DE2244283C3

DE2244283C3 - Schaltungsanordnung Mir ein Fernseh- oder Rundfunkempfangsgerät zum Durchschalten der Abstimmspannung

Info

Publication number: DE2244283C3
Application number: DE19722244283
Authority: DE
Inventors: Klaus 2000 Hamburg Kroener
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1972-09-09
Filing date: 1972-09-09
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2244283B2; DE2244283A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für ein Fernseh- oder Rundfunkempfangsgerät zum Durchschalten der Abstimmspannung von einem auf einen Sender voreingestellten Abstimmpotentiometer auf das Abstimmelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Derartige Schaltungsanordnungen sind aus der »Funktechnik«, 1971, Nr. 9, S. 330,332 und 333 bekannt. Insbesondere Bild 4 auf der Seite 330 zeigt das Prinzip. Von der Bedienungseinrichtung her, also z. B. von den sogenannten Sensorflächen her, wird ein Impuls an einen elektronischen Schalter gegeben, der das betreffende bzw. ihm zugeordnete voreingestellte Abstimmpotentiometer mit dem zugeordneten Abstimmelement, z. B. der Kapazitätsdiode, verbindet Es hat sich erwiesen, daß die Verstimmung der Kapazitätsdioden schon bei Spannungsänderungen in Größenordnung von 10 mV ausreicht, um den vöreingestellten Sender unzulässig weit zu verstimmen (z. B. bei UHF ergibt sich max. 20 MHz/V).

Die bekannte Schaltung aus der »Funktechnik« benutzt diskrete Bauteile. Es wird hierbei die 30-V-Spannung an das gewünschte voreingestellte Abstimmpotentiometer durch einen elektronischen Schalter geschaltet (Querstrom-Umschalter). Es sind dann Entkopplungsdioden erforderlich (D 1001 und D 1002 in Bild 4), damit nicht die anderen, nicht gewünschten Abstimmpotentiometer die Abstimmspannung belasten oder sogar kurzschließen. Um eine durch diese Dioden entstehende Temperaturdrift zu verringern, ist zur Kompensation eine weitere Diode (D 1007) im gemeinsamen Fußpunkt der Potentiometer erforderlich.

Diese Schaltung gibt es auch als integrierte Schaltung (z. B. Siemens SAS 560). Die EntkopplungsdioJen sind aber in jedem Falle als diskrete Bauteile erforderlich, da anderenfalls für je vier Programme mehr als sechzehn Anschlüsse am IC vorgesehen werden müßten. Der wesentliche Nachteil einer solchen Lösung ist die nicht vollkommen mögliche Temperaturkompensation der Abstimmspannung, so daß sich eine vie! zu große Temperaturdrift ergibt und im Fernsehempfänger automatische Frequenznachstimmung erforderlich wird (AFC). Andererseits sollten wegen der erheblichen Fabrikations-(Lohn-)Kosten jegliche diskreten und zusätzlich erforderlichen Bauteile vermieden werden.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde eine elektronische Schaltung entwickelt, die im Gegensatz zur oben beschriebenen Schaltung, die jeweils von den Abstimmpotentiometern kommende, voreingestellten Spannungen an die Schaltereingänge gibt und die dann nur die ausgewählte bzw. gewünschte an den Schalterausgang und damit^n die Abstimmdiode des Kanalwählers legt. Es handelt sich dabei also um einen sogenannten schwebenden Schalter (floating switch) für ein analoges Signal (= Abstimmspannung), im folgen-

jo den kurz als Analogschalter bezeichnet.

Ein Analogschalter ist im Prinzip bekannt und wird mit diskreten Bauteilen angewendet (s. »Funkschau«, Heft 17/1971, S. 531 bis 534). Damit ergibt sich eine Drift der Abstimmspannung von noch 0,6 mV/°C. Es wurde auch eine entsprechende Schaltung bekannt, die integriert ist (SN 29710 N und SN 29711 N bzw. eine neuere Lösung SN 16798/799 von Texas Instr. Corp).

