DE2941284A1

DE2941284A1 - Demodulator fuer ein amplitudenmoduliertes signal

Info

Publication number: DE2941284A1
Application number: DE19792941284
Authority: DE
Inventors: Eiichi Matsumura
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1978-10-11
Filing date: 1979-10-11
Publication date: 1980-06-12
Also published as: US4319195A; JPS5552605A; JPH0116050B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Demodulator für ein amplitudenmoduliertes Signal ( im nachfolgenden als AM-Signal bezeichnet).

Der herkömmliche Demodulator für ein AM-Signal mit 5 einer hohen Eingangsimpedanz weist einen als Emitterfolger geschalteten Transistor auf, der als B- oder C-Verstärker vorgespannt ist. Ein AM-Bingangssignal wird der Basis des Transistors zugeführt und an dessen Emitter wird ein Ausgangssignal abgenommen. Ein derartiger Demodulator ist Je-10 doch ein Einweggleichrichter und hat damit einen niedrigen Demodulationsgrad bzw. Demodulationsverstärkungsgrad. Um einen einstellungsfreien Zwischenfrequenz (ZF)-Verstärker in einem Rundfunkempfänger zu erhalten wurde außerdem vorgeschlagen, die ZF-Wandler durch keramische Filter zu er-

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setzen. Das keramische Filter weist Jedoch eine extrem hohe Ausgangsimpedanz auf, so daß eine an den Demodulator angelegte Eingangsspannung abnimmt, was zu einem kleinen Demodulationsausgangsslgnal führt.

Demgegenüber besteht die wesentliche Aufgabe der Erfindung darin, einen Demodulator zu schaffen, der einen ausreichend hohen Demodulationsgrad bzw. Demodulationsverstärkunggrad selbst dann aufweist, wenn die Impedanz der Eingangssignalquelle hoch ist, und die für die Herstellung als integrierte Halbleiterschaltung geeignet ist.

Eine erfindungsgemäße Demodulatorschaltung weist einen Differenzverstärker, dessen Eingang ein amplitudenmoduliertes Eingangssignal zugeführt und an dessen Ausgängen zwei Zwischenausgangssignale mit zueinander verschiedenen Phasen abgenommen werden, einen ersten Transistor, dessen Basis das eine Zwischenausgangssignal zugeführt wird, einen zweiten Transistor, dessen Basis das andere Zwischenausgangssignal zugeführt wird, wobei die Emitter des ersten und zweiten Transistors miteinander verbunden sind, und einen als Emitterfolger geschalteten Transistor auf, dessen Basis mit den Emittern des ersten und zweiten Transistors und dessen Emitter mit einer Ausgangsklemme verbunden sind.

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Da der erfindungsgemäße Demodulator das AM-Eingangssignal durch den Differenzverstärker empfängt, ist die Eingangsimpedanz hoch. Damit kann selbst in dem Falle, in dem die Eingangssignalquelle eine hohe Impedanz aufweist, eine ausreichend hohe Eingangssignalspannung dem Demodulator zugeführt werden. Der erste und zweite Transistor arbeiten als Zweiweggleichrichter und das dadurch demodulierte Signal wird dem als Emitterfolger geschalteten Transistor mit einer hohen Eingangsimpedanz zugeführt. Daher ist das demodulierte Ausgangssignal, das am Emitter des als Emitterfolger geschalteten Transistors abnehmbar ist, ausreichend groß. Da darüber hinaus der als Emitterfolger geschaltete Transistor eine hohe Eingangsimpedanz aufweist, kann die Trägerkomponente des AM-Eingangssignals durch eine kleine Kapazität, wie etwa eine Streukapazität infolge der Transistoren Q^, Qc und Qg so in ausreichendem Maße vermindert werden, daß kein Kondensator oder nur ein kleiner Kondensator erforderlich ist. Damit ist der erfindungsgemäße Demodulator für die Herstellung als integrierte Halbleiterschal- tung geeignet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung einer bekannten Demodulatorschaltung;

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Fig. 2 eine Schaltungsanordnung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Demodulatorschaltung;

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung, die teilweise eine gegenüber dem AusfUhrungsbeispiel in Fig. 2

veränderte Demodulatorschaltung zeigt;

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Demodulatorschaltung.

