DE10337981A1

DE10337981A1 - Schaltbarer abstimmbarer Schwingkreis mit reduzierten parasitären Kapazitäten

Info

Publication number: DE10337981A1
Application number: DE2003137981
Authority: DE
Inventors: Alfred Selz
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-03-17

Abstract

Es wird ein umschaltbarer Schwingkreis vorgeschlagen, welcher aus einer Serienschaltung zweier Schwingkreisspulen, einem Fußpunktkondensator und einer abstimmbaren Kapazität besteht. Eine Schaltdiode ist gleichspannungsmäßig mit dem Mittelanschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen verbunden und über einen Kurzschlusskondensator hochfrequenzmäßig gegen Masse geschaltet. Die Schwingkreisspulen liegen auf Betriebsspannungspotential und versorgen einen angeschlossenen Eingangsverstärker. Die Schaltdiode wird zur Umschaltung wahlweise mit Masse oder einer Schaltspannung verbunden, welche höher ist als die Betriebsspannung. In einer weiteren Ausführung wird die Schaltung über zwei Schaltausgänge einer Steuerschaltung direkt oder über die Schaltdiode mit der Betriebsspannung versorgt. Durch die Ausführung des Schwingkreises ohne Koppelkondensatoren zur Gleichspannungsentkopplung ist die Belastung des Schwingkreises durch parasitäre Kapazitäten bei gesperrter Schaltdiode verringert. Dadurch vergrößert sich der Abstimmbereich bei gesperrter Diode. Gleichzeitig verringert sich der Schaltungsaufwand des Schwingkreises sowie der Aufwand zur Versorgung eines angeschlossenen Eingangsverstärkers.

