DE19811104A1 - Verfahren zum automatischen Umschalten der Bandbereiche bei einem Tuner - Google Patents

Abstract

Bei vielen Tunerherstellern sind die Devider Bytes 1 u. 2 und das Control Byte 1, für eine gegebene Frequenz identisch. Das Control Byte 2 zur Steuerung der Bandschalter ist oft verschieden. Ein direkter Austausch von Tunern verschiedener Hersteller ist daher aufgrund der Bandschalter sowie der Zuordnung der Eingangsfrequenzen zu den Bändern nicht möglich. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zum automatischen Umschalten der Bandbreiche bei einem Tuner zu schaffen. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden also die Bandschalter nicht mehr direkt über den I2C-Bus gesteuert, sondern eine interne Steuerschaltung wertet den Zustand der PLL und der Abstimmspannung aus und erkennt, ob in ein höheres oder niedrigeres Band geschaltet werden muß.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum automatischen Umschalten der Bandbereiche bei einem Tuner.

Die Aufgabe eines Tuners besteht darin, einen empfangenen Kanal auszuwählen, zu verstärken und mit Hilfe eines abstimmbaren Oszillators und eines Mischers in eine Zwischenfrequenz (ZF) umzusetzen. Die Oszillatorfrequenz (f_Osz) ergibt sich dabei aus der Bildträgerfrequenz (f_BT) des zu empfangenen Kanals und der Zwischenfrequenz (f_ZF; z. B. 38.9 MHz) zu; f_Osz = f_BT + f_ZF.

Nun umfaßt der Eingangsfrequenzbereich eines Tuners mindestens die Frequenzen von 48.25 MHz bis 855.25 MHz. Um diesen großen Bereich mit abstimmbaren Elementen, z. B. Kapazitätsdioden, abdecken zu können, muß man ihn in mehrere Bänder unterteilen, in der Regel sind das 3 Bänder, die frequenzmäßig aneinander angrenzen. Wo die Bandgrenzen liegen, hängt von der verwendeten Schaltung ab und kann daher von Hersteller zu Hersteller stark variieren. Es ist somit erforderlich, daß abhängig von der gewünschten Empfangsfrequenz das jeweilige Band aktiviert bzw. die anderen deaktiviert werden. Die geschieht mit Hilfe des PLL- Bausteins, der Schaltausgänge (Ports) besitzt, die über den I2C- Bus gesteuert werden können. Damit werden nun die Verstärkerstufen bzw. die Mischer und Oszillatoren an bzw. abgeschaltet. Bei kombinierten IC's die Mischer, Oszillator und PLL umfassen geschieht die Umschaltung der Mischer und Oszillatoren intern.

Durch den oben beschriebenen Zusammenhang ist die Oszillatorfrequenz für einen gewünschten Empfangskanal festgelegt. Eingestellt wird diese Frequenz nun dadurch, daß die Frequenz des Oszillatorsignals durch ein entsprechendes variables Teilerverhältnis geteilt und mit einer Referenzfrequenz verglichen wird. Ein Phasenregelkreis erzeugt daraus eine Regelspannung, die den externen frequenzbestimmenden Oszillatorkreis auf die entsprechende Frequenz abstimmt. Durch Verändern des Teilerverhältnisses, z. B. über einen I2C- Bus, kann somit die Oszillator- und damit die Eingangsfrequenz verändert werden.

Als Beispiel soll der Kanal CH21 mit der Bildträgerfrequenz 471.25 MHz empfangen werden. Mit der ZF von 38.9 MHz ergibt sich eine Oszillatorfrequenz von 510.15 MHz. Die PLL arbeitet mit einer Referenzfrequenz von 62.5 kHz, woraus sich nun ein Teilerverhältnis von 8162 ergibt. Die PLL verändert nun solange die Abstimmspannung, bis die heruntergeteilte Oszillatorfrequenz (f_Osz : 8162) mit der Referenzfrequenz (62.5 kHz) übereinstimmt.