Fig. 1 zeigt einen bekannten AM-Demodulator, bei dem ein AM-Eingangssignal einer Eingangsklemme a über einen Kopplungskondensator C₁ von einer Eingangssignale zugeführt wird, die von einer Reihenschaltung aus AM-Signalspannungsquelle V. und einer Signalquellenimpedanz R gebildet wird. Dieses AM-Eingangssignal wird durch einen Transistor Q₁₁ verstärkt. Ein an dessen Lastwiderstand R^ erhaltenes Ausgangssignal wird den Transistoren Q₁₂ und Q₁, zugeführt, um vom Transistor CL, einer Detektion unterzogen zu werden. Ein am Emitterwiderstand R-,η des Transistors Q erhaltenes Signal wird über ein Filter, das aus einem Widerstand R₂₀ und Kondensatoren C₂ und C besteht, an einer Klemme b als demoduliertes Signal abgenommen. Ein am Emitter des Transistors Q₁₂ erhaltenes Zwischenausgangssignal wird mittels der Widerstände R₁^ und R₁₈ einer Spannungeteilung unterzogen und dann der BadLs des Transistors Q₁₁ gegenge-

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koppelt. Darüber hinaus wird das demodulierte Signal mittels eines Widerstands Rp₁ und eines Kondensators C^ geglättet und es wird eine Gleichstromspannung zur Durchführung der automatischen Verstärkungsregelung (im nachfolgenden als AVR bezeichnet) an einer Klemme C erzeugt. Ein aus den Transistoren Qq, Qq und Q₁Q sowie den Widerständen R₁₂* R₁₅, R₁^ und R₁C gebildeter Verstärker ist ein AVR-Verstärker und die Ausgangsklemme dieses AVR-Verstärkers ist mit d bezeichnet. Die Spannung an der Klemme d wird einer Verstärkungsstufe vor der Eingangsklemme a zugeführt, um die Verstärkung des Verstärkers der vorhergehenden Stufe so zu regeln, daß ein Ausgangssignal mit konstantem Pegel abnehmbar ist. Wenn kein Eingangssignal anliegt, wird die Gleichstromspannung an der Klemme c bestimmt durch die Spannung, die durch die Widerstandswerte der Widerstände R₁₇ und R_1e und die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q₁₁ bestimmt wird. Diese Spannung an der Klemme c nimmt einen Wert an, der proportional zur Basis-Emitterspannung des Transistors Q₁₁ ist und sich in einer solchen Richtung ändert, daß er die Gleichstromspannung an der Klemme e kompensiert, die sich durcl/die Temperaturänderungen in den Basis-Emitterspannungen der Transistoren Q_Qf Qq und Q₁₀ ändert. Damit wird eine AVR-Spannung erhalten, die nicht von der Temperaturänderung beeinflußt wird.

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Der oben beschriebene bekannte AM-Demodulator weist jedoch den Nachteil auf, daß,da die Widerstände R₁- und R₁₈ das vom Transistor Q₁₁ verstärkte Signal zur Basis des Transistors Q₁₁ gegenkoppeln, wenn das Eingangssignal auftritt, zusätzlich zum Vorgang der Ausbildung einer Vorspannung der Betrag der Gegenkopplung durch die hohe Impedanz R der Eingangssignalquelle erhöht wird und danLt der

Verstärkungsfaktor des durch den Transistor Q₁₁ gebildeten Verstärkers vermindert wird. Dies führt zu einer Herabsetzung des Demodulationsgrades, so daß nur ein kleines Demodulationsausgangssignal abnehmbar ist. In der letzten Zeit wurden bei nicht einstellbaren Anlagen von AM-Rundfunkempfängern Fortschritte gemacht durch Verwendung von keramischen Elementen, wie etwa keramischen Filtern oder dergleichen, anstelle von ZF-Spulen. Wenn nun ein derartiges keramisches Filter derart einem bekannten Demodulator vorgeschaltet wird, so wird, da das keramische Filter eine hohe Ausgangsimpedanz von etwa 3K₁JL aufweist, der Verstärkungsfaktor beträchtlich gesenkt und die scharfe Selektionsfähigkeit eines keramischen Filters kann nicht erhalten werden. Da darüber hinaus eine große Anzahl von Kondensatoren benötigt wird, weist der bekannte AM-Demodulator eine Schaltungskonstruktion auf, die nicht für integrierte Halbleiterschaltungen geeignet ist.

