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Schaltungsanordnung zur Umschaltung bzw. Bedämpfung von
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Schwingkreisen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
zur Umschaltung bzw. Bedëmpfung von SchwingXreisen, in denen mindestens eine Diode
beim Erreichen eines bestimmten Wertes der Abstimmspannung in einen durchgeschalteten
Zustand gebracht wird und die Abstimmung des Schwingkreises durch Änderung der Kapazität
einer Kapazitätsdiode folgt.
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Es ist seit langem bekannt, in Schwingungskreisen, die auf einer Hochfrequenz
schwingen, diese Kreise durch parallel geschaltete Dioden zu bedämpfen. Diese Maßnahme
kam insbesondere
dann in Betracht, wenn in einem Empfänger mehrere
Frequenzbereiche vorgesehen sind und es darum ging, einige Frequenzbereiche so wirksam
abzuschalten, daß jeweils nur ein einziger noch wirksam bleibt, so daß damit auf
einfache Weise nur durch Änderung einer Gleichspannung ohne Betätigung mechanischer
Kontakte eine Umschaltung der Bereiche erfolgen konnte.
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Eine derartige einfache Maßnahme setzt Kapazitätsdioden im Schwingkreis
voraus, d.h. Kondensatoren, die gleichzeitig als Dioden wirksam sind und die bzw.
deren Kapazität sich in Abhängigkeit von der angelegten Spannung, und zwar von der
angelegten Gleichspannung, der sogenannten Abstimmspannung, ändert.
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Ein Beispiel eines derartigen Schwingkreises ist in der DE-AS 1 240
955 gezeigt. Hier sind im Schwingkreis Kapazitätsdioden im Sperrbereich als Abstimmkondensatoren
angeordnet, und sie wirken im Durchlaßbereich als Frequenzbereichumschalcer. Es
ist dazu aber notwendig, eine Spannungsquelle derart anzuordnen, daß die Kapazitätsdioden
einmal im Sperrbereich betrieben werden, wobei sie ihre Kapazität entsprechend "zeigen"
und damit zur Abstimmung des Schwingkreises dienen, während sie nach einer Umpolung
nach Erreichen einer bestimmten Spannung schlagartig in den Durchlaßbereich geschaltet
werden, und bei Erreichen des Durchlaßbereiches dann den betreffenden Schwingkreis
bedämpfen und somit diesen Frequenzbereich ausschalten. Die Schaltung hierzu ist
recht verwickelt und insbesondere
schwierig zu verwirklichen, weil
nämlich die schlagartige Belastung in der Abstimmspannungsquelle eine augenblickliche
Verstimmung, also ein Rücklaufen der Abstimmung herbeiführt; und weil Spannungen
unterschiedlicher Polarität an die Kapazitätsdiode gelegt werden müssen, sind die
Schaltungen zur Vermeidung der plötzlichen Belastung der Abstimmspannung recht verwickelt.
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Andererseits ist ein Stand der Technik bekannt, bei dem ein aus einer
Spule und einem Kondensator bestehender Schwingkreis durch Dioden umschaltbar gemacht
ist, und zwar aus der US-PS 3,295,070. Hier werden Dioden zur Umschaltung der Frequenzbereiche
benutzt. Diese Dioden sind aber außerhalb des Schwingkreises bzw. parallel zu diesem
angeordnete eenerdioden und es werden verschiedene Bereiche dadurch erreicht, daß
Zenerdioden mit unterschiedlichen Durchbruchs spannungen verwendet werden.
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Die Erfindung geht von diesem Stand der Technik aus. Die Aufgabe der
Erfindung bestand darin, eine recht einfache Umschaltanordnung bzw. Bedämpfungsanordnung
für Schwingkreise zu geben, die nicht zu verwickelten Schaltungen führt und die
auch den Aufwand für eine Schaltungsanordnung zur Verhinderung der plötzlichen Belastung
der Abstimmspannungsquelle niedrig halten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schaltungsanordnung zur Umschaltung
bzw. Bedämpfung von Schwingkreisen der eingangs genannten Art nach der Erfindung
die Kapazitätsdiode des Schwingkreises
gleichzeitig als Lenerdiode
ausgebildet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zwischen der Kapazitätsdiode
des Schwingkreises und der Gleichspannungs-Abstimmspannungsquelle ein Operationsverstärker
eingesetzt sein.
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Weiterhin kann nach der Erfindung für jeden Frequenzbereich eines
Empfängers ein Schwingkreis angeordnet sein, und die Kapazitätsdioden können unterschiedliche
Zenerspannungen derart aufweisen, daß die im Schwingkreis für die zweithöchste zu
empfangenen Frequenzen angeordnete(n) Kapazitätsdiode(n) eine Zenerspannung mit
den größten Wert aufweist(en).
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann schließlich für jeden
Frequenzbereich eines Empfängers ein Schwingkreis angeordnet sein und die Kapazitätsdiode
des höchsten Frequenzbereiches einem Operationsverstärker mit einer größten Bezugsspannung
zugeordnet werden und die Kapazitätsdioden der Frequenzbereiche fr die niedrir£n
Frequenzen sind an Operationsverstärker mit jeweils entsprechend niedrigerer Bezugsspannung
zugeordnet.
