Brevet FR2077920A1 — publié le 19711105

- 1 - La présente invention concerne les perfectionnements aux détecteurs de signaux radio électriques et, plus particulièrement aux détecteurs à diode de grande sensibilité. Un tel détecteur trouve des nombreuses applications notamment 5 en radio-électricité où sa grande sensibilité permet d'utiliser des signaux haute fréquence de faible amplitude.. Dans des dispositifs connus de ce genre, le circuit du type classique est constitué par un quadripôle ayant dans un bras série une diode de redressement du signal réunie à la masse, à l'entrée, 10 par une résistance et à la sortie par un condensateur en parallèle avec une résistance de charge. Le produit de la valeur de capacité du condensateur par celle de la résistance donne la constante du temps du circuit, le signal détecté est généralement amplifié dans un amplificateur connecté à la sortie du détecteur. 15 Pour des signaux haute fréquence les détecteurs à cristal, diodes à semi-conducteurs au germanium ou au silicium, sont utilisés. La détection d'un signal d'amplitude convenable se fait dans la zone linéaire de la caractéristique de la diode et de ce fait 20 est bonne. Par contre la qualité d'une détection est détériorée et mauvaise dès que la diode travaille, en raison de la faible amplitude des signaux, au dessous d'un seuil de tension donné par la courbure de sa caractéristique. ISn outre, pour les signaux faibles, le signal, de sortie du détecteur varie notable-25 ment avec la température. Le dispositif de détection suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients* Le détecteur de signaux haute fréquence de faible amplitude comportant un ensemble de détection à diode dont l'entrée 30 est destinée à recevoir le signal à détecter se distingue principalement en ce qu'il comporte un amplificateur différentiel dont une première entrée est connectée à la sortie dudit ensemble de détection,ledit amplificateur comportant une boucle de contre-réaction aboutissant à sa seconde entrée et comportant 35 une seconde diode, et des moyens de polarisation des diodes agencés de manière qu'en l'absence du signal d'entrée elles soient traversées par des BAD ORIGINAL 70 0659? 2077920 - 2 - oourants égaux. Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple un mode de réalisation préféré du détecteur conforme à la présente invention. Tel qu'il est représenté sur le schéma simplifié de la 5 figure le détecteur comporte un ensemble de détectioii ED, un amplificateur opérationnel A, une boucle B du réseau de contre-réaction dans laquelle sont incorporés un ensemble de commande de gain GG- et un ensemble de compensation EC, et un ensemble de polarisation EPi 10 L'ensemble de détection est classique et comprend une résistance d'entrée mise à la masse, une diode à semi-conducteur de détection et un condensateur de charge C. La sortie est connectée à une résistance de polarisation Rg dont le rôle sera précisé plus tard et l'entrée directe e+ de l'amplificateur 15 'opérationnel de réalisation existante dans les circuits intégrés linéaires. La boucle B est connectée de manière habituelle entre la sortie S de l'amplificateur et son entrée avec inversion e-. L'ensemble éventuel de commande de gain CG comporte une 20 résistance R^ en série dans la boucle B, -un commutateur K et des résistances Rg, ïtj ... réunies à la masse, le plot mobile du commutateur étant connecté au point de jonction de la résistance R^ avec l'ensemble de compensation EC. Cet ensemble EC comprend une résistance R^ connectée audit 25 point de jonction et à une diode Dg connectée, par son autre extrémité, à l'entrée avec inversion e- de l'amplificateur et à une résistance de polarisation R^. L'ensemble de polarisation EP des diodes comprend les résistances précitées R2 et R^ alimentées à partir d'une 30 borne P. Pour terminer cette partie de la description précisons que les électrodes de même nature, cathode ou anode, des diodes et I>2 sont respectivement connectées aux entrées e+ et e-* de l'amplificateur At Leiir sens de connexion est choisi en fonction 35 de la polarité désirée du signal à la sortie S de l'amplificateur, la tension de polarisation sur la borne P étant de polarité 70 06597 2077920 - 3 - négative ou positive suivant le sens de montage choisi des diodes. Il a été indiqué que l'invention améliore le seuil de fonctionnement du détecteur tout en augmentant son insensibilité 5 aux variations de température et en offrant, si souhaitable, un gain en puissance important. La combinaison nouvelle conforme à la présente invention permet d'obtenir ces résultats. Les diodes , D2 sont choisies de même type, éventuellement 10 appariées, et montées symétriquement. La même dérive en température est ainsi appliquée par ces diodes sur les entrées différentielles de l'amplificateur et, de ce fait, les effets de température sont automatiquement conpensés et la fonction de transfert du détecteur varie donc peu avec la température. 