專利名稱：檢波電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對幅度調(diào)制的被調(diào)制信號進行解調(diào)的檢波電路。
背景技術(shù)：
在對AM調(diào)制了的被調(diào)制信號進行解調(diào)時，大多使用二極管。圖9為示出使用了二極管的檢波電路之一例的電路圖。把被調(diào)制信號通過隔直流用的電容器輸入到二極管上，對其進行半波整流。把二極管的輸出輸入到低通濾波器上，除去載波分量，取出原來的信號(以下，稱為檢波信號)。


圖10為示出二極管靜態(tài)特性的圖，橫軸表示陽極與陰極之間的電壓VF，縱軸表示在陽極與陰極之間流動的電流IF。如圖示那樣，二極管具有平方特性，在陽極與陰極之間的電壓VF較小的區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)出非線性的特性。因而，如果使用該區(qū)域進行檢波，則以曲線T示出的被調(diào)制信號的波形已嚴(yán)重失真，成為以曲線U示出的那樣。
另一方面，由于二極管在陽極與陰極之間的電壓較大的區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)出線性的特性，故還提出了通過使用該區(qū)域進行檢波，降低了波形失真的電路，但是，存在著下述這樣的問題，不但電路復(fù)雜化了，而且，由于構(gòu)成電路的各元件的離散性等緣故而使特性不穩(wěn)定。
此外，在想要把整個檢波電路芯片化時，由于功耗等關(guān)系，希望使用CMOS工藝來形成電路的全部元件，但是，還存在著使用CMOS工藝難于制作二極管這樣的問題。
發(fā)明的公開本發(fā)明是鑒于這樣的問題而創(chuàng)作的，其目的在于提供下述檢波電路，能夠進行檢波而波形不失真，而且，能夠容易地使整個電路芯片化。
本發(fā)明的檢波電路具有基本上與電流鏡像電路類似的結(jié)構(gòu)。把第1電阻連接到第1與第2晶體管的各柵極端子之間，被調(diào)制信號輸入到該第1電阻的一端上。此外，把低通濾波器連接到第2晶體管的漏極端子上，由該低通濾波器輸出對被調(diào)制信號進行了解調(diào)的信號。通過調(diào)整連接在第1及第2晶體管的各漏極端子與規(guī)定的固定電源端子之間的第2及第3電阻的阻值，故意破壞了第1晶體管一側(cè)與第2晶體管一側(cè)的平衡，使得只有與被調(diào)制信號的正側(cè)分量或負(fù)側(cè)分量相關(guān)的信號的某一方出現(xiàn)在第2晶體管的漏極端子上。由此，由低通濾波器輸出被調(diào)制信號的包絡(luò)分量，即，調(diào)制前的信號。
此外，本發(fā)明的檢波電路具有基本上與電流鏡像電路類似的結(jié)構(gòu)。把第1電阻連接到第1與第2NPN晶體管的各基極端子之間，被調(diào)制信號輸入到該第1電阻的一端上。此外，把低通濾波器連接到第2NPN晶體管的集電極端子上，由該低通濾波器輸出對被調(diào)制信號進行了解調(diào)的信號。通過調(diào)整連接在第1及第2NPN晶體管的各集電極端子與規(guī)定的固定電源端子之間的第2及第3電阻的阻值，故意破壞了第1NPN晶體管一側(cè)與第2NPN晶體管一側(cè)的平衡，使得只有與被調(diào)制信號的正側(cè)分量或負(fù)側(cè)分量相關(guān)的信號的某一方出現(xiàn)在第2NPN晶體管的集電極端子上。由此，由低通濾波器輸出被調(diào)制信號的包絡(luò)分量，即，調(diào)制前的信號。
此外，本發(fā)明的檢波電路具有基本上與電流鏡像電路類似的結(jié)構(gòu)。把第1電阻連接到第1與第2PNP晶體管的各基極端子之間，被調(diào)制信號輸入到該第1電阻的一端上。此外，把低通濾波器連接到第2PNP晶體管的發(fā)射極端子上，由該低通濾波器輸出對被調(diào)制信號進行了解調(diào)的信號。通過調(diào)整連接在第1及第2PNP晶體管的各發(fā)射極端子與規(guī)定的固定電源端子之間的第2及第3電阻的阻值，故意破壞了第1PNP晶體管一側(cè)與第2PNP晶體管一側(cè)的平衡，使得只有與被調(diào)制信號的正側(cè)分量或負(fù)側(cè)分量相關(guān)的信號的某一方出現(xiàn)在第2PNP晶體管的發(fā)射極端子上。由此，由低通濾波器輸出被調(diào)制信號的包絡(luò)分量，即，調(diào)制前的信號。
在以上3種檢波電路中，通過把第3電阻的阻值對第2電阻的阻值之比設(shè)定為1以下的規(guī)定范圍內(nèi)之值，例如0.8，不附加其它特殊電路，就能夠只提取與被調(diào)制信號的正側(cè)包絡(luò)或負(fù)側(cè)包絡(luò)的某一方相關(guān)的信號。
此外，通過把第4電阻與電容器串聯(lián)連接來構(gòu)成低通濾波器，可簡化電路結(jié)構(gòu)，還使芯片化變得容易。
附圖的簡單說明圖1為應(yīng)用了本發(fā)明的一實施形態(tài)的檢波電路的電路圖；
圖2為說明電流鏡像電路的原理的圖；圖3為說明在工作點處于飽和區(qū)內(nèi)時，檢波電路的工作的圖；圖4為示出圖1的檢波電路的交流工作的等效電路圖；圖5為說明在工作點處于放大區(qū)內(nèi)時，檢波電路的工作的圖；圖6為示出在改變了電阻比時，工作點移動的情況的圖；圖7為使用NPN晶體管構(gòu)成的檢波電路的電路圖；圖8為使用PNP晶體管構(gòu)成的檢波電路的電路圖；圖9為示出使用了二極管的檢波電路之一例的電路圖；以及圖10為示出二極管靜態(tài)特性的圖。
用于實施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，一邊參照附圖，一邊具體地說明應(yīng)用了本發(fā)明的檢波電路。
圖1為應(yīng)用了本發(fā)明的一實施形態(tài)的檢波電路的電路圖。該檢波電路為對AM調(diào)制了的被調(diào)制信號進行解調(diào)用的電路，可用于AM廣播接收機等中。在檢波電路內(nèi)部，設(shè)有源極接地的兩個MOS型的FET1、2，通過電阻3把FET1、2的各柵極端子互相連接起來，AM調(diào)制了的被調(diào)制信號通過電容器4輸入到電阻3的一端上。把FET1、2這2個晶體管的各漏極端子分別通過電阻5、6連接到電源端子Vdd上。此外，把由電阻7及電容器8構(gòu)成的低通濾波器20連接到一方FET2的漏端子上，由該低通濾波器20輸出檢波信號。低通濾波器20的輸出例如，被低頻放大電路(未圖示)放大后，由揚聲器(未圖示)輸出聲音。
在圖1中示出的檢波電路中，用符號10示出的部分在外觀上具有與電流鏡像電路類似的結(jié)構(gòu)。圖2為說明電流鏡像電路的原理的圖。如該圖中所示，電流鏡像電路具備柵極端子直接連接的FET11、12這2個晶體管，并具有下述結(jié)構(gòu)，把第1晶體管FET11的柵極端子與漏極端子短路，同時，把各FET11、12的漏極端子分別通過電阻13、14連接到電源端子Vdd上。
圖2中示出的FET11、12，通常是在半導(dǎo)體晶片上接近的區(qū)域中以相同的面積來形成，其電特性完全相等。此外，由于使FET11的柵極端子與漏極端子短路，故FET11的漏與柵極之間的電壓VDG變成零，F(xiàn)ET11在飽和區(qū)中工作。因而，F(xiàn)ET11的漏電流ID和源電流IS變成相等。此外，由于使FET11、12的柵極端子短路，故雙方的柵極電壓VG變成相等，出現(xiàn)在電阻13兩端上的電壓與出現(xiàn)在電阻14兩端上的電壓變成相等。因此，如果使電阻13與14這2個電阻的阻值相等，則各FET11、12的漏電流變成總是恒定的，圖2中示出的電流鏡像電路作為恒流電路來工作。
