Преобразователь частоты Советский патент 1987 года по МПК H03D7/14 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для создания приемников сигналов по твердотельной полупроводниковой технологии.

Цель изобретения - обеспечение возможности микроминиатюризации.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого преобразователя частоты.

Преобразователь частоты содержит первый 1, второй 2, третий 3 дифференциальные усилители, каждый из которых выполнен на первом и втором транзисторах 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9 соответственно, третий 10 и четвертый 11 транзисторы, первьй 12 и второй 13 резисторы, конденсатор 14, генератор 15 тока, третий 16 и четвертый 17 резисторы, выходной эмиттерный повторитель 18, напряжения, первый 19, второй 20, третий 21 и четвертьй 22 дополнительные транзисторы, первый 23, второй 24, третий 25, четвертый 26, пятый 27 дополнительные резисторы, дополнительный конденсатор 28.

Преобразователь частоты работает следующим образом.

От генератора гармонического наряжения на базы транзисторов 8 и 9 оступает напряжение coswt, а а входы 29, 30 воздействует напряже- ие другого преобразуемого сигнала

U,U cosflt.

Напряжение генератора гармонического напряжения усиливается транзисторами В и 9, а транзисторами 10 и 11 преобразуется в токи эмиттеров первого 1 и второго 2 дифференциальных усилителей, соединенных по схеме перемножителя сигналов. Причем величина эмиттерных токов пропорциональна напряжению генератора гармонического напряжения на входах транзисторов 8 и 9 и току генератора 15. Пары транзисторов 4, 5 и 6, 7 включены таким образом, что коллекторный ток транзисторов 4 и 6 пропорционален току генератора 15, напряжению генератора гармонического напрялсения и напряжению сигнала на входах 29 и 30. Коллекторный ток, вызванный генератором 15, представляет собой статический ток транзисторов 4 и 6, а переменная составляющего этого тока пропорциональна напряжению генератора гармонического напряжения напряжению сигнала на входах 29 и 30. Поэтому

напряжение на коллекторах транзисторов 5 и 6

и

К

Вых

Ки,и, ()t+

5

0

5

0

5

0

5

0

5

+cos(w-i)t ,

где К - коэффициент усиления схемы.

После того, как выходное напряжение схемы получено в виде суммы двух составляющих, одна из которых представляет напряжение частоты, равной сумме преобразуемых частот, а вторая - разности этих частот,то задача ослабления одной из этих составляющих возлат ается на цепь нагрузки транзисторов 5 и 6. Следовательно, коэффициент усиления схемы К должен существенным образом зависеть от частоты, например, на частоте xj- Я он должен быть больщим и пренебрежимо малым на остальных частотах, в т.ч. на частотеW+57. В этом и заключается свойство схемы преобразовывать спектр частот входных сигналов.

Предположим, что предлагаемая схема является избирательной, т.е. обладает максимальным коэффициентом усиления на фиксированной частоте. На низкой частоте действием конденсаторов 14 и 28 можно пренебречь и на базе выходного транзистора эмит- терного повторителя 18 и на его выхог, де устанавливается напряжение, при котором коллекторный ток транзисторов 4 и 6 равен коллекторному току транзистора 19, Если под воздействием сигнала генератора гармонического напряжения - сигнала на входах 29 и 30, изменится коллекторный ток транзисторов 4 и 6, то это гоиводит к изменению напряжения на выходе

схемы, которое через эмиттерные по- I

вторители на транзисторах 22 и 21 будет передано на базу транзистора 20 и, учитывая, что транзисторы 20 и 19 включены дифференциально, вызывает перераспределение тока эмиттера меж,ду этими транзисторами, причем на величину, равную изменению коллекторного тока транзисторов 4 и 6« Если коэффициент усиления в цепи обратной, связи с выхода схемы до выхода транзистора 19 большой, то низкочастотные сигналы на входе схемы не приведут к изменению напряжения на ее выходе. Таким образом, на низких ча- стота х схема ослабляет входные сигналы. Если на фиксированной частоте схема обладает свойством сложения сигналов, поступающих на выход схемы с ее входов и по цепи обратной связи., благодаря чему на этой частоте схема имеет больший коэффициент усиления. Если под воздействием входного сигнала на базы транзисторов 4, 7, 5, 6 коллекторный ток транзисторов 4 и 6 нарастает от нуля по гармоническому закону, то коллекторное напряжение этих транзисторов отстает от коллекторного тока на -7/2, поскольку он заряжает конденсатор 14 Напряжение на конденсаторе 14 передается на выход эмиттерного повторителя 18 и проинвертированное транзис тором эмиттерного повторителя 18, т.е. сдвинутое на , воздействует на базу эмиттерного повторителя на транзисторе 22. Выходное напряжение эмиттерного повторителя 22 дополнительно задерживается еще на lif2 RC- фильтром, состоящим из резистора 26 и конденсатора 28. Транзисторы 21, 20, 19 не вносят фазового сдвига. Таким образом, ток транзистора 19 совпадает по фазе с коллекторным тогг ком транзисторов 4 и 6, благодаря чему на частоте, где общий фазовый сдвиг составляет 2/Г, выходное напряжение схемы максимально. Условием устойчивой работы схемы является обеспечение на частоте с фазовым сдвигом 2 /Г коэффициента усиления в цепи обратной связи меньше единицы. С этой целью коэффициент усиления па- ры транзисторов 19, 20 выбирается менБюе коэффициента ослабления RC- фильтра на резисторе 26 и конденсаторе 28. Спад частотной характеристики схемы на частотах выше частоты фазового сдвига Z обеспечивается вследствие уменьшения коэффициента усиления транзисторов 4 и 6 при их . нагрузке на конденсатор 14.

