSS、UUpp定值，定值，UUoo定值定值）。
实现了线性混频。
实现了线性混频由混频跨导定义有：
由混频跨导定义有：
经经LC回路选出回路选出I=（o-s）分量分量,有有第三节第三节场效应管混频器场效应管混频器讨论：
讨论：
11、混频跨导混频跨导ggcc与与UUss无关无关混频特性是线性的。
混频特性是线性的。
22、适适当当提提高高UUoo可可提提高高ggcc，但但不不能能太太大大，否否则则场场效效应应管管将将进进入入截截止止区区和和正正栅栅压压区区，造造成成失失真真。
一一般般选选EEGG=UUpp/2/2，UUoo=|U=|Upp/2|/2|。
此时。
此时最大混频跨导最大混频跨导ggcmaxcmax为工作点跨导为工作点跨导ggmomo的一半的一半33、混频器简化等效电路如图、混频器简化等效电路如图:
UUssggccUsUsrrdsdsRRLLUUII由等效电路可得混频增益由等效电路可得混频增益第三节第三节场效应管混频器场效应管混频器例例7-17-1：
一：
一FETFET混频器混频器RRLL=800I=800IDSSDSS=40mA=40mA在在uuGSGS=0=0时，时，ggmm=14=141010-3-3SS，求，求AAucuc。
uGS=0，gm=1410-3S代入上式，解得代入上式，解得解：
解：
若若UUoo=|U=|Upp|/2|/2二、二、MOSFET混频器混频器第三节第三节场效应管混频器场效应管混频器MOSFET混频器的电路和工作原理与混频器的电路和工作原理与JFET混频器基本混频器基本相同，不再赘述。
它与相同，不再赘述。
它与JFET混频器相比，具有更高的混频器相比，具有更高的Auc（MOS管的管的gmJFET的的gm）集成混频器：
集成混频器：
11、其框图如图、其框图如图usuouII22、具体实现电路见、具体实现电路见P139P139图图7-107-10混频器由于采用非线性器件混频器由于采用非线性器件，所以存在非线性失真与，所以存在非线性失真与干扰问题。
实际上，除了有用信号干扰问题。
实际上，除了有用信号us和本振信号和本振信号uo以以外，混频级还存在以下一些干扰：
外，混频级还存在以下一些干扰：
干扰与干扰；干扰与干扰；干扰与本振信号；干扰与本振信号；干扰与目标信号；干扰与目标信号；目标信号目标信号us和本振信号和本振信号uo。
第四节第四节混频器的干扰混频器的干扰哨叫，影响通信质量；哨叫，影响通信质量；有用信号被淹没，无法接收。
有用信号被淹没，无法接收。
它们经混频后它们经混频后中放中放检波，造成的后果：
检波，造成的后果：
一、目标信号和本振信号产生的组合频率干扰一、目标信号和本振信号产生的组合频率干扰由前述分析，由前述分析，ic中除含有中除含有fo和和fs以外，还包括直流分量及其它以外，还包括直流分量及其它组合频率分量，如组合频率分量，如fofs，2fofs，fo2fs把它表示成一个通式把它表示成一个通式fd=pf0qfs第四节第四节混频器的干扰混频器的干扰尽管混频器输出接有尽管混频器输出接有LC回路并调谐在回路并调谐在fI，但由于它具有一个，但由于它具有一个通带，通带，pf0-qfs、pf0+qfs组合频率还可能落在通带以内，即：
组合频率还可能落在通带以内，即：
fI-f0.7pf0-qfsfI+f0.7或或fI-f0.7qfs-pf0fI+f0.7此时，就会形成干扰产生哨叫。
此时，就会形成干扰产生哨叫。
p、q是正整数，代表谐波次数。
是正整数，代表谐波次数。
当当p=q=1时，正是我们所需的中频分量
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