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Auch kann weiterhin nach der Erfindung die Verstärkung jedes Operationsverstärkers
derart eingestellt sein, daß trotz Vorhandensein nur einer Abstimmspannung UA jede
Kapazitätsdiode in dem für sie größten Änderungsbereich ihrer Kapazität in Abhängigkeit
von der an der Kapazitätsdiode anliegenden Gleichspannung betrieben wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Schaltungsanordnung
mit drei umschaltbaren Hochfrequenzschwingkreisen der Einzangskreise einer Abstimmeinrichtung
eines Fernsehempfängers, d.h. eines sogenannten Tuners, Fig. 2 eine graphische Darstellung
der Spannung an den Kapazitätsdioden in Abhängigkeit von der Abstimmspannung.
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Die Zeichnung zeigt drei umschaltbare Hochfrequenzbereiche, d.h.,
es sind drei Schwingkreise angeordnet, von denen zwei ausgeschaltet werden müssen.
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In der beiliegenden Fig. 1 sind als Beispiel Eingangsschwingungskreise
für einen Fernsehempfänger gezeichnet. Der im oberen Teil der Zeichnung angeordnete
Schwingkreis, mit I bezeichnet, schwingt im höcils-ten zu t:mp£angenen Frequenzbereich,
z.B. im UHF-Band. Der Schwingkreis II schwingt im nächst niedrigeren Frequenzbereich,
also z.B. im VHF-Band lii, und schließlich schwingt der mit III in der Zeichnung
bezeichnete Schwingkreis auf dem niedrigsten Frequenzbereich, nämlich auf dem VHF-Band
1, vgl. auch dazu die Fig. 2.
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Mit 1 ist die Antenne bezeichnet. In der Antennenleitung 2 liegen
die Antennenspulen 3, 4 und 5. Mit A ist der Ausgang bezeichnet. Hier geht es zum
Mischer bzw. ist die Ankopplung
an die nächste Stufe, wenn noch
eine Vorstufe vorgesehen ist, wobei die Kapazitäten C1, C11.und CIII und die Spulen
LII und EIII die Ankopplungsglieder darstellen.
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Die Schwingkreise I, II und III sind nun über eine Schwingkreisankopplungsspule,
jeweils mit 6 bezeichnet, an die Antenne angekoppelt bzw. an die entsprechenden
Antennenspulen 3, 4 und 5. In den Schwingkreisen I, II und III gibt es eine Koppispule,
jeweils mit 7 bezeichnet. Das Eingangsbandfilter besteht dann aus zwei einzelnen
miteinander gekoppelten Schwingkreisen, bestehend jeweils aus den Spulen 8 und 9
und den zugeordneten Kapazitätsdioden 10 und 11. Die Kapazitätsdioden 10 und 11
sind an eine Gleichspannungs-Abstimmspannungsquelle U angeschlossen, und zwar, wie
weiter unten noch näher beschrieben wird, über Operationsverstärker. Bei einer sehr
kleinen Abstimmspannung UA, z.B. ab UA1, wie aus Fig. 2 ersichtlich, oder ab UA
= OV, wie aus dem Schaltbild nach Fig. 1 ersichtlich, wird der Frequenzbereich empfangen,
der auf der niedrigsten Frequenz liegt, also z.B. das VHF-Band I. Bei Erreichen
einer bestimn1ten kjst;irmasparinurIg üX von z.B. +7 V, ergibt sich am Ausgang des
Operationsverstärkers 15 eine Spannung UcIII von ca 35 V. Bei dieser Spannung kommen
die Dioden 10 und 11 im Schwingkreis III in den Zenerbereich und schlieffen den
Schwingkreis III kurz, denn es ist, wie auch aus Fig. 2 ersichtlich, der Schnittpunkt
der Kennlinie III mit Uz (=Zenerspannung) erreicht. Dann ist die Schwingkreisanordnung
III unwirksam.
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Die Schwingkreisanordnungen II und I sind noch außer Betrieb, weil
die negative Ausgangsspannung der Operationsverstärker
14 und
13 die Kapazitätsdioden 10 und 11 in II und I leitend hält. Nach Überschreiten der
Referenzspannung UII, gebildet durch den Spannungsteiler aus den Widerständen R2
und R4, wird im Frequenzbereich II, nämlich im VHF-Band III abgestimmt, bis die
Abstimmspannung UA z.B. einen Wert von 18 V erreicht, d.h. Schnittpunkt der Kennlinie
II mit UZ in Fig. 2.
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Dann liefert der Operationsverstärker 14 die Spannung UcII von ca.
35 V und auch die Dioden 10 und 11 in der Schwingkreisanordnung II brechen durch
und die Schwingkreisanordnung II wird kurzgeschlossen. Nach Überschreiten der Referenzspannung
UI, gebildet durch den Spannungsteiler aus den Widerständen R1 und R3, kann über
den Operationsverstärker 13 die Schwingkreisanordnung I abgestimmt werden, z.B.
bis zum Schnittpunkt der Kennlinie I mit UZ in Fig. 2. Der Einsatz von Zener-Kapazitätsabstimmdioden
ist im Bereich I nicht unbedingt erforderlich, weil kein weiterer Schwingkreis in
einem weiteren Frequenzbereich folgt.
