Diseño de transformador de RF para un sensor de variación de capacitancia

Cuento corto: En mi opinión, no cambies tu idea básica cubierta en tus puntos (1 a 4)

Ambos circuitos de "transformador" que ha ofrecido parecen usar tipos de mezcladores doblemente balanceados que demodulan el audio del micrófono después de que el micrófono ha modificado el cambio de fase de un oscilador.

El micrófono se excita a la frecuencia XTAL mediante un devanado directo (esquema de Sennheiser) o mediante un condensador (1 pF, C5) en el segundo diagrama. La etapa mezcladora es como la mezcladora balanceada tradicional que usa transformadores: -

No voy a entrar en detalles sobre cómo cada circuito en la pregunta usa un mezclador doble balanceado similar al tradicional en mi imagen. Si quieres más detalles, tendrás que estudiar un poco más.

Baste decir que un mezclador balanceado doble tiene una propiedad fundamental que lo hace útil para "mezclar" dos señales de RF y es la multiplicación de señales .

Y lo que obtiene con la multiplicación de señal es un nivel de salida que puede variar significativamente con las amplitudes, es decir, puede usarse como un detector de fase, pero debe mantener estables las amplitudes de señal y referencia o obtendrá un nivel de salida de CC de ángulo de fase que también es algo erróneo por las variaciones de amplitud en las señales de entrada.

Entonces, para usar DBM con precisión como detector de fase, necesita tener un circuito limitador o saturar el mezclador.

Dado que está operando a (solo) 11 MHz, hay algunas puertas EXOR bastante rápidas que pueden hacer el trabajo; después de todo, ya tiene un oscilador en niveles CMOS y el circuito del tanque (alimentado a través de una resistencia) de su oscilador puede tienen un nivel de salida que se amplifica fácilmente a niveles CMOS a través de un disparador schmitt rápido (mucho para elegir), por lo que, en mi humilde opinión, esta es la mejor ruta a seguir.

a diferencia de las puertas XOR, no agrega fluctuaciones

Está operando a 11 MHz y su ancho de banda base podría ser (digamos) 50 kHz, entonces, ¿cuál cree que será realmente el problema del jitter? A (digamos) 50 kHz, habría 220 ciclos de reloj moviéndose un poco de un lado a otro, pero si promediara el efecto de la fluctuación, ¿cuánto ruido de banda base habrá realmente presente?

Puede simular esto fácilmente y averiguarlo por cierto.

Piense en todos esos chips receptores de RF que usan celdas de Gilbert para realizar multiplicaciones electrónicamente: ¿cuánto ruido producen cuando demodulan (digamos) una transmisión de FM usando detección de cuadratura? ¿Son estos chips tan ruidosos como el infierno? No, no lo son, pero se podría decir que están operando a frecuencias portadoras unas diez veces más altas que 11 MHz, por lo que el filtrado de la banda base será diez veces mejor.

Pero esos mezcladores de celdas de Gilbert están lidiando con una señal de RF de bajo nivel, una señal que es mucho más pequeña que la que aparece en su tanque. Entonces, ¿qué es una célula de gilbert?

Su precursor fue un intento de diseñar una puerta OR exclusiva que nos devuelve muy bien a mi afirmación original de que realmente no creo que vaya a mejorar el uso de una puerta EXOR que actúe como detector de cuadratura.

Diseñé sondas de capacitancia sensibles construidas y el nivel de señal delta mínimo era inferior a 20 femto faradios; en otras palabras, este cambio en la capacitancia se podía discernir en la salida de la demodulación cuando se conectaba a un osciloscopio.