DE3131900C2

DE3131900C2 - FM-Detektor

Info

Publication number: DE3131900C2
Application number: DE3131900A
Authority: DE
Inventors: Hiromi Kawasaki Kanagawa Kusakabe
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-08-14
Filing date: 1981-08-12
Publication date: 1984-11-29
Also published as: US4463317A; DE3131900A1; JPS5737907A; GB2082409B; GB2082409A

Abstract

Es wird ein FM-Detektor angegeben, der eine FM-Erfassungseinrichtung (10), einen Addierer (18), der abhängig von einem ersten und einem zweiten Signal ein konstantes gleichpegeliges Ausgangssignal aufrechterhält, wobei das erste Signal das FM-Signal ist, und eine Rückkopplungseinrichtung, die mit dem Addierer (18) verbunden ist, um den Ausgangsgleichpegel des Addierers (18) mit einem Bezugssignalpegel zu vergleichen, um das zweite Signal zu erzeugen, aufweist.

Description

dadurch gekennzeichnet,

daß der Verstärker (12) im Gegenkoppiungskreis liegt und den Addierer (18) so ansteuert, daß das Ausgangssignal dem FM-Detektors konstante Gleichspannungskomponente besitzt.

2. FM-Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tiefpaßfilter (22) zwischen dem Ausgang des Addierers (18) und dem Eingang des Gegenkopplungskreises vorgesehen ist.

3. FM-Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tiefpaßfilter (22) zwischen dem Ausgang des Gegenkopplungskreises und dem Eingang des Addierers (18) vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft einen FM-Detektor mit FM-Demodulator und Ausgangsschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 29 14 460 ist ein solcher PM-Detektor bekannt, der zur Verarbeitung von Stereosignalen ausgebildet ist, weshalb zwischen dem Ausgangsanschluß für den rechten Kanal und dem Ausgangsanschluß für den linken Kanal jeweils ein Gegenkopplungskreis zwischen dem Ausgang des FM-Detektors und dem invertierenden Eingang des Verstärkers vorgesehen ist, der über einen einfachen Widerstand mit dem Ausgang des FM-Demodulators verbunden ist. Der nicht invertierende Eingang des Verstärkers liegt auf Bezugspotentiai und der Ausgang des Verstärkers ist mit einem Multiplexschaltkreis verbunden, dem ein Hilfsträger zugeführt ist. Die Lage des Verbindungspunktes der Gegenkopplungskreise an dem invertierenden Eingang des Verstärkers, wobei der Verbindungspunkt so als Addierer wirkt, ist wesentlich, um einen bisher notwendigen Kopplungskondensator zu vermeiden, der einer Ausbildung als integriertem Schaltkreis entgegensteht. Der bekannte FM-Detektor ist zwar als integrierter Schaltkreis (IC) ausbildbar, jedoch können bei Zufuhr eines Eingangssignals an den FM-Demodulator Ausgangssignale mit Gleichspannungskomponenten abgegeben werden, die mit einer von der Mittenfrequenz des FM-Demodulators abweichenden Frequenz auftreten.

Bei mehrbändigen FM-Empfängern oder Kombinationsgeräten mit FM-Empfangsabschnitt und mit einem Abschnitt einer anderen Signalquelle wie einem Bandgerät kann jedoch im Augenblick des Umschaltens von Frequenzbändern oder des Umschaltens von einer zu einer anderen Quelle wie einem AM-Detektor Rauschen auftreten, was unerwünscht ist. Dieses Rauschen tritt aufgrund plötzlicher Änderung der Gleichspannungskomponente von Eingangssignalen zu dem Audiofrequenzverstärker auf. Zur Vermeidung müßten Entkopplungskondensatoren vor einem AF-Verstärker vorgesehen werden, was einer Ausbildung als /Centge-

gensteht

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen als /C herstellbaren FM-Detektor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, das ein rauschfreies Umschalten ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Lehren des Anspruchs 1 gelöst

Die Erfindung wird durch die Lehren der Unteransprüche weitergebildet

ίο Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Lösung der Aufgabe dann möglich ist wenn ein Ausgangssignal erzeugt wird, dessen Gleichkomponente konstant ist Dies wird bei der Erfindung dadurch erreicht daß der Verstärker im Gegenkopplungskreis liegt und den Addierer so ansteuert daß das Ausgangssignal des FM-Detektors konstante Gleichspannungskomponente besitzt

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines FM-Detektors gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine Darstellung der Frequenz/Spannungs-Antwortcharakteristik des FM-Demodulators,

