DE60204532T2 - Oszillatorschaltung - Google Patents

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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schaltung (IC) für einen Oszillator, der insbesondere geeignet ist, einen dezentralen bzw. lokalen Oszillator eines TV-Tuners aufzubauen.
  • 2. Beschreibung des in Beziehung stehenden Stands der Technik
  • Eine herkömmliche integrierte Schaltung für einen Oszillator (im weiteren Verlauf hierin der Einfachheit halber als "IC" bezeichnet), die in TV-Tunern verwendet wird, wird im Folgenden mit Bezug auf 3 beschrieben.
  • Es wird ein IC 60 bereitgestellt mit einer Konstantstromquelle 63 und einem Paar von Oszillationstransistoren 61 und 62, deren Emitter miteinander verbunden sind. Der Emitter des ersten Oszillationstransistors 61 und der Emitter des zweiten Oszillationstransistors 62 sind mit der Konstantstromquelle 63 verbunden. Über jeweilige Energieversorgungswiderstände werden Spannungen an die Kollektoren der Oszillationstransistoren 61 und 62 angelegt.
  • Der IC 60 wird außerdem mit ersten bis vierten Kopplungskondensatoren 64 bis 67 ausgestattet.
  • Der IC 60 hat einen ersten Anschluss 60a und einen zweiten Anschluss 60b. Die Basis des ersten Oszillationstransistors 61 und der Kollektor des zweiten Oszillationstransistors 62 sind mit dem ersten Anschluss 60a über den ersten Kopplungskondensator 64 bzw. den zweiten Kopplungskondensator 65 verbunden.
  • Der Kollektor des ersten Oszillationstransistors 61 und die Basis des zweiten Oszillationstransistors 62 sind mit dem zweiten Anschluss 60b über den dritten Kopplungskondensator 66 bzw. den vierten Kopplungskondensator 67 verbunden.
  • Der IC 60 ist mit einer Diode 68 ausgestattet, deren Kathode mit dem ersten Anschluss 60a verbunden ist und deren Anode mit Masse verbunden ist, und ist mit einer Diode 69 ausgestattet, deren Kathode mit dem zweiten Anschluss 60b und deren Anode mit Masse verbunden sind.
  • Der IC 60 ist außerdem ausgestattet mit einer Konstantstromquelle 73 und einem Paar von Oszillationstransistoren 71 und 72, deren Emitter miteinander verbunden sind. Die Emitter des dritten Oszillationstransistors 71 und des vierten Oszillationstransistors 72 sind mit der Konstantstromquelle 73 verbunden. Über jeweilige Energieversorgungswiderstände werden Spannungen an die Kollektoren der Oszillationstransistoren 71 und 72 angelegt.
  • Der IC 60 ist weiterhin ausgestattet mit einem fünften Kopplungskondensator 74, der mit der Basis des dritten Oszillationstransistors 71 verbunden ist, einem sechsten Kopplungskondensator 75, der mit dem Kollektor des vierten Oszillationstransistors 72 verbunden ist, und einem Kondensator 76, der die Basis des vierten Oszillationstransistors 72 mit Masse verbindet.
  • Der IC 60 hat einen dritten Anschluss 60c. Der fünfte Kopplungskondensator 74 verbindet die Basis des dritten Oszillationstransistors 71 mit dem dritten Anschluss 60c. Der sechste Kopplungskondensator 75 verbindet den Kollektor des vierten Oszillationstransistors 72 mit dem dritten Anschluss 60c.
  • Der IC 60 ist ausgestattet mit einer Diode 77, deren Kathode mit dem dritten Anschluss 60c und deren Anode mit Masse verbunden sind.
  • Die drei Dioden 68, 69 und 77 wirken als Schutzdioden, um zu verhindern, dass die Oszillationstransistoren 61, 62 und 71 als Folge statischer Aufladung durchschlagen, die von außen über die Anschlüsse 60a, 60b und 60c einfließt.
