Смеситель на дифкаскаде с нестандартным включением

[UR5FFR]

Работаю над проектом лампового трансивера. Занимался макетированием различных узлов, в том числе и смесителей.
Столкнулся с тем что часто используемые смесители на одном триоде с подачей гетеродина в катод, либо на двух триодах, включенных параллельно с подачей гетеродина на одну из сеток имеют сравнительно низкий коэффициент передачи.

product_detector_1.png (31.98 KiB) Viewed 3094 times

В поисках путей улучшения решил проверить следующую схему (Радіо 12/1977)

product_detector_3.png (149.68 KiB) Viewed 3094 times

В ламповой версии она выглядит следующим образом

product_detector_2.png (32.76 KiB) Viewed 3094 times

В результате получил прирост усиления до 12дб а так же примерно на 3-4дб меньший пролаз сигнала гетеродина на выход.

Схема на первый взгляд выглядит несколько странно. Правый триод выглядит "лишним" - вроде как он ничего не делат. А вот нет - если его исключить то мы получим обычный смеситель на одном триоде с подачей гетеродина в катод. Его усиление порядка -3дб - я это проверял экспериметально. То есть триод что-то все же делает.

Ладно, "ненужный" триод оставляем. Но логичнее было бы снимать сигнал не с левого триода, а с правого. Это было проверено с несколько странным результатом - коэффициент усиления существенно упал!

Чтобы разобраться нужен ли тут "лишний" триод, и как вообще работает эта схема я взял ручку, листик и написал основные уравнения.
Будем анализировать только отрицательную полуволну гетеродина так как при положительной триод полностью заперт.
Для начала рассмотрим простой смеситель на одном триоде. Для упрощения взят полевой транзистор - лампы ведут себя точно так же.

mix1.png (11.2 KiB) Viewed 3094 times

Полевой транзистор работает очень просто - Id=S*Ugs. Тут S - крутизна, Id - ток стока, Ugs - напряжение затвор-исток.
Найдем усиление этого каскада.

mix1 gain.png (42.4 KiB) Viewed 3094 times

Теперь рассмотрим схему на двух триодах

mix2.png (13.6 KiB) Viewed 3094 times

Найдем ее усиление

mix2 gain1.png (21.53 KiB) Viewed 3094 times

Находим из этой системы уравнений ток I1

mix2 gain2.png (60.42 KiB) Viewed 3094 times

Чтобы понять насколько усиление схемы с двумя триодами будет больше/меньше чем у схемы на одном триоде найдем отношение коэффициентов усиления

mix2 gain3.png (23.21 KiB) Viewed 3094 times

Вторая схема с "лишним" триодом будет иметь в dG раз большее усиление. Видим что всегда dG > 1, то есть вторая схема выигрывает у первой.
Например для 6Н3П крутизна 5мА/В, сопротивление в катоде 3кОм. Rl*S=15, dG=1+15^2/(1+2*15)=8,25 или 18дб. Примерно такое улучшение я и наблюдал экспериментально - 17дб.

Чтобы окончательно поставить точку в том лишний ли "лишний" триод найдем ток через него

mix2 gain4.png (9.89 KiB) Viewed 3094 times

Видно что ток через него зависит от тока через первый триод. Более того - ток с отрицательным знаком. То есть когда левый триод открывается, правый - закрывается. И наоборот. Классическое поведение дифкаскада.

Смеситель не претендует на сверхдинамичность и может найти применение в простых конструкциях приемников и трансиверов

[UR5FFR]

Выходной сигнал можно так же снимать с обоих триодов, используя симетрирующий трансформатор. При этом сущесвтенно улучшается подавление сигнала гетеродина на выходе смесителя.
На следующей схеме изображен балансный смеситель/модулятор

new_modulator2.png (49.87 KiB) Viewed 3049 times

[Пенсіонер]

Последняя схема похожа на это (Galaxy V):

Ее дальнейшее развитие:

Galaxy GT-550 DSB modulator.png (177.85 KiB) Viewed 2865 times

Эта схема описана в Р №6 1973 (вырезка из статьи в Amaterske Radio A 1973-01).

[UR5FFR]

Резистор балансировки имеет смысл ставить в катоде как у меня, а не в аноде. Я изначально тоже планировал поставить балансировку в аноде, но макетирование показала что он практически ничего не балансирует. В катодной цепи все гораздо лучше

[Пенсіонер]

В статье в Amaterske radio сказано, что введение транзистора улучшило работу каскада, но не указано что и насколько улучшилось.
Предполагаю, что подавление несущей, но не думаю что значительно.

[UR5FFR]

В статье в Amaterske radio сказано, что введение транзистора улучшило работу каскада, но не указано что и насколько улучшилось.
Предполагаю, что подавление несущей, но не думаю что значительно.

Я очень скептически отношусь к транзистору в катоде у смесителей. Когда он открыт то напряжение на сетке относительно катода будет равно напряжению насыщения транзистора - для 2N3903 это 0,2в. Если входной сигнал превысит эти самые 0,2в то мы войдем в область сеточных токов, а это существенно уменьшает входное сопротивление. В общем такое. Возможно это имело смысл при накачке синусом, но в случае синтезатора с меандром на мой взгляд это не надо

[Пенсіонер]

Неожиданное свойство каскада:

SM1.png (147.18 KiB) Viewed 2516 times

SM2.png (126.45 KiB) Viewed 2516 times