DE2108709A1 - Diode detector - Google Patents
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Description
Dipl.-lng. Egon PrinzDipl.-Ing. Egon Prince
Dr. Gertrud Häuser sooo München 6o,Dr. Gertrud Hauser sooo Munich 6o,
Dipl.-lng. Gottfried Leiser 6f"b"«"llr"" "Dipl.-Ing. Gottfried Leiser 6f " b "«" llr """
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101 Boulevard Murat, 75 Paris 16eme Frankreich101 Boulevard Murat, 75 Paris 16eme France
DiodendetektorDiode detector
Die Erfindung bezieht sich auf Detektoren für elektrische Signale und insbesondere auf Diodendetektoren mit großer Empfindlichkeit.The invention relates to electrical signal detectors and, more particularly, to large diode detectors Sensitivity.
Bei den bekannten Anordnungen dieser Art erfolgt die Demodulation eines Signals geeigneter Amplitude in dem linearen Bereich der Diodenkennlinie, weshalb sie gut ist. Dagegen wird die Güte einer Demodulation schlecht,In the known arrangements of this type, a signal of suitable amplitude is demodulated in the linear range of the diode characteristic, which is why it is good. On the other hand, the quality of a demodulation is bad,
sobald die Diode wegen der kleinen Amplitude der Signale |as soon as the diode because of the small amplitude of the signals |
unterhalb einer Spannungsschwelle arbeitet, die durch die Krümmung ihrer Kennlinie gegeben ist. Ferner ändert sich das Ausgangssignal des Detektors bei schwachen Signalen merklich in Abhängigkeit von der Temperatur.works below a voltage threshold that is given by the curvature of its characteristic curve. Also changes With weak signals, the output signal of the detector is noticeably dependent on the temperature.
Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Diodendetektors, bei dem diese Nachteile vermieden sind.The aim of the invention is to provide a diode detector in which these disadvantages are avoided.
Nach der Erfindung ist ein Diodendetektor mit einer Detektoranordnung, deren Eingang das zu demodulierende Signal zugeführt wird und die im wesentlichen eine auf eine RC-Schaltung arbeitende Diode enthält, gekennzeichnet durchAccording to the invention is a diode detector with a detector arrangement, the input of which is to be demodulated Signal is supplied and which essentially contains a diode operating on an RC circuit, characterized by
Lei/BaLei / ba
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einen Differenzverstärker, dessen erster Eingang an den Ausgang der Diode der Detektoranordnung angeschlossen ist und der eine Gegenkopplungsschleife aufweist, die zu seinem zweiten Eingang führt und eine zweite Diode enthält, and durch eine Vorspannungeanordnung für die Dioden, die so ausgebildet ist, daß die Dioden beim Fehlen eines Eingangssignals von gleichen Strömen durchflossen sind.a differential amplifier whose first input is connected to the Output of the diode of the detector arrangement is connected and which has a negative feedback loop belonging to his second input leads and contains a second diode, and through a biasing arrangement for the diodes that is designed so that the diodes are traversed by the same currents in the absence of an input signal.
Ein .Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, deren einsige Abbildung das Schaltbild eines erfindungsgemäße« Diodendetektors zeigt.An .Example of the invention is shown in the drawing shown, the single figure of which is the circuit diagram of a "Diode detector according to the invention shows.
D^rDetektor besitzt einen Eingang E an den Klemmen eines Widerstands R1, wobei eine dieser Klemmen an Kasse liegt und die andere mit der Anode einer Diode D. verbunden ist, deren Katode mit der einen Klemme eines Kondensators C und der einen Klemme eines Widerstands R2 verbunden ist. Die zweite Klemme des Kondensators C liegt an Masse. Abgesehen von dem Anschluß der zweiten Klemme des Widerstands R2t der später beschrieben wird, bildet die Anordnung R.J, D., C , R« eine klassische Detektoranordnung·D ^ rDetektor has an input E at the terminals of a resistor R 1 , one of these terminals is at the cash register and the other is connected to the anode of a diode D. whose cathode is connected to one terminal of a capacitor C and one terminal of a resistor R 2 is connected. The second terminal of capacitor C is grounded. Apart from the connection of the second terminal of the resistor R 2 t, which will be described later, the arrangement RJ, D., C, R «forms a classic detector arrangement.
Die Katode der Diode D.. ist ferner mit dem ersten Eingang e+ eines Differenzverstärkers A verbunden.The cathode of the diode D .. is also connected to the first input e + of a differential amplifier A connected.