  • Falls eine Resonanzschaltung zwischen dem ersten Anschluss 60a und dem zweiten Anschluss 60b des IC 60 bereitgestellt wird, wird ein symmetrischer oder abgeglichener Oszillator gebildet, der mittels dem ersten und dem zweiten Oszillationstransistor 61 und 62 arbeitet. Falls ein Ende einer anderen Resonanzschaltung mit dem dritten Anschluss 60c verbunden wird und das andere Ende mit Masse verbunden wird, wird ein unsymmetrischer oder unabgeglichener Oszillator gebildet, der mittels dem dritten und vierten Oszillationstransistor 71 und 72 arbeitet.
  • Außerhalb des IC 60 werden eine erste Resonanzschaltung 81 und eine zweite Resonanzschaltung 82 bereitgestellt. Die erste Resonanzschaltung 81, welche eine parallele Resonanzschaltung mit einem Induktivität-Element 81a und einer Varactordiode 81b ist, wird zwischen dem ersten Anschluss 60a und dem zweiten Anschluss 60b vorgesehen. Die Anode der Varactordiode 81b ist über einen Widerstand 81c DC-geerdet, und eine Abstimmspannung Vt wird an ihre Kathode angelegt. Diese Oszillationsschaltung wird als ein dezentraler oder lokaler Oszillator für das Empfangen eines TV-Signals des UKW-Bands (VHF high band) verwendet.
  • Ein Ende der zweiten Resonanzschaltung 82, welche eine parallele Resonanzschaltung mit einem Induktivität-Element 82a und einer Varactordiode 82b ist, ist mit dem dritten Anschluss 60c verbunden, und das andere Ende ist mit Masse verbunden. Die Anode der Varactordiode 82b ist DC-geerdet über das Induktivität-Element 82a, und die Abstimmspannung Vt wird an ihre Kathode angelegt. Dieser Oszillator wird als ein dezentraler oder lokaler Oszillator für das Empfangen eines TV-Signals in einem niedrigen Band verwendet. EP 0 846 989 A beschreibt einen ähnlichen integrierten Schaltungs-Oszillator mit Dioden für elektrostatischen Schutz.
  • Die Dioden, die vorgesehen sind, einen elektrostatisch bedingten Durchschlag der Oszillationstransistoren zu verhindern, haben äquivalente Kapazitätskomponenten (ungefähr 1 pF) und sind in paralleler Weise mit den Resonanzschaltungen verbunden. Aus diesem Grund bleibt/bleiben, indem die Oszilla tionsfrequenz mittels der Abstimmspannung Vt, die an die Varactordiode der betroffenen Resonanzschaltung angelegt wird, verändert wird, die Kapazitätskomponente(n) der Diode(n) wirksam, sogar wenn die Kapazität der Varactordiode auf einen Minimalwert gesetzt ist. Dies bedeutet ein Problem dahingehend, dass die variablen Bereiche der Oszillationsfrequenzen eingeengt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die variablen Bereiche der Oszillationsfrequenzen, die mit den Dioden zum Schutz vor elektrostatisch bedingtem Durchschlag eingeengt werden, zu vergrößern.
  • Um das o.g. Problem zu lösen, stellt die Erfindung eine integrierte Schaltung für einen Oszillator bereit, wie im Anspruch 1 angegeben. Sie umfasst im Wesentlichen einen internen Oszillationstransistor, einen Anschluss, welcher mit der Basis des Oszillationstransistors verbunden ist und mit welchem eine externe Resonanzschaltung verbunden ist, und eine interne Diode, vorgesehen zwischen dem Anschluss und dem Masseanschluss, zum Schutz vor elektrostatisch bedingtem Durchschlag des Oszillationstransistors, wobei die Diode mit einer in Sperrrichtung wirkenden Vorspannung versorgt wird.
