Недорогая схема, объединяющая функции смесителя и усилителя

Журнал РАДИОЛОЦМАН, май 2016

Guus Colman

EDN

Во многих приложениях последовательность цепей преобразователя частоты состоит из буфера, желательно с некоторым дополнительным усилением по напряжению, смесителя, и элементов фильтрации. Вместо использования усилителя перед входом смесителя вы можете просто объединить функции смесителя и усилителя в одном приборе. В предлагаемой недорогой схеме используется усилитель, имеющий вход запрета. Когда прямоугольные импульсы гетеродина управляют выводом запрета, эти импульсы перемножается с входным сигналом, в результате чего происходит преобразование частоты.

На Рисунке 1 показан выпускаемый Analog Devices дешевый 300-мегагерцовый rail-to-rail усилитель AD8063. Тестовая схема, в которой этот усилитель использован в неинвертирующем включении, нагружена на резистор 4 кОм. Коэффициент усиления преобразования задается двумя резисторами в цепи обратной связи. Коэффициент усиления исследуемой схемы равен 20 дБ. Однако следует принимать во внимание потери, связанные с переключением, которые при использовании идеального прямоугольного сигнала с коэффициентом заполнения 50% составляют примерно 10 дБ. С учетом этих потерь усиление преобразования будет равно 10 дБ.

Рисунок 1.	В этой схеме объединены функции смесителя и неинвертирующего усилителя. Два резистора в цепи обратной связи устанавливают коэффициент усиления преобразования.

В связи с тем, что коммутация усилителя прерывает ток источника питания, время включения и выключения устройства оказывает существенное влияние на коэффициент передачи и нелинейность, и должно приниматься во внимание. Время включения микросхемы AD8063 составляет 40 нс – меньше, чем время выключения, равное 300 нс. В этих случаях на выход проходит сигнал большей мощности, что увеличивает коэффициент усиления преобразования. На Рисунке 2 показана зависимость усиления преобразования тестовой схемы от частоты входного сигнала при ее понижении до 12 кГц с использованием гетеродина c коэффициентом заполнения импульсов равным 50%. Меняя сопротивления двух резисторов в цепи обратной связи, вы без труда можете изменить коэффициент усиления.

Рисунок 2.	График зависимости усиления преобразования тестовой схемы от частоты входного сигнала при ее понижении до 12 кГц с использованием гетеродина c коэффициентом заполнения импульсов равным 50%.

Еще одним аспектом характеристик смесителя по переменному току являются искажения. Подтвержденный испытаниями схемы при понижении частоты 5-мегагерцового сигнала с амплитудой 1 В пик-пик до 12 кГц уровень второй гармоники составил –35 дБ, а гармонические искажения по третьей гармонике не превышали –43 дБ. Схема может осуществлять понижающее преобразование двух гармонических колебаний одинаковой мощности частотой 5 и 5.002 МГц до 12 и 14 кГц, соответственно, с интермодуляционными искажениями 47 дБ.

Материалы по теме