FI92117B - Transistorisekoitin - Google Patents

Description

92117

Transistorisekoitin

Esillä oleva keksintö liittyy transistorisekoitti-miin käytettäväksi televisiovastaanottimessa radiotaajui-5 sen televisiosignaalin ja paikallisoskillaattorisignaalin sekoittamiseksi sellaisen välitaajuusulostulon aikaansaamista varten, joka sisältää mainittujen radiotaajuus- ja paikallisoskillaattorisignaalien erosignaalin.

Normaalit yleisradiotelevisiolähetykset Yhdysval-10 loissