DE3131763C2

DE3131763C2 - AM-Detektorschaltung

Info

Publication number: DE3131763C2
Application number: DE3131763A
Authority: DE
Inventors: Hiromi Kusakabe; Atsushi Kawasaki Kanagawa Ogawa
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-08-14
Filing date: 1981-08-11
Publication date: 1985-01-24
Also published as: JPH0255962B2; GB2081999A; JPS5737905A; GB2081999B; DE3131763A1; US4492926A

Abstract

Es wird ein Amplitudenmodulations-Detektor oder AM-Detektor angegeben, der mit einer AM-Erfassungseinrichtung versehen ist, die abhängig von einem ersten und einem zweiten Eingangssignal ein konstantes Gleichpegel-Ausgangssignal aufrechterhält, wobei das erste Signal das AM-Signal ist, und eine Rückkopplungseinrichtung aufweist, die mit der Erfassungseinrichtung zum Vergleichen des Ausgangsgleichpegels der Erfassungseinrichtung mit einem Bezugssignalpegel zum Erzeugen des zweiten Signals verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine AM-Detektorschaltung m gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine AM-Detektorschaltung dieser Art Ist bekannt aus der AT-PS 3 10 827. Bei einer AM-Detektorschaltung soll einerseits ein Ausgangssignal erzeugt werden, dessen Gleichspannungskomponente stets konstant bleibt, well nur dadurch der Aufbau eines nachgeschalteten NF-Verstärkers vereinfacht werden kann. Ferner kann dann Rauschen unterdrückt werden, das bei einer Frequenzbandumschaltung oder bei einer Umschaltung zu anderen Quellen wie einer FM-Detektorschaltung oder einem Bandgerät auftritt. Ein Rauschen tritt aufgrund einer plötzlichen Änderung der Glelchspannungskomponente In den Eingangssignalen zu dem NF-Verstärker auf. Ferner 1st es erwünscht, eine AM-Detektorschaltung als integrierte Schaltung ausführen zu können.

Bei der bekannten AM-Detektorschaltung Ist zwar die Ausführung als Integrierte Schaltung (!C) möglich, jedoch wird bei der bekannten AM-Detektorschaltung ein Rauschen nicht sicher unterdrückt, da die dort verwendete Gegenkopplung bei einem Demodulationstransistor angreift. Dadurch kann eine Pegelschwankung und damit ein Rauschen nicht vermieden werden. Deshalb müssen andere Maßnahmen vorgesehen werden, etwa Entkopplungskondensatoren zwischen der AM-Detektorschaltung und dem NF-Verstärker, was einer Ausführung als Integrierte Schaltung entgegen-

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen als IC ausführbaren AM-Detektor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ausgangsseitlg eine rauschfreie Gleichstromkopplung erreichbar Ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Durch die besondere Anordnung der Gegenkopplung, nämitch durch Ansteuerung des AM-Signals vor dem AM-Detektor wird ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Gleichkomponente konstant 1st, weshalb Entkopplungskondensatoren oder dergleichen nicht mehr vorgesehen werden müssen.

E Se Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Flg. 1 eine herkömmliche AM-Detektorschaltuns,

F1 g. 2 Verläufe von Ausgangssignalen der AM-Detektorschaltung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer AM-Detektorscha!- tung gemäß der Erfindung,