  • Die Diode ist eine serielle Verbindung von zwei Dioden, die mit der in Sperrrichtung wirkenden Vorspannung versorgt werden.
  • Der IC kann weiterhin einen ersten Widerstand aufweisen, der in Serie zu den zwei Dioden vorgesehen wird.
  • Der erste Widerstand kann einen Widerstandswert von 50 bis 200 Ω aufweisen.
  • Der IC kann weiterhin einen internen zweiten Widerstand für DC-Erdung des Anschlusses umfassen, so dass die Kathoden der zwei Dioden miteinander verbunden werden und mit der in Sperrrichtung wirkenden Vorspannung ver sorgt werden, wobei die Anode einer Diode mit Masse verbunden ist und die Anode der anderen Diode mit dem Anschluss durch den ersten Widerstand verbunden ist.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Folgenden im Wege eines Beispiels beschrieben, wobei auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird, wobei:
  • 1 eine Darstellung einer Schaltung ist, die eine Konfiguration eines IC für einen Oszillator darstellt;
  • 2 eine Darstellung einer Schaltung ist, welche die Konfiguration eines IC für einen Oszillator gemäß der Erfindung darstellt; und
  • 3 eine Darstellung einer Schaltung ist, welche die Konfiguration eines konventionellen IC für einen Oszillator darstellt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Im Folgenden wird ein IC für einen Oszillator (im weiteren Verlauf der Einfachheit halber als "IC" bezeichnet) mit Bezug auf 1 beschrieben, welche für sich nicht die Erfindung veranschaulicht. Ein IC 10 wird mit einer Konstantstromquelle 13 und einem Paar von Oszillationstransistoren 11 und 12 ausgestattet, deren Emitter miteinander verbunden sind. Der Emitter des ersten Oszillationstransistors 11 und der Emitter des zweiten Oszillationstransistors 12 sind mit der Konstantstromquelle 13 verbunden. Über Energieversorgungswiderstände werden Spannungen jeweils an die Kollektoren der Oszillationstransistoren 11 und 12 angelegt.
  • Der IC 10 wird außerdem mit ersten bis vierten Kopplungskondensatoren 14 bis 17 ausgestattet.
  • Der IC 10 hat einen ersten Anschluss 10a und einen zweiten Anschluss 10b. Die Basis des ersten Oszillationstransistors 11 und der Kollektor des zweiten Oszillationstransistors 12 sind mit dem ersten Anschluss 10a über den ersten Kopplungskondensator 14 bzw. den zweiten Kopplungskondensator 15 verbunden. Der Kollektor des ersten Oszillationstransistors 11 und die Basis des zweiten Oszillationstransistors 12 sind mit dem zweiten Anschluss 10b über den dritten Kopplungskondensator 16 bzw. den vierten Kopplungskondensator 17 verbunden.
  • Der IC 10 ist mit einer Diode 18 ausgestattet, deren Kathode mit dem ersten Anschluss 10a und deren Anode mit Masse verbunden sind, und mit einer Diode 19, deren Kathode mit dem zweiten Anschluss 10b und deren Anode mit Masse verbunden sind.
  • Die Diode 18 ist in Sperrrichtung vorgespannt, wobei sie an ihrer Kathode mit einer Spannung von einer 5 V-Spannungsquelle über einen Widerstand 20 versorgt wird. In ähnlicher Weise ist die Diode 19 in Sperrrichtung vorgespannt, wobei sie an ihrer Kathode mit einer Spannung von der Spannungsquelle über einen Widerstand 21 versorgt wird.
  • Der IC 10 ist außerdem mit einer Konstantstromquelle 33 und einem Paar von Oszillationstransistoren 31 und 32 ausgestattet, deren Emitter miteinander verbunden sind. Der Emitter des dritten Oszillationstransistors 31 und der Emitter des vierten Oszillationstransistors 32 sind mit der Konstantstromquelle 33 verbunden. Über Energieversorgungswiderstände werden Spannungen jeweils an die Kollektoren der Oszillationstransistoren 31 und 32 angelegt.