Das Teilerverhältnis für eine gegebene Frequenz hängt von der Referenzfrequenz sowie von etwaigen vorhandenen, festen Vorteilern und damit vom verwendeten PLL-Baustein ab.

Zu jeder Eingangsfrequenz gehört somit die Angabe des Teilerverhältnisses sowie eine Schaltinformation, die die Ports in der PLL entsprechend dem anzuwählenden Band, schaltet. Dem PLL-IC wird dies über den I2C-Bus durch insgesamt 4 Bytes mitgeteilt:
2 Bytes bestimmen das Teilerverhältnis (Devider Bytes 1 + 2)
1 Byte bestimmt den allgemein Status (z. B. Normal Operation oder Test Funktionen) der PLL (Control Byte 1)
1 Byte bestimmt den Status der Ports d. h. der Bandschalter (Control Byte 2).

Während bei vielen Tunerherstellern die Devider Bytes 1 + 2 und das Control Byte 1, (wird von der PLL bestimmt) für eine gegebene Frequenz identisch sind, so ist das Control Byte 2 (wird von der Tuner-Schaltung und der PLL bestimmt) zur Steuerung der Bandschalter i. A. verschieden. Ein direkter Austausch von Tunern verschiedener Hersteller ist daher aufgrund der Bandschalter sowie der Zuordnung der Eingangsfrequenzen zu den Bändern nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein vereinfachtes Verfahren zum automatischen Umschalten der Bandbereiche bei einem Tuner zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmalen der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß werden also die Bandschalter nicht mehr direkt über den I2C-Bus gesteuert, sondern eine interne Steuerschaltung wertet den Zustand der PLL und der Abstimmspannung aus und erkennt, ob in ein höheres oder niedrigeres Band geschaltet werden muß.

Bei welcher Frequenz dies geschieht bestimmt nach wie vor die Beschaltung des Tuners, aber eine Zuordnung einer Eingangs- bzw. Oszillatorfrequenz zu einem bestimmten Band per Busprotokoll entfällt. Das Control Byte 2, das die Bandschalter bisher gesteuert hat, wird nicht mehr ausgewertet.

Für die Hersteller von z. B. Fernseh-Chassis bedeutet dies, daß die Tunersteuerung-Software nicht mehr umgeschrieben werden muß, wenn er einen solchen Tuner einsetzen möchte.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum automatischen Umschalten der Bandbereiche bei einem Tuner, mit einem Oszillator, mit Bandschaltern, einer PLL-Schaltung und einer Steuereinheit, zeichnet sich dadurch aus, daß die Steuereinheit mit der PLL- Schaltung verbunden ist und den Zustand der PLL-Schaltung auswertet und sobald die PLL-Schaltung das obere oder untere Ende eines Bandbereiches erreicht hat, die Bandschalter derart angesteuert werden, daß in den nächsten Bandbereich umgeschaltet wird.

Dieses hat den Vorteil, daß der Tuner in sich selbst die Steuerung der Bandschalter vornimmt und es nicht mehr nötig ist, mit Mitteln außerhalb des Tuners die Bandbereichsschalter anzusteuern. Dadurch ist es möglich, diesen Tuner universell einzusetzen, ohne Rücksicht auf das Byte zu nehmen, welches für die Bandschalter zuständig ist.

Weiterhin kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, daß die Abstimmspannung der PLL-Schaltung der Steuereinheit zugeführt und zur Auswertung herangezogen wird.