Description

Die Erfindung betrifft einen umschaltbaren abstimmbaren Schwingkreis gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
In Empfängern, die über einen weiten Frequenzbereich durchgestimmt werden müssen, wie z. B. die Hochfrequenzempfänger in Radio- oder Fernsehtunern, wird der Empfangsbereich in mehrere Unterbereiche aufgeteilt. Wenngleich die Erfindung im folgenden im Bezug auf Fernsehempfänger beschrieben wird, ist sie nicht auf diese Art Empfänger beschränkt. Vielmehr kann die Erfindung überall dort eingesetzt werden, wo ein großer Frequenzbereich mit einem Empfänger abgestimmt werden muss.
Heute übliche Fernsehempfänger müssen Signale in einem Bereich von 48 MHz bis 860 MHz empfangen können. Die Eigenschaften von Bauelementen, wie sie üblicherweise in Empfängern verwendet werden, führen zu einer Begrenzung des erreichbaren Abstimmbereiches. Deshalb wird üblicherweise der gesamte von einem Fernsehempfänger erreichbare Frequenzbereich in Bereiche oder Frequenzbänder aufgeteilt. Dabei geht ein erster Bereich von 48 bis 150 MHz, ein zweiter Bereich von 150 bis 430 MHz und ein dritter Bereich von 430 bis 860 MHz. Die Abstimmung über die drei Bereiche wird in modernen Empfängern über ein Dreiband- oder ein geschaltetes Zweibandkonzept durchgeführt. Hierbei sind die Schwingkreise zweier Frequenzbänder parallel geschaltet, wobei der Schwingkreis eines der Bänder zwischen zwei Bereichen umschaltbar ist. Somit sind alle drei Bereiche mit verringertem Aufwand abstimmbar.
Bei dem in der 1 gezeigten umschaltbaren, abstimmbaren Schwingkreis wird ein von einer Antenne empfangenes Signal S über einen Koppelkondensator 1 an den Gate-Anschluss eines Eingangsverstärkers A1 angelegt. Der Verstärker A1 ist z. B. ein Dual-Gate-MOSFET. Der Source-Anschluss des MOSFETs ist dabei auf Masse gelegt. Der Drain-Anschluss des MOSFETs ist über eine Drosselspule L1 mit einer Betriebsspannung +UB verbunden. Das Ausgangssignal des Eingangsverstärkers A1 gelangt über einen Koppelkondensator 2 an einen ersten äußeren Anschluss der Serienschaltung zweier Schwingkreisspulen L2 und L3. Ein zweiter äußerer Anschluss der in Serie geschalteten Schwingkreisspulen L2 und L3 ist über einen Fußpunktkondensator 3 hochfrequenzmäßig mit Masse verbunden. Parallel zu dem Fußpunktkondensator 3 ist noch ein Widerstand 4 angeordnet. Über einen Widerstand 6 sind die nicht geerdeten Anschlüsse des Fußpunktkondensators 3 und des Widerstands 4 mit der Betriebsspannung +UB verbunden. Der so entstandene Spannungsteiler stellt in dem Schaltungsteil zwischen den Kondensatoren 2 und 3 ein Gleichspannungspotential ein. An dem ersten äußeren Anschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen L2 und L3 ist weiterhin eine Abstimmkapazität C1 angeschlossen. Die Abstimmkapazität C1 besteht im wesentlichen aus einem Kondensator 7 und einer veränderlichen Kapazität 8, welche in Serie gegen Masse geschaltet sind. Die veränderliche Kapazität 8 kann beispielsweise eine in ihrer Kapazität veränderliche Diode sein. Zur Veränderung der Kapazität dieser Diode ist eine Abstimmspannung U1 über einen Widerstand 9 zwischen den in Reihe geschalteten Kapazitäten 7 und 8 angelegt. An den Mittelanschluss der in Serie geschalteten Schwingkreisspulen L2 und L3 ist mit ihrem Anodenanschluss eine Schaltdiode 11 angeschlossen. Der Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 ist mittels eines Kondensators 12 hochfrequenzmäßig auf Masse gelegt. An den Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 ist weiterhin ein Widerstand 13 angeschlossen, der über einen weiteren Widerstand 14 mit der Betriebsspannung +UB verbunden ist. Zwischen den Widerständen 13 und 14 ist ein gegen Masse schaltender Schalter 16 angeordnet. Der Schalter 16 kann z. B. ein Open-Collector-Ausgang einer Steuerschaltung 31 sein. Der Open-Collector-Ausgang des Schalters 16 ist beispielsweise ein mit seinem Emitter-Anschluss gegen Masse gelegter npn-Transistor. Es sind jedoch beliebige andere gegen Masse schaltende Schalter verwendbar, z. B. Relais oder MOSFET Transistoren. Ein zweiter Schaltausgang 26 einer Steuerschaltung 32 ist über einen Widerstand 29 mit dem Gate-Anschluss des Eingangsverstärkers A1 verbunden, an welchen auch das Eingangssignal über den Kondensator 1 angelegt ist. Mittels des zweiten Steuerausgangs ist der Eingangsverstärker A1 aktivierbar.
In einer ersten Betriebsart ist der Schaltausgang 16 gegen Masse kurzgeschlossen. Der Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 liegt somit über den Widerstand 13 auf Masse. Da der Anodenanschluss der Schaltdiode 11 auf einem von Masse unterschiedlichen, positiven Potential liegt, ist die Schaltdiode 11 in Flussrichtung geschaltet. Die in Flussrichtung geschaltete Schaltdiode 11 und die Kapazität 12 liegen parallel zu der Schwingkreisspule L3 und schließen diese hochfrequenzmäßig kurz. Der Schwingkreis besteht in dieser Betriebsart im wesentlichen aus der Schwingkreisspule L2 und der abstimmbaren Kapazität C1.
In einer zweiten Betriebsart ist der erste Schaltausgang 16 offen. Der Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 liegt über die Widerstände 13 und 14 auf dem Potential der Betriebsspannung +UB. Der Anodenanschluss der Schaltdiode 11 liegt über die Schwingkreisspule L3 auf einem niedrigeren Potential, welches mittels des die Widerstände 4 und 6 umfassenden Spannungsteilers einstellbar ist. In dieser Betriebsart sperrt die Schaltdiode 11 und der Schwingkreis besteht im wesentlichen aus der Reihenschaltung der Schwingkreisspulen L2 und L3 sowie der abstimmbaren Kapazität C1. An den Schwingkreis ist weiterhin die Reihenschaltung der Sperrschichtkapazität der Schaltdiode 11 und der Kapazität 12 bzw. der Widerstände 13 und 14 angeschlossen, welche vom Mittelanschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen L2 und L3 gegen Masse bzw. +UB geschaltet sind.
