CN1288606A

CN1288606A - 检波电路

Info

Publication number: CN1288606A
Application number: CN99802241A
Authority: CN
Inventors: 宫成弘
Original assignee: NIIGATO PRECISION CO Ltd
Current assignee: NIIGATO PRECISION CO Ltd; TIF Co Ltd
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2001-03-21
Also published as: JP4215951B2; WO1999037019A1; TW415068B; EP1050956A4; EP1050956A1

Abstract

本发明以提供一种能够进行检波而波形不失真,能够容易地使整个电路芯片化的检波电路为目的。该电路具有类似于电流镜像电路的电路结构,通过电阻3把FET1与FET2此二者的栅极端子连接起来,AM调制了的被调制信号输入到电阻3的一端上。此外,把低通滤波器20连接到FET2的漏极端子上,从低通滤波器20的输出取出检波信号。把连接到FET2的漏极端子上的电阻6的阻值设定成连接到FET1的漏极端子上的电阻5的阻值的0.8倍左右,破坏了FET1一侧与FET2一侧的平衡。此外,把电阻5和6的阻值增大到某种程度,以使FET1、2在饱和区内工作。由低通滤波器只取出与被调制信号的正侧包络或负侧包络的某一方相关的信号。

Description

检波电路

技术领域

本发明涉及对幅度调制的被调制信号进行解调的检波电路。

背景技术

在对AM调制了的被调制信号进行解调时，大多使用二极管。图9为示出使用了二极管的检波电路之一例的电路图。把被调制信号通过隔直流用的电容器输入到二极管上，对其进行半波整流。把二极管的输出输入到低通滤波器上，除去载波分量，取出原来的信号(以下，称为检波信号)。

图10为示出二极管静态特性的图，横轴表示阳极与阴极之间的电压VF，纵轴表示在阳极与阴极之间流动的电流IF。如图示那样，二极管具有平方特性，在阳极与阴极之间的电压VF较小的区域内呈现出非线性的特性。因而，如果使用该区域进行检波，则以曲线T示出的被调制信号的波形已严重失真，成为以曲线U示出的那样。

另一方面，由于二极管在阳极与阴极之间的电压较大的区域内呈现出线性的特性，故还提出了通过使用该区域进行检波，降低了波形失真的电路，但是，存在着下述这样的问题，不但电路复杂化了，而且，由于构成电路的各元件的离散性等缘故而使特性不稳定。

此外，在想要把整个检波电路芯片化时，由于功耗等关系，希望使用CMOS工艺来形成电路的全部元件，但是，还存在着使用CMOS工艺难于制作二极管这样的问题。

发明的公开

本发明是鉴于这样的问题而创作的，其目的在于提供下述检波电路，能够进行检波而波形不失真，而且，能够容易地使整个电路芯片化。

本发明的检波电路具有基本上与电流镜像电路类似的结构。把第1电阻连接到第1与第2晶体管的各栅极端子之间，被调制信号输入到该第1电阻的一端上。此外，把低通滤波器连接到第2晶体管的漏极端子上，由该低通滤波器输出对被调制信号进行了解调的信号。通过调整连接在第1及第2晶体管的各漏极端子与规定的固定电源端子之间的第2及第3电阻的阻值，故意破坏了第1晶体管一侧与第2晶体管一侧的平衡，使得只有与被调制信号的正侧分量或负侧分量相关的信号的某一方出现在第2晶体管的漏极端子上。由此，由低通滤波器输出被调制信号的包络分量，即，调制前的信号。

此外，本发明的检波电路具有基本上与电流镜像电路类似的结构。把第1电阻连接到第1与第2NPN晶体管的各基极端子之间，被调制信号输入到该第1电阻的一端上。此外，把低通滤波器连接到第2NPN晶体管的集电极端子上，由该低通滤波器输出对被调制信号进行了解调的信号。通过调整连接在第1及第2NPN晶体管的各集电极端子与规定的固定电源端子之间的第2及第3电阻的阻值，故意破坏了第1NPN晶体管一侧与第2NPN晶体管一侧的平衡，使得只有与被调制信号的正侧分量或负侧分量相关的信号的某一方出现在第2NPN晶体管的集电极端子上。由此，由低通滤波器输出被调制信号的包络分量，即，调制前的信号。

