DE2833754A1

DE2833754A1 - Temperaturkompensationsschaltung fuer eine varaktor-diode

Info

Publication number: DE2833754A1
Application number: DE19782833754
Authority: DE
Inventors: Hisashi Suganuma
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1977-08-01
Filing date: 1978-08-01
Publication date: 1979-02-15
Also published as: JPS5426601A; GB2005502B; GB2005502A; US4195274A

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DiPL-ING.

2^33754

H. KINKELDEY

DR-ING.

W. STOCKMAIR

OR-INa-AeE[CALTECHJ

K. SCHUMANN

. DR RER NAT.-DlPL-PMYS

P. H. JAKOB

P 12 998 ' ^αΡ1-^1Να

Q. BEZOLD

I======== ■ CdFERNATMJIPL-CHe*

PIOKEES ELECTRONIC CORPORATION

8 MÜNCHEN 22 NO. 4—1, MegUrO 1-Ch.Ome, Maximilianstrasse 43

Meguro-ku, Tokyo, Japan

1. August 1978

Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Temperaturkompensationsschaltungen für Varaktor-Dioden und insbesondere auf Temperaturkompensationsschaltungen für eine eine Varaktor-Diode benutzende elektronische Tunerschaltung.

Eine Varaktor-Diode ist ein elektronisches Bauelement, dessen statischer Kapazitätswert mit Hilfe einer an sie gegebenen Steuerspannung gesteuert wird. Als solches wird die Varaktor-Diode in zahlreichen Anwendungen benutzt, z.B. in Frequenz-Vervielfachern, parametrischen Verstärkern, Frequenzmodulatoren, Frequenz-Anstiegsschaltungen, elektronischen Tunersystemen, automatischen Frequenzsteuerschaltungen, automatischen Frequenz- und Phasensteuerschaltungen und dgl.

Bekanntlich hat die Varaktor-Diode einen negativen Temperaturkoeffizienten. Das heißt, wenn die Temperatur der Umgebung der Varaktor-Diode ansteigt, wird der Spannungsabfall zwischen Anode und Kathode der Varaktor-Diode verringert. Über be-

9098Q7/09A1

TELEFON (Ο83) 22 23β2 TELEX OS-29 3SO TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

stimmten Temperaturbereichen ist die Beziehung zwischen dem Temperaturanstieg und der Verminderung des Spannungsabfalles im wesentlichen linear.

Wenn eine Varaktor-Diode z.B. in einem elektronischen Tuner-System benutzt wird, bei dem die von dem Tuner gewählte Frequenz nach Maßgabe des Pegels einer Steuerspannung geändert wird, muß eine Temperaturkompensation für die Varaktor-Diode vorgesehen sein, so daß die gewählte Frequenz sich nicht mit der Temperatur ändert.

Verschiedene Temperaturkompensationsschemata wurden bisher benutzt, um der Temperaturempfindlichkeit der Varaktor-Diode entgegenzuwirken, besonders in dem Fall, wo die Varaktor-Diode in einem elektronischen Tunersystem benutzt wird. Wie dieses jedoch im einzelnen später erläutert ist, haben diese herkömmlichen Kompensationsschemata bestimmte Bachteile.

Es ist einZiel der Erfindung, eine Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode zu schaffen, die eine mit einer Temperatur-Kompensationsdiode verbundene Spannungsquelle hat, die getrennt von einer Steuerspannung zum Steuern der Varaktor-Diode vorgesehen ist und die von der eine Varaktor-Diode steuernden Spannungsquelle, die eine hohe Impedanz hat, nicht beeinflußt wird.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode zu schaffen, bei der eine die Varaktor-Diode steuernde Spannungsquelle mit einer hohen Impedanz parallel zu einer Temperaturkompensationsschaltung mit einer hohen Ausgangsimpedanz geschaltet ist, so daß der Kapazitätswert der Varaktor-Diοde wahlweise