Die Abstimmspannung als Schaltkriterium zu nehmen ist vorteilhaft, weil diese sich solange ändert, bis die heruntergeteilte Oszillatorfrequenz mit der Referenzfrequenz übereinstimmt. Ist nun ein Bandschalter geschaltet, mit dem es nicht möglich ist, die geeignete Oszillatorfrequenz zu erreichen, kann dieses anhand der Abstimmspannung erkannt werden, die dann einen maximalen oder minimalen Wert annimmt, ohne daß die PLL eingerastet (locked) ist. Dieses wird als Detektion ausgenutzt und in den nächsten Bandbereich umgeschaltet. Ist nun die Abstimmspannung unverändert, und die PLL eingerastet, weiß der Tuner, daß der Bandbereich stimmt und behält die Stellung des neugewählten Bandschalters bei. Da in der Regel drei Bandschalter eingesetzt werden, ist der Suchvorgang, welcher benötigt wird, um den entsprechenden Bandschalter zu ermitteln, so schnell, daß der Benutzer diesen nicht bemerkt. Der Kanalwechsel dauert ca. 50 ms, wenn das Band gewechselt werden muß, sonst 30 ms.

Ferner kann sich das Verfahren dadurch auszeichnen, daß ein Kontrollbyte, welches für die Umschaltung der Bandbereiche ansonsten zuständig ist, nicht mehr dafür verwendet wird.

Auch ist es möglich, daß das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß das Kontrollbyte 2 ebenfalls verwendet werden kann, wenn die richtige Bandbereichsumschaltung gewährleistet ist, welches über das I2C-Busprotokoll z. B. im Kontrollbyte 1 mitgeteilt werden muß.

Falls die Steuereinheit die Information erhält, daß die Bereichsumschaltung durch das Kontrollbyte, welches normalerweise verwendet wird, auch einwandfrei arbeitet, wird das Kontrollbyte vorzugsweise zur Steuerung der Schalter verwendet. Dadurch ist die optimale Umschaltgeschwindigkeit der Bandschalter gegeben.

Eine Schaltungsanordnung zum automatischen Umschalten der Bandbereiche bei einem Tuner, mit Oszillatoren, mit Bandschaltern, einer PLL Schaltung und einer Steuereinheit, zeichnet sich dadurch aus, daß die Steuereinheit mit der PLL- Schaltung verbunden ist und daß die Steuerheinheit die Bandschaltern ansteuert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 zeigt ein Ersatzschaltbild für das erfindungsgemäße Verfahren,

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Steuereinheit,

Fig. 3 zeigt einen Kurvenverlauf für eine Bandumschaltung und

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild für das erfindungsgemäße Verfahren.

Fig. 1 zeigt ein Ersatzschaltbild für das erfindungsgemäße Verfahren. Der dort dargestellte Tuner hat einen Eingang IN. Für jeden Bandbereich gibt es einen Signalpfad, der vom Eingangssignal IN bis zum Ausgang des Mischers ZFout reicht, und einen dazugehörigen Oszillator, an dem die Oszillatorfrequenz FO abgegriffen wird. Nach dem Vorkreis VK1-VK3 folgt der schaltbare B1-B3 Verstärker V1-V3, über den die einzelne Signalzweige aktiviert werden, danach das Bandfilter BF1-BF3 und die Bildträgerfrequenz FBT1-FBT3 gelangt dann in den Mischer M1-M3. Dem Mischer M1-M3 wird ferner das Oszillatorsignal vom Oszillator zugeführt, und die entstehende Zwischenfrequenz ZF1-ZF3 dem Ausgang ZFout zugeführt.

An den Ausgängen des Oszillators O1-O3 steht die Oszillatorfrequenz FO an. Die Oszilltorfrequenz gelangt von dort aus in den etwaigen Vorteiler VT und anschließend in einen programmierbaren Teiler N, der vom I2C-Bus Receiver BR das Teilungsverhältnis mitgeteilt bekommt. Von dort aus gelangt das Oszillators-Signal mit der Frequenz FO/N in einen Phasenvergleicher PV. Die PLL verändert solange die Abstimmspannung UA, bis die heruntergeteilte Oszillatorfrequenz FO/N mit der Referenzfrequenz FR übereinstimmt. Der Phasenvergleicher PV nimmt diesen Vergleich vor. Die Abstimmspannung UA gelangt an die Kapazitätsdiode CD1-CD3 und stellt von dort aus die Frequenz des Oszillators O1-O3 ein. Der Oszillator O1-O3 weist ferner einen Steuereingang S1-S3 auf, der verbunden ist mit der Steuereinheit SE und der den jeweiligen Oszillator aktiviert. Von der Steuereinheit werden die Ports P1-P3 angesteuert, die wiederum die Bandschalter B1-B3 aktivieren. Nach dem Phasenvergleicher PV befindet sich ein Loop Filter LF. Dieses hat die Aufgabe, die Ausgangssignale des Phasenvergleicher PV aufzubereiten (zu glätten). Es beeinflußt ebenfalls das Einschwingverhalten der Abstimmspannung bei Kanalwechsel.