此外，本发明的检波电路具有基本上与电流镜像电路类似的结构。把第1电阻连接到第1与第2PNP晶体管的各基极端子之间，被调制信号输入到该第1电阻的一端上。此外，把低通滤波器连接到第2PNP晶体管的发射极端子上，由该低通滤波器输出对被调制信号进行了解调的信号。通过调整连接在第1及第2PNP晶体管的各发射极端子与规定的固定电源端子之间的第2及第3电阻的阻值，故意破坏了第1PNP晶体管一侧与第2PNP晶体管一侧的平衡，使得只有与被调制信号的正侧分量或负侧分量相关的信号的某一方出现在第2PNP晶体管的发射极端子上。由此，由低通滤波器输出被调制信号的包络分量，即，调制前的信号。

在以上3种检波电路中，通过把第3电阻的阻值对第2电阻的阻值之比设定为1以下的规定范围内之值，例如0.8，不附加其它特殊电路，就能够只提取与被调制信号的正侧包络或负侧包络的某一方相关的信号。

此外，通过把第4电阻与电容器串联连接来构成低通滤波器，可简化电路结构，还使芯片化变得容易。

附图的简单说明

图1为应用了本发明的一实施形态的检波电路的电路图；

图2为说明电流镜像电路的原理的图；

图3为说明在工作点处于饱和区内时，检波电路的工作的图；

图4为示出图1的检波电路的交流工作的等效电路图；

图5为说明在工作点处于放大区内时，检波电路的工作的图；

图6为示出在改变了电阻比时，工作点移动的情况的图；

图7为使用NPN晶体管构成的检波电路的电路图；

图8为使用PNP晶体管构成的检波电路的电路图；

图9为示出使用了二极管的检波电路之一例的电路图；以及

图10为示出二极管静态特性的图。

用于实施发明的最佳形态

以下，一边参照附图，一边具体地说明应用了本发明的检波电路。

图1为应用了本发明的一实施形态的检波电路的电路图。该检波电路为对AM调制了的被调制信号进行解调用的电路，可用于AM广播接收机等中。在检波电路内部，设有源极接地的两个MOS型的FET1、2，通过电阻3把FET1、2的各栅极端子互相连接起来，AM调制了的被调制信号通过电容器4输入到电阻3的一端上。把FET1、2这2个晶体管的各漏极端子分别通过电阻5、6连接到电源端子Vdd上。此外，把由电阻7及电容器8构成的低通滤波器20连接到一方FET2的漏端子上，由该低通滤波器20输出检波信号。低通滤波器20的输出例如，被低频放大电路(未图示)放大后，由扬声器(未图示)输出声音。

在图1中示出的检波电路中，用符号10示出的部分在外观上具有与电流镜像电路类似的结构。图2为说明电流镜像电路的原理的图。如该图中所示，电流镜像电路具备栅极端子直接连接的FET11、12这2个晶体管，并具有下述结构，把第1晶体管FET11的栅极端子与漏极端子短路，同时，把各FET11、12的漏极端子分别通过电阻13、14连接到电源端子Vdd上。

图2中示出的FET11、12，通常是在半导体晶片上接近的区域中以相同的面积来形成，其电特性完全相等。此外，由于使FET11的栅极端子与漏极端子短路，故FET11的漏与栅极之间的电压V_DG变成零，FET11在饱和区中工作。因而，FET11的漏电流ID和源电流IS变成相等。此外，由于使FET11、12的栅极端子短路，故双方的栅极电压VG变成相等，出现在电阻13两端上的电压与出现在电阻14两端上的电压变成相等。因此，如果使电阻13与14这2个电阻的阻值相等，则各FET11、12的漏电流变成总是恒定的，图2中示出的电流镜像电路作为恒流电路来工作。

另一方面，在图1的用符号10示出的部分中，不把电阻5、6这2个电阻的各阻值设定成相同，例如，把电阻5的阻值R1与电阻6的阻值R2之比设定成0.8。这样，如果把电阻5、6这2个电阻的各阻值设定成不同的值，则破坏了在FET1一侧与FET2一侧的平衡，流过电阻5的电流与流过电阻6的电流变成不一致。再者，有关电阻5、6这2个电阻的电阻比之设定方法，后述。

此外，在图1的用符号10示出的部分中，在FET1、2这2个晶体管的各栅极端子之间连接了电阻3。该电阻3是为了防止由输入端子Vin输入的被调制信号通过图1的虚线箭头路径流动而设置的。