F i g. 3 ein ausführliches Schaltbild des FM-Detektors 'gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.4 ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines FM-Detektors eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einem herkömmlichen FM-Demodulator 10 und einem Gleichspannungsvergleicher, beispielsweise einem Verstärker 12. Der Eingangsanschluß 14 des FM-Demodulators 10 empfängt ein FM-Signal von einem (nicht dargestellten) Zwischenfrequenzverstärker (ZF-Verstärker). Der Ausgangsanschluß 16 des FM-Demodulators 10 ist mit einem Eingangsanschluß des Addierers 18 verbunden, dessen Ausgangsanschluß der Ausgangsanscshluß 20 der Gesamtschaltung ist Dieser Ausgangsanschluß 20 ist mit einem Eingang des Verstärkers 12 über ein Tiefpaßfilter 22 verbunden und auch mit einem Glättungskondensator 24 verbunden, um ein Kochfrequenzsignal oder Trägersignal an Masse zu führen. Der Verstärker 12 ist mit seinem anderen Eingang mit einer Bezugsspannungsquelle 26 verbunden und ist ausgangsseitig mit dem anderen Eingang des Addierers 18 verbunden.

Der FM-Demodulator 10 besitzt eine herkömmliche Frequenz/Spannungs-Ansprechcharaktcristik, eine sog.

S-Charakteristik, wie sie in F i g. 2 mit A bezeichnet ist. Das mit B bezeichnete FM-Signal wird dem Eingangsanschluß 14 zugeführt, wird entsprechend der S-Kurve A demoduliert derart, daß das mit C bezeichnete demodulierte Signal des FM-Signals am Ausgangsanschluß 16 auftritt. Das demodulierte Signal (C) besteht aus einem NF-Signal Sa und einer Gleichkomponente V.

Bei der S-Kurve A ist deren gradliniger Bereich stark erweitert im Vergleich zum Frequenzabweichungsbereich des FM-Eingangssignals zwecks einfachem Betrieb beim Abstimmen oder zwecks Vermeidung eines Einflusses der Frequenzdrift auf das FM-Signal. Folglich ändert sich, wenn das mit S in F i g. 2 dargestellte FM-Signal sich in seiner Mittenfrequenz um die S-Kurve A bewegt, das demodulierte Signal C des FM-Demodulators 10 in seiner Gleichkomponente K beispielsweise auf Vl, Vm oder Vh-

Das demodulierte Signal 5 wird einem Eingangsanschluß des Addierers 18 zugeführt. Das Ausgangssignal

des Addierers 18 tritt am Ausgangsanschluß 20 auf sowie zum Verstärker 12 über das Tieff paßfilter 22 derart daß die Gleichkomponente des Signals vom Addierer 18 einem Eingangsanschluß des Verstärkers i2 über das Tiefpaßfilter 22 zugeführt wird und mit d^Γ Bezugsspannung Vr der Bezugsspannungsquelle 26 am anderen Eingangsanschluß des Verstärkers 12 verglichen wird. Der Verstärker 12 gibt ein Ausgangsgleichsignal Vo (Ausgangsspannung Vo) ab, das von einer Differenz zwischen der Bezugsspannung Vr und der Gleichkomponente V abhängt Eine N F-Frequenzkomponente, die zum Ausgang des Addierers 18 gelangt, wird über den Kondensator 24 an Masse geführt. Das Ausgangsgleichsignal V₀ wird einem weiteren Eingangsanschluß des Addierers 18 zugeführt Deshalb ist die Gleichkomponente V des Ausgangssignals am Ausgangsanschluß 20 eine Spannung, die sich aus der Gleichspannung des demodulierten Signals selbst und dem Ausgangsgleichsignal Vo des Verstärkers 12 zusammensetzt

Wenn das FM-Signal B in seiner Mittenfrequenz schwankt, ändert sich die Gleichkomponente des demodulierten Signals abhängig von der S-Kurvencharakteristik. Deshalb ändert sich auch die Gleichkomponente des Signals am Ausgangsanschluß 20 ebenfalls. Jedoch ändert sich das Ausgangsgleichsignal Vo des Verstärkers 12 ebenfalls mit der Gleichkomponente V jedoch entgegengesetzt dazu. Das heißt, wenn die Gleichkomponente V in ihrem Pegel zunimmt, nimmt das Ausgangsgleichsignal V₀ ab, weil sich das Ausgangsgleichsignal V₀ abhängig von der Zunahme der Gleichkomponente V verringert. Folglich arbeitet das Ausgangsgleichsignal Vo zum Unterdrücken der Änderung der Gleichkomponente V. Als Ergebnis wird die Gleichkomponente Vauf einem Wert gehalten, der gleich der Bezugsspannung V« ist trotz der Mittenfrequenzänderung des FM-Signals. Deshalb besitzt das Ausgangssignal des FM-Detektors (der Gesamtschaltung) stets konstante Gleichkomponente V, die auf der Bezugspannung Vr gehalten ist

