DE2108709B2 - AmpUtuden demodulator - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Amplituden-Demodulator großer EmpfindlichkeitThe invention relates to a high sensitivity amplitude demodulator
Bei den bekannten Anordnungen dieser Art erfolgt die Demodulation eines Signals geeigneter Amplitude in dem geradlinigen Bereich der Diodenkennlinie, weshalb sie gut ist. Dagegen wird die Güte einer Demodulation schlecht, wenn die Diode wegen der kleinen Amplitude der Signale unterhalb des geradlinigen Bereichs ihrer Kennlinie arbeitet Ferner ändert sich das Ausgangssignal des Detektors bei schwachen Signalen merklich in Abhängigkeit von der Temperatur.In the known arrangements of this type, a signal of a suitable amplitude is demodulated in the rectilinear area of the diode characteristic, which is why it is good. On the other hand, the quality of a demodulation bad if the diode because of the small amplitude of the signals works below the straight-line range of their characteristic curve. Furthermore, the output signal changes of the detector with weak signals noticeably depending on the temperature.
Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Amplituden-Demodulators, bei dem diese Nachteile vermieden sind.The aim of the invention is to provide an amplitude demodulator in which these disadvantages are avoided.
Nach der Erfindung ist ein Amplituden-Demodulator mit einem Diodendetektor, dessen Eingang das zu demodulierende Signal zugeführt wird und der im wesentlichen eine auf eine ÄC-Schaltung arbeitende Diode enthält, gekennzeichnet durch 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, und durch eine Vorspannungsanordnung für die Dioden, die so ausgebildet ist daß die Dioden beim Fehlen eines Eingangssignals von gleichen Strömen durchflossen sind.According to the invention is an amplitude demodulator with a diode detector, the input of which is to demodulating signal is supplied and the essentially one working on an A-C circuit Contains diode, characterized by a differential amplifier, the first input of which is connected to the output of the Diode of the detector arrangement is connected and which has a negative feedback loop that leads to its second input leads and contains a second diode, and by a biasing arrangement for the Diode, which is designed so that the diodes in the absence of an input signal of the same currents are flowed through.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing.
Der Demodulator besitzt einen Eingang E an den Klemmen eines Widerstands R\, wobei eine dieser Klemmen an Masse liegt und die andere mit der Anode einer Diode D1 verbunden ist, deren Kathode mit der einen Klemme eines Kondensators C und der einen Klemme eines Widerstands Ri verbunden ist. Die zweite Klemme des Kondensators Cliegt an Masse. Abgesehen von dam AnschluD der zweiten Klemme des Wider-The demodulator has an input E at the terminals of a resistor R \, one of these terminals being connected to ground and the other being connected to the anode of a diode D 1 , the cathode of which is connected to one terminal of a capacitor C and one terminal of a resistor Ri connected is. The second terminal of the capacitor C is grounded. Apart from the connection of the second terminal of the resistor
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65 stands Ri, der später beschrieben wird, bildet die Anordnung A1, D1, C, Ri eine klassische Detektoranordnung. 65 stand Ri, which will be described later, the arrangement A 1 , D 1 , C, Ri forms a classic detector arrangement.
Die Kathode der Diode D1 ist ferner mit dem ersten Eingang e+ eines Differenzverstärkers A verbunden.The cathode of the diode D 1 is also connected to the first input e + of a differential amplifier A.
Der Verstärker A ist im vorliegenden Fall ein Operationsverstärker bekannter Art mit zwei Stromversorgungsklemmen 1 und 2, die mit Spannungsquellen + V^und — V verbunden sind, und mit einer Einstellanordnung, die durch ein Potentiometer 5 gebildet ist dessen beide Klemmen an zwei Hilfseingänge 3 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 zu erhalten, wenn die den beiden Haupteingängen e+ und e— zugaführten Signale gleich sind.The amplifier A is in the present case an operational amplifier of a known type with two power supply terminals 1 and 2, which are connected to voltage sources + V ^ and - V , and with an adjustment arrangement, which is formed by a potentiometer 5, the two terminals of which are connected to two auxiliary inputs 3 and 4 of the amplifier are connected. The potentiometer wiper is connected to the voltage source - V, and its adjustment enables a possible misalignment of the amplifier to be compensated, so that it is possible to obtain a signal O at the output of the amplifier if the two main inputs e + and e- are added Signals are the same.
