DE3007818C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer AM-Detektorschaltung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist.

Eine AM-Detektorschaltung der vorstehend bezeichneten Art ist im wesentlichen bereits bekannt (DE-OS 24 38 473). Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bekannte Detektor­ schaltung keine ausreichende Linearität bei der An­ steuerung mit niedrigere Spannung zeigt.

Es ist ferner eine Schaltungsanordnung zur Demodulation eines amplitudenmodulierten Signals bekannt (DE-OS 24 22 534), die eingangsseitig einen Differenz­ verstärker aufweist, mit dessen Ausgang gleichrichtende Elemente sowie ein Stromverstärker verbunden sind, dem ein Tiefpaßfilter nachfolgt. Auch bei dieser bekannten Schaltungsanordnung hat sich gezeigt, daß sie keine ausreichende Linearität bei der Aufnahme von niedrigen Eingangsspannungen aufweist.

Es sind schließlich auch schon Gleichrichterschal­ tungen bekannt (GB-PS 14 80 528), die Eingangsan­ schlüsse für die Aufnahme eines Eingangssignal mit ersten und zweiten Polaritäten aufweisen und bei denen ein erster Verstärkertransistor an zwei Ausgangsan­ schlüssen für die Abgabe eines gleichgerichteten Aus­ gangssignals angeschlossen ist. Ferner ist ein zweiter Transistor mit dem ersten Transistor und den Eingangs­ signalanschlüssen derart verbunden, daß der erste Transistor dann in den leitenden Zustand gesteuert ist, wenn das Eingangssignal mit der ersten Polarität auftritt. Schließlich ist eine Reihenschaltung aus einem dritten und einem vierten Transistor zwischen den Eingangssignalanschlüssen und dem ersten Transistor derart vorgesehen, daß der betreffende erste Transistor dann in den leitenden Zustand gesteuert wird, wenn das Eingangssignal mit der zweiten Polarität auftritt. Auch diese bekannte Gleichrichterschaltung eignet sich nicht als AM-Detektorschaltung für die Verarbei­ tung von niedrigen Eingangssignalen bei guter Linarität.

Überdies ist es bisher auch üblich, als AM-Detektor­ schaltung eine Detektordiode in einer Reihenschaltungs­ anordnung zu verwenden, in der beispielsweise ein Zwischenfrequenzsignal verarbeitet wird. Bekanntlich besitzen Detektordioden eine Sperrspannung in der Größenordnung von 0,2 bis 0,6 Volt. Wenn ein Zwischen­ frequenzsignal mit einer Spannung unter dieser Sperr­ spannung an die Diode angelegt wird, wird kein Aus­ gangssignal erzeugt. Wenn indessen die Sperrspannung einen nennenswerten Anteil der Signalspannung ausmacht, wird zwar das AM-Signal erfaßt, jedoch treten dabei Verzerrungen auf. Um diese Schwierig­ keiten zu vermeiden, sollten Signalspannungen vorzugs­ weise über 120 dBµ (= 1 V) verwendet werden. In Systemen, die hohe Schaltungsspannungen verwenden, ist die relativ niedrige Sperrspannung unwesentlich. In tragbaren oder batteriebetriebenen Geräten, bei denen die höchste Ver­ sorgungsspannung lediglich in der Größenordnung von einigen Volt liegt, ist es jedoch schwierig, eine Signalspannung zu erreichen, die einen ausreichend hohen Pegel hat, um eine verzerrungsfreie Demodulation zu erreichen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine AM-Detektorschaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so weiterzubilden, daß mit relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand die Erfassung von AM-Signalen mit geringer Verzerrung selbst bei Vorliegen von Eingangssignalspannungen kleiner Amplitude möglich ist.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß mit insgesamt relativ geringem schaltungstechnischen Auf­ wand eine gute Linearität auch bei Ansteuerung bzw. Verarbeitung von niedrigen Eingangsspannungen erzielt ist.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

