Амплитудный детектор Советский патент 1991 года по МПК H03D1/18 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах.

Цель изобретения - уменьшение нелинейных искажений.

На чертеже приведена структурная электрическая схема амплитудного детектора.

Амплитудный детектор содержит первый 1 и второй 2 транзисторы, входной разделительный конденсатор 3, выходной RC-фильтр 4 нагрузки, фильтр 5 нижних частот, первый 6 и второй 7 резисторы, дополнительный конденсатор 8.

Детектор работает следующим образом.

Входной амплитудно-модулированный сигнал через входной разделительный конденсатор 3 поступает на эмиттеры первого

1 и второго 2 транзисторов разной структуры или типа проводимости. При положительной полуволне входного сигнала открывается первый транзистор 1, а при отрицательной - второй транзистор 2. Для малых входных сигналов, соответствующих началу отпирания p-n-переходов транзисторов, первый трэнзистор 1 можно считать включенным по схеме диода, так как его коллектор соединен с общей шиной через первый резистор 6, имеющий небольшое сопротивление, а база соединена с общей шиной через резистор фильтра 5 нижних частот и резистор RC-фильтра 4 нагрузки. Положительная полуволна входного сигнала открывает первый транзистор 1 и заряжает входной разделительный конденсатор 3 до напряжения, несколько меньшего своего амплитудного значения. При отрицательной

О VI

ю

(Я

ел ю

полуволне входного сигнала напряжение на входном разделительном конденсаторе 3 суммируется с входным напряжением и открывает база-эмиттерный переход второго транзистора 2.

На базе второго транзистора 2 выделяется напряжение огибающей входного амп- литудно-модулированного сигнала, т.е. происходит детектирование. При этом первый транзистор 1 и база-эмиттерный переход второго транзистора 2 совместно с входным разделительным конденсатором 3 и RC-фильтром 4 нагрузки образуют детектор по схеме удвоения напряжения.

Аналогичный амплитудный детектор на диодах обладает повышенным коэффициентом передачи, однако высоким порогом детектирования, низким входным сопротивлением и значительными нелинейными искажениями при больших глубинах модуляции. В предлагаемом амплитудном детекторе эти недостатки в значительной степени уменьшены благодаря включению вместо диодов транзисторов. Несмотря на то, что на первый 1 и второй 2 транзисторы не подается напряжение питания, оба транзистора в определенные моменты действия входного сигнала работают в активном режиме, т.е. обладают усилительными свойствами. При отрицательных полуволнах высокочастотного напряжения на эмиттере второго транзистора 2, превышающих пороговое напряжение детектирования, эмиттерно-базовый переход второго транзистора 2 открывается, ток базы протекает через второй резистор 7 и создает на нем падение напряжения, при котором напряжение коллектор - база становится больше нуля. При этом второй транзистор 2 оказывается в активном режиме. Это приводит к увеличению тока коллектора, создающего падение напряжения на резисторе нагрузки RC-фильтра 4 нагрузки. Из-за того, что ток коллектора в активном режиме больше тока базы напряжение на резисторе RC-фильтра 4 нагрузки на 0,3-0,4 В больше, чем напряжение на втором резисторе 7 (оба напряжения отрицательны относительно общей шины. Сопротивление резистора RC- фильтра 4 нагрузки выбирают в несколько раз меньшим, чем второго резистора 7. Разницей напряжений на коллекторе и базе второго транзистора 2 дополнительный конденсатор 8 большой емкости (емкость выбирают такой, чтобы напряжение на нем мало изменялось за период напряжения частоты модуляции) заряжается до напряжения 0,3- 0,4 В. В момент действия отрицательной полуволны огибающей эмплитудно-модули- рованного сигнала при отсутствии дополнительного конденсатора 8 произошла бы отсечка этой полуволны огибающей за счет достижения порога детектирования и запирания база-эмиттерного перехода второго

транзистора 2. Это привело бы к отсечке базового тока и значительным нелинейным искажениям, что особенно заметно при больших глубинах модуляции. В предлагаемом амплитудном детекторе при отрица0 тельных полуволнах огибающей снижается отрицательный потенциал на коллекторе второго транзистора 2 за счет его подзапи1 рания и уменьшения падения напряжения на резисторе RC-фильтра 4 нагрузки. В

5 результате накопленное напряжение на дополнительном конденсаторе 8 приоткрывает второй транзистор 2, так как напряжение на дополнительном конденсаторе 8 прикладывается в положительной полярно0 сти между общей шиной и его базой. Это приводит как бы к смещению характеристики передачи транзистора вправо и к предотвращению отсечки, а следовательно, и к уменьшению нелинейных искажений.

