Вопрос 3 Типовые схемы построения транзисторных преобразователей частоты

Заключение — до 5 мин.

Содержание и методические рекомендации:

- обобщить наиболее важные, существенные вопросы лекции.

- сформулировать общие выводы.

- поставить задачи для самостоятельной работы.

- ответить на вопросы студентов.

Принципиальная схема (преобразователя частоты с отдельным гетеродином приведена на рис. 3.1. В ней гетеродин собран по схеме автогенератора с индуктивной обратной связью на транзис­торе VT2, а преобразователь — на транзисторе VT1. Назначение элементов схемы и принцип работы преобразователя частоты описаны выше. Созданное гетеродином напряжение выделяется на колебательном (контуре L_кгС_кг. Часть этого напряжения пода­ется во входную цепь транзистора VT1 с катушки L_кг через кон­денсатор С_э на резистор R_э. На нем выделяется напряжение с час­тотой гетеродина. Оно оказывается приложенным к переходу эмиттер — база транзистора VT1 через катушку связи L_CB1 и кон­денсатор С_р. Под действием большого напряжения гетеродина из­меняется коллекторный ток транзистора i_к и крутизна ха­рактеристики. Одновременно с этим на базу транзистора VT1 по­дается напряжение сигнала. В результате перемножения двух напряжений в выходном токе пре­образователя появляются комби­национные частоты. На одну из них, например fг—fc, настроен выходной контур L_KC_K, на кото­ром создается напряжение про­межуточной частоты.

При переключении приемника с одной станции на другую про­межуточная частота должна ос­таваться постоянной. Чтобы разность частот f_г—f_с = f_пр была постоянной, контур гетеродина дол­жен перестраиваться одновременно с контуром преселектора (входного устройства и У'РЧ). Одновременная настройка конту­ров достигается тем, что изменение емкостей конденсаторов вы­полняется с помощью одной ручки настройки. Такое конструктив­ное выполнение конденсаторов переменной емкости упрощает на­стройку приемника и при включении в контур гетеродина допол­нительных конденсаторов сопряжения С_посл и С_пар обеспечивает постоянство разности частот f_г—f_с = f_пр при перестройке приемни­ка с одной частоты сигнала на другую в пределах рабочего под­диапазона частот.

Достоинства схемы:

· простота регулировки;

· независимость режимов работы усилительных приборов пре­образователя частоты и гетеродина, что позволяет подобрать оп­тимальные режимы;

· возможность использования усилительных приборов с меньшей граничной частотой;

· устойчивая работа приемника вследствие малого влияния перестройки преселектора на частоту гетеродина.

Недостатки схемы:

· сложность (необходимо применение двух усилительных прибо­ров);

· увеличение потребления энергии и габаритных размеров;

· проникновение в антенну через контур входной цепи колеба­ний гетеродина;

· невозможность полного устранения взаимного влияния конту­ров гетеродина и входной цепи.

Схема с отдельным гетеродином применяется в радиовеща­тельных приемниках, а также в профессиональных и специального назначения.

Рис. 3.1. Принципиальная схема пре­образователя частоты с отдельным ге­теродином

Принципиальная схема преобразователя частоты с совмещен­ным гетеродином приведена на рис. 3.2.

В ней функции преоб­разователя частоты и гетеродина выполняет один и тот же тран­зистор VT1. Контур гетеродина образуется индуктивностью L_кг и конденсатором переменной емкости С_кг. В колебательный кон­тур гетеродина включены конденсаторы сопряжения С_посл и С_пар. Гетеродин выполнен по схеме с индуктивной обратной связью. Ко­лебательный контур L_кгС_кг включен в цепь эмиттер — база тран­зистора VT1. Обратная связь между выходной и входной цепями транзистора осуществляется с помощью катушки связи Lсв._г.

Напряжение сигнала с контура входной цепи (или УРЧ).по­дается на базу транзистора VT1.

В результате перемножения напряжений с частотой сигнала и гетеродина в контуре L2 C2 будет выделяться напряжение промежуточной частоты f_г-f_с=f_пр по­скольку контур настроен на промежуточную частоту.

рис.3.2 Принципиальная схема преобразователя частоты с совмещен­ным гетеродином

Достоинствами схемы преобразователя частоты с совмещенным гетеродином являются:

· простота,

· экономичность потребления электроэнергии (один транзистор).

Недостатки схемы:

· трудность обеспечения оптимального режима работы одновременно для пре­образователя частоты и гетеродина,

· низкая стабильность работы,

· сложность регулировки,

· высокий уровень нелинейных искажений.

Применяется эта схема в простых приемниках длинных и средних волн.

4. Балансные преобразователи частоты на транзисторах

Схема балансного преобразователя частоты на полевых тран­зисторах приведена на рис. 4.1. В этой схеме транзисторы VT2 и VT3 образуют два плеча. В балансных схемах одно из двух на­пряжений U_с или U_г должно действовать на оба (плеча синфазно, а другое — противофазно. В схеме на рис. 4.1 синфазно на истоки транзисторов VT2 и VT3 подается напряжение гетеродина U_г, а противофазно с выходов фазоинверсного каскада на тран­зисторе VT1 через конденсаторы C_P1 и С_Р2 на затворы транзисто­ров VT2 и VT3 — напряжение сигнала. Напряжение питания на стоки транзисторов VT2 и VT3 подается через среднюю точку катушки L1. При балансе плеч токи источника питания I ₁и I ₂ вза­имно компенсируются, и напряжение на выходе будет равно ну­лю. Токи с частотой гетеродина в транзисторах имеют одинако­вые фазы. Протекая через катушку L1 в противоположных направ-, лениях, они взаимно компенсируются, и напряжение с частотой гетеродина в выходном контуре L2C2 равно нулю. Рабочая точка выбирается на нелинейном участке стоко-затворной характерис­тики резисторами R6 и R7. Под действием напряжения гетероди­на U_г крутизна характеристики обоих транзисторов будет изме­няться одинаково, так как U_г действует на оба транзистора в фа­зе. Поскольку напряжения поступают на затворы транзисторов в противофазе, то составляющие тока промежуточной частоты f_np=f_г—f_c или f_np =f_c—f_г будут также в противофазе. В результате вычи­тания токов в нагрузке преобразо­вателя L2C2 будет выделена разностная составляющая, т. е. проме­жуточная частота.

В балансном преобразователе частоты, как и в двухтактном

усилителе, четные гармоники преобразуемого сигнала взаимно компенсируются, что сильно снижает нелинейные искажения. Кроме того, достигается компенсация составляющих промежуточ­ной частоты, обусловленных помехами.

Рис. 4.1. Схема балансного преобразова­теля частоты на транзисторах