另一方面，在圖1的用符號10示出的部分中，不把電阻5、6這2個電阻的各阻值設(shè)定成相同，例如，把電阻5的阻值R1與電阻6的阻值R2之比設(shè)定成0.8。這樣，如果把電阻5、6這2個電阻的各阻值設(shè)定成不同的值，則破壞了在FET1一側(cè)與FET2一側(cè)的平衡，流過電阻5的電流與流過電阻6的電流變成不一致。再者，有關(guān)電阻5、6這2個電阻的電阻比之設(shè)定方法，后述。
此外，在圖1的用符號10示出的部分中，在FET1、2這2個晶體管的各柵極端子之間連接了電阻3。該電阻3是為了防止由輸入端子Vin輸入的被調(diào)制信號通過圖1的虛線箭頭路徑流動而設(shè)置的。
圖3為說明圖1中示出的檢波電路的工作的圖。該圖中，把橫軸作為漏極與源極之間的電壓VDS、把縱軸作為漏電流ID，示出了在使柵極端子電流IG變化時，F(xiàn)ET1、2的工作特性。以下，把極漏電流ID隨著漏極與源極之間的電壓VDS而急劇地變化的區(qū)域A稱為飽和區(qū)，把即使漏極與源極之間的電壓VDS變化漏電流ID也不變化的區(qū)域B稱為活性區(qū)。
圖1中示出的檢波電路的直流工作，可用下列(1)式來表示Vdd=R2×ID+VDS(1)把(1)式變形，成為(2)式ID=-(1/R2)VDS+Vdd/R2(2)該(2)式表示直流負(fù)載線，圖3的直線P與之對應(yīng)。
另一方面，如果低通濾波器20內(nèi)部的電容器8的電容量足夠大，對交流視為短路狀態(tài)，則圖1中示出的檢波電路的交流工作與圖4中示出的電路等價。因而，如果假定交流負(fù)載的阻抗為ZL，則FET2的輸出電壓vDS與電流iC之關(guān)系成為(3)式ic=-(1/ZL)vDS(3)該(3)式表示交流負(fù)載線，圖3的直線Q與之對應(yīng)。
上述直流負(fù)載線與交流負(fù)載線相交之點為工作點T，以該工作點T為中心對被調(diào)制信號進行檢波。在假定工作點T如圖5中所示處于FET1、2的活性區(qū)內(nèi)的情況下，輸入到檢波電路上的被調(diào)制信號(圖5的曲線R’)以不失真、與原樣大體相同的波形輸入到低通濾波器20上(圖5的曲線S’)。
與此不同，圖3示出了把工作點T設(shè)定于FET1、2的飽和區(qū)內(nèi)的狀態(tài)。此時，只提取與被調(diào)制信號S負(fù)側(cè)的包絡(luò)相關(guān)的信號(圖3的曲線S)通過使該信號通過低通濾波器20，能夠以高精度對被調(diào)制信號進行檢波。
這樣，為了對被調(diào)制信號進行檢波，必須使FET1、2在飽和區(qū)內(nèi)工作，因此，在本實施形態(tài)的檢波電路中，把電阻5、6這2個電阻的各阻值設(shè)定成規(guī)定值以上。
例如，如果假定電源電壓Vdd為5伏、流過電阻5的電流為100μA、FET1的導(dǎo)通電阻為0.2V，則在假定電阻5的阻值R1為10KΩ的情況下，由于電阻5兩端的電壓變成1伏，在FET1的漏與源之間出現(xiàn)4伏，故不能使FET1飽和。另一方面，如果把電阻5的阻值R1確定為49KΩ，則由于FET1的漏與源之間的電壓變成0.1伏，故FET1可靠地在飽和區(qū)內(nèi)工作。因而，必須考慮到流過電阻5、6的電流值及電源電壓值，把電阻5、6的各阻值設(shè)定成某種程度的大值。
此外，在本實施形態(tài)的檢波電路中，把電阻6的阻值R2與電阻5的阻值R1之比設(shè)定成0.8左右。圖6為示出在改變了電阻5與電阻6的電阻比時，工作點T移動的情況的圖。在該圖中，實線P示出滿足R1=0.8×R2關(guān)系時的直流負(fù)載線，一點劃線P’示出R1=R2時的直流負(fù)載線。從圖示3知，把電阻5、6的電阻比確定為0.8(R1=0.8×R2)時的工作點T存在于比確定為R1=R2時的工作點T’更深的飽和區(qū)一側(cè)。
