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Est-a
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Bruit
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2513042A1
Family ID 2067559
Probable Assignee Ates Componenti Elettron
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ETAGE D'ENTREE AMPLIFICATEUR ET MELANGEUR A TRANSISTORS POUR
UN RADIORECEPTEUR
Abstract
_________________________________________________________________
L'ETAGE D'ENTREE DE CET AMPLIFICATEUR COMPREND UN AMPLIFICATEUR
DIFFERENTIEL, DONT LE GAIN EST REGLE PAR UNE TENSION PRODUITE PAR UN
CIRCUIT AGC, ET UN MELANGEUR. DEUX TRANSISTORS T12, T13, AVEC UNE
RESISTANCE R7, R8 MONTEE EN SERIE AVEC LEUR EMETTEUR, SONT MONTES
ENTRE LES ENTREES DE L'AMPLIFICATEUR DIFFERENTIEL T1, T4 ET LE
MELANGEUR T5, T7. LORSQUE LE NIVEAU DU SIGNAL D'ENTREE AUGMENTE
AU-DELA D'UNE VALEUR DONNEE, LES DEUX TRANSISTORS COMMENCENT A
CONDUIRE, SHUNTANT L'AMPLIFICATEUR DIFFERENTIEL.
Description
_________________________________________________________________
* 1 La presente invention concerne les recepteurs de signaux de
radiofrequence et, plus precisement, un etage d'entree amplificateur
et melangeur a transistors pour un tel recepteur, susceptible d'etre
realise en circuit integre.
La dynamique de l'etage d'entree d'un recepteur, c'est-a- dire la
difference entre le maximum et le minimum de niveau du signal d'entree
qui peuvent etre acceptes sans que soient introduites des distorsions
appreciables, est limitee vers le bas par la sensibilite de l'etage et
vers le haut par la perte de linearite de la caracteristique de
transfert de cet etage.
Pour dimensionner ou modifier de maniere simple le circuit de l'etage
d'entree dans le but d'etendre vers le haut la dyna- mique d'entree,
on connait divers dispositifs dont l'un est cite ci-apres dans la
presente description qui permettent de rendre plus lineaire la reponse
de l'etage Mais quels qu'ils soient, de tels dispositifs entrainent
l'alteration d'autres parametres, comme la sensibilite, la bande
passante et le gain maximum et, en consequence, le rapport
signal/bruit pour les bas niveaux du signal d'entree Il est egalement
possible de recourir a des dispositifs plus elabores, selon ce qui est
decrit par exemple dans l'article intitule "All-FM car radio for to-
morrow" (L'auto-radio AM-FM de demain) de R Graziadei et G. Seragnoli,
paru dans IEEE Transactions on Consumer Blectronics, vol CE-26, aout
1980, pages 271 a 281, mais cela exige des cir- cuits assez complexes,
avec des composants dont le dimensionne- ment a une importance
relativement decisive.
Le but de la presente invention est de realiser, pour un recepteur de
radiofrequence, un etage d'entree qui ait une dynamique d'entree
elevee, qui presente des caracteristiques;' optimales de sensibilite
et de gain et qui soit tres simple au point de vue du circuit.
Ce but est atteint par un etage d'entree amplificateur et melangeur a
transistors, comprenant un amplificateur differen- tiel dont les
bornes d'entree differentielle sont raccordees a la sortie d'un
generateur de signaux de radiofrequence et dont la borne de reglage
est raccordee a un circuit du recepteur qui produit au moins une
tension variable en fonction du niveau moyen du signal de
radiofrequence afin de regler automatiquement le gain de
l'amplificateur, et un circuit melangeur presentant une premiere
entree raccordee aux bornes de sortie differen- tielle de
l'amplificateur differentiel, une seconde entree raccordee a un
oscillateur de frequence pre-etablie et une sor- tie qui est la sortie
de l'etage, cet etage etant caracterise par le fait qu'il comprend un
attenuateur monte entre les bornes d'entree-de l'amplificateur
differentiel et le melangeur, cet attenuateur presentant une borne de
validation raccordee au circuit de reglage, de maniere a activer
graduellement cet attenuateur lorsque le niveau moyen du signal de
radiofrequence depasse une valeur pre-etablie.
L'invention pourra etre bien comprise a l'aide de la des- cription
detaillee qui suit de l'une de ses formes d'execution, donnee purement
a titre d'exemple et, par consequent, non limi- tatif, en reference
aux dessins ci-annexes.
La fig 1 est le schema simplifie du circuit d'un etage d'entree
amplificateur et melangeur de type connu.
La fig 2 est le schema d'un circuit du type represente sur la fig 1,
modifie suivant l'invention.
Si l'on considere maintenant les figures, sur lesquelles les memes
symboles de reference designent des elements sembla- bles, et en
particulier la fig 1, on voit que l'etage d'entree comprend un premier
amplificateur differentiel, du type connu sous le nom d'amplificateur
differentiel "cascoden et utilise couramment dans les etages d'entree
de radiofrequence a large bande Il est constitue de deux paires de
transistors npn Tl, T 2 et T 3, T 4 Les transistors Til, T 2 de la
premiere paire ont les emetteurs connectes ensemble, par
l'intermediaire d'une resis- tance Ri, a la borne negative,
representee par un symbole de masse, d'une source de tension
d'alimentation, tandis que leurs bases sont raccordees chacune a une
borne d'une source de signaux de radiofrequence, par exemple un
transformateur d'an- tenne, represente sur le dessin par un
enroulement a l'interieur d'un bloc designe par RF La base de T 2 est
egalement reliee a la masse, par l'intermediaire d'un condensateur C 1
qui consti- l O tue un court-circuit pour le signal d'entree et, par
l'interme- diaire d'une resistance R 2, a une source de tension
positive de reference Vrl Les collecteurs de Tl et T 2 sont raccordes
res- pectivement aux emetteurs des transistors T 2 et T 4, dont les
bases sont raccordees ensemble a une tension positive de refe- rence
Vr 2 Un second amplificateur differentiel, qui constitue le circuit
d'entree d'un melangeur double equilibre, comprend deux transistors
npn T 5 et T 6 dont les emetteurs sont raccordes, chacun par
l'intermediaire d'une resistance de linearisation R 3, R 4, au
collecteur d'un transistor npn T 7 dont l'emetteur est a la masse et
qui remplit la fonction de generateur de courant.
Les bases de T 5 et T 6 sont raccordees respectivement au collec- teur
de T 3 et au collecteur de T 4 et toutes les deux a la borne positive
+Vcc de la source d'alimentation, chacune par l'inter- mediaire d'une
resistance R 5, R 6 Les bases des transistors T 2 et T 7 sont
raccordees chacune a une sortie d'un circuit, repre- sente par un bloc
AGO, qui produit des tensions continues dont l'amplitude depend du
niveau du signal de radiofrequence d'en- tree Pour representer cette
dependance, la borne d'entree du bloc AGO est designee sur le dessin
par V(RF).
Deux paires de transistors npn semblables, T 8, T 9 et Tl O,
Tll, sont reliees entre elles de maniere a former, en combinai- son
avec le second amplificateur differentiel, un melangeur double
equilibre Plus precisement, les emetteurs de la paire
T 8, T 9 sont raccordes ensemble au collecteur de T 5 et les emet-
teurs de la paire Tl O, Tll sont raccordes ensemble au collecteur
2-513042 de T 6 Les bornes d'entree du second amplificateur
differentiel, c'est-adire les bases des transistors T 5 et T 6,
constituent les deux bornes d'une premiere entree du melangeur Les
bases de T 9 et T 10, reliees l'une a l'autre, constituent une borne
d'une seconde entree du melangeur, qui a comme seconde borne le pole
positif +Vcc de l'alimentation.
Un oscillateur, represente par un bloc OS sur le dessin et dont la
frequence est variable en fonction de la frequence du signal syntonise
dans le bloc RF de maniere bien connue des specialistes et, pour cette
raison, non decrite ni represen- tee sur le dessin est raccorde a la
seconde entree du melangeur.
La base et le collecteur de T 8, le collecteur de T 10 et la base de
TU sont raccordes a la borne d'alimentation +Vcc et les collecteurs de
T 9 et T 11, relies l'un a l'autre, consti- tuent la sortie de l'etage
amplificateur et melangeur et ils sont raccordes, par l'intermediaire
d'un filtre passe-bande IT, a l'entree d'un etage amplificateur de
frequence intermediaire, represente par un bloc IF sur le dessin.