Der Verstärker A ist im vorliegenden Fall ein Rechenverstärker bekannter Art mit zwei Stromversorgungsklemmen und 2, die mit Span nungs quelle η +V und -V verbunden sind, und mit einer Einstellanordnung, die durch ein Potentiometer gebildet ist, dessen beide Klemmen ati zwei Hilfseingänge und 4 des Verstärkers angeschlossen sind. Der Schleifer des Potentiometers ist mit der Spannungsquelle -V verbunden, und seine Verstellung ermöglicht die Kompensierung eines eventuellen Fehlabgleichs des Verstärkers, so daß es möglich wird, am Ausgang des Verstärkers ein Signal O su erhalten, wenn die den beiden Haupteingängen e+ und e-In the present case, the amplifier A is an arithmetic and logic amplifier of a known type with two power supply terminals and 2, which are connected to voltage source η + V and -V, and with an adjustment arrangement which is formed by a potentiometer, the two terminals of which have two auxiliary inputs and 4 of the amplifier are connected. The wiper of the potentiometer is connected to the voltage source -V, and its adjustment makes it possible to compensate for a possible misalignment of the amplifier, so that it is possible will receive a signal O su at the output of the amplifier if the two main inputs e + and e-
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zugeführten Signale gleich sind.supplied signals are the same.
Der Ausgangs S(+) des Verstärkers A ist zugleich der Ausgang des Detektors. Dieser Ausgang ist mit der ersten Klemme eines Widerstands Rc und mit einem festen Kontakt 7 eines Umschalters K mit drei Stellungen verbunden, dessen beide anderen festen Kontakte 8 und 9 jeweils mit der ersten Klemme eines Widerstands Rg bzw. R™ verbunden sind, deren zweite Klemmen an Masse liegen. Der bewegliche Kontakt 6 des Umschalters K ist einerseits mit der zweiten Klemme des Widerstands Rr und andrerseits mit der ersten Klemme eines Widerstands R, verbunden. Der Widerstand R, hat den gleichen Wert wie der Widerstand R1, und seine zweite Klemme ist mit der Anode 'einer Diode D2 verbunden, die vom gleichen Typ wie die Diode D1 ist.The output S (+) of the amplifier A is also the output of the detector. This output is connected to the first terminal of a resistor Rc and to a fixed contact 7 of a three-position switch K, the other two fixed contacts 8 and 9 of which are each connected to the first terminal of a resistor Rg and R ™, the second terminals of which to be in mass. The movable contact 6 of the changeover switch K is connected on the one hand to the second terminal of the resistor Rr and on the other hand to the first terminal of a resistor R. The resistor R 1 has the same value as the resistor R 1 and its second terminal is connected to the anode 'of a diode D 2 which is of the same type as the diode D 1 .
HIe Katode der Diode D2 ist mit einem invertierenden Eingang e- des Tarstäfkers A and mit einer Klemme eines Widerstands R, verbunden. The cathode of the diode D 2 is connected to an inverting input e of the Tarstäfkers A and to a terminal of a resistor R.
Die Diode D2 bildet mit dem Widerstand R, und der Gruppe der ums ehalt bare η Widerstände R1-, Rg, R~ eine Gegenkopplungsschleife zwischen dem Ausgang des Verstärkers A und seines Eingang e- ; diese Gegenkopplungsschleife ist in der Zeichnung mit B bezeichnet.The diode D 2 forms with the resistor R, and the group of resilient η resistors R 1 -, Rg, R ~ a negative feedback loop between the output of the amplifier A and its input e-; this negative feedback loop is denoted by B in the drawing.
Die Widerstände R2 und R* t deren zweite Klemmen an das negative Potential P gelegt sind, bestimmen in den Dioden D und D2 zwei Ströme gleichen Wertes. Diese Ströme, die auch dann vorhanden sind,* wenn kein Signal an den Eingang E angelegt ist, ermöglichen die Verringerung der Betriebsschwellenspannung der Dioden D1 und D2. Andrerseits wird auf diese Weise den den Eingängen e+ und e- des Verstärkers A zugeführten Signalen durch die Dioden die gleiche Teraperatufabhängigkeit erteilt, so daß die TemperaturWirkungen automatisch kompensiert sind und die ÜbertragungsfunktionThe resistors R 2 and R * t, the second terminals of which are connected to the negative potential P, determine two currents of the same value in the diodes D and D 2. These currents, which are also present when no signal is applied to input E, enable the operating threshold voltage of diodes D 1 and D 2 to be reduced. On the other hand, in this way the signals fed to the inputs e + and e- of the amplifier A are given the same temperature dependence by the diodes, so that the temperature effects and the transfer function are automatically compensated
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des Detektors sich nur wenig mit der Temperatur ändert.of the detector changes only slightly with temperature.
Die Anschlußrichtung der Dioden D1, D2 ist in Abhängigkeit von der gewünschten Polarität des Signals am Ausgang S(+) des Verstärkers A gewählt.The connection direction of the diodes D 1 , D 2 is selected as a function of the desired polarity of the signal at the output S (+) of the amplifier A.
Die Dioden D1, D« werden vom gleichen Typ gewählt und paarweise aussortiert.The diodes D 1 , D «are chosen of the same type and sorted out in pairs.
