Амплитудный модулятор

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемных П Г г1 гг# станциях спутникового телевидения. Целью изобретения является повышение стабильности и линейности модуляционной характеристики . Амплитудный модулятор содержит транзисторы 1-8, резисторы 9-12, первый и второй диоды 13,14, цепь 15 термокомпенсированного смещения, первый, второй и третий фазоинверторы 16-18. Транзисторы 1-4 образуют множительную ячейку, транзисторы 5-8 - динамическую нагрузку. В результате перемножения входных сигналов образуется идеальный балансный модулятор, имеющий линейную модуляционную характеристику, в котором подавлены все паразитные компоненты . 1 з.п. ф-лы, 1 ил. -Еаия w Ё 00 к о гг. J7 I 3 JL 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 С 1/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4881194/09 . (22) 11.11.90 (46) 07.07.93, Бюл, йл 25 (71) Конструкторское бюро Красноярского завода телевизоров и Красноярский политехнический институт (72) В.И.Юзов, А.А.Голосов, В.А.Кабанов, Е.Г.Хазанкин и В,А.Чавлытко (56) Тимонтеев В.Н. и др. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. — M,: Радио и связь. 1982, с, 24-27. (54) АМПЛИТУДНЫЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемных

„„ЯЯ„„1826118 А1. станциях спутникового телевидения. Целью изобретения является повышение стабильности и линейности модуляционной характеристики. Амплитудный модулятор содержит транзисторы 1 — 8, резисторы 9 — 12, первый и второй диоды 13, 14, цепь 16 термокомпенси° рованного смещения, первый, второй и третий фазоинверторы 16-18. Транзисторы 1-4 образуют множительную ячейку, транзисторы

5-8 — динамическую нагрузку. В результате перемножения входных сигналов образуется идеальный балансный модулятор, имеющий линейную модуляционную характеристику, в котором подавлены все паразитные компоненты . 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1826118

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемных станциях спутникового телевидения.

Цель изобретения — повышение стабильности и линейности модуляционной ха- 5 рактеристики.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема. амплитудного модулятора.

Амплитудный модулятор содержит пер- 10 вый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой транзисторы 1-8, первый, второй, третий и четвертый резисторы 9-12, первый и второй диоды 13, 14, цепь 15 термокомпенсированного смеще- 15 ния, первый, второй и третий фазоинверторы 16-18, каждый из которых содержит первый, второй. третий и четвертый транзисторы 19-22 и резистор 23, цепь 15 содержит резисторы 24, 25, диоды-26-28. 20

Амплитудный модулятор работает следующим образом.

Модулирующий сигнал поступает в эмиттер транзистора 21, включенного по схеме с общей базой,и на токовое зеркало, 25 образованное транзисторами 19 и 20,и далее в эмиттер транзистора 22, В коллекто-рах транзисторов 21 и 22 имеют место два противофазных тока 1! и 12. Модулируемый сигнал поступает на первые входы второго 3 и третьего фазоинверторов 17, 18. Каждый

Най «.«нвс = «вхз Rs И КРУТИЗНОИ МОДУЛЯЦИОН0 ной характеристики, равной М = «вх1/«вхз/lo

Входной сигнал фазоинвертора через резистор 23 поступает в змиттер транзистора 21, включенного по схеме с общей базой, и через токовое зеркало, образованное транзисторами 19, 20,в эмиттер транзистора 22, включенного по схеме с общей базой.

С коллектора транзистора 21, являющегося первым выходам фазоинвертора, вытекает ток, синфазный с входным сигналом, а с коллектора транзистора 22, являющегося вторым выходом фазоинвертора, ток,инвертированный по сравнению с входным сигналам. Собственное входное сопротивление транзисторов

35 где Io — постоянная составляющая тока, lex1, Iвх2, «вхЗ вЂ” ВХОДНЫЕ ТОКИ ПЕРВОГО, ВтсрОГО И третьего фаэоинверторов 16-18. С выходов первого фазоинвертора 16 токи 1! и 12 поступают на эмиттеры пар транзисторов соответственно 1 и 2 и 3 и 4, на базы тран- 45 зисторов 1 и 4 поступают токи «з и 14 соатRex = — 0,5 х

К Т

q I

R23 = «!квб - Rex из фазоинверторов 16, 17, 18 формирует из входного сигнала пару пративофазных токов

11 = lo + «вх! 12 = lo 1вх«, 13 = lo + lex2

l4 lo Iex2 ° 15= !а+ !вхЗ. !б = lo - Iвхз ветственно, а выходные токи 15 и «б второго фаэоинвертора поступают на базы соответственно седьмого и восьмого транзисторов

