MOS场效应晶体管变频（混频）电路原理工作及举例解析

本电路也与高频放大电路一样，其优点是利用平方律特性可减弱杂波信号的混入，若系复栅型，无用辐射也少。目前多用于高级调频接收机。

^●）晶体振子只能激励奇次振荡。

MOS场效应晶体管变频（混频）电路

为了发挥场效应晶体管的特点，应采用工作稳定，并有可能使本振电平和混频作用最好的他激式电路。以下仅就这方面加以说明。

（1）变频电路的工作

变频电路的能力可用变频增益表示，即

MOS场效应晶体管变频（混频）电路

此时可获得类似（放大）功率增益的，各种增益的定义。Gc

可表示为

MOS场效应晶体管变频（混频）电路

式中为信号频率下的场效应晶体管的输入电导，为中频输出电导，g2^●为输出耦合电路的损耗电导，gL为负载电导，gL为变频电导可写作

MOS场效应晶体管变频（混频）电路

^●）但也有用源注入法的。

式中为输入端信号电压，为输出端短路时的中频输出电流。

（2）单栅MOS场效应晶体管的变频电导^37）

对单栅型MOS场效应晶体管的混频工作而言，本振功率的注入位置考虑有绝缘栅G1、基底栅G2和源等处。向G2注入虽也有效，但MOS场效应晶体管的基底通常与管座接在一起，可能产生本振辐射，故不宜采用^38）。由源注入时，由于源不能作高频接地，有降低增益的缺点^●）。所以，下面谈一谈本振与信号加到G1的方式。

设VL为本振峰值电压，当采用小信号近似时，变频电导gc可写作

MOS场效应晶体管变频（混频）电路

gm具有式（2.5）的平方律特性时，gc可写作

MOS场效应晶体管变频（混频）电路

只要本振电压+信号电压的峰值比VGS-VT低，即使不是小信号上式亦成立。当增加本振电压，进行正激励时，在Id将到达饱和前，gc呈最大值，增加到0.38gmmax。gmmax为正激励时gm的最大值。然而，为了发挥场效应晶体管的特长，应将其工作点限制在平方律特性区域内^●^）。在采用场效应晶体管构成混频级的调频接收机中，实际上也有因本振电压过大，而交扰调制特性不好的^39）。

^●）为此，加到栅上的电压，要求其负向峰值不使ID戴止，同时其正向峰值，不使场效应晶体管的工作区域达到三极管区的肩部。

图2.61中的曲线①②③和表示单栅型MOS场效应晶体管的变频电导gc与本振电压和偏流的关系，图中也示出gc的大小可由基底偏置来调节。

MOS场效应晶体管变频（混频）电路

（3）级联型MOS场效应晶体管的变频电导

当然，级联型MOS场效应晶体管也可当作单输入器件产生混频作用，但为了发挥这种级联型的特点，最好采取将本振电压和信号电压加到不同的栅极的方式。考虑到中频的稳定性和本振辐射，多在G2加本振电压，在G1加信号电压^●^）。此时gc可表示为（小信号近似）

MOS场效应晶体管变频（混频）电路

级联型MOS场效应晶体管的gc随偏置条件呈颇为微妙的变化^40）。图2.61的曲线④和给出gc与本振电压和偏置的关系，由于随ID的变化很大，调节时应注意。

级联型的G2对G1的电压反馈量较低，为0.1左右，考虑到杂波辐射问题，采取G2注入方式较为有利。

（4）变频电路^{●●）41）}

变频电路，其输入输出端通常在各自的信号频率和中频进行共轭匹配。当信号频率和中频离得比较远时，可以使输入电路对中频、输出电路对信号频率呈短路状态，变频级不易引起振荡。但为了使次级（中频级）稳定，往往以变频级输出电导作为次级输入的不匹配负载。

信号与本振加到同一电极时，本振通过小电容或通过与输入线圈耦合的小圆环加进去。输入线圈与栅通过小电容耦合时，须将中频串联谐振回路等接到栅上，使之在此频率下呈短路接地。图2.62是使用单栅型管的这种变频电路的例子，是为调频接收机设计的。此时由漏看进去的负载设计成8kΩ（包括g2^●）。40559的衬底底座对源有一3V的电压，G1被偏置在一1V，I①=3mA，另外，本振电压为。在此条件下，当进行100MHz→10.7MHz的变频动作时，各参数为，，，所以这一级的变频增益如按式（2.124）计算，不包含g2^●引起的损耗（G1变到D的负载的增益），可得21.3dB。