  • Der IC 10 ist weiterhin ausgestattet mit einem fünften Kopplungskondensator 34, der mit der Basis des dritten Oszillationstransistors 31 verbunden ist, mit einem sechsten Kopplungskondensator 35, der mit dem Kollektor des vierten Oszillationstransistors 32 verbunden ist, und mit einem Kondensator 36, welcher die Basis des vierten Oszillationstransistors 32 mit Masse verbindet.
  • Der IC 10 hat einen dritten Anschluss 10c. Der fünfte Kopplungskondensator 34 verbindet die Basis des dritten Oszillationstransistors 31 mit dem dritten Anschluss 10c. Der sechste Kopplungskondensator 35 verbindet den Kollektor des vierten Oszillationstransistors 32 mit dem dritten Anschluss 10c.
  • Der IC 10 ist mit einer Diode 37 ausgestattet, deren Kathode mit dem dritten Anschluss 10c und deren Anode mit Masse verbunden sind. Die Diode 37 ist in Sperrrichtung vorgespannt, wobei sie an ihrer Kathode mit einer Spannung von der Spannungsquelle über einen Widerstand 38 versorgt wird.
  • Die drei Dioden 18, 19 und 37 haben die Funktion von Schutzdioden, um die Oszillationstransistoren 11, 12 und 31 davor zu schützen, dass sie als Folge von statischer Aufladung durchschlagen oder beschädigt werden, die von extern über die Anschlüsse 10a, 10b und 10c einfließt.
  • Falls eine Resonanzschaltung zwischen dem ersten Anschluss 10a und dem zweiten Anschluss 10b des IC 10 vorgesehen wird, wird ein symmetrischer oder abgestimmter Oszillator gebildet, der mittels dem ersten und dem zweiten Oszillationstransistor 11 und 12 arbeitet. Falls ein Ende einer anderen Resonanzschaltung mit dem dritten Anschluss 10c verbunden ist und das andere Ende mit Masse verbunden ist, wird ein unsymmetrischer oder unabgestimmter Oszillator gebildet, der mittels dem dritten und vierten Oszillationstransistor 31 und 32 arbeitet.
  • Eine erste Resonanzschaltung 41 und eine zweite Resonanzschaltung 42 werden außerhalb des IC 10 bereitgestellt. Die erste Resonanzschaltung 41, welche eine parallele Resonanzschaltung mit einem Induktivität-Element 41a und einer Varactordiode 41b ist, wird zwischen dem ersten Anschluss 10a und dem zweiten Anschluss 10b vorgesehen. Die Anode der Varactordiode 41b ist durch einen Widerstand 43 DC-geerdet, und eine Abstimmspannung Vt wird an ihre Kathode angelegt. Diese Oszillationsschaltung wird als ein lokaler oder dezentraler Oszillator zum Empfangen eines TV-Signals des UKW-Bands (VHF high band) verwendet.
  • Ein Ende der zweiten Resonanzschaltung 42, welche eine parallele Resonanzschaltung mit einem Induktivität-Element 42a und einer Varactordiode 42b ist, ist mit dem dritten Anschluss 10c verbunden, und das andere Ende ist mit Masse verbunden. Die Anode der Varactordiode 42b ist durch das Induktivität-Element 42a DC-geerdet, und die Abstimmspannung Vt wird an ihre Kathode angelegt. Dieser Oszillator wird als ein lokaler oder dezentraler Oszillator zum Empfangen eines TV-Signals eines niedrigen Bands (Low-Band TV-Signal) verwendet.
  • Mit der o.g. Konfiguration sind, da die 5V-Vorspannung, die in Sperrrichtung wirkt, an die Dioden 18, 19 und 37 angelegt wird, ihre äquivalenten Kapazitäten so klein wie etwa 0,7 pF. Aus diesem Grund werden die verbleibenden Kapazitäten aufgrund der Dioden 18, 19 und 37 klein, und die variablen Bereiche der Oszillationsfrequenzen werden weiter als in dem herkömmlichen Fall.
