DE2008550A1 - Schaltungsanordnung zur Abstimmanzeige für Hochfrequenz-Empfangsgeräte mit Kapazitäts-Diodenabstimmung, insbesondere Rundfunk- oder Fernsehempfänger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Abstimmanzeige für Hochfrequenz-Empfangsgeräte, insbesondere Rundfunk- oder Fernsehempfänger, mit Kapazitäts-Diodenabstimmung und bezweckt die Beseitigung der bisher bestehenden Schwierigkeiten bei der Erzielung einer genauen Stationsanzeige auf der zugehörigen Anzeigeskala des Gerätes, die insbesondere auf die Kennlinienstreuung der einzelnen Diodenexemplare zurückgehen. Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ermöglicht ein serienmäßig herstellbares Rundfunkgerät mit AM-Kapazitäts-Diodenabstimmung mit einer Anzeigegenauigkeit auf der Skala von maximal plus/minus 3% der Skalenlänge, was allgemein für die serienmäßige Herstellung derartiger Rundfunkempfangsgeräte als ausreichend angesehen wird.

Die bisher bekannten Einrichtungen dieser Art benutzen zur Beseitigung der erwähnten Schwierigkeiten folgende Mittel:

1.) Potentiometer mit einstellbarer Widerstandscharakteristik mittels mehrerer Anzapfungen und angeschlossner Trimmpotentiometer, so dass durch Trimmung zumindest an mehreren Punkten die Kennlinien der Diode und des Reglers übereinstimmen.

2.) Benutzung von nach Art der Kennlinien sortierten Gruppen von Dioden und Potentiometern.

3.) Benutzung verschiedener Skalenarten mit unterschiedlichen Eichungen.

Alle diese vorstehend genannten Lösungen sind jedoch für eine rationelle Fertigung nicht tragbar.

Es ist ferner bereits eine demgegenüber bessere Lösung dieses Problems der genauen Abstimmanzeige bei Kapazitäts-Diodenabstimmung vorgeschlagen worden, die darin besteht, dass das Potentiometer zur Frequenzeinstellung (Abstimmung) zwar verwendet wird, aber nicht mit dem Zeiger der Anzeigeskala mechanisch in Verbindung steht. Die Frequenzanzeige wird in diesem Falle vielmehr mittels eines sogenannten "direkt anzeigenden Frequenzmessers" vorgenommen. Diese Methode ist beispielsweise in Fig. 1 im Prinzip dargestellt. Da diese Schaltungsanordnung ein Drehspul-Meßinstrument zur Frequenzanzeige von einer Güteklasse von mindestens 2,5 benötigt, ist sie für eine rationelle Fertigung von Rundfunk- oder Fernsehempfängern zu kostspielig, so dass diese Methode ebenfalls ausscheidet, wenn man eine rationelle Fertigung von Rundfunkgeräten oder dergleichen durchführen will.

Gemäß der Erfindung ist die Schaltungsanordnung zur Abstimmanzeige mittels Kapazitäts-Diodenabstimmung dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzspannung des mit einer Kapazitätsdiode versehenen Oszillatorkreises über ein frequenzabhängiges Netzwerk und nach Gleichrichtung gegensinnig an die Enden eines Potentiometer-Widerstandes geführt wird, dessen Abgriff mechanisch mit dem Zeiger der Anzeigeskala verbunden und auf den gewünschten Abstimmwert einstellbar ist und elektrisch über einen Gleichspannungsverstärker an die Kapazitätsdiode des Oszillators rückgeführt wird.

Der Vorteil einer solchen Schaltungsanordnung besteht darin, dass die Abstimmanzeige unabhängig von der Gerätespannung selbst ist und keine Stabilisierung der Gleichspannung des Gerätes erforderlich ist. Gleichspannungsschwankungen von plus/minus 15% machen sich bei dieser Schaltung gemäß der Erfindung nicht bemerkbar.

