DE1257887B - Mixing circuit with one transistor - Google Patents

Mixing circuit with one transistor

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DE1257887B
DE1257887B DE1965C0036325 DEC0036325A DE1257887B DE 1257887 B DE1257887 B DE 1257887B DE 1965C0036325 DE1965C0036325 DE 1965C0036325 DE C0036325 A DEC0036325 A DE C0036325A DE 1257887 B DE1257887 B DE 1257887B
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Inventor
Jean Paul Emile Sigwald
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Compagnie Francaise Thomson Houston SA
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Compagnie Francaise Thomson Houston SA
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/12Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of semiconductor devices having more than two electrodes

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

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H03dH03d

Deutsche Kl.: 21 a4 - 24/01 German class: 21 a4 - 24/01

C36325IXd/21a4
6. Juli 1965
4. Januar 1968
C36325IXd / 21a4
July 6, 1965
4th January 1968

Die Erfindung betrifft eine Mischschaltung mit einem Transistor, dessen Basiselektrode das Signal des örtlichen Oszillators und das Eingangssignal zugeführt werden.The invention relates to a mixer circuit with a transistor, the base electrode of which receives the signal of the local oscillator and the input signal.

Es sind in der Elektronik bereits zahlreiche Mischschaltungen bekannt. Mit ihnen ist es möglich, aus zwei Eingangssignalen bestimmter Frequenzen zahlreiche weitere Signale mit Frequenzen zu erhalten, die sich aus der additiven oder subtraktiven Kombination der Eingangssignalfrequenzen ergeben. In anderen Anwendungsfällen gestatten diese Schaltungen die Frequenzumwandlung verschiedener Signale in Signale mit einer einzigen, der sogenannten Zwischenfrequenz (ZF). In diesem Fall ergeben sich die bekannten Vorteile solcher Schaltungen hauptsächlich daraus, daß Signale durch einen auf eine einzige Frequenz abgestimmten und demzufolge äußerst selektiven ZF-Verstärker verstärkt werden können. Eine solche Ausführung führt vor allem zu einer hohen Verstärkung und einem äußerst geringen ao Rauschfaktor. In den Schaltungen dieser Art werden Elektronenröhren, Dioden oder Transistoren verwendet. Die mit Röhren oder Transistoren ausgerüsteten Schaltungen besitzen den Nachteil, ein mit einem beachtlichen Rauschen behaftetes Signal zu liefern. Ferner ist für ein Eingangssignal hoher Amplitude die Amplitude des Ausgangssignals nicht mehr proportional der Amplitude des Eingangssignals, woraus sich im Fall eines amplitudenmodulierten Signals eine beachtliche Verzerrung und im Fall eines frequenzmodulierten Signals eine Übermodulation ergibt. Die Diodenschaltungen dagegen führen nur zu einem geringen Rauschen, dämpfen jedoch das Signal in ganz beachtlichen Verhältnissen. Die Leistung eines Signals wird nämlich am Ausgang einer mit Dioden besetzten Mischschaltung häufig auf den zehnten Teil herabgesetzt.Numerous mixer circuits are already known in electronics. With them it is possible to get out two input signals of specific frequencies to receive numerous other signals with frequencies, resulting from the additive or subtractive combination of the input signal frequencies. In In other applications, these circuits allow the frequency conversion of various signals into signals with a single, the so-called intermediate frequency (IF). In this case arise the known advantages of such circuits mainly from the fact that signals through a to a A single frequency tuned and therefore extremely selective IF amplifier can be amplified can. Such a design leads above all to a high gain and an extremely low ao Noise factor. Electron tubes, diodes or transistors are used in the circuits of this type. The circuits equipped with tubes or transistors have the disadvantage of having a to deliver a considerable noisy signal. It is also higher for an input signal Amplitude the amplitude of the output signal is no longer proportional to the amplitude of the input signal, which in the case of an amplitude-modulated Signal has considerable distortion and, in the case of a frequency modulated signal, overmodulation results. The diode circuits, on the other hand, only produce a low level of noise, but attenuate the signal in very considerable proportions. The power of a signal is namely at the output a mixer circuit equipped with diodes is often reduced to a tenth part.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1093 834 ist bereits eine Mischschaltung der eingangs genannten Art bekannt, die einen Frequenzumsetzer bildet und dazu bestimmt ist, die Wirkung der für eine selbsttätige Volumensteuerung vorgesehenen Schaltung eines Funkempfängers zu verstärken und dessen Selektivität herabzusetzen.From the German Auslegeschrift 1093 834 a mixed circuit of the aforementioned is already Kind known that forms a frequency converter and is intended to have the effect of for an automatic To amplify volume control provided circuit of a radio receiver and its Reduce selectivity.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Mischschaltung der einleitend erwähnten Art zu schaffen, die alle zuvor aufgeführten Nachteile vermeiden läßt und bei geringem Rauschen eine starke Änderung des Eingangssignals zuläßt, ohne dabei den Sättigungszustand zu erreichen, wobei die Umsetzerverluste der Schaltung kleiner als 1 db sein sollen.In contrast, the invention is based on the object of providing a mixer circuit of the type mentioned in the introduction To create kind that can avoid all the disadvantages listed above and with low noise allows a strong change in the input signal without reaching the saturation state, The converter losses of the circuit should be less than 1 db.

