FI80172C - Fm-mellanfrekvenskrets. - Google Patents

Description

80172 FM-välitaajuuspiiri

Esillä olevan keksinnön kohteena on FM-välitaajuuspiiri, johon on integroitu ainakin rajoitinvahvistin, tasoilmaisin ja VCO-oskillaattorin sisältävä vaihelukittu silmukka, jolloin tasoilmaisin on sisällytetty rajoitinvahvistimeen, johon vä-litaajuussignaali syötetään.

Eräs sovinnainen FM-välitaajuuspiiri on esitetty oheisessa kuviossa 1. Välitaajuussignaali IF tuodaan rajoitinvahvistimeen 1, johon on yhdistetty myös tasoilmaisin, jonka lähtö-signaali on I. Vaiheilmaisin 2, silmukkasuodatin 3 ja VCO-oskillaattori 4 muodostavat niin kutsutun vaihelukitun silmukan, jonka lähtönä saadaan FM-demodulaatio FM-dem.

Jos tällaisessa välitaajuuspiirissä, jossa FM-ilmaisimena on PLL-silmukka (joka siis koostuu vaiheilmaisimesta, silmukka-suodattimesta ja VCO-oskillaattorista), piirielementit on koottu samalle sirulle, aiheutuu tästä ongelmia rajoitinvah-vistimen kokonaisvahvistukselle. Liian suuri vahvistus nimittäin saa aikaan haitallisen oskilloinnin eli rajoitinvahvistin vahvistaa pelkästään VCO-oskillaattorin signaalia, jolloin tulevan signaalin ilmaisu estyy. Tämän vuoksi on rajoi-tinvahvistimen suurin käyttökelpoinen vahvistus noin 50-60 dB.

Kun tasoilmaisin on rajoitinvahvistimen yhteydessä, on sen ilmaisukyky korkeintaan yhtä suuri kuin mitä on vahvistinket-jun vahvistus, eli edellä olevan mukaan 50-60 dB. Tämä on kuitenkin esimerkiksi radiopuhelinsovellutuksiin liian pieni, koska näissä tasoilmaisimen dynamiikkavaatimus on tyypillisesti noin 75 dB.

Välitaajuuspiirejä, joissa signaalin FM-demodulointi on toteutettu PLL-silmukalla, on markkinoilla hyvin vähän ja niissä ei yleensä ole tulevan signaalin tasoilmaisua. Mikäli ra-joitinvahvistimen kokonaisvahvistus on esimerkiksi yli 90 dB, 80172 voidaan PLL-ilmaisin toteuttaa siten, että VCO-oskillaattori on toisella piirillä riittävän etäällä rajoitinvahvistimen tulosta. Ehtona on siis se, että isolaatiovaatimus oskilloin-nin välttämiseksi toteutuu.

Sinänsä rajoitinvahvistimen vahvistukselle ei ole olemassa tarkkaa lukuarvoa. Pääasia on, että systeemin kokonaisvahvis-tus on riittävä saamaan rajoitinvahvistinlohkon viimeiset asteet rajoitukselle. Mikäli rajoitinvahvistimen vahvistus on "vajaa", siis ei rajoitu omalle kohinalle, on puuttuva vah-vistusmäärä hoidettava etuasteiden vahvistuksella ja päinvastoin .

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut ongelmat sekä laajentaa tasoilmaisimen dynamiikka-aluetta käyttämättä rajoitinvahvistinta, jonka vahvistusmäärä aiheuttaisi haitallista oskillointia. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi on keksinnön mukaiselle välitaajuuspiirille tunnusomaista se, että siinä on rinnakkain mainitun rajoitinvahvistimen kanssa ainakin toinen rajoitinvahvistin, jonka yhteydessä on myös tasoilmaisin, jolloin toisen tai toisten ra-joitinvahvistinten ottosignaalin taso on tasonjakopiirillä pudotettu ensimmäiseen rajoitinvahvistimeen verrattuna ja ta-soilmaisimista saadut signaalit on yhdistetty yhdeksi tasoil-maisusignaaliksi.

Tasonjakopiiri mitoitetaan sopivimmin niin, että toisen ra-joitinvahvistimen toiminta-alue alkaa sillä välitaajuussig-naalin tasolla, jolla ensimmäisen rajoitinvahvistimen toiminta-alue loppuu. Tasonjakopiiri voidaan toteuttaa esimerkiksi vastuksilla.

On todettu, että keksinnön mukaisessa välitaajuuspiirissä ra-joitinvahvistimen kokonaisvahvistus voidaan rajata 50-60 dB, jolloin vältetään VCO-oskillaattorin ja rajoitinvahvistimen oskillointitaipumus. Kahdella rinnakkaisella tasoilmaisimella 3 80172 voidaan kuitenkin saavuttaa vaadittu jo yli 75 dB:n dynamiikka. Periaatteessa dynamiikalla ei ole ylärajaa, koska rinnakkaisia vahvistimia ja tasonjakopiireja voi olla aina tarpeellinen määrä.

Periaatteessa on siten mahdollista lisätä välitaajuuspiirin tasoilmaisimen dynamiikkaa käyttämällä ulkopuolista vastus-jaolla vaimennettua ylimääräistä tasoilmaisulohkoa ja summata sitten näin saadut tasosignaalit yhteen.