Falls die Dioden D1 und 3J2 nicht genau die gleiche Schwellen spannung aufweisen, kann dieser Mangel dadurch korrigiert werden, daß die Stellung des Schleifers des Potentiometers. entsprechend verändert wird, der dann zugleich diesenMangel und einen möglichen Fehlabgleich des Verstärkers kompensiert.If the diodes D 1 and 3J 2 do not have exactly the same threshold voltage, this deficiency can be corrected by adjusting the position of the wiper of the potentiometer. is changed accordingly, which then at the same time compensates for this deficiency and a possible misalignment of the amplifier.
Die Spannungsverstärkung G des Verstärkers hat den Wert 1, wenn sich der Umschalter K in der Stellung 7 befindet, d.h., wenn der Widerstand R,- kurzgeschlossen ist und die Widerstände Rg und R7 abgetrennt sind. Djese Spannungsverstärkung kann geändert werden: Sie nimmt einen der folgenden Werte an:The voltage gain G of the amplifier has the value 1 when the changeover switch K is in position 7, ie when the resistor R, - is short-circuited and the resistors Rg and R 7 are disconnected. This voltage gain can be changed: it takes one of the following values:
Rf- + R/- H.J· + RrjRf- + R / - H.J + Rrj
2H, oäer α = -2-« L 2H, or α = -2- « L
G «—2--—H,G «—2 --— H,
R6 R7 R 6 R 7
wenn sich der Umschalter K in der 'Stellung 8 oder in der Stellung 9 befindet.when the switch K is in the 'position 8 or in the Position 9.
Bei der Spannungsverstärkung G = 1 ist die Ausgangs spannung gleich der Spitzenspannung des EingangsSignaIs, wobei die Demodulationszeit konstante unter Vernachlässigung der Eingangs ströme des Verstärkers gleich dem Produkt C · R2 ist.With the voltage gain G = 1, the output voltage is equal to the peak voltage of the input signal, the demodulation time constant, ignoring the input currents of the amplifier, being equal to the product C · R 2 .
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Der beschriebene Detektor ist besonders günstig im vonEingangssignalen mit hoher Frequenz und kleiner Amplitude.The detector described is particularly cheap in of input signals with high frequency and small amplitude.
Die maximale Frequenz de3 HF-Eingangs signals ist nicht durch die Güte der verwendeten Dioden D.., D« beschränkt.The maximum frequency of the RF input signal is not limited by the quality of the diodes D .., D «used.
Die Ausgangsimpedanz des Detektors ist sehr klein.The output impedance of the detector is very small.
Eine Schaltung der beschriebenen Art ist mit den folgenden Schaltungselementen und S annungswerten praktisch ausgeführt worden:A circuit of the type described is practically implemented with the following circuit elements and values been:
D1, D2 = zwei Silizium-Dioden des Typs 5082-2800, hergestellt von der Firma Hewlett Packard.D 1 , D 2 = two silicon diodes of the type 5082-2800, manufactured by Hewlett Packard.
A : Rechenverstärker vom Typ TOA 1741 (oder TOA 2741),A: Computing amplifier of the type TOA 1741 (or TOA 2741),
hergestellt von der Fjrraa Transitron*.manufactured by Fjrraa Transitron *.
R1 β R- s 50 Ohm.R 1 β R- s 50 ohms.
R2 = R = 4.70 KiI0ohmR 2 = R = 4.70 Ki10 ohms
R5 = O OhmR 5 = O ohms
R6 =00R 6 = 00
R7 =00R 7 = 00
C = 15·1Ο~12 F
+ V = + 15 Volt
- V * - 15 Volt
P * - 15 VoltC = 15 1Ο ~ 12 F
+ V = + 15 volts
- V * - 15 volts
P * - 15 volts
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Die folgenden Ergebnisse sind erzielt norden:The following results are obtained north:
- die Schwellenspannung des Detektors liegt bei etwa 5mV bei 250C und ändert sich etwa um 0,05 mV/°C;- The threshold voltage of the detector is about 5 mV at 25 0 C and changes by about 0.05 mV / ° C;
- die maximale Eingangaspannung beträgt 12 YoIt Spitzenwert,- the maximum input voltage is 12 YoIt peak value,
Die beschriebene Aasführungsform ist natürlich nur als Beispiel anzusehen, und es sind verschiedene Abänderungen möglich· So kann beispielsweise bei dem beschriebenen Beispiel der Widerstand R.. für eine HF-Demodulation durch eine Drosselspule mit der Gleichstromimpedanz Null ersetzt werden. The described carrion form is of course only to be regarded as an example, and there are various modifications possible · So can for example with the described Example of the resistor R .. for HF demodulation a choke coil with zero DC impedance can be replaced.
PatentansprücheClaims
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