Fig. 4 Verläufe von Eingangs- und Ausgangssignalen der AM-Detektorschaltung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 ausführlich ein Schaltbild der AM-Detektorschaltung gemäß Flg. 3,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung-Herkömmliche AM-Detektorschaltungen, wie in F i g. 1 dargestellt, gegenüber denen die Erfindung eine Verbesserung darstellt, enthalten eine Eingangsslgnalquelle 10, wie einen Zwischenfrequenzverstärker (ZF-Verstärker), einen Koppeltransformator 12 und eine Erfassungsdiode 14 als AM-Detektor. Ein AM-Slgnal S;„ wird von der Eingangssignalquelle 10 der Erfassungsdiode 14 über den Koppeftransformator 12 zugeführt. Das AM-Slgnal besteht aus einem Zwlschenfrequenzslgnal (ZF-Signal), das durch aln Audiofrequenzsignal (NF-Slgnal) moduliert Ist. Das ΛΜ-Signal wird durch die Erfassungsdiode 14 so erfaßt, daß ein gleichgerichtetes Signal des AM-Signals an einem Ausgangsanschluß 16 auftritt, der mit der Erfassungsdiode 14 verbunden ist. Eine ZF-Frequenzkomponente In dem gleichgerichteten Signal wird über einen Kondensator 18 an Masse geführt, der zwischen dem Ausgangsanschluß 16 und einem Bezugspotentialanschluß 20 angeschlossen Ist, so daß das Ausgangssignal am Ausgangsanschluß 16 aus der NF-Signal komponente und einer Gleichkomponente zusammengesetzt Ist. Das Ausgangssignal hat typisch den In Fig. 2 dargestellten Verlauf, wobei die Kurve S_L einen nlederpegellgen Zustand und die Kurve S_H einen hochpegellgen Zustand zeigen. Der Pegelzustand des Ausgangssignals schwankt abhängig von einer Amplltudenpegelschwankung des ZF-Slgnals. Das nlederpegellge Ausgangssignal S_L besteht aus dem Im folgenden mit S_A bezeichneten NF-Slgnal und einer Gleichkomponente V_L. Andererseits besteht das hochpegelige Ausgangssignal S_H aus dem NF-Slgnal S_A und einer anderen Gleichkomponente V₁₁.

Die AM-Detektorschaltung gemäß Flg. 1 besitzt einige Einschränkungen wie sie erläutert werden. Zunächst muß die Erfassungsdiode 14 sehr gute Linearität der Durchlaß-Elngangsspannungs/Ausgangsstrom-Charakterlstlk besitzen, da sonst das Ausgangssignal dann verzerrt wird, wenn das AM-Slgnal relativ groß Ist. Welter muß ein NF-Verstarkcr, der der AM-Detektorschaltung folgt, ebenfalls hohe Eingangskapazität besitzen oder muß mit dem AM-Detektor über

einen Entkopplungskondensator verbunden sein, der bei Verwendung einer IC-Schaltun» schwer zu realisieren ist.

Fig.3 zeigt ein Blockschaltbild einer AM-Detektorschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Eingangssignalquelle 10, einer Erfasswngsdiode 14 als AM-Detektor und einem Gleichspannungsvergleicher 22 als Gegenkopplungsschaltung. Die Eingangssignalquelle, beispielsweise ein ZF-Verstärker 10; ist mit der Aütde der Erfassungsdiode 14 verbunden. Die Kathode der Erfassungsdiode 14 ist nicht nur mit dem Ausgangsanschluß 16 verbunden, sondern auch mit einem Eingang der als Gleichspannungsvergleicher arbeitenden Gegenkopplungsschaltung 22, wie beispielsweise einem Gteichsignalverstärker. Der Gleichspannungsvergleicher 22 ist an seinem anderen Eingang mit einer Bezugsspaimungsquelle 24 verbunden, und ist an seinem Ausgang mit dem als Eingang des AM-Detektors dienenden Verbindungspunkt 26 zwischen dem ZF-Verstärker 10 und der Erfassungsdiode 14 Ober eine Lastimpedanz 28 für den ZF-Verstarker iö verbunden.

Das AM-Signal mit der ZF-Frequenz wird v^a dem ZF-Verstärker 10 der Erfassungsdiode 14 zugeführt, so daß das gleichgerichtete Signal des AM-Signals am Ausgangsanschluß 16 auftritt. Eine ZF-Frequenzkomponente in dem gleichgerichteten Signal wird über einen Kondensator 18 an Masse geführt, der zwischen der Kathode der Erfassungsdiode 14 und dem Bezugspotentialanschluß angeschlossen Ist. Das Ausgangssignal am Ausgangsanschluß 16 besteht aus einem NF-Signal S_A und einer Gleichkomponente V, wie das in FIg. 4 dargestellt ist. Die Gleichkomponente V wird dem Gleichspannungsvergleicher 22 zugeführt und mit dem Bezugspegel V_n der Bezugsspannungsquelle 24 verglichen. Der Gleichspannungsverstärker 22 gibt ein Glelchausgangssignal V₀ abhängig von einer Differenz zwischen dem Bezugspegel V_R und der Gleichkomponente V des gleichgerichteten Signals ab. Eine NF-Frequenzkomponente, die zum Ausgang des Gleichspannungsvergleichers 22 gelangt, wird über einen Kondensator 30 an Masse geführt, der ζ ischen dem Ausgang des Gleichspannungsvergleichers 22 und dem Bezugspotentialanschluß 20 angeschlossen ist. Folglich wird die Erfassungsdiode 14 mit dem AM-Slgnal und dem Glelchausgangssignal V₀ zusammen versorgt. Deshalb Ist die Gleichkomponente V eine Spannung, die aus der gleichgerichteten Spannung des AM-Signals selbst und dem Glelchausgangssignal V₀ zusammengesetzt Ist.

Wenn sich das AM-Slgnal in seinem Pegel ändert, ändert sich die Gleichkomponente V, weil die gleichgerichtete Spannung des AM-Slgnals sich selbst ändert. Dann ändert sich das Gleichausgangssignal V_a des Glelchspannungsverg'.elchers 22 mit der Glelchkomponente K, jedoch entgegengesetzt dazu. Das heißt, wenn das AM-Slgnal In seinem Pegel zunimmt, nimmt der Glelchpegel am Verbindungspunkt 26 ab, well das Glelchausgangssignal V₁, abhängig von der Zunahme der Gleichkomponente V abnimmt. Folglich arbeitet das Glelchausgangssignal V₀ zum Unterdrücken der Änderung der Gleichkomponente V. Als Ergebnis wird die Gleichkomponente V auf einem Wert gehalten, der der gleiche wie der des Bezugspegels V_R 1st, trotz der Pegeländerung des AM-Signals. Deshalb besitzt das Ausgangssignal der Erfassdngsdlode 14 stets eine konstante Gleichkomponente V, die auf dem Bezugspegel V_R Behalten Ist. Das Gleichausgangssignal V₀ des Glelch-

spannungsvergleichers 22 wird einem Verstärkungsregler-Anschluß 32 (AGC-Anschluß 32) des ZF-Verstärkers 10 unter Verwendung der Änderung des Gleichausgangssignals Ko zugeführt.

Die Unterdrückungsrate der Änderung der Gleichkomponente ist eine Funktion des Schleifengewinns bzw. der Schleifenverstärkung G einer Gegenkopplungsschlelfe aus der Erfassungsdiode 14 und dem Gleichspannungsvergleicher 22 und ergibt sich gemäß:

K= MG,

wobei K die Unterdrückungsrate der Änderung der Glelchkomponenle ist. Die Schleifenverstärkung ist eine

Funktion des Übertragungs- bzw. Übergangsleitwerts gm des Gleichspannungsvergleichers 22 und ergibt sich zu:

G= gm

Zo - Zi

Zo + Zi'

.,vqKoj 2.0 die A.usgangsimpedanz des is'-Verstärkers 10 und Zi die Eingangsimpedanz der Erfassungsdiode 14 sind.
Folglich ergibt sich die Unterdrückungsrate K ger.iäß:

K = MG=- gm

1 Zo + Zi

Zo ■ Zi

Die Unterdrückungsrate K ist zweckmäßigerweise sehr klein, jedoch verursacht eine zu kleine Rate K, daß die Schleife sehr schlecht bzw. ungünstig schwingt. Deshalb wird die Rate K zweckmäßigerweise zwischen '/,„ und '/im bzw. zwischen 20 dB und 40 dB gewählt.