In Fig. 2 ist ein bevorzugtes AusfUhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei weisen die gleichen Bauele-

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mente wie in Fig. 1 die gleichen Bezugszeichen auf. Ein aus den Transistoren Q₂ und CU und den Widerständen R₅ (220Sl), R₆ (220Jl), R₇ (9Kt/ty und Rq (9K₁A) gebildeter Differenzverstärker wird von einer Konstantstromquelle angesteuert, die aus Dioden D₁ bis D,, einem Transistor Q₁ und einem Widerstand R₂ mit 680J^ besteht. Die Basisvorspannungen für die Transistoren Q₂ und Q, werden von einer Reihenschaltung aus einem Widerstand R₁ und Dioden D₁ bis D₅ über Widerstände R, (2,7Kj2> ) und R^ (2,7KJl) zugeführt.

Durch Verwendung der Widerstände R, und R^ mit hohem Widerstandswert kann die Eingangsimpedanz des Differenzverstärkers angehoben werden. Ein Eingangssignal wird über einen Kondensator C₁ der Basis des Transistors Q₂ des Differenzverstärkers zugeführt, dessen Ausgangssignale jeweils von einem Ende der Lastwiderstände R₇ und Rg den Basen der Transistoren Q^ bzw. Qe zugeführt werden, um von diesen einer AM-Demodulation unterzogen zu werden. Das demodulierte Ausgangssignal wird dann der Basis des Transistors Qg zugeführt. Das Ausgangssignal am Emitter des Transistors Qg durchläuft ein Tiefpaßfilter aus einem Wideretand R₁₀ von 3K.JL und einer Kapazität C, von 0,022yUF und wird an der Klemme b als demoduliertes Signal abgenommen. Die Transistoren Q^ und Qc sind durchäie Widerstände R₇ und R_Q und den als Emitterfolger geschalteten Transistor Qg als B- oder C-Verstärker vorgespannt und dienen als Gleichrichter. Eine Emitterlast für den Transistor Qg ist gegeben durch eine Konstantstromlast, die aus einem Traneistor Q₇ und einem

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Wideretand Rg und 3Κι/2* besteht. Die hohe Eingangeimpedanz des als Emitterfolger geschalteten Transistors Qg und die Streukapazitäten der Transistoren Q^, Qc und Qg bilden eine Glättungsschaltung für die Trägerkomponente des AM-Elngangssignals.

Das demodulierte Ausgangssignal an der Klemme d durchläuft daraufhin eine Glättungsschaltung aus Widerstand R₂₁ (9kJ2* ) und Kondensator C^ (3,3yw F) und liefert eine AVR-Spannung an der Klemme c. Die AVR-Spannung an der Klemme c wird durch eine Schaltung aus Transistoren Q₈, Qq und Q₁₀ und den Widerständen R₁₂ (470i/c), R₁₃ (1,6K₄Zi), R₁₄ (5K Jl ) und R₁R (200t/l») verstärkt und von der Klemme d abgenommen, um den Verstärkungsfaktor der Verstärker in den Stufen vor dem Demodulator zu regeln.

Wenn kein Eingangssignal anliegt, ist die an der Kl« c auftretende AVR-Spannung gleich der Differenzspannung der Spannung am Widerstand Ry (oder R₈) minus den Basis-Emitterspannung der Spannung am Widerstand Ry (oder R₈) minus den Basis-Emitterspannungen der Transistoren Q^ (oder Qe) und Qg). Da die Spannung am Widerstand Ry (oder R₈) durch den von der KOnsstantatromquelle, die vom TranLstor Q₁, den Dioden D und D₂ und den Widerstand R₂ gebildet wird, zugefUhrten Strom bestimmt wird, ist die Spannung am Widerstand Ry (oder R₈) proportional zur DurchlaBspannung der

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Diode D₁. Bei der Herstellung einer Schaltung als integrier-Halbleiterschaltung wird eine Diode üblicherweise als Transistor mit kurzgeschlossener Kollektor-Basis-Verbindung realisiert, so daß die Spannung am Widerstand R» proportional zu den Basis-Emitter-Spannungen der in der integrierten Schaltung enthaltenen Transistoren ist. Damit ändert sich die an der Klemme d auftretende AVR-Spannung derart, daß sie gegenüber Temperaturänderungen der Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren Q₈, Q₉ und Q₁₀ des AVR-Verstärkers kompensiert wird, und die AVR-Ausgangsspannung an der Klemme d weist eine konstante Gleichstromspannung auf, unabhängig von der Temperaturänderung.

