FI81705B - Biaseringskoppling foer dioddetektor. - Google Patents

Description

1 81705

Diodi-ilmaieimen biasointikytkentä

Keksintö koskee diodi-ilmaisimen biasointikytkentää, jossa on piiri lämpötilanvaihtelun aiheuttaman ilmaieindiodin kynnys-jännitteen vaihtelun kompensoimiseksi ja tehotason ilmaisun 1inearisoimiseksi.

Suurtaajuustehovahvistimen tehotason ilmaisuun käytetään tavallisesti tasaeuuntausdiodia, jonka anodille ilmaistava suurtaajuusjännite, esim rf-jännite tuodaan ja jonka katodilta saadaan tuotuun jännitteeseen verrannollinen tasasuunnattu jännite. Jotta ilmaisin toimisi myös pienillä tehotasoilla, on taeasuuntausdiodi biasoitava jollakin tavalla, koska diodilla on tietty kynnys jännite. Tämä kynnysjännite on myös lämpötilasta riippuva, joten biasoinnissa on otettava huomioon myös lämpötilan aiheuttama kynnysjännitteen muutos.

Lämpötilan muutoksen aiheuttaman kynnys jännitteen muutoksen kompensoimiseksi on tunnettua käyttää toista diodia, joka on biasoitu myötäsuuntaan ja jolta syötetään jännite vastuksen kautta ilmaisindiodille biasjännitteeksi. Ilmaieindiodin kynnys jännitteen vaihtelu lämpötilan muuttuessa kompensoituu toisen diodin yli olevan jännitteen muuttuessa samalla tavalla, mikäli diodit ovat samassa lämpötilassa ja niillä on sama lämpötilakerroin. Esimerkki tällaisesta tunnetusta kytkennästä on esitetty kuvassa 1. Piirin toiminta on yksinkertainen. Jännitelähteestä V+ tuodaan suuren vastuksen R kautta diodille hieman sen kynnys jännitettä suurempi jännite. Diodi Dl johtaa ja pitää seuraavalle jännitteenjakajalle jännitteen päästö-jännitteen suuruisena. Jännitteenjakajalta saadaan ilmaisin-diodin D2 biasjännite, joka on hieman kynnysjännitettä pienempi. Lämpötilan noustessa diodin Dl kynnysjännite laskee ja samoin siis diodin D2 biasjännite. Käin diodin D2 biasjännit-teen ja kynnys jännitteen ero pysyy melko tarkasti vakiona riippumatta lämpötilasta.

2 81705 Tällä tunnetulla ilmaieindiodin bias jännitteen kompensointi-kytkennällä on haittapuolena se, että ilmaieindiodilta saatava ilmaistu jännite on verrannollinen suurtaajuussignaalin rf-jännitteeseen eli suurtaajuuetehon neliöjuureen. Tehonsäädön lineaarisuuden kannalta olisi toivottavaa saada tehoon verrannollinen jännite.

Mainittu haitta on poistettu keksinnön mukaisesti siten, että ilmaieindiodin toimintapiste asetetaan vakioksi vakiovirta-lähteen avulla.

Keksinnön mukaisesti vakiovirtalähteellä syötetään ilmaisin-diodin läpi pieni vakiovirta niin, että diodi on biasoitu lähelle kynnysjännitteen kulmapistettä. Koska biasointi on toteutettu vakiovirralla, eivät diodin kynnysjännitteen vaihtelut lämpötilan mukaan vaikuta ilmaieindiodin toimintapisteeseen. Vakiovirtalähdettä voidaan ajatella kuormana, jonka virta on vakio. Tällöin pienillä jännitetasoilla kuorman resistanssi on pieni ja suurilla jännitetasoilla suuri. Tämä ilmiö suoristaa ilmaieindiodin teho/jännitekäyrää pienillä tehoilla, jolloin ilmaistu jännite on paremmin verrannollinen suurtaajuustehoon kuin tunnetun tekniikan mukaisella kytkennällä.

Keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin kuviin, joissa: kuva 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista biasointikytken-tää , kuva 2A esittää erästä keksinnön mukaista biasointikytkentää, kuva 2B esittää erästä keksinnön mukaisen kytkennän toista suoritusmuotoa, kuva 3A esittää taulukkona ilmaisimelta saatavaa tehoa rf tehon funktiona tunnetun tekniikan sekä keksinnön mukaisella biaeointikytkennällä, kuva 3B esittää kuvan 3A taulukkoa graafisesti, ja kuva 4 esittää ilmaieindiodin virta/jännitekäyriä eri lämpötiloissa.