Flg. 5 zeigt ein ausführliches Schaltbild der AM-Detektorschaltung gemäß Flg. 3, wobei sich jedoch einige Abschnitte etwas unterscheiden. Der ZF-Verstärker 10 besteht aus zwei Differenzverstärkern 40 und 42. Der erste Differenzverstärker 40 enthält drei NPN-Transistoren 44, 46 und 48, von denen zwei (44 und 46) emitterseltig miteinander verbunden sind und der ander i (48) koliektorseltig mit den Emittern der ersten beiden Transistoren 44 und 46 verbunden ist. Die Transistoren 44 und 46 sind baslsseitlg mit Eingangsan-Schlüssen 50 und 52 verbunden zum Anpassen an einen ZF-Umsetzer (nicht dargestellt) und koliektorseltig an den positiven Spannungsquellenanschluß ■ 54 über Kollektorlasten 56 bzw: 58. Der Transistor 48 1st emltterseitlg mit dem Bezugspotentialanschluß 20 über einen Widerstand 60 verbunden und Ist basisseltlg mit einer Konstantspannungs-Versorgungsschaltung 62 verbunden. Die Konstantspannungs-Versorgungsschaltung 62 enthält eine Diode 64, die anodenseitlg mit dem positive Spannungsquellenanschluß 54 über einen Widerstand 66 und kathodenseltlg mit dem Bezugspotentlalanschluß 20 ü'«r einen Widerstand 68 verbunden Ist.

Der zweite Differenzverstärker 42 enthält ebenfalls drei NPN-Translstoren 70, 72 und 74, von denen zwei (70 und 72) emltte.seitlg miteinander verbunden sind, wobei der andere (74) koliektorseitig mit den Emittern der beiden ersteren Transistoren 70 und 72 verbunden Ist. Die Transistoren 70 und 72 sind baslssfHlg mit dem ersten Differenzverstärker 40 bzw. den Kollektoren der Transistoren 44 und 46 verbunden und sind koliektorseitig mit dem positiven Sp&nnungsquellenanschluß direkt, wie der Transistor 70, oder über eine Stromspiegelschaltung 78, wie der Transistor 72, verbunden. Der

Transistor 74 1st emltterseltlg mit dem Bezugspotential -anschluß 20 aber einen Widerstand 76 und baslsseltlg mit der Konstantspannungs-Versorgungsschaltung 60 verbunden.

Die Stromspiegelschaltung 78 enthält eine Diode 80, die In Durchlaßrichtung zwischen den Kollektor des Transistors 72 und den positiven Spannungsquellenanschluß 54 geschaltet 1st, und einen PNP-Translstor 82, dessen Emltter/Basls-Strecke parallel zur Diode 80 geschaltet Ist. Der Kollektor des Transistors 82 bildet in einen Ausgangsanschluß des ZF-Verstärkers 10.

Mit dem ZF-Verstärker 10 Ist die Erfassungsdiode 14 verbunden. Die Erfussungsdlode 14 Ist kathodenseltlg mit dem Kollektor des Transistors 82 und anodenseltlg mit dem Ausgangsanschluß 16 Ober einen Pufferverstarker 84 verbunden.

