MOS場效應晶體管變頻（混頻）電路原理工作及舉例解析

本電路也與高頻放大電路一樣，其優點是利用平方律特性可減弱雜波信號的混入，若系復柵型，無用輻射也少。目前多用于高級調頻接收機。

^●）晶體振子只能激勵奇次振蕩。

為了發揮場效應晶體管的特點，應采用工作穩定，并有可能使本振電平和混頻作用最好的他激式電路。以下僅就這方面加以說明。

（1）變頻電路的工作

變頻電路的能力可用變頻增益表示，即

此時可獲得類似（放大）功率增益的，各種增益的定義。Gc

可表示為

式中為信號頻率下的場效應晶體管的輸入電導，為中頻輸出電導，g2^●為輸出耦合電路的損耗電導，gL為負載電導，gL為變頻電導可寫作

^●）但也有用源注入法的。

式中為輸入端信號電壓，為輸出端短路時的中頻輸出電流。

（2）單柵MOS場效應晶體管的變頻電導^37）

對單柵型MOS場效應晶體管的混頻工作而言，本振功率的注入位置考慮有絕緣柵G1、基底柵G2和源等處。向G2注入雖也有效，但MOS場效應晶體管的基底通常與管座接在一起，可能產生本振輻射，故不宜采用^38）。由源注入時，由于源不能作高頻接地，有降低增益的缺點^●）。所以，下面談一談本振與信號加到G1的方式。

設VL為本振峰值電壓，當采用小信號近似時，變頻電導gc可寫作

gm具有式（2.5）的平方律特性時，gc可寫作

只要本振電壓+信號電壓的峰值比VGS-VT低，即使不是小信號上式亦成立。當增加本振電壓，進行正激勵時，在Id將到達飽和前，gc呈最大值，增加到0.38gmmax。gmmax為正激勵時gm的最大值。然而，為了發揮場效應晶體管的特長，應將其工作點限制在平方律特性區域內^●）。在采用場效應晶體管構成混頻級的調頻接收機中，實際上也有因本振電壓過大，而交擾調制特性不好的^39）。

^●）為此，加到柵上的電壓，要求其負向峰值不使ID戴止，同時其正向峰值，不使場效應晶體管的工作區域達到三極管區的肩部。

圖2.61中的曲線①②③和表示單柵型MOS場效應晶體管的變頻電導gc與本振電壓和偏流的關系，圖中也示出gc的大小可由基底偏置來調節。

（3）級聯型MOS場效應晶體管的變頻電導

當然，級聯型MOS場效應晶體管也可當作單輸入器件產生混頻作用，但為了發揮這種級聯型的特點，最好采取將本振電壓和信號電壓加到不同的柵極的方式?？紤]到中頻的穩定性和本振輻射，多在G2加本振電壓，在G1加信號電壓^●）。此時gc可表示為（小信號近似）

級聯型MOS場效應晶體管的gc隨偏置條件呈頗為微妙的變化^40）。圖2.61的曲線④和給出gc與本振電壓和偏置的關系，由于隨ID的變化很大，調節時應注意。

級聯型的G2對G1的電壓反饋量較低，為0.1左右，考慮到雜波輻射問題，采取G2注入方式較為有利。

（4）變頻電路^{●●）41）}

變頻電路，其輸入輸出端通常在各自的信號頻率和中頻進行共軛匹配。當信號頻率和中頻離得比較遠時，可以使輸入電路對中頻、輸出電路對信號頻率呈短路狀態，變頻級不易引起振蕩。但為了使次級（中頻級）穩定，往往以變頻級輸出電導作為次級輸入的不匹配負載。

信號與本振加到同一電極時，本振通過小電容或通過與輸入線圈耦合的小圓環加進去。輸入線圈與柵通過小電容耦合時，須將中頻串聯諧振回路等接到柵上，使之在此頻率下呈短路接地。圖2.62是使用單柵型管的這種變頻電路的例子，是為調頻接收機設計的。此時由漏看進去的負載設計成8kΩ（包括g2^●）。40559的襯底底座對源有一3V的電壓，G1被偏置在一1V，I①=3mA，另外，本振電壓為。在此條件下，當進行100MHz→10.7MHz的變頻動作時，各參數為，，，所以這一級的變頻增益如按式（2.124）計算，不包含g2^●引起的損耗（G1變到D的負載的增益），可得21.3dB。

^●）當然，也有G1上同時加本振和信號電壓的方法，也有在G1上加本振電壓，在G2上加信號電壓的方法。

同樣用途的級聯型的例子見圖2.45。40604的柵偏壓為，，在時加到G2的本振電壓為。在此情況下，有，，。當輸出匹配時變頻增益為23.2dB，若有失配損耗，變頻增益則為18dB。

單柵型的源注入電路，級聯型的G1注入本振信號而G2加信號的電路分別示于圖2.63和2.64。

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