Mischschaltung mit einem TransistorMixing circuit with one transistor

Anmelder:Applicant:

Compagnie Frangaise ThomsonCompagnie Frangaise Thomson

Houston-Hotchkiss Brandt, ParisHouston-Hotchkiss Brandt, Paris

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,Dipl.-Ing. Dipl. Oec. publ. D. Lewinsky,

Patentanwalt,Patent attorney,

8000 München 21, Gotthardstr. 818000 Munich 21, Gotthardstr. 81

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Jean Paul Emile Sigwald, Sarcelles, Seine-et-Oise (Frankreich)Jean Paul Emile Sigwald, Sarcelles, Seine-et-Oise (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 9. Juli 1964 (981236)France 9 July 1964 (981236)

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention specified in claim 1.

Die Schaltung nach der Erfindung besitzt einen hohen Gegenkopplungsgrad, der dazu führt, daß das am Ausgang austretende resultierende Signal in seiner Amplitude dem schwächsten Eingangssignal in einem weiten Amplitudenbereich proportional bleibt. Das an den Schaltungseingang angelegte Eingangssignal kann außerordentlich unterschiedliche Werte annehmen, ohne daß die Schaltung eine Sättigung aufweist. Das dem Ausgangssignal anhaftende Rauschen und die Umsetzverluste sind sehr gering. Die Sättigung der Schaltung gemäß der Erfindung stellt sich vielmehr nur ein, wenn der Wert des Eingangssignals von gleicher Größenordnung wie der des Oszillatorsignals ist. Die Schaltung nach der Erfindung besitzt somit die Vorteile der bekannten mit Dioden ausgerüsteten Mischschaltungen, ohne deren Nachteile, insbesondere eine ins Gewicht fallende Dämpfung des Signals, zu besitzen, da der Verstärkungsgrad eines in Kollektorschaltung betriebenen Transistors etwa bei 1 liegt.The circuit according to the invention has a high degree of negative feedback, which leads to the fact that The amplitude of the resulting signal emerging at the output corresponds to the weakest input signal remains proportional over a wide range of amplitudes. The one applied to the circuit input Input signal can assume extremely different values without the circuit having a Shows saturation. The noise attached to the output signal and the conversion loss are great small amount. Rather, the saturation of the circuit according to the invention only occurs when the value of the input signal is of the same order of magnitude as that of the oscillator signal. The circuit after the invention thus has the advantages of the known mixer circuits equipped with diodes, without having their disadvantages, in particular significant attenuation of the signal, since the Gain of a transistor operated in a collector circuit is approximately 1.

In der Zeichnung sind Schaltungen der erfindungsgemäßen Art in zwei beispielsweise gewählten Ausführungsformen schaltbildmäßig veranschaulicht.The drawing shows circuits of the type according to the invention in two exemplary selected embodiments illustrated in the circuit diagram.

