RU2093951C1

RU2093951C1 - Amplitude detector

Info

Publication number: RU2093951C1
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Юдин; С.С. Гузанов
Original assignee: Научно-исследовательский институт измерительных систем
Priority date: 1988-10-04
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1997-10-20

Abstract

FIELD: radio engineering, in particular, receivers. SUBSTANCE: device has input phase- inverting circuit 12 which is made from first and second transistors with emitter coupling. Other terminals of resistors of collector circuits of first and second transistors are joined. In addition device has output circuit which is made from third and fourth transistors 1, 2, load circuit which is designed as parallel circuit of resistor 3 and capacitor. In addition device has first, second, third and fourth additional resistors 8, 7, 5 and 6, capacitors 9, 10, 11, 17 and 18, voltage scaling circuit which has serial circuit of resistors 13 and 14, temperature-sensitive element which is designed as parallel circuit of transistors 15 and 16 in diode connection. Conductance direction of both transistors is same as conductance of third and fourth transistors 1 and 2. One terminal of first additional transistor is connected to positive terminal of power supply. Second terminal of first additional transistor is connected to joined terminals of resistors from collector circuits of transistors of input phase-inverting circuit 12. Third and fourth additional resistors 5 and 6 are connected in series and inserted between bases of third and fourth transistors 1 and 2. Input phase-inverting circuit 12 and output circuit are connected in series with respect to alternating current. Voltage scaling circuit is connected to power supply input through temperature-sensitive element. EFFECT: increased stability of gain against temperature alternations. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиоприемных устройствах различного назначения. The invention relates to the field of radio engineering and can be used in radio receivers for various purposes.

Известна интегральная схема для демодуляции амплитудномодулированных колебаний по заявке ФРГ N 1766763, кл. H 03 D 1/18, которая содержит используемый в схеме с общим эмиттером транзистор, являющийся в этой схеме демодулирующим элементом. Схема отличается тем, что в качестве вентиля используется транзистор такого же типа проводимости. Known integrated circuit for demodulating amplitude-modulated oscillations according to the application of Germany N 1766763, class. H 03 D 1/18, which contains the transistor used in the circuit with a common emitter, which is a demodulating element in this circuit. The circuit is characterized in that a transistor of the same type of conductivity is used as a gate.

Недостатком известного устройства является низкая термостабильность коэффициента передачи и искажение формы амплитудно-модулированных колебаний при детектировании. A disadvantage of the known device is the low thermal stability of the transmission coefficient and the distortion of the shape of amplitude-modulated vibrations during detection.

Известен детектор уровня сигналов по заявке Великобритании N1209637, кл. H 03 D 1/18. Детектор содержит термокомпенсированную схему зеркально отображенного тока, выполненную на двух транзисторах по схеме с общим эмиттером. На базы этих транзисторов поступает напряжение, уровень которого нужно продетектировать, причем на обе базы поступают сигналы одинакового уровня, но противоположной полярности. Коллекторы транзисторов объединены, образуя выход детектора. Активной нагрузкой служит транзистор, обеспечивающий высокое сопротивление для повышения эффективности детектора. Known signal level detector according to the application of the UK N1209637, cl. H 03 D 1/18. The detector contains a temperature-compensated circuit of the mirrored current, made on two transistors according to the scheme with a common emitter. Voltage is applied to the bases of these transistors, the level of which needs to be detected, and signals of the same level but of opposite polarity arrive at both bases. The transistor collectors are combined to form the detector output. The active load is a transistor that provides high resistance to increase the efficiency of the detector.

Недостатком детектора является трудность обеспечения квадратичного режима детектирования, а также большая величина начального напряжения на нагрузке детектора. The disadvantage of the detector is the difficulty of ensuring a quadratic detection mode, as well as the large value of the initial voltage at the detector load.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому амплитудному детектору является интегральный амплитудный детектор, описанный в книге Б.И.Горошкова. Радиоэлектронные устройства, М, Р и С, 1984, с. 206, рис. 8.7. Детектор является линейным и выполнен на основе микросхемы. Нагрузкой этой микросхемы являются два транзистора, которые работают на общий сглаживающий RC-фильтр. The closest in its technical essence to the proposed amplitude detector is an integrated amplitude detector described in the book of B.I. Goroshkov. Radio electronic devices, M, P and S, 1984, p. 206, fig. 8.7. The detector is linear and is based on a microcircuit. The load of this chip are two transistors that operate on a common smoothing RC filter.