An Hand der Zeichnung wird nun das Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, gemäß dem ein herkömm­ licher ZF- bzw. Zwischenfrequenzverstärker 1 vorgesehen ist, um ein Zwischenfrequenzsignal über einen Widerstand R ₁ einem transformatorlosen Gegentaktverstärker 2 zuzuführen. Allgemein wandelt der Gegentakt­ verstärker 2 ein Eintakt-AM-Zwischenfre­ quenzsignal von dem herkömmlichen Zwischenfre­ quenzverstärker 1 in ein sym­ metrisches Signal um und verstärkt die sym­ metrischen Komponenten in B-Verstärkern zur Erzeugung komplementärer halbwellengleichge­ richteter Signale, die zu 100% dem Eingang rück­ gekoppelt werden. Die Basis-Steuersignale, die zur Erzeugung der Rückkopplungssignale ver­ wendet werden, werden in Ausgangstransistoren getrennt verstärkt und in einem Tiefpaßfilter 3 zur Erzeugung eines Vollwellen-Er­ fassungsausgangssignals bzw. Detektorausgangssignals gefiltert.

Bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel wandelt insbesondere ein Differenzverstärker aus Transistoren Q ₁ und Q ₂ das vom Widerstand R ₁ der Basis des Transistors Q ₁ zugeführte unsym­ metrische Eingangssignal in symmetrische Aus­ gangssignale um, die den Basen von Transistoren Q ₃ bzw. Q ₆ zugeführt werden. Die Emitter der Transistoren Q ₁ und Q ₂ sind über einen Widerstand R₂ mit Masse verbunden. Die Kollektoren der Tran­ sistoren Q ₁ und Q ₂ liegen jeweils über Widerstände R ₃ bzw. R ₄ an einer positiven Versorgungsspannung +Vcc. Eine Konstantspannungsversorgung, wie beispielsweise eine Batterie B ₁, ist zwischen Masse und der Basis des Transistors Q ₂ ange­ schlossen.

Der Emitter des Transistors Q ₃ liegt über einen Wider­ stand R ₅ an der Versorgungsspannung +Vcc. Der Kollektor des Transistors Q ₃ ist mit einer Strom­ spiegelschaltung aus Transistoren Q ₄ und Q ₅ verbunden. Der Kollektor des Transistors Q ₄ und die Basen der Transistoren Q ₄ und Q ₅ sind miteinander verbunden. Die Emitter der Transistoren Q ₄ und Q ₅ sind über einen Widerstand R ₆ bzw. R ₇ mit Masse verbunden. Ein Konden­ sator C ₁ ist zwischen dem Emitter des Transistors Q ₃ und dem Kollektor des Transistors Q ₅ zur Phasenkorrek­ tur angeschlossen, um Schwingung zu verhindern.

Das Ausgangssignal am Kollektor des Transistors Q ₂ des Differenzverstärkers wird den Basen von Transistoren Q ₆ und Q ₈ zugeführt. Die Emitter der Transistoren Q ₆ und Q ₈ liegen über einen Widerstand R ₈ bzw. R ₁₀ an der Versorgungsspannung +Vcc. Der Kollektor des Transistors Q ₆ ist mit dem Kollektor des Transistors Q ₅ verbunden, und das Signal am Verbindungspunkt dieser Kollektoren wird zur Basis des Transistors Q ₁ zurück­ geführt. Der Kollektor des Transistors Q ₈ ist mit dem Kollektor eines Transistors Q ₉ in einer weiteren Strom­ spiegelschaltung aus Transistoren Q ₉ und Q ₁₀ verbunden sowie mit den Basen der Transistoren Q ₉ und Q ₁₀. Die Emitter der Transistoren Q ₉ und Q ₁₀ sind mit Masse ver­ bunden. Der Ausgang am Kollektor des Transistors Q ₁₀ liegt über einen Widerstand R ₁₁ an der Versorgungs­ spannung +Vcc, und ferner ist er mit einem Tiefpaßfilter 3 verbunden, das aus Filterkondensatoren C ₂ und C ₃ und einem Widerstand R₁₂ besteht.

Die Basen der Transistoren Q ₄ und Q ₅ sind ferner mit der Basis eines Transistors Q ₇ verbunden. Der Emitter des Transistors Q ₇ ist über einen Widerstand R ₉ mit Masse verbunden, wobei dessen Kollektor mit dem Tief­ paßfilter 3 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 3 wird einem Ausgangsanschluß T ₁ zu­ geführt.