Da die Eingangsimpedanz des aus den Transistoren Q₂ und Q, gebildeten Differenzverstärkers hoch ist und da diese durch Erhöhung der Widerstandswerte der Widerstände R, und R^ erhöht werden kann, wird die Eingangssignalspannung an der Eingangsklemme a durch die hohe Impedanz der Eingangssignalquelle nicht herabgesetzt. Selbst in dem Falle, indem ein AM-Eingangsignal über ein keramisches Filter der EIn gangsklemme a zugeführt wird, kann die Herabsetzung der Eingangssignalspannung und die Herabsetzung des Demodulationsgrades dadurch auf ein Minimum vermindert werden, daß die Widerstandswerte der Widerstände R, und R^ entsprechend dimensioniert werden.

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Oa darüber hinaus die Transistoren Q^ und Q- eine Gleichrichterwirkung dahingehend ausüben, daß sie abwechselnd in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Transistoren Q₂ und Q, leitend gemacht werden, und ihr Ausgangssignal durch die parasitären Kapazitäten im Zusammenhang mit den Emittern der Transistoren Q^ und Qc und der hohen Eingangsimpedanz des als Emitterfolger geschalteten Transistors Qg geklettet wird, weist die im demodulierten Ausgangssignal enthaltene Trägerkomponente einen extrem kleinen Wert auf. Der Kondensator zur Glättung der Trägerkomponente erfordert eine kleine Kapazität und wird in ausreichender Weise durch die parasitären Kapazitäten im Zusammenhang mit den Emittern der Transistoren Q und Qe und der Basis des Transistors Qg gebildet. Dies führt zu einer Eliminierung des im Demodulators nach Fig. 1 erforderlichen Kondensators C₂ und damit zu einer Schaltung, die als integrierte Halbleiterschaltung hergestellt werden kann. In dem Falle, indem der Demodulator nach Fig. 2 in einem Rundfunkempfänger verwendet wird, ist, da die LeI- stung der Trägerkomponente der ZF-Frequenz an den Emittern der Transistoren Q^ und Qc sehr klein ist aufgrund des kleinen Wertes der Streukapazität und der hohen Eingangsimpedanz des Transistors Qg , die Ausstrahlung der Trägerkomponente klein. Die Pfelfstörung aufgrund der Interferenz zwischen Rundfunkeingangsfrequenzsignal und ausgestrahltem Trägerkomponentensignal ist sehr gering.

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Es 1st hler anzumerken, daß das oben beschriebene bevorzugte AusfUhrungsbeispiel offensichtlich die gleiche Wirkung erzielt, wenn die Polaritäten aller Transistoren umgekehrt werden. Werden lediglich die Transistoren Q^ und Qe in der Polarität umgekehrt, so kann eine negative Detektorschaltung konstruiert werden. Darüber hinaus können die gleichen Wirkungen und Vorteile selbst dann erzielt werden, wenn die Transistoren Q^ und Qe in Dioden mit kurzgeschlossener Kollektor-Basis-Verbindung verändert werden,wie es in Fig. 3 durch die Transistoren Q¹^ und Q'e, dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt eine Detektorschaltung gemäB einem weiteren bevorzugten AusfUhrungsbeispiels der Erfindung. Die Beuelemente mit der gleichen Funktion wie in Fig. 2 weisen die gleichen Bezugszeichen auf. Bei der in Fig. 4 dargestellten Schaltung ist der links angeordnete gestrichelte Schaltungsabschnitt A ein AN-Demodulator zur Abgabe eines normalen demodulierten Signals. Dieser Schaltungsabschnitt weist die gleiche Konstruktion wie der Teil der Schaltung linke von der Klemme b in Fig. 2 auf. Ein rechts gestrichelt dargestellter Schaltungsabschnitt B stellt eine Schaltung zur Abgabe einer AVR-Spannung dar. Dieser Schaltungsabschnitt entspricht der in Fig. 2 dargestellten Schaltung, wobei die Widerstände R₁₀ und der Kondensator C, eliminiert sind. Die Transistoren Q₁₀₁ - Q₁₁₀, die Dioden D₁₀₁ - D_1Oc»

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die Widerstände R_1O1~ ^R115 ^{und die} Kondensatoren C₁Q, entsprechen den Transistoren Q₁ - Q₁₀, den Dioden D₁ - Dc, den Widerständen R₁ - R₁C und den Kondensatoren C₁ - C, in Fig. 2. Ein von der Eingangssignalquelle mit einer Signalquellenspannung V^ und einer Impedanz R erzeugtes Eingangssignal wird über ein keramisches Filter D der Eingangsklemme a des AM-Demodulators A und über den Kondensator C₁₀₁ der Eingangsklemme a zugeführt.