  • 2 zeigt eine Konfiguration gemäß der Erfindung, in welcher zwei Dioden für jeden der Anschlüsse 10a, 10b und 10c vorgesehen sind, um elektrostatisch bedingten Durchschlag zu verhindern.
  • Das heißt, eine serielle Verbindung von zwei Dioden 45 und 46 wird zwischen dem ersten Anschluss 10a und Masse vorgesehen. Die Anode der einen Diode 45 ist mit Masse verbunden, und ihre Kathode ist mit der Kathode der anderen Diode 46 verbunden. Die Anode der Diode 46 ist mit dem ersten Anschluss 10a durch einen ersten Widerstand 47 (50 bis 200 Ω) verbunden. Der erste Anschluss 10a ist durch einen zweiten Widerstand 48 DC-geerdet. Über den Widerstand 20 wird die Spannung an die Kathoden der Dioden 45 und 46 angelegt.
  • In ähnlicher Weise wird eine serielle Verbindung von zwei Dioden 49 und 50 zwischen dem zweiten Anschluss 10b und dem Masseanschluss vorgesehen. Die Anode der einen Diode 49 ist mit Masse verbunden, und ihre Kathode ist mit der Kathode der anderen Diode 50 verbunden. Die Anode der Diode 50 ist mit dem zweiten Anschluss 10b durch einen ersten Widerstand 51 (50 bis 200 Ω) verbunden. Der zweite Anschluss 10b ist durch einen zweiten Widerstand 52 DC-geerdet. Über den Widerstand 21 wird die Spannung an die Kathoden der Dioden 49 und 50 angelegt.
  • Weiterhin wird eine serielle Verbindung von zwei Dioden 53 und 54 zwischen dem dritten Anschluss 10c und dem Masseanschluss vorgesehen. Die Anode der einen Diode 53 ist mit Masse verbunden, und ihre Kathode ist mit der Kathode der anderen Diode 54 verbunden. Die Anode der Diode 54 ist mit dem dritten Anschluss 10c durch einen ersten Widerstand 55 (50 bis 200 Ω) verbunden. Der dritte Anschluss 10c ist durch einen zweiten Widerstand 56 DC-geerdet. Über den Widerstand 38 wird die Spannung an die Kathoden der Dioden 53 und 54 angelegt.
  • Mit der oben beschriebenen Konfiguration wird die Anode der Varactordiode 41b der ersten Resonanzschaltung 41, falls direkt mit dem ersten Anschluss 10a verbunden, durch den zweiten Widerstand 48 mit Masse verbunden. Falls direkt mit dem dritten Anschluss 10c verbunden, wird die Anode der Varactordiode 42b der zweiten Resonanzschaltung 42 durch den zweiten Widerstand 56 mit Masse verbunden.
  • Da die serielle Verbindung der zwei in Sperrrichtung vorgespannten Dioden zwischen jedem Anschluss und dem Masseanschluss vorgesehen ist, wird die gesamte äquivalente verbleibende Kapazität halbiert, und die variablen Bereiche der Oszillationsfrequenzen können entsprechend weiter vergrößert werden. Da der erste Widerstand in Serie zu den zwei Dioden geschaltet ist, ist eine äquivalente Kapazität, welche parallel zu der Resonanzschaltung hinzu addiert wird, wenn die serielle Schaltung des ersten Widerstands und der zwei Dioden in eine parallele Schaltung gewandelt wird, sogar kleiner. Außerdem können, da die zweiten Widerstände die jeweiligen Anschlüsse DC-erden, die zwei Dioden durch die Spannung, die an ihre Kathoden angelegt wird, in Sperrrichtung vorgespannt werden, und die Anoden der Varactordioden der externen Resonanzschaltungen können durch die zweiten Widerstände mit Masse verbunden werden.