Der I2C-Bus Receiver BR empfängt die Daten vom Mikro-Prozessor über den I2C-Bus. Das Bus Protokoll des I2C-Busses weist folgende Bytes auf. Byte 1 entspricht Teilerbyte 1, Byte 2 entspricht Teilerbyte 2, Byte 3 entspricht Kontrollbyte 1 und Byte 4 entspricht Kontrollbyte 2. Das Teilerverhältnis des programmierbaren Teilers setzt sich aus den Teilerbytes 1 und 2 zusammen. Das Kontrollbyte 2 dient zur Bandumschaltung, welches ignoriert wird, wenn die Bandschalter nicht entsprechend den Bandbereichen für den Tuner angesteuert werden. In diesem Fall tritt die Steuereinheit SE in Aktion, um eine Bandschaltung vorzunehmen.

Wird beispielsweise ein Programmwechsel von Kanal CH02 im Band 1 auf den Kanal CH69 im Band 3 vorgenommen und das Kontrollbyte 2 wird erfindungsgemäß nicht ausgewertet, so bekommt der I2C-Bus Receiver BR über den I2C-Bus mitgeteilt, welches Teilerverhältnis N der programmierbare Teiler zu nehmen hat. Der Phasenvergleicher PV vergleicht die geteilte Oszillatorfrequenz mit der Referenzfrequenz, stellt eine Abweichung fest, und versucht über die Abstimmspannung die Abweichung auszugleichen. Da der Bandschalter B1 für den Kanal CH02 geschlossen ist, versucht der Oszillator O1 die entsprechende Oszillatorfrequenz zu erreichen. Dieses geschieht in der Weise, daß die Kapazitätsdiode CD1 abhängig von der Abstimmspannung zusammen mit der Induktivität L1 die Oszillatorfrequenz des Oszillators O1 bestimmt. Der Ausgang des Phasenvergleichers und die Abstimmspannung UA werden von der Steuereinheit SE überwacht.

Da trotz maximaler Aussteuerung des Oszillators O1, bei der Abstimmspannung UA und dem Phasenvergleicher immer noch eine Abweichung feststellt wird, gibt die Steuereinheit SE an den Port 2 P2 das Signal weiter, den Signalzweig für das Band 2 zu aktivieren und an den Port P1 den Signalzweig Band 1 zu deaktivieren. Stellt der Phasenvergleicher fest, daß auch die nun eingestellte Oszillatorfrequenz im Band 2 immer noch zu klein ist wird er versuchen die Abstimmspannung UA zu erhöhen. Da diese aber immer noch den Maximalwert aufweist, wird die Steuereinheit SE den Oszillator O3 sowie über den Port P3 das Band 3 aktivieren und das Band 2 sowie den Oszillator O2 deaktivieren.

Der Phasenvergleicher stellt nun fest, daß die geteilte Frequenz des Oszillators O3 FO/N bei maximaler Abstimmspannung größer ist als die Referenzfrequenz und wird durch Verringern der Abstimmspannung versuchen die Abweichung von der Referenzfrequenz auszugleichen, was nach wenigen Millisekunden gelingt. Der Ausgang des Phasenvergleichers signalisiert nun den eingerasteten Zustand.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Steuereinheit SE aus Fig. 1. Die Steuereinheit SE in Fig. 1 hat zwei Eingänge. Zum einen für das Signal nach dem Phasenvergleicher PV und zum anderen die Abstimmspannung. Bei einer Steuereinheit mit zwei Eingängen werden die Signale 2 getrennten Auswerteeinheiten zugeführt und zur Auswertung herangezogen.

