ДЕТЕКТОР АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 1996 года по МПК H03D1/18 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиоприемных устройствах различного назначения.

Известен детектор уровня сигнала по заявке Великобритании N 2036937, который содержит термокомпенсированную схему зеркального отображения тока, выполненную на двух транзисторах по схеме с заземленным эмиттером. Коллекторы транзисторов объединены, образуя выход детектора. Активной нагрузкой служит транзистор, обеспечивающий высокое сопротивление для повышения эффективности детектора. Недостатком детектора является большая величина начального напряжения на нагрузке детектора, не позволяющая обеспечить непосредственное соединение с пороговым устройством.

Известна схема двухполупериодного выпрямителя по патенту Великобритании N 2120028, в которой используются дефференциальный усилитель и токовые зеркальные (симметричные) цепи на транзисторах. Нагрузка детектора включена в цепь соединенных вместе эмиттеров выходных транзисторов. Недостатком схемы является сложность и малый коэффициент усиления по напряжению.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является детектор, электрическая принципиальная схема которого приведена в книге Б.И.Горошкова, Радиоэлектронные устройства, Москва, Радио и связь, с. 206, рис. 87. Детектор выполнен по схеме двухтактного выпрямителя на транзисторах VТ1 и VТ2, которые работают на общий сглаживающий фильтр R3С2. Входной сигнал на транзисторы VТ1 и VТ2 поступает с нагрузкой фазоинверсного каскада с эмиттерной связью.

Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения квадратичного режима детектирования и стабилизации в нем коэффициента передачи по напряжению при воздействии спецфакторов в интервале температур. Воздействие спецфакторов описано, например, в книге "Действие проникающей радиации на изделия электронной техники" под редакцией д.т.н. Е.А.Ладыгина, Москва, Советское радио, 1980.

Техническим результатом изобретения является обеспечение стабилизации коэффициента передачи по напряжению при воздействии спецфакторов в интервале температур.

Технический результат достигается тем, что в детектор амплитудно-модулированных колебаний, содержащий входной фазоинверсный каскад, выполненный на транзисторах с эмиттерной связью, и выходной двухтактный выпрямитель, выполненный на транзисторах, к объединенной коллекторной цепи которых подключена RC-нагрузка, введен фильтр нижних частот, к резистору которого подключен каскад на транзисторе с общим коллектором, в котором в цепи эмиттера и делителя напряжения базового смещения включены каскады, каждый из которых выполнен на транзисторе с последовательной отрицательной обратной связью по постоянному току и с фиксированным током базы, при этом база транзистора каскада с общим коллектором через разделительный конденсатор соединена с RC-фильтром в цепи коллекторов транзисторов выходного двухтактного выпрямители, базы которых через разделительные конденсаторы соединены с выходами входного фазоинверсного каскада и через развязывающие резисторы к отводу делителя напряжения питания, состоящего из последовательного соединения параллельно включенных транзисторов в диодном включении, имеющих структуру транзисторов выходного двухтактного выпрямителя, переменного резистора с отводом и резистора.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого детектора амплитудно-модулированных сигналов.

Выходной двухтактный выпрямитель детектора амплитудно-модулированных сигналов выполнен на транзисторах 1 и 2. Коллекторные цепи транзисторов 1 и 2 объединены и в объединенную коллекторную цепь включена RC-нагрузка, выполненная в виде параллельного соединения резистора 3 и конденсатора 4. Напряжение смещения на базы транзисторов 1 и 2 подается через развязывающие резисторы 5 и 6, а также резистор 7 отрицательной обратной связи по току с фильтра нижних частот, образованного резистором 8 и конденсаторами 9, 10, 11. Детектируемый амплитудно-модулированный сигнал поступает на входной фазоинверсный каскад 12. Напряжение смещения на базы транзисторов 1 и 2 выходного двухтактного выпрямителя поступает с делителя напряжения базового смещения, состоящего из переменного резистора 13, резистора 14 и параллельно включенных транзисторов 15 и 16 в диодном включении, имеющих структуру транзисторов выходного двухтактного выпрямителя. Детектируемый амплитудно-модулированный сигнал поступает на базы транзисторов 1 и 2 выходного двухтактного выпрямителя через разделительные конденсаторы 17 и 18. RC-нагрузка выходного двухтактного выпрямителя соединена через разделительный конденсатор 19 с входом каскада с общим коллектором, выполненного на транзисторе 20. Эмиттер транзистора 20 соединен с коллектором транзистора 21, на котором выполнен каскад с фиксированным током базы с использованием резистора 22 и отрицательной обратной связью, обеспечиваемой с помощью резистора 23. Делитель напряжения базового смещения транзистора 20 образован последовательным соединением двух одинаковых каскадов, выполненных на транзисторах 24 и 25. Цепи отрицательной обратной связи по току в ранее указанных каскадах образованы соответственно резисторами 26 и 27, а фиксированные токи без транзисторов 24 и 25 обеспечиваются соответственно резисторами 28 и 29.

