DE1539858C - Schwingkreisanordnung zum Erhohen der Kapazitatsvanation von Kapazitatsdioden - Google Patents

Schwingkreisanordnung zum Erhohen der Kapazitatsvanation von Kapazitatsdioden

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DE1539858C
DE1539858C DE1539858C DE 1539858 C DE1539858 C DE 1539858C DE 1539858 C DE1539858 C DE 1539858C
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DE
Germany
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capacitance
bias voltage
circuit arrangement
diodes
resonant circuit
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English (en)
Inventor
Hans Dipl Ing 7800 Freiburg Keller
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TDK Micronas GmbH
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
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Description

1 2 .
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)n 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, 2° 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 1202 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- 4° 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-Sparinungs-
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 Δ 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 Δ U über Widerstände oder so betrieben, daß im Falle zweier Kapazitätsdioden Drosseln Rv1, Rv2., 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 Δ U 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 30VoIt könnte, daß man auf Grund der sich bei kleiner annähernd gleich, so daß sich als resultierende Gesamtwerdender variabler Vorspannung verschlechternden kapazität C8 etwa die halbe Kapazität 1I2 C1 ergibt. Güte gezwungen wäre, einen kleineren Abstimm- Mit abnehmender Vorspannung weichen nun die
Kapazitäts-Spannungs-Kertnlinien immer stärker voneinander ab, da im unteren Abstimmbereich z. B. an der einen Kapazitätsdiode D1 eine Vorspannung Ü von 4 Volt, an der anderen Kapazitätsdiode D2 aber eine Vorspannung U — Δ U von 1 Volt liegt. Die resultierende Gesamtkapazität C8 ist dann größer als " die halbe Kapazität V2 C1 bei 4VoIt Vorspannung. Durch diese Schaltungsmaßnahme wird daher der wirksame Kapazitätshub AC erhöht.
Die F i g. 2 zeigt gemessene Kurven der zur Induktivität L parallelliegenden Gesamtkapazität C3 entsprechend einer. Schaltungsanordnung nach F i g. 1, wobei die Vorspannungsdifferenz A U als Kurvenscharparameter auftritt. Aus der Darstellung entnimmt man, daß beispielsweise bei »einer Vorspannungsdifferenz Δ U. = 3 Volt eine Zunahme des Kapazitäts- ' hubeszlC.um nahezu den Faktor2 auftritt. Für die Kurve mit Δ U = O ergibt sich nämlich ein Kapazitätshub ZlC0 von 2,9 pF bei einem Vorspannungshub von δ U = 8 Volt. Für die Kurve mit U = 3 Volt liest man ao dagegen einen Kapazitätshub AC1 von 5,3 pF bei demselben Vorspannungshub ab.
F i g. 3-zeigt eine Seriengegentaktanordnung ähnlich der Anordnung der F i g. 1. Die Spannung am Abgriff A eines Potentiometers P wird der Kapazitätsdiode D2 zugeführt, während die Kapazitätsdiode D1 ihre Vorspannung U vom Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände Rt1, Rt2 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 Δ U. Zur günstigsten Wahl des Verhältnisses AU/U kann der Spannungsteiler Rt1, Rt2 veränderbar gemacht werden, was in F i g. 3 durch die verstellbaren Widerstände Rt1, Rt2 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-Kennlinie durch Verändern der Vorspannungsdifferenz Δ Ueinstellbar ist, wodurch man eine zusätzliche Abgleichmöglichkeit für den mit Kapazitätsdioden abgestimmten Schwingkreis erhält.

Claims (5)

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 Kapazitätsdiödeh (D2) abweichende Vorspannung (U-AU) angelegtist.
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 (A 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 (J U) abweichende Vorspannung (U AU) angelegt ist.
4. Schwingkreisanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Vorspannung (U) steigende Vorspannungsdifferenz (AU) automatisch durch einen Spannungsteiler (Rt1, Rt2) 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 (A U) dienende, an das Potentiometer (P) angeschlossene Spannungsteiler (Rt1, Rtz) einstellbar ist
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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