Da die Signale eine Abhängigkeit zueinander besitzen, zeigt Fig. 2 eine Steuereinheit, die nur eine Eingangsspannung auswertet. Die Eingangsspannung wird entweder gebildet durch die Ausgangsspannung des Phasenvergleichers, der zwischen 0 und 5 V liegt oder die Abstimmspannung, die zwischen 0 und 32 V liegt. Zwei Komparatorschaltungen KO prüften zunächst, ob die Eingangsspannung außerhalb des Bereiches liegt, der einen eingerasteten Zustand signalisiert. Der Ausgang des Komparators wird nach einer Totzeit z. B. 20 ms auf einen Zähler Z gegeben. Um Überschwinger auszublenden wird erst ein stabiler Zustand durchgeschaltet, der dann ein Band hinauf oder herunter schaltet.

Fig. 3 zeigt einen Kurvenverlauf für eine Bandumschaltung gemäß Ersatzschaltbild Fig. 1. Beispielhaft sei hier ein Programmwechsel von Kanal CH02 im Band 1 B1 auf Kanal CH69 in Band 3 B3 skizziert. Ausgangssituation ist der Kanal CH02, der Ausgang Phasenvergleichers PV ist stabil auf einem Mittelwert eingependelt, ebenso die Tuningspannung UA. Der Ausgang des Phasenvergleichers PV kann Werte zwischen 0 und 5 V annehmen. Bei 0 V heißt das, daß die Oszillator Frequenz zu klein ist, bei 5 V ist die Oszillatorfrequenz zu hoch, und bei 2.5 V ist die PLL eingerastet. Der Bandschalter B1 hat Band 1 aktiviert. Der Oszillator O1 schwingt auf der Frequenz F1 = 48.25 MHz + 38.9 MHz = 87.15 MHz. Der programierbare Teiler hat vom Mikro-Prozessor über den I2C-Bus den Wert 1394 zugewiesen bekommen. Ein fester Vorteiler ist nicht vorhanden, bzw. das feste Teilerverhältnis VT ist 1. Dem Phasenvergleicher PV wird demnach ein Signal mit der Frequenz Fo/N (= 62.5 kHz) zugeführt, der das mit dem Referenzsignal von 62.5 kHz vergleicht und Übereinstimmung signalisiert, d. h. die PLL ist eingerastet (locked).

Zum Zeitpunkt t = 0 ms wird umgeschaltet auf Kanal CH69, der programmierbare Vorteiler N erhält über den I2C-Bus ein größeres Teilerverhältnis N = 14306 für das Oszillatorsignal vom Oszillator O1. Die heruntergeteilte Oszillatorfrequenz FO/N ist nun kleiner als die Referenzfrequenz FR und die PLL signalisiert dies der Steuereinheit SE durch ein Abfallen der Spannung am Ausgang des Phasenverleichers. Gleichzeitig steigt Abstimmspannung UA an der CD1 an, um den Oszillator nachzuregeln. Ist nach einer gewissen Zeit die PLL nicht eingerastet (locked), und die Abstimmspannung UA am oberen Ende, wertet eine Steuereinheit SE den Zustand des PV-Ausgangs und der Abstimmspannung UA aus und schaltet in diesem Fall ein Band höher ins Band 2.