709 717/204709 717/204

Claims (1)

3 43 4 Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Schaltschema einer des an den Eingang El angelegten EingangssignalsFig. 1 shows a simplified schematic diagram of a of the voltage applied to the input El input signal speziellen Ausführung einer Signalmischschaltung abgestimmt. Das Eingangssignal mit der Frequenz F2 special design of a signal mixing circuit. The input signal with frequency F2 nach der Erfindung; verschiebt periodisch den Betriebspunkt des Tran-according to the invention; periodically shifts the operating point of the Fig. 2 stellt in vereinfachtem Schaltschema eine sistors Ql auf der KurveIR = F (VEB), in welcher abgewandelte Ausführung einer solchen Signalmisch- 5 Gleichung IE denEmitterstrom und VEB die Emitterschaltung dar. Basis-Spannung des Transistors Q1 darstellen. Da2 shows a simplified circuit diagram of a transistor Ql on the curve IR = F (VEB), in which a modified version of such a signal mixing equation IE shows the emitter current and VEB shows the emitter circuit. Base voltage of transistor Q1 . There Bei der in F i g. 1 wiedergegebenen Schaltung wird das Signal mit der Frequenz FI eine verhältnismäßig an die eine Eingangsklemme El ein Signal angelegt, hohe Amplitude besitzt, verschiebt sich der Betriebsdas äußerst unterschiedliche Amplitudenwerte an- punkt des Transistors Ql auf einer nichtlinearen nehmen kann. An die andere Eingangsklemme El io Kurve. Hieraus ergibt sich bekanntlich eine Moduwird ein weiteres Signal mit verhältnismäßig hoher lation des Signals der Frequenz Fl mit dem Signal Amplitude angelegt, das von einem nicht dargestell- der Frequenz Fl, so daß an dem Emitter des Tränten Ortsoszillator geliefert wird. An einer Ausgangs- sistors Ql Signale mit der Frequenz Fl, Fl, klemme S wird ein Ausgangssignal abgenommen. Die Fl+ Fl, Fl-Fl sowie deren Oberwellen auf-Eingangsklemmeßl ist mit dem einen Ende einer 15 treten. Der Resonanzstromkreis COl ist auf die Wicklung ESl verbunden, die mit einer Induktivität Frequenz Fl — Fl abgestimmt und siebt das beil 1 induktiv gekoppelt ist. Das andere Ende der treffende Signal aus, das auf Seiten seines niedrigen Wicklung ESl liegt an einem festen Potential wie Scheinwiderstandes an die Ausgangsklemme S abge-Masse. Die Induktivität Ll liegt mit ihrem einen geben wird. Die Schaltung des in Kollektorschaltung Ende an der Schaltungsstelle A und über einen 20 betriebenen Transistors Q1 verleiht dem Stromkreis Kopplungskondensator C 5 an der zweiten Eingangs- einen hohen Gegenkopplungsgrad von nahezu 1, was klemme El sowie an einem veränderlichen Konden- eine hohe Sättigung des Transistors unter völliger satorCl. Die Gesamtheit von Induktivität Ll und Beibehaltung einer guten Proportionalität zwischen veränderlichem Kondensator Cl bilden einen Ein- der Amplitude der Ausgangssignale mit der Frequenz gangsresonanzstromkreis COl. Mit ihrem anderen 25 Fl — Fl und derjenigen der schwächsten Eingangs-Ende liegt die InduktivitätLl an einem Schaltungs- signale mit der Frequenz Fl erreichen läßt. Die am knoten, an den ein Entkopplungskondensator C 2 und Ausgang zwischen Emitter und Masse auftretende zwei Vorspannungswiderstände Rl und Rl ange- Wechselspannung bleibt nämlich für verschiedene schlossen sind, die zwischen einer nicht dargestellten Betriebspunkte des Transistors praktisch gleich der Gleichstromquelle mit der Spannung + V und Masse 30 Eingangswechselspannung zwischen Basis und Masse, in Reihe geschaltet sind. Die Sättigung der Mischschaltung beginnt, wenn derIn the case of the in FIG. 1 reproduced circuit, the signal with the frequency FI is a relatively high amplitude applied to an input terminal El , the operation shifts that can take extremely different amplitude values at the transistor Ql to a nonlinear one. To the other input terminal El io curve. As is known, this results in a modulo, a further signal with a relatively high lation of the signal of the frequency Fl is applied with the signal amplitude, which is from a frequency Fl, not shown, so that the local oscillator is supplied to the emitter of the teardrop. An output signal is picked up at an output transistor Ql signals with the frequency Fl, Fl, terminal S. The Fl + Fl, Fl-Fl as well as their harmonics on the input terminal is with one end of a 15 step. The resonance circuit COl is connected to the winding ESl , which is tuned to an inductance frequency Fl - Fl and sieves that is inductively coupled