DE2945546C2

DE2945546C2 - Schaltungsanordnung für abstimmbare HF-Kreise

Info

Publication number: DE2945546C2
Application number: DE2945546A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 4150 Krefeld Kupfer
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1979-11-10
Filing date: 1979-11-10
Publication date: 1983-09-29
Also published as: AU6408880A; IT1129824B; ES496643A0; GB2062997B; ATA549180A; BE886092A; JPS5685928A; FR2469831A1; ES8201375A1; GB2062997A; AT381193B; IT8068708A0; DE2945546A1; AU534345B2; US4369417A; JPS6421514U

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es ist bekannt, daß gerade in Abstimmkreisen für Eingangsschaltungsanordnungen in Hochfrequenz-Nachrichtengeräten, insb. in den Eingangsschaltungen der Fernsehempfänger, d. h. in den sogenannten Tunern, große Schwierigkeiten bestehen, die Abstimmfrequenzen konstant zu halten, da die einzelnen verwendeten Bauelemente, z. B. Transistoren, die Abstimmdioden, die Werkstoffe für die gedruckten Leiterplatten als auch die Kondensatoren, alle Temperaturkoeffizienten, die vielfach noch in der gleichen Richtung liegen, aufweisen, und damit eine Frequenzverschiebung bewirken. Dies stört insb. bei den Oszillatoren, deren Frequenz geändert wird, um den Empfänger auf eine bestimmte Senderfrequenz abzustimmen.

Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Kompensation dieser sogenannten Drift. Sie ist insb. für die <>⁵ Abstimmung des Oszillators in abstimmbaren HF-Kreisen, z. B. in einem Fernsehempfänger, gedacht.

Es ist bereits versucht worden, durch geeignete Schaltungsmaßnahmen, wie automatische Frequenznachstimmung, die Abstimmspannung der Abstimmdioden so nachzuschieben, daß die Oszillatorfrequenz über einen längeren Zeitraum konstant gehalten wird. Hierzu ist jedoch teilweise ein recht erheblicher Aufwand erforderlich, der z. B. aus Preisgründen bei einfacheren Geräten nicht verwirklicht werden kann.

Um daher den empfangenen Sender bzw. beim Fernsehempfänger das empfangene Bild über einen längeren Zeitraum richtig empfangen zu können, werden an die sogen. Frequenz-Drift im Tuner bzw. Kanalwähler bestimmte Anforderungen in Form der Vorgabe von bestimmten Toleranzwerten vorgegeben, die eingehalten werden müssen.

Gerade beim Abstimmen mit Kapazitätsabstimmdioden sind diese selbst, da sie einen großen Temperaturkoeffizienten aufweisen, diejenigen Bauelemente, die zur Frequenzverschiebung ganz wesentlich beitragen. Es ist versucht worden, durch geeignete Wahl von Serien- als auch Parallelkondensatoren diese Frequenz-Drift innerhalb der erforderlichen Toleranzen zu halten. Andererseits ist es aus der DE-AS 16 14 794 bekannt, eine Schaltungsanordnung zu verwenden, bei der zwischen die AbstiiTimspannung und den gemeinsamen Bezugspunkt, also z. B. Masse, ein Spannungsteiler eingeschaltet wird, wobei der Spannungsteiler aus einem NTC-Widerstand und einem Festwiderstand besteht. An den Verbindungspunkt dieses Spannungsteilers ist die Anode der Kapazitätsabstimmdiode angeschaltet. Damit soll bewirkt werden, daß die sich an der Abstimmdiode ändernde Spannung bei einer Änderung der Temperatur in dem Sinne nachgesteuert wird, daß die Frequenz des Schwingkreises konstant gehalten wird. Der Vorteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß sie wenig Bauelemente erfordert, und daß sie andererseits Bauelemente benutzt, die sehr preiswert herstellbar sind. Der Nachteil einer derartigen Schaltungsanordnung besteht jedoch darin, daß mit dem Spannungsteiler die Abstimmspannung belastet wird, denn es fließen z. B. über einen derartigen Spannungsteiler Ströme in Größenordnung von mehreren mA, bei sehr genauer Auslegung noch immer im Bereich von μΑ. Bei de; Verwendung der integrierten Schaltungstechnik sind jedoch derart große Ströme nicht mehr zulässig, sondern nur noch Ströme in Größenordnung im nA-Bereich, was mit dieser bekannten Schaltungsanordnung nicht erreicht werden kann.

