DE3205286C2

DE3205286C2 - Demodulator für ein amplitudenmoduliertes Signal

Info

Publication number: DE3205286C2
Application number: DE3205286A
Authority: DE
Inventors: Junji Katano Osaka Suzuki; Kenzo Tanabe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-02-16
Filing date: 1982-02-15
Publication date: 1986-03-27
Also published as: GB2095937B; JPS57135370A; GB2095937A; US4513209A; DE3205286A1; JPH0232585B2

Abstract

Der Detektor nach der vorliegenden Erfindung zeichnet sich durch gute Linearität, hohen Wirkungsgrad, gute Temperaturstabilität sowie durch für eine Integration geeignete geringe Erstellungskosten und Größe aus, indem die eigentliche Detektorstufe aus zwei parallelgeschalteten Emitterstufen besteht, die in den Basen vom Eingangssignal gegenphasig angesteuert werden, so daß an den miteinander verbundenen Kollektoren die Harmonischenkomponenten ungradzahliger Ordnung verschwinden. Der erwünscht hochohmige Kollektorwiderstand ist ein Transistor. Durch eine Stromspiegelschaltung oder dergleichen wird der Detektor bei fehlendem oder schwachem Eingangssignal im Sättigungsbereich, bei starkem Eingangssignal im aktiven Bereich betrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Demodulator für ein amplitudenmoduliertes Signal nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Im allgemeinen soll ein Demodulator die folgenden Eigenschaften aufweisen:

1. gute Linearität (geringe Verzerrung);

2. hoher Wirkungsgrad;

3. gute Temperaturstabilität;

4. geringe Herstellungskosten und
geringe Größe.

Es ist bekannt, Demodulatoren mit einem hohen Wirkungsgrad aus Transistoren aufzubauen. Dabei erfolgt die Gleichrichtung an der Basis-Emitter-Sperrschicht eines Transistors, so daß sich am Kollektor das verstärkte und demodulierte Ausgangssignal ergibt. Mit dieser Demodulatorart lassen sich jedoch eine gute Linearität und gleichzeitig ein hoher Demodulatorwirkungsgrad nur unter Schwierigkeiten erreichen, weil erstens an der nichtlinearen Basis-Emitter-Sperrschicht des Transistors starke nichtlineare Verzerrungen auftreten und weil zweitens in einem monolithischen Halbleiterchip nur mit Schwierigkeiten ein ausreichend hochohmiger Lastwiderstand hergestellt werden kann, der einen hohen Demodulationswirkungsgrad sicherstellt

Aus der DE-OS 24 22 534 ist ein Demodulator der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die Demodulation amplitudenmodulierter Schwingungen durch einen Hüllkurven-Gleichrichter erfolgt, der aus einem Differenzverstärker und einer Lastimpedanz besteht, die durch erne Konstantstromquelle gebildet wird. Dabei wird das Ausgangssignal zwischen dem Differenzverstärkter und der Lastimpedanz abgegriffen.

Die Aufgabe- der Erfindung besteht darin, einen Demodulator zu schaffen, der vergleichsweise einen hohen Wirkungsgrad und eine gute Linearität aufweist und der leicht in einer integrierten Technik herstellbar ist

Diese Aufgabe wird durch einen Demodulator der eingangs genannten Art gelöst, der durch die in dem kennzeichenden Teil der Patentanspruchs angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Vorteilhafterweise weist der erfindungsgemäße Demodulator zunächst einen Emitterverstärker aus zwei parallel geschalteten Transistoren auf, so daß sich Verzerrungen durch Harmonische ungradzahliger Ordnung gegenseitig aufheben und am Kollektor nur eine Gleichspannung sowie Komponenten gradzahlige Ordnung der Harmonischen auftreten. Weiterhin ist der hochohmige Lastwiderstand durch einen in seinen aktiven Bereich vorgespannten Transistor realisiert, so daß man vorteilhafterweise einen hohen Demodulations-Wirkungsgrad erhält Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Modulators besteht darin, daß er sehr klein sein kann und billig herstellbar ist.

Die Erfindung wird nun anhaud ein« Ausfuhrungsform unter Bezug auf die Figuren ausführlich erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Demodulators in der Form einer integrierten Schaltung und
Fig. 2 ein Diagramm der demodulierten Ausgangsspannung als Funktion des Eingangs-Wechselspannungssignals.

