DE1539858B1

DE1539858B1 - Schwingkreisanordnung zum Erhoehen der Kapazitaetsvariation von Kapazitaetsdioden

Info

Publication number: DE1539858B1
Application number: DE19661539858
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Keller
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1966-04-04
Filing date: 1966-04-04
Publication date: 1970-04-23
Also published as: GB1144015A

Description

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Die Sperrschichtkapazität C von Kapazitätsdioden Spannungsbereich als bei üblicher Betriebsweise vorist von der als Sperrspannung anliegenden Vor- zusehen. Vielmehr ergibt gerade die Möglichkeit, den spannung U abhängig und folgt der Beziehung Kapazitätswert der einen Kapazitätsdiode sozusagen

gegen Unendlich gehen zu lassen, was dem Fluß-

C = - . 5 betrieb dieser Kapazitätsdiode entspricht, den Vorteil,

(U + U₀) η daß der Kapazitätswert der zweiten Kapazitätsdiode,

an der noch eine Sperrspannung anliegt, mit seinem

k bezeichnet eine vom Aufbau der Kapazitätsdiode vollen Wert und nicht mit dem durch die Serienabhängige Konstante, und U₀ ist das Kontaktpotential schaltung beider Kapazitäten entsprechend herabder Sperrschicht. Der Exponent n, der die Steilheit io gesetzten Gesamtwert wirksam wird,
der Kapazitäts-Spannungs-Kennlinie bestimmt, läßt Von besonderem Vorteil ist die erfindungsgemäße sich durch das Fertigungsverfahren nur in engen Schwingkreisanordnung daher bei Verwendung zweier Grenzen variieren. Die Kapazitätsvariation und auch Kapazitätsdioden unterschiedlicher Kennwerte, wovon die Steilheit der Kapazitäts-Spannungs-Kennlinie sind die eine kleine Kapazitätswerte und die andere große somit begrenzt.· 15 besitzt. Damit ist eine Kapazitätsvariation zwischen

Soll beispielsweise die Resonanzfrequenz eines der Minimalkapazität der ersten und der Maximal-Schwingkreises mit einer Kapazitätsdiode durch Ver- kapazität der zweiten Kapazitätsdiode möglich, was ändern ihrer Vorspannung U variiert werden, so ist unter Umständen eine Variation über ein bis zwei auch die erreichbare Frequenzvariation durch die Zehnerpotenzen ausmachen kann. Mit rein technomögliche Kapazitätsvariation, den Kapazitätshub, 20 logischen Mitteln sind solche Variationswerte heute festgelegt. nicht erreichbar. Die erfinderische Erkenntnis liegt

Es ist bekannt (vgl. die deutschen Auslegeschriften also darin, die eine der beiden Kapazitätsdioden in den

1198 425 und 1 202 359), zwei im Eintakt oder Flußbereich zu steuern, was man üblicherweise gerade

Gegentakt betriebene Kapazitätsdioden, die wechsel- vermeidet.

strommäßig in Reihe oder parallel geschaltet sind, als 25 Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die

frequenzbestimmendes Glied eines Schwingkreises zu aus den unterschiedlichen Vorspannungen der Kapazi-

verwenden, um die Signalverzerrungen zu verringern. tätsdioden resultierende Vorspannungsdifferenz mit

Dabei wird an jede der Kapazitätsdioden die gleiche abnehmender Vorspannung mindestens einer Kapazi-

Vorspannung U gelegt. Der erreichbare Frequenzhub tätsdiode erhöht. Es kann auch zweckmäßig sein, die

entspricht dabei genau dem, der mit nur einer Kapazi- 30 Vorspannungsdifferenz über den gesamten Abstimm-

tätsdiode der gleichen Technologie, aber einer der bereich konstant zu halten. Vorteilhafterweise wird

Reihen- oder Parallelschaltung entsprechenden Kapa- die mit der Vorspannung steigende Vorspannungs-

zität möglich ist. differenz automatisch durch einen Spannungsteiler

Für viele Anwendungszwecke reicht der Kapazitäts- erzeugt, der einerseits mit dem Abgriff eines zum

hub der bisher bekannten Kapazitätsdioden nicht aus, 35 Einstellen der Vorspannung dienenden Potentiometers

beispielsweise zur Abstimmung über ein vorgegebenes und andererseits mit dem einen Ende des Potentio-

Frequenzband in Rundfunk- oder Fernsehempfängern. meters verbunden ist.

