NL8001216A - Am-detectieschakeling. - Google Patents

Description

C/Ca/eh/1106 AM-detectieschakeling.

De uitvinding heeft betrekking op een AM-detectieschakeling, en meer in het bijzonder op een dergelijke schakeling, waarvan de werking bij ontvangst van een klein signaal een verbeterde lineariteit vertoont.

5 Een tot nog toe gebruikelijk type van een dergelijke AM-detectieschakeling omvat een in serieschakeling opgenomen detectiediode, waarmede enkelfasige gelijkrichting van een ontvangen signaal wordt toegepast. Zoals algemeen bekend 'is, vertoont een dergelijke detectiediode echter een drempel-10 spanning, waarvan de waarde in de orde van 0,2 - 0,6 V ligt. Wanneer een middenfrequentsignaal van lagere amplitude dan deze drempelspanningswaarde aan de diode wordt toegevoerd, wordt geen detectie-uitgangssignaal verkregen; wanneer de drempelspanningswaarde een beduidend deel van de signaal-15 amplitude vormt, wordt weliswaar detectie verkregen, doch deze gaat gepaard aan signaalvervorming. Ter vermijding van een dergelijke signaalvervorming dient de wisselspanningsamplitude bij voorkeur een waarde van meer dan 120dBja (= 1 V) te hebben. Bij communicatiestelsels, waarin hoge signaalspanningswaarden 20 optreden, speelt de genoemde drempelspanning een betrekkelijk ondergeschikte rol. Bij draagbare of andere uit een batterij gevoede apparatuur, waarin de hoogste voedingsspanning welke wordt toegepast in de orde van enige V ligt, is het echter moeilijk een signaalamplitude te bereiken, welke van voldoende 25 hoog niveau is om vervormingsvrije detectie te verkrijgen.

Men heeft reeds de toepassing voorgesteld van detecfie-schakelingen met een operationele versterker, waaraan een paar anti-parallelcpschakelde dioden met een weerstand in serieschakeling met êên van beide dioden in de terugkoppeling van 30 de versterker is toegevoegd. Hoewel daardoor een verbetering van het signaaldetectieniveau kan worden verkregen, kan bij detectie van een klein signaal toch wel vervorming optreden als gevolg van het feit, dat aan de dioden geen geschikte in-stelspanning wordt aangelegd.

800 1 2 16 - 2 -

De onderhavige uitvinding stelt zich ten doel, hierin verbetering te brengen en een AM-detectieschakeling te verschaffen, welke vrij van het hiervoor genoemde nadeel is.

Voorts stelt de uitvinding zich ten doel, een AM-5 detectieschakeling te verschaffen, waarmede zelfs bij detectie van kleine signaalspanningen een geringere vervorming optreedt.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een AM-detectieschakeling, welke gemakkelijk als geïnte-10 greerde schakeling kan worden uitgevoerd.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een AM-detectieschakeling voor toepassing bij een ontvanger.

Weer een ander doel van de uitvinding is het verschaf-15 fen van een AM-detectieschakeling, waarbij de optredende vervorming wordt verminderd door eliminatie van de zogenaamde "diagonale amplitudeafsnijding" of "omhullende-vervorming", welke typerend zijn voor diodedetectie.

Daartoe verschaft de uitvinding een AM-detectieschake-20 ling voor detectie van een van een signaalbron met asymmetrische uitgang afkomstig AM-signaal met een eerste en een tweede polariteit. Volgens.de uitvinding dient een dergelijke detectieschakeling te zijn voorzien van: middelen voor afwisselende afgifte van een eerste aandrijfsignaal voor de 25 eerste polariteit en een tweede aandrijfsignaal voor de tweede polariteit van het AM-signaal, ten minste een eerste en een tweede versterker van het type klasse B voor gescheiden versterking van respectievelijk het eerste en het tweede aandrijf signaal en voor toevoer van de versterkte aandrijfsigna-30 len aan de genoemde afgiftemiddelen, en van op ten minste één van de beide aandrijfsignalen reagerende middelen voor afgifte van een detectie-uitgangssignaal.

De uitvinding zal worden verduidelijkt in de nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende tekening. Daarin 35 tonen:

Fig. 1 en Fig. 2 schema’s van twee AM-detectie-scha-kelingen van bekend type, en E>ig. 3 een schema van een AMpdetectieschakeling volgens 800 1 2 16 * - 3 - een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding.

Voordat tot een meer gedetailleerde beschrijving van de onderhavige uitvinding wordt overgegaan, zal eerste een korte beschouwing worden gewijd aan met een diode werkende 5 detectieschakelingen van bekend type.