Vorteilhafterweise verwendet man als Gleichstromverstärker hinter dem Potentiometerabgriff einen Differenzverstärker, der sehr stabil gegen äußere Einflüsse ist, wie z. B. gegen Betriebsspannungsschwankungen und Temperatureinflüsse.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In diesen Abbildungen zeigt

Fig. 1 das Prinzip einer der bekannten Schaltungen mit direkter Frequenzanzeige durch einen Frequenzmesser und

Fig. 2 läßt die erfindungsgemäße Schaltung erkennen.

Gemäß Fig. 1 bezeichnet 1 den Oszillatorkreis des Empfängers mit der Kapazitätsdiode 2. Die Abstimmung dieses Kreises erfolgt mittels des Potentiometers 3, von dem eine variable Gleichspannung über Widerstand 9 an die Kapazitätsdiode 2 gelegt und dadurch die gewünschte Abstimmung des Oszillatorkreises 1 durchgeführt werden kann. Der Kreis 1 ist gleichzeitig über ein RC-Glied 4,5 und über einen Gleichrichter 6 unter Zwischenschaltung des Ladekondensators 7 mit einem direkt anzeigenden Frequenzmesser 8 verbunden. Dieser Frequenzmesser 8 muß einen Gütegrad von mindestens 2,5 haben, um eine hinsichtlich der Genauigkeit brauchbare Abstimmeinstellung zu gewährleisten, was aber für eine rationelle Rundfunkfertigung aus Kostengründen nicht tragbar erscheint. Außerdem muß der Kreis mit dem Widerstand 9, der die Gleichspannung zur Abstimmungseinstellung an die Kapazitätsdiode 2 liefert, mit einer guten Gleichspannungs-Stabilisierung und guter Temperaturkompensation versehen sein, was ebenfalls eine wesentliche Verteuerung verursacht. Aus diesen Gründen ist diese bekannte Schaltung für die Praxis, insbesondere für eine Serienfertigung von Hochfrequenz-Empfangsgeräten, nachteilig.

Die gemäß vorliegender Erfindung ausgebildete Schaltungsanordnung ist in Fig. 2 dargestellt und vermeidet die genannten Nachteile. Der Oszillator-Schwingkreis 1 mit der Kapazitätsdiode 2 bildet in bekannter Weise mit dem Transistor 10 die Oszillatorstufe des Empfängers, die eine Betriebsgleichspannung in bekannter Weise von
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11 erhält. Der mit der Kapazitätsdiode 2 bestückte Oszillator-Schwingkreis 1 liefert einen Teil seiner Hochfrequenz-Spannung an ein in Art einer Brücke geschaltetes RC-Netzwerk 12 mit den Widerständen 13, 16 und den Kondensatoren 14, 15. Das Netzwerk 12 besitzt zwei Ausgänge 17, 18 die je nach Frequenz des Oszillators mehr oder weniger hohe Hochfrequenz-Spannungen abgeben.

Einer hohen Frequenz des Oszillators 1 entsprechen eine hohe Hochfrequenz-Spannung am Punkt 18 und eine niedrige Hochfrequenz-Spannung am Punkt 17. Der umgekehrte Fall tritt ein, wenn eine niedrige Hochfrequenz am Oszillatorkreis 1 vorliegt, was einer niedrigen Hochfrequenz-Spannung am Punkt 18 und einer hohen Hochfrequenz-Spannung am Punkt 17 entspricht. (Die Spannungen sind gegen Masse gemessen). Diese Hochfrequenz-Spannungen werden durch die Dioden 19, 20 gleichgerichtet, und die dadurch gewonnenen Gleichspannungen gelangen an das Potentiometer 21, das eine lineare Widerstandscharakteristik besitzt.