Es ist auch bekannt, die verbleibende Frequenz-Drift-Kompensation durch eine geeignete Wahl des Temperaturkoeffizienten des Ankopplungskondensators, der zwischen dem Transistor und dem Abstimmkreis liegt, zu erzeugen, wie später anhand der Figurenbeschreibung näher beschrieben wird. Eine derartige Maßnahme läßt sich jedoch nicht mehr durchführen, wenn der Kanalwähler bzw. der Tuner über einen sehr großen Frequenzbereich abstimmbar ausgebildet werden soll. Die Parallelschaltung bestimmter Kondensatoren mit entsprechenden Temperaturkoeffizienten parallel zur Abstimmdiode scheiden deswegen aus, weil hiermit eine Einengung des Durchstimmbereiches verbunden ist. Die Wahl eines Serienkondensators mit einem geeigneten Temperaturkoeffizienten bringt nicht den gewünschten Effekt, weil wegen der ungünstigen Kapazitätsverteilung dieser relativ unwirksam ist. Die Kapazitätsdiode hat z. B. einen Kapazitätsbereich bis 30 pF, während die Serienkapazität bei etwa 68 pF liegen müßte.

Im oberen Frequenz-Durchstimmbereich ergibt sich also bei einer Parallelschaltung einer bestimmten

Kapazität mit entsprechendem Temperaturkoeffizienten eine Einengung des Frequenzhubes, im unteren Frequenzbereich eine relative Unwirksamkeit wegen der ungünstigen Kapazitätsverteilung. Damit verbleibt der mittlere Frequenzbereich. Hier ist praktisch kaum eine sogen. Drift-Kompensation möglich, obwohl gerade hier die Abstimmdioden den überwiegenden Anteil am Drift-Verlauf aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung bestand daher darin, diese Nachteile und Mangel der bekannten Schaltungsanoi dnung zu vermeiden und eine Schaltungsanordnung anzugeben, die die Abstimmspannung nicht belastet und die eine Parallel- oder Serienschaltung bestimmter Kapazitäten mit bestimmten Temperaturkoeffizienten nicht erforderlich macht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Vorwiderstnnd zwischen der Kathode der Kapazitäfsabstimmdiode und der Abstimmspannung, und zwischen der Anode der Kapazitätsabstimmdiode und dem Abgriff kann die Reihenschaltung einer Schwingkreisspule und einer Drossel angeordnet sein.

Ferner kann nach der Erfindung im Spannungsteiler der NTC-Widerstand durch einen Halbleiter bzw. durch eine Halbleiterdiode ersetzt sein.

Schließlich kann nach der Erfindung der Spannungsteiler aus der Reihenschaltung eines Feldeffekttransistors, im weiteren Verlauf kurz FET genannt, einem Vorwiderstand und einem NTC-Widerstand bestehen und der Abgriff kann zwischen dem Vorwiderstand und dem NTC-Widerstand angeordnet sein.

Auch kann im Spannungsteilerweg die Drain-Source-Strecke des FET angeordnet sein und sein Gateanschluß über einen Gatewiderstand an die Abstimmspannung angeschlossen sein.

Bei Einsatz der Erfindung ist es also nicht mehr erforderlich, besonders teure Bauelemente zu verwenden, die besondere Temperaturkoeffizienten aufweisen müssen, wie die oben genannten Parallel- oder Serienkondensatoren, sondern es wird schließlich nur eine Widerstandskombination eines an sich bekannten Spannungsteilers verwendet, nur ist sie hier völlig anders geschaltet, und zwar derart, daß die Abstimmspannung nicht mehr belastet wird und daher auch nur noch Ströme im nA-Bereich der Abstimmspannungsquelle für diesen Spannungsteiler entnommen werden müssen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild mit der Schaltungsanordnung nach der Erfindung für die Abstimmung eines Oszillators,