Vastusjako voidaan hyvin korvata esimerkiksi kapasitiivisella jaolla ja rajoitinvahvistimilta saatavat tasosignaalit voivat olla jännite- tai virtamuotoisia, joskin virtamuotoinen lähtö on kätevämpi siksi, että virrat voidaan suoraan summata toisiinsa .

Käytännössä kahden rinnakkaisen rajoitinvahvistimen kytkentä on riittävä ja tasonjakopiiri sovitaan tapauskohtaisesti sen mukaan, mikä parhaiten sopii vahvistimen bias-jännitteiden kannalta.

Keksinnön mukaisen välitaajuuspiirin rajoituksena nähdään se, että tulevan välitaajuussignaalin maksimiamplitudin tulee olla tasoilmaisimen lisädynamiikan verran suurempi kuin mitä se olisi ilman rinnakkaista kytkentää. Koska tuleva välitaajuus-signaali useimmiten saadaan sekoittimelta ja tällä signaalilla on käytännössä tietty maksimitaso, saadaan tästä tasoilmaisimen kokonaisdynamiikalle yläraja. Kuten edellä todettiin, voidaan kytkennällä kuitenkin helposti saavuttaa yli 75 dB:n kokonaisdynamiikka, vaikka toimitaan pienilläkin käyttöjännitteillä (alle 6 V).

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin esimerkin muodossa ja viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää lohkokaavion muodossa jo selostettua sovinnaista FM-välitaajuuspiiriä, 4 80172 kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen FM-välitaajuuspiirin erästä suoritusmuotoa, ja kuviot 3-5 esittävät kuvion 2 piirin toimintaan liittyviä virtakäyriä.

Kuviossa 2 tarkoittavat viitenumerot 2-4 vaiheilmaisinta, silmukkasuodatintä sekä VCO-oskillaattoria, samoin kuviossa 1. Kuvioon 1 nähden on rajoitinvahvistin 1 siihen kuuluvine ta-soilmaisimineen kuitenkin toteutettu kahdella rinnakkaisella rajoitinvahvistimella IA ja IB.

Kummassakin rajoitinvahvistimessa IA, IB on oma tasoilmaisin, josta saadaan virtamuotoiset signaalit IA, IB, jotka summataan suoraan yhteen tasoilmaisusignaaliksi ITOT.

Kuviossa 3 on esitetty rajoitinvahvistimen IA tasoilmaisimen virtasignaalia IA vahvistimen ottosignaalin eli välitaajuus-signaalin IF funktiona. Lähtösignaali IA kasvaa lineaarisesti ottosignaalin IF mukaan, kunnes vahvistimen IA yläraja saavutetaan .

Vastusjaolla Rl ja R2 on rinnakkaisen rajoitinvahvistimen IB ottosignaali pudotettu niin alas, että vahvistimen IB toiminta-alueen alaraja saavutetaan vasta sillä signaalin IF tasolla, jolla saavutetaan vahvistimen IA yläraja. Tasoilmai-susignaali IB on esitetty signaalin IF funktiona kuviossa 4.

Kun nyt signaalit IA ja IB summataan, saadaan tasoilmaisusig-naali ITOT, joka kasvaa lineaarisesti tulosignaalin IF mukana alueella, joka vastaa vahvistimen IA ja IB yhteenlaskettua toiminta-aluetta.

Kuten on edellä jo todettu, voidaan tasonjakopiiri toteuttaa muullakin tavalla kuin vastusjaolla, ja rinnakkaisia rajoi-tinvahvistimia voi olla enemmänkin kuin kaksi.

Il

Claims (4)

5 80172

1. FM-välitaajuuspiiri, johon on integroitu ainakin rajoitinvahvistin (IA), tasoilmaisin ja VCO-oskillaattorin (4) sisältävä vaihe-lukittu silmukka (2, 3, 4), jolloin tasoilmaisin on sisällytetty rajoitinvahvistimeen (IA), johon väli-taajuussignaa1i (IF) syötetään, tunnettu siitä, että siinä on rinnakkain mainitun rajoitinvahvistimen (IA) kanssa ainakin toinen rajoitinvahvistin (IB), jonka yhteydessä on myös tasoilmaisin, jolloin toisen tai toisten rajoitinvahvistinten (IB) ottosignaalin taso on tasonjakopiirillä (Rl, R2) pudotettu ensimmäiseen rajoitinvahvistimeen (IA) verrattuna ja tasoilmaisimista saadut signaalit (IA, IB) on yhdistetty yhdeksi tasoilmaisusignaaliksi (ITOT).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen välitaajuuspiiri, tunnettu siitä, että tasonjakopiiri on mitoitettu niin, että toisen rajoitinvahvistimen (IB) toiminta-alue alkaa sillä välitaajuussignaalin tasolla, jolla ensimmäisen rajoitinvah-vistimen (IA) toiminta-alue loppuu.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen välitaajuuspiiri, tunnettu siitä, että siinä on kaksi rajoitinvahvistinta (IA, IB) tasoilmaisimineen.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen välitaajuus-piiri, tunnettu siitä, että tasonjakopiiri on toteutettu vastuksilla (Rl, R2). 6 80172