9098Q7/0941

unabhängig von der maximalen Spannung geändert werden kann, die von der die Varaktor-Diode steuernden Spannung s quelle an die Varaktor-Diode gegeben wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich, auf eine Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode, die hier zum Zwecke der Erläuterung als ein Tunerelement in einem elektronisch en Tunersystem benutzt wird. Vier Ausführungsbeispiele sind gezeigt. Die vorliegende Erfindung schafft eine Temperatur-Kompensation s schaltung für eine Varaktor-Diode mit einer Spannungsquelle, die mit einer Temperaturkompensations-Diode verbunden ist, die getrennt von einer Steuerspannung zum Steuern der Varaktor-Diode vorgesehen ist und nicht von einer die Varaktor-Diode steuernden Spannungsquelle, de eine hohe Impedanz hat, beeinflußt wird. Besonders in Verbindung mit dem vierten Ausführungsbeispiel schafft die vorliegende Erfindung eine Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode, bei der eine die Varaktor-Diode steuernde Spannungsquelle mit einer hohen Impedanz parallel zu einer Temperaturkompensationsschaltung mit einer hohen Ausgangsimpedanz geschaltet ist, so daß der Kapazitätswert der Varaktor-Diode wahlweise und unabhängig von der Maximalspannung geändert werden kann, die von der die Varaktor-Diode steuernden Spannungsquelle an die Varaktor-Diode gegeben wird.

Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung hat also eine Temperatur-Kompensationsschal^ung für eine Varaktor-Diode eine Spannungsquelle, deren Spannung an eine Temperaturkompensationsdiode gegeben ist, die getrennt von einer Steuerspannung zum Steuern der Varaktor-Diode vorgesehen ist und von einer die Steuerspannung für die Varaktor-Diode erzeugenden Spannungsquelle mit einer hohen' Impedanz nicht beeinflußt ist.

909807/0941

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt?

Fig. 1 einen schematisehen Stromlaufplan eines herkömmlichen elektronischen Tunersystems, das eine Varaktor-Diode als Tuner-Bauelement benutzt,

Fig„ -2 einen schematischen Stromlaufplan einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperatur-Kompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode, die als ein Tunerelement in einem elektronischen Tuner system benutzt vjird,

Pig» 3 A und 3B eine Darstellung der Amplitude längs der Abzisse in Abhängigkeit von der Zeit längs der Ordinate der Ausgangsimpulsfolge, die von der Signalquelle eQ jeweils an den Hochfrequenz- und Niedrigfrequenz-Wahlpunkten erzeugt wird,

Fig. 3 G und 3D der Steuerspannungspegel an dem Verbindungspunkt a in Fig. 2, jeweils an den Hochfrequenz- und Biedrigfrequenz-Wahlpunkten,

Fig. 4 einen schematischen Stromlaufplan einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode, die als ein Tunerelement in einem elektronischen Tunersystem benutzt wird,

Fig. 5 einen schematischen Stromlaufplan einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßeη Tempe raturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode, die als ein Tunerelement in einem elektronischen Tunersystem benutzt wird,

■41

Fig. 6 und 7 schematische Stromlaufpläne herkömmlicher elektronischer Tunersysteme, die eine Varaktor-Diode als ein Tunerelement benutzen und über eine Temperaturkompensation -verfügen, und

Fig..8 einen schematischen Stromlaufplan einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperaturkompensationsschaltung für eine Taraktor-Diode, die als ein Tunerelement in einem elektronischen Tunersystem benutzt wird.

Die vorliegende Erfindung schafft verschiedene Ausführungsbeispiele einer Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode. Während die Varaktor-Diode in einem elektronischen Tunersystem benutzt wird, ist die vorliegende Erfindung selbstverständlich in gleicher Weise auch für andere Anwendungen der Varaktor-Diode geeignet, wo eine Temperaturkompensation erforderlich ist.

Lediglich zur Erläuterung wird ein herkömmliches elektronisches Tunersystem in Fig. Λ gezeigt, das eine Tunerschaltung A mit einer Abgleichspule L, einem Kondensator C^ zum Ableiten der Hochfrequenzen und eine Varaktor-Diode D. und außerdem eine einstellbare Spannungsquelle Eq für eine Stationsxirahl mit einer Ausgangsspannung aufweist, die über einen Widerstand E^ und eine Diode D^ an die Tunerschaltung A gegeben wird. Durch Benutzung des positiven Temperaturkoeffizienten der Diode Dp wird eine Temperaturkompensation der Varaktor-Diode D-| erreicht. Da der Widerstand R* der Signal quelle einen niedrigen Impedanzwert hat, gilt die folgende Beziehung:

809807/0941

2833784

wobei Yy, die Spannung der einstellbaren Spannungsquelle für die Stationswahl, V₂ ^d:3-^e Spannung über der Diode D₂ und V, die Spannung über der Varaktor-Diode D_x. sind.

Indert sich daher z.B. der Temperaturkoeffizient der Varaktor-Diode D,, mit einer Größe von -2 mV/°C, so wird die Spannung V, durch Benutzung des Temperaturkoeffizienten der Diode D₂ so gewählt, daß sie sich mit einer entsprechenden Größe von +2 mV/°C ändert, wodurch die Temperaturkoeffizientenänderung der Varaktor-Diode D- aufgehoben wird.

