Hüllkurvendemodulator

[Bernd E. (niro)]

Hallo zusammen!

Gerade habe ich eine ziemlich interessante Schaltung für einen 
Hüllkurvendemodulator hier gefunden: 
https://wiki.analog.com/university/courses/alm1k/circuits1/alm-cir-envelope-detector

Habe es simuliert und es funktioniert auch bei hohen Frequenzen abslout 
super.
Kann mir vielleicht jemand erklären wie das Teil funktioniert?
Ich habe bisher so etwas immer mit einem OpAmp aufgebaut, aber das hier 
ist als erste Stufe ja viel einfacher...

[MiWi (Gast)]

Bernd E. schrieb:
> Hallo zusammen!
>
> Gerade habe ich eine ziemlich interessante Schaltung für einen
> Hüllkurvendemodulator hier gefunden:
> 
https://wiki.analog.com/university/courses/alm1k/circuits1/alm-cir-envelope-detector
>
> Habe es simuliert und es funktioniert auch bei hohen Frequenzen abslout
> super.
> Kann mir vielleicht jemand erklären wie das Teil funktioniert?

Naja, klicke Dich durch die Simulation, denke daran das die BE-strecke 
auch eine Diode ist und werde erleuchtet.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,


dan steht ja geschrieben,  wie es funktionoert:
" the positive half cycles of the modulated input D1 turns off and the 
input signal peaks charge filter capacitor C2. During the negative half 
cycles of the input signal transistor Q1 turns off and D1 turns on 
harder supplying the input current.

"


Was wie immer verschwiegen wird, ist die Amplitude, mit der das Signal 
am Eingang kommen muß. Es muß größer als eine Diodenflußspannung sein, 
also > 0,6 V, am besten deutlich größer so 2...4V ss. Bei den negativen 
Zyklen schaltet der Transistor ab, weil an seinem Emitter die Spannung 
aufgrund des geladenen Kondensators größer ist, als an der Basis. Es 
müßte auch ohne D1 funktionieren.

MfG

[Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)]

Christian S. schrieb:
> Was wie immer verschwiegen wird, ist die Amplitude, mit der das Signal
> am Eingang kommen muß. Es muß größer als eine Diodenflußspannung sein,
> also > 0,6 V, am besten deutlich größer so 2...4V ss. Bei den negativen
> Zyklen schaltet der Transistor ab, weil an seinem Emitter die Spannung
> aufgrund des geladenen Kondensators größer ist, als an der Basis. Es
> müßte auch ohne D1 funktionieren.

Jein. Mit deiner vorgeschlagenen Amplitude kommst du langsam in den 
Bereich des Maximalwertes für eine negative Basis-Emitter-Spannung. Der 
2N3904 aus dem Beispiel kann maximal -6V. Wenn man nicht an Cent sparen 
muss würde ich D1 einbauen um das Ganzen robust zu halten. Eine 1N914 
kostet ja nix.

Man müsste auch einmal nachsehen, wie sich die Eingangsimpedanz der 
Schaltung ohne D1 verändert.

[Bernd E. (niro)]

Habe gerade mal mit einem Eingangssignal von +-80mV bei 40MHz simuliert.
Hat zwar einen Offset, aber auch das funktioniert einwandfrei.
Ist aber weit unterhalb der Flußspannung der Diode....

[Egon D. (Gast)]

MiWi schrieb:

>> Habe es simuliert und es funktioniert auch bei
>> hohen Frequenzen abslout super.
>> Kann mir vielleicht jemand erklären wie das Teil
>> funktioniert?
>
> Naja, klicke Dich durch die Simulation, denke daran
> das die BE-strecke auch eine Diode ist [...]

Das genügt noch nicht.

Man sollte auch verstanden haben, dass Dioden nicht
"schalten", sondern eine stetige exponezielle
Kennlinie haben.

(Und ganz eigentlich sollte man noch wissen, dass
Spannungsfolger keine kapazitive Belastung mögen...)

[Bernd E. (niro)]

..so, habe das ganze noch mal ohne die Diode probiert.
Funktioniert genauso! Bild wie oben.
Und hier nochmal mit einem größeren Signal (ca. 3.6Vss), auch ohne die 
Diode...

[Egon D. (Gast)]

Christian S. schrieb:

> dan steht ja geschrieben,  wie es funktionoert:
> " the positive half cycles of the modulated input D1 
> turns off and the input signal peaks charge filter
> capacitor C2. During the negative half cycles of
> the input signal transistor Q1 turns off and D1 
> turns on harder supplying the input current.
>
> "

Naja. Halb richtig.
Dioden "turnen" nicht "on" oder "off". Die Kennlinie
ist stetig , und zwar über einen Bereich von einigen
100mV und vielen Dekaden im Strom.


> Was wie immer verschwiegen wird, ist die Amplitude,
> mit der das Signal am Eingang kommen muß. Es muß
> größer als eine Diodenflußspannung sein,

Nein.