Eine Unterdrückungsrate der Änderung der Gleichkomponente ist eine Funktion des Schleifengewinnes bzw. der Schleifenverstärkung G des Gegenkopplungskreises aus dem Addierer 18 und dem Verstärker 12, und ergibt sich wie folgt:

K=MG,

wobei K die Unterdrückungsrate der Änderung der Gleichkomponente ist Die Schleifenverstärkung G ist eine Funktion des Übergangs-Leitwertes gm des Verstärkers 12 und ergibt sich gemäß:

G=gm ■ Ra.

mit Ra = Widerstandswert des Widerstands 28 im Tiefpaßfilter 22.

Folglich ergibt sich die Unterdrückungsrate K gemäß:

a: = mg

Die Unterdrückungsrate K ist zweckmäßigerweise ziemlich klein, jedoch wird bei einer zu kleinen Unterdrückungsrate K erreicht, daß die Schleife sehr schlecht schwingt. Folglich wird die Rate K zweckmäßigerweise auf zwischen ¹Ao und 'Aoo bzw. 20 dB bis 40 dB gewählt. Folglich ändert sich bei einem Abstimnibetricb um die S-Kurve A der Gleichpegel am Ausgangsanschluß 16 des FM-Demodulators 10 längs der 3-Kurve A. Deshalb wird bei schnellerer Abstimmung eine Schwankung des Gleichpegels um Wendepunkte Pl, Ph der S-Kurve A groß. Diese großen Schwankungen bewirken hohe Rausch-Wechselsignale am Ausgangsanschluß 16. Jedoch werden die Änderungen des Gleichpegels mittels des Gegenkopplungskreises in die konstante Gleichspannung Vr umgesetzt derart, daß das Rausch-Wechselsignal beseitigt werden kann.

In Fig.3 ist ein ausführliches Schaltbild eines FM-Detektors gemäß der Erfindung wiedergegeben. Gemäß Fig.3 besteht der als Quadratur-Demodulator ausgebildete FM-Demodulator 10 aus einer Quadratur-Phasenschieberschaltung 30 und einem Ringdemodulator32.

Der Ringdemodulator 32 ist so dargestellt, daß er zwei Eingangsanschlüsse 34 und 36 besitzt, denen Eingangssignale zugeführt werden, sowie einen gemeinsa- men Bezugsanschluß 38 für die Eingangssignale. Der Ringdemodulator 32 enthält drei Paare 40,42 und 44 aus NPN-Transistoren. Die jeweiligen Transistor-Paare 40, 42 und 44 weisen zwei Transistoren auf, die differentiell angeschlossen sind. Das Transistorpaar 40 enthält zwei Transistoren Q\ und Q2. deren Emitter gemeinsam mit einem Verbindungspunkt 46 verbunden sind. Das Transistorpaar 42 enthält zwei Transistoren Q3 und Qa, deren Emitter gemeinsam mit einem Verbindungspunkt 48 verbunden sind. In ähnlicher Weise enthält das Transistorpaar 44 zwei Transistoren Qs und Qe, deren Emitter gemeinsam mit einem Verbindungspunkt 50 verbunden sind.

Die Basis des Transistors Q\ ist mit dem Eingangsanschluß 34 des Ringdemodulators 32 verbunden, und die Basis des Transistors Q2 ist mit dem gemeinsamen Bezugsanschluß 38 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren Qt und Q> sind mit dem Verbindungspunkt 48 bzw. dem Verbindungspunkt 50 verbunden.

Die Basen der Transistoren Q3 und Q^ sind direkt mit dem Eingangsanschluß 36 des Ringdemodulators 32 verbunden, der mit der Quadratur-Phasenschieberschaltung 30 über einen NPN-Transistor Q^ verbunden ist. Die Basen der Transistoren Qa und Qj sind gemeinsam mit einem Verbindungspunkt 52 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren Qi und Qs sind mit einem Verbindungspunkt 54 verbunden, der mit dem positiven Gleichpotentialanschluß 56 mittels einer aktiven Stromspiegelschaltung 58 gekoppelt ist die aus PNP-Transistoren Qg und Q$ besteht Der Transistor Qs ist kollektor- und basisseitig gemeinsam mit dem Verbindungspunkt 54 verbunden und ist emitterseitig mit dem Gleichpotentialanschluß 56 verbunden. Der Transistor Q> ist über seine Basis/Emitter-Strecke parallel zu der Basis/Emitter-Strecke des Transistor Qs geschaltet und ist kollektorseitig mit einer Stromspiegelschaltung 60 verbunden, die aus einer Diode D\ und einem NPN-Transistor ζ>ιο besteht. Die Diode D\ ist in Durchlaßrichtung zwischen dem Kollektor des Transistors Qc, und der gemeinsamen Bezugspotentialquelle 6?. angeschlossen, und der Transistor Qi₀ ist über seine Basis/ Emitter-Strecke parallel zur Diode D\ angeschlossen und ist kollektorseitig mit dem Ausgangsanschluß 16 des FM-Demodulators 10 verbunden.