  • Wie oben beschrieben, sieht die Schaltung gemäß 1 einen IC für einen Oszillator vor, umfassend einen internen Oszillationstransistor; einen Anschluss, welcher mit der Basis des Oszillationstransistors verbunden ist und mit welchem eine externe Resonanzschaltung zu verbinden ist; und eine interne Diode zwischen dem Anschluss und dem Masseanschluss, um einen elektrostatisch bedingten Durchschlag des Oszillationstransistors zu verhindern, wobei die Diode mit einer in Sperrrichtung wirkenden Vorspannung versorgt wird. Aus diesem Grund wird die äquivalente Kapazität der Diode klein, und der variable Bereich der Oszillationsfrequenz wird entsprechend vergrößert.
  • Da gemäß der Erfindung nun zwei in Sperrrichtung vorgespannte Dioden miteinander in Serie verbunden sind, wird die äquivalente Kapazität weiter reduziert.
  • Da ein erster Widerstand in Serie zu den zwei Dioden vorgesehen wird, ist eine äquivalente Kapazität, die erhalten wird, wenn die Serienschaltung der zwei Dioden und des ersten Widerstands in eine parallele Schaltung gewandelt wird, sogar kleiner.
  • Da der erste Widerstand einen Widerstandswert von 50 bis 200 Ω aufweist, kann die äquivalente Kapazität vermindert werden, während der Effekt des Verhinderns von elektrostatisch bedingtem Durchschlag aufrechterhalten wird.
  • Der IC umfasst weiterhin einen internen zweiten Widerstand zur DC-Erdung des Anschlusses und ist derart ausgebildet, dass die Kathoden der zwei Dioden miteinander verbunden sind und mit der in Sperrrichtung wirkenden Vorspannung versorgt werden, dass die Anode einer Diode mit Masse verbunden ist und dass die Anode der anderen Diode mit dem Anschluss durch den ersten Widerstand verbunden ist. Daher können die zwei Dioden in einfacher Weise in Sperrrichtung vorgespannt werden. Weiterhin kann die Anode einer Varactordiode einer externen Resonanzschaltung, wenn sie direkt mit dem Anschluss verbunden ist, durch den zweiten Widerstand DC-geerdet werden. Demzufolge kann die Anzahl von verwendeten Komponenten reduziert werden.

Claims (3)

  1. Integrierte Schaltung (10) für einen Oszillator, umfassend: einen internen Oszillationstransistor (11); einen Anschluss (10a), welcher mit der Basis des Oszillationstransistors verbunden ist und mit welchem eine externe Resonanzschaltung (41) verbunden ist; gekennzeichnet durch zwei in Reihe geschaltete Dioden (45, 46), deren Kathoden miteinander verbunden sind, wobei die Anode einer der zwei in Reihe geschalteten Dioden masseverbunden ist und eine Spannung an deren Kathode angelegt ist, um beide Dioden in Sperrrichtung vorzuspannen, wobei die Anode der anderen Diode mit dem Anschluss verbunden ist, wobei ein elektrostatisch bedingter Durchschlag des Oszillationstransistors durch die zwei in Reihe geschalteten Dioden verhindert ist.
  2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, wobei ein erster Widerstand (47) in Reihe zu den zwei in Reihe geschalteten Dioden geschaltet ist.
  3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Resonanzschaltung eine Varactordiode (41b) aufweist, die integrierte Schaltung einen zweiten Widerstand (48) beinhaltet, der intern zwischen den Anschluss und Masse geschaltet ist, so dass ein Vorspannstrom in der anderen Diode der zwei in Reihe geschalteten Dioden fließt, die Anode der Varactordiode mit dem Anschluss verbunden ist, eine Steuerspannung an die Kathode der Varactordiode angelegt wird, und ein Vorspannstrom in der Varactordiode über den zweiten Widerstand fließt.
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