Le mode de fonctionnement du circuit decrit ci-dessus est bien connu
des specialistes et, pour cette raison, il ne sera decrit que
succintement ciapres Un signal de radiofrequence, syntonise dans le
bloc RF, est amplifie dans le premier circuit differentiel et applique
a la premiere entree du melangeur Dans le melangeur, le signal de
radiofrequence est encore amplifie et combine avec le signal provenant
de l'oscillateur OS, appli- que a la seconde entree du meme melangeur,
ce qui fait qu'il est present, a la sortie du melangeur, un signal de
radiofre- quence complexe, comprenant deux composantes dont les
frequences sont egales a la somme et a la difference entre la
frequence du signal d'entree et la frequence de l'oscillateur OS Ce
signal est convenablement filtre dans le filtre FT, amplifie dans
l'am- plificateur de frequence intermediaire IF, puis soumis a un
traitement ulterieur dans d'autres circuits du recepteur, non
representes sur le dessin.
Le gain du premier amplificateur differentiel et celui de
2 13042 l'amplificateur differentiel du melangeur sont regles
automati- quement par le circuit AGO au moyen de deux tensions
continues Vl et V 2 dont les amplitudes sont proportionnelles au
niveau moyen du signal de radiofrequence d'entree Ces tensions agis-
sent respectivement sur le premier amplificateur differentiel en
modifiant la polarisation des bases des deux transistors T 1, T 2 et,
sur l'amplificateur differentiel du melangeur, en faisant varier la
conduction du transistor T 7 et, par suite, le courant fourni au
circuit par celui-ci Plus precisement, lorsque le niveau moyen du
signal d'entree augmente, les tensions Vl et V 2 diminuent, d'o il
resulte que, comme on peut le constater facilement, il se produit
egalement une diminution des courants d'emetteur des transistors des
deux amplificateurs differentiels et, par suite, du gain de ceux-ci.
On sait que quand le signal d'entree d'un transistor remplissant la
fonction d'amplificateur dans un montage a emetteur commun, comme les
transistors Tl et T 2, a une grande amplitude, la reponse de
l'amplificateur commence a s'ecarter de la linearite, d'o il resulte
une distorsion du signal ampli- fie Cet effet peut etre attenue de
maniere connue des specia- listes, par exemple en inserant une
resistance en serie avec l'emetteur Mais cela provoque une reduction
du ge-in et ule alte- ration du rapport signal/bruit, ce qui fait
qu'une telle disposi- tion ne peut pas etre adoptee avantageusement
dans le premier etage amplificateur d'un recepteur de radiofrequence,
ce qui est le cas du premier amplificateur differentiel comprenant les
transistors Tl et T 2.
Le fonctionnement d'un circuit du type represente sur la fig 1 a
niveaux eleves du signal d'entree peut etre ameliore considerablement,
suivant l'invention, par l'adjonction de peu de composants Comme le
montre la fig 2, ces composants sont deux transistors npn, designes
par T 12 et T 13, et deux resistan- ces Ri et R 8 Les deux transistors
T 12 et T 13 ont leurs bases raccordees en commun aux bases de T 3 et
de T 4, leurs collecteurs raccordes respectivement aux collecteurs de
T 5 et T 6 et leurs emetteurs raccordes respectivement aux bases de Tl
et T 2 par l'intermediaire des resistances R 7 et R 8 Ces dernieres
sont dimensionnees de telle maniere que les transistors T 12 et T 13
ne conduisent pas tant que la tension Vl appliquee par le cir- cuit
AGO aux entrees du premier amplificateur differentiel est encore
suffisamment elevee pour garantir une reponse lineaire de celui-ci
Lorsque le niveau moyen du signal d'entree est eleve au point de
provoquer, par l'intermediaire du circuit AGO, une nouvelle reduction
de la tension Vl, les transistors T 12 et T 13 commencent a conduire,
shuntant ainsi, entre entree et sortie, le circuit forme par le
montage en cascade du premier amplificateur differentiel et de
l'amplificateur differentiel du melangeur L'effet de shunt augmente
avec l'augmentation du niveau du signal, tandis que le gain des
amplificateurs diffe- rentiels diminue, jusqu'a ce que ces derniers
restent complete- ment inactifs et que le signal soit introduit dans
le circuit du melangeur uniquement a travers les deux transistors T 12
et T 13. On voit que les deux transistors T 12 et T 13 sont connectes
en montage a base commune et qu'ils ont en consequence un gain de
courant inferieur a l'unite, c'est-a-dire qu'ils constituent un
attenuateur pour le signal d'entree qui peut, par consequent,
atteindre des niveaux, meme tres eleves,sans subir de distor- sions
Dans la pratique, de tels niveaux sont limites par les conditions de
polarisation et, en particulier, par les tensions de reference Vrl et
Vr 2.