Wie die Fig. 1 zeigt, werden zwei zu demodulierende Wechselspannungssignale mit gleicher Amplitude gegenphasig an die Anschlüsse 1 und 2 gelegt. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet den Ausgangsanschluß, das Sezugszeichen 4 den Anschluß für die Gleichspannungsversorgung und das Bezugszeichen 5 den Masseanschluß.
Die Transistoren Ql, Ql und Qi sind PNP-Transistoren mit parallelgelegten Basen. Die Emitter der Transistoren Qi, Ql und Q3 sind über die Vorwiderstände Rl, Λ3 bzw. RA an den Anschluß 4 gelegt. Die Basis und der Kollektor des Transistors Ql sind miteinander verbunden; der Kollektor ist über den Widerstand Ä2 an Masse gelegt. Die Kollektoren der Transistoren Ql und Qi sind an den Kollektor des Transistors Q4 gelegt und die Kollektoren der NPN-Transistoren Q5 und Qd sind miteinander verbunden. Die NPN-Transistoren QA, QS und Q6 liegen mit ihren Emittern an Masse und mit ihren Basen über die Basisvorwiderstände RS, Λ6 bzw. Λ7 an dem Kollektor des Transistors Q4, während, wie bereits erwähnt, der Kollektor des Transistors QA am Kollektor des Transistors Ql liegt. Die Basen der Transistoren QS

und QS liegen über die Ankopplungskondensatoren Cl und C3 an den Anschlüssen 1 und 2, die Kollektoren der Transistoren Q3, QS und QS am Ausgangsanschluß 3, und gleichzeitig über einen Siebkondensator Cl an Masse. Es sei nun die Funktionsweise ohne ein an den Anschlüssen 1 und 2 liegendes Eingangssignal erläutert.

Der Transistor Ql und die Widerstände Al und Rl bilden einen Easis-Vorspannungskreis bezüglich der Transistoren Ql und Qi, wobei die Emitterströme der Transistoren Ql und Q3 durch eben diesen Vorspannungszweig sowie die Vorwiderstände A3 und A4 bestimmt sind. Dabei dient der Transistor Ql zur Kompensation des Temperaturgangs der Basis-Emitter-Sperrschichtspannung der Transistoren Ql und Qi.

Die Transistoren QA, QS und QS bilden zusammen mit den Basiswiderständen RS, R6 bzw. Rl einen Stromspiegel. Es werden daher die Kollektorruheströme der Transistoren QS und Q6 vom Kollektorstrom des Transistors QA bestimmt. Da andererseits der Transistor Q4 mit seinem Kollektor am Kollektor des Transistors Ql liegt, wie bereits erwähnt, ist der Kollektorstrom des Transistors QA fast gleich dem des Transistors Ql, so daß ersichtlich die Kollektorströme der Transistoren QS und QS vom Transistor Ql bestimmt werden. Es sei zur Vereinfachung angenommen, daß die Transistören QA, QS und QS identische Eigenschaften and die Basisvorwiderstände RS, R6 und Rl den gleichen Widerstandswert haben. Dann sind die Kollekterströme der Transistoren QA, QS und QS gleich dem des Transistors Ql.

Wie das Schaltbild derFig. 1 zeigt, ist die Summe der Kollektorströme der Transistoren QS und Q6 gleich dem Kollektorstrom des Transistors ß3.

Wählt man nun den Widerstandswert des Vorwiderstandes »4 wesentlich niedriger als den des Vorwider-Standes R3, so daß der Emitterstrom des Transistors Qi höher als die Summe der Kollektorströme der Transistoren QS und QS wird, wobei die Summe schließlich vom Emitteiatrom des Transistors Ql bestimmt wird, bleibt der Arbeitspunkt des Transistors QZ im Sättigungsbereich.

Bei fehlendem oder ausreichend schwachem Eingangssignal liegt der Arbeitspunkt des Transistors Qi im Sättigungsbereich.

Es soll nun die Arbeitsweise der Schaltung der F i g. 1 für den Fall erläutert werden, daß zwei gegenphasige Wechselspannungssignale mit gleicher Amplitude an den Anschlüssen 1 und 2 liegen. Diese Wechselspannungssignale werden übe, die Ankopplungskondensatoren Cl und d auf die Basen der Transistoren QS und QS gegeben.