Diese ergeben eine Drift von 0,3 mV/°C. Für einen Analogschalter ergibt sich zunächst das

Problem, daß ein Schalttransistor oder eine Schaltdiode Strom benötigen, wenn sie eingeschaltet sind. Dieser Strom wird dann dem Abstimmpotentiometer am Schleifer entnommen und verfälscht je nach seiner Größe die Abstimmspannung. Da es sich bei den Abstimmpotentiometern um lOO-kft-Potentiometer handelt - niederohmigere wurden die stabilisierte 30-V-Spannung zu sehr belasten, da für acht Programme acht Potentiometer parallel gespeist werden — ergibt sich ein Quellwiderstand von max. 25 kß am Abgriff der Potentiometer. Der den Potentiometern entnommene Strom, der bei Halbleiterschaltungen auch temperaturabhängig ist, z. B. wegen der Temperaturabhängigkeit der Stromverstärkung, sollte also kleiner als 1 μΑ sein, so daß bei Temperaturänderung von z. B. 50° C eine

Stromänderung von weniger als 0,1 μΑ möglich wird. Eine Stromänderung von 0,1 μΑ ergibt dann bei 25 kn

eine Änderung der Abstimmspannung von 2,5 mV, das wäre dann 0,05 mV/⁰C.

In der diskreten Schaltung in Bild 3 »Funkschau«

so fließt über den Schleifer des Abstimmpotentiometers der Emitterstrom des Schalttransistors. Es fließen dann je nach Abstimmspannung ein Basisstrom von z. B. 0... 30 μΑ (über den Ι-ΜΩ-Basisvorwiderstand) und dazu ein Kollektorstrom, den der nachgeschaltete Impedanzwandler benötigt. Die Summe gibt also einen beachtlichen Emitterstrom von unter Umständen größer als 30 μΑ!
Aus der GB-PS 12 03 374 ist eine Schaltungsanord-

nung bekannt, die temperaturkompensierte Halbleiterbauelemente verwendet und bei der der Eingang des zu schaltenden Signals an die Basis eines Transistors geführt ist Weiterhin zeigt diese bekannte Schaltung zwei mit ihren Emittern verbundene Transistoren, wobei die Basis des zweiten Transistors mit dem Ausgang verbunden ist Damit ist eine Schaltungsanordnung bekannt bei der erst der Impedanzwandler und dann der Schalter im Signalweg folgen. Der Impedanzwandler kann gleichzeitig auch als Schalter dienen. Femer ist eine Gegenkopplung vom Ausgang zum Eingang gezeigt Da jedoch npn-Transistoren verwendet werden, ist die Durchschlagsfestigkeit an den Sperrschichten der Transistoren gering, was die Benutzbarkeit der Schaltung nur bis zu Spannungen von etwa 7 V erlaubt.

Aus der DE-OS 20 19 375 ist schließlich eine Schaltungsanordnung mit einem aus temperaturkompensierten Halbleiterbauelementen bestehenden Schalter bekannt Da hier zur Abstimmung hochohmige Kapazitätsdioden verwendet werden, entfällt die Forderung nach einem Impedanzwandler, so daß es sich hier um eine andere Art von Schaltung handelt.

Eine aus Halbleiterbauelementen ausgeführte Stromspiegelschaltung in Verbindung mit einem Differenzverstärker ist lediglich für sich aus der Literaturstelle RCA Appi. Note ICAN 6668 bekannt.

Die Aufgabe nach der Erfindung bestand also darin, einen elektronischen Schalter zu schaffen, der nicht nur einfach herstellbar sein soll, sondern auch die Durchschaltung der Abstimmspannung ohne Belastung des Gleichstromkreises durchführt, d.h. jeglichen Strom von der Verbindungsleitung gegen das gemeinsame Massepotential oder gegen die gemeinsame Betriebsgleichspannung soweit wie möglich vermeidet, selbst auch temperaturkompensiert ist und durch die Ausbildung in der IC-Technik es möglich macht, weiterhin eine Versorgungsgleichspannung von 30 V zu verwenden und ein seh' kleines Bauteil zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind nach der Erfindung bei der eingangs genannten Schaltungsanordnung die Emitter des Differenzverstärkers, der aus pnp-Transistoren besteht, über einen Stromgenerator, z. B. Mehrkollektortransistor, mit der gemeinsamen Versorgungsspannung verbunden und der Kollektor des ersten Transistors sind mit dem Eingang und der Kollektor des zweiten Transistors mit dem Ausgang eines Stromspiegels verbunden und zur Gegenkopplung ist der vierte Transistor als Emitterfolger mit seiner Basis an den Ausgang des Stromspiegels und mit seinem Emitter an die Basis des zweiten Transistors geschaltet.

In der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird also zunächst ein Impedanzwandler hinter das Abstimmpotentiomc'.er geschaltet. Dieser wird mit einem so kleinen Emitterstrom betrieben, daß ein Basisstrom von weniger als 1 μΑ am Eingang des Impedanzwandlers benötigt wird, so daß also die am Abstimmpotentiometer eingestellte Abstimmspannung mit weniger als 1 μΑ belastet wird.

