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Schaltungsanordnung mit in einem großen
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Frequenzbereich abstimmbaren und an eine Transistorstufe gekoppelten
HF-Schwingkreis für Fernsehgeräte Die Erfindung betrifft eine im Oberbegriff des
Anspruches 1 angegebene Schaltungsanordnung.
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Sollen Schwingkreise, insbesondere wie es bei Kabeltunern der Fall
ist, über mehrere, relativ große Frequenzbereiche abstimmbar sein, so müssen bei
bekannten Anordnungen ein Teil der frequenzbestimmenden Glieder zu-oder abschaltbar
bzw. umschaltbar sein. So sind z.B.
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VHF-Tuner mit Abstimmdioden bekannt, bei denen die Umschaltung mechanisch
erfolgt -(1'Punk-Technlk" 1971, Heft 1, Seiten 16-13 und Heft 5, Seiten 135 und
136).
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Durch diese Literatursteilen ist es aber auch-bekannt, anstelle mechanischer
Kontakte Schaltdioden vorzusehen und die entsprechenden Bereichs spulen kurz zuschließen
oder hinzuzuschalten.
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Ebenfalls gibt diese Literaturstelle Schaltungen für Tuner an, bei
denen die Bereichsumschaltung in den UHF/VHF-Bereichen mittels Dioden erfolgt. Bei
diesen Dioden handelt es sich jeddch um Schaltdioden.
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Aus der DE-OS 21 34 351 ist es darüberhinaus bekannt, den Abstimmbereich
eines kapazitiv abstimmbaren Frequenzbereichs eines HF-Schwingkreises mit Hilfe
einer Diode automatisch zu erweitern. Aber auch hierbei handelt es sich um eine
Schaltdiode und zwar für eine als UHF-ZF-Verstårker umschaltbare VHF-Mischstufe,
bei
der bei UHF-Betrieb das UHF-ZF-Signal über die Schaltdiode an
den Emitter eines Transistors der bei VHF-Betrieb in Basisschaltung betriebenen
VHF-Misehstufe geführt wird.
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Der Abstiitimbereich dieser bekannten Anordnungen ist jedoch begrenzt
und es dessen besondere Maßnahmen für eine Linearisierung des Frequenzganges der
Verstärkung vorgesehen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen sehr großen Frequenzbereich
von z.B. to5 MHz bis 290 MHz auf einfache Weise ohne Umschalten der Kreisspule mit
einer Kapazitätsdiode abzustimmen und hierbei eine Angleichung der Verstärkung über
den Abstimmbereich zu erzielen. Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene
Erfindung gelöst. Weitere Ausführungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen
zu entnehmen. Die Erfindung hat insbesondere die Vorteile, data eine einfache Erweit-le-rung
der-Bereiçhe, insbesondere bei Kabeltunern, sowie eine variable Koppelkapazität
und -eine-gleichmäßige Verstärkung über den Frequenzbereich erzielt wird.
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Aus der DE-AS 27 ol 353 ist bekannt, einen oszillator über eine variable
Koppelkapazität an einen Mischtransistor anzukoppeln. Aber hierbei handelt es sich
um einen bipolaren Transistor in additiver Mischung, während bei der Erfindung eine
multiplikative Mischung mit einem Dual-Gate-Feldeffekttransistor vorgesehen ist,
dessen Eingangs- und Ausgangskapazität wesentlich verringert wird, so daß derartige,
sonst nicht hierfür brauchbare Feldeffekttransistoren zu dem genannten Zweck verwendet
werden können.
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Aus führungsbei spiele der Erfindung sind anhand der Zeichnungen näher
erläutert. - Es zeigen Fig. t eine erfindungsgemäße Schaltung, bei der ein Schwingkreis
an eine Transistorschaltung- angekoppelt ist,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße
Schaltung im Zusammenhang mit einer multiplikativen Mischschaltung.
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Der über einen großen Frequenzbereich von z.B. 105 MHz bis 290 MHz
ohne Umschalten der Kreisspule L1 abstimmbare Schwingkreis besteht aus einer Schwingkreisspule
LX und einer Kapazitätsdiode Dt. Dieser Schwingkreis L1, Dt ist an das Gate G1 eines
Feldeffekt-Transistors Tr1 über eine Kapazitätsdiode D2 angeschlossen. Zwischen
L1 und D1 ist ein Trennkondensator cl geschaltet (er kann z.B. eine Kapazität von
> 1 nF haben). Der an die Kapazitätsdiode Dl angeschlossene Widerstand R1 dient
zur Zuführung der Abstimmspannung UD (die z.B. zwischen den Werten + 1V bis + 28V
liegen kann). Ein Widerstand R2 legt die Kapazitätsdiode D2 und das Gate Gt gleichstrommäßig
an Masse. Das zweite Gate des Feldeffekt-Transistors Tr1 ist mit G2 bezeichnet und
kann z.B. an einer Spannung von 4V liegen, während der weitere Drain 3 des Feldeffekt-Transistors
z.B. an einer Spannung von + 12V liegen kann.
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Die Arbeitsweise dieser Schaltung erfolgt in der folgenden Weise.
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Bei den tiefen Abstimmfrequenzen des Schwingkreises Ll, DI weisen
die beiden Kapazitätsdioden Dl und D2 ihre größte Kapazität auf (wird z.B. für D2
eine Kapazitätsdiode vom Typ BB 329 gewählt, so hat diese bei einer Abstimmspannung
von UD = 1V einen Kapazitätswert von 35 pF). Bei den tiefen Abstimmfrequenzen und
der davon abhängigen großen Kapazität der Kapazitätsdioden D1 und D2 ist somit die
Ankopplung des Gates Gl des Feldeffekt-Transistors Tr1 sehr fest und die Eingangskapazität
C2
des Feldeffekt-Transistors Trl (ca. 3 pF inschließlich der Schaltkapazität)
liegt unmittelbar parallel zu der Kapazitätsdiode DI.
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Bei den hohen Abstimmfrequenzen dagegen wird diese störende Eingangskapazität
C2 nur in Reihe mit dem geringen Kapazitätswert (z.B. ca. 2,8 pF bei einer Abstimmspannung
UD = 28V) der Kapazitätsdiode D2 in den Schwingkreis eingestimmt. Daher wird die
Eingangskapazität C2 höchstens noch mit C 1,5 pF parallel zu der Kapazitätsdiode
DI wirksam werden. Hierdurch wird der Frequenzbereich um ca. drei Fernsehkanäle
erweitert gegenüber einer Anordnung, bei der für D2 eine Festkapazität von 35 pF
verwendet worden wäre.
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Eine gleichmäßige Verstärkung über den gesamten Abstimmbereich ergibt
sich dadurch, daß bei tiefen Frequenzen eine sehr feste Ankopplung des Feldeffekt-Transistors
Trl vorhanden ist, aber der Resonanzwiderstand des Schwingkreises L1, Dl und vom
Kondensator C1 relativ klein ist.
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Zu hohen Frequenzen hin nimmt der Resonanzwiderstand kontinuierlich
zu, die Ankopplungsdiode, Kapazitätsdiode D2, nimmt jedoch sehr schnell eine kleine
Kapazität an und ergibt eine Spannungsteilung mit der Eingangskapazität C2. Auf
diese Weise ist eine Angleichung der Verstärkung zwischen tiefen und hohen Frequenzen
erreicht.
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Die Ankopplung des Schwingkreises mit Hilfe einer Abstimmdiode kann
selbstverständlich auch an einen bipolaren Transistor in Emitterschaltung vorgenommen
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den, dessen Eingang ebenfalls kapazitiv ist und einen angeschlossenen
Schwingkreis in seinem Abstimmbereich einschränkt, sofern dieser Schwingkreis mit
einer variablen Kapazität abgestimmt wird.
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In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Schaltungsteile, die denen der in Fig. 1 angegebenen Schaltung entsprechen, sind
mit denselben Bezugszeichen versehen und brauchen daher nicht erneut erläutert zu
werden. Der Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht
darin, daß der Transistor Trl als Mischtransistor (Dual-Mosfet) mit multiplikativer
Mischung geschaltet ist, wobei die HF-Spannung des Oszillators 0 vom Hochpunkt des
Oszillatorkreises über eine Kapazitätsdiode D3 an das zweite Gate G2 des in multiplikativer
Mischung betriebenen Mischtransistors (Dual-Mosfet) Tr1 geführt ist. Für eine gute
Mischverstärkung benötigt eine derartige Mischstufe bei den derzeitigen Mischtransistoren
eine Oszillatoramplitude von ca. 1 bis l,SVeffektiv HF-Spannung. Der Widerstand
R2 liefert die notwendige Abstimmspannung für die Diode D3.
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Bei einer niedrigen Abstimmspannung von z.B. UD = 1V wiest die Ankoppeldiode
D3 eine Sperrschichtkapazität von ca. 14 pF auf, und es gelangt fast die gesamte
Kreiswechselspannung an das Gate G2 von Tor1. Die Eingangskapazität am Gate G2 beträgt
bei einer solchen Anordnung ca. 2 pF und das auftretende Spannungsteilerverhältnis
der kapazitiven Spannungsteilung beträgt nur 14 pF zu 2 pF. Im Gegensatz dazu beträgt
bei einer hohen Abstimmspannung von z.B. UD = 28V die Sperrschichtkapazität an der
Diode D3 (z.B. vom Typ BB 122) nur noch
2 pF. Somit ergibt sich
mit der Eingangskapazität von 2 pF eine Spannungsteilung von 2:1, d.h. die Oszillatorwechselspannung,
die bei der hohen Abstimmfrequenz ungefähr 3Veffektiv beträgt, teilt sich am Gate
G2 auf die Hälfte, nämlich 1,5VeffektiV. Mit Hilfe einer solchen Koppeldiode wird
also eine sehr wirksame gleichmäßige Oszillatoramplitude erreicht und somit eine
gleichmäßige Mischverstärkung.
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Außerdem gelangt in vorteilhafter Weise ca. 1pF weniger Schaltkapazität
in den Oszillatorkreis. Da nun bei einem Kabeltuner bei einer Frequenz von ca. 300
MHzr 0,3 pF Schaltkapazität bereits eine Verstimmung des Oszillators von ca. 6 -
7 MHz bewirken, gewinnt man aiso durch die Einsparung von 1 pF ca. drei zusätzliche
Fernsehkanäle. Auf diese Weise gelingt es, den großen Frequenzbereich von M 1 (104
MHz) bis U 9 (290 MHz) in einem einzigen Bereich durchzustimmen. Normalerweise würden
Feldeffekt-Transistoren wegen ihrer relativ großen Eingangs- und Ausgangskapazitäten
eine Abstimmung über einen derartig großen Frequenzbereich nicht gestatten.
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