7,.8. Выходные токи первого, второго, третьего и четвертого транзисторов 1, 2, 3, 4 равны произведению токов, поступающих на их базы и эмиттеры

1!О 0,5 (10+! вх«+ Iвх2+ «вх! х «вх2/10);

120 0 5 (10+ «вх! - Iвх2 «вх! х Iex2/10);

I30 = 0,5 (10- Iвх! Iвх2+ Iex! х «вх2/10), 140 = 0,5 {10 «вх! + Iex2 Iâõ! х Iвх2/10), Каждый из них содержит постоянную составляющую lo, мадулирующий lex! и моДУлиРУемый токи Iex2, а также компонентУ

«вх! Х «вх2/Iа, СООтВЕтСтВУЮЩУЮ бОКОВЫМ llOлосам амплитудно-модулированного сигнала. Попарное суммирование коллекторных токов первого и третьего, а также второго и четвертого транзисторов 1-4 позволяет скомпенсировать как мадулирующий, так и модулируемый сигналы

IA = I «О+ 130 = lo + «вх! х Iвхг/10;

18 = lго+ 140 = Io «вх! х «вхг/10

Таким образам, часть устройства, образованная первым 1 и вторым 2 фазоинверторами 16, 17 и первым и вторым диодами

13, 14, реализует идеальный балансный модулятор, имеющий линейную модуляционную характеристику, в котором подавлены все паразитные компоненты. С выходов третьего фазоинвертора 18 подаются сигналы «5 и 15 на базы транзисторов 1, 4, В результате выходной ток амплитудного модулятора Оказывается равным «вых = Rs (IA + 15 18 «б) =

= «вхз Rs (! + «вх«/«вхз Iвх2/«а,«, где Rs — крутизна преобразования динамической нагрузки, численно равная величинам первого и второго резисторов 9, 10.

Последнее выражение соответствует идеальному амплитудно-модулированному сигналу с амплитудой несущей частоты, равне превышает единиц ом, поэтому для согласования с входной линией сопротивление пятого резистора 23 выбирается равным где R« — волновое сопротивление подводящей линии, таК что вхоДные токи lex1, «вхг, «вхз фазоинверторов определяются выражением

1826118

Uex вх = 4аб

10

K T

Д q °

l,= Is exP(U/F1), 35

DU = F1 х I N(I1o/lzo), 40

00 = F1 х 0Ч(!з/!4). где Овх и Вкала — входное напряжение модулятора и сопротивление подводящей линии.

Сопротивления первого и второго диодов 13. 14 где К вЂ” постоянная. Больцмана;

Т вЂ” температура, град Кельвина;

q — заряд электрона;

t — ток, протекающий черед диод, имеют точно такую же зависимость от температуры и протекающего тока, как и входные сопротивления первого-четвертого транзисторов 1-4, что обеспечивает линейное температурно-независимое управлением крутизной транзисторов.

Токи, протекающие через транзистор или диод, определяются выражением где Is — ток насыщения перехода;

U — напряженйе на переходе;

К Т

F1= — температурный потенциал. о.

Поэтому например, токи l1o, Iso первого и второго транзисторов 9, 10 связаны с разностью потенциалов DU между их базами соотношением с другой стороны, разность потенциалов DU определяется разностью падений напряжений на первом и втором диодах 13, 14 учитывая, что сумма токов первого и второго транзисторов 9, 10 равна току I1, втекающему. в эмиттеры этих транзисторов, . получим . l1o= I1х la/Io, I2p = 1 х l4/1о, Таким образом, коллекторные токи каждого из транзисторов 1-4 равны произведению токов, подведенных к их базам и эмиттерам. з"

Симметричный усилитель, выполненный на седьмом и восьмом транзисторах 7, 8 динамической нагрузки, усиливает разность сигналов, поступающих на первый и второй входы динамической нагрузки. образованной транзисторами 9 — 12. Для снижения входного и выходного сопротивлений с коллекторов седьмого и восьмого транзисторов 7, 8 на их базы соответственно через эмиттерные повторители. выполненные на пятом и шестом транзисторах 5, 6,и резисторы обратной связи, которыми являются первый и второй резисторы 9 и 10, подается отрицательная обратная связь.

Цепь термокомпенсированного смещения из эмиттерных токов седьмого, восьмого транзисторов 7, 8 формирует два температурно-зависимых напряжения.