On peut egalement observer que la presence des resistances R 7 et R 8
ne porte pas prejudice au rapport signal/bruit de l'etage d'entree,
par le fait que le parcours intrinsequement "bruyant", constitue par
le shunt, n'est pas accessible a des bas niveaux de signal, tant que
le premier amplificateur diffe- rentiel a bas bruit est en fonction,
ce parcours n'entrant en fonction que quand le signal d'entree est
tres eleve.
On notera enfin que la forme d'execution de l'invention representee
sur la fig 2, specialement si elle est realisee sous forme de circuit
integre, est particulierement avantageuse en ce qui concerne
l'economie des composante et des jonctions, par le fait que, pour la
polarisation des transistors de shunt T 12 et T 13, on utilise la meme
source de tension Vr 2, necessaire pour polariser les transistors T 3
et T 4 du premier amplificateur differentiel et que, pour la commande
de l'intervention de ces transistors, on utilise la meme jonction au
circuit AGC, prevue pour commander, par la tension Vl, le gain du
premier amplifi- cateur differentiel.
Eu egard au fait qu'il a ete decrit et represente une seule forme
d'execution de l'invention, il est evident que de multiples variantes
et modifications peuvent y etre apportees sans que l'on s'ecarte pour
autant du cadre de l'invention.
Par exemple, a la place des transistors npn, on pourrait utiliser des
transistors pnp et, a la place de l'un ou de plu- sieurs des
transistors representes et decrits comme des transis- tors bipolaires,
on pourrait utiliser des transistors a effet de champ.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATI O OS
1 Stage d'entree amplificateur et melangeur a transistors pour un
recepteur de radiofrequence, comprenant un amplifica- teur
differentiel (T 1-T 4) dont les bornes d'entree differentiel- le sont
raccordees a la sortie d'un generateur de signaux de radiofrequence
(RF) et qui presente une borne de reglage reliee a un circuit (AGO) du
recepteur qui produit au moins une tension (V 1, V 2) variable en
fonction du niveau moyen du signal de radio- frequence pour regler
automatiquement le gain de l'amplificateur, et un circuit melangeur (T
5-Tll) presentant une premiere entree raccordee aux bornes de sortie
differentielle de l'amplificateur differentiel (T 1-T 4), une seconde
entree raccordee a un oscil- lateur (OS) de frequence pre-etablie et
une sortie qui est la sortie de l'etage, caracterise en ce qu'il
comprend un attenua- teur (_ 12, T 13, R 7, R 8) monte entre les
bornes d'entree de l'amplificateur differentiel (T 1-T 4) et le
melangeur (T 5-Tll), cet attenuateur ayant une borne de validation
raccordee au circuit de reglage (AGO), de telle maniere que cet
attenuateur soit active graduellement lorsque le niveau moyen du
signal de radiofrequence depasse une valeur pre-etablie.
2 Etage d'entree selon la revendication 1, dans lequel la sortie du
generateur de signaux de radiofrequence (RF) est un court-circuit pour
le courant continu, dans lequel une borne de reglage du gain coincide
avec l'une des bornes d'entree de l'amplificateur differentiel et dans
lequel le melangeur (T 5- Tll) comprend un etage differentiel d'entree
(T 5-T 7), caracteri- se en ce que l'attenuateur (T 12, T 13, R 7,
RBS) comprend deux transistors (T 12, T 13) dont les bases sont
connectees en commun a une source de tension constante (Vr 2), les
emetteurs sont raccordes, chacun par l'intermediaire d'une resistance
(R 7, R 8), aux bornes d'entree de l'amplificateur differentiel (Tl-T
4) et les collecteurs sont raccordes chacun a une borne de sortie de
l'etage differentiel d'entree du melangeur (T 5-T 7), et en ce que la
borne de validation coincide avec l'une quelconque des bornes d'entree
de l'amplificateur differentiel (T 1-T 4).
3 Etage d'entree selon la revendication 2, dans lequel l'am-
plificateur differentiel (T 1-T 4) comprend une paire de transis- tors
(T 3, T 4) en montage a base commune, leurs bases etant connectees
ensemble a une source de polarisation caracterise en ce que les bases
des deux transistors (T 12, T 13) de l'attenua- teur sont raccordees
aux bases de cette paire de transistors (T 3, T 4).
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