In der 2 ist ein im wesentlichen mit der 1 identisches Schaltbild eines umschaltbaren Schwingkreises dargestellt. Im Unterschied zu der Schaltung aus 1 ist die Polarität der Schaltdiode 11 umgekehrt. Um die Diode von der Sperrrichtung in die Flussrichtung und umgekehrt zu schalten, wird zwischen den Widerständen 13 und 14 mittels des Schaltausgangs 16 die Betriebsspannung +UB angelegt. Der Widerstand 14 ist dabei im Gegensatz zu der 1 gegen Masse geschaltet. Die Funktionsweise der Schaltung ist aber identisch. Auch bei dieser Schaltung sind die Sperrschichtkapazität der Schaltdiode 11 und die Kapazität 12 bzw. die Widerstände 13 und 14 bei nicht kurzgeschlossener Schwingkreisspule L3 in einer Serienschaltung gegen Masse an den Schwingkreis angeschlossen.
In 3 ist ein weiteres Beispiel für einen aus dem Stand der Technik bekannten umschaltbaren Schwingkreis dargestellt. Wie in der 1 beschrieben, gelangt ein Signal S von einer Antenne über einen Koppelkondensator 1 auf einen Gate-Anschluss eines Eingangsverstärkers A1. Der Source-Anschluss des Eingangsverstärkers A1 ist gegen Masse geschaltet. Der Drain-Anschluss des Eingangsverstärkers A1 ist in bekannter Weise mit einer Abstimmkapazität C1 verbunden. An dem Drain-Anschluss des Eingangsverstärkers A1 ist weiterhin eine Serienschaltung zweier Schwingkreisspulen L2 und L3 mit einem ersten äußeren Anschluss angeschlossen. Ein zweiter äußerer Anschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen L2 und L3 ist über einen Fußpunktkondensator 3 hochfrequenzmäßig auf Masse gelegt. Der nicht geerdete Anschluss des Fußpunktkondensators 3 ist an die Betriebsspannung +UB angeschlossen. Somit gelangt die zum Betrieb des Eingangsverstärkers nötige Spannung über die in Serie geschalteten Schwingkreisspulen an den Drain-Anschluss des Eingangsverstärkers A1. An dem mittleren Anschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen L2 und L3 ist über einen Koppelkondensator 10 eine Schaltdiode 11 mit ihrem Anodenanschluss angeschlossen. Ein zwischen der Betriebsspannung +UB und Masse angeordneter Spannungsteiler mit den Widerständen 21 und 22 stellt am Anodenanschluss der Schaltdiode 11 ein Gleichspannungspotential ein. Zwischen dem Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 und Masse ist ein Kondensator 12 angeordnet. An dem Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 ist weiterhin ein Widerstand 13 angeschlossen, welcher über einen Widerstand 14 mit der Betriebsspannung +UB verbunden ist. Zwischen den Widerständen 13 und 14 ist ein gegen Masse kurzschließender Schaltausgang 16 einer Steuerschaltung 31 angeschlossen. Wie zuvor in 1 beschrieben ist der Eingangsverstärker über einen Widerstand 29 und einen zweiten Schaltausgang 26 einer zweiten Steuerschaltung 32 aktivierbar. In einer ersten Betriebsart ist der Schaltausgang 16 gegen Masse geschaltet. Der Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 ist somit über den Widerstand 13 auf Masse gelegt. Das über den Widerstandsteiler mit den Widerständen 21 und 22 eingestellte Potential am Anodenanschluss der Schaltdiode 11 ist höher als das Potential am Kathodenanschluss der Schaltdiode und die Diode ist in Flussrichtung gepolt. Die Schwingkreisspule L3 ist dadurch über die Reihenschaltung des Koppelkondensators 10, der in Flussrichtung geschalteten Diode 11 und des Kondensators 12 hochfrequenzmäßig gegen Masse kurzgeschlossen. In einer zweiten Betriebsart ist der gegen Masse schaltende Schaltausgang 16 offen. Der Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 liegt über die Reihenschaltung der Widerstände 13 und 14 auf Betriebspannungspotential +UB. Das mittels des Spannungsteilers mit den Widerständen 21 und 22 eingestellte Gleichspannungspotential am Anodenanschluss der Schaltdiode 11 ist niedriger als das Gleichspannungspotential am Kathoden-Anschluss. Die Schaltdiode ist dadurch in Sperrrichtung gepolt und die Schwingkreisspule L3 ist nicht kurzgeschlossen. An den Mittelanschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen L2 und L3 ist in dieser Betriebsart die Reihenschaltung der Kapazität 10 und der Widerstände 21 und 22 gegen Masse bzw. +UB angeschlossen. Weiterhin ist die Sperrschichtkapazität der Schaltdiode 11 und die Kapazität 12 in Serie an den Koppelkondensator 10 angeschlossen.
In der 4 ist ein weiterer Schwingkreis dargestellt, welcher im wesentlichen mit dem Schwingkreis der 3 identisch ist. Im Gegensatz zu der Schaltung der 3 ist die Schaltdiode umgekehrt gepolt. Um die Schaltdiode 11 in Flussrichtung zu schalten, wird mittels des gegen die Betriebsspannung +UB schaltenden Schaltausgangs 16 der Steuerschaltung 31 der Anodenanschluss der Schaltdiode auf Betriebsspannungspotential gelegt. Der Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 ist über den Spannungsteiler mit den Widerständen 21 und 22 auf ein Gleichspannungspotential gelegt, welches niedriger ist als die Betriebsspannung +UB. Wie zuvor für die Schaltung der 3 beschrieben, sind hier bei in Sperrrichtung betriebener Schaltdiode 11 Teile der Schaltung weiterhin mit dem Schwingkreis verbunden.
Die Belastung des Schwingkreises durch die parasitären Kapazitäten begrenzt in unerwünschter Weise den Abstimmbereich des Schwingkreises. Je nach der Art der parasitären Kapazitäten kann auch ein zusätzlicher Temperatureinfluss oder eine Veränderung durch Spannungsabhängigkeit oder Alterung hinzukommen. Außerdem ist der Schaltungsaufwand zur Umschaltung der Schaltdiode groß.