with 1. The other end of the relevant signal, which is on the part of its low winding ESl, is at a fixed potential such as an impedance to the output terminal S from ground. The inductance Ll lies with its one will give. The circuit of the collector circuit at the end of the circuit point A and operated via a transistor Q1 gives the circuit coupling capacitor C 5 at the second input a high degree of negative feedback of almost 1, which leads to terminal El and a variable capacitor a high saturation of the transistor complete satorCl. The totality of inductance Ll and maintenance of a good proportionality between variable capacitor Cl form a one of the amplitude of the output signals with the frequency input resonance circuit COl. With its other 25 Fl - Fl and that of the weakest input end, the inductance Ll is connected to a circuit signal with the frequency Fl can be reached. The two biasing resistors Rl and Rl that occur at the node to which a decoupling capacitor C 2 and output between emitter and ground occur - AC voltage remains closed for different ones that are practically equal to the DC source with the voltage + V and between an operating point of the transistor (not shown) Ground 30 AC input voltage between base and ground, connected in series. The saturation of the mixer circuit begins when the Die zu mischenden, in der Induktivität Ll über- Wert des einfallenden Signals von gleicher Größenlagerten Signale werden an die Basis eines in Kollek- Ordnung wie der des Oszillatorsignals ist. torschaltung betriebenen Transistors Ql angelegt, Fig. 2 stellt in vereinfachtem Schaltschema eine dessen Kollektor an dem zu der erwähnten Gleich- 35 abgewandelte Ausführungsform der Signalmischstromquelle führenden Schaltungsanschluß und einem schaltung gemäß der Erfindung dar, welche den Vor-Entkopplungskondensator C 4 liegt. Die Mischung teil aufweist, eines der Eingangssignale unmittelbar der Signale erfolgt an der Basis-Emitter-Verbindung zu erzeugen. Diese Schaltung unterscheidet sich von des Transistors Ql. Der Emitter des Transistors Ql derjenigen gemäß Fig. 1 durch Hinzunahme eines ist durch einen durch einen Kondensator C 3 ent- 4° Schwingkreises CO3, der durch eine Induktivität Ll koppelten Widerstand R 3 vorgespannt. Das sich und einen veränderlichen Kondensator C 6 gebildet ergebende Signal wird von dem Emitter des Tran- und in den Kollektorkreis des Transistors Q1 eingesistors Ql abgegeben, der an einen Ausgangs- schleift ist, und durch Hinzufügung einer an die resonanzstromkreis CO2 geschaltet ist, der aus einer Induktivität Ll induktiv gekoppelten Rückkopp-Induktivität LO verhältnismäßig geringen Werts und 45 lungswicklung£53. Der Schwingkreis CO3 ist auf einem veränderlichen Kondensator CO verhältnis- die Frequenz Fl des Signals verhältnismäßig hoher mäßig hohen Werts besteht, der für die beiden zu Amplitude abgestimmt. Diese Zuschaltungen lassen mischenden Signale praktisch einen Kurzschluß auf an sich bekannte Art einen örtlichen Oszillatorbildet. Das resultierende Signal wird aber eine an kreis herstellen, der das Signal mit der Frequenz F 2 die Induktivität LO induktiv gekoppelte Wicklung 50 erzeugt, das an den Eingang El der Mischschaltung ESl an die AusgangsHemme S angelegt. angelegt wird, die bezüglich der Kollektorwechsel-In dieser besonderen Anwendungsart wird die spannung der Mischschaltung gemäß Fig. 1 nahezu Schaltung zur Mischung zweier Eingangssignale ver- identisch ist. Die bei den vorgeschlagenen Schaltunwendet, von denen das an den Eingang El angelegte gen verwendeten Transistoren können sowohl der Signal eine verhältnismäßig hohe Amplitude mit der 55 PNP- als auch der NPN-Type sein. Frequenz F2 und das andere, an den weiterenThe signals that are to be mixed and have the same magnitude in the inductance Ll of the incident signal are sent to the base of a collector order like that of the oscillator signal. gate circuit operated transistor Ql applied, Fig. 2 shows a simplified circuit diagram of its collector on the circuit connection leading to the mentioned DC-modified embodiment of the mixed signal current source and a circuit according to the invention, which is the pre-decoupling capacitor C 4. The mixing part has to generate one of the input signals directly of the signals at the base-emitter connection. This circuit is different from the transistor Ql. The emitter of the transistor Ql of that according to FIG. 1 by adding one is biased by a resonant circuit CO 3 ent- 4 ° by a capacitor C 3, the resistor R 3 coupled by an inductance Ll. Formed extending and a variable capacitor C 6 resulting signal is output eingesistors Ql from the emitter of transit and in the collector circuit of the transistor Q 1, which is looped to an output, and one is connected to the resonance circuit of CO2 by the addition, the from an inductance Ll inductively coupled feedback inductance LO of relatively low value and 45 development winding £ 53. The resonant circuit CO 3 is on a variable capacitor CO ratio- the frequency Fl of the signal consists of a relatively high, moderately high value, which is matched to the amplitude for the two. These connections allow the mixing signals to practically short-circuit a local oscillator in a manner known per se. The resulting signal is produced but a circle on which generates the signal having the frequency F 2, the inductance LO inductively coupled coil 50, which applied to the input El of the mixing circuit to output ESI arrester S. In this particular type of application, the voltage of the mixer circuit according to FIG. 1 is almost identical to the circuit for mixing two input signals. The transistors used in the proposed circuit, of which the transistors applied to the input El , both the signal of a relatively high amplitude with the 55 PNP and the NPN type. Frequency F2 and the other, on the further Eingang El angelegte Signal eine geringere Ampli- Patentansprüche: tude mit der Frequenz Fl besitzt, wobei sich amInput El applied signal has a lower ampli- Patent claims: tude with the frequency Fl, where am Ausgang S der Schaltung ein resultierendes Signal mit 1. Mischschaltung mit einem Transistor, dessen einer Frequenz einstellt, die gleich der Differenz der 6° Basiselektrode das Signal des örtlichen Oszillators Frequenzen der Eingangssignale ist und deren Ampli- und das Eingangssignal zugeführt werden, d a tude der Amplitude des schwächsten Eingangssignals durch gekennzeichnet, daß der Tranproportional ist. Der statische Betriebspunkt des sistor(0,l) in Kollektorschaltung betrieben und Transistors ist durch die Vorsparmungswiderstände an seine Basis ein auf die Frequenz des einfallen- Rl, Rl und A3 festgelegt. Der Ruhestrom des 65 den Signals (Fl) abgestimmter Eingangsresonanz-Transistors wird derart festgelegt, daß das durch, die kreis (COl) angeschlossen ist und daß in den Schaltung herbeigeführte Rauschen minimal ist. Der einen niedrigen Scheinwiderstand aufweisenden Resonanzstromkreis COl ist auf die Frequenz Fl Emitterkreis ein auf die ZwischenfrequenzOutput S of the circuit is a resulting signal with 1. Mixing circuit with a transistor, whose frequency is set, which is equal to the difference of the 6 ° base electrode, the signal of the local oscillator frequencies of the input signals and whose ampli and the input signal are supplied, since the tude Amplitude of the weakest input signal, characterized in that the tranproportional. The static operating point of the sistor (0, l) operated in collector circuit and transistor is set by the Vorsparmungswideristors at its base on the frequency of the incident Rl, Rl and A3. The quiescent current of the input resonance transistor tuned to the signal ( F1) is determined in such a way that the circuit (COl) is connected and that noise induced in the circuit is minimal. The resonance circuit COl, which has a low impedance, is set to the frequency Fl emitter circuit on to the intermediate frequency (F 2 —Fl) abgestimmter Ausgangsresonanzkreis (CO 2) eingeschleift ist. (F 2 —Fl) tuned output resonance circuit (CO 2) is looped in. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung des Oszillatorsignals (F 2) ein im Kollektorkreis des Transistors (QV) liegender Schwingkreis (CO3) vorgesehen und über einen Kondensator (C 5) an die Basis des Transistors (QV) eine dessen Kollektor und Basis rückkoppelnde Wicklung (ESi) geschaltet ist (F i g. 2).2. A circuit according to claim 1, characterized in that a resonant circuit (CO 3) located in the collector circuit of the transistor (QV) is provided for the generation of the oscillator signal (F 2) and via a capacitor (C 5) to the base of the transistor (QV ) a winding (ESi) that feeds back its collector and base is connected (FIG. 2). Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 709 717/204 12.67 © Bundesdruclcerei Berlin709 717/204 12.67 © Bundesdruclcerei Berlin
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