Схема предлагаемого детектора амплитудно-модулированных сигналов работает следующим образом, исходя из следующих предпосылок.

1. Сопротивление участка "коллектор-эмиттер" транзистора зависит от тока коллектора.

2. При воздействии спецфакторов большинство параметров биполярных транзисторов изменяется. Однако, среди них можно выделить основной - статический коэффициент усиления по току, уменьшение которого ограничивает стойкость параметров радиоприемных устройств к воздействию спецфакторов.

3. Коэффициент усиления по току транзистора зависит от тока базы. Эта зависимость на начальном участке имеет линейный характер, достигает максимума, а затем нелинейно падает.

4. Коэффициент усиления по току транзистора зависит от температуры.

5. В реальных условиях эксплуатации радиоприемных устройств, воздействие дестабилизирующих факторов является комплексным, в частности воздействие спецфакторов происходит в широких пределах изменения температуры.

С помощью переменного резистора 13 с отводом выбирается рабочая точка детектора амплитудно-модулированных сигналов при небольшом напряжении смещения, соответствующим максимальному изгибу входных характеристик транзисторов 1 и 2. Это напряжение смещения однозначно определяет токи баз, токи коллекторов транзисторов 1 и 2, т.е. начальное напряжение на нагрузке в виде резистора 3. Стабильность значений токов баз и коллекторов транзисторов 1 и 2 однозначно определяет стабильность коэффициента передачи детектора в квадратичном режиме работы. Как при воздействии спецфакторов, так и при понижении температуры окружающей среды происходит уменьшение коэффициента усиления по току транзисторов 1 и 2. При этом происходит сдвиг вправо вольтамперных характеристик базо-эмиттерных переходов транзисторов 1 и 2, в результате чего уменьшаются их базовые и коллекторные токи, что ведет к падению постоянного напряжения на нагрузке 3 детекторов, а следовательно, и к понижению коэффициента передачи. В то же время происходит сдвиг вправо вольтамперных характеристик транзисторов 15 и 16 в диодном включении, имеющих структуру транзисторов выходного двухтактного выпрямителя. В результате этого увеличивается пороговое напряжение на транзисторах 15 и 16 в диодном включении и уменьшается напряжение, приложенное через развязывающие резисторы 5 и 6 к базам транзистора 1 и 2. С другой стороны с помощью резисторов 22, 28 и 29 в цепях баз и резисторов 23, 26 и 27 в цепях эмиттеров устанавливаются коллекторные (эмиттерные) токи соответственно транзисторов 21, 24, 25, а следовательно и транзисторов 20. Значения коллекторных токов однозначно определяют сопротивления "коллектор-эмиттер" транзисторов 21, 24 и 25, а следовательно и водное сопротивление каскада с общим коллектором на транзисторе 20. Так как номинальные значения коэффициентов усиления по току транзисторов при воздействии спецфакторов уменьшаются, то уменьшаются и коллекторные токи транзисторов 21, 24 и 25, а их сопротивление участков "коллектор-эмиттер" возрастают, следовательно возрастает и входное сопротивление каскада с общим коллектором. Поскольку входное сопротивление каскада с общим коллектором входит в нагрузку (шунтирует ее) детектора, то эквивалентное сопротивление нагрузки детектора увеличивается, вследствие чего происходит и повышение коэффициента передачи детектора, т.е. происходит компенсация уменьшения коэффициента передачи детектора, вызванного уменьшением коэффициентов усиления по току транзисторов вследствие воздействия спецфакторов и пониженной температуры.