Bei diesem AusfUhrungsbeispiel wird das Signal an der Eingangsklemme des keramischen Filters D so geregelt, daß es durch die AVR-Spannung an der Klemme b des Schaltungsabschnitts B einen konstanten Wert aufweist. Wenn ein AM-Rundfunkempfänger in der oben beschriebenen Weise konstruiert wird und die Empfangsfrequenz des Empfängers durch Drehen eines Abstimmknopfes auf die Frequenz der gewünschten Rundfunkstation eingestellt wird, so kann das modulierte Signal der gewünschten Station leicht und geglättet empfangen werden. Dies rührt daher, weil die Trennschärfe bzw. Selektivität des keramischen Filters D nicht durch die AVR-Wirkung beeinträchtigt wird.

Demanch sieht die Erfindung einen Demodulator vor, der als integrierte Halbleiterschaltung hergestellt werden kann, eine extrem hohe Eingangsimpedanz, einen hohen Verstärkungsfaktor und lediglich eine kleine Anzahl von Kondensatoren aufweist.

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Claims

Patentansprüche

4. , Demodulator, gekennzeichnet durch

eine Eingangsklemme, der das Eingangssignal zugeführt wird,

eine Einrichtung zur Abnahme von zwei ZwischenausgangsSignalen mit zueinander verschiedenen Phasen in Abhängigkeit 5 von dem Eingangssignal,

einen ersten und zweiten Transistor, deren Emitter miteinan-

ver^
der bunden sind, wobei der Basis des ersten Transistors das eine Zwischenausgangssignal und der Basis des zweiten Transistors das zweite Zwischenausgangssignal zugeführt werden,

10 eine Emitterfolgerschaltung, deren Eingang mit den Emittern von erstem und zweitem Transistor verbunden ist,

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und eine Ausgangsklemme, die mit dem Ausgang der Emitterfolgerschaltung verbunden ist.

2. Demodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Abnahme von zwei Zwischenausgangssignalen einen Differenzverstärker aufweist.

3. Demodulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet , daß sie eine Vorspannungseinrichtung für den ersten und zweiten Transistor derart aufweist, daß diese als B- bzw. C-Verstärker betrieben werden.

4. Demodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemme mit dem Ausgang der Emitterfolgerschaltung mittels einer Glättungsschaltung verbunden ist.

5. Demodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Kollektoren des ersten und zweiten Transistors miteinander verbunden sind.

6. Demodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Kollektor und die Basis des ersten und zweiten Transistors jeweils miteinander kurzgeschlossen sind.

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7. Demodulator, gekennzeichnet durch

eine Eingangsklemme, der ein amplitudenmoduliertes Signal zugeführt wird,

einen Differenzverstärker, dessen Eingang mit der Eingangsklemme verbunden ist und an dessen erstem bzw. zweitem Ausgang ein erstes bzw. zweites Zwischensignal abnehmbar sind, deren Phasen zueinander umgekehrt sind,

eine erste Gleichrichtereinrichtung mit einem das erste Zwischensignal empfangenden Eingang und einem Ausgang,

eine zweite Gleichrichtereinrichtung mit einem das zweite Zwischensignal empfangenden Eingang und einem Ausgang,

eine Einrichtung zum Verbinden der Ausgänge der ersten und zweiten Gleichrichtereinrichtung,

eine Emitterfolgerschaltung mit einem mit der Verbindungseinrichtung verbundenen Eingang und einem Ausgang und

eine mit dem Ausgang der Emitterfolgerschaltung verbundene Ausgangsklemme.

8. Demodulator nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß die erste und zweite Gleichrichter-

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einrichtlang Transistoren sind, deren Eingänge von den Basen lind deren Ausgänge von den Emittern der Transistoren gebildet werden.

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