Die Transistoren Q ₇ und Q ₈ sind so gewählt, daß sie unter den gleichen Bedingungen wie die Transistoren Q ₅ und Q ₆ arbeiten. Zusätzlich sind die Transistoren Q ₃-Q ₁₀ so vorgespannt, daß sie als B-Verstärker arbeiten.

Die Transistoren Q ₁-Q ₆ arbeiten als Verstärker mit einer Gegenkopplung von 100%. Ein Zwischenfrequenz­ signalstrom i, der über den Widerstand R ₁ dem Gegen­ taktverstärker 2 zugeführt wird, entspricht annähernd i ≈ e/R ₁, mit e = Signalspannung. Der Signalstrom i wird in einen Kollektorstrom i _c für den Transistor Q ₅ oder Q ₆ und einen kleinen Fehlerstrom i _e aufgeteilt, der zur Basis des Differenzverstärker­ transistors Q ₁ fließt. Wenn der Signalstrom i um einen kleinen Betrag anwächst, erhöht sich der Fehlerstrom i _e um genau den Betrag, der für eine solche Erhöhung des Kollektorstroms i _c erforderlich ist, die ausreicht um annähernd gleich der Erhöhung des Signalstroms i zu sein. Wenn beispielsweise die Leerlauf-Stromverstärkung des Verstärkers 1000 beträgt, erfordert eine Erhöhung des Signalstroms i von 1 mA lediglich eine Erhöhung des Fehlerstroms i _e um 1 µA. Auf diese Weise ist die Eingangsimpedanz des Verstärkers 2 an­ nähernd Null.

Während der positiven Halbwelle des Zwischenfrequenz­ signals vom Zwischenfrequenzverstärker 1 nimmt der Kollektorstrom des Transistors Q ₁ zu, und derjenige des Transistors Q ₂ nimmt ab. Da der Transistor Q ₆ so vorgespannt ist, daß er als B-Verstärker arbeitet, sperrt eine solche Stromabnahme den Transistor Q ₆. Wenn der Kollektor­ strom des Transistors Q ₁ während der positiven Halb­ welle des Zwischenfrequenzsignals zunimmt, fließt ein Kollektorstrom durch den Transistor Q ₃ proportional der Amplitude des angelegten Signals. Der Kollektor­ strom vom Transistor Q ₃ wird den Transistoren Q ₄ und Q ₅ zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch der Tran­ sistor Q ₆ gesperrt, und es wird die positive Halbwelle des Zwischenfrequenzsignalstroms i vom Zwischenfrequenz­ verstärker 1 zur Erzeugung eines Kollektorstroms des Transistors Q ₅ verwendet.

Während der negativen Halbwelle des Zwischenfrequenz­ signals nimmt der Kollektorstrom des Transistors Q ₁ ab, wodurch der Transistor Q ₃ gesperrt wird. Dadurch wieder­ um werden die Transistoren Q ₄ und Q ₅ gesperrt. Auch nimmt zu diesem Zeitpunkt der Kollektorstrom des Tran­ sistors Q ₂ zu, und es wird ein Kollektorstrom im Transistor Q ₆ erzeugt. Da der Transistor Q ₅ zu diesem Zeitpunkt ge­ sperrt ist, wird ein Kollektorstrom für den Transistor Q ₆ von dem Zwischenfrequenzeingangssignalstrom i über den Widerstand R ₁ zugeführt.

Die Basissteuersignale, die den Basen der Tran­ sistoren Q ₅ und Q ₆ zugeführt sind zur Erzeugung der Äquivalente der positiven und negativen Hälften des Signalstroms i an ihren jeweiligen Kollektoren, werden auch den Basen der Transistoren Q ₇ bzw. Q ₈ zugeführt. Die Transistoren Q ₇ und Q ₈ sind so ge­ wählt und so vorgespannt, daß sie das gleiche An­ sprechverhalten auf die Basisansteuerung hin besitzen wie die Transistoren Q ₅ und Q ₆. Folglich geben die Kollektoren der Transistoren Q ₇ und Q ₈ vollwellen­ gleichgerichtete Ströme ab, die gleich den positiven und negativen Halbwellen des Zwischenfrequenzstroms i vom Widerstand R ₁ sind. Die Stromspiegel­ schaltung aus den Transistoren Q ₉ und Q ₁₀ erzeugt ein Signal am Kollektor des Transistors Q ₁₀, der den gleichen Strom wie der Kollektorstrom des Tran­ sistors Q ₈ führt.