Außerdem war man bisher der Auffassung, daß nur Die Erfindung und ihre Wirkungsweise wird im

durch fertigungstechnische, aber nicht durch schal- folgenden an Hand eines Schaltungsbeispiels mit zwei

tungstechnische Maßnahmen ein größerer Kapazitäts- 40 Kapazitätsdioden beschrieben,

hub erreicht werden kann. F i g. 1 zeigt die Serien-Gegentaktschaltung zweier

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Kapazitätsdioden nach der Erfindung;

Anordnung anzugeben,' die eine Vergrößerung des F i g. 2 zeigt gemessene Kapazitäts-Spannungs-

durch das einzelne Bauelement gegebenen Kapazitäts- Kennlinien der Schaltungsanordnung nach F i g. 1;

hubes ermöglicht. 45 F i g. 3 zeigt entsprechend einer Weiterbildung der

Die Erfindung betrifft somit eine Schwingkreis- Erfindung eine Schaltungsanordnung nach F i g. 1

anordnung mit mindestens zwei Kapazitätsdioden mit gleitender Vorspannungsdifferenz A U.

zum Erhöhen des Kapazitätshubes, wobei die Kapazi- Wie F i g. 1 zeigt, sind die Kapazitätsdioden D₁, D₂

tätsdioden im Eintakt- oder Gegentaktbetrieb wechsel- wechselstrommäßig mit entgegengesetzter Polung in

strommäßig in Serie und/oder parallel geschaltet sind. 5° Reihe geschaltet. Bezüglich ihrer Vorspannung U

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch und U-AU, die als Gleichspannung anliegen, sind

gelöst, daß an mindestens eine der Kapazitätsdioden sie jedoch beide in Sperrichtung gepolt, wobei beide

eine von der variablen Vorspannung der übrigen Anoden über die Induktivität L galvanisch miteinander

Kapazitätsdioden abweichende Vorspannung ange- verbunden sind. Die beiden Kathoden sind durch

legt ist. 55 einen Kondensator großer Kapazität C galvanisch

Die Schwingkreisanordnung nach der Erfindung voneinander getrennt. Die Dioden erhalten ihre Vorwird dabei im Bereich niedriger variabler Vorspannung spannungen U und U-AU über Widerstände oder so betrieben, daß im Falle zweier Kapazitätsdioden Drosseln Ry₁, Rv_t, die so dimensioniert sind, daß sie die eine der beiden Kapazitätsdioden in Flußrichtung die Schwingkreiseigenschaften nicht unzulässig verbeaufschlagt wird und somit nur noch deren Serien- ^6o ändern.

widerstand eingeschaltet ist, während die andere Beträgt die Vorspannungsdifferenz AU an beiden Kapazitätsdiode mit ihrer vollen Kapazität wirksam Dioden beispielsweise 3 Volt über den ganzen Abist, was entsprechend auch bei mehr als zwei Kapazi- Stimmbereich, so sind die Verwendung gleicher tätsdioden gilt. Kapazitätsdioden D₁, D₂ ihre Kapazitäten C₁, C₂ bei

Es ist also keineswegs so, wie man zunächst vermuten 65 einer oberen Vorspannung U von beispielsweise 30 Volt könnte, daß man auf Grund der sich bei kleiner annähernd gleich, so daß sich als resultierende Gesamtwerdender variabler Vorspannung verschlechternden kapazität C_s etwa die halbe Kapazität ¹I₂ C₁ ergibt. Güte gezwungen wäre, einen kleineren Abstimm- Mit abnehmender Vorspannung weichen nun die

Kapazitäts-Spannungs-Kennünien immer stärker voneinander ab, da im unteren Abstimmbereich z. B. an der einen Kapazitätsdiode D₁ eine Vorspannung U von 4 Volt, an der anderen Kapazitätsdiode D₂ aber eine Vorspannung U-AU von 1 Volt liegt. Die resultierende Gesamtkapazität C₈ ist dann größer als die halbe Kapazität ¹Z₂ C₁ bei 4 Volt Vorspannung. Durch diese Schaltungsmaßnahme wird daher der wirksame Kapazitätshub ZlC erhöht.

