HINTERGRUND
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fernsehempfänger
mit einer Schaltung zur Ansteuerung eines mechanischen
Resonators, z.B. eines keramischen Filters oder dergleichen, und
insbesondere zur Ansteuerung eines solchen mechanischen Resonators
von einer Quelle hoher Impedanz, so daß die Eingangsimpedanz des
mechanischen Resonators die Quelle nennenswert belastet. Hier
soll unter Fernsehempfänger jeder Fernseh-Signalprozessor
verstanden werden, z.B. ein Video-Kassettenrecorder oder ein
Monitor mit oder ohne Anzeigeröhre in Form einer
Kathodenstrahlröhre.
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In dem Dokument DE-A 1 537 255 ist ein
Transistor-Zwischenträger-verstärker offenbart, der als Emitterfolger für die
Videosignale arbeitet und als Emitterverstärker für die
Audiosignale. Das hierin angesprochene Problem ist die Intermodulation
aufgrund von Änderungen der internen Kollektor-Basis-Kapazität
mit dem Signalpegel. Um dieses Problem zu lösen, ist eine Audio-
Serienfalle in der Emitterschaltung und entweder ein Widerstand
oder ein Transformator mit hohem Übersetzungsverhältnis in der
Kollektorschaltung des Transistorverstärkers vorgesehen. Ferner
ist der Emitter-Widerstand durch eine auf die
Intercarrier-Frequenz abgestimmte LC-Falle kurzgeschlossen.
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Keramische Filter und andere mechanische
Resonanzvorrichtungen werden allgemein in Femsehempfängern verwendet.
Beispielsweise hat die einem Detektor folgende Videoschaltung zur
Erzeugung eines zusammengesetzten Signals mit Farbvideo- und
Intercarrier-Komponenten oft eine keramische 4,5 MHz-Filterfalle zur
Entfernung des Ton-Intercarrier-Signals aus dem von dem
Videodetektor erzeugten zusammengesetzten Signal. Zusätzlich hat
die Tonverarbeitungsschaltung oft ein keramisches 4,5
MHz-Bandpaßfilter zum Durchlaß des 4,5
MHz-Intercarrier-Ton-Hilfsträgers, während der Rest des kombinierten Signals beseitigt wird.
Es wird von den Herstellern von integrierten Schaltungen mit
Detektoren in Anwendungsnotizen empfohlen, daß kombinierte Signale
mit den keramischen Filtern durch eine Quelle mit niedriger
Ausgangsimpedanz, z.B. einem Emitterfolger gekoppelt werden
sollten. Um jedoch die Funktion zu verbessern, z.B. den
Rauschabstand zu verbessern, ist es manchmal erforderlich, eine Extra-
Spannungsverstärkung vorzusehen, die von einem Emitterfolger
nicht verfügbar ist. Ein wirtschaftlicher Weg zur Erzielung
dieser Extra-Verstärkung besteht darin, eine der Signalketten, z.B.
die Tonkette zur Kollektorelektrode des Emitterfolgers zu
bewegen. Eine solche Anordnung ist im US-Patent US-A-3,091,659
(Massmann) beschrieben.
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Es wurde hier erkannt, daß dann, wenn der Ausgang für eine
der Signalketten, z.B. die Tonkette, zu einer
Transistor-Kollektorelektrode bewegt wird, ein Problem entsteht, weil die
Ausgangsquellen-Impedanz der Kollektorelektrode des Transistors
hoch ist (üblicherweise mehr als 100 kOhm). Diese
Ausgangsquellen-Impedanz ist viel größer als z.B. das Zehnfache der
Eingangsimpedanz des keramischen Filters, die sich beträchtlich mit
der Frequenz ändert. Beispielsweise hat das keramische
Ton-Bandpaßfilter des Ausführungsbeispiels eine verhältnismäßig niedrige
Impedanz, z.B. etwa 400 Ohm bei der Mittenfrequenz von 4,5 MHz,
und eine viel höhere Eingangsimpedanz, z.B. 2 bis 3 kOhm bei
Frequenzen, die von der Mittenfrequenz entfernt sind. Da die
relativ niedrige Eingangsimpedanz des keramischen Filters die
Signalquelle hoher Impedanz belastet, ändert sich die Verstärkung
der Transistorschaltung an der Kollektorelektrode mit der
Frequenz entsprechend der Anderung der Eingangsimpedanz des
keramischen Filters mit der Frequenz. Diese Kurve der Eingangsimpedanz
über der Frequenz des keramischen Filters ist im allgemeinen
vernachlässigbar, wenn das Signal von einer Quelle mit niedriger
Impedanz, z.B. 50 Ohm oder von einer Quellenimpedanz stammt, die
vergleichbar mit der Eingangsimpedanz des keramischen Filters
ist, z.B. derjenigen, die von einem Emitterfolger vorgesehen
wird. Bei Ansteuerung des keramischen Filters von einer Quelle
mit hoher Impedanz wird der Verlauf der Eingangsimpedanz über
der Frequenz des keramischen Filters jedoch ein unerwünschter
Faktor, da er eine Zunahme der Verstärkung bei Frequenzen
bewirkt, z.B. bei der 3,58 MHz-Farb-Hilfsträgerfrequenz, die das
Bandpaßfilter ausfiltern soll. Demzufolge ist es erwünscht,
einen wirtschaftlichen weg zur Erzielung einer Extra-Verstärkung
durch Ansteuerung der mechanischen Resonanzvorrichtung, z.B.