Der Pufferverstärker 84 enthält drei NPN-Translstoren 86, 88 und 90, einen PNP-Translstor 92 und eine Diode 9·4. Zwei NPN-Transisiuren 86 und 88 Sind uöäiS-seltlg mit der Erfassungsdiode 14 bzw. dem Ausgangs- anschluß 16 verbunden und sind miteinander wie ein Differenzverstärker verbunden. Der weitere NPN-Translstor 90 Ist kollektorseltlg mit den Emittern der Transistoren 86 und 88, emltterseltlg mit dem Bezugspotentialanschluß 20 über einen Widerstand 96 und basis- seitlg mit der Konstantspannungs-Versorgungsschaltung 62 verbunden. Die Diode 94 und der PNP-Translstor 92 sind miteinander nach Art einer Stromspiegelschaltung verbunden und bilden eine aktive Last des Differenzverstärkers durch die I, nslstoren 86 und 88. Die Basis des Transistors 86 Ist mit dem Bezugspotentialanschluß 20 über einen Kondensator 98 verbunden und die Basis des Transistors 88 Ist mit dessen Kollektor gekoppelt und mit dem Ausgangsanschluß 16 Ober ein Tiefpaßfilter 100 verbunden. Der Ausgangsanschluß 16 ist mit dem Kollektor entfernt werden.

Ein Ausgangssignal am Ausgangsanschluß 16 wird dem Glelchspannungsverglelcher, hler dem Transistor 22, zugeführt und durch diesen verarbeitet. Das heißt, der Transistor 22, der In Form eines Emltterfolgcr-Verstärkers angeschlossen Ist, verstärkt das Ausgangssignal, das seiner Basis zugeführt ist. Im Vergleich zu seinem Emitterpotential, das durch einen Spannungsabfall über den Widerstand 24 erzeugt Ist. Eine verstärkte NF-Slgnalkomponente am Kollektor des Transistors 22 wird über den Kondensator 30 an Masse geführt. Daher wird ein Kollektorpot.entlal, das In Beziehung zu der Differenz zwischen dem Emitterpotential und dem Basispotential steht, an den Verbindungspunkt 26 zwischen dem ZF-Verstärker 10 und der Erfassungsdiode 14 über die als Lastimpedanz dienende LC-Abstlmmschaltung 28 angelegt. Als Ergebnis wird die Gleichspannungskomponente des Ausgangssignals am

J6 auf ei

üngSSCiiäitüng dienenden

NPN- durch Wirkung der Gegenkopplung durch den Transistor 22 gesteuert. Die konstante Gleichspannung V_c ergibt sich gemäß:

V_c= I₂₂- R_u+ V_BEn

(D,

Transistors 22 als Gleichspannungsvergleicher verbunden. Der Transistor 22 Ist emltterseitlg mit dem Bezugspotentialanschluß 20 über einen Widerstand 24 als Bezugsspannungsquelle verbunden. Der Kollektor des Transistors 22 Ist mit dem Verbindungspunkt 26 zwischen dem ZF-Verstärker 10 und der Erfassungsdiode 14 über eine LC-Abstlmmschaltung 28 als Lastimpedanz des zweiten Differenz Verstärkers 42 Im ZF-Verstärker 10 verbunden und 1st auch mit dem Bezugspotentialanschluß 20 über einen Kondensator 30 verbunden. Der Kollektor des Transistors 22 ist weiter mit der Basis des NPN-Translstors 32 als Verstärkungsregler- bzw. AGC-Schaltung für den ZF-Verstärker 10 verbunden. Der Transistor 32 Ist emltterseltlg mit dem Emitier des Transistors 48 Im ersten Differenzverstärker 40 verbunden.

Die AM-Detektorschaltung gemäß Fig. 5 arbeitet wie folgt. Ein von einem Hochfrequenzsignal umgesetztes ZF-Signal wird über die Eingangsanschlüsse 50 und 52 gelegt und durch ersten und zweiten Differenzverstärker 40 und 42 verstärkt. Dann wird das verstärkte ZF-Signal an die Erfassungsdiode 14 angelegt und durch die Erfassungsdiode 14 gleichgerichtet. Eine NF-Slgnal- «) komponente besitzt eine HOllkurve aus negativen Halbzyklen des ZF-Signals, das an der Anode der Erfassungsdiode 14 auftritt, wobei jedoch die ZF-Frequenzkomponente des gleichgerichteten ZF-Slgnals durch den Kondensator 98 an Masse geführt ist. Das NF-Signal ss wird zum Ausgangsanschluß 16 nach Verstärkung Im Pufferverstäricer 84 geführt, wobei Irgendwelche ZF-Frequenzkomponenten mittels des Tiefpaßfilters 100' mit Iu = Gleichstrom durch den Transistor 22, Ria = Widerstandswert des Widerstands 24, und ^νβεη - Öasis/Emltter-Spannung des Transistors 22.