Die F i g. 2 zeigt gemessene Kurven der zur Induktivität L parallelliegenden Gesamtkapazität C_s entsprechend einer Schaltungsanordnung nach Fig. 1, wobei die Vorspannungsdifferenz Δ U als Kurvenscharparameter auftritt. Aus der Darstellung entnimmt man, daß beispielsweise bei einer Vorspannungsdifferenz Δ U — 3 Volt eine Zunahme des Kapazitätshubes Δ C um nahezu den Faktor 2 auftritt. Für die Kurve mit AU = 0 ergibt sich nämlich ein Kapazitätshub ZlC₀ von 2,9 pF bei einem Vorspannungshub von ÖU — 8 Volt. Für die Kurve mit U = 3 Volt liest man dagegen einen Kapazitätshub ZlC₁ von 5,3 pF bei demselben Vorspannungshub ab.

F i g. 3 zeigt eine Seriengegentaktanordnung ähnlich der Anordnung der Fig. 1. Die Spannung am Abgrifft eines Potentiometers P wird der Kapazitätsdiode D₂ zugeführt, während die Kapazitätsdiode D₁ ihre Vorspannung U vom Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände Rt₁, Rt_z erhält, welcher Spannungsteiler zwischen dem Abgrifft des Potentiometers P zusammen mit dem einen Ende des Potentiometers P an einen Pol der Speisespannungsquelle + Ub geschaltet ist. Liegt der Abgrifft am positiven Ende des Potentiometers P, so verschwindet die Vorspannungsdifferenz Δ U, und beide Kapazitätsdioden D₁, D₂ erhalten dieselbe Vorspannung U. Gleitet nun der Abgrifft nach niedrigeren Spannungen am Potentiometer P entlang, so vermindert sich die Vorspannung U und vergrößert sich die Vorspannungsdifferenz Zl U. Zur günstigsten Wahl des VerhältnissesAU\U kann der Spannungsteiler Rt₁, Rt^ veränderbar gemacht werden, was in F i g. 3 durch die verstellbaren Widerstände Rt₁, Rt$ angedeutet ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung überwindet somit das oben angegebene Vorurteil. Der auf Grund der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erzielbare Kapazitätshub ist erheblich größer als der einer einzelnen Kapazitätsdiode, so daß auch größere Frequenzbereiche durchgestimmt werden können.

Als zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergibt sich, daß die Steilheit der Kapazitäts-Spannungs-Kennlirüe durch Verändern der Vorspannungsdifferenz Zl U einstellbar ist, wodurch man eine zusätzliche Abgleichmöglichkeit für den mit Kapazitätsdioden abgestimmten Schwingkreis erhält.

Claims

Patentansprüche:

1. Schwingkreisanordnung mit mindestens zwei Kapazitätsdioden zum Erhöhen des Kapazitätshubes, wobei die Kapazitätsdioden im Eintaktoder Gegentaktbetrieb wechselstrommäßig in Serie und/oder parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens eine der Kapazitätsdioden (D₁) eine von der variablen Vorspannung (U) der übrigen Kapazitätsdioden (D₂) abweichende Vorspannung (U-AU) angelegt ist.

2. Schwingkreisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens eine der Kapazitätsdioden (D₁) eine von der variablen Vorspannung (U) der übrigen Kapazitätsdioden (D₂) um eine über den Abstimmbsreich konstante Vorspannungsdifferenz (Δ U) abweichende Vorspannung (U-AU) angelegt ist.

3. Schwingkreisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens eine der Kapazitätsdioden (D₁) eine von der variablen Vorspannung (U) der übrigen Kapazitätsdioden (D₂) um eine mit abnehmender Vorspannung (U) steigende Vorspannungsdifferenz (zl U) abweichende Vorspannung (U — Δ U) angelegt ist.

4. Schwingkreisanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Vorspannung (U) steigende Vorspannungsdifferenz (AU) automatisch durch einen Spannungsteiler (Rt₁, Rt^) erzeugt wird, der einerseits mit dem Abgriff (A) eines zur Einstellung der variablen Vorspannung (U) dienenden Potentiometers (P) und andererseits mit dem einen Ende des Potentiometers (P) verbunden ist.

5. Schwingkreisanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erzeugung der Vorspannungsdifferenz (Zl U) dienende, an das Potentiometer (P) angeschlossene Spannungsteiler (Rt₁, Rts) einstellbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen