Entender el mezclador MOSFET

Un mezclador toma dos señales y las mezcla. La salida resultante suele ser ambas frecuencias, más su suma y su diferencia. Por ejemplo, si proporciona una señal de 5 MHz y 20 MHz, recibirá salidas a 5 MHz, 15 MHz, 20 MHz y 25 MHz. En un mezclador balanceado, las frecuencias originales se anulan, aunque no todos los mezcladores hacen eso o, al menos, no lo hacen perfectamente. [W1GV] tiene un video que explica el diseño de un mezclador con un MOSFET de doble puerta, que puedes ver a continuación.

El MOSFET de doble puerta es casi ideal para esta aplicación con dos puertas separadas que tienen una impedancia de entrada efectivamente infinita. [Stan] lo guía a través del circuito básico y explica el funcionamiento a lo largo de una pizarra blanca.

Curiosamente, piensa que un mezclador agrega dos señales, pero realmente las multiplica si piensa en la trigonometría involucrada. Considere una onda sinusoidal:

f=A*sin(ω*t+φ)

En esta fórmula, A es la amplitud, ω es la frecuencia en radianes (que es el doble de la frecuencia en Hz) y φ es la fase (en radianes). Por supuesto que es el momento. Ahora considere dos frecuencias:

f1=A1*sin(ω1*t+φ1)   f2=A2*sin(ω2*t+φ2)

Recuerde que una onda de coseno es solo un seno con 90 grados agregados a la fase. Si acaba de sumar estos dos, obtendría f1 + f2, pero para sumar las frecuencias, realmente necesitamos que ω1 + ω2 y ω1-ω2 aparezcan en la salida. Recuerda que pecado (a) pecado (b) = 1/2[cos(a-b)-cos(a+b)] - o si no lo recuerdas, búscalo. Entonces, multiplicar dos ondas sinusoidales da como resultado dos ondas sinusoidales de fase desplazada (ondas coseno) de la frecuencia de suma y diferencia. Por lo tanto, el símbolo de un mezclador tiene una X y no un signo más.

Los mezcladores son una parte fundamental de todos los transmisores y receptores, excepto los más simples. Muchas veces verá personas usando un IC como NE602 o NE612 que unen un oscilador y un mezclador. También hay otras fichas allí.

zigurat29 dice:
¡Ah! el NE602! Parientes de los años 80 de cosas más modernas; p.ej. nrf24l01; pero sin todo el fabuloso digital. Ay, pobres mezcladores de lsi; Los conozco, Horacio.
- playaspec dice:
  El NE602 fue reemplazado por el SA612. Todavía en producción y disponible.
CladInCopper dice:
No veo la conexión entre el ne602 y el nrf24l01 ... pero puede que solo sea yo ...
- ytrewq dice:
  De hecho no hay otro que ser ambos dispositivos de RF.
  Nitpick: también se podría usar NE602 para hacer efectos de sonido, pero claramente es un uso principal como mezclador de RF y oscilador local.
Allan H. dice:
Pensé (erróneamente) que los MOSFET de dos puertas eran anteriores a Dodo hace años, pero solo noté que Digikey tiene partes de NXP (BFR1105, BF992) y Toshiba (3SK292, 3SK291). Esta es una buena noticia para los fanáticos de las topologías de retroreceptores.
- Allan H. dice:
  Lo siento, debe ser BF1105R, con el pinout inverso wrt BF1105.
- ytrewq dice:
  Los mosquetes de doble puerta se pueden copiar conectando dos jffets de la siguiente manera: una fuente de mandíbula superior con un drenaje de jephet inferior, todos los pasadores restantes se convierten en D, S, G1 y G2.
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  - Miroslav dice:
    Muy interesante, esta es la primera vez que escucho eso.
  - Al Williams dice:
    ¡Asegúrate de hacer coincidir esos dos FET!
  - Michael Black dice:
    Se escucha la ironía. A principios de la década de 1970, alguien escribió sobre un preamplificador en cascada que usaba dos ffets, y rechazó los MOSFET de dos puertas por una variedad de razones, pero incluida su sensibilidad a la estática. Los primeros no estaban protegidos por una puerta, por lo que vinieron con un cable que acortaba las riendas y un sinfín de ataques detallados que los protegían antes de que circularan.
    Más tarde, el autor negó que se agregaron diodos de protección a las puertas de los MOSFET, pero luego agregó que "los MOSFET de dos puertas son en realidad una disposición en cascada". Nadie pensó mucho en ello, estaban disponibles y eran relativamente baratos. Luego se volvieron difíciles de conseguir, y últimamente han surgido cosas como su esquema para reemplazarlos, y ciertamente parece un amplificador en cascada.
    Micel
    - Ren dice:
      ¡Escuché que se ha escrito otra lista de Jenny "Circuitos de transistores"!
Douglas dice:
Nitpicking: "w es la frecuencia en radianes" debería ser "ω es la frecuencia en radianes". ω solo se parece a aw, pero es una letra completamente diferente.
- Douglas dice:
  Ah, y "f = A1 * sin (ω1 * t + φ1)" falta "1", y "p es la fase" es tan erróneo como "w es la frecuencia en radianes".
  - Al Williams dice:
    Arggh. Siempre los escribo directamente y luego vuelvo a WordPress para arreglarlos y simplemente los perdí. Lo siento, arreglado.
    - Ayudante Anon dice:
      Además, · y × son operadores de multiplicación mucho más agradables que *.
salec dice:
Este circuito parece ser ideal para un receptor de conversión directa (heterodino), considerando el bajo acoplamiento entre dos puertas.
- Michael Black dice:
  Creo que un artículo clásico en QST en 1968, donde se utilizó "conversión directa". No sé si el término se usó antes, pero como resultado se ha vuelto común. En realidad, usó cuatro diodos portadores de calor en un mezclador que eran bastante nuevos en ese momento.
  Pero entonces el MOSFET de doble puerta era común en los receptores de conversión directa, el MOSFET disponible alrededor de 1968. Pero había números, por lo que un sinfín de artículos mejoran el mezclador. El balance dual no pareció ayudar, aunque eventualmente en el simple, el IC mezclador de balance dual NE602 se hizo cargo.
  Se produjo un gran cambio cuando alguien acaba de disparar un mezclador de diodos con transmisión de calor. Creo que fue Roy Llewellyn. El concepto ya existía cuando se usaron mezcladores de diodos en los sobrecalentadores, pero como la conversión directa era para receptores simples, nadie pensó en complicarlos. Esto trajo una ola de complicados receptores de conversión directa que a menudo incluían fases para recibir una sola señal de recepción.
  Como algunos han señalado, los MOSFET de dos puertas se han vuelto menos comunes, otros dispositivos brindan el mismo final. Por lo tanto, surgieron cuando estaban disponibles, pero con el tiempo proporcionan poco que otros dispositivos no.
  Miguel
  - dcfusor2015 dice:
    Incluso antes de eso (y maldita sea, no tengo el año, pero no mucho después de la Segunda Guerra Mundial) estaba el Costas Loop en IRE, que usaba conversión directa y canales I y Q para bloquear el LO en lo que habría sido la aerolínea en un portador suprimido DSB. De hecho, construí uno entonces, y AM en estéreo es posible con el método SSB con conmutación de fase para obtener cada banda lateral por separado: la imagen "acústica" es la de la distribución de múltiples etapas en el SW de larga distancia y es ... genial.
    O un manual QST o un Radio AM alguna vez tuvieron un circuito para este IIRC con un mezclador de equilibrio 1496.
    https://eo.wikipedia.org/wiki/Costas_loop
    Esto proporciona una mejor recepción durante AM con desvanecimiento que otros métodos, ya que la portadora con desvanecimiento no tiene sentido y ya no causa distorsión.
dcfusor2015 dice:
Me alegra ver a La-Tecnologia hacer estos artículos sobre los conceptos básicos que los viejos tuvimos que aprender, porque casi todo lo era. Debo decir que saber cómo funcionan las cosas internamente, hasta el metal e incluso el flujo de electrones, ha sido una bendición a lo largo de mi carrera y mi vida.
¿Puedo sugerir adaptar el tutorial de diseño de opamp y el ciclo de bloqueo de fase de uno, por ejemplo, el manual de National Semi Apps alrededor de 1978?
Ambos fueron altamente educados e incluso le cambiaron la vida a este viejo ingeniero y lo lograron en el sentido intuitivo donde todos los demás (y todavía lo hacen) fallan.
- Al Williams dice:
  A menudo digo que no es necesario saber cómo funciona un automóvil para conducir, pero puede apostar a que todos los conductores de la Indy 500 saben exactamente cómo funcionan. Uno de los mejores y peores trabajos que he tenido fue dividir microprocesadores bajo un microscopio para descubrir por qué fracasaron para una "gran empresa de semiconductores" que ha cambiado de nombre desde entonces. Buen trabajo porque era de alta tecnología / científico. Mal trabajo por la política y esas cosas. Pero aunque a menudo no necesito entender cómo un implante de iones puede estropear un MOSFET dentro de una puerta lógica, es sorprendentemente útil de vez en cuando.
  Sabes, yo tenía el libro TI Op Amp en su día y era un modelo de oscuridad con muchas ecuaciones matemáticas. Finalmente resolví yo mismo (aunque probablemente no sea el primero) lo que más tarde leería en El arte de la electrónica como "La regla de oro de los amplificadores operacionales". Ahora, Phase Locked Loops es otra cosa, pero probablemente mi segunda arquitectura compleja favorita para los estudiantes que trabajan. El primero es análogo a la conversión digital. Tantas cosas diferentes que puedes hacer allí que son interesantes.
  - dcfusor2015 dice:
    Me gustó el tutorial de National opamp porque finalmente me explicó cómo la transconductancia * reducida * en el par de entrada podría conducir a una mejor tasa letal (luego proyecté los amplificadores de sonido de lado y luego mejoré el Tiger .01 de Meyer). Comprender la división de polos y por qué el límite era entonces el PNP transversal también fue bueno. Facilitó la comprensión de por qué todas las mejores opampamps para sonido (en ese momento) tenían FET frontales, y que los amplificadores de sonido rápido con transistores tenían resistencias degeneradas emisoras en el par de entrada (o cuádruple).
    La implantación de iones era demasiado cara para ser un problema, AFAIK. Entonces no estábamos tan lejos de los tubos de electrones.
    Ahora conozco a personas que se ocupan de agregaciones de elementos cargados, pensando que hay una nueva magia cuando los chicos del tubo están enfocados. agrupación y efecto de carga de espacio un poco al revés ...
    Su PLL finalmente cruzó por mi mente sobre las ventajas entre el ancho de banda del bucle (a diferencia de un rango de oscilador principal), la capacidad de mantener una tecla en el ruido y capturar y rastrear el rango ... nada más lo hizo.
    Sobre todo, a diferencia de la física que estoy haciendo ahora, los ejemplos elaborados con unidades definidas realmente me ayudaron a superar la jerga.
    Los físicos parecen tener la mala costumbre de cambiar unidades en medio de una ecuación para evitar escribir c o pi, por ejemplo, y si realmente estás tratando de HACER algo basado en no saber eso ... bueno, obtener números ridículos es una pista que necesita para volver atrás y comprender realmente, y no se limite a arrojar los símbolos para impresionar a los sucios como hacen muchos.
    - dcfusor2015 dice:
      No es discutible, pero encontré estos en línea desde TI (que supongo que son compré casi todos).
      Vale la pena difundir en un lugar así:
      Tutorial de Opamp: http://www.ti.com/lit/an/snoa737/snoa737.pdf
      Y divertido, las mismas matemáticas del mezclador que arriba también están en este programa PLL: http://www.ti.com/lit/an/snoa651/snoa651.pdf
      Esto es muy diferente al detector de fase RCA PLL en el 4046, que podría describirse con mayor precisión como un bucle de frecuencia bloqueada.
      Lo siento, sin un botón de edición no soy lo suficientemente valiente como para intentar hacer clic en los enlaces.
      ¡Los buscadores que no conocen estas cosas ya se divierten! Magia reducida a un nivel bastante avanzado, es decir, niko, en otras palabras.
Miroslav dice:
La última vez que estaba buscando MOSFET de dos puertas, casi no estaban disponibles. O $ 20 por.