這樣，在保持電阻5與電阻6的電阻比為0.8左右的狀態(tài)下，通過以使FET可靠地在飽和區(qū)內(nèi)工作的方式來確定電阻5、6這2個電阻的各阻值，能夠如圖3中所示，只提取AM調(diào)制了的被檢波信號的正側(cè)或負(fù)側(cè)的包絡(luò)分量。
此外，由于在FET1、2的飽和區(qū)內(nèi)，漏電流ID隨著漏極與源極之間的電壓VDS而線性地變化，故如果把工作點設(shè)定在飽和區(qū)內(nèi)對被調(diào)制信號進行檢波，則波形完全不失真。此外，由于本實施形態(tài)的檢波電路具有類似于在對運算放大器進行芯片化等時可良好地使用的電流鏡像電路的電路結(jié)構(gòu)。故芯片化是容易的，此外，通過芯片化，可使FET1、2及電阻5、6無電特性的離散性，可進行高精度的檢波工作。
此外，電阻5、6這2個電阻的電阻比不一定必須是0.8，最好是利用FET1、2的hFE與電源電壓Vdd的電壓值等的關(guān)系來確定適當(dāng)?shù)闹怠?br> 圖1中，示出了使用MOSFET1、2來構(gòu)成檢波電路之例，但是，也可以使用雙極晶體管來構(gòu)成檢波電路。例如，圖7示出使用NPN晶體管構(gòu)成的檢波電路之一例，圖8示出使用PNP晶體管構(gòu)成的檢波電路之一例。
此外，在圖1中示出的構(gòu)波電路中，把電阻5、6這2個電阻的每一個的一端連接到共用電源端子Vdd上，但是，也可以把不同的電壓施加到電阻5、6這2個電阻的每一個的一端上。此外，也可以把FET1、2這2個晶體管的每一個的源端子連接到電阻等以外的其它元件上，來代替將該源端子接地。
工業(yè)上利用的可能性如上所述，按照本發(fā)明，由于不使用二極管，而是利用晶體管的飽和區(qū)線性址進行檢波處理，故能不失真地對被調(diào)制信號進行解調(diào)。此外，由于具有與電流鏡像電路類似的電路結(jié)構(gòu)，故能夠容易地使整個檢波電路芯片化，此外，通過芯片化可使構(gòu)成檢波電路的各元件無電特性的離散性。由于除了第2及第3電阻的阻值之外更無調(diào)整部位，故可使制品之間無離散性。
權(quán)利要求
1．一種檢波電路，用來對AM調(diào)制了的被調(diào)制信號進行解調(diào)，其特征在于，具備第1晶體管，其柵極與漏極之間短路；第2晶體管，上述被調(diào)制信號輸入到其柵極端子上；第1電阻，其連接到上述第1與第2晶體管的各柵極端子之間；第2及第3電阻，其連接到上述第1及第2晶體管的各漏極端子與規(guī)定的固定電源端子之間；以及低通濾波器，其連接到上述第2晶體管的漏極端子上，用來輸出對上述被調(diào)制信號進行了解調(diào)的信號。
2．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的檢波電路，其特征在于，設(shè)定上述第2與第3電阻的電阻比，以使上述低通濾波器輸出與上述被調(diào)制信號的正側(cè)包絡(luò)線或負(fù)側(cè)包絡(luò)線的某一方相關(guān)的信號。
3．根據(jù)權(quán)利要求2中所述的檢波電路，其特征在于，調(diào)整上述第2及第3電阻的阻值，以使上述第1及第2晶體管在飽和區(qū)中工作。
4．根據(jù)權(quán)利要求2中所述的檢波電路，其特征在于，把上述第3電阻的阻值對上述第2電阻的阻值之比設(shè)定為1以下的規(guī)定范圍內(nèi)之值。
5．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的檢波電路，其特征在于，把第4電阻與電容器串聯(lián)連接來構(gòu)成上述低通濾波器，從上述第4電阻與上述電容器的連接點輸出已解調(diào)的信號。
6．一種檢波電路，用來對AM調(diào)制了的被調(diào)制信號進行解調(diào)，其特征在于，具備第1NPN晶體管，其基極與集電極之間短路；第2NPN晶體管，上述被調(diào)制信號輸入到其基極端子上；第1電阻，其連接到上述第1與第2NPN晶體管的各基極端子之間；第2及第3電阻，其連接到上述第1及第2NPN晶體管的各集電極端子與規(guī)定的固定電源端子之間；以及低通濾波器，其連接到上述第2NPN晶體管的集電極端子上，用來輸出對上述被調(diào)制信號進行了解調(diào)的信號。