In dieser Schaltung sind z. B. bei einer mittleren Frequenz des Oszillatorkreises 1 die positiven und negativen Spannungen an den Anschlüssen 22 und 23 des Potentiometers 21 gleich hoch, so dass am Schleiferabgriff des Potentiometers bzw. am entsprechenden Drehpunkt M des Reglers (Schleifer-Mittelstellung) die Spannung gleich Null ist. Bei Abweichung der Frequenz nach oben oder nach unten entstehen dagegen am Anschlusspunkt M proportional zur Höhe der Frequenzänderung positive oder negative Gleichspannungen. Wollte man jetzt erreichen, dass bei beliebiger Frequenzabweichung des Oszillators von der Mittenfrequenz am Punkt M die Spannung wieder auf Null zurückgeht, müsste der Schleifer des Reglers 21 je nach Höhe der Frequenzabweichung um einen bestimmten Betrag aus seiner Mittelstellung verschoben werden. Man könnte also demgemäß (bei Null-Abgleich von Punkt M) am jeweils eingestellten Drehwinkel des Reglers 21 direkt die Frequenz ablesen, mit der der Oszillator gerade schwingt. Wenn man also den Regler-Drehpunkt M mit dem Zeiger der Anzeigeskala 24 des Empfängers mechanisch verbindet, so lässt sich an dieser Anzeigeskala die jeweilige Abstimmung ablesen.

Der Punkt M ist des weiteren mit dem Eingang eines Gleichstrom-Differenzverstärkers 25 verbunden. Die Spannungsverstärkung dieses Verstärkers 25 muß relativ hoch sein und soll mindestens 60 dB betragen. Ausgangsseitig ist dieser Verstärker 25 über die RC-Glieder 26, 27 und einen Vorwiderstand 28 mit der im Oszillatorkreis 1 eingeschalteten Kapazitätsdiode 2 verbunden.

Diese Schaltung funktioniert wie folgt: Wird der Regler bzw. der Drehknopf des Reglers 21 am Punkt M, der mit dem Zeiger auf der Skala 24 und dem Abstimmknopf des Gerätes mechanisch verbunden ist, aus seiner Ruhestellung (Nullspannung) herausgedreht, so entsteht am Punkt M jetzt eine Gleichspannung. Diese Spannung wird im Differenzverstärker 25 beispielsweise um den Faktor 1000 erhöht und lädt den Kondensator 27 so lange auf, bis die Spannungsänderung an der Kapazitätsdiode 2 die Frequenz des Oszillatorkreises 1 so weit geändert hat, dass Punkt M wieder nahezu Nullspannung besitzt.

Dieser Vorgang läßt sich mittels des Abstimmknopfes des Gerätes durchführen, denn Abstimmknopf des Gerätes, Zeiger auf der Anzeigeskala 24 und der Abgriff M des Reglers 21 sind beispielsweise durch einen Seiltrieb miteinander verbunden. Der Abstimmknopf des Gerätes wird also auf die gewünschte, mittels des Zeigers auf der Skala 24 auffindbare Frequenz eingestellt.

Die Reglerstellung wird dabei um einen bestimmten Betrag geändert und lässt am Punkt M eine bestimmte Gleichspannung entstehen. Diese Spannung wird durch Verstärker 25 verstärkt, teilt sich der Kapazitätsdiode 2 im Oszillatorkreis 1 mit und ändert dessen Frequenz auf den gewünschten, auf der Skala eingestellten Frequenzwert, wobei Punkt M nach Ablauf dieses Regelvorganges wieder auf einer Spannung von annähernd Null liegt, womit gleichzeitig auch der Lade- oder Entlade-Vorgang des Kondensators 27 beendet ist.

