Brevet FR2182220A1 — publié le 19731207

î 2182220 La présente invention concerne un circuit détecteur de signal à fonctionnement linéaire dans une large marge de signal d'entrée„ En général, les récepteurs de 5 -télévision et analogues utilisent un détecteur pour un signal vidéo, qui est également dénommé second détecteur lorsque les récepteurs sont des récepteurs hétérodynes„ Pour un tel détecteur, une diode ou un transistor sont habituellement utilisés et on connaît 10 un certain nombre de types différents de circuitso Mais la plupart sont actionnés en accord avec un voltage de signal d'entrée, de telle sorte que le signal de sortie des détecteurs est essentiellement non-linéaire relativement au signal d'entrée» Dans le cas où on désire que les détecteurs fonctionnent dans 15 une marge relativement linéaire9 le niveau du signal d'entrée doit se trouver dans une marge élevéeo Plus spécialement, dans les récepteurs de télévision, un tel niveau élevé du signal d'entrée soulève divers types de problèmes indésirables, tels 20 qu'une oscillation ou une radiation qui compromet la qualité des images reproduites par les récepteurs de télévisiono L'invention a en conséquence pour but de réaliser un nouveau circuit détecteur qui évite ces inconvénients de la technique antérieure, et notamment un 25 circuit détecteur à bas niveau qui fonctionne avec une linéarité supérieure sur une grande marge de signal d'entrée, même si le niveau d'un signal d'entrée est bas» Le circuit détecteur de l'invention est caractérisé par un premier et un second point de 30 voltage, une section d'entrée de courant avec un premier et un second circuit de courant constant connectés en série entre les points de voltage, le premier circuit étant parcouru par un courant direct 1^ auquel est superposé un courant de signal d'entrée + i, et le second circuit étant parcouru 35 par un courant I2, ces courants étant de valeur identique et de même direction par rapport aux points de voltage, une section de détection avec borne d'entrée connectée à un point de liaison entre les deux circuits pour recevoir le courant de signal d'entrée + ^ i, et avec une borne de sortie four-40 nissant le signal détectée 73 15508 2 2182220 Suivant une autre caractéristique de l'invention, la section d'entrée de courant comprend : une borne d'entrée de signal alimentée avec un signal à détecter, un transistor avec électrodes de base, d'émetteur et de collec-5 teur, une première impédance connectée entre le collecteur et le premier point de voltage, une seconde impédance connectée entre l'émetteur et le second point de voltage, des moyens pour relier la borne d'entrée à l'électrode base pour lui appliquer le signal à détecter, des moyens pour relier le collecteur à 10 la borne d'entrée de la section de détection, de sorte que le signal à détecter est converti en un courant de signal d'entrée + ^ i par le transistor et alimenté à la borne d'entrée du détecteur à partir de l'électrode de collecteur.. Conformément à l'invention, un 1$ courant ou un voltage de signal de sortie est obtenu à travers une impédance de charge dans la section de détecteur, et le signal de sortie est dans une relation linéaire avec le signal d'entrée dans une large marge, même si le signal d'entrée est dans une marge de bas niveaux« 20 Les dessins montrent des exemples de réalisation de l'invention : - La figure 1 est un diagramme montrant un circuit détecteur de type antérieur connu; - La figure 2 est un diagramme 25 de circuit simple montrant une réalisation d'un circuit détecteur à transistor conforme à l'invention; - La figure 3 est un diagramme de circuit plus compliqué que celui de la figure 2; - La figure 4 est une autre 30 forme de réalisation simple du circuit de la présente invention; - La figure 5 est une forme plus compliquée du circuit de la figure 3 ; - La figure 6 est une variante de circuit des figures 3 et 5o 35 La figure 1 montre un diagramme de circuit détecteur video utilisé dans un récepteur de télévision conforme à la technique antérieure» Dans cette figure, un voltage e-^ de signal d'entrée video à fréquence intermédiaire (VIF) est fourni à un détecteur video à diode D^ et un voltage 4-0 de signal video de sortie EQ est dérivé à travers un circuit 73 15508 3 2182220 R-C en parallèleo Dans le circuit de la figure 1, lorsque la diode D est actionnée en correspondance avec le voltage de signal d'entrée, la caractéristique entrée-sortie 5 du circuit détecteur à diode est déterminée en accord avec l'équation de caractéristique voltage-courant de la diode exprimée comme suit : *0 - % ( g1 - 1 ) l1» dans laquelle : 10 IQ est le courant de sortie Ig est le courant de saturation q est la charge électronique Vi est le voltage d'entrée K est la constante de Boltzmann 15 T est la température absolue. le courant de sortie IQ de la diode qui correspond au voltage de signal de sortie Eq dans la figure 1 est essentiellement en relation non linéaire avec le voltage d'entrée Vi qui correspond 20 au voltage de signal d'entrée e^ de la figure 1, et lorsque la diode D est désirée devoir fonctionner dans la marge relativement linéaire, le niveau du voltage de signal d'entrée e^ devrait être élevé et maintenu dans l'ordre de quelques volts (r.m.s). 25 En conséquence, dans le cas où le niveau du signal d'entrée vers l'amplificateur VIF (non montré sur la figure) est 100 Vrms, le gain de l'amplificateur doit être supérieur à 80 dB, en vue d'obtenir un voltage d'entrée vers le détecteur ci-dessus qui soit de l'ordre de 30 quelques volts (r.m à l'invention est exempt des défauts liés à l'art antérieur, qui peut fonctionner' avec un signal d'entrée à bas niveau avec une linéarité supérieure. Gomme le montre l'équation (1), Le circuit détecteur conforme 40 En général^ entre un courant 73 15508 4 2182220 d'entrée et un courant de sortie i d'un amplificateur à transistor à émetteur commun et base commune, il existe les relations suivantes f iQ = i^ (émetteur commun) (2) 5 e io = *i (base commune) (3) dans lesquelles hfg représente le rapport de transfert à circuit court ou le facteur d'amplification de courant dans un circuit d'émetteur commun et représente cela dans un 10 circuit de base communeo Les relations ci-dessus sont satisfaites même si le niveau du courant d'entrée i^ est baso En conséquence, si un circuit de transistor à émetteur commun ou à base commune est actionné en accord avec le courant de 15 signal d'entrée basé sur les relations (2) ou (3) indépendamment de l'équation (1), un circuit détecteur peut être prévu qui fonctionne linéairement pour un signal d'entrée à bas niveau» La présente invention est basée sur la considération ci-dessuso 20 En se référant maintenant à la figure 2, elle montre un diagramme de simple circuit d'une, réalisation d'un circuit détecteur à transistor tel qu'un détecteur video de récepteur de télévision conforme à 1'invention o Le circuit détecteur à transistor de la figure 2 25 est composé d'une section d'entrée de courant de signal A et d'une section de détecteur B0 La section A d'entrée de courant de signal consiste en une première et une seconde source de courant constant A-^ et Ag qui sont choisies de telle manière 30 que des composantes alternatives 1-^ et des courants provenant des sources de courant constant A1 et A2 sont de grandeur égale» La source de courant constant A^ est superposée avec un signal VIF de composant + ^ i qui peut entraîner la section de détecteur Bc 35 Entre-temps, la section de détecteur B consiste en un premier transistor Qg et une diode D-^ pour la détection., L'électrode de collecteur du transistor Qg est connectée à travers une résistance de charge à un premier point de voltage ou une source de voltage + Vcc est 40 connectée à une borne de sortie de détecteur 2 et est également 73 15508 5 2182220 reliée à la terre à travers un condensateur amortisseur C2» L'électrode d'émetteur du transistor Q2 ou un point de signal d'entrée de la section B de détecte\ir esî alimenté avec un courant de signal VIF à partir du point de connexion entre 5 les sources de courant constant A^ et Ag° Le courant de signal VIF est appliqué au second point de voltage ou à la terre à travers la diode D^ pendant le demi-cycle positif du signal» L'électrode de base du transistor Q2 est connectée au point de connexion entre la résistance et une connexion en série 10 de diodes de tension D2 et D^. Si le courant à travers les diodes et D^ est désigné par I, le courant s'écoulant à travers la résistance de charge du collecteur R^ du premier transistor Q2 peut être admis égal à I parce que le courant 15 émetteur du transistor Q2 et le courant à travers la diode D^ devient égal à Io Le courant I est choisi à une valeur par exemple de ^A, de sorte que le transistor Q2 est rendu légèrement conducteuro Dans la réalisation de la 20 figure 2, lorsque la composante de signal VIF i est alimentée au point 3 à travers la source à courant constant A^, il s'écoule suivant deux parcours, à savoir dans le transistor Q2 et la diode D^ au cours du demi-cycle positif ou du cycle de + ^ io Dans ce cas, la composante de signal VIF est inverse 25 en direction par rapport à la jonction p«n« entre les électrodes d'émetteur et de base du transistor Q2, de sorte que le transistor Q2 est instantanément mis à l'état coupé, tandis que la composante de signal ^ i est en direction avant vers la jonction pn de la diode D^, de sorte que presque tout le signal 30 +Ê i s'écoule alors