Недостатком известного детектора является низкая стабильность коэффициента передачи при воздействии дестабилизирующих факторов. A disadvantage of the known detector is the low stability of the transmission coefficient under the influence of destabilizing factors.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема амплитудного детектора. The drawing shows an electrical circuit diagram of an amplitude detector.

Амплитудный детектор содержит входной фазоинверсный каскад 12, выполненный на первом и втором транзисторах с эмиттерной связью другие выводы резисторов коллекторных цепей которых объединены, выходной каскад, выполненный на третьем и четвертом транзисторах 1, 2, RC-нагрузку, выполненную в виде параллельного соединения резистора 3 и конденсатора 4, первый, второй, третий и четвертый дополнительные резисторы 8, 5, и 6, соответственно конденсаторы 9, 10, 11, 17, 18, делитель напряжения, состоящий из последовательно соединенных резисторов 13, 14, термозависимый элемент, выполненный в виде параллельно включенных транзисторов 15: 16 в диодном включении, причем тип проводимости которых одинаков с типом проводимости третьего и четвертого транзисторов 1, 2, причем, первый дополнительный резистор подключен одним концом к источнику питания +E, а другим к объединенным выводам резисторов коллекторных цепей транзисторов входного фазоинверсного каскада 12, третий и четвертый дополнительные резисторы 5 и 6 последовательно соединены и включены между базами третьего и четвертого транзисторов 1, 2, входной фазоинверсный каскад 12 и выходной каскад последовательно соединены по переменному току, второй дополнительный резистор 7 подключен между эмиттерами транзисторов 1, 2 выходного каскада и точкой соединения, объединенных других выводов резисторов коллекторных цепей транзисторов входного фазоинверсного каскада 12 с первым дополнительным резистором 8, базы третьего и четвертого транзисторов 1, 2 через конденсаторы 17, 18 соединены с выходами фазоинверсного каскада 12. The amplitude detector contains an input phase inverse stage 12 made on the first and second transistors with emitter coupling, the other conclusions of the collector circuit resistors are combined, the output stage made on the third and fourth transistors 1, 2, an RC load made in the form of a parallel connection of the resistor 3 and capacitor 4, the first, second, third and fourth additional resistors 8, 5, and 6, respectively, capacitors 9, 10, 11, 17, 18, a voltage divider consisting of series-connected resistors 13, 14, temperature dependent an element made in the form of parallel connected transistors 15: 16 in diode switching, and the type of conductivity of which is the same as the type of conductivity of the third and fourth transistors 1, 2, and the first additional resistor is connected at one end to the power supply + E and the other to the combined the conclusions of the resistors of the collector circuits of the transistors of the input phase inverse stage 12, the third and fourth additional resistors 5 and 6 are connected in series and connected between the bases of the third and fourth transistors 1, 2, the input the co-inverse cascade 12 and the output cascade are serially connected by alternating current, the second additional resistor 7 is connected between the emitters of the transistors 1, 2 of the output cascade and the connection point, the combined other conclusions of the resistors of the collector circuits of the transistors of the input phase-inverse cascade 12 with the first additional resistor 8, the base of the third and fourth transistors 1, 2 through capacitors 17, 18 are connected to the outputs of the phase-inverse stage 12.

Амплитудный детектор работает следующим образом. The amplitude detector operates as follows.