Das sich ergebende vollwellengleichgerichtete Signal von den Transistoren Q ₇ und Q ₈ wird über das Tief­ paßfilter 3 dem Ausgangsanschluß T ₁ zugeführt. Aufgrund der Vollwellengleichrichtung besitzt die Trägerkomponente in dem dem Tiefpaßfilter 3 zuge­ führten Signal die doppelte Frequenz wie das Aus­ gangssignal eines Halbwellengleichrichters. Dies vereinfacht das Filtern der Trägerkomponente und ermöglicht die Wahl von beispielsweise einer er­ wünschteren Zeitkonstante im Tiefpaßfilter 3.

Die Verfügbarkeit des Ausgangssignals in Form eines Stromsignals von den Transistoren Q ₈ und Q ₁₀ ver­ bessert die Freiheit für den Entwurf folgender Stufen.

Ein AM-Detektor gemäß der Erfindung erreicht eine Verzerrung von weniger als 0,5%, selbst wenn der Pegel 80-100 dBµ aufweist.

Obwohl ein Eingangswiderstand R ₁ dargestellt ist, kann in bestimmten Fällen die Ausgangsimpedanz des Zwischenfrequenzverstärkers 1 ausreichend sein, um den Eingangswiderstand R ₁ wegzulassen.

Claims (3)

1. AM-Detektorschaltung zum Ermitteln des Amplitu­ denmodulationssignals eines Eingangssignals mit einem aus einem ersten Transistor (Q 1) und einem zweiten Transistor (Q 2) aufgebauten Differenzverstär­ ker, dessen ersten Transistor (Q 1) an der Basis das Eingangssignal zugeführt wird und dessen beide Transistoren (Q 1, Q 2) emitterseitig miteinander ver­ bunden sind,
mit einem dritten Transistor (Q 3), dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Transistors (Q 1) verbunden ist,
mit einem vierten Transistor (Q 6), der mit seiner Basis am Kollektor des zweiten Transistors (Q 2) ange­ schlossen und mit seinem Kollektor über eine Transistoranordnung (Q 4, Q 5, Q 7) mit einem Schaltungs­ ausgang (T 1) verbunden ist,
und mit einer Rückkopplungsschleife (2), über welche der Basis eines der den Differenzverstärker bildenden Transistoren (Q 1, Q 2) ein Signal zurückgekoppelt wird, welches dem dem Schaltungsausgang (T 1) zuzuführenden demodulierten Signal entspricht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Transistoranordnung eine Strom­ spiegelschaltung (Q 4, Q 5) und einen fünften Transistor (Q 7) aufweist,
daß die Stromspiegelschaltung (Q 4, Q 5) eingangsseitig das Ausgangssignal von dem dritten Transistor (Q 3) auf­ nimmt und ausgangsseitig mit dem Kollektor des vierten Transistors (Q 6) verbunden ist,
daß der Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des vierten Transistors (Q 6) und der Ausgangsseite der Stromspiegelschaltung (Q 4, Q 5) direkt mit der Basis des ersten Transistors (Q 1) verbunden ist,
daß der fünfte Transistor (Q 7) ausgangsseitig mit dem Schaltungsausgang (T 1) verbunden ist
und daß ein sechster Transistor (Q 8) vorgesehen ist, der mit seiner Basis am Kollektor des zweiten Transistors (Q 2) angeschlossen ist und dessen Kollektor über eine weitere Stromspiegelschal­ tung (Q 9, Q 10) mit dem Schaltungsausgang (T 1) verbunden ist.

2. AM-Detektorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Aus­ gangsseite des fünften Transistors (Q 7) und der Ausgangsseite der weiteren Stromspiegel­ schaltung (Q 9, Q 10) einerseits und dem Schal­ tungsausgang (T 1) andererseits ein Tiefpaßfilter (3) vorgesehen ist.

3. AM-Detektorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Emitter des dritten Transistors (Q 3) und der Ausgangsseite der genannten einen Stromspiegelschaltung (Q 4, Q 5) ein Kon­ densator (C 1) vorgesehen ist.