Figuur 1 toont een detectieschakeling met een diode D^, welke in serieschakeling tussen een middenfrequentver-sterker en een filter is opgenomen. Zoals in het voorgaande is uiteengezet, vertoont een dergelijke als detector werkende 10 diode een drempelspanning, welke bij detectie van kleine ingangssignalen vervorming veroorzaakt.

Figuur 2 toont een detectieschakeling met een operationele versterker A , waarvan de omkeeringang via een

gL

ingangsweerstand R een middenfrequentsignaal krijgt toege-15 voerd, terwijl aan de versterker voorts een terugkoppeling is toegevoegd, welke een anti-parallelschakeling van twee dioden Da, bevat en zich van de uitgang naar de omkeeringang van de versterker uitstrekt. In serieschakeling met de diode Da is een belastingsweerstand opgenomen. De 20 diode D wordt tijdens de negatieve halve cycli van het ci middenfrequentsignaal geleidend gemaakt, waaruit voor de effectieve varsterkingsfactor van de aldus geschakelde operationele versterker een waarde R^/R& resulteert. Tijdens de negatieve halve cycli van het middenfrequentsignaal 25 geeft de detectieschakeling derhalve een detectie-uitgangs-signaal af. Tijdens de positieve halve cycli van het ingangs-middenfrequentsignaal wordt de diode geleidend gemaakt, zodat da effectieve versterking van de aldus geschakelde operationele versterker dan de waarde 0 heeft. Dit wil 30 zeggen dat de positieve halve cyclus van het middenfrequentsignaal wordt geblokkeerd. Op deze wijze wordt enkelfasige gelijkrichting of detectie van het middenfrequentsignaal verkregen.

Figuur 3 toont het schema van een uitvoeringsvoorbeeld 35 van een AM-detectieschakeling volgens de uitvindig. Daarbij geeft een middenfrequentversterker 1 van gebruikelijk type een middenfrequentsignaal af, dat via een weerstand R^ aan 80 0 1 2 1 6 - 4 - een balansversterker 2 met asymmetrische uitgang wordt toegevoerd. Zeer algemeen kan worden gesteld, dat de balansversterker 2 het asymmetrisch toegevoerde AM-middenfrequent-signaal in een balanssignaal omzet en de beide balanscompo-5 nenten door middel van respectievelijke versterkers van het type klasse B versterkt tot complementaire, enkelfasig gelijkgerichte signalen, welke voor 100% naar de ingang worden teruggekoppeld. De aldus teruggekoppelde aandrijfsignalen worden afzonderlijk door middel van respectievelijke uit-10 gangstransistoren versterkt en in een laagdoorlaatfilter gecombineerd tot een detectie-uitgangssignaal met dubbelfasig karakter.

Meer in het bijzonder kan worden gesteld, dat een ver-schilversterker met twee transistoren en het via de 15 weerstand R1 aan de basis van de transistor Q1 toegevoerde, ongebalanseerde ingangssignaal omzet in twee gebalanseerde uitgangssignalen, welke respectievelijk aan de bases van twee transistoren en Qg worden toegevoerd. De emitters van de beide transistoren en Q2 zijn via een gemeen-20 schappelijke emitterweerstand R2 geaard, terwijl de collectors van de beide transistoren respectievelijk via een weerstand en een weerstand zijn gekoppeld met een punt van de positieve voedingsspanningspotentiaal +V . Een bron van

CC

constante voedingsspanning, zoals een batterij B^, is tussen 25 aarde en de basis van de transistor Q^ opgenomen.

De emitter van de transistor is via een weerstand Rg gekoppeld met het punt van de voedingsspanningspotentiaal +Vcc· De collector van de transistor Q3 is gekoppeld met een stroomspiegelschakeling, gevormd door twee transistoren 30 en Qg. De collector van de transistor Q4 en de bases van de transistoren Q4 en Qg zijn met elkaar doorverbonden, terwijl de emitters van de beide transistoren Q4 en Qg respectievelijk via twee weerstanden Rg en R^ zijn geaard. Tussen de emitter van de transistor Qg en de collector van de transis-35 tor Qg is ter verhindering van oscillatieverschijnselen een fasecorrectiecapaciteit opgenomen.

