Динамическая модель МОП транзистора для режима малых сигналов в области насыщения

Динамическая модель МОП транзистора для режима малых сигналов в области насыщения (рис. 1.9) выводится из статической модели транзистора для режима малых сигналов^[2] после добавления канальной и барьерной емкостей вместе с емкостями перекрытия. С учетом сведений получаем:

где

Рис. 1.9 Динамическая модель МОП транзистора для малых сигналов

Емкость затвор–исток складывается из емкости канала в области насыщения и емкости перекрытия затвор–исток; она определяется только геометрическими параметрами, а не напряжениями в рабочей точке, пока транзистор функционирует в области насыщения. Будучи просто емкостями перекрытия, емкость затвор–сток C_GD и емкость затвор–подложка C_GB также не зависят от рабочей точки, тогда как напряжения рабочей точки U_B'S',Aи U_B'D',A влияют на барьерные емкости C_BS и C_BD.

Схема замещения транзистора в линейной области (!) НЕТ ОПИСАНИЯ (!)

Параграф

Принцип действия идеального смесителя

На входы поступают преобразуемый сигнал и сигнал гетеродина, необходимый для преобразования. В идеальном случае последний из них является синусоидальным. На выходе получают преобразованный сигнал вместе с дополнительными составляющими, возникшими в ходе преобразования. Нежелательные составляющие подлежат подавлению с помощью фильтров в процессе последующей обработки сигнала. Обычно вход для преобразуемого сигнала называют просто входом, а вход для сигнала гетеродина – входом гетеродина.

Смеситель, который производит преобразование входного сигнала на более высокую частоту, называют– повышающим смесителем. Нисходящее преобразование-понижающийсмеситель, если преобразование входного сигнала смесителем приводит к понижению его частоты (рис.2.2):

• промежуточная частота (ПЧ) f_ZF понижена по сравнению с обеими несущими, то есть несущей выходного сигнала у повышающего смесителя и несущей входного сигнала у понижающего смесителя;

• высокая частота (ВЧ) f_HF больше любой из несущих (несущей частоты входного сигнала у повышающего смесителя и несущей частоты выходного сигнала у понижающего смесителя);

• частота гетеродина (ЧГ) LO равна смещению частоты вследствие преобразования.

Рис. 2.2 Частоты смесителей: a – повышающий смеситель; б – понижающий смеситель

Повышающий смеситель

На вход повышающего смесителя подается сигнал ПЧ. Рассмотрим в представлении амплитудной α (t) и угловой модуляции φ(t):

На вход гетеродина приходит необходимый нам сигнал:

Тогда на выходе получаем:

Выходной сигнал содержит две составляющие: первая  - прямой порядок, которая называется верхней боковой полосой и характеризуется последовательностью частот спектра, и вторая - обратный порядок, или нижняя боковая полоса и характеризуется последовательностью частот спектра, обратной по отношению к сигналу ПЧ. Ненужная полоса должна подавляться фильтром.

Рис. 2.3 Спектры сигналов повышающего смесителя.

 

Понижающий смеситель

На вход понижающего смесителя подаётся сигнал ВЧ

и перемножается с сигналом гетеродина:

На выходе получаем

Сигнал содержит дополнительную составляющую с суммарной частотой, которую необходимо подавить с помощью фильтра.

Если ВЧ выше частоты гетеродина, получим сигнал ПЧ в прямом порядке с той же последовательностью частот (Рис.2.4а). В противном случае образуется сигнал ПЧ в обратном порядке с обращенной последовательностью частот (Рис.2.4б).

Рис. 2.4 Спектры сигналов в случае понижающего смесителя: а – в прямом порядке; б – в обратном порядке

Сигнал ВЧ, поступающий на выход понижающего смесителя, нередко содержит не только полезный сигнал с частотой , но и зеркальной сигнал с частотой , который также преобразуется с промежуточную частоту. В этом случае смеситель работает в прямом и обратном порядке. Это показано на рис. 2.5 на примере понижающего смесителя с ВЧ  в прямом порядке и зеркальной частотой  в обратном, причем последовательность частот зеркального сигнала инвертирована из-за обратного порядка.

 

Рис. 2.5 Зеркальная частота в случае понижающего смесителя в обратном порядке.

Рабочие характеристики

Аддитивное смешивание

При аддитивном смешивании происходит сложение сигналов промежуточной частоты и гетеродина, добавляется постоянная составляющая U₀, и результат подается на схемный элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой (рис. 2.6).

Рис. 2. 6 Принцип аддитивного смешивания