15 L'ensemble de polarisation BP permet, en absence du signal d'entrée E', de faire circuler en permanence un courant égal de faible intensité dans les diodes dont la valeur est définie par les résistances Rg, ^4 ramenées à un potentiel de polarisation, négatif dans le cas de la figure annexée. Le 20 passage de ce courant permet de réduire fortement la tension de seuil de fonctionnement des diodes. La résistances d'entrée du détecteur est de valeur égale à celle de la résistance R^ de l'ensemble de compensation EG et dans certain cas particuliers R^ peut être de valeur nulle en 25 courant continu. Le gain en puissance est égal à l'unité lorsque l'ensemble éventuel de commande de gain CG est inutilisé. La manoeuvre du commutateur E, lorsque cet ensemble existe, permet de modifier le gain dont la valeur est donnée par la formule classique î 30 Rp- + Rg R,- + R„ G = -2 2. ou & =*-2 -t Rg R? La présence de l'amplificateur opérationel A intervient de plusieurs manières sur le fonctionnement et les performances du détecteur. La différence éventuelle des tensions de seuil des diodes 35 , Dg est ajoutée à la tension de décalage à l'entrée, dite BAD ORIGINAL 70 06597 2077920 - 4 - "offset", de l'amplificateur et peut être également compensée à l'aide d'un potentiomètre Pt associé à l'amplificateur. Avec le gain G=1, la tension de sortie S est égale à la tension crête du signal d'entrée E, la constante de temps de 5 détection étant, en négligeant les courants d'entrée de l'amplificateur, égale au produit C x Rg* La tension maximale à l'entrée est naturellement fonction de la tension de mode commun admise par l'amplificateur. De même la vitesse de variation de la tension de sortie, dit "slew-rate", 10 limite la fréquence maximale de modulation du signal d'entrée. La fréquence maximale du signal HP d'entrée n'est limitée que par la qualité des diodes D^, Dg utilisées. L'impédance de sortie du détecteur est très faible. Dans un montage particulier utilisant des diodes au silicium 15 du type 5082-2800 fabriauées par la Société Hewlett Packard et un amplificateur opérationnel, par exemple du type 'DCA 1741 ou ÏOA 2741 faoriqué par la Société "Transitron", les performances suivantes ont été relevées : - la tension de seuil du détecteur se situe aux environs de 5mV à 25°C et varie d'environ 0,05mV/°C. 20 — la tension maximale à l'entrée est de 12 volts crête - l'impédance de sortie est inférieure à 100 ohms. La valeur des éléments utilisés dans cet exemple de montage est : R.| = R^ = 50 ohms 25 R2 = R4 = 470 K ohms . Rt- =s 0 ohms Rg = oo ohms Rj = oo ohms 0 =s 15.10-6 microfarads 30 La tension d'alimentation étant de + 15 volts et de polari sation de -15 volts. La réalisation décrite répond aux objectifs de la présente invention, ses composants sont fiables et de montage simple avec un minimum de réglages ce qui concourt à l'avantage de son prix 35 assez faible en tenant compte de ses excellentes performances. La description qui précède a été donnée à titre d'exemple, non limitatif, d'autres variantes peuvent être réalisées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. BAD ORIGINAL 70 06597 2077920 - 5 - BETENDIOAIIOffi 1. Détecteur de signaux haute fréquence de faible amplitude comportant un ensemble de détection à diode (D^) dont l'entrée (E) est destinée à recevoir le signal à détecter , caractérisé en ce qu'il comporte un amplificateur différentiel (A) dont une 5 première entrée (e+) est connectée à la sortie dudit ensemble de détection (ED), ledit amplificateur comportant une boucle (B) de contre réaction aboutissant à sa seconde entrée (e-) et comportant une seconde diode (D^) , et des moyens de polarisation (Ep) des diodes agencés de manière qu'en l'absence du signal d'entrée 10 elles soient traversées par des courants égaux. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur différentiel est vin circuit intégré linéaire, dit amplificateur opérationnel (a), dont la borne d'entrée directe (e+) du montage différentiel d'entrée est connectée à la sortie 15 de l'ensemble de détection^ - la boucle (B) du réseau de contre-réaction est connectée entre la sortie (S) dudit amplificateur et son entrée avec inversion (e-), ladite boucle comportant un ensemble (EC) comprenant la seconde diode (Dg) de même type connectée à l'entrée avec inversion 20 (e-) dans le même sens que la diode de détection (D^) et reliée à la boucle (B) par une résistance (R^) de valeurs ohmique égale à celle de la résistance (R^) en dérivation à l'entrée de l'ensemble de détection et, - les moyens de polarisation sont constitués par un ensemble (EP) 25 comprenant des résistances (R0 ; R ) respectivement réunies à. 4 aux entrées (e+ ; e-) de l'amplificateur (A) et alimentées par une source de tension de polarisation (?) de manière à faire circuler dans les deux diodes (D^ , Dg), en absence du signal d'entrée, Tin courant égal de valeur suffisante pour diminuer la tension de 30 seuil de leur caractéristique, la différence des tensions de seuil s'ajoutant à la tension de décalage d'entrée, dite "offset" , étant compensable par un réglage (Pt) de l'amplificateur. 70 06597 2077*520 - 6 - 3. Détecteur selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la boucle (B) de contre-réaction comporte une résistance (Rç) additionnelle connectée à l'extrémité de la résistance (R^) de l'ensemble de compensation (EC), leur point de jonction 5 étant réuni à un organe commutable (K) permettant de court-circui-ter ladite résistance additionnelle, ou dériver ce point à la masse par l'intermédiaire de résistance (Rg ; R^) de valeur choisie en fonction du gain désiré.