图3为说明图1中示出的检波电路的工作的图。该图中，把横轴作为漏极与源极之间的电压VDS、把纵轴作为漏电流ID，示出了在使栅极端子电流IG变化时，FET1、2的工作特性。以下，把极漏电流ID随着漏极与源极之间的电压VDS而急剧地变化的区域A称为饱和区，把即使漏极与源极之间的电压VDS变化漏电流ID也不变化的区域B称为活性区。

图1中示出的检波电路的直流工作，可用下列(1)式来表示：

Vdd=R2×ID+VDS (1)把(1)式变形，成为(2)式：

ID=-(1/R2)VDS+Vdd/R2 (2)该(2)式表示直流负载线，图3的直线P与之对应。

另一方面，如果低通滤波器20内部的电容器8的电容量足够大，对交流视为短路状态，则图1中示出的检波电路的交流工作与图4中示出的电路等价。因而，如果假定交流负载的阻抗为ZL，则FET2的输出电压vDS与电流iC之关系成为(3)式：

ic=-(1/ZL)vDS (3)该(3)式表示交流负载线，图3的直线Q与之对应。

上述直流负载线与交流负载线相交之点为工作点T，以该工作点T为中心对被调制信号进行检波。在假定工作点T如图5中所示处于FET1、2的活性区内的情况下，输入到检波电路上的被调制信号(图5的曲线R’)以不失真、与原样大体相同的波形输入到低通滤波器20上(图5的曲线S’)。

与此不同，图3示出了把工作点T设定于FET1、2的饱和区内的状态。此时，只提取与被调制信号S负侧的包络相关的信号(图3的曲线S)通过使该信号通过低通滤波器20，能够以高精度对被调制信号进行检波。

这样，为了对被调制信号进行检波，必须使FET1、2在饱和区内工作，因此，在本实施形态的检波电路中，把电阻5、6这2个电阻的各阻值设定成规定值以上。

例如，如果假定电源电压Vdd为5伏、流过电阻5的电流为100μA、FET1的导通电阻为0.2V，则在假定电阻5的阻值R1为10KΩ的情况下，由于电阻5两端的电压变成1伏，在FET1的漏与源之间出现4伏，故不能使FET1饱和。另一方面，如果把电阻5的阻值R1确定为49KΩ，则由于FET1的漏与源之间的电压变成0.1伏，故FET1可靠地在饱和区内工作。因而，必须考虑到流过电阻5、6的电流值及电源电压值，把电阻5、6的各阻值设定成某种程度的大值。

此外，在本实施形态的检波电路中，把电阻6的阻值R2与电阻5的阻值R1之比设定成0.8左右。图6为示出在改变了电阻5与电阻6的电阻比时，工作点T移动的情况的图。在该图中，实线P示出满足R1=0.8×R2关系时的直流负载线，一点划线P’示出R1=R2时的直流负载线。从图示3知，把电阻5、6的电阻比确定为0.8(R1=0.8×R2)时的工作点T存在于比确定为R1=R2时的工作点T’更深的饱和区一侧。

这样，在保持电阻5与电阻6的电阻比为0.8左右的状态下，通过以使FET可靠地在饱和区内工作的方式来确定电阻5、6这2个电阻的各阻值，能够如图3中所示，只提取AM调制了的被检波信号的正侧或负侧的包络分量。

此外，由于在FET1、2的饱和区内，漏电流ID随着漏极与源极之间的电压VDS而线性地变化，故如果把工作点设定在饱和区内对被调制信号进行检波，则波形完全不失真。此外，由于本实施形态的检波电路具有类似于在对运算放大器进行芯片化等时可良好地使用的电流镜像电路的电路结构。故芯片化是容易的，此外，通过芯片化，可使FET1、2及电阻5、6无电特性的离散性，可进行高精度的检波工作。

此外，电阻5、6这2个电阻的电阻比不一定必须是0.8，最好是利用FET1、2的hFE与电源电压Vdd的电压值等的关系来确定适当的值。

图1中，示出了使用MOSFET1、2来构成检波电路之例，但是，也可以使用双极晶体管来构成检波电路。例如，图7示出使用NPN晶体管构成的检波电路之一例，图8示出使用PNP晶体管构成的检波电路之一例。

此外，在图1中示出的构波电路中，把电阻5、6这2个电阻的每一个的一端连接到共用电源端子Vdd上，但是，也可以把不同的电压施加到电阻5、6这2个电阻的每一个的一端上。此外，也可以把FET1、2这2个晶体管的每一个的源端子连接到电阻等以外的其它元件上，来代替将该源端子接地。

