-
-
Demodulator
-
Die Erfindung betrifft einen Demodulator für frequenzmodulierte Schwingungen
mit einem Phasenschieberkondensator für das Eingangssignal und einem an den Phasenschieberkondensator
angeschlossenen, auf die Mittenfrequenz abgestimmten Parallelschwinqkreis, dem die
Demodulationsstufe nachgeschaltet ist.
-
Bei Empfängern für frequenzmodulierte Schwingungen muß das frequenzmodulierte
Eingangssignal in das Niederfrequenzausgangssignal umgewandelt werden. Eine Möglichkeit
hierfür besteht darin, das frequenzmodulierte Signal über eine kleine Kapazität
auf einen Parallelschwingkreis zu geben, dessen Resonanz bei der Mittenfrequenz
der frequenzmodulierten Eingangsschwingung liegt. Bei dieser Mittenfrequenz bildet
der Parallelschwingkreis somit einen ohmschen Widerstand, so daß die Phasenlage
der Schwingkreisspannung aufgrund der Phasenverschiebung durch den vorgeschalteten
Kondensator um 90° gegenüber der steuernden Eingangsspannung verschoben ist. Wenn
sich die Frequenz des Eingangssignals infolge der Niederfrequenzmodulation verändert,
befindet sich der Parallelschwingkreis nicht mehr in Resonanz, so daß auch die Phasenlage
der Schwingkreisspannung von der genannten 90°-Verschiebung abweicht.
-
Somit ist die Frequenzänderung des Eingangssignals in eine Phasenänderung
am Parallelschwingkreis umgewandelt worden.
-
Diese in der Phase verschobene Spannung wird mit der phasenunabhängigen
Steuerspannung, die vor dem Phasenschieberkondensator abgegriffen wird verglichen,
um am Ausgang der
Demodulatiosschalung eine Spannung zu erhalten,
die dem Maß der jeweiligen Phasenverschiebung entspricht. Hierzu eignet sich insbesondere
ein Vierquadrantenmultiplizierer, dem eine Integratorschaltung nachgeschaltet ist,
an der ein dem Niederfrequenzsignal entsprechendes Ausgangssignal abfällt. Eine
derartige Schaltung ist bekannt und ist beispielsweise in dem von AEG-TELEFUNKEN
hergestellten integrierten Schaltkreis TBA 120 S enthalten. Bei der bekannten Schaltung
wird der Parallelschwingkreis über zwei symetrisch angeordnete Kapazitäten von der
Eingangsstufe her angesteuert. Parallel zum Schwingkreis liegt eine Steuerstrecke
des Vierquadrantenmultiplizierers, während die andere Steuerstrecke galvanisch direkt
vom FM-Eingangss ignal angesteuert wird.
-
Diese bekannte Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß für den extern
zuzuschaltenden Parallelschwingkreis zwei Anschlußpins aus dem integrierten Halbleiterschaltkreis
herausgeführt werden müssen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Demodulatorschaltung anzugeben, bei der für den Anschluß des Parallelresonanzkreises
nur noch ein aus dem integrierten Schaltkreis herausgeführtes AnschLußpin erforderlich
ist. Diese Aufgabe wird bei einem Demodulator der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß der Parallelschwingkreis mit seinem einen Anschluß auf dem Bezugspotential
der Versorgungsspannungquelle liejt und sein anderer Anschluß kapazitiv mit der
Demodulationsstufe verbunden ist.
-
Bei dieser Schaltungsausführung wird ein Anschlußpin gegenüber den
bekannten Schaltungen eingespart. Die kapazitive Ankopplung des Resonanzschwingkreises
an die Demodulationsstufe erfolgt über einen in den Halbleiterschaltkreis integrierbaren
Kondensator. Der zwischen Parallelschwingkreis und Demodulationsstufe geschaltete
Kondensator sorgt für eine gleichstrommäßige Trennung
zwischen dem
ZF-Verstärker und der Demodulationsstufe, sodaß diese Demodulationsstufe gleichstrommäßig
optimal dimensioniert werden kann. Der Trennkondensator ist vorzugsweise etwas größer
als der Phasenschieberkondensator, jedoch sind die Größenverhältnisse derart, daß
beide Kondensatoren in den integrierten Schaltkreis mitintegriert werden können.
-
Die Erfindung und ihre Ausgestaltung wird anhand eines Ausführungsbeispieles
noch näher erläutert.
-
Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Demodulators,
während in der Fig. 2 ein spezielles Ausführungsbeispiel mit einem Vierquadrantenmultiplizierer
dargestellt ist.
-
Die Fig. 1 zeigt den Zwischenfrequenzverstärker mit den Transistoren
T1 und T2, zwischen deren Basiselektroden das frequenzmodulierte Eingangssignal
UFM anliegt. Die Kollektoren der beiden Transistoren T1 und T2 sind mit dem positiven
Pol der Versorgungsspannungsquelle US verbunden.
-
In den Emitterzweigen der beiden Transistoren T1 und T2 liegen die
Emitterwiderstände R1 und R2,an denen das verstärkte Eingangssignal für eine Steuerstrecke
der Demodullationsstufe D abfällt. Die Emitterelektroden der Transistoren T1 und
T2 bilden somit die Eingangsanschlüsse für die Demodulationsstufe, die über diese
Eingangsstrecke mit dem nicht phasenverschobenen, verstärkten Eingangssignal versorgt
wird. Die phasenverschobene frequenzmodulierte Spannung wird der Demodulationsstufe
D über einen Phasenschieberkodensator C1 und den Trennkondensator C2 zugeführt.
-
cl Der Kondensator C2 trennt die Demodulationsstufe vom Parallelschwingkreis
RS, der aus dem Kondensator C3 und der Induktivität # L1 besteht. Dieser Parallelschwingkreis
hat seine Resonanz bei der Frequenz, die die Mittenfreuquenz des frequenzmodulierten
Eingangssignals UFM bildet. Bei dieser Resonanzfrequenz wirkt der Parallelschwingkreis
als ohmscher Widerstand, so daß die Phasenverschiebung des über
die
Kondensatoren C1 und C2 auf den Demodulator gegebenen Eingangssignals 90° beträgt.
Die am Ausgang der Demodulationsstufe D ausgekoppelte Spannung wird an einem Integrator
aus dem Kondensator C4 und dem Widerstand R8 aufsummiert. Der Pegel dieser Ausgangsgleichsspannung
UNF ist ein Maß für das jeweilige Niederfrequenzsignal.
-
In der Schaltung gemäß Fig. 2 besteht die Demodulationsstufe aus einem
Vierquadranten-Multiplizierer. Auf die Eingangselektroden der Transistoren T3 und
T4, die einen Differenzverstärker bilden, wird das verstärkte Frequenz modulierte
Eingangssignal gegeben. In den Kollektorzweigen der Transistoren T3 und T4 liegt
jeweils eine weitere Differenzverstärkerstufe aus dem Transistorpaar T5 und T6 bzw.
T7 und T 8 Die Basiselektroden der Transistoren T6 und T7 bzw. T5 und T8 sind miteinander
verbunden.
-
Ebenso sind die Kollektoren der Transistoren T5 und T7, sowie T und
T miteinander verbunden und an den Strom-6 8 spiegelverstärker aus den Transistoren
Tg, Tlo und den Widerständen R5, R6 angeschlossen. Den Basiselektroden der Transistoren
T5 bis T8 wird über Basisvorwiderstände R3 und R4 eine stabilisierte Gleichspannung
zugeführt, durch die der Arbeitspunkt der Demodulationsstufe optimal eingestellt
werden kann. Die stabilisierte Spannung kann beispielsweise mit Hilfe einer Bandgap-reference-Schaltung
aus der Versorgungsspannung Us gewonnen werden. Die phasenverschobene, frequenzmodulierte
Eingangsspannung wird am Parallelschwingkreis RS abgegriffen und über den Trennkondensator
C2 auf die Basiselektroden der Transistoren T6 und T8 gegeben. Der Kondensator C2
bildet praktisch wechselstrommäßig einen Kurzschluß und trennt gleichstrommäßig
die Arbeitspunkteinstellung der Demodulationsstufe vom Zwischenfrequenzverstärker.
Am Kollektor des Transistors Tlo im Stromspiegelverstärker aus den Transistoren
Tg und Tlo wird das Ausgangssignal ausgekoppelt, das am Integrationsglied aus dem
Widerstand R8 und dem Kondensator C4 zum Ausgangssignal UNF integriert wird. Dieses
Ausgangs-
signal UNF bildet eine Gleichspannung mit variabler Pegelhöhe,
wobei die Pegelverschiebungen dem Niederfrequenzsignal entsprechen. Bei einem Ausführungsbeispiel
hatte der Phasenschieberkondensator C1 einen Wert von ca. 6 pF und der Trennkondensator
C2 einen Wert von ca 47 pF. Die Verbindungsstelle zwischen den beiden Kondensatoren
C1 und C2, die beide in den Halbleiter mitintegriert werden, wird aus dem Schaltkreis
als Anschlußpin herausgeführt.
-
An dieses Anschlußpin wird der Parallelschwingkreis RS aus dem Kondensator
C3 und der Induktivität L1 angeschlossen, der mit seinem anderen Anschlußpunkt auf
dem Bezugspotential der Versorgungsspannungsquelle Us und damit vorzugsweise auf
Masse liegt.