7．根據(jù)權(quán)利要求6中所述的檢波電路，其特征在于，設(shè)定上述第2與第3電阻的電阻比，以使上述低通濾波器輸出與上述被調(diào)制信號的正側(cè)包絡(luò)線或負(fù)側(cè)包絡(luò)線的某一方相關(guān)的信號。
8．根據(jù)權(quán)利要求7中所述的檢波電路，其特征在于，調(diào)整上述第2及第3電阻的阻值，以使上述第1及第2NPN晶體管在飽和區(qū)中工作。
9．根據(jù)權(quán)利要求7中所述的檢波電路，其特征在于，把上述第3電阻的阻值對上述第2電阻的阻值之比設(shè)定為1以下的規(guī)定范圍內(nèi)之值。
10．根據(jù)權(quán)利要求6中所述的檢波電路，其特征在于，把第4電阻與電容器串聯(lián)連接來構(gòu)成上述低通濾波器，從上述第4電阻與上述電容器的連接點輸出已解調(diào)的信號。
11．一種檢波電路，用來對AM調(diào)制了的被調(diào)制信號進行解調(diào)，其特征在于，具備第1PNP晶體管，其基極與發(fā)射極之間短路；第2PNP晶體管，上述被調(diào)制信號輸入到其基極端子上；第1電阻，其連接到上述第1與第2PNP晶體管的各基極端子之間；第2及第3電阻，其連接到上述第1及第2PNP晶體管的各發(fā)射極端子與規(guī)定的固定電源端子之間；以及低通濾波器，其連接到上述第2PNP晶體管的發(fā)射極端子上，用來輸出對上述被調(diào)制信號進行了解調(diào)的信號。
12．根據(jù)權(quán)利要求11中所述的檢波電路，其特征在于，設(shè)定上述第2與第3電阻的電阻比，以使上述低通濾波器輸出與上述被調(diào)制信號的正側(cè)包絡(luò)線或負(fù)側(cè)包絡(luò)線的某一方相關(guān)的信號。
13．根據(jù)權(quán)利要求12中所述的檢波電路，其特征在于，調(diào)整上述第2及第3電阻的阻值，以使上述第1及第2PNP晶體管在飽和區(qū)中工作。
14．根據(jù)權(quán)利要求12中所述的檢波電路，其特征在于，把上述第3電阻的阻值對上述第2電阻的阻值之比設(shè)定為1以下的規(guī)定范圍內(nèi)之值。
15．根據(jù)權(quán)利要求11中所述的檢波電路，其特征在于，把第4電阻與電容器串聯(lián)連接來構(gòu)成上述低通濾波器，從上述第4電阻與上述電容器的連接點輸出已解調(diào)的信號。
全文摘要
本發(fā)明以提供一種能夠進行檢波而波形不失真,能夠容易地使整個電路芯片化的檢波電路為目的。該電路具有類似于電流鏡像電路的電路結(jié)構(gòu),通過電阻3把FET1與FET2此二者的柵極端子連接起來,AM調(diào)制了的被調(diào)制信號輸入到電阻3的一端上。此外,把低通濾波器20連接到FET2的漏極端子上,從低通濾波器20的輸出取出檢波信號。把連接到FET2的漏極端子上的電阻6的阻值設(shè)定成連接到FET1的漏極端子上的電阻5的阻值的0.8倍左右,破壞了FET1一側(cè)與FET2一側(cè)的平衡。此外,把電阻5和6的阻值增大到某種程度,以使FET1、2在飽和區(qū)內(nèi)工作。由低通濾波器只取出與被調(diào)制信號的正側(cè)包絡(luò)或負(fù)側(cè)包絡(luò)的某一方相關(guān)的信號。
文檔編號H03D1/00GK1288606SQ99802241
公開日2001年3月21日 申請日期1999年1月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月20日
發(fā)明者宮成弘 申請人:新瀉精密株式會社