Signalauskopplung am aktiven Mischer

Beim Experimentieren mit einem einfach balancierten Mischer ging es mir darum, das NF-Signal (f1 - f2)  =  (RF - LO) mit möglichst geringen Verlusten auszukoppeln.
Ein Operationsverstärker mit seinem Differenzeingängen schied aus, da ich nur diskrete Bauteile verwenden wollte. Ein kleiner NF-Trafo mit dem erforderlichen Übersetzungsverhältnis stand nicht zur Verfügung und ist ausserdem heutzutage schwer zu beschaffen. Bei einem einseitigen, kapazitiven Abgriff der NF erhält man nur die halbe Ausgangsspannung. Mit Ausnahme der Trafovariante, erfordern alle anderen Varianten noch zusätzliche Bauteile zur HF-Unterdrückung. Die nachfolgenden NF-Stufen reagieren auf HF-Reste zum Teil recht empfindlich.
Was ich allerdings noch nie probiert hatte war eine Signalauskopplung mit einem Optokoppler. Die galvanische Trennung gestattet eine frei Anordnung der Fototransistoren innerhalb der Schaltung. Die In Reihe geschaltet Fototransistoren sperren und leiten im Gegentakt.

Abb. 1: Signalauskopplung am einfach balancierten Mischer

Ein 2-fach Optokoppler war schnell zur Hand. Ich ging davon aus, dass die NF den Diodenstrom im Gegentakt moduliert. Die beiden Fototransistoren wurden in Reihe geschaltet und die NF in der Mitte abgenommen. Nach dem Anschluss eines NF-Verstärkers, mit den für Direktmischer-Schaltungen üblichen 80 ... 100 dB Verstärkung, hörte ich zuerst nur ein extrem starkes Rauschen im Kopfhörer. Ich wollte die Schaltung schon wieder abbauen, stimmte dann aber mit dem VFO versuchsweise auf eine CW-Station ab. Es war jetzt ein extrem lautes, verzerrtes und verrauschtes Audiosignal zu hören. Irgend etwas war da faul.

Nach einigen Messungen hatte ich des Rätsels Lösung. Die Auskopplung mit dem Optokoppler ergibt ca. 40 dB an Spannungsverstärkung! Der Effekt kommt daher, dass geringste Änderung des Diodenstroms IF und damit des Kollektorstroms Ic des Fototransistors bei einem entsprechend hohem Lastwiderstand, grosse Änderungen von UCE bewirken. Man braucht sich dazu nur einmal im Datenblatt des Optokoppler die Kennline Ic = f(VCE, IF) anzusehen.

Abb. 2: Kennlinie Ic = f(VCE, IF)

Die Gesamtverstärkung der Schaltung beträgt damit ca. 50 ... 60 dB. Die ersten 10 ... 20 dB liefert der aktive Mischer und die weiteren 40 dB der Optokoppler. Wenn man einen hochohmigen Kopfhörer anschliesst, ist keine weitere Verstärkung mehr notwendig. Das Ausgangssignal beträgt bei starken CW-Stationen im Maximum 2,5 Vss. Wer keinen hochohmigen Kopfhörer besitzt, muss einen Impedanzwandler nachschalten und kann dann einen Walkman-Kopfhörer (2 x 32 Ohm in Reihe ) anschliessen. Die Lautstärke steigt, da bei gleicher Ausgangsspannung eine niederohmigere Last angesteuert wird. Die Impedanzanpassung entspricht einer Spannungsverstärkung von 16 dB, womit man dann schon in Summe 66 ... 76 dB erreicht.

Die Signalauskopplung per Optokoppler funktionierte bei dem doppelt balancierten Mischer NE612 nicht gleich auf Anhieb. Ich habe zuerst einige zum Teil seltsam anmutende Modifikationen vorgenommen. Es musste dafür gesorgt werden, dass mehr Strom über die IR-Dioden fliesst.
Pin 8 bleibt dazu unbeschaltet, so dass der Versorgungsstrom des ICs nun als Ruhestrom durch die IR-Dioden fliesst. Eine Verlagerung des Arbeitspunktes der Transistoren im IC mit Hilfe des 10 kOhm Widerstandes bewirkt eine weitere Erhöhung des Diodenstroms IF.
Der Verstärkungseffekt durch den Optokoppler war jedoch bei weitem nicht so gross, wie bei dem einfach balancierten Mischer. Warum dem so ist, werde ich auch noch herausfinden.

Abb. 2: Signalauskopplung am doppelt balancierten Mischer

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