Bei der in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Schaltung ergeben sich keine Schwierigkeiten, wenn der Widerstand R₁ der einstellbaren Spannungsquelle für die Stationswahl niedrig ist. Ist jedoch der Widerstand R₁ ein hoher Impedanzwert, so kann die über dem Widerstand R₂ erzeugte Spannung V, durch die folgende Beziehung ausgedrückt werden: -z = V,. .lt.-,/^K₁ + K₂; ^d.)

Wie dirch die vorstehende Gleichung (2) angegeben ist, gilt V, sehr groß gegenüber V₁, wenn der Impedanzwert des Widerstandes R₁ ein hoher Wert ist. Wenn daher der Amplitudenpegel der einstellbaren Spannungsquelle E_Q für de Stationswahl begrenzt ist, kann unmöglich die erforderliche Spannung V, erhalten werden, die an die Varaktor-Diode D₁ gelegt werden soll, um die Wahl ihrer Kapazität zu steuern. Außerdem xri.rd in diesem EaIl der an die Temperaturkompen-" sationsdiode D₂ durch die Spannungsquelle Eq zugeführte elektrische Strom erheblich vermindert, wodurch die durch die Temperaturkompensationsdiode Dp bewirkte erforderliche Temperaturkompensation nicht erreicht werden kann.

Ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-

909807/0941

Diode ist in I¹Ig. 2 gezeigt, wo die Varaktor-Diode als das Tunereiement'in einem elektronischen Tunersystem benutzt wird.

Wie in den I¹Ig. 2, 3A und 3B gezeigt ist, erzeugt die Signalquelle Qq der einstellbaren Spannungsquelle für die Stationswahl zum Steuern des Kapazitätswertes einer Varaktor-Diode D_x, in dem Tunerteil B eines elektronischen Tunersystems eine Rechteck-Ausgangsspannung mit einer konstanten Amplitude und einer konstanten Impulsbreite 10. Die Impulspausenzeit der Signalquelle e_Q wird geändert. Damit die Varaktor-Diode D^ des Tunerteils B eine unterschiedliche Frequenz auswählt. Wenn ein hochfrequentes Signal ausgewählt werden soll, wird die Signalquelle e₀ so eingestellt, daß die Ausgangsimpulsfolge eine kurze Impulspausenzeit 12 und damit eine große Einschaltzeit hat, wie dieses in Fig. 3-A. gezeigt ist. Soll dagegen ein niedrigfrequentes Signal ausgewählt werden, so wird die Signalquelle e_Q. so eingestellt, daß die Ausgangsimpulsfolge eine lange Impulspausenzeit 14 und damit eine niedrige Einschaltzeit hat, wie dieses in Fig. 3B gezeigt ist. Die von der ' Signalquelle e_Q erzeugte Steuerimpulsfolge wird mit Hilfe eines Widerstandes IU hoher Impedanz und eines Kondensators O₂ geglättet, so daß damit ein hoher Spannungspegel amPunkt a erzeugt wird, wnn ein hochfrequenztes Signal ausgewählt ist, wie dieses in Fig* 3C gezeigt ist, während ein niedriger Spannungspegel am Punkt a erzeugt wird, wenn ein niederfrequentes Signal ausgewählt ist, wie dieses in Fig. 3D gezeigt ist. In diesem Fall hat die Glättungsschaltung eine hohe Impedanz und die elektrische Spannungsquelle dient als eine Art Digital-Analog-Wandler.

Bei einer Temperatur-Kompensationsschaltung C der ersten Ausführungsform der Erfindung, wie diese in Fig. 2 gezeigt ist, wird eine Vorspannung einer Temperaturkompensations-

Diode Dp über einen Widerstand Ec mit Hilfe einer elektrischen Speisequelle E^ mit einer konstanten Ausgangsspannung vorgenommen, wobei die Anode der Diode D2 über eine Induktivität L mit der Anode einer YaraktorDiode D^, verbunden ist.