eines keramischen Filters, von der Kollektorelektrode eines
Transistors vorzusehen (anstatt an der Emitterelektrode),
während der Eingangsimpedanz-Belastungseffekt des keramischen
Filters auf die an der Kollektorelektrode vorgesehene Signalquelle
mit hoher Impedanz überwunden wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dieses Problem wird durch die in den Ansprüchen 1 bis 5
definierte Erfindung gelöst.
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Die beanspruchte Erfindung betrifft eine Signalquelle mit
hoher Impedanz, die eine mechanische Resonanzvorrichtung mit
verhältnismäßig niedriger Eingangsimpedanz ansteuert, z.B. ein
keramisches Filter mit einer Eingangsimpedanz, die sich mit der
Frequenz ändert. Die Quelle mit der hohen Impedanz wird durch
eine Resonanzschaltung erhöht, die auf die Mittenfrequenz der
mechanischen Resonanzvorrichtung abgestimmt ist. Die Ränder der
abgestimmten Resonanzschaltung nehmen in ihrer Impedanz an
beiden Seiten der interressierenden Mittenfrequenz nennenswert ab
und kompensieren die Änderung der Schaltungsverstärkung mit der
Frequenz aufgrund der Änderung der Eingangsimpedanz des
keramischen Filters mit der Frequenz. Somit ist die Änderung der
Impedanzkurve mit der Frequenz der Resonanzschaltung komplementär zu
der Änderung der Kurve der Eingangsimpedanz des keramischen
Filters mit der Frequenz.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen stellen dar:
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Fig. 1 ein teilweises Blockschaltbild und teilweise
schematische Teile eines Fernsehempfängers gemäß
Aspekten der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 2 eine repräsentative Kurve der Impedanz über der
Frequenz einer abgestimmten Schaltung mit einer
Mittenfrequenz von 4,5 MHz.
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Fig. 3 eine Darstellung der Kurve der Eingangsimpedanz
über der Frequenz eines keramischen Filters,
einer abgestimmten Schaltung und die kumulative
Wirkung von beiden gemäß Aspekten der
vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Unter Bezugnahme auf die zeichnunge, in denen gleiche
Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, sind in Fig. 1
maßgebende Teile eines Fernsehempfängers dargestellt. Ein
Fernsehsignal wird an Antennenanschlüssen 12 von einer Antenne
empfangen, die Sendungen über die Luft empfängt, oder von einem
Kabelsystem, einem Video-Kassettenrecorder oder dergl. und wird
einem Hochfrequenz-(HF)-Verstärker 10 zugeführt, der seinerseits
das Signal einer Mischstufe 14 zuführt. Sowohl der Verstärker 10
als auch die Mischstufe 14 sind Teile eines Tuners, der das
gewünschte Signal auswählt und es in ein
zwischenfrequenz-(ZF)-Signal
für die weitere Verarbeitung umwandelt. Das ZF-Signal wird
in einem zwischenfrequenz-Verstärker 16 verstärkt und dann einem
Video-Gleichrichter 18 zugeführt. Das gleichgerichtete
zusammengesetzte Videosignal enthält ein frequenzmoduliertes
Ton-Intercarrier-Signal mit 4,5 MHz und ein Videosignal. Das Videosignal
enthält eine Basisband-Luminanzkomponente und ein
phasenmoduliertes Chrominanz-Hilfsträgersignal mit 3,58 MHz. Die
Luminanzkomponente enthält Synchronimpulse. Die vorliegende
Ausführungsform betrifft primär die Abtrennung der Video- und Ton-ZF-
Signale, und demzufolge werden die anderen Aspekte des
zusammengesetzten Signals nicht weiter erläutert.
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Das gleichgerichtete zusammengesetzte Signal wird über die
Leitung 20 der Basiselektrode eines Transistors 22 zugeführt.