Wie bekannt, erhält man das gleichgerichtete Ausgangssignal an den Kollektoren der Transistoren Q5und QS, wenn die anliegenden Eingangssignale so stark sind, daß sie die Emitter-Basis-Sperrspannung übersteuern.

Die Wechselspannungskomponenten im gleichgerichteten Ausgangssignal werden mit dem erwähnten Siebkondensator Cl unterdrückt, so daß nur eine gleichgerichtete Komponente entsprechend der Amplitude des Eingangsv/echselsignals am Kollektor des Transistors Qi liegt. Der Kollektorsirom des Transistors Q3 nimmt also mit der Amplitude des Eingangswechselsignals zu, so daß der Arbeitspunkt des Transistors Qi aus dem Sättigungs- in den aktiven Bereich läuft.

In diesem Fall wirkt der Transistor Qi als hochohmiger Lastwiderstand für die Transistoren QS und QS.

Wie die Fig. 2 zeigt, wird der Arbeitspunkt des Transistors Qi in der Nähe des Eingangspegels V_x in den aktiven Bereich verschoben.

Der Detektor nach der vorliegenden Erfindung ist vorteilhaft, weil er (1) einen günstigen Klirrfaktor hat, da die beiden Emitterverstärker mit miteinander verbundenen Kollektoren als Grundelemente des Detektors so verschaltet sind, daß Verzerrungen durch Harmonische ungradzahliger Ordnung nicht entstehen; (2) zeigt er einen hohen Wirkungsgrad, da der als Lastwiderstand arbeitende aktive Lasttransistor sehr hochohmig ist; (3) arbeitet die Schaltung sehr temperaturstabil, da der Arbeitspunkt des Detektors durch eine temperaturkompensierte Stromspiegelschaltung bestimmt wird; und (4) kann sie sehr leicht integriert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunger-

Claims

Patentanspruch:

Demodulator für ein amplitudenmoduliertes Signal, bei dem dieses Signal den Basisanschlüssen eines ersten und zweiten NPN-(PNP-)Transistots (QS, QS) zuführbar ist, wobei Emitteranschlüsse des ersten und zweiten Transistors (QS, QS) miteinander verbunden sind, bei dem dem ersten und zweiten Transistor (Q5, QS) ein dritter Transistor (Qi) nachgeschaltet ist, wobei ein Ausgangssignal an einem Ausgangsanschluß (3) zwischen dem dritten Transistor (Q3) und dem ersten und zweiten Transistor (QS, QS) abgreifbar ist, und bei dem eine Versorgungsquelle (VCC) und ein Gleichstrom-Vorspannungskreis (Al, R 2, Ql) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren des ersten, und zweiten Transistors (QS, Q6) miteinander, mit dem Kollektor des dritten PNP-(NPN-)Transistors (Qi) und mit dem Ausgangsanschluß (3) verbunden sind, daß der Basisanschluß eines vierten PNP-(NPN-)Transistors (Ql) mit dem Basisanschluß des dritten Transistors (Q3) verbunden ist, daß die Vorspannung von dem Gleichstrom-Vorspannungskreis (Rl, Rl, Ql) an die Basisanschlüsse des vierten und dritten Transistors (Ql, Qi) angelegt wird, daß der Kollektoranschluß eines fünften NPN-(PNP-)Transistors (Q4) über Widerstände (Rl, RS) mit den Basisanschlüssen des ersten und zweiten Transistors (QS, QS) verbunden ist, daß der Basisanschluß und der Kollektoranschluß dec fünftet* Transistors (QA) miteinander über einen Widerstand (RS) verbunden sind, daß der Kollektoranschluß de . vierten Transistors (Ql) mit dem Kollektoranschluß des fünften Transistors (QA) verbunden ist, daß die Emitteranschlüsse des ersten und zweiten Transistors (QS, QS) direkt oder über Widerstände und der Emitteranschluß des fünften Transistors (QA) mit einem Eingangsanschluß der Versorgungsquelle (VCC) und die Emitteranschlüsse des dritten und vierten Transistors (Qi, Ql) über Widerstände (A4, A3) mit dem anderen Eingangsanschluß der Versorgungsquelle (VCO verbunden sind und daß der dritte Transistor (Q3) in den Sättigungsbereich vorgespannt ist, wenn kein amplitudenmoduliertes Signal anliegt.