Es wird angenommen, daß der Temperaturkoeffizient der V_araktor-Diode D^ negativ ist und einen Wert von -2 mV/°C liat. In diesem Fall wird, wenn die Temperatur um 1⁰G erhöht wird, sich ein Spannungsabfall V^ über der Varaktor-Diode D^, um 2 mV vermindern. Die Kapazität der Varaktor-Diode D^, steigt daher an, wodurch die ausgewählte Tunerfrequenz von der gewünschten Tunerfrequenz abweicht. Um die gewünschte gewählte Frequenz zu erhalten, muß daher die Spannung V^ um eine Größe von 2 mV/°C über die Steuerspannung erhöht werden, die an die Varaktor-Diode D^ angelegt wird.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der Impedanzwert des Widerstands R^, der die Steuerspannung vom Punkt a an die Kathode der Varaktor-Diode D^, am Pankt b gibt, ein sehr hoher Wert ist, daß jedoch der Rückwärtsstrom der Varaktor-Diode D^ sehr gering ist. Der Spannungsabfall über dem Widerstand R^ kann daher für alle praktischen Fälle vernachläßigt werden. Mit anderen Worten kann der Potentialpegel am Punkt b als mit der Spannung Y^ über dem Kondensator C₂ am Punkt a gleich angesehen werden. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung muß daher nur die Spannung V₂ mit einer Größe von 2 mV/°C vermindert werden. Wird eine Vorspannung an die Diode D₂ gegeben, so daß diese den gleichen negativen Temperaturkoeffizienten (-2 mV/°C) ausübt, wie ihn auch die Varaktor-Diode D^ ausübt, wird bei einem Temperaturanstieg um 1 C die Spannung V2 um 2 mV vermindert. Auf diese Weise wird die zuvor beschriebene Forderung erfüllt und die Wirkung der Temperatur auf die Varaktor-Diode D^ beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beseitigt.

9Q98Q7/0941

Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperaturkompensationssehaltung für eine Varaktor-Diode, die als ein Tunerelement in einem elektronischen Tunersystem benutzt wird, wird ^etzt in Verbindung mit Fig. 4 erläutert. Bei dieser Ausführungsfona ist die Temperaturkompensationsschaltung C über einen Widerstand Rg der Induktivität L parallelgeschaltet. Bei dieser Ausführungsform dient der Widerstand Rg dazu, das Anodenpotential der Varaktor-Diode D^ gleich der Spannung V₂, die am Kondensator C₂ beim Gleichstrombetrieb anliegt, zu machen, und sein Impedanzwert ist so gewählt, daß er die Tunerschaltung A nicht beeinflußt. Die Betriebsweise der Schaltung des zweiten, in Pig. 4- gezeigten Ausführungsbeispiels, ist gleich dem in - Fig."2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel.

Beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode ist also eine Diode zwischen die Anodensate der Varaktor-Diode und elektrische Erde derart geschaltet, daß die Vorspannrichtung der Diode entgegengesetzt zu der. der Varaktor-Diode ist, und eine Vorspannung zur Temperaturkompensation wird an die Diode von einer Konstantspannungsquelle zugeführt. Die Spannungsquelle der Temperaturkompensationsschaltung ist daher unabhängig von der einstellbaren Spannungsquelle für die Stationswahl. Selbst wenn daher die einstellbare Spannungsjquelle für die Stationswahl eine hohe Impedanz hat, muß die von der einstellbaren Spannungsquelle erzeugte Spannung nicht vergrößert werden, da der Temperaturkoeffizient der Varaktor-Diode durch die Temperaturkompensationsschaltung kompensiert werden kann.

Die dritte AusfiJhrungsform der erfindungsgemäßen Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode, die als Tunerelement in einem elektronischen Tunersystem benutzt

909807/0941

wird, wird jetzt- in Verbindung mit !Fig. 5 erläutert« Gleiche Bauelemente haben in den Fig. 4- und 5 gleiche Bezugszeichen.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird in einer Temperaturkompensationsschaltung C eine Vorspannung an eine Temperatur-Kompensation sdiode ^2 niit Hilfe einer Konstantspannungsquelle E^ gelegt und die über der Diode D2 anstehende Spannung wird mit Hilfe von Widerständen R₁- und Rg hinsichtlich ihrer Spannung geteilt, so daß die sich ergebende Spannung V^ am Verbindungspunkt der Widerstände Er, Rg an die Anode der Varaktor-Diode D^ gegeben wird.

Wie im zuvor beschriebenen Fall wird angenommen, daß der negative Temperaturkoeffizient der Varaktor-Diode D^ - 2 mV/°C ist. Steigt daher die Temperatur um Λ C an, so wird der Spannungsabfalls V, über der Varaktor-Diode D^ um 2 mV vermindert. Als Folge davon wird die Kapazität der Varaktor-Diode D^ vergrößert und die durch die Varaktor-Diode υ, gewählte Tunerfrequenz wird gegenüber der gewünschten Tunerfrequenz verschoben. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel muß daher die Spannung V^ um 2 mV für jedes Grad Celsius vergrößert werden.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der Wert des Widerstandes R^ der einstellbaren Spannungsquelle E. für die Stationswahlein sehr hoher Wert ist, daß jedoch der Rückwärtsstrom der Varaktor-Diode D^. sehr klein ist. Der Spannungsabfall über dem Widerstand R^ kann daher für alle praktischen Fälle vernachläßigt werden und das Potential am Punkt b kann daher als mit der Spannung Y^ am Punkt a gleich angesehen werden. Für die Temperaturkompensation ist es daher allein notwendig, die. Spannung V^ an dem Spannungsteilerpunkt zu vermindern, was durch Spannungsteilung der Spannung V^ durch

9098Q7/0941

die Widerstände Rc und Rg erreicht wird, und die Werte der Widerstände Rc und Rg sind so zu wählen, daß die Spannung V^ sich um eine Größe von 2 mV pro ⁰C vergrößert. In diesem Pail vergrößert sich die Spannung V^, wenn eine geeignete Vorspannung an die Diode D₂ gegeben ist, um eine gleiche, im Vorzeichen jedoch entgegengesetzte Größe zum Temperaturkoeffizienten der Varaktor-Diode D^, d.h., die Spannung V₂^ steigt um 2 mV/°C. Auf diese Weise wird die Wirkung des negativen Temperaturkoeffizienten der Varaktor-Diode D^ aufgehoben.

Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung muß der Temperaturkoeffizient der Varaktordiode D^ nicht notwendigerweise gleich dem der Temperaturkompensationsdiode D₂ sein. Das heißt, wenn der Temperaturkoeffizient der Diode D₂ größer als der der Varaktor-Diode D. ist, kann dirch Benutzung des Spannungsteilers aus den Widerständen Rc, Rg der Pegel der Spannung V^. so verändertlich gemacht werden, daß die Wirkung der Temperatur auf die Varaktor-Diode D_x, beseitigt werden kann.

Bei der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode ist also die über der Temperaturkompensationsdiode D₂ mit Hilfe der Konstantspannungsquelle E^ erzeugte Spannung mit Hilfe der Widerstände Rc und Rg geteilt und die sich ergebende Spannung V^ wird an die Varaktor-Diode D^ gegeben. Die Spannungsquelle der Temperaturkompensationsschaltung C ist daher von der einstellbaren Spannungsquelle für die Stationswahl getrennt vorgesehen. Selbst wenn die einstellbare Spannungsquelle für die Stationswahl eine hohe Impedanz hat, muß die durch die Rechteck-Spannungsquelle eQ erzeugte Spannung nicht vergrößert werden und der Temperaturkoeffizient der Temperäturkompensationsschaltung kann unabhängig von der einstellbaren Spannungs-

9098Q7/0941

quelle für die Stationswahl gewählt werden. Außerdem ist bei der dritten Ausführungsform die Spannung "V₂ über der Temperaturkompensationsdiode D₂ über den Spannungsteiler Rc, Rg an die Varaktor-Diode D^ angelegt, s.o daß der Temperaturkoeffizient der Temperaturkompensationsdiode D₂ nicht mit dem der Varaktor-Diode D_x. übereinstimmen muß, d.h. der Temperaturkoeffizient der Temperaturkompensationsdiode Dq kann leicht so eingestellt werden, daß er gleich dem der Varaktor-Diode D^ wird, was mit Hilfe der Spannungsteilerwiderstände R,- und Rg erreicht wird.

Die Pig. 6 und 7 zeigen weitere herkömmliche Temperaturkompensationsschaltungen für eine Varaktor-Diode, wo die Varaktor-Diode in einem elektronischen Tunersystem benutzt wird.

Bei der in Fig. 6 gezeigten herkömmlichen Schaltung wird die von einer Konstantspannungsquelle e,y erzeugte Spannung gesteuert mit Hilfe des Arms eines einstellbaren Widerstandes VR geteilt und die sich ergebende Spannung an den Arm wird als eine in Sperrichtung wirkende Vorspannung an die Kathoden von Varaktor-Dioden D^, und D₂ gegeben, um die Frequenz f~ einer Tunerschaltung A zu steuern. Bei dieser herkömmlichen Schaltung wird die Temperaturkompensations der Varaktor-Dioden D^ und D₂ durch einen festen Kondensator D^ erreicht, der einen konstanten Temperaturkoeffizienten hat. In dieser Schaltung ist es jedoch schwierig, den negativen Temperaturkoeffizienten zu kompensieren, der von jeder der Varaktor-Dioden D_-1 und D₂ (ζι·Β.-2 mV/°C) gleichmäßig über das Frequenzband des empfangenen Signals ausgeübt wird.