Die Kollektoren der Transistoren Qa und Qn sind mit

b5 einem Verbindungspunkt 64 verbunden, der mit dem Gleichpotentialanschluß 56 über eine aktive Stromspiegelschaltung 66 verbunden ist, die aus PNP-Transistoren Qw und Q\: bestellt. Der Transistor Qw ist kollek-

tor- und basisseitig gemeinsam mit dem Verbindungspunkt 64 verbunden und ist emitterseitig mit dem Gleichpotentialanschluß 56 verbunden. Der Transistor Q\2 ist mit seiner Basis/Emitter-Strecke parallel zur Basis/Emitter-Strecke des Transistors Qw angeschlossen und ist kollektorseitig mit dem Ausgangsanschluß 16 verbunden.

Der Eingangsanschluß 36 und die Verbindungspunkte 46 bzw. 52 sind mit Konstantstromschaltungen verbunden, die jeweils aus NPN-Transistoren Q\i, Qn bzw. C?is und Emitterwiderständen Ri, /?? bzw. Rs bestehen. Der Transistor Qu ist kollektorseitig mit dem Eingangsanschluß 36 und ist emitterseitig mit der gemeinsamen Bezugspotentialquelle 62 über den Widerstand R\ verbunden. Der Transistor Qn ist kollektorseitig mit dem Verbindungspunkt 46 und ist emitterseitig mit der gemeinsamen Bezugspotentialquelle 62 über den Widerstand /?2 verbunden. In ähnlicher Weise ist der Transistor Qn kollektorseitig mit dem Verbindungspunkt 52 und emitterseitig mit der gemeinsamen Bezugspotentialquelle 62 über den Widerstand Ri verbunden.

Eine Quadratur-Phasenschieberschaltung 30 (Quadratur: = 90°-Phasenverschiebung) ist als Reihenschaltung aus einem Kondensator Ci und einem LC-Resonanzkreis 68 aus einem Kondensator C2 und einer Spule L\ dargestellt. Der LC-Resonanzkreis 68 ist zwischen dem positiven Gleichpotentialanschluß 56 und der Basis des Transistors Qi angeschlossen, dessen Emitter mit dem Eingangsansschluß 36 des Ringdemodulators 32 verbunden ist und der Kondensator C\ ist an einem Ende mit der Basis des Transistors Qi und mit dem anderen Ende mit dem Eingangsanschluß 14 und dem Eingangsanschluß 34 verbunden.

Der Ausgangsanschluß 16 des FM-Demodulators 10 ist direkt mit dem Ausgangsanschluß 20 des FM-Detektors verbunden und ist mit dem Glättungskondensator 24 verbunden, dessen anderes Ende mit der gemeinsamen Bezugspotentialquelle 62 verbunden ist. Der Ausgangsanschluß 20 ist mit dem Verstärker 12 über das Tiefpaßfilter 22 verbunden.