Es ist daher wünschenswert, den Schaltungsaufwand und die Belastung durch parasitäre Kapazitäten in umschaltbaren Schwingkreisen zu verringern.

Der in Anspruch 1 angegebene Schwingkreis weist die gewünschten Eigenschaften auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen umschaltbaren Schwingkreis sind zwei in Serie geschaltete Schwingkreisspulen gleichstrommäßig mit dem Drain-Anschluss eines MOSFET Eingangsverstärkers verbunden. Für den Eingangsverstärker können auch bipolare Transistoren verwendet werden. Die Serienschaltung der Schwingkreisspulen ist jeweils mit dem entsprechenden Anschluss des Eingangsverstärkers verbunden. In bekannter Weise ist eine veränderbare Kapazität zur Abstimmung des Schwingkreises an einem äußeren Anschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen angeschlossen. Die Serienschaltung der Schwingkreisspulen ist weiterhin an ihrem anderen äußeren Anschluss mittels eines Fußpunktkondensators hochfrequenzmäßig an Masse gelegt. Der nicht geerdete Anschluss des Fußpunktkondensators ist mit der Betriebsspannung verbunden. Der Eingangsverstärker ist somit über die Serienschaltung der Schwingkreisspulen mit der Betriebsspannung verbunden. Die Schaltdiode, welche zum Kurzschließen einer der Schwingkreisspulen dient, ist mit ihrem Anodenanschluss direkt an den Mittelanschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen angeschlossen. An dem Anodenanschluss liegt somit auch Betriebsspannungspotential an. An dem Kathodenanschluss der Schaltdiode ist ein Kurzschlusskondensator gegen Masse geschaltet. Die Schwingkreisspule wird bei in Flussrichtung gepolter Schaltdiode mittels des Kurzschlusskondensators hochfrequenzmäßig kurzgeschlossen.

Um die Schaltdiode in Flussrichtung zu polen wird der Kathodenanschluss der Schaltdiode über einen Widerstand oder andere strombegrenzende Mittel gegen Masse geschaltet. Die Strombegrenzung verhindert einen niederohmigen Kurzschluss der an die Schwingkreisspulen angeschlossenen Betriebsspannung über die Schaltdiode nach Masse. Die leitende Schaltdiode schließt in bekannter Weise über den Kurzschlusskondensator eine der beiden Schwingkreisspulen hochfrequenzmäßig gegen Masse kurz.

Um die Schaltdiode in Sperrichtung zu polen wird über Widerstände eine Schaltspannung an den Kathodenanschluss der Schaltdiode angelegt, welcher größer ist als die Betriebsspannung. Diese Schaltspannung ist üblicherweise in Empfängerschaltungen oder damit verbundenen Schaltungsteilen vorhanden. Wenn die Schaltdiode gesperrt ist, wirkt lediglich die Sperrschichtkapazität der Schaltdiode und die Kapazität des Kurzschlusskondensators als Belastung des Schwingkreises. Wegen der sehr kleinen Sperrschichtkapazität der Schaltdiode ist die effektive Belastung des Schwingkreises sehr gering.

Zur Verringerung der Spannungsbelastung durch die Schaltspannung an den Schaltausgängen von Steuerschaltungen sind in einer Weiterentwicklung der Erfindung spannungsbegrenzende Mittel vorgesehen. Im Zusammenspiel mit einem strombegrenzenden Mittel, z. B. mit einem Widerstand, begrenzen die spannungsbegrenzenden Mittel die maximale Spannung an den Schaltausgängen der Steuerschaltung. Spannungsbegrenzende Mittel im Sinne der Erfindung können z. B. Zenerdioden sein, oder eine geeignete Aneinanderreihung von in Durchlassrichtung gepolten Dioden. Es sind jedoch auch beliebige andere spannungsbegrenzende Mittel denkbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die spannungsbegrenzenden Mittel in der Steuerschaltung vorgesehen. In modernen Steuerschaltungen sind die Schaltausgänge gegen Hochspannungsentladungen, sogenannte ESD-Impulse (aus dem Englischen: ESD – Electro Static Discharge), geschützt. Bei entsprechender Dimensionierung der strombegrenzenden Mittel am Schaltausgang der Steuerschaltung lassen sich integrierte spannungsbegrenzende Mittel ohne weiteren Bauteilaufwand in vorteilhafter Weise im Sinne der Erfindung nutzen.

In einer anderen Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltung hat die Schaltdiode eine umgedrehte Polarität, das heißt, der Kathodenanschluss der Schaltdiode ist mit dem Mittelanschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen leitend verbunden. Der Anodenanschluss der Schaltdiode ist mittels des Kurzschlusskondensators in bekannter Weise hochfrequenzmäßig an Masse gelegt.

Weiterhin ist am Anodenanschluss der Schaltdiode ein Widerstand gegen Masse vorgesehen. Die Serienschaltung der Schwingkreisspulen ist in bekannter Weise mit dem Eingangsverstärker und der veränderbaren Kapazität zur Abstimmung verbunden. Ebenfalls in bekannter Weise ist ein äußerer Anschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen mittels des Fußpunktkondensators hochfrequenzmäßig auf Masse gelegt. Der Anodenanschluss der Schaltdiode ist mit einem gegen die Betriebsspannung schaltenden ersten Steuerausgang einer Steuerschaltung verbunden. Der nichtgeerdete Anschluss des Fußpunktkondensators ist mit einem ebenfalls gegen die Betriebsspannung schaltenden zweiten Steuerausgang der Steuerschaltung verbunden. In vorteilhafter Weise kann hierzu der Steuerausgang genutzt werden, der zur Aktivierung des Eingangsverstärkers dient.

In einer ersten Betriebsart ist der erste Schaltausgang abgeschaltet, dadurch liegt die Kathode der Schaltdiode 11 über den Widerstand 14 auf Massepotential. Der Eingangsverstärker A1 wird von dem zweiten Schaltausgang über die Serienschaltung der Schwingkreisspulen mit Spannung versorgt. Gleichzeitig wird der Eingangsverstärker über den zweiten Schaltausgang aktiviert. Zweckmäßigerweise ist in der Schaltleitung zur Aktivierung ein Widerstand vorgesehen, um das Eingangssignal nicht zu belasten. Die Schaltdiode ist in dieser Betriebsart in Sperrichtung gepolt.

In einer zweiten Betriebsart ist die Schaltdiode in Flussrichtung gepolt und eine der Schwingkreisspulen hochfrequenzmäßig kurzgeschlossen. Dazu wird an den Anodenanschluss der Schaltdiode über den ersten Schaltausgang die Versorgungsspannung angelegt. Der zweite Schaltausgang wird abgeschaltet. Über einen zusätzlichen Widerstand wird ein Strom durch die Schaltdiode erzwungen, so dass diese durchgeschaltet ist. Der zusätzliche Widerstand ist beispielsweise parallel zu dem Fußpunktkondensator gegen Masse geschaltet. Eine der Schwingkreisspulen ist über die durchgeschaltete Diode und den Kurzschlusskondensator somit hochfrequenzmäßig gegen Masse kurzgeschlossen. Der Eingangsverstärker wird nunmehr über die in Flussrichtung gepolte Diode und eine der Schwingkreisspulen mit der Betriebsspannung versorgt. Weiterhin wird der Eingangsverstärker über die hochfrequenzmäßig kurzgeschlossene Schwingkreisspule aktiviert.

Die zur gleichspannungsmäßigen Trennung der Schaltungsteile benötigten Koppelkondensatoren der herkömmlichen Schaltungen, welche nicht schaltbar mit der Schaltung verbunden sind, entfallen. Durch die erfindungsgemäße Schaltung wird in vorteilhafter Weise die Belastung des Schwingkreises durch parasitäre Kapazitäten reduziert, wie sie durch die Koppelkondensatoren zumindest in bestimmten Betriebsarten hervorgerufen wird. Dadurch vergrößert sich der Abstimmbereich der Schaltung, so dass eine Reduzierung der Anzahl umschaltbarer paralleler Schaltungsteile für verschiedene Frequenzbereiche möglich ist. Zudem verringert sich grundsätzlich die Zahl der Bauteile und damit die Beeinflussung der Schaltung durch Toleranzen und temperatur- bzw. alterungsbedingte Effekte.

Der umschaltbare Schwingkreis lässt sich in vorteilhafter Weise in allen erdenklichen Empfängerschaltungen verwenden, welche durch Umschalten bzw. Kurzschließen von Schwingkreisspulen verschiedene Frequenzbereiche abdecken. Die Erfindung ist dabei nicht auf die Anwendung in Radio- und Fernsehtunern beschränkt, sie kann vielmehr überall dort eingesetzt werden, wo ein großer zu empfangender Frequenzbereich eines Empfängers in mehrere Bänder unterteilt ist. Dies können unter anderem auch Satellitenempfänger oder Empfänger für drahtlose Datennetze sein. Generell ist der erfindungsgemäße Schwingkreis in allen Oszillatorschaltungen verwendbar, bei denen eine oder mehrere Schwingkreisspulen geschaltet sind. Die Anzahl der überbrückbaren Schwingkreisspulen ist auch nicht auf eine begrenzt, vielmehr ist das Prinzip im Rahmen des technisch notwendigen und wirtschaftlich sinnvollen erweiterbar. Besonders vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Schaltung die Verwendung der Schwingkreisspulen zur Verbindung eines Eingangsverstärkers mit der Betriebsspannung. Die Schwingkreisspulen wirken dabei wie Hochfrequenzdrosseln und verhindern einen Signalkurzschluss gegen die Betriebsspannung bzw. Masse. Die erfindungsgemäße Schaltung lässt sich jedoch auch in Schaltungen verwenden, welche keinen Eingangsverstärker aufweisen. Der Vorteil der verringerten parasitären Kapazität und des geringen schaltungstechnischen Aufwands bleibt in jedem Fall erhalten.

Die in der vorstehenden Beschreibung der Erfindung genannten Widerstände zur Strombegrenzung sind stellvertretend für strombegrenzende Mittel zu verstehen, die auch in anderer Weise realisiert sein können. Die strombegrenzenden Mittel können z. B. auch durch Stromquellen gebildet sein, welche auch in integrierten Schaltungen enthalten sein können.

Anstelle der in der vorstehenden Beschreibung genannten Schaltdiode können auch andere Schaltmittel Verwendung finden, wie z. B. Transistoren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Schaltungsskizzen einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

1 ein schematisches Schaltbild eines umschaltbaren Schwingkreises, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist;

2 ein zweites schematisches Schaltbild eines umschaltbaren Schwingkreises, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist;

3 ein drittes schematisches Schaltbild eines umschaltbaren Schwingkreises, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist;

4 ein viertes schematisches Schaltbild eines umschaltbaren Schwingkreises, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist;

5 ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen umschaltbaren Schwingkreises;

6 ein schematisches Schaltbild einer Weiterentwicklung des Ausführungsbeispiels aus 5;

7 ein schematisches Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen umschaltbaren Schwingkreises.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente.

Die 1 bis 4 sind weiter oben in der Beschreibung des Standes der Technik erläutert worden und werden hier nicht weiter erläutert.

5 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen umschaltbaren Schwingkreises. Ein Eingangssignal S gelangt von einer in der Figur nicht gezeigten Antenne über einen Koppelkondensator 1 an einen Eingangsverstärker A1. Der Eingangsverstärker A1 wird in der Figur durch einen MOSFET-Transistor gebildet. Der Source-Anschluss des Eingangsverstärkers A1 ist auf Masse gelegt. Der Drain-Anschluss des Eingangsverstärkers A1 ist an einen ersten äußeren Anschluss einer Serienschaltung zweier Schwingkreisspulen L2, L3 angeschlossen. Ein zweiter äußerer Anschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen ist über einen Fußpunktkondensator 3 hochfrequenzmäßig mit Masse verbunden. Zwischen dem ersten äußeren Anschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen L2, L3 und Masse ist weiterhin eine veränderbare Kapazität C1 angeordnet. In der Figur ist die veränderbare Kapazität C1 durch die Reihenschaltung eines Kondensators 7 und einer in ihrer Kapazität veränderlichen Diode 8 dargestellt. Zur Veränderung der Kapazität der Diode ist der Kathodenanschluss der Diode 8 über einen Widerstand 9 mit einer Abstimmspannung U1 verbunden. An dem nicht geerdeten Anschluss des Fußpunktkondensators 3 liegt eine Betriebsspannung +UB an. Die Betriebsspannung +UB gelangt über die in Serie geschalteten Schwingkreisspulen L2, L3 an den Drain-Anschluss des Verstärkers A1. An den Mittelanschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen L2, L3 ist eine Schaltdiode 11 mit ihrem Anodenanschluss angeschlossen. Der Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 ist über einen Kurzschluss-Kondensator 12 hochfrequenzmäßig gegen Masse geschaltet. An dem Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 ist weiterhin ein gegen Masse schaltender Schaltausgang 16 einer Steuerschaltung 31 über einen Widerstand 13 angeschlossen. Der gegen Masse schaltende Schaltausgang 16 ist außerdem über einen Widerstand 14 mit einer Spannung +U2 verbunden. Ein zweiter Schaltausgang 26 einer Steuerschaltung 32 legt in aktiviertem Zustand über einen Widerstand 29 eine Betriebsspannung +UB auf den GATE-Anschluss des Eingangsverstärkers A1 und aktiviert diesen.

