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Spannungsversorgungsschaltung
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Die Erfindung betrifft eine Spannungsversorgungsschaltung für mehrere
Betriebseinheiten, wobei die Betriebseinheiten und die Spannungsversorgungsschaltung
einen integrierten Schaltkreis bilden.
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Beispielsweise in Rundfunkgeräten ist es erforderlich, auf unterschiedliche
Empfangsbereiche umschalten zu können. Dabei wird angestrebt, diese Umschaltung
mit möglichst einfachen Schaltern durchzuführen, wobei ES insbesondere bei Geräten
mit integrierten Schaltkreisen darauf ankommt, daß diese integrierten Schaltkreise
möglichst keine zusätzlichen Anschlüsse benötigen. »ie Umschaltung sollte daher
vorzugsweise über Anschliissf: des IC's möglich sein, die auch für andere Zwecke
erforderlich sind. So wurden beispielsweise integrierte Schaltkreise entwickelt,
die in einer Schaltkreiseinheit je einen Verstärkewr für AM- und für FM-Betrieb,
sowie die zugehörige Spannungsversorgungsschaltung und weitere Schaltteile enthalten-.
Dieser Schaltkreis muß normalerweise zur Umschaltung der Betriebsspannung vom einen
auf den anderen Verstärker zwei bzw. drei aus dem IC herausgeführte Anschlußpins
aufweisen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Spannungsversorgungsschaltung
anzugeben, die einen elektronischen Umschalter enthält, mit dessen Hilfe eine Umschaltung
von der einen Betriebseinheit auf die andere Betriebseinheit ohne zusätzliche Anschlußpins
an der alle Schaltungsteile enthaltenden integrierten Schaltung möglich ist. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzeugung der
Betriebsspannung
für jede Betriebseinheit in der Spannungsversorgungsschaltung eine gesonderte Differenzverstärkerstufe
mit einer nachgeschalteten Spannunysteilerschaltung vorgesehen ist, daß die Differenzverstärkerstufen
mit einer zusätzlichen Differenzverstärkerstufe verbunden sind, wobei der Betriebszustand
der zusätzlichen Differenzverstärkerstufe über einen Schalter drrt steuerbar ist,
daß jeweils nur die einer Schalterstellung zugeordnete Betriebseinheit über die
zugehörige Differenzverstärkerstufe an der Betriebsspannung anliegt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsschaltung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsschaltung
ist in der Figur dargestellt.
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Die Schaltung gemaß der Figur enthält zur Erzeugung der Betriebsspannungen
für zwei Betriebseinheiten zwei Differenzverstärkerstufen mit nachgeschalteten Spannunysteilerschaltungen.
Die e beiden Y\etriebseinheiten sind in der Figur mit AM und F bezeichnet, die bei
einem AM/FM-Empfänger den jeweiligen Verstärker enthalten. Zur Erzeugung der Betriebsspannung
USF>l für den FM-Verstärker ist die Differenzverstärkerstufe aus den Transistoren
T8 und Tg vorgesehen, während zur Erzeugung der Betriebsspannung USAM für den AM-Verstärker
der Differenzverstärker aus den Transistoren T12 und T13 dient. Beide Differenzverstärkerstufen
sind identisch aufgebaut. Die beiden genannten Transistoren sind an den Emitterelektroden
miteinander und mit einer Stromquelle Q4 bzw. Q5 verbunden. Die Basiselektrode jeweils
eines Transistors T8 bzw. T12 jeder Differenzverstärkerstufe wird mit einer stabilisierten
Spannung UStab versorgt, so daß in diesen Transistoren T8 und T12 stabilisierte
Kollektorströme durch die Kollektorwiderstände R7 bzw. Rlo fließen.
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An jede Differenzverstärkerstufe ist eine Spannungsteilerschaltung
angeschlossen, die aus den Widerständen R8, Rg
und dem Transistor
T11 bzw. den Widerständen R1l, R12 und dem Transistor T15 besteht. Die Basisemitterstrecke
des Transistors T11 bzw. T15 ist parallel zum Kollektorwiderstand R7 bzw. R10 des
Transistors T8 bzw. T12 geschaltet.
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Im Kollektorzweig des Transistors T11 bzw. T15 liegt die Reihenschaltung
aus den Widerständen R8, R9 bzw. R111 R12, deren Mittelanschluß mit der Basiselektorde
des zweiten Transistors T9 bzw. T13 jeder Differenzverstärkerstufe vebunden ist.
An der Kollektorelektrode des Transistors T11 bzw.
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T15 wird an den Anschlußpunkten 8 bzw. A jeweils die Betrw spannung
für die angeschlossene Verstärkerschaltung abgegriffen. Diese Betriebsspannung beträgt
beispielsweise 2, was durch eine entsprechende Dimensionierung der Spannung teilerschaltung
eingestellt werden kann.
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Da sich im stabilisierten Zustand an den Basiselektroden beider Transistoren
jeder Differenzverstärkerstufe gleiches Potential einstellen wird, läßt sich die
Größe des Stromes durch die Spannungsteilerstufe mit Hilfe des Widerstandes R9 bzw.
R12 einstellen. Über die Widerstände R8 bzw. R11 wird die gewünschte Spannungsaufstockung
derart vorgenommen daß sich an den Potentialpunkten A und B die gewünschte Betriebsspannung
für den FM- bzw. den AM-Verstärker einstellt.
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Die an den Basiselektroden der Transistoren T8 und T12 anliegende
stabilisierte Versorgungsspannung beträgt beispielsweise 1,2 V. Der gleiche Spannungswert
wird sich dann an Basiselektroden der Transistoren T9 und T13 einstellen, d=-: über
die Widerstände R8 und R11 beispielsweise auf den erwähnten Wert von ca. 2,5 V an
den Anschlußpunkten A bzw.
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aufgestockt wird.
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Die Spannungsversorgungsschaltung gemäß der Figur enthält dritte Differenzverstärkerstufe
aus den Transistoren T5 -ur.-T6 die gleich wie die beiden zuvor beschriebenen Differenzverstärkerstufen
aufgebaut ist, bei der jedoch an der Verbindung E zwischen den Widerständen R3 und
R4 der Spannunteilerschaltung eine Spannung UA abgegriffen wird. Der Pun bildet
zugleich den Basisanschluß des Transistors T6. Ferner besteht bei der dritten Differenzverstärkerstufe
die Spannungsteilerschaltung
aus dem Transistor T7, den Widerständen
R3 und R4 und der Diode D1, wobei alle genannten Teile zueinander in Reihe geschaltet
sind. Die hinzukommende Diode D1 ist zugleich Teil einer Stromspiegelschaltuny aus
dieser Diode D1 und dem Transistor T2.
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Die Spannung UA beträgt beispielsweise 1, V wenn die stabilisierte
Spannung UStab den gleichen Wert aufweist. Diese Spannung UA dient beispielsweise
der Versorgung der Basiselektroden der Transistoren im HF-Teil des Am-Verstärkers.
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Dieses Anschlußpin nun ber einen extern zugeschalteten Kondensator
C mit Nasse verbunden werden, um eine HF-Entkopplung zu erziel Efl. Dies bedeutet,
daß das in der Schaltung dargestellte Anschlußpin das zum Anschluß E führt, auf
jeden Fall vorhanden sein muß. Nach der Erfindung ist nun vorgesehen, daß allein
über dieses ohnehin erforderliche Anschlußpin eine elektronische Umschaltung der
Betriebsspannung vom FM- auf den AM-VersLürker und umgekehrt mit Hilfe des Schalters
S möglich ist.
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Um diese elektronische Umschaltung herbeiztlführen, enthält die Schaltung
gemäß der figur eine weitere zusätzliche Differenzverstärkerstufe aus den Transistoren
T3 und T4, die über die Transistoren T10 1)ZW. Tz4 an die Differenzverstärkerstufen
angeschlossen ist, an denen die Betriebsspannungen für die angeschlossenen Betriebseinheiten
abgegriffen wird. Dem erfindungsgemäl3en Zweck dient ferner der bereits erwähnte
Stromspiegelschaltung aus der Diode D1 und dem Transistor T2.
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Die beiden Transistoren T3 und T4 der zusätzlichen Differenzverstärkerstufe
enthalten in den Kollektorzweigen der yenannten Transistoren jeweils eine Diode
D2 bzw D3, die gleichsinnig zu der Basisemitterdiode des Transistors T3 bzw. T4
angeordnet sind. An diesen Dioden D2 bzw. D3 wird jeweils eine Spannung abgegriffen
und auf die Basisemitterstrecke eines Transistors Tlo bzw. T14 gegeben, dessen Kollektor-Emitterstrecke
jeweils den Kollektorwiderstand R7 bzw. R10 der zugeordneten Differenzverstärkerstufe
überbrückt.
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Die zusätzliche Differenzverstärkerstufe aus den Transistoren T3 und
T4 wird über eine Stromquelle 1, die an beide Emitterelektroden der beiden Transistoren
angeschlossen ist, mit Strom versorgt. Über die Reihenschaltung einer zweiten Stromquelle
Q2 und dem Widerstand R2 wird das Basispotential des Transistors T4, der im Kollektorzweig
die Diode D3 enthält, eingestellt. Das Basispotential des Transistors T3 wird mit
Hilfe eines Widerstandes R1 gewonnen, der zwischen die Basiselektrode des Transistors
T3 und den positiven Pol der Versorgungsspannung US geschaltet ist. In Re.jie zu
dem Widerstand R1 sind zwei Stromquellen geschaltet, die zueinander parallel liegen.
Die eine Stromquelle wird durch den Transistor T1 mit dessen Erriitterwiderstnd
R6 gebildet, wobei die Basiselektrode dieses Transistors T3, an der stabilisierten
Spannung UStab anliegt. Die zweite Stromquelle ist durch den Stromspiegelverstärker
aus der Diode D1 und dem Transistor T2 vorgegeben, wobei der Kollektor des Transistors
T2 mit der Basiselektrode des Transistors T3 verbunden ist.