С помощью переменного резистора 13 с отводом выбирается рабочая точка детектора при небольшом напряжении смещения, соответствующем максимальному изгибу входных характеристик третьего и четвертого транзисторов 1 и 2. Это напряжение смещения однозначно определяет токи базы, токи коллекторов, а следовательно, и токи эмиттеров транзисторов 1 и 2, т.е. начальное напряжения на RC-нагрузке детектора. Значение и стабильность токов баз и коллектора транзисторов 1, 2 определяет величину и стабильность коэффициента передачи детектора в квадратичном режиме работы. Как при нейтронном облучении, так и при понижении температуры окружающей среды происходит уменьшение коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером h21Э транзисторов 1 и 2. При этом происходит сдвиг вправо вольтамперных характеристик базо-эмиттерных переходов транзисторов 1 и 2, в результате чего изменяются /уменьшаются/ их базовые и коллекторные токи, что ведет к уменьшению постоянного напряжения на RC-нагрузке, а следовательно, и понижению коэффициента передачи. Using a variable resistor 13 with a tap, the detector operating point is selected for a small bias voltage corresponding to the maximum bend of the input characteristics of the third and fourth transistors 1 and 2. This bias voltage uniquely determines the base currents, collector currents, and therefore the emitter currents of transistors 1 and 2 , i.e. initial voltage at the RC load of the detector. The value and stability of the base currents and the collector of transistors 1, 2 determines the magnitude and stability of the detector transfer coefficient in a quadratic operation mode. Both during neutron irradiation and when the ambient temperature decreases, the current transfer coefficient decreases in the circuit with the common emitter h21E of transistors 1 and 2. In this case, the current-voltage characteristics of the base-emitter junctions of transistors 1 and 2 shift to the right, as a result of which they change / decrease / their base and collector currents, which leads to a decrease in the DC voltage at the RC load, and consequently, to a decrease in the transfer coefficient.

В то же время происходит сдвиг вправо вольтамперных характеристик транзисторов 15 и 16 в диодном включении. Транзисторы 15 и 16 термозависимого элемента идентичны транзисторам 1 и 2 выходного каскада и соединены параллельно в диодном включении, что уменьшает величины токов, протекающих через эти транзисторы /диоды/, а следовательно, повышает величину температурного коэффициента напряжения. At the same time, there is a shift to the right of the current-voltage characteristics of the transistors 15 and 16 in the diode inclusion. The transistors 15 and 16 of the thermally dependent element are identical to the transistors 1 and 2 of the output stage and are connected in parallel in the diode inclusion, which reduces the magnitude of the currents flowing through these transistors / diodes /, and therefore increases the temperature coefficient of voltage.

В результате этого увеличивается напряжение на транзисторах 15 и 16 в диодном включении и уменьшается напряжение, приложенное через третий и четвертый дополнительные резисторы 5 и 6 к базам транзисторов выходного каскада. As a result of this, the voltage across the transistors 15 and 16 in the diode inclusion increases and the voltage applied through the third and fourth additional resistors 5 and 6 to the bases of the transistors of the output stage decreases.

При понижении температуры происходит также и уменьшение коллекторных токов, протекающих по коллекторным цепям транзисторов входного фазоинверсного каскада 12, что ведет к повышению напряжения в точке соединения первого дополнительного резистора 8 и коллекторов транзисторов входного фазоинверсного каскада 12, а следовательно, и к увеличению напряжения на эмиттерах транзисторов 1 и 2 выходного каскада.Таким образом, уменьшение напряжения на базах, увеличение его на эмиттерах транзисторов выходного каскада ведет к повышению базовых токов, токов коллектора, а следовательно, и эмиттерных токов упомянутых транзисторов, что компенсирует уменьшение этих токов, вызванное уменьшением статических коэффициентов передачи по току транзисторов в схеме с общим эмиттером h21Э транзисторов 1 и 2 при понижении температуры. With decreasing temperature, there is also a decrease in collector currents flowing through the collector circuits of the transistors of the input phase inverse stage 12, which leads to an increase in voltage at the junction of the first additional resistor 8 and the collectors of transistors of the input phase inverse stage 12, and therefore to an increase in voltage at the emitters of transistors 1 and 2 of the output stage. Thus, reducing the voltage at the bases, increasing it at the emitters of the transistors of the output stage leads to an increase in the base currents, collector currents, and hence the emitter currents of the aforementioned transistors, which compensates for the decrease in these currents caused by a decrease in the static current transfer coefficients of the transistors in a circuit with a common emitter of h21E transistors 1 and 2 with decreasing temperature.