Первое из них,снимаемое с третьего и четвертого диодов 13, 14, поступает на базы

15 транзисторов 21, 22 фазоинверторов 16-18, второе обеспечивает подачу смещения на базы транзисторов 1 — 4. В качестве всех диодов используются транзисторные структуры в диодном включении, что обеспечивает стабильность постоянной составляющей тока 4.

Частотные свойства амплитудного модулятора формируются транзисторами, работающими на низкоомные нагрузки (входные сопротивления транзисторов, включенных по схеме с общей базой, низкое входное сопротивление динамической нагрузки), что исключает влияние на частотные свойства паразитных емкостей. Реальная

30 верхняя частота амплитудного модулятора составляет порядка 0,5-0,7 от частоты единичного усиления транзисторов.

Нестабильность амплитуды несущей частоты выходного сигнала определяется изменениями входного сопротивления Ввх транзисторов за счет изменения тока, протекающего через транзистор,и прямого влияния температуры на температурный потенциал F1. Величина этой нестабильности составляет примерно 0,01 процента/градус.

Нестабильность крутизны модуляционной характеристики связана,в основном, с температурной нестабильностью постоянной составляющей тока l . Ее величина составляет примерно 0,05 процента/градус.

Обе величины по крайней мере на полтора порядка ниже, чем для прототипа.

Введение дополнительных элементов и связей позволяет в десятки.раз снизить нестабильность амплитуды несущей и крутизны модуляционной характеристики по сравнению с прототипом прежде всего за счет использования множительной ячейки иэ транзисторов 1-4 в сбалансированном режиме, а также за счет включения линеаризующих первого и второго диодов 13, 14.

Одновременно вдвое расширяется раствор модуляционной характеристики.

1826118

Составитель H. Чеканова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор П. Гереши

Редактор Л. Павлова

Заказ 2321 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Аналоговый модулятор построен на транзисторах одной проводимости, включает лишь транзисторные структуры и резисторы, что позволяет реализовать в интегральном исполнении. 5

Формула изобретения

1. Амплитудный модулятор, содержащий с первого по восьмой транзисторы, первый, второй, третий и четвертый резисторы, источник питания и цепь термоком- 10 пенсированного смещения, при этом коллекторы первого и третьего транзисторов соединены с первым выводом второго. резистора, база первого транзисторасоединена с базой четвертого транзистора, база 15 второго транзистора соединена с базой третьего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и линейности. модуляционной характеристики. введены первый и второй диоды, пер- 20 вый, второй и третий фазоинверторы, при этом катоды первого и второго диодов соединены с базами соответственно первого и второго транзисторов, первые входы второго и третьего фазоинверторов объединены и 25 являются входом модулируемого сигнала амплитудного модулятора, первый вход первого фазоинвертора является входом модулирующего сигнала амплитудного модулятора, змиттеры седьмого и восьмого 30 транзисторов соединены с первым выводом цепи термокомпенсированного смещения, второй вывод которой соединен с анодами первого и второго диодов, вторые входы всех фазоинверторов подключены к третье- 35 му выводу цепи термокомпенсированного смещения, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с первым выходом первого фазоинвертора, второй выход которого соединен с эмиттерами третьего и чет- 40 вертого транзисторов, база седьмого транзистора соединена с первым выводом первого резистора и с первым выходом второго фазоинвертора, второй выход которого соединен с базой восьмого транзистора и с первым выводом второго резистора, второй вывод. которого подключен к эмиттеру шестого транзистора, первый и второй выходы третьего фазоинвертора соединены с катодами соответственно первого и второго диодов, коллекторы пятого и шестого транзисторов подключены к источнику питания, база пятого транзистора соединена с коллектором седьмого транзистора непосредственно и через третий резистор— с источником питания, база шестого транзистора соединена с коллектором восьмого транзистора непосредственно и через четвертый резистор — с источником питания, эмиттер пятого транзистора подключен к второму выводу первого резистора, коллекторы пятого и шестого транзисторов подключены к источнику питания.

2. Модулятор по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что каждый из фаэоинверторов выполнен на четырех транзисторах и резисторе, первый вывод которого является первым входом фазоинвертора. при этом эмиттеры первого и второго". транзисторов подключены к общей шине, второй вывод резистора соединен с базами первого и второго транзисторов, с коллектором первого транзистора и с эмиттером третьего транзистора, коллектор которого является первым выходом фазоинверторе, коллектор второго транзистора соединен с эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого является вторым выходом фаэоинвертора, базы третьего и четвертого транзисторов объединены и являются вторым входом фаэоинвертора.