Die in Fig. 7 gezeigte herkömmliche Schaltung wurde vorgesehen, um diese Menge der Temperaturkompensation in der in Fig. 6 gezeigten Schaltung zu beseitigen. Bei der herkömm-

909807/0941

lichen Schaltung, der Fig. 7 ist eine Diode D^ in Reihe mit der Ausgangsspannung der einstellbaren Spannungsquelle B für die Stat ions wahl geschaltet und die Ausgangs spannung wird an einen Spannungsteiler aus Widerständen R,, und Rp gegeben. Die über dem Widerstand R₂ erzeugte Spannung wird mit einer Größe von etwa - 2mV/°C infolge des Temperaturkoeffizienten der Diode D, geändert und die erzeugte Spannung beseitigt die^vTemperaturänderung von etwa - 2mV/°C jeder der "Varaktor-Dioden D. und D₂- Bei dieser herkömmlichen Schaltung kann die Temperaturkompensation über das gesamte Frequenzband des empfangenen Signals erreicht werden.

Die Temperaturkompensation der herkömmlichen Schaltung der Fig. 7 kann benutzt werden, wenn die Impedanz der einstellbaren Spannungsquelle B für die Stationswahl einen niedrigen Wert hat und der Spannungsbereich, der durch die Spannungsquelle eQ erzeugt wird, nicht begrenzt ist. Es muß jedoch ein Strom mit einem Minimalwert für die Temperaturkompensationsdioede D^ erzeugt werden, um die gewünschte Temperaturkompensation zu erreichen. Ist daher die Impedanz der einstellbaren Spannungsquelle B für die Stationswahl relativ hoch, so wird dadurch der Spannungsabfall vergrößert und es ist schwierig, die bestimmte Spannung über dem Widerstand R₂ zu erzeugen. Daher wird der Bereich der an die Varaktor- ' Dioden D^ und D₂ zugeführten Steuerspannung erheblich vermindert. ·

Der kleine Bereich der Steuerspannung kann dadurch verhindert werden, daß die Imp-edanz des Widerstandes R₂ erhöht wird. Dieses führt jedoch zu einer Verminderung des an die Diode D^ gegebenen Stroms, wodurch die durch die Diode D, erzeugte erforderliche Temperaturkompensation nicht erreicht werden kann. Außerdem ist es unpraktisch, die Spannung der Konstantspannungsquelle e_Q zu erhöhen.

909807/0941

Die vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode, die als ein Tunerelement in einem elektronischen Tunersystem benutzt wird, wird jetzt anhand der Pig. 8 erläutert.

Wie in Pig. 8 gezeigt ist, ist die einstellbare Spannungsquelle B für die Stationswahl im wesentlichen gleich in ihrem Aufbau und in ihrer Arbeitsweise der einstellbaren Spannungsquelle B für die Stationswahl der ersten und zweiten Ausführungsformen der Erfindung, die in den Pig. 2 und 4- jeweils gezeigt sind.

Bei einer Temperaturkompensationsschaltung G sind die Impedanzwerte von Widerständen ILg bis E^n so gewählt, daß sie die Beziehung E^g,E^r₇ sehr groß gegenüber E^g,E^q erfüllen. Zusätzlich wird die Impedanz Z~ der Temperaturkompensationsschaltung C so eingestellt, daß sie im wesentlichen gleich der Impedanz Z^ der ein-stellbaren Spannungsquelle B für die Stationswahl ist. Die Impedanzwerte der Widerstände E^g und E19 sind so gewählt, daß sie relativ kleine Werte sind, so daß die Temperaturkompensationsdioden D^ und Br mit ausreichendem Strom versorgt sind, um die gewünschten Temperaturkompensationseigenschaften zu bewirken.

Eine Konstantspannungsquelle E. erzeugt eine feste Vorspannung für die Temperaturkompensationsdioden D^ und D₁- und bewirkt damit eine feste Vorspannung für die Varaktor-Dioden D^ und ^2» Zusätzlich wird die von der Kontant-Spannungsquelle IL erzeugte Spannung so gewählt, daß die Varaktor-Dioden D^ und ^2 selbst dann richtig arbeiten, wenn die Spannung von der einstellbaren Spannungsquelle B für die Stationswahl sich nahe O Volt befindet. Die für die Varaktor-Dioden D^ und D^ erzeugte Vorspannung wird durch das Spannungsteilerverhältnis der Impedanzwerte der Widerstände E^g und E.,-, bestimmt,