3 81705

Kuvaeea 1 esitettyä tunnetun tekniikan tason mukaista kytkentää selostettiin jo edellä. Kuvassa 2A esitetyssä keksinnön mukaisessa biasointikytkennässä vakiovirtalähde on toteutettu kahden vastuksen Rl, R2 ja yhden transistorin T avulla. Vastuksen Rl avulla määrätään ilmaisindiodin D ja transistorin T lävitse kulkevan virran suuruus, joka pysyy riittävän vakiona lämpötilan vaihteluista huolimatta, mikäli jännitelähde V on tarpeeksi suuri verrattuna transistorin T kantaemitterijännitteeseen. Kytkennässä on transistori T virtalähteenä, jonka virta ei juurikaan riipu tasasuunnatun jännitteen Vout tasosta. Vastuksen R2 tarkoitus on erottaa biaspiiri suurtaajuus-eignaalista. Lisäksi vastuksen R2 avulla voidaan säätää taea-jännitetaso ilmaisimen lähdössä Vout riittävän alhaiselle tasolle, esim. 50 mV (ilman suurtaajuussignaalia>. Kondensaat-toreiden Cl ja C2 tarkoitus on suodattaa suurtaajuussignaali pois tasajännitteistä. Kondensaattorin C3 avulla kytketään suurtaajuussignaali ilmaisindiodille. rf-signaalin positiivisilla puolijaksoi 1la ilmaisindiodi D johtaa ladaten kondensaattoria C2. Näin saadaan suurtaajuussignaaliin verrannollinen jännite Vout.

Kuvan 2B esittämän kytkennän ominaisuus on se, että jännite Vout ilman suurtaajuussignaalia on korkeampi kuin kuvan 2A kytkennässä. Tämä johtuu siitä, että ilmaisindiodin D anodi on korkeammassa potentiaalissa vastusten Rl ja R2 välissä. Molemmissa kytkennöissä voidaan vastus R2 korvata esim. induktanssilla L, jolla estetään suurtaajuussignaalin pääsy transistorin T kannalle.

Kuvassa 3A on esitetty taulukkona ilmaisindiodin teho/jännite-arvot . Taulukosta voidaan laskea, että tunnetulla ilmaisin-diodikytkennällä jännite v^ on melko tarkkaan verrannollinen tehon ρ^^ neliöjuureen, suunnilleen vA «6 -yj p|. Kuvan 3B käyrästöstä nähdään, että keksinnön mukaisen ilmaisindiodin teho/jännitekäyrä on alapääseään suorempi kuin tunnetulla piirillä. Ilmaistu jännite on siis 1ineaarisemmin verrannol- 4 81705 linen suurtaajuuseignaalin tehoon keksinnön mukaisella piirillä. Tämä johtuu ilmaisindiodin biasvirran kuormitusvaikutuksesta ilmaistuun tasajännitetasoon jännitealueen alapäässä. Jos ajatellaan vakiovirtalähdettä kuormana, jonka virta on vakio, niin silloin kuorman efektiivisen resistanssin on oltava verrannollinen jännitteeseen. Tällöin pienillä jännitetasoilla kuorman resistanssi on pieni ja suurilla jännitteillä suuri. Tämä ilmiö suoristaa ilmaisindiodin teho/jännitekäyrää pienillä tehotasoi1la, kuten kuvan 3B alemmasta käyrästä on nähtävissä.

Kuvan 4 ominaiskäyristä voidaan nähdä, että syötettäessä il-maisindiodin läpi pieni, n. 10 mikroampeerin vakiovirta diodi on biasoitu lähelle kynnysjännitteen kulmapistettä. Koska biasointi on toteutettu vakiovirralla, eivät diodin kynnysjän-nitteen vaihtelut lämpötilan mukaan vaikuta ilmaisindiodin toimintapisteeseen.

Keksinnön mukaisella kytkennällä saadaan yksinkertaisella tavalla aikaan euurtaajuustehoon verrannollinen ilmaisusignaa1i, jossa lämpötilan muutosten aiheuttamat ilmaisindiodin kynnys-jännitteen vaihtelut on kompensoitu. Kytkennän ansiosta teho-tason ilmaisu on 1ineaarisempi kuin tunnetulla kytkennällä.

Piirin käytännön toteutus voi vaihdella eri tavoin, oleellista on vain se, että ilmaisindiodin lävitse syötetään vakiovirta, jolla toimintapiste asetetaan vakioksi.

Il

Claims (6)

5 81705

1. Diodi-ilmaisimen biasointikytkentä, jossa on piiri lämpötilan muutosten aiheuttaman ilmaieindiodin kynnysjännitteen vaihtelun kompensoimiseksi ja tehotason ilmaisun linea-risoimiseksi tunnettu siitä, että piiri sisältää vakiovir-talähteen, jonka avulla ilmaieindiodin <D> toimintapiste asetetaan vakioksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että vakiovirtalähde käsittää transistorin <T> ja kaksi vastusta (Rl ja R2>.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että ilmaieindiodi <D> on transistorin <T> kollektori-piirissä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että vakiovirtalähde syöttää ilmaieindiodin (D) läpi sellaisen vakiovirran, jolla diodi on biasoitu lähelle kynnys-jännitteen kulmapistettä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että sitä käytetään suurtaajuuevahvistimen tehonsäädön tehotason ilmaisimen biasointikytkennässä.

6 81705