F i g. 2 den Ersatz des NTC-Widerstandes durch eine Halbleiterdiode,

F i g. 3 eine Schaltungsanordnung der Erfindung mit Einsatz eines Feldeffekttransistors.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist TX der Oszillatortransistor. Er ist an die übrige Schaltungsanordnung über einen Ankoppelkondensator Cl angekoppelt, während eine Drossel 1 zur Versorgung des Kollektors des Transistors T X dient. Der Schwingkreis besteht für Band III durch Anschaltung einer Spannung an die Klemme +III, wobei Dl über C 4 die ßlll-Spule für Hochfrequenz auf Masse legt, während RL den Strom für die Schaltdiode O 2 bestimmt, und die Abstimmung wird durch Änderung der Abstimmspannung an der Klemme UA vorgenommen. Diese gelangt über einen Vorwiderstand R 1, z. B. in Größenordnung von 39 kOhm, an die Abstimmdiode DX. Der Strom fließt also über die Abstimmdiode D t von der Kathode zur Anode und dann über die Bereichsspule für Band III, in F i g. 1 mit BIII bezeichnet

Der Diodenstrom beträgt It Herstellcrangabe im Sperrbetrieb, d. h. in der Betriebslage der Abstimmdiode, einige nA. Die Absttmmspannung ist unbelastet, weil der Kondensator Ci (68 pF) eingefügt ist und der Strom schließlich über die Drossel Dr 2 und den NTC-Widerstand NTC gegen Masse abfließt Da dieser NTC-Widerstand eine Größe von etwa 1 kOhm aufweist, würde der Strom durch durch die Abstimmdiode, der in der Größenordnung von nA liegt, an diesem Widerstand keinen wesentlichen Spannungsabfall hervorrufen. Zu diesem Zweck ist der Widerstand R 2 vom hochgelegenen Punkt des NTC-Widerstandes NTC gegen die Betriebsspannung geschaltet. Er ist so bemessen, daß z. B. bei der Verwendung einer Abstimmdiode DX vom Typ BB 209 an dem NTC-Widerstand ca. 50 mV abfallen. Bei einer Erwärmung des NTC-Widerstandes nimmt dieser Spannungsabfall ab, und im gleichen Maße nimmt die Spannung an der Kapazitätsdiode DX zu. Deren Kapazität wird dann kleiner und wirkt wie ein Kondensator mit negativem Temperaturkoeffizienten. Die Abstimmspannung wird dabei nicht belastet. Die Drift-Kompensation kann daher im unteren und mittleren Frequenzbereich einwandfrei verwirklicht werden.

Der Kondensator C3 (ca. 1OnF) legt den Punkt 1 hochfrequenzmäßig auf Masse. Die Spule BI ist die Spule für das Fernsehband I, und die Drossel Dr3 dient der Abblockung der Hochfrequenzspannung gegen die Klemme +III. Das Signal kann bei A abgenommen werden.

Die F i g. 2 zeigt schließlich eine andere Ausführungsform mit einer Germaniumdiode D 2, geschaltet zwischen die Widerstände /?4 und R 5, wobei die Widerstände R4, R5 und R3 gemeinsam einen Spannungsteiler ergeben, wobei der Widerstand RA z.B. 68 kOhm groß sein kann, der Widerstand R 5 18 kOhm und der Widerstand R3 lOkOhm.

Die Diode nach Fig. 2 kann z. B. vom Typ AAZ 18 oder OA 91 sein. An ihr steht etwa eine Spannung von 0,160 V.

Soll das obere Frequenzbandende stärker in die Kompensation mit einbezogen werden, so kann die Schaltungsanordnung nach F i g. 3 abgewandelt werden, da die Abstimmdioden bei kleiner Abstimmspannung die größte Kapazitätsänderung haben und bei hohen Abstimmspannungen, was gleich dem oberen Frequenzband ist, die kleinste Kapazitätsänderung pro Volt. Daher greift die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 im unteren Frequenzbereich am stärksten ein, weil die Spannung z. B! bei + UB auf + 12 V festgelegt werden kann.