5Таким образом, второй транзистор 2

можно рассматривать как каскад со 100%- ной отрицательной обратной связью по огибающей входного амплитудно-модули- рованного сигнала, причем отрицательная

0 обратная связь осуществляется через дополнительный конденсатор 8. Данная параллельная отрицательная обратная связь по выходу уменьшает выходное сопротивление амплитудного детектора, что положи5 тельно сказывается на нагрузочной способности детектора. В частности, в нем не возникают нелинейные искажения за счет разности нагрузок по постоянному и переменному току. При этом, уменьшение

0 нелинейных искажений, повышение коэффициента передачи и улучшение нагрузочной способности достигаются без использования источников питания, что упрощает, удешевляет, повышает эконо5 мичность и надежность детектора. При этом уменьшен порог линейного детектирования за счет связи коллектора второго транзистора 2 с базой первого транзистора 1 через фильтр 5 нижних частот. В момент действия

0 отрицательных полуволн входного высокочастотного напряжения на конденсаторе RC-фильтра 4 нагрузки возникает отрицательный потенциал напряжения, который через резистор фильтра 5 нижних частот

5 заряжает конденсатор этого фильтра (емкость этого конденсатора выбирают из тех же условий, что и конденсатора RC-фильтра 4 нагрузки) до отрицательного напряжения, которое для первого транзистора 1 является отпирающим. В результате уменьшается пороговое напряжение первого транзистора 1 при действии на его входе положительных полуволн входного сигнала и заряде входного разделительного конденсаторе 3. Это приводит к снижению порога линейного детектирования с 0,6 до примерно 0,32 В при применении кремниевых транзисторов, что, в свою очередь, дополнительно уменьшает нелинейные искажения при детектировании малых сигналов. Первый резистор 6, включенный в коллекторную цепь первого транзистора 1, служит для увеличения входного сопротивления амплитудного детектора и для уменьшения нелинейных искажений при больших входных сигналах.

При больших амплитудах входного сигнала увеличивается отрицательное напряжение на базе первого транзистора 1, поэтому он может оказаться в режиме насыщения. Падение напряжения на первом резисторе 6 приближает напряжение на коллекторе первого транзистора 1 к напряжению на его базе и препятствует его насыщению.

Формула изобретения Амплитудный детектор, содержащий первый и второй транзисторы, входной разделительный конденсатор, выходной RCфильтр нагрузки, включенный между коллектором второго транзистора и общей шиной, фильтр нижних частот, вход которого соединен с коллектором второго транзистора, первый и второй резисторы, первые

выводы которых подключены соответственно к коллектору первого транзистора и к базе второго транзистора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений, в него введен дополнительный конденсатор, включенный между коллектором и базой второго транзистора, второй вывод входного разделительного конденсатора соединен с эмиттерами первого и второго транзисторов, база первого транзистора подключена к выходу фильтра нижних частот, вторые выводы первого и второго резисторов соединены с общей шиной, а первый и второй транзисторы имеют противоположный тип проводимости.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах. Цель изобретения - уменьшение нелинейных искажений. Амплитудный детектор содержит первый 1 и второй 2 транзисторы, входной разделительный конденсатор 3, выходной фильтр 4 нагрузки, фильтр 5 нижних частот, первый 6 и второй 7 резисторы. Цель достигается введением дополнительного конденсатора 8. Второй транзистор 2 представляет собой каскад со 100%-ной отрицательной обратной связью (ООС) по огибающей входного амплитудно-модулированного сигнала, причем ООС осуществляется через конденсатор 8. ООС по выходу уменьшает выходное сопротивление амплитудного детектора, что положительно сказывается на нагрузочной способности детектора - в нем не возникают нелинейные искажения за счет разности нагрузок по постоянному и переменному токам. Резистор 6 служит для увеличения входного сопротивления амплитудного детектора и для уменьшения нелинейных искажений при больших входных сигналах. 1 ил.