909807/0941

während die für die Dioden D^ und D5 erzeugte Vorspannung dircli die Impedanzwerte der Widerstände IL « und ILq bestimmt

Wenn die Spannungsabfälle über den Varaktor-Dioden D^ und T>2 sich mit der Temperatur um eine Größe von - 2 mV/°G ändern, so muß sich die Spannung am Punkt a mit der Größe von - 2mV/°C ändern, um eine Temperaturkompensation zu bewirken. Sind daher die Temperaturkoeffizienten jeder der Temperaturkompensationsdioden D^ und Dt +2 mV/°C, so hat die am Punkt b erzeugte Temperaturänderung eine Größe von 4- mV/°C. Das Dämpfungsverhältnis der Widerstände ILg bis ILq muß daher auf "1/2" einstellt werden. Werden drei Temperaturkompensationsdioden benutzt, so muß das Dämpfungsverhältnis auf "1/3 ;" eingestellt terden. Mit anderen Worten ist die ,«Anzahl der Temperaturkompensations-Dioden umgekehrt proportional zum Dämpfungsverhältnis der Widerstände ILg bis IL g·

Beträgt die Spannungsänderung, die mit der einstellbaren Spannungsquelle B für die Stationswahl vorgenommen wird, O V bis 10 V₁₁ so wird eine sich in einem Bereich von 2 Y bis 9 V ändernde Spannung an die Varaktor-Dioden D^ und D^ infolge der Vorspannung angelegt, die durch die Widerstände Ε,,g bis ILq durch die Konstantspannungsquelle E. bewirkt wird. In diesem Fall wird die Temperaturkompensation- durch die Dioden D^ und D,- vorgenommen. Da die Impedanz Z2 der Temperaturkompensationsschaltung 0 in Abhängigkeit von einem Ansteigen der Impedanz Z^ vergrößert werden kann, ist es außerdem nicht erforderlich, den Pegel der Rechteekimpulsfolge zu vergrößern, die durch die Spannungsquelle e^ der einstellbaren Spannungsquelle B für die Stationswahl erzeugt wird. Außerdem ist es möglich, die Temperaturkompensation mit hoher Genauigkeit beider

\ ÖQ98Ö7/0941

vierten Ausführungsform der Erfindung durch geeignetes Auswählen der Anzahl von Temperaturkompensationsdioden und des Dämpfungsverhältnisses der Widerstände R^g bis R^₁Q zu erreichen.

9098Q7/0941

Claims

Patent an Sprüche

Temperaturkompensationsschaltung für eine Varaktor-Diode, gekennzeichnet durch

a) eine auf eine Steuerspannung ansprechende Taraktor-Dioden -Schaltung (D^₅Ii), zum Erzeugen eines Kapazitätswertes nach Maßgabe der Spannung der Steuerspannung und durch

b) eine Temperaturkompensationsschaltung (C) zum Erzeugen einer Vorspannung für die Varaktor-Diodenschaltung, wobei die Vorspannung einen zum im wesentlichen Kompensieren der Temperaturempfindlichkeit der Varaktor-Dioden-Schaltung gesteuerten Amplitudenpegel hat.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Varaktor-Dioden-Schaltung (D.,L) eine Varaktor-Diode (D.) zum Erzeugen des Kapazitätswertes, hat, wobei die Varaktor-Diode eine Kathode und eine Anode hat und einen negativen Temperaturkoeffizienten ausübt.

809807/0941

ORiOtNAL INSPECTED
3- Schaltung nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerspannung der Varaktor-Dioden-Schaltung (D,,, L) an die Kathode der Varaktor-Diode (D.) gegeben ist, daß die Varaktor-Dioden-Schaltung (D.,L) eine Induktivität (L) mit einem ersten und zweiten Anschluß hat, wobei der erste Anschluß der Induktivität mit der Anode der Varaktor-Diode verbunden ist, und daß die Vorspannung der Temperaturkompensationsschaltung (C) an den zweiten Anschluß der Induktivität gegeben ist.
4. Schaltung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenpegel der von der Temperaturkompensationsschaltung (C) erzeugten Vorspannung eine Änderung zeigt, die im wesentlichen entgegengesetzt dem negativen Koeffizienten der Varaktor-Diode (D^) ist.
5· Schaltung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperaturkompensationsschaltung (C) eine Konstantspannungsquelle (E^) mit einem positiven Anschluß und einem negativen Anschluß, einem ersten Widerstand (R₁-) und eine Temperaturkompensationsdiode (D£) mit einer Anode und einer Kathode, die einen negativen Temperaturkoeffizienten ausübt, aufweist, und daß der erste Widerstand zwischen den positiven Anschluß und die Anode der Temperaturkompensationsdiode, der negative Anschluß und die Kathode mit Erde verbunden sind, die von der Temperaturkompensationsschaltung erzeugte Vorspannung an der Anode der Temperaturkompensationsdiode liegt und der negative Temperaturkoeffizient der Temperaturkompensationsdiode im wesentlichen gleich dem negativen Temperaturkoeffizienten der Varaktor-Diode (D.) ist.
6. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung der Varaktor-Dioden-Schaltung (D.,L) an die Kathode der Varaktor-Diode