Eine absolute Null-Spannung am Punkt M ist nur bei der Mittenfrequenz vorhanden, d. h. also wenn der Abgriff am Potentiometer 21 sich in der Mittelstellung befindet. Bei maximaler Abweichung von dieser Mittenfrequenz auf die obere oder untere Grenzfrequenz setzt sich die am Punkt M entstehende Restspannung wie folgt zusammen: Ändert sich beispielsweise diese Mittenfrequenz von 1 MHz auf 1,5 MHz, so entspricht dies einer Spannungsänderung von z. B. 5 V an der Kapazitätsdiode 2 (je nach Kennlinie). Eine Spannungsänderung von 5 V am Ausgang des Verstärkers 25 entspricht einer Spannungsänderung am Eingang desselben von 5 / 1000 = 5 mV. Da aber beim Durchstimmen des Oszillators 1 von einem Ende zum anderen am Punkt M eine gesamte Spannungsänderung großes Delta V von ca. 500 mV entstehen kann, kann also ein maximaler Anzeigefehler von 5 mV / 500mV = 1% an den Enden der Skala entstehen. Selbstverständlich kann man diese Abweichung bei der Herstellung der Skala, d. h. bei der Eichung, berücksichtigen. Beim Austausch der Kapazitätsdiode 2 ist es natürlich möglich (aufgrund der Streuungen der einzelnen Diodenexemplare), dass bei der Frequenzänderung von 1 MHz auf 1,5 MHz die benötigte Nachstimmspannung statt 5 V dann z. B. 6 V beträgt. Eine solche Spannungsdifferenz von 1 V an der Diode 2 bedeutet am Abgriffpunkt M eine Spannungsänderung von 1 V / 1000 = 1 mV, was maximal einem Anzeigefehler auf der Skala von 0,2 entspricht. Damit ist nachgewiesen, dass diese Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ohne großen Aufwand eine relativ sehr genaue Frequenzanzeige für Kapazitäts-Diodenabstimmung bei Empfangsgeräten ermöglicht.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltung sind folgende: 1.) Noch vertretbarer Mehrkostenaufwand gegenüber Abstimmschaltungen mit Drehkondensator. 2.) Genaue Frequenzanzeige. 3.) Die bekanntlich bei Diodenabstimmschaltungen auftretenden Probleme der Temperaturkompensation werden auf ein Minimum reduziert. 4.) Es wird keine stabilisierte Versorgungsspannung benötigt.

Es wird noch bemerkt, dass die Frequenz-Stabilität der Schaltung in erster Linie abhängig ist von der Temperaturkompensation des RC-Netzwerkes und von der Spannungsdrift des Differenzverstärker-Einganges durch Temperaturänderung sowie vom Temperatur-Verhalten der Gleichrichter-Dioden. Handelsübliche Verstärker dieser Art werden mit einer Spannungsdrift von maximal 5 µV/Grad geliefert, was in dieser Schaltung z. B. im Mittelwellenbereich eine Frequenzänderung von maximal 60 Hz/Grad zur Folge hätte. Dieser Wert ist noch abhängig von der HF-Spannung des Oszillators. Je höher die Oszillatorspannung, desto frequenzstabiler arbeitet diese Schaltung.

Zur Erzielung einer noch besseren Frequenzstabilität und noch genauerer Frequenzanzeige ist es vorteilhaft, in die beschriebene Schaltung gemäß Fig. 2 zwischen dem Oszillator 1 und dem RC-Netzwerk 12 einen Hochfrequenzverstärker zusätzlich noch einzufügen, der beispielsweise eine Spannungsverstärkung von ca. 20 dB besitzt.

Claims (3)

1.) Schaltungsanordnung zur Abstimmanzeige für Hochfrequenz-Empfangsgeräte mit Kapazitäts-Diodenabstimmung, insbesondere Rundfunk- oder Fernsehempfänger, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenz-Spannung des mit einer Kapazitätsdiode (2) versehenen Oszillatorkreises (1) des Empfangsgerätes über ein frequenzabhängiges Netzwerk (12) und nach Gleichrichtung gegensinnig an die Enden eines Potentiometer-Widerstandes (21) geführt wird, dessen Abgriff (M) mechanisch mit dem Zeiger der Anzeigeskala (24) verbunden und auf den gewünschten Abstimmwert einstellbar ist und elektrisch über einen Gleichspannungsverstärker (25) an die Kapazitätsdiode (2) des Oszillatorkreises (1) rückgeführt wird.

2.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenz-Spannung des mit einer Kapazitätsdiode (2) versehenen Oszillatorkreises (1) über ein RC-Netzwerk (12) und je einen gegensinnig geschalteten Gleichrichter (19 bzw. 20) an die Enden (22, 23) des Potentiometer-Widerstandes (21) geführt wird.

3.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Gleichspannungsverstärker (25) ein Differenzverstärker benutzt wird.