Der Oscillator O2 wird aktiviert, der bei der momentan anliegenden maximalen Abstimmspannung ebenfalls mit der maximalen Frequenz schwingt. Der programmierbare Teiler teilt diese Frequenz durch das vorgegebene Teilerverhältnis und führt dieses Signal dem Phasenvergleicher PV zu, der es mit dem Referenzsignal vergleicht. Stellt dieser fest, daß auch diese Frequenz noch zu klein ist, wertet die Steuereinheit den Zustand der Abstimmspannung (UA ist auf dem maximalen Wert) aus, und schaltet über den Port P3 ins Band 3 und aktiviert Oszillator O3, der nun mit der maximalen Frequenz schwingt. Der Phasenvergleicher erkennt, daß die Frequenz zu hoch ist und zieht die Abstimmspannung UA und damit auch die Oszillatorfrequenz nach unten, bis die Abweichung von FO/N mit der Referenzfrequenz zu Null wird und die PLL in den gelockten Zustand übergeht (am Ausgang des Phasenvergleichers stellt sich eine mittlere Spannung ein). Der Ausgang des Phasenvergleichers und die Abstimmspannung wird somit als Schaltkriterium herangezogen und ausgewertet. Ein externes RC-Glied oder eine Schaltung innerhalb des IC's ist denkbar zur Bestimmung der Zeit, die bis zum Umschalten in ein anderes Band gewartet werden muß. Dies kann dann individuell eingestellt werden.

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild für das erfindungsgemäße Verfahren in detailliertem Schaltungsaufbau. Gleiche Bezeichnungen weisen auf gleiche Funktionen hin. Das Eingangssignal gelangt über den Pin INP in den Tuner. Die AGC liegt an Pin 1 an. Die Abstimmspannung bzw. ein Kontrollausgang befindet sich an Pin 2. Über Pin 3 ist es möglich, die I2C-Bus Adresse der PLL auszuwählen. Pin 4 ist der Clock des I2C-Busses und Pin 5 der Dateneingang des I2C-Busses. An Pin 6 liegt die Spannung UB 5 V an, ebenso an Pin 7. Pin 9 weist die obere Spannung der Abstimmspannung von 32 Volt auf, Pin 10 ist reserviert für den zweiten symmetrischen Frequenzausgang der Zwischenfrequenz und Pin 11 ist der asymmetrische Ausgang für die Zwischenfrequenz.

In Abhängigkeit von dem Ausgang des Phasenvergleichers PV wird die Steuereinheit SE die Bänder B1-B3 schalten. Die Oszillatoren O1-O3 sind wieder mit der Steuereinheit SE verbunden, wobei die Verbindung für den Oszillator O3 durch die Oszillatoren O1, O2 geführt wird. Der I2C-Bus Receiver BR ist nun auch mit der Steuereinheit SE verbunden, so daß die Steuereinheit eine Auswertung vornehmen kann in wie weit das Kontrollbyte 2 verwendet werden kann oder nicht. Das heißt, die Steuereinheit SE kann das Kontrollbyte 2 auswerten und wenn die Bandumschaltung identisch ist mit der Bandumschaltung die durch die Abstimmspannung erfolgt, könnte das Kontrollbyte 2 zur Umschaltung verwendet werden. Dieses geht aber nur in den speziellen Fällen, bei denen das Kontrollbyte 2 die Bänder korrekt umschalten würde.

Claims (5)

1. Verfahren zum automatischen Umschalten der Bandbereiche bei einem Tuner, mit einem Oszillator, mit Bandschaltern, einer PLL-Schaltung und einer mit der PLL-Schaltung verbundenen Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit den Zustand der PLL-Schaltung auswertet
und sobald die PLL-Schaltung das obere oder untere Ende eines Bandbereiches erreicht hat, die Bandschalter derart angesteuert werden, daß in den nächsten Bandbereich umgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmspannung der PLL-Schaltung der Steuereinheit zugeführt und zur Auswertung herangezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontrollbyte, welches für die Umschaltung der Bandbereiche ansonsten zuständig ist, nicht mehr dafür verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontrollbyte nur dann verwendet wird, wenn die richtige Bandbereichsumschaltung gewährleistet ist, welches über den I2C-Bus mitgeteilt wird.

5. Schaltungsanordnung zum automatischen Umschalten der Bandbereiche bei einem Tuner, mit einem Oszillator, mit Bandschaltern, einer PLL-Schaltung und einer Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit mit der PLL-Schaltung verbunden ist und daß die Steuereinheit die Bandschalter ansteuert.