Der Ausgang S(+) des Verstärkers A ist zugleich der Ausgang des Demodulators. Dieser Ausgang ist mit de*· ersten Klemme eines Widerstands Äs 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 Re bzw. R] verbunden sind, deren zweite Klemmen an Masse .'iegen. Der bewegliche Kontakt 6 des Umschalters K ist einerseits mit der zweiten Klemme des Widerstands Rs und andererseits mit der ersten Klemme eines Widerstands A3 verbunden. Der Widerstand R3 hat den gleichen Wert wie der Widerstand Äi, und seine zweite Klemme ist mit.der Anode einer Diode Di verbunden, die vom gleichen Typ wie die Diode D1 istThe output S (+) of amplifier A is also the output of the demodulator. This output is connected to the first terminal of a resistor A and to a fixed contact 7 of a changeover switch K with three positions, the other two fixed contacts 8 and 9 of which are each connected to the first terminal of a resistor Re and R] second clamps to earth. The movable contact 6 of the switch K is connected on the one hand to the second terminal of the resistor Rs and on the other hand to the first terminal of a resistor A3. The resistor R 3 has the same value as the resistor Ai, and its second terminal is connected to the anode of a diode Di , which is of the same type as the diode D 1
Die Kathode der Diode D2 ist mit einem invertierenden Eingang e— des Verstärkers A und mit einer Klemme eines Widerstands R* verbunden.The cathode of the diode D 2 is connected to an inverting input e— of the amplifier A and to one terminal of a resistor R * .
Die Diode D2 bildet mit dem Widerstand Rj und der Gruppe der umschaltbaren Widerstünde R% R^ /?7 eine Gegenkopplungsschleife zwischen dem Ausgang des Verstärkers A und seinem Eingang e—; diese Gegenkopplungsschleife ist in der Zeichnung mit B bezeichnetThe diode D 2 forms with the resistor Rj and the group of switchable resistors R% R ^ /? 7 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 Ri und ft|, deren zweite Klemmen an das negative Potential P gelegt sind, bestimmen in den Dioden Di und D2 zwei Ströme gleichen Wertes. Diese Ströme, die auch dann vorhanden sind, wenn kein Signa! an den Eingang E angelegt ist, bewirken eine Verringerung der Betriebsschwellenspannung der Dioden D\ und D2. Andererseits wird auf diese Weise den den Eingängen e+ und e— des Verstärkers A zugeführten Signalen durch die Dioden die gleiche Temperaturabhängigkeit erteilt, so daß die Temperaturwirkungen automatisch weitgehend kompensiert sind und die Übertragungsfunktion des Demodulators sich nur wenig mit der Temperatur ändertThe resistors Ri and ft |, the second terminals of which are connected to the negative potential P , determine two currents of the same value in the diodes Di and D 2. These currents, which are also present when there is no Signa! is applied to the input E , cause a reduction in the operating threshold voltage of the diodes D \ and D 2 . 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 are automatically largely compensated and the transfer function of the demodulator changes only slightly with the temperature
Die Anschlußrichtung der Dioden Di, D2 ist in Abhängigkeit von der gewünschten Polarität des Signals am Ausgang 5( +) des Verstärkers A gewählt.The connection direction of the diodes Di, D 2 is selected as a function of the desired polarity of the signal at the output 5 (+) of the amplifier A.
Die Dioden Di, D2 werden vom gleichen Typ gewählt und paarweise aussortiert.The diodes Di, D 2 are chosen of the same type and sorted out in pairs.
Falls die Dioden D1 und D2 nicht genau die gleiche Schwellenspannungaufweisen, kann dieser Mangel dadurch korrigiert werden, daß die Stellung des Schleifers des Potentiometers 5 entsprechend verändert wird, der dann zugleich diesen Mangel und einen möglichen Fehlabgleich des Verstärkers kompensiert.If the diodes D 1 and D 2 do not have exactly the same threshold voltage, this deficiency can be corrected in that the position of the wiper of the potentiometer 5 is changed accordingly, which then simultaneously compensates for this deficiency and a possible misalignment of the amplifier.
Die Spannungsverstärkung G des Verstärkers hatThe voltage gain G of the amplifier has
den Wert I, wenn sich der Umschalter K in der Stellung 7 befindet, d. h, wenn der Widerstand Äs kurzgeschlossen ist und die Widerstände R6 und A7 abgetrennt sind. Diese Spannungsverstarkung kann geändert werden. Sie nimmt einen der Wertethe value I when the switch K is in position 7, d. h, when the resistor Äs is short-circuited and the resistors R 6 and A 7 are disconnected. This voltage gain can be changed. She takes one of the values
G R6 G R 6
an, je nachdem ob sich der Umschalter Kinder Stellung 8 oder in der Stellung 9 befindetdepending on whether the switch is in the child position 8 or in position 9
Bei der Spannungsverstärkung G=] ist die Ausgangsspannung gleich der Spitzenspannung des Eingangssignals, wobei die Demodulationszeitkonstante unter Vernachlässigung der Eingangsströme des Verstärkers gleich dem Produkt C- /feist.With the voltage gain G =] , the output voltage is equal to the peak voltage of the input signal, the demodulation time constant being equal to the product C- / fe, neglecting the input currents of the amplifier.
Der beschriebene Demodulator arbeitet besonders günstig im Fall von Eingangssignalen mit hoher Frequenz und kleiner Amplitude.The demodulator described works particularly favorably in the case of input signals with high Frequency and small amplitude.
Die maximale Frequenz des HF-Eingangssignals ist nicht durch die Güte der verwendeten Dioden D-,, Ch beschränktThe maximum frequency of the RF input signal is not limited by the quality of the diodes D- ,, Ch used
Die Ausgangsimpedanz des Demodulators ist sehr klein.The output impedance of the demodulator is very small.
Eine Schaltung der beschriebenen Art ist mit den folgenden Scha|tungs2|ementen und Spannungswerten
praktisch ausgeführt worden:
D ft Silizium-Dioden des Typs 5082-2800.
* Operationsverstärker vom Typ TOA 1741A circuit of the type described has been practically implemented with the following circuit elements and voltage values:
D ft silicon diodes of the type 5082-2800.
* TOA 1741 operational amplifier
oder TOA 2741.or TOA 2741.
Ä, = R1 = 50Ω
R2=R, = 470kßÄ, = R 1 = 50Ω
R 2 = R 1 = 470 kb
C= 15pF C = 15pF
in y_ jg yin y_ jg y
__ _15V__ _15V
Dabei sind in der dargestellten Stellung des Schalters K folgende Ergebnisse erzielt worden:The following results have been achieved in the position of switch K shown:
_ die Schwellungsspannung des Detektors liegt bei etwa 5 mV bei 25oC und ändert sjch etwa um 005mV/°c-_ the threshold voltage of the detector is around 5 mV at 25 o C and changes by around 005 mV / ° c-
" Je maximale E.ngangsspannung beträgt 12 Volt spitzenwert"Each maximum input voltage is 12 volts top value
Die beschriebene Ausfühningsform i«ßt verschiedene Abänderungen zu. So kann beispielsweise der Widerstand Ri für eine HF-Demodulation durch eine Drosselspule mit der Gleichstromimpedanz Null ersetzt 2~> werden.The embodiment described allows various modifications. For example, the resistance Ri for RF demodulation replaced by a choke with the DC impedance zero 2 ~> be.
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