Фазовый сдвиг в цепи обратной связи равный 2Tf имеет место на частоте

Wo

1

44 г

21 С

Ч тепловой коэффициент;

d - коэффициент передачи тока

эмиттера; ток коллектора транзистора

11 в статическом режиме; С. - емкость конденсатора 14;

2

Сз

сопротивление резистора 26; емкость конденсатора 28.

25

Из приведенной формулы следует, 5 что максимальная частота Ыо ограничена частотной зависимостью коэффициента d. . В диапазоне частота от нуля до частоты усиления транзистора в схеме с общей базой f. частоту и)о можно выбрать равной ы-Q, сигналы

:на которой будут переданы схемой без ослабления, и подавить входной сигнал на частотеLO+Л за счет значитель-. ного ослабления схемы на частотах

1Rл

отличных оты-Л.

Формула изобретения

Преобразователь частоты, содержа- 20 щий три дифференциальных усилителя, каждый из которых выполнен на первом и втором транзисторах, причем объединенные эмиттеры транзисторов первого и второго дифференциальных усилителей соответственно подключены к коллекторам третьего и четвертого транзисторов, эмиттеры которых через соответствующий первый,и второй резисторы подкпючены к первой шине

30 источника питания, базы первого и второго и второго и первого транзисторов первого и второго дифференциальных усилителей соответственно соединены и являются входами одного

35 из преобразуемых сигналов, коллекто- :ры первых транзисторов первого и. iBTOporo дифференциальных усилителей объединены и через конденсатор подключены к общей шине, коллекторы

40 вторых транзисторов первого и-второго дифференциальных усилителей объединены и подключены непосредственно к второй шине источника пита- -ния, а через генератор тока - к объ45 единенным эмиттерам первого и второго транзисторов третьего дифференциального усилителя, коллекторы которых через соответствующий третий и четвертый резисторы соединены с пер50 вым выводом источника питания и непосредственно - с базами четвертого и третьего транзисторов соответственно, а базы - являются входами второго преобразуемого сигнала, а также

gg выходной эмиттерный повторитель напряжения, вход которого подключен к точке соединения конденсатора и коллекторов первых транзисторов первого и второго дифференциальных уси-

51

лителей, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности микроминиатюризации, введены четыре дополнительных транзистора, база первого из которых через первьй и второй дополнительные резисторы подключена к второй шине источнка питания и к общей шине соответственно, а эмиттер объединен с эмиттером второго дополнительного транзистора и через третий дополнительный резистор подключен к второй шине источника питания, при этом коллектор второго дополнительного транзистора подключен к общей шине, третий и

Редактор М.Товтин

Составитель А,Осипович Техред В.Кадар

Заказ 3407/5А

Тираж 901Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

четвертьш дополнительные транзисторы включены по схеме эмиттерных повторителей напряжения, при этом эмиттер третьего дополнительного транзистора соединен с базой второго дополнительного транзистора, а база через дополнительный конденсатор и четвертый дополнительный резистор подключена соответственно к общей шине и - эмиттеру четвертого дополнительного транзистора, база которого через пятый дополнительный резистор подключена к второй шине источника питания и коллектору транзистора выходного эмиттерного повторителя.

Корректор В.Бутяга

Изобретение м.б. использовано для создания приемников сигналов по твердотельной полупроводниковой технологии. Цель изобретения - обеспечение возможности микроминиатюризации. Устр-во содержит дифференциальные усилители 1-3, каждый из к-рых выполнен на транзисторах (Т) 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9 соответственно, Т 10 и И, резисторы (Р) 12 и 13, 16 и 17, конденсатор 14, генератор 15 тока, выходной эмиттерный повторитель 18 напряжения, четыре дополнительных Т 19-22, пять дополнительных Р 23-27, дополнительный конденсатор 28. Предложенная схема является избирательной, т.е. обладает макс. коэф. усиления на фиксированной частоте, 1 ил. (Л со к to СП) со