Um eine gute Temperaturkompensation der Basis-Emitter-Spannungen des Impedanzwandlers zu erzielen, wurde dieser als Differenzverstärker geschaltet, dessen zweiter Eingang, der hier mit dem Ausgang des Impedanzwandlers identisch ist, durch eine Regelschaltung (bzw. Gegenkupplung) so nachgesteuert wird, daß sich in beiden Transistoren des Differenzverstärkers ein annähernd gleicher Strom einstellt. Dies ist Vorbedingung für eine gute Temperaturkompensation der

Basis-Emitter-Spannungen,

Ein derartiger Impedanzwandler ist im Prinzip an sich auch bekannt Die obengenannten Vorteile werden jedoch durch die Zwischenschaltung dieses Impedanzwandlers zwischen den eigentlichen Transistorschalter und das Abstimmpotentiometer erreichbar.

Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

to F i g. 1 die Schaltungsanordnung im Prinzip,

F i g. 2 ein mögliches Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung nach der Erfindung, bei dem der Impedanzwandler derartig angeordnet und ausgebildet ist, daß er gleichzeitig als elektronischer Schalter wirkt

ii Fig. 1 zeigt bei 1 ein Abstimmpotentiometer, das zwischen dem gemeinsamen Massepotential und einer Betriebsspannung von z.B. +30V eingeschaltet ist. Dieses Abstimmpotentiometer 1 ist über einen Schalter 2 mit dem Ausgang A verbunden, dar die Gleichspannung an die Kapazitätsdiode 3 Uiert Parallel zum Abstimmpotentiometer 1 liegt das Abitimmpotentiometer 4 für einen anderen Sender. Es ist auf einen anderen Gleichspannungswert eingestellt und kann über den Schalter 5 ebenfalls mit dem Ausgang A verbunden werden, wobei die Schaltungsanordnung derart getroffen ist, daß jeweils nur ein Abstimmpotentiometer mit dem gemeinsamen Ausgang A und damit mit der Kapazitätsdiode 3 verbunden ist Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische

JO Ausbildung der Schalter 2 bzw. 5, und diese Erfindung besteht darin, daß in dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig.2 der Schalter jeweils mit dem Impedanzwandler zu einer Einheit zusammengefaßt ist

J5 In F i g. 2 ist ebenfalls mit 8 der Eingang bezeichnet während die Ausgangsspannung wieder bei A erscheint. Bei 10 liegt wieder eine gemeinsame Gleichspannung von +30V, bei 9 wieder der gemeinsame Masseanschluß. An 12 wird die Spannung von der Bedienungseinrichtung her geschaltet und von Tn wird ein Strom von z.B. 100μA in den Impedanzwandlerausgang eingespeist.

Der Impedanzwandler und auch der elektronische Schalter bestehen aus den Transistoren T₂₀, Ti₁, Tp, T_n,

T24. Tu ist der Schalttransistor, der den elektronischen Schalter steuert. Die übrige gezeichnete Schaltung dient der Betriebsspannungsversorgung.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist wie folgt: Der Impedanzwandler besteht im wesentlichen aus einem Differenzverstärker T₂O, Γ₂ι, einen Stromspiegel T22, 7*23 und einen Emitterfolger Γ24.

Der Emitterfolger besorgt die eigentliche Impedanz-.vaiulung, während der Differenzverstärker und der Stromspiegel für die Übe- und die Temperaturkompensation sorgen.

Der Differenzverstärker T₁₀, T₂₁ gibt Kollektorströme entsprechend der Differenz der Basisspannungen ab. Für gleiche Kollektorström« muß diese Differenz = Null sein. Der Stromspiegel T22, 7*23 liefert am Kollektor von T₂₃ immer den gleichen Strom, der in den Kollektor von 7*22 als Referenz liineingeschic-kt wird. Der Kollektorstrom, den hier z. B. T₂₀ liefert, teilt sich dann so auf, daß z. B. bei einer Stromverstärkung von β = 98 der Transis'oren T_n und T₂₃,98% des Stroms in den Kollektor T₂₂ fließen und je 1 °/o in die Basis von Γ₂₂ und Γ23. Da die Basis-Emitter-Spannung von Tm und Ta gleich ist, fließen auch die gleichen Kollektorströme in Γ22 und T₃₃ (bei gleicher Transistorgeometrie bzw.