Etwa dasselbe zusammengesetzte Amplitudensignal wird an der
Emitterelektrode des Transistors 22 an einem Widerstand 24
erzeugt und einer 4,5 MHz-Keramik-Filterfalle 26 durch einen
Isolations-Widerstand 28 zugeführt. Das tonmodulierte 4,5
MHz-Intercarrier-Tonsignal wird von dem zusammengesetzten Signal durch
die Falle 26 entfernt, und das verbleibende Videosignal wird
einem Video-Verarbeitungsabschnitt (nicht dargestellt) für die
weitere Verarbeitung durch einen Transistor 30 zugeführt. Die
weitere Verarbeitung des Videosignals ist für die vorliegende
Erfindung nicht unmittelbar relevant und wird daher nicht weiter
beschrieben.
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Um dem Intercarrier-Tonsignal eine zusätzliche
Spannungsverstärkung zu verleihen, um den Ton-Rauschabstand zu verbessern,
wird bei der beispielsweisen Ausführungsform das Intercarrier-
Tonsignal von der Kollektorelektrode (anstatt von der
Emitterelektrode) des Transistors 22 genommen. Die Kollektorelektrode
des Transistors 22 ist mit einem Kondensator 34 verbunden, der
parallel zu einer Induktivität 36 liegt, wodurch eine
abgestimmte Parallel-Resonanzschaltung gebildet wird. Die Werte des
Kondensators 34 und der Induktivität 36 werden so gewählt, daß
eine Resonanz bei der 4,5 MHz-Ton-Intercarrier-Frequenz erzeugt
wird. Die Versorgungsspannung für den Transistor 22 wird über
ein Tiefpaßfilter zugeführt, das aus einem Widerstand 38 und
einem Kondensator 40 besteht. Das Intercarrier-Tonsignal, das an
der Kollektorelektrode des Transistors 22 erzeugt wird, wird
über einen fakultativen Gleichstrom-Entkopplungs-Kondensator 41
und einen fakultativen Isolations-Widerstand 43 einem
Keramikfilter 42 zugeführt, das ein Bandpaßfilter ist, das bei der 4,5
MHz-Intercarrier-Frequenz zentriert ist. Das Bandpaßfilter 42
entfernt faktisch das gesamte Videosignal, das sonst vorhanden
sein würde.
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Wie oben erwähnt wurde, ist die Ausgangsimpedanz an der
Kollektorelektrode eines Transistors viel höher als die
frequenzabhängige Eingangsimpedanz des Bandpaß-Keramikfilters 42. Die
Eingangsimpedanz des Filters 42 hat bei der beispielsweisen
Ausführungsform einen minimalen Wert von etwa 400 Ohm bei der 4,5 MHz-
Mittenfrequenz und nimmt schnell auf 2 oder 2 kOhm an den beiden
Seiten der Mittenfrequenz zu. Dieser Verlauf der
Eingangsimpedanz über der Frequenz ist in Fig. 3 durch die Kurve "a"
dargestellt, die einen Sattel- oder Talpunkt hat, und die sich bei
von der Mittenfrequenz von 4,5 MHz entfernten Frequenzen nach
oben erstreckt. Ohne die abgestimmte Schaltung 34/36 würde
aufgrund der Wechselstrom-Last der Kollektorelektrode des
Transistors 22 mit der verhältnismäßig hohen Ausgangsimpedanz durch
das Bandpaßfilter 42 mit der verhältnismäßig niedrigen
Eingangsimpedanz der Verlauf der Verstärkung über der Frequenz des
Transistors, der an der Kollektorelektrode erzeugt wird, sich
entsprechend der Änderung der Eingangsimpedanz des Bandpaßfilters
42 wie in der Kurve "a" von Fig. 3 ändern. Dies ist unerwünscht,
da die resultierende Kennlinie der Verstärkung über der Frequenz
gegensätzlich zu der gewünschten
Bandpaßfilter-Transfer-Charakteristik des Filters 42 ist. Genauer gesagt ist die
resultierenden Verstärkung über der Frequenz unerwünscht, weil sie eine
beträchtlich höhere Verstärkung, u.a. bei der unerwünschten 3,58
MHz-Chroma-Hilfsträgerfrequenz vorsieht als bei der erwünschten
4,5 MHz-Intercarrier-Tonsignalfrequenz. Die höhere Amplitude des
3,58 MHz-Farb-Hilfsträgersignals kann bewirken, daß der
Transistor 22 geklemmt oder gesättigt wird (Beeinflussung des
Dynamikbereichs
des Transistors 22), und es kann unerwünschte
Komponenten in dem wiedergegebenen Audiosignal erzeugen, die
insbesondere wahrnehmbar sind, wenn eine verhältnismäßig breitbandige
stereophonische Verarbeitung verwendet wird.