> also > 0,6 V, am besten deutlich größer so 2...4V ss.

Bloß nicht.


> Bei den negativen Zyklen schaltet der Transistor ab,
> weil an seinem Emitter die Spannung aufgrund des
> geladenen Kondensators größer ist, als an der Basis.

Nein.
Er "schaltet" schon "ab", wenn die Emitterspannung knapp
unter den letzten Spitzenwert gefallen ist.


> Es müßte auch ohne D1 funktionieren.

Sehr gut beobachtet. D1 ist weitgehend nutzlos.

[Egon D. (Gast)]

Bernd E. schrieb:

> Habe es simuliert und es funktioniert auch bei
> hohen Frequenzen abslout super.

Die Schaltung ist unschön wegen das kapazitiven
Kurzschlusses (C2) am Emitter.
Wenn die Basis pulsartig gegen +Ub gesteuert wird,
können fast beliebig hohe Pulsströme durch den
Transistor fließen.


> Kann mir vielleicht jemand erklären wie das Teil
> funktioniert?

D1 ist -- wie schon richtig erkannt und gesagt wurde --
weitgehend nutzlos. Die Demodulatorwirkung beruht
auf dem Transistor.

Wesentlich ist zum einen, dass der Transistor eine
nichtlineare (genauer: exponenzielle) Kennlinie hat:
Wenn sich die Basisspannung linear ändert, ändert
sich der Kollektorstrom exponenziell.

Anschauliches Beispiel: Wenn die Basisspannung
gegenüber dem Ruhepegel z.B. um 25mV zunimmt,
verdoppelt sich der Kollektorstrom; nimmt sie um
25mV ab, halbiert sich der Kollektorstrom.

Wenn der Kollektor-Ruhestrom also z.B. 10mA beträgt,
ist er in der positiven Halbwelle 20mA.
In der negativen Halbwelle wird er im Beispiel aber
5mA -- jedoch müsste er bei genau linearer Arbeitsweise
auf 0mA abfallen (!!). Tut er aber nicht!

Aufgrund der Nichtlinearität werden große positive
Pegel stärker verstärkt als stark negative, und auf
dieser Verzerrung beruht die Gleichrichtung.
Das Prinzip funktioniert mit jeder nichtlinearen
Kennlinie, also z.B. auch mit Röhren. SFETs müssten
auch funktionieren.
Quadratische Kennlinien sind (aus rein mathematischen
Gründen --> Taylor-Reihe) am besten geeignet.

[Bernd E. (niro)]

Vielen Dank für die ganzen Erklärungen! Ein bischen schlauer fühle ich 
mich zumindest...

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Egon D. schrieb:
> Naja. Halb richtig. Dioden "turnen" nicht "on" oder "off".

Dioden "turnen" aufgrund ihrer durch Dotierung angelegten sportlichen 
Eigenschaften bereits von "Natur" aus.

> Es müßte auch ohne D1 funktionieren.
>
> Sehr gut beobachtet. D1 ist weitgehend nutzlos.

Aber eine gut turnende Diode darf in keiner noch so einfachen Schaltung 
fehlen, so nutzlos sie auch sei. Sie stellt eine Zierde für jede 
gelungene Schaltungsentwicklung dar.


mfG

[MiWi (Gast)]

Egon D. schrieb:
> MiWi schrieb:
>
>>> Habe es simuliert und es funktioniert auch bei
>>> hohen Frequenzen abslout super.
>>> Kann mir vielleicht jemand erklären wie das Teil
>>> funktioniert?
>>
>> Naja, klicke Dich durch die Simulation, denke daran
>> das die BE-strecke auch eine Diode ist [...]
>
> Das genügt noch nicht.
>
> Man sollte auch verstanden haben, dass Dioden nicht
> "schalten", sondern eine stetige exponezielle
> Kennlinie haben.

Hm - Wo liest Du heraus das ich von einer schaltenden BE-Diode 
geschrieben habe?

[Fauler (Gast)]

Bernd E. schrieb:

> Habe es simuliert und es funktioniert auch bei hohen Frequenzen abslout
> super.

Für Faule bitte immer die ASC-Datei (wenn es LTPsice ist) anhängen.

[Rudi D. (rulixa)]

Bernd E. schrieb:

>
> Gerade habe ich eine ziemlich interessante Schaltung für einen
> Hüllkurvendemodulator hier gefunden:

Das ist eine Klemmschaltung wie sie im Videosignalbereich sehr oft 
verwendet wird um den Synchron-Pegel des Videosignales auf einen 
gewünschten DC-Wert zu restaurieren.
Parallel zum Spannungsteiler ist üblicherweise noch ein Elko.
Unter das Niveau des Spannungsteilers kann ja der Pegel nicht sinken, da 
ja dann die Diode leitend wird.
Der DC-Pegel des Ausgangs kann also unter den des Spannungsteilers - 
Durchlassspannung der Diode nicht sinken.