Wird nun die Spannung an diesem Punkt über einen zusätzlichen Transistor Γ2, z. B. einen Feldeffekttransistor vom Typ BF 245 A ... C, mitgesteuert, so wird die Abstimmspannung UA nur im nA-Bereich belastet und die Kompensationsspannung ändert sich proportional mit aer Abstimmspannung, und zwar derart, daß im unteren Bereich ca. 10 mV am NTC abfallen und im oberen Bereich etwa 100 mV und damit wird eine mitlaufende Drift-Kompensation erreicht, und zwar

über den gesamten Durchstimmbereich, ohne daß, wie eingangs geschildert, Kondensatoren mit bestimmten Temperaturkoeffizienten eingesetzt werden müssen. Die geringe Gegenspannung von bis zu etwa 10OmV geht auf den Gleichlauf derart unwesentlich ein, daß, wenn es überhaupt erforderlich sein sollte, diese geringe Gegenspannung durch eine geeignete Wahl von Serienkondensatoren ausgeglichen werden kann. Dabei ist es wichtig, daß diese Serienkondensatoren Bauteile sind, an die keine hohen Anforderungen bezüglich des TK.-Wertes gestellt werden und die daher preisgünstig eingesetzt werden können.

Die in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 angegebenen Bauelemente können folgende Größen aufwei-

Cl =	8,2 ρ F,
Cl =	1,5 pF,
C2 =	68 pF,
CS =	1 nF,
ce =	100 pF.
Rl =	39 kOhm,
DrI-=	500 η Η und
Dr3 =	500 nH.

Die Spannung + UB kann + 12 V betragen. Es kann im Prinzip jede Gleichspannung genommen werden, nur sollten am Punkt 1 etwa 50 mV stehen. Diese Spannung am Punkt 1 wird mit dem NTCnnd dem Widerstand R 2 eingestellt. Das Teilerverhältnis des Widerstandes NTC zum Widerstand R 2 bestimmt die Drift-Kompensation und entsprechend muß die Betriebsspannungsquelle + UBausgelegt werden.

In der Schaltungsanordnung nach Fig.3 haben die Schaltelemente folgende Werte:

Cl	= 1,5 pF,
C5,	ebenso wie in Fig. = 1 nF,
C2	= 68 pF,
C6	= 15OpF.
R6	= 39 kOhm,
Rl	= 22 MOhm (je nach Auslegung 1 MOhm
	bis 22 MOhm),
RS	= 180kOhm.

Der NTC hat eine Größe von 1 kOhm, ebenso wie in Fig. 1. Die Diode D2 kann z. B. vom Typ BA 482 sein. Der gleiche Typ kann auch in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 eingesetzt werden. Die Drosseln DrI und Dr3 sind, wie in F i g. 1, je von der Größe 500 nH. Die Drossel Dr 1 =2,6 nH. Dieser Wert gilt auch für die Drossel nach Fig. 1.

Die Spannung + LJB ist in der Schaltungsanordnung nach F i g. 3 + 30 V und die Spannung UA, und dies gilt auch für die F i g. 1, schwankt zwischen + 1 V und 28 V.

Der Kondensator C 4 kann 1 nF und der Widerstand RL kann 4,7 kOhm sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für durch eine Kapazitätsdiode abstimmbare HF-Kreise, z. B. für die Abstimmung eines Oszillators, bei der zur Kompensation von temperaturabhängigen Änderungen der Frequenz infolge der Temperaturkoeffizienten der Bauelemente ein NTC-Widerstand (NTC) und ein Vorwiderstand (R 2) einen Spannungsteiler für die an diesen angeschlossene Kapazitätsdiode (DY) bilden, die zwischen die Abstimmspannung (UA) und einen Punkt konstanten Potentials geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (R 2, NTC) zwischen einer Betriebsspannungsquel'e (UB) und dem Punkt konstanten Potentials angeordnet ist und sein Abgriff über die Kapazitätsdiode (DX) mit der Abstimmspannung (UA) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorwiderstand (R J) zwischen der Kathode der Kapazitätsabstimmdiode (DX) und der Abstimmspannung (UA), und zwischen der Anode der Kapazitätsabstimmdiode (D 1) und dem Abgriff des Spannungsteilers die Reihenschaltung einer Schwingkreisspule ^S III) und einer Drossel (Dr 2) angeordnet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Spannungsteiler der NTC-Widerstand durch eine Halbleiterdiode (D 2) ersetzt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler aus der Reihenschaltung eines Feldeffekttransistors (FET), dem Vorwiderstand (7? 8) und dem NTC-Widerstand besteht und der Abgriff zwischen dem Vorwiderstand (RS) und dem NTC-Widerstand angeordnet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Spannungsteilerweg die Drain-Source-Strecke des FET angeordnet ist und sein Gateanschluß über einen Gatewiderstand (R 7) an die Abstimmspannung (UA) angeschlossen ist.