8001215 - 5 -

Eet aan de collector van de transistor Q^ verschijnende uitgangssignaal van de verschilversterker wordt toegevoerd aan de bases van twee transistoren Qg en Qg, waarvan de emitters respectievelijk via weerstanden Rg en R^q met het 5 punt van de voedingsspanningspotentiaal +V zijn gekoppeld.

oo

De collector van de transistor Qg is verbonden met de collector van de transistor Qg, terwijl het aan het verbindingspunt van beide collectoren verschijnende signaal naar de basis van de transistor Q^ wordt teruggekoppeld. De collec-10 tor van de transistor Qg is verbonden met de collector van een transistor Qg en mét de bases van de te zamen een verdere stroomspiegelschakeling vormende transistoren Qg en Q^q·

De emitters van de beide transistoren Qg en 01Q zijn geaard.

De door de collector van de transistor gevormde uitgang 15 is via een weerstand R^ gekoppeld met het punt van de voedingsspanningspotentiaal +V en voorts met een laagdoorlaat-

Cv filter 3, bestaande uit twee capaciteiten en Cg en een weerstand R.^·

De bases van de transistoren Q4 en Qg zijn voorts met 20 de basis, van een transistor Q^ gekoppeld, waarvan de emitter via een weerstand Rg is geaard en de collector eveneens met het laagdoorlaatfilter 3 is verbonden. Het uitgangssignaal van het laagdoorlaatfilter 3 komt ter beschikking aan een uitgangsaansluiting T .

25 Voor de transistoren Qj en Qg zijn zodanige werkpunten gekozen, dat zij onder dezelfde omstandigheden als de transistoren Qg en Qg werken. De verschillende transistoren staan voorts onder zodanige voorspanningen, dat zij als ver-sterkertrappen van het type klasse B werken.

30 De transistoren Q1"Qg werken als een versterker met 100% negatieve terugkoppeling, dat wil zeggen tegenkoppeling. Een via de weerstand R aan de balansversterker 2 van het asymmetrische type (SEPP) toegevoerde middenfrequentsignaal-stroom i is bij benadering gelijk aan e/R^, waarin e de 35 signaalspanningswaarde is. De signaalstroom i wordt gescheiden in een collectorstroom i voor de transistor Qc of Q,- en —C O o een kleine foutstroom i , welke naar de basis van de tot de

—C

80 0 1 2 1 6 - 6 - verschilversterker behorende transistor vloeit. Wanneer de signaalstroom i in geringe mate kleiner wordt, zal de foutstroom i toenemen in nauwkeurig dié mate, welke noodzakelijk is om de collectorstroom i te laten stijgen tot

O

5 bij benadering de gestegen signaalstroomwaarde i. Indien de stroomversterkingsfactor van de versterker zonder tegenkop-peling (open loop) bijvoorbeeld een waarde 1000 heeft, zal een toename van de signaalstroom i ter grootte van 1 ma slechts een toename van de foutstroom i^ ter grootte van 10 1 ^ua vereisen. Als gevolg hiervan heeft de ingangsimpedantie van de balansversterker 2 van het SEPP-type bij benadering een waarde nul.

Gedurende de positieve halve cylci van het van de midden frequentversterker 1 afkomstige middenfrequentsignaal zal 15 de collectorstroom van de transistor Q, toenemen en dié van de transistor afnemen. Aangezien aan de transistor Qg een zodanige voorspanning wordt aangelegd, dat deze als een versterker van het type klasse B werkt, zal een dergelijke stroom-afname de transistor Qg in zijn niet-geleidende toestand 20 brengen. Wanneer de collectorstroom van de transistor Q1 tijdens de positieve halve cycli van het middenfrequentsignaal stijgt, zal door de transistor een met de amplitude van het toegevoerde signaal evenredige collectorstroom vloeien.

Deze collectorstroom wordt toegevoerd aan de transistoren 25 en Qg. De transistor Qg verkeert op dat ogenblik echter in zijn niet-geleidende toestand, zodat de positieve halve cyclus van de middenfrequentsignaalstroom i, afkomstig van de middenfrequentversterker 1, de collectorstroom voor de transistor Q,- levert, o 30 Gedurende de negatieve halve cycli van het middenfre quentsignaal daalt de collectorstroom van de transistor waardoor de transistor Qg in zijn niet-geleidende toestand wordt gebracht. Dit heeft weer tot gevolg, dat ook de transistoren Q^ en Qg in hun niet-geleidende toestand worden ge-35 bracht. Bovendien neemt de collectorstroom van de transistor Q2 tegelijkertijd toe, waardoor de collectorstroom voor de transistor Qg wordt geleverd. Aangezien de transistor Qg op 80 0 1 2 1 6

ïr V

- 7 - dat tijdstip in zijn niet-geleidende toestand verkeert, wordt de collectorstroom voor de transistor Qg geleverd door de via de weerstand R^ toevloeiende middenfrequentsignaalstroom i.

5 De aandrijfsignalen, welke aan de bases van de transis- toren Q5 en Qg worden toegevoerd voor vorming van de equivalenten van respectievelijk de positieve en de negatieve halve cycli van de signaalstroom _i, welke aan de respectievelijke collectors van de beide transistoren ter beschikking komen, 10 worden bovendien aan de bases van de transistoren Qj en Qg toegevoerd, welke zodanig zijn geselecteerd en onder zodanige voorspanningen zijn gebracht, dat zij op dezelfde wijze als respectievelijk de transistoren Qg en Qg reageren. De collectors van de transistoren Qj en Qg geven derhalve als door 15 dubbelfasige gelijkrichting verkregen stromen af, welke respectievelijk gelijk zijn aan (dié gedurende de positieve en negatieve halve cycli van) de via de weerstand R1 ontvangen middenfrequentsignaalstroom i. De stroomspiegelscha-keling met de transistoren Qg en QlQ geeft aan de collector 20 van de transistor een signaal af, dat dezelfde stroom-gedaante als de collectorstroom van de transistor Qg heeft.

Het door de transistoren Q en Q Q afgegeven, dubbel-fasig gelijkgerichte signaal wordt via het laagdoorlaatfilter 3 aan de uitgangsaansluiting T1 toegevoerd. Als gevolg van 25 de dubbelfasige gelijkrichting, zal de draaggolfcomponent van het aan het laagdoorlaatfilter 3 toegevoerde signaal tweemaal de frequentie van dié van het uitgangssignaal van een enkelfasige gelijkrichter hebben. Daardoor wordt de fil-terbewerking van de draaggolfcomponent vereenvoudigd, ter-30 wijl bijvoorbeeld bovendien voor de tijdsconstante van het laagdoorlaatfilter 3 een gunstiger waarde kan worden gekozen.

De beschikbaarheid van het uitgangssignaal in de vorm van een van de transistoren Qg en Q Q afkomstig stroomsignaal laat meer graden van vrijheid open voor het ontwerp van de 35 daarop volgende trappen.

Bij een AM-detectieschakeling volgens de onderhavige uitvinding treedt zelfs bij een signaalniveau van 80-100 dBu Λ Λ Λ A 0 1 fi - 8 - een vervorming van minder dan 0,5% op.

Hoewel bij het in het voorgaande beschreven uitvoe-ringsvoorbeeld een ingangsweerstand wordt toegepast, kan in sommige gevallen de uitgangsimpedantie van de vooraf-5 gaande middenfrequentversterker 1 een zodanige waarde hebben, dat de ingangsweerstand R1 kan worden weggelaten.

De uitvinding beperkt zich niet tot het in het voorgaande beschreven en in de tekening weergegeven uitvoerings-voorbeeld. Verschillende wijzigingen kunnen in de beschreven 10 onderdelen en in hun onderlinge samenhang worden aangebracht, zonder dat daarbij het kader van de uitvinding wordt overschreden.

« 8001216

Claims (3)

1. AM-detectieschakeling voor detectie van een van een asymmetrische bron afkomstig AM-signaal met een eerste en een tweede polaritiet, gekenmerkt door; middelen voor afwisselende afgifte van een eerste aan-5 drijfsignaal voor de eerste polariteit en van een tweede aandrijf signaal voor de tweede polariteit van het ontvangen AM-signaal; ten minste een eerste en een tweede versterker van het type klasse B voor gescheiden versterking van respectievelijk 10 het eerste en het tweede aandrijfsignaal en voor levering van een aan de middelen voor afwisselende afgifte van aandrijf signalen toe te voeren, negatief terugkoppelsignaal? en door op ten minste één van de aandrijfsignalen reagerende 15 middelen voor afgifte van een detectie-uitgangssignaal.

2. AM-detectieschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de op ten minste één van de aandrijf-signalen reagerende middelen zijn voorzien van een derde transistor, die op het eerste aandrijfsignaal reageert door 20 afgifte van een eerste, aan enkelfasige gelijkrichting onderworpen signaal, een vierde transistor, welke op het tweede aandrijfsignaal reageert door afgifte van een tweede, aan enkelfasige gelijkrichting onderworpen signaal, en van middelen voor combinatie van het eerste en het tweede aan enkel-25 fasige gelijkrichting onderworpen signaal tot een uitgangssignaal met het karakter van een aan dubbelfasige gelijkrichting onderworpen signaal.

3. AM-detectieschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de middelen voor afwisselende afgifte 30 van een eerste en een tweede aandrijfsignaal een verschil-versterker omvatten. 800 1 2 16