Der Gleichstrom In Ist gleich einem Gleichstrom durch die Diode 80 oder den Transistor 72 des zweiten Differenzverstärkers 42. Gleichströmt; durch die Transistoren 70 und 72 sind zueinander gleich und werden beide vom Transistor 74 zugeführt. Daher kann der Gleichstrom In wie folgt unter Verwendung des Gleichstroms Iu durch den Transistor 74 ausgedrückt werden:

hi

Folglich ergibt sich aus der Gleichung (1):

+ r

BEIl

Der Gleichstrom /74 kann konstant eingestellt werden, well der Transistor 74 als Konstantstromquellenschaltung arbeitet. Die Basls/Emltter-Spannung V_BE12 Ist aufgrund der allgemeinen Merkmale von Transistoren nahezu konstant und beträgt etwa 0,7 V bei einem SlJlzJumtranslstor. Deshalb kann die Gleichspannung V_c in dem Ausgangssignal auf einen konstanten Wert eingestellt werden trotz der AmpHtudenpegelschwankung des ZF-Slgnals vom ZF-Verstärker 10.

Das Kollektorpotential des Transistors 22 ändert sich jedoch abhängig von Amplltudenpegelschwankungen des ZF-Signals derart, daß das sich ändernde Kollektorpotential des Transistors 22 dem AGC-Transistor 32 zugeführt werden kann.

FI g. 6 zeigt eine Weiterbildung der AM-Detektorschaltung in einem Blockschaltbild, das sich von dem gemäß F1 g. 3 dadurch unterscheidet, daß das Ausgangssigna! des Gleichspannungsverglelchers 22 direkt dem Verbindungspunkt 26 zugeführt wird und die Lastimpedanz 28 zwischen diesem und der Bezugspotentiaiqueüe 2G geschaltet ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. AM-Detektorschaltung, mit einem AM-Detektor, dem eingangsseltlg das AM-Slgnal zugeführt Ist und der ausgangsselUg das demodulierte Signal abgibt, und mit einer Gegenkopplungsschaltung, die mit dem Ausgang des AM-Detektors verbunden Ist und die die Gleichstromkopplung von Eingang und Ausgang des AM-Detektors beeinflußt, dadurch gekennzeichnet,

daß die Gegenkopplungsschaltung (22) mit dem Eingang (26) des AM-Detektors (14) verbunden Ist und

daß die Gegenkopplungsschaltung (22) das Ausgangsslgnal des AM-Detektors (14) mit einem Bezugspegel (K_Ä) vergleicht und das Vergleichsergebnis dem Eingang des AM-Detektors (14) so zuführt, daß die Gleichspannungskomponente dessen Ausgangssignals konstant Ist.

2. AM-Detektorschaiiung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lastimpedanz (28) zwischen der Gegenkopplungsschaltung (22) und dem Eingang (26) des AM-Detektors (14) vorgesehen Ist.

3. AM-Detektorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lastimpedanz (28) zwischen dem Eingang (26) des AM-Detektors (14) und Bezugspotentlalanschluß (20) vorgesehen ist.

4. AM-Detektorschaltung nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, dadu. cn gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungsschaltung (22) das Vergleichsergebnis ferner einem dem AM-Detektor (14) vorgeschalteten ZF-Verstärker (10) zu dessen autorn-Uschen Verstärkungsregelung zuführt.