Амплитудный модулятор

(505 Н 0 ЕНИ К АВТОРСКОМУ С ДЕТЕЛЬСТВ Краснояр- асноярский вбано ые перектронной ь. 1982,отехнике риемных ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Конструкторское бюроского завода телевизоров и Крполитехнический институт(57) Изобретение относится к раи может быть использовано в 1826118 А 1 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 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 параэитные компоненты. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.3 1826118 Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемных станциях спутникового телевидения.Цель изобретения - повышение стабильности и линейности модуляционной ха рактеристики.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема амплитудного модулятора.Амплитудный модулятор содержит пер 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 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-28. 20Амплитудный 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 ной Цв, = 1 вхзйв и крутизнои, модуляцион ной характеристики, равной М = ах/вхз/1 оВходной сигнал фазоинвертора черезрезистор 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 сигналам, а с коллектора транзистора 22, являющегося вторым выходом фазоинвертора, ток,инвертированный по сравнению с входным сигналам. Собственное входное сопротивление транзисторов 35 где 1 о - постоянная составляющая тока, 1 ех 1, 401 вх 2, 1 вхз - входные токи первого, второго итретьего фаэоинверторов 16-18. С выходов первого фазоинвертора 16 токи 1 и 2поступают на эмиттеры пар транзисторовсоответственно 1 и 2 и 3 и 4, на базы транзисторов 1 и 4 поступают токи 1 з и 14 соатЯвх=05 хК Т с 1 123 = Йкаб Яех,из фазоинверторое 16, 17, 18 формирует иэвходного сигнала пару пративофазных токов 11 = 1 о + 1 вх2 =о - 1 вх ,3 = 1 о + вх 2 14 =" 1 о - 1 вх 2, 15 = 1 о + 1 ехЗ, 16 = 1 о - 1 вхЗ ветственно, а выходные токи 1 б и 1 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 эмиттеры1 О О 5 (10+вх+ 1 вх 2+ 1 вх х 1 вх 2/10);120015 (10+ 1 вх - 1 вх 2 - 1 ех х 1 вх 2/10) 1 ЗО = 0,5 (10- 1 вх -1 вх 2+ ех х 1 ех 2/10) 14 О = 0,5 (10- 1 вх +1 ех 2-1 ех х 1 вх 2/10),Каждый из них содержит постоянную составляющую 1 о, мадулирующий 1 вх и моДУлиРУемый токи 1 вх 2, а также компонентУ 1 вх Х ех 2/1 о, СООтВЕтСтВУЮЩУЮ бОКОВЫМ ПО- лосем 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 сигналы1 А = 1 а + 1 ЗО = 1 о + 1 вх Х 1 вх 2/10 18 = 12 О + 14 О = 1 о ах х 1 вх 2/10,Таким образом, 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 есе паразитные компоненты. С выходов третьего фазоинвертора 18 подаются сигналы 1 б и 1 б на базы транзисторов 1, 4, В результате выходной ток амплитудного модулятора оказывается равнымОвых = Йе (А + 15 18 1 б) == 1 вхЗ Ве 1,1 + 1 вх /1 вхЗ 1 вх 2/1 о 1,где йв - 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 выбираетсяравным где Ввх - волновое сопротивление подводящей линии,таК что вхоДные токи ах, 1 вх 2, 1 вхз фазоинверторое определяются выражением20 1,= 1 в ехр(О/г г 1),35 0 О = Р х Ю(1 ю/1 го). 40 45 ОО = Г 1 Х1 Ч(13/14). где цвх и Йкаб - входное напряжение модулятора и сопротивление подводящей линии.Сопротивления первого и второго диодов 13, 14 где К - постоянная. Больцмана;Т - температура, град Кельвина;с - заряд электрона;- 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 в - ток насыщения перехода;О - напряженйе на переходе;КТР = - температурный потенциал.с .Поэтому например, токи 11 о, 1 о первого и второго транзисторов 9, 10 связаны с разностью потенциалов ОО между их базами соотношением с другой стороны, разность потенциалов ООопределяется разностью падений напряжений на первом и втором диодах 13, 14 учитывая, что сумма токов первого и второго транзисторов 9, 10 равна току, втекающему. в эмиттеры этих транзисторов, . получим. Ио=1 х 1 з/1 в:120 =1 х 4/1 оТаким образом, коллекторные токи каждого из транзисторов 1-4 равны произведению токов, подведенных к их базам иэмиттерам.юСимметричный 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 1.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. Реальная30 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 г 1. Величина этой нестабильности составляет примерно 0,01 процента/градус.Нестабильность крутизны модуляционной характеристики связана,в основном, с температурной нестабильностью постоянной составляющей тока 1. 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 раствормодуляционной характеристики.1826118 Составитель Н. ЧекановаТехред М.Моргентал Корректор П. Гереши Редактор Л. Павлова Заказ 2321 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, 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. 5Формула изобретения1. Амплитудный модулятор, содержащий с первого по восьмой транзисторы, первый, второй, третий и четвертый резисторы, источник питания и цепь термоком пенсированного смещения, при этом коллекторы первого и третьего транзисторов соединены с первым выводом второго резистора, база первого транзистора соединена с базой четвертого транзистора, база 15 второго транзистора соединена с базой третьего транзистора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения стабильности и линейности, модуляционной характеристики, введены первый и второй диоды, пер 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 обьединены и 25 являются входом модулируемого сигнала амплитудного модулятора, первый вход первого фазоинвертора является входом модулирующего сигнала амплитудного модулятора, эмиттеры седьмого и восьмого 30 транзисторов соединены с первым выводомцепи термокомпенсированного смещения, второй вывод которой соединен с анодами первого и второго диодов, вторые входы всех фазоинверторов подключены к третье 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 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 фэзоинвертора 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 фазоинверторэ, коллектор второго транзистора соединен с эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого является вторым выходом фаэоинвертора, базы третьего и четвертого транзисторов объединены и являются вторым входом фаэоинверторэ.