dans la diode Dlc D'autre part, au cours du demi-cycle négatif du signal VIF ou du cycle - ^ i, la diode D-^ est coupée, mais le transistor Qg est rendu conducteur, de sorte qu'il fournit le courant | i à la source de courant 35 constant A^o En conséquence, on voit que la diode et le transistor Q2 sont rendus conducteur et non-conducteur alternativement à chaque demi-cycle du signal VIF pour effectuer l'opération de détection et pour fournir un signal de sortie détecté de demi-onde à la borne de sortie 2„ 40 La figure 3 montre une autre 73 15508 6 2182220 réalisation de la présente invention dans laquelle la section d'entrée de courant de signal A utilisée dans la figure 2 est remplacée par un élément actif unique ou transistor Dans ce cas, le transistor est actionné suivant le mode à 5 émetteur commun et est alimenté à son électrode de base avec le signal d'entrée VIF à travers la borne d'entrée 1„ L'électrode de collecteur du transistor est connectée à travers une résistance de charge R^ à une source d'alimentation de voltage + Vcc tandis que son électrode d'émetteur est reliée 10 à la terre à travers une résistance de rétroaction négative R^o Les résistances R^ et Rg forment un diviseur de tension pour l'électrode de base du transistor Q-j_0 En choisissant judicieusement la valeur de la résistance de charge R^, le voltage de signal d'entrée appliqué à la borne d'entrée 1 peut être 15 converti en la composante de courant de signal + || i par le transistor et alimenté alors dans la section de détection B à travers son électrode de collecteur et un condensateur de couplage Le fonctionnement de la section de détection B de la figure 3 est identique à celui de la section B de la 20 figure 20 Le fonctionnement de la section de détection B des figures 2 et 3 est basé sur l'équation (3), mais non sur l'équation (1), de sorte que, même si le niveau d'un signal d'entrée est bas, un signal de. sortie avec carac-25 téristique linéaire pourra en être dérivé0 La figure 4 montre une autre modification de l'inventions dans laquelle un second transistor de détection est utilisé dans la section de détection B de la figure 20 Dans cette réalisation, le second transistor de 30 détection Q-j est connecté d'une manière telle que son électrode de collecteur est connectée à l'électrode de collecteur du transistor Qgo Son électrode de base est connectée au point de connexion entre l'électrode d'émetteur du transistor Q2 et la diode D^ où le point d'entrée de signal 3 et son émetteur 35 est relié à la terre0 Le reste de la constitution de ce circuit est identique à celui de la figure 20 Dans ce cas, le circuit est établi de telle marrie que le courant d'émetteur du transistor devient approximativement égal à I et que, en conséquence, le courant à travers la résistance R^ devient 40 égal à 2 I, Au cours du demi-cycle positif du courant de signal 73 15508 7 2182220 d'entrée appliqué au point d'entrée de signal 3S la diode D^ devient conductrice pour le courant de signal et un courant égal à celui qui passe à travers la diode D^ s'écoule à travers l'électrode d'émetteur du transistor Q^0 5 A ce moment# le fonctionnement du transistor lui-même est basé sur l'équation (2) ci-dessus, mais le circuit composite du transistor et de la diode doit être considéré comme un détecteuru Si le courant qui s'écoule à travers la diode D-^ est choisi pour être égal à 10 celui qui s'écoule à travers l'émetteur du transistor , c'est-à-dire si les deux courants sont réglés à la valeur I, le facteur d'amplification hf du circuit composite devient e égal à 1» En conséquence, la caractéristique de courant entrée-sortie du circuit composite est approximativement basée 15 sur l'équation (3)° Avec la constitution de circuit représentée dans la figure 4, les courants de signal de sortie provenant du premier et du second transistors Qg et sont additionnés l'un à l'autre pour délivrer un signal de sortie à onde complète détecté qui est fourni à la borne de sortie 2„ 20 Son efficacité est donc double de celle des circuits des figures 2 et 3, c'est-à-dire 6 dB» La figure 5 montre une autre variante de l'invention dans laquelle la section A d'entrée de courant de signal montrée dans la figure 4 est remplacée 25 par un élément actif unique, ou transistor Q-^ comme dans la figure 3 » Dans cet exemple, le fonctionnement du transistor Q-^, ou de la section A d'entrée de courant de signal correspond à celui de la section A de la 30 figure 3 et le fonctionnement de la section de détection B correspond à celui de la section B de la figure 4» La figure 6 montre un circuit modifié qui correspond à une partie dans laquelle la résistance de charge de collecteur R^ du transistor Q-j_ utilisée dans 35 les figures 3 