При повышении температуры и воздействия спецфакторов ранее рассмотренные процессы в детекторе происходят в обратном порядке. Однако, и в этом случае с помощью компенсации обеспечивается стабилизация коэффициента передачи детектора в квадратичном режиме работы.

Следует отметить еще одно обстоятельство, заключающееся в том, что при уменьшении коэффициентов усиления по току транзисторов 20, 21, 24, 25, вызванное воздействием спецфакторов, происходит увеличение напряжения питания детектора в точке соединения резисторов 8 и 7, что повышает напряжение на эмиттерах транзисторов 1 и 2, а следовательно и их коэффициенты усиления по току. Это увеличение компенсирует уменьшение коэффициента усиления по току, вызванное воздействием спецфакторов.

Проведенные расчеты и исследования показали, что в детекторе амплитудно-модулированных сигналов, выполненном по электрической принципиальной схеме, приведенной в материалах заявки, при уменьшении статического коэффициента передачи транзисторов в схеме с общим эмиттером почти на порядок (с 40 до 5) входное сопротивление каскада с общим коллектором на транзистоpах увеличивается с 500 до 1300 Ом, а коэффициент передачи по напряжению детектора в квадратичном режиме детектирования изменяется в интервале температур в пределах 1 дБ. При этом сопротивление нагрузки детектора (без учета шунтирующего действия каскада с общим коллектором) составляет 600 Ом.

В устройстве можно использовать в качестве детектирующих транзисторов 1 и 2 транзисторную пару 2ТС3136Б-1, а в качестве транзисторов 20, 21, 24, 25
транзисторы 2Т324Б-1.

Использование: в радиоприемных устройствах различного назначения. Сущность изобретения: для стабилизации коэффициента передачи по напряжению и квадратичном режиме детектирования при воздействии спецфакторов в интервале температур цепь нагрузки в виде РС-фильтра соединена по переменному току со входом компенсирующего каскада, выполненного на транзисторе с общим коллектором, база которого соединена с отводом делителя напряжения базового смещения, включенного между шинами питания, в эмиттерной цепи транзистора компенсирующего каскада и в плечах делителя напряжения базового смещения включены каскады, каждый из которых выполнен на транзисторе, имеющем структуру транзистора компенсирующего каскада, при этом в цепи эмиттера включен резистор, а база через резистор соединена с коллектором. 1 ил.

Детектор амплитудно-модулированных сигналов, содержащий входной фазоинверсный каскад и выходной двухконтактный выпрямитель на двух транзисторах, в объединенной коллекторной цепи которых включена RC-нагрузка, отличающийся тем, что между эммитерами транзисторов выходного двухтактного выпрямителя и шиной питания введен фильтр нижних частот, между выходами фазоинверсного каскада и базами транзисторов выходного двухтактного выпрямителя введены разделительные конденсаторы, между шинами питания введен делитель напряжения, выполненный на параллельно соединенных двух транзисторах в диодном включении, имеющих структуру транзисторов выходного двухтактного выпрямителя, переменном резисторе с отводом и резисторе, при этом отвод переменного резистора подключен к базам транзисторов выходного двухтактного выпрямителя через соответствующие введенные развязывающие резисторы, а также введен компенсирующий каскад на транзисторе, коллектор которого соединен с выходом фильтра нижних частот, база с отводом введенного делителя напряжения базового смещения, включенного между шинами питания, и через разделительный конденсатор с RC-нагрузкой в коллекторных цепях транзисторов выходного двухтактного выпрямителя, причем в эмиттерной цепи транзистора компенсирующего каскада и в плечах делителя напряжения базового смещения включены каскады, каждый из которых выполнен на транзисторе, имеющем структуру транзистора компенсирующего каскада, при этом в цепи эмиттера включен резистор, а база через резистор соединена с коллектором.