工业上利用的可能性

如上所述，按照本发明，由于不使用二极管，而是利用晶体管的饱和区线性址进行检波处理，故能不失真地对被调制信号进行解调。此外，由于具有与电流镜像电路类似的电路结构，故能够容易地使整个检波电路芯片化，此外，通过芯片化可使构成检波电路的各元件无电特性的离散性。由于除了第2及第3电阻的阻值之外更无调整部位，故可使制品之间无离散性。

Claims

1．一种检波电路，用来对AM调制了的被调制信号进行解调，其特征在于，具备：

第1晶体管，其栅极与漏极之间短路；

第2晶体管，上述被调制信号输入到其栅极端子上；

第1电阻，其连接到上述第1与第2晶体管的各栅极端子之间；

第2及第3电阻，其连接到上述第1及第2晶体管的各漏极端子与规定的固定电源端子之间；以及

低通滤波器，其连接到上述第2晶体管的漏极端子上，用来输出对上述被调制信号进行了解调的信号。

2．根据权利要求1中所述的检波电路，其特征在于，设定上述第2与第3电阻的电阻比，以使上述低通滤波器输出与上述被调制信号的正侧包络线或负侧包络线的某一方相关的信号。

3．根据权利要求2中所述的检波电路，其特征在于，调整上述第2及第3电阻的阻值，以使上述第1及第2晶体管在饱和区中工作。

4．根据权利要求2中所述的检波电路，其特征在于，把上述第3电阻的阻值对上述第2电阻的阻值之比设定为1以下的规定范围内之值。

5．根据权利要求1中所述的检波电路，其特征在于，把第4电阻与电容器串联连接来构成上述低通滤波器，从上述第4电阻与上述电容器的连接点输出已解调的信号。

6．一种检波电路，用来对AM调制了的被调制信号进行解调，其特征在于，具备：

第1NPN晶体管，其基极与集电极之间短路；

第2NPN晶体管，上述被调制信号输入到其基极端子上；

第1电阻，其连接到上述第1与第2NPN晶体管的各基极端子之间；

第2及第3电阻，其连接到上述第1及第2NPN晶体管的各集电极端子与规定的固定电源端子之间；以及

低通滤波器，其连接到上述第2NPN晶体管的集电极端子上，用来输出对上述被调制信号进行了解调的信号。

7．根据权利要求6中所述的检波电路，其特征在于，设定上述第2与第3电阻的电阻比，以使上述低通滤波器输出与上述被调制信号的正侧包络线或负侧包络线的某一方相关的信号。

8．根据权利要求7中所述的检波电路，其特征在于，调整上述第2及第3电阻的阻值，以使上述第1及第2NPN晶体管在饱和区中工作。

9．根据权利要求7中所述的检波电路，其特征在于，把上述第3电阻的阻值对上述第2电阻的阻值之比设定为1以下的规定范围内之值。

10．根据权利要求6中所述的检波电路，其特征在于，把第4电阻与电容器串联连接来构成上述低通滤波器，从上述第4电阻与上述电容器的连接点输出已解调的信号。

11．一种检波电路，用来对AM调制了的被调制信号进行解调，其特征在于，具备：

第1PNP晶体管，其基极与发射极之间短路；

第2PNP晶体管，上述被调制信号输入到其基极端子上；

第1电阻，其连接到上述第1与第2PNP晶体管的各基极端子之间；

第2及第3电阻，其连接到上述第1及第2PNP晶体管的各发射极端子与规定的固定电源端子之间；以及

低通滤波器，其连接到上述第2PNP晶体管的发射极端子上，用来输出对上述被调制信号进行了解调的信号。

12．根据权利要求11中所述的检波电路，其特征在于，设定上述第2与第3电阻的电阻比，以使上述低通滤波器输出与上述被调制信号的正侧包络线或负侧包络线的某一方相关的信号。

13．根据权利要求12中所述的检波电路，其特征在于，调整上述第2及第3电阻的阻值，以使上述第1及第2PNP晶体管在饱和区中工作。

14．根据权利要求12中所述的检波电路，其特征在于，把上述第3电阻的阻值对上述第2电阻的阻值之比设定为1以下的规定范围内之值。

15．根据权利要求11中所述的检波电路，其特征在于，把第4电阻与电容器串联连接来构成上述低通滤波器，从上述第4电阻与上述电容器的连接点输出已解调的信号。