В результате этого базовые токи, коллекторные токи, а следовательно, и эмиттерные токи транзисторов выходного каскада, связанное с ними начальное напряжение на RC-нагрузке детектора при понижении температуры и воздействии нейтронного облучения не изменяются, а следовательно, и постоянным остается коэффициент передачи детектора. As a result of this, the base currents, collector currents, and therefore the emitter currents of the transistors of the output stage, the initial voltage at the RC load of the detector associated with them, do not change with decreasing temperature and exposure to neutron irradiation, and therefore, the detector transfer coefficient remains constant.

При повышении температуры, когда статические коэффициенты передачи по току транзисторов в схеме с общим эмиттером h21э увеличиваются, все описанные выше процессы в схеме детектора происходят в обратном порядке, а коэффициент передачи детектора также остается постоянным. With increasing temperature, when the static current transfer coefficients of the transistors in the circuit with a common emitter h21e increase, all the processes described above in the detector circuit occur in the reverse order, and the transfer coefficient of the detector also remains constant.

В схеме амплитудного детектора наличие дополнительных резисторов 7 и 8 цепи эмиттеров транзисторов выходного каскада и переменного резистора 13 в их базовых цепях обеспечивает при изменении напряжения между базами и эмиттерами транзисторов выходного каскада, обусловленного изменением напряжения между коллектором и эмиттером детектора, вследствие нестабильности напряжения источника питания незначительные колебания выходного тока, а следовательно, и начального напряжения на RC-нагрузке детектора и связанного с ним коэффициента передачи.Амплитудный детектор обладает высоким коэффициентом передачи в режиме квадратичного детектирования и обеспечивает получение на нагрузке детектора выходного напряжения достаточно большой величины при линейной амплитудной характеристике на транзисторах малой мощности, причем линейность амплитудной характеристики обеспечивается с малых величин, в результате чего без применения АРУ обеспечивается достаточно большой динамической диапазон. In the amplitude detector circuit, the presence of additional resistors 7 and 8 of the emitter transistor circuit of the output stage and a variable resistor 13 in their base circuits ensures that, when the voltage between the bases and emitters of the transistor of the output stage is varied due to a change in voltage between the collector and the emitter of the detector, insignificant power supply voltages fluctuations in the output current, and therefore, the initial voltage at the RC load of the detector and the associated transfer coefficient The amplitude detector has a high transmission coefficient in the quadratic detection mode and ensures that the output voltage of the detector receives a sufficiently large value with a linear amplitude characteristic on low power transistors, and the linearity of the amplitude characteristic is ensured from small values, as a result of which a sufficiently large dynamic range.

Claims

1. An amplitude detector containing a series-connected input phase-inverse cascade made on the first and second transistors with emitter coupling, the other terminals of the collector circuit resistors combined, and an output cascade made on the third and fourth transistors, to the combined collector circuit of which an RC load is connected characterized in that, in order to increase the stability of the transmission coefficient under the influence of neutron irradiation and the instability of the power source, between the collector and the base of each the corresponding resistor is connected to the transistor of the input phase inversion stage, the first additional resistor is connected to the combined other terminals of the resistors of the collector circuits of the input phase inverse stage, the other terminal of which is the input of the device supply voltage, between the emitters of the output stage transistors and the connection point of the combined other outputs of the collector circuits of the input phase transistor transistors of the input phase inverter cascade with the first additional resistor connected the second will complement a resistor, a capacitor is connected between the connection point of the first and second additional and the common bus, third and fourth additional resistors are connected in series between the bases of the third and fourth transistors, a voltage divider is connected between the input of the voltage supply of the amplitude detector and the common bus, the tap of which is connected to the connection point the third and fourth additional resistors, and the input phase inverse stage and the output stage are connected in series by alternating current.

2. The detector according to claim 1, characterized in that, in order to increase the stability of the transmission coefficient in the temperature range, the voltage divider is connected to the input of the supply voltage through a thermally dependent element.

3. The detector according to claim 2, characterized in that the thermally dependent element is made in the form of parallel-connected transistors in a diode inclusion, the conductivity type of which is the same as the conductivity type of the third and fourth transistors.