Der Verstärker 12 ist so ausgebildet, daß er einen invertierenden und einen nichtinvertierenden Eingangsanschluß 70 bzw. 72 und einen Differenzverstärker enthält. Der invertierte Eingangsanschluß 70 ist mit der Basis eines NPN-Transistors Qu verbunden, der koiiektorseitig mit dem positiven Gleichpotentialanschluß 56 verbunden ist. Der Emitter des Transistors Qu ist mit der Basis eines NPN-Transistors Q\s über eine Pegelschiebediode D₂ verbunden. Der Kollektor des Transistors Q\% ist mit dem positiven Gleichpotentialanschluß 56 über den Transistor Q19 verbunden, der an eine Stromspiegelschaltung 76, die PNP-Transistoren Q₂o und (?2i in Emitterschaltung enthält, angeschlossen ist, wobei deren Basis miteinander verbunden ist, wobei deren Emitter gemeinsam mit dem positiven Gleichpotentialanschluß 56 verbunden sind und wobei deren Kollektor mit dem entsprechenden Kollektor des NPN- Transistors Q22 bzw. Q₂₃ verbunden ist Die Emitter der Transistoren Q22 und Q₂* sind an einem Verbindungspunkt 74 gemeinsam mit dem Emitter des Transistors (Pie zur Bildung einer Differenzverstärkeranordnung miteinander verbunden. Die Basis des Transistors Q22 ist dabei mit der Basis des Transistors Qi g verbunden. Der Transistor Q₂I besitzt eine Emitterfläche, die das doppelte derjenigen des Transistors <?is oder Q20 «st In gleicher Weise besitzt der Transistor Q₂₃ eine Emitterfläche, die das doppelte derjenigen des Transistors Qu oder Q22 ist Die Basen der Transistoren Q_i8 und Q22, der Verbindungspunkt 74 und die Basis des Transistors Qu sind jeweils mit einer Konstantstromschaltung verbunden, deren jede aus NPN-Transistoren Q24, Q25 bzw. Q₂b und Emitterwiderständen /?4, R5 bzw. R^ bestehen. Die Basis des Transistors Q23 ist mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß 72 über eine Pegelschiebediode Dj und die Basis/Emitter-Strecke des Transistors φ? verbunden, dessen Kollektor mit dem positiven Gleichpotentialanschluß 56 verbunden ist.

Der nichtinvertierende Eingangsanschluß 72 des Verstärkers 12 ist mit der Bezugsspannungsquelle 26 gekoppelt, die eine Reihenschaltung aus einem Widerstand /?7, einer Reihenanordnung von vier Pegelschiebedioden Dt_n D5, De, Dj, einem in Diodenschaltung angeschlossenen NPN-Transistor Q28 und einem Emitterwiderstand Rg ist, die zwischen dem positiven Gleichpotentiaianschiuß 56 und der gemeinsamen Bezugspotentialquelle 62 angeschlossen ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand /?7 und der Diode Da ist mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß 72 gekoppelt und die Basis des Transistors Q2& ist mit allen Konstantstromschaltungs-Transistoren Qu, Qn, Q\s, Q2A, Q2% und Q?h verbunden.

Die Arbeitsweise des FM-Detektors gemäß Fig.3 wird im folgenden erläutert. Ein dem Eingangsanschluß 14 des FM-Detektors zugeführtes FM-Signal zweigt sich in zwei Wege auf, deren einer direkt an den Eingangsanschluß 34 des Ringdemodulators 32 angeschlossen ist und deren anderen an den Eingangsanschluß 36 über die Quadratur-Phasenschieberschaltung 30 angeschlossen ist. Das FM-Signal am Eingangsanschluß 36 ist um 90° gegenüber dem FM-Signal am Eingangsanschluß 34 phasenverschoben. Diese FM-Signale werden miteinander multipliziert mittels des Ringdemodulators 32 derart, daß demodulierte Signale mit Gegenphase an den Verbindungspunkten 54 und 64 auftreten. Diese demodulierten Signale treten an einem Ausgangsanschluß 16 über Stromspiegelschaltungen 58 bzw. 66 aus, und werden zu einem demodulierten Signal kombiniert. Das demodulierte Signal tritt am Ausgangsanschluß 20 aus und die Glcichkomponente des demodulierten Signals wird dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers 12 über das Tiefpaßfilter 22 zugeführt Die Gleichkomponente wird mit der Spannung verglichen, die dem riicniiiivcfiierenden EingangsanschluS 72 von der Bezugsspannungsquelle 26 zugeführt ist derart, daß eine Ausgangsgleichspannung, die in bezug zur Differenz zwischen der Gleichkomponente und der Bezugsspannung ist, am Kollektor des Transistors Q22 auftritt und dem Ausgangsanschluß 16 zugeführt wird. Daher wird der Gleichpegel am Ausgangsanschluß 20 auf eine Spannung eingestellt, die gleich der Bezugsspannung ist. Weiter kann eine Ausgangsgieichspannung am Kollektor des Transistors Q\ $ ähnlich der Ausgangsgleichspannung am Kollektor des Transistors Qn zur Frequenzregelung (A FC) verwendet werden.

Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Tiefpaßfilter 22 zwischen dem Ausgang des Verstärkers 12 und dem anderen Eingang des Addierers 18 angeschlossen ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. FM-Detektor mit FM-Demodulator und Ausgangsschaltung, wobei die Ausgangsschaltung einen Verstärker, an dessen einem Ende eine Bezugsspannung Hegt, und einen Gegenkopplungskreis zwischen dem Ausgang des FM-Detektors und einem dem FM-Demodulator unmittelbar nachgeschalteten Addierer aufweist