-größe). Der Kollektorstrom von T_n liefert also dann 98% des aus T₂₀ fließenden Kollektorstromes und dies fast unabhängig von der Kollektorspannung, also als Stromgenerator.

Die Gegenkopplung über den Transistor Tu auf die Basis von T₂| bewirkt nun, daß die Basis T₂I so nachgesteuert wird, daß die Kollektorströme von Tu und T₂| abzüglich des Basisstroms von Γ₂< gleich groß sind. Dann sind also wegen des Stromspiegels auch die Kollektorströme von T₂₀ und 7"₂i gleich groß und die Übe-Werte von Tx und Tv kompensieren sich vollkommen. Die Temperaturdrift wird dann minimal.

Dies steht im Gegensatz zu einem einfachen Emitterfolger, dem zur üerKompensation eine Diode vor die Basis geschaltet wurde. Dann fließen im allgemeinen verschiedene Ströme durch die vorgeschaltete Kompensationsdiode und die Basis-Emitter-Diode und die Kompensation ist nicht vollkommen.

Der Stromgenerator am Ausgang A ist nur einmal für alle Analogschalter vorhanden und zieht seinen Strom nur aus dem einen, jeweils eingeschalteten Analogschalter. Der Stromgenerator zieht nur einmal Strom vom Anschluß über die Verbindung nach A. Der Stromgenerator am Ausgang ist erforderlich, um z. B. einen an den Ausgang geschalteten Siebkondensator von z. B. 0,5 (iF zur Siebung von möglichen, eingestreuten Brumm- und Störspannungen in einer Zeit von weniger als 0,1

'> Sekunde auf die jeweils eingestellte Abstimmspannung nach einer Umschaltung umzuladen. Bei einer Umschaltung von 1 V auf 28 V ergeben sich somit z. B. bei 0,5 μΑ eine Umladezeit von 135 ms. Die Umladung selbst erfolgt vollkommen linear mit einer Geschwindigkeit

in von 200 V/Sek.. da am Ausgang eine Konstant-Stromquelle von hier 100 μΑ ziel ι.

In Fig. 2 übernimmt der Impedanzwandler auch die Aufgabe des Analogschalters. Soll dieser gesperrt werden, so wird hier Tn leitend gesteuert und die 10 μΑ

ii aus dem Stromgenerator T₂₆ werden von Γ« übernommen. Der Kollektor von Tn und damit auch die Emitter der beiden pnp-Transistoren T₂₀ und T₂\ werden auf nahezu Nuiipotentiai gezogen, bannt sperren /*> und 7j|. Am Eingang 8 bleibt die jeweils eingestellte Spannung des zugeordneten Abstimmpotentiometers stehen und an den Ausgang A gelangt die Abstimmspannung eines anderen, jetzt eingeschalteten Analogschalters.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Schaltungsanordnung für ein Fernseh- oder Rundfunkempfangsgerät zum Durchschalten der Abstimmspannung von einem auf einen Sender voreingestellten Abstimmpotentiometer auf das Abstimmelement, mit einer temperaturkompensierten integrierten Halbleiterschaltung als Impedanzwandler im Schaltweg, die gleichzeitig als Schalter dient, bei welcher das Eingangssignal vom Abstimmpotentiometer an die Basis eines ersten Transistors eines Differenzverstärkers geführt ist und die Basis des zweiten Transistors des Differenzverstärkers mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung verbunden ist, die Emitter der Differenzverstärker-Transistoren mit dem Kollektor eines dritten Transistors und dessen Basis mit dem Eingang für das von der Bedienungreinrichtung herkommende Signal verbunden sind, und ein vierter als Verstärker geschalteter und mit dem Differenzverstärker und mit dem Ausgang verbundener Transistor vorgesehen ist, der ein Gegenkopplungssignal an den Differenzverstärker abgibt und die Impedanzwandlung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter der Differenzverstärker-Transistoren die pnp-Transistoren sind, über einen Stromgenerator, z. B. Mehrkollektortransistor (T₂₆), mit der gemeinsamen Versorgungsspannung (10) verbunden sind, daß der Kollektor des ersten Transistors (Tjo) mit dem Eingang (Transistor T22) und der Kollektor des zweiten Transistors (Γ21) mit dem Ausgang (Transistor T^) eines Stromspiegels verbunden sind und zur Gegen opplung der vierte Transistor (Γ24) als Emitterfolger mit seiner Basis an den Ausgang des Stromspiegels (7h) und mit seinem Emitter an die Basis des zweiten Transistors (Γ21) geschaltet ist.