909807/0941

(D.) gegeben ist,und daß die Vorspannung der Temperaturkompensationsschaltung (C) an die Anode der Varaktor-Diode gegeben ist.
7. Schaltung nach. Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperaturkompensaiionsschaltung (C) eine Konstantspannungsquelle (E^) mit einem positiven Anschluß und einem negativen Anschluß, einen ersten Widerstand (Rc) und eine Temperaturkompensationsdiode (D₂) mit einer Anode und einer Kathode und einem negativen Temperaturkoeffizienten aufweist und daß der erste Widerstand (Rc) zwischen den positiven Anschluß und die Anode der Temperaturkompensations-Diode geschaltet ist, sowie der negative Anschluß und die Kathode mit Erde verbunden sind, die von der Temperaturkompensationsschaltung (C) erzeugte Vorspannung an der Anode der Temperaturkompensatiorisdiode liegt und der negative Temperaturkoeffizient der Temperaturkompensationsdiode im wesentlichen gleich dem negativen Temperaturkoeffizienten der Varaktor-Diode (D₁) ist.
8. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturkompensationsschaltung (C) eine Konstantspannungsquelle (E^) zum Erzeugen einer konstanten positiven Gleichspannung als Ausgangssignal, eine Temperaturkompensationsdiode (D-) mit einer Anode und einer Kathode und einem negativen Temperaturkoeffizienten, \robei die Anode auf das Ausgangssignal der Konstantspannungsquelle anspricht und die Kathode mit elektrischer Erde verbunden ist, und einen Spannungsteiler (Rq,R,-,,Rg,Eq) aufweist, der mit der Anode der Temperaturkompensations-Diode (Dg) zum Spannungsteilen der an der Anode vorhandenen Spannung verbunden ist, so daß die geteilte Spannung eine Änderung zeigt, die im wesentlichen entgegengesetzt dem negativen Koeffizienten der Varaktordiode (D.s ist,

809807/0941

und wobei die geteilte Spannung an die Anode der Varaktor-Diode gegeben ist.
9· Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Varaktor-Dioden-Schaltung eine erste Varaktor-Diode (D^) und eine zweite Varaktor-Diode (Dp) zum gemeinsamen Erzeugen des Kapazitätswertes hat, wobei die erste Varaktor-Diode eine Kathode und eine Anode und einen ersten negativen Temperaturkoeffizienten hat, während die zweite Varaktordiode eine Kathode und eine Anode und einen zweiten negativen Temperaturkoeffizienten hat. (Fig. 8).
10. Schaltung nach Anspruch 9? dadurch gekennzeich net, daß die Steuerspannung der Varaktor-Dioden-Schaltung (D,,,Dp) an die Kathode der ersten Varaktor-Diode und an die Kathode der zweiten Varaktor-Diode gegeben ist, und daß die Vorspannung der Temperaturkompensationsschaltung (C) an die Kathode der ersten Varaktordiode und an die Kathode der zweiten Varaktordiode gegeben ist.
11. Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturkompensationsschaltung (C) eine Konstantspannungsquelle (E.) zum Erzeugen einer konstanten positiven Gleichspannung als Ausgangssignal, eine Temperaturkompensations-Diodenschaltung (D^₅D₁-) mit einem Anodenanschluß und einem Kathodenanschluß sovrie einem negativen .Temperaturkoeffizienten , wobei der Anodenanschluß mit dem Ausgang der Konstantspannungsquelle verbunden ist, und einen Spannungsteiler (R-jg bis R-m) aufweist, der mit dem KathodeηanSchluß der Temperaturkompensations-Diodenschaltung zum Erzeugen eines Spannungsteilerpfades niedrigen Stroms und eines Spannungsteilerpfades hohen Stroms verbunden ist, wobei die Vorspannung durch den Spannungsteilerpfad niedrigen Stroms erzeugt wird.

909807/0941