et 5 est remplacée par un circuit de résonance en parallèle L-C consistant en un condensateur C et une induction L montés en parallèle» La résistance de charge R^ des figures 3 et 5 doit avoir une impédance élevée pour la fré-40 quence du signal^ mais il est possible qu'il y ait une 73 15508 8 2182220 difficulté pour réaliser une impédance élevée de cette résistance R^ en raison de la capacité de dispersion.» Cependant, comme, dans le cas de la figure 6, si le circuit L-C choisi en résonance avec la 5 fréquence du signal peut être utilisé à la place de la résistance R^, la source de courant constant A2 peut être réalisée dans l'idéal c.omme exemple de l'influence de la dispersion, et . la linéarité du circuit détecteur peut ainsi être notablement améliorée 0 10 Comme décrit ci^dessus, grâce à l'invention, les problèmes indésirables tels que d'oscil-lationj, de "radiation ou analogues peuvent être éliminés ou minimisés par comparaison avec le circuit détecteur à diode de l'art antérieur, en réponse à un voltage de signal d'entrée» 1$ En d'autres termes, le circuit détecteur de l'invention fonctionne linéairement pour fournir un voltage de sortie de l'ordre dé quelques volts (de pointe à pointe) même si le niveau du signal d'entrée VIF est de l'ordre de quelques dizaines de milli-volta En conséquence, grâce à l'invention, 20 on peut employer un amplificateur ayant un gain d'un ordre inférieur à celui de la technique antérieure (par exemple de 20 à 40 dB) avec le même effet» En outre, le circuit de l'invention peut être aisément constitué comme circuit IG» 25 La description ci-dessus a été faite avec un détecteur pour récepteur de télévision, mais il est évident qu'il peut être utilisé dans tous autres dispositifs» Bien entendu, l'invention n'est 30 pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention» 73 15508 9 2182220 REVENDICATIONS 1°) Circuit détecteur de signai à fonctionnement linéaire caractérisé par un premier et un second point de voltage, une section d'entrée de courant 5 avec un premier et un second circuit de courant constant connectés en série entre les points de voltage, le premier circuit étant parcouru par un courant direct 1^ auquel est superposé un courant de signal d'entrée + j| i, et le second circuit étant parcouru par un courant l£* ces courants étant 10 de valeur identique et de même direction par rapport aux points de voltage, une section de détection avec borne d'entrée connectée à un point de liaison entre les deux circuits pour recevoir le courant de signal d'entrée + ^ i, et avec une borne de sortie fournissant le signal détectéo 15 2°} Circuit détecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la section d'entrée de courant comprend : une borne d'entrée de signal alimentée avec un signal à détecter, un transistor avec électrodes de base d'émetteur et de collecteur, une première impédance 20 connectée entre le collecteur et le premier point de voltage, une seconde impédance connectée entre l'émetteur et le second point de voltage, des moyens pour relier la borne d'entrée à l'électrode base pour lui appliquer le signal à détecters et des moyens pour relier le collecteur à la borne d'entrée de 25 la section de détection, de sorte que le signal à détecter est converti en un courant de signal d'entrée i par le transistor et alimenté à la borne d'entrée du détecteur à partir de l'électrode de collecteur 3°) Circuit suivant la reven-30 dication 2, caractérisé en ce que la première impédance est constituée par un circuit de résonance L-C à induction et condensateur en parallèle» 4°) Circuit détecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la section de 35 détection comprend une source de voltage avec bornes, un premier transistor, une impédance de charge connectée entre le collecteur et une des bornes, une diode connectée entre l'émetteur et l'autre borne, de sorte que la diode a la même direction de passage que la polarité de la jonction entre 40 la base et l'émetteur, des moyens reliant la borne d'entrée 73 15508 10 2182220 de la section de détection avec un point de connexion entre l'émetteur et la diodes des moyens de polarisation de l'électrode de base pour qu'un faible courant passe à travers le transistor et la diode lorsqu^aucun courant de signal d'entrée 5 n'est appliqué, et des moyens pour connecter le collecteur à la borne de sortie de la section de détectiono 5°) Circuit détecteur suivant la revendication 4* caractérisé en ce que la section de détection comprend en outre un second transistor dont la base 10 et le collecteur sont reliés à l'émetteur et au collecteur du premier transistor respectivement, tandis que l'émetteur du second transistor est relié à l'autre borne de la source de voltage o