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Dieser Effekt der Änderung in der Verstärkung über der
Frequenz wird durch die abgestimmte Parallel-Resonanzschaltung
überwunden, die aus dem Kondensator 34 un der Induktivität 36
besteht. Die abgestimmte Schaltung 34/36 hat einen
Impedanzverlauf, der in Fig. 2 und durch die Kurve "c" in Fig. 3
dargestellt ist. Wie man sieht, hat die abgestimmte Schaltung 34/36
eine hohe Impedanz bei der gewünschten Frequenz von 4,5 MHz,
aber die Impedanz fällt rasch bei Frequenzen an beiden Seiten
von 4,5 MHz ab. Im Ergebnis wird eine größere Verstärkung an der
Kollektorelektrode des Transistors 22 bei 4,5 MHz als bei den
außerhalb der Mitte liegenden Frequenzen von beispielsweise 3,58
MHz erzielt. Somit liefert die Parallel-Resonanzschaltung 34/36
einen Verlauf "c" der Impedanz über der Frequenz, der
komplementär zu dem der Eingangsimpedanz des Keramik-Bandpaßfilters 42
ist. Die Kombination der beiden Kurven erzeugt einen mit einer
Spitze versehenen Verlauf, der durch die Kurve "b" von Fig. 3
gezeigt wird.
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Die Impedanz über der Frequenz der abgestimmten Schaltung
34/36 kann durch Auswahl des richtigen L/C-Verhältnisses
eingestellt werden, das die Impedanz der Parallel-Resonanzschaltung
bei der Resonanzfrequenz bestimmt, und des richtigen "Q" der
Parallel-Resonanzschaltung, das die Neigung der Ränder bestimmt.
Bei der beispielsweisen Ausführungsform hat die Induktivität 36
2,2 Mikrohenry, und der Kondensator 34 ist ein 560 Picofarad-
Kondensator. Die Form der Kurve "c" kann so zugeschnitten
werden, daß sie die Wirkung des fakultativen Isolationswiderstandes
43 und/oder eines fakultativen Nebenschluß-Widerstandes 46
berücksichtigt, die oft bei Keramikfiltern verwendet werden und
die Amplitude und die Neigung der Kurve "b" von Fig. 3 leicht
ändern.
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Die Wirkung der abgestimmten Parallel-Resonanzschaltung
34/36 kann auf zweierlei Weise betrachtet werden. Zunächst kann
in Betracht gezogen werden, daß die abgestimmte Schaltung
Quellenimpedanzen bei von der Mittenfrequenz entfernten Frequenzen
erniedrigt. Dies kompensiert die Änderung der Belastung aufgrund
der Zunahme der Eingangsimpedanz des Keramikfilters 22 mit der
Frequenz. Zweitens "schwemmt" die Resonanzschaltungs-Impedanz
die Eingangsimpedanz des Bandpaßfilters 42 bei von der
Resonanzfrequenz entfernten Frequenzen aus. Als Ergebnis wird die
Verstärkung des Transistors 22 bei diesen entfernten Frequenzen
stark vermindert und kompensiert die Zunahme der Verstärkung,
die von der Zunahme der Eingangsimpedanz des Keramikfilters 42
bei diesen entfernten Frequenzen herrühren würde.
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Ein ähnliches Belastungsproblem ist hinsichtlich der 4,5
MHz-Falle 26 in dem Videoabschnitt nicht betroffen, da der
Videoabschnitt von der Emitterelektrode des Transistors gespeist
wird, der eine niedrige Quellenimpedanz hat, die üblicherweise
viel niedriger ist als die Eingangsimpedanz der Falle 26.
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Auf diese Weise führt die abgestimmte Schaltung 34, 36 eine
Impedanzkurve ein, die komplementär zu der der Eingangsimpedanz
des Keramikfilters 42 ist, während noch die Ableitung einer
nennenswerten Verstärkung von dem Transistor 22 bei der 4,5 MHz
Bandpaß-Mittenfrequenz (wo die Resonanzschaltung 34, 36 in
Resonanz ist), zugelassen wird.
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Obwohl die vorliegende Ausführungsform einen NPN-Transistor
zeigt, liegt es im Rahmen de vorliegenden Erfindung, daß ein
PNP-Transistor verwendet werden kann, oder ein FET entweder vom
Anreicherungs- oder Verarmungs-Typ, bei dem die Drain-Elektrode
die Ausgangselektrode mit der hohen Impedanz sein würde, oder
jede andere geeignete Vorrichtung oder Schaltung mit einem
Ausgang hoher Impedanz zur Ansteuerung eines Keramikfilters oder
dergleichen.