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Beim Schnittpunkt der Kennlinie I mit Uz in Fig. 2 ist die Ausgangsspannung
UC des Operationsverstärkers 13 etwa 35 V.
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Die Bereichrückumschaltu,g kann erfolgen, indem die Abstiumspannung
UA wieder verkleinert wird. Dann schalten nacheinander wieder erst die Kapazitätsdioden
10 und 11 in der Schwinreisanordnung II bei etwa UA = 18 V aus dem Durchlaßbereich
in den Sperrbereich und schließlich bei kleineren Spannungen für die Abstimmspannung
unterhalb von 7 V die entsprechenden Kapazitätsdioden 10 und 11 in der Schwingkreisanordnung
III.
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Die Spulen 12 sind Koppelspulen der Bandfilter und glichzeitig dienen
sie der Gleichspannungsrückführung an den gemeinsamen
Bezugspunkt.
Nit +UB und UB sind die Cleichspannungsanschlüsse der Operationsverstärker 13, 14
und 15 bezeichnet.
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Das Wesentliche bei Einsatz der Erfindung ist also, daß hier erstmalig
Kapazitätsdioden in einer Schwingkreisanordnung gezeigt sind, die nicht nur eine
Diodenwirkung am Durchlaßbereich und eine Kapazitätswirkung im Sperrbereich zeigen,
sondern gleichzeitig noch als Zenerdioden wirken und/oder ausgebildet sind. Die
Kapazitätsdioden schalten beim Anlegen einer bestimmten Gleichspannung und damit
Abstimmspannung durch, ohne daß die Abstimmspannungsquelle umgeschaltet werden muß.
Dadurch sind recht einfache Schaltungsanordnungen möglich und obgleich die Selektion
der Bauteile zunächst etwas schwieriger wird, ist dieser zuletzt genannte Gesichtspunkt
aber bei einer Massenherstellung uninteressant.
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Das Problem einer Jeden Abstimmung mit Kapazitätsdioden und deren
Umschaltung besteht darin, daß die Gleichspannungsquelle, d.h. die Abstimmspannungsquelle
UA, nicht ruckartig mit einer erhöhten Stromaufnahme durch Din den belastet werden
darf, weil sich nämlich dann die Abstimmung verändern kann. Infolgedessen bietet
sich hier die Einschaltung von Operationsverstärkern an, wie im rechten Teil der
Fig. 1 gezeigt. Die Operationsverstärker sind hier mit 13, 14 und 15 bezeichnet.
An den Widerständen R1, R3, R2 und R4 fällt eine bestimmte Spannung ab, die hier
als Bezugsspannung für den Operatiosverstärker dienen kann. Sie ist z.B. für den
niedrigsten Frequenzbereich III Null (UA = O V).
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Die Operationsverstärker, die z.B. mit einem IC der Typennummer IM
324 der Fa. Signetics ausgeführt sein können, werden über eine stabilisierte Gleichspannung,
als Betriebsspannung +Ug und -% bezeichnet, gespeist. Im übrigen erfolgt der Eingang
über den nichtinvertierenden Eingang. Es kann aber auch der invertierende verwendet
werden. Der Einsatz dieser Operationsverstärker 13, 14 und 15 hat den Sinn, zunächst
erst einmal die oben genannte Rückwirkung auf die Eingangsspannung UA zu vermeiden,
d.h., wenn die Zenerspannungen der entsprechenden Dioden erreicht werden, dann fließt
plötzlich ein größerer Strom und nun darf sich nicht die Abstimmspannung UA verändern.
Die Operationsverstärker 13, 14 und 15 sind daher so ausgebildet, daß sie diesen
Strom, d.h. diesen plötzlich auftretenden Strom, ohne weiteres aufnehmen können,
ohne daß sich die Spannungen an ihrem Eingang und Ausgang ändern, wodurch wirksam
eine Abstimmspannungsänerung an der betreffenden Schwingkreisanordnung durch den
Stromstoß vermieden wird. Der Einsatz dieser Operationsverstärker hat weiterhin
noch den Vorteil, daß wegen¢der unterschiedlich einstellbaren Bezugsspannung an
den Widerständen R1 und R3 sowie R2 und R4 die Möglichkeit besteht, in den Schwingkreisanordnungen
I, II und iII Kapazitätsdioden mit Zenerspannungen zu verwenden, die alle gleich
sind, so daß also trotz der unterschiedlichen Abstimmspannung UA über die Operationsverstärker
Spannungen an die Kapazitätsdioden gelangen, durch die die Möglichkeit geschaffen
ist, daß Jede Kapazitätsdiode in dem Bereich betrieben werden kann, in dem sie bei
Änderung dieser Gleichspannung die größte Kapazitätsänderung zeigt und damit auch
die größte Frequenzänderung in dem betreffenden Schwingkreis bewirkt.
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