In einer ersten Schalterstellung des Schaltausgangs 16 ist der Schalter gegen Masse kurzgeschlossen. Der Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 ist somit über den Widerstand 13 mit Masse verbunden. Aufgrund des Stromflusses durch die Schaltdiode 11 ist diese in Flussrichtung geschaltet und die Schwingkreisspule L3 wird über die Schaltdiode 11 und die Kurzschlusskapazität 12 hochfrequenzmäßig kurzgeschlossen.

In einer zweiten Schalterstellung des Schaltausgangs 16 ist der Schalter geöffnet. Der Kathodenanschluss der Schaltdiode 11 ist über die Widerstände 13 und 14 mit der Spannung +U2 verbunden, welche größer ist als die Betriebsspannung +UB. Die Schaltdiode 11 ist somit in Sperrrichtung gepolt. In dieser Betriebsart wirkt lediglich die sehr kleine Sperrschicht-Kapazität der Schaltdiode 11 in Verbindung mit der Kurzschlusskapazität 12 sowie den Widerständen 13 und 14 als parasitäre Belastung des Schwingkreises.

In 6 ist ein schematisches Schaltbild einer Weiterentwicklung des Ausführungsbeispiels aus 5 gezeigt. Im Unterschied zu der 5 ist an den ersten Schaltausgang 16 der Steuerschaltung 31 ein spannungsbegrenzendes Mittel 23 angeschlossen. Das spannungsbegrenzende Mittel ist in der 6 als in die Steuerschaltung 31 integriert dargestellt. Das spannungsbegrenzende Mittel 23 kann jedoch auch als externes Bauelement an den Schaltausgang angeschlossen werden. Durch das spannungsbegrenzende Mittel 23 wird in Verbindung mit dem Widerstand 14 eine Begrenzung der Spannung am Schaltausgang 16 bewirkt. Dadurch ist es z. B. möglich, eine bereits in einer Schaltung vorhandene Spannung +U2 zu nutzen, welche größer ist als die zulässige Schaltspannung des Schaltausgangs. Bei geeigneter Auslegung des Widerstands 14 lässt sich eine in die Steuerschaltung integrierte Schutzschaltung gegen elektrostatische Entladungen (Electro Static Discharge = ES D) in besonders vorteilhafter Weise zur Spannungsbegrenzung am Schaltausgang nutzen.

In 7 ist ein schematisches Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen umschaltbaren Schwingkreises dargestellt. Wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gelangt ein Signal S über einen Koppelkondensator 1 an einen Eingangsverstärker A1. An den Ausgang des Eingangsverstärkers A1 ist ein erster äußerer Anschluss einer Serienschaltung zweier Schwingkreisspulen L2, L3 angeschlossen. Weiterhin ist an den Ausgang des Eingangsverstärkers A1 eine veränderliche Kapazität C1 angeschlossen. Ein zweiter äußerer Anschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen L2, L3 ist über eine Fußpunktkapazität 3 hochfrequenzmäßig auf Masse gelegt. Der in soweit beschriebene Schaltungsteil entspricht im wesentlichen der Schaltung, wie sie in den 5 und 6 beschrieben wurde. Der Fußpunktkapazität 3 ist ein Widerstand 6 parallel geschaltet. An den nicht geerdeten Anschluss der Fußpunktkapazität 3 ist ein Schaltausgang 26 einer Steuerschaltung 32 angeschlossen. Der Schaltausgang 26 schaltet gegen eine Betriebsspannung +UB. An den Schaltausgang 26 ist weiterhin der GATE-Anschluss des Eingangsverstärkers A1 über einen Widerstand 29 angeschlossen und über den Schaltausgang 26 aktivierbar. An den Mittelanschluss der Serienschaltung der Schwingkreisspulen L2, L3 ist eine Schaltdiode 11 mit ihrem Kathodenanschluss angeschlossen. Der Anodenanschluss der Schaltdiode 11 ist über eine Kurzschlusskapazität 12 hochfrequenzmäßig mit Masse verbunden. Ein Widerstand 14 ist parallel zu der Kurzschlusskapazität 12 angeordnet. Der Anodenanschluss der Schaltdiode 11 ist mit einem gegen die Betriebsspannung +UB schaltenden Schaltausgang 16 einer Steuerschaltung 31 verbunden.

In einer ersten Betriebsart ist der Schaltausgang 16 aktiv und der Anodenanschluss der Schaltdiode 11 liegt auf Betriebsspannungspotential. Der Schaltausgang 26 ist in dieser Betriebsart abgeschaltet. Die Schaltdiode 11 ist durch den Drainstrom des Eingangsverstärkers A1 und durch den Strom durch den Widerstand 6 in Flussrichtung geschaltet. Dadurch ist die Schwingkreisspule L3 über die Schaltdiode 11 und die Kurzschlusskapazität 12 kurzgeschlossen. Die Aktivierung des Eingangsverstärkers erfolgt über die Spannung am Kathodenanschluss der Schaltdiode 11, welche über die Schwingkreisspule L3 an dem Widerstand 29 anliegt.