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Die dargestellte Schaltung funktioniert wie folgt: Wenn das Anschlußpin
offen ist, wird an diesem-Pin die Spannung UA abgegriffen, die dem AM-Verstärker
zugeführt wird. Die Spannungsteilerschaltunq aus dem Transistor T7, dem Widerstand
R3, dem Widerstand R 4 und der Diode D1 führt zugleich einen derart großen Strom,
daß an der Diode D1 eine den Transistor T2 durchsteuernde Spannung abfällt. Der
Widerstand R1, der der Potentialeinstellung an der Basiselektrode des Transistors
T3 dient, wird somit von beiden Stromquellen aus dem Transistor T1 und dem Transistor
T2 mit Strom versorgt, so daß der Spannungsabfall am Widerstand R1 relativ groß
und das Potential an der Basiselektrode des Transistors T3 relativ niedrig ist.
Aufgrund des eingestellten höheren Basispotentials am Transistor T4 ist der Transistor
T3 gesperrt und der Transistor T4 führt den gesamten Strom der Stromquelle Q1 An
der durchgeschalteten Diode D3 im Kollektorzweig des Transistors T fällt somit eine
4 Spannung ab, durch die der Transistor T10, der nach Art eines Stromspiegelverstärkers
der Diode D3 nachgeschaltet ist, durchgesteuert wird. Die Emitter-Kollektorstrecke
des Transistors Tlo
schließt somit den Widerstand R7 kurz, so daß
an der Basisemitterstrecke des Transistors T11 keine, für die Durchsteuerung dieses
Transistors T11 ausreichende Spannung abfällt. Die Spannungsteilerschaltung aus
dem Transistor T11, dem Widerstand R8 und dem Widerstand R9 bleibt folglich stromlos,
so daß die Spannung USFM auf Massepotential gezogen wird, was bedeutet, daß der
FM-Verstärker ohne Betriebsspannung bleibt.
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Da der Transistor T3 stromlos ist, bleibt auch der Transistor T14
gesperrt und am Kollektorwiderstand Rlo der Differenzverstärkerstufe aus den Transistoren
T12 und T13 fällt eine die Basisemitterstrecke des Transistors T15 durchsteuernde
Spannung ab. Die Spannungsteilerschaltung der Differenzverstärkerstufe aus den Transistoren
T12 und T13, die aus den Transistoren T15, dem Widerstand R11 und dem Widerstand
R12 besteht, ist somit stromführend, so daß am Anschlußpunkt A die gewünschte Betriebsspannung
für den AM-Verstarker abfällt.
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Soll nun vom AM-Betrieb auf FM-Betrieb umgeschaltet werden1 wird der
Schalter S rnit dem Anschlußpin verbunden1 so daß dieses Anschlußpin auf Masse gelegt
wird. Folglich erhält der AM-Verstärker keine Spannung A mehr. Zugleich wird der
Stromspiegelverstärker aus dr Diode D1 und dem Transistor T2 stromlos, so daß der
r Spannungsabfall am Widerstand R1 kleiner wird und das Potential an der Basiselektrode
des Transistors T3 über jenes an der Basiselektrode des Transistors T4 ansteigt.
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Folglich übernimmt der Transistor T3 den gesamten Strom der Stromquelle
Q1' wodurch an der Diode D2 ein Spannungsabfall entsteht, der zur Durchschaltung
des Transistors T14 und damit zur Kurzschließung des Widerstandes R10 ausreicht.
Daraus folgt, daß auch der Transistor T15 sperrt, so daß die Spannung USAM am Anschluß
A der Spannungsteilerschaltung aus dem Transistor T15, dem Widerstand R11 und dem
Widerstand R12 auf Massepotential gezogen wird. Der AM-Verstärker erhält somit keine
Betriebsspannung mehr. Da in diesem Fall aber die Diode D3 stromlos ist und somit
der Transistor Tlo gesperrt bleibt, fällt am Punkt B des Transistors T11 die Betriebsspannung
USFM für den FM-Verstärker ab.
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Die sichere Umschaltung vom AM- auf FM-Betrieb und umgekehrt kann
dadurch verbessert werden6 daß die Transistorflächen der Transistoren T10 und T14
bzw. die aktiven Flächen der Dioden D2 und D3 so gewählt werden, daß ein rascher
und eindeutiger Umschaltvorgang gewährleistet ist. Bei den Dioden D1, D2 und D3
kann es sich gleichfalls um Transistoren handeln, die durch entsprechende Verbindung
der Anschlußelektroden als Dioden betrieben werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
bestehen die Transistoren T1, T2, T3, T4, T5, T6, T8, T9, T12, T13, aus npn-Transistoren
während die Transistoren T7, T10, Tll, T14 und T15 hierzu komplementäre pnp-Transistoren
sind.