In einer zweiten Betriebsart ist der Schaltausgang 16 abgeschaltet. Der Anodenanschluss der Schaltdiode 11 ist über den Widerstand 14 auf Massepotential gelegt. Der Schaltausgang 26 ist in dieser Betriebsart aktiviert und legt die Betriebsspannung +UB an den nicht geerdeten Anschluss des Fußpunktkondensators 3 und den Widerstand 29. Dadurch wird sowohl der Drainstrom des Eingangsverstärkers bereitgestellt, als auch der Eingangsverstärker aktiviert. Die Schaltdiode 11 ist in dieser Betriebsart in Sperrrichtung gepolt und die Schaltung wird lediglich durch die sehr kleine Sperrschichtkapazität der Diode und die daran angeschlossenen Bauteile belastet.

Claims

Umschaltbarer Schwingkreis mit einer ersten Kapazität (C1), welche parallel zu zwei in Serie geschalteten Induktivitäten (L2, L3) angeordnet ist, wobei die erste Kapazität (C1) mit einem ersten äußeren Anschluss der in Serie geschalteten Induktivitäten (L2, L3) und Masse verbunden ist, wobei eine zweite Kapazität (3) zwischen einem zweiten äußeren Anschluss der Induktivitäten und Masse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Anschluss eines Schaltmittels (11) gleichstrommäßig an dem Verbindungspunkt der Induktivitäten (L2, L3) angeschlossen ist, ein zweiter Anschluss des Schaltmittels (11) über eine dritte Kapazität (12) mit Masse verbunden ist, wobei an den zweiten Anschluss des Schaltmittels (11) wahlweise ein niedrigeres oder ein höheres Potential als an den ersten Anschluss des Schaltmittels (11) anlegbar ist.
Schwingkreis gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (11) ein Halbleiterschalter ist.
Schwingkreis gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterschalter eine Schaltdiode (11) ist.
Schwingkreis gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht geerdete Anschluss der zweiten Kapazität (3) mit einer ersten Betriebsspannung (+UB) verbunden ist und das höhere Potential eine zweite Betriebsspannung (+U2) ist, welche mindestens um die Vorwärtsspannung der Schaltdiode (11) größer ist als die erste Betriebsspannung (+UB) und/oder das niedrigere Potential im wesentlichen das Massepotential ist.
Schwingkreis gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss der Schaltdiode (11) über erste strombegrenzende Mittel (13) mit dem wahlweise niedrigeren oder höheren Potential verbunden ist.
Schwingkreis gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Betriebsspannung (+U2) über zweite strombegrenzende Mittel (14) an einen gegen Masse schaltenden ersten Schaltausgang (16) einer Steuerschaltung (31) gelegt ist, wobei der erste Schaltausgang (16) der Steuerschaltung (31) mit den ersten strombegrenzenden Mitteln (13) verbunden ist.
Schwingkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Betriebsspannung (+UB) über einen ersten Schaltausgang (16) einer Steuerschaltung (31) an den zweiten Anschluss des Schaltmittels (11) anlegbar ist und in im wesentlichen gleicher Größe am Verbindungspunkt der Induktivitäten (L2, L3) anliegt.
Schwingkreis gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betriebsspannung (+UB) über einen zweiten Schaltausgang (26) einer Steuerschaltung (32) an den nicht geerdeten Anschluss der zweiten Kapazität (3) anlegbar ist.
Schwingkreis gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Schaltausgang (16, 26) mit spannungsbegrenzenden Mitteln (23) verbunden ist.
Schwingkreis gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem ersten Anschluss an die erste Kapazität (C1) und den ersten äußeren Anschluss der in Serie geschalteten Induktivitäten (L2, L3) angeschlossene Verstärkerschaltung (A1) über mindestens eine der in Serie geschalteten Induktivitäten gleichstrommäßig mit der ersten Betriebsspannung (+UB) verbunden ist.
Schwingkreis gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Anschluss der Verstärkerschaltung (A1) gleichstrommäßig mit dem zweiten Schaltausgang (26) der Steuerschaltung (32) verbunden ist und die Verstärkerschaltung (A1) über diesen aktivierbar ist.
Schwingkreis gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kapazität (C1) veränderbar ist.
Empfänger für modulierte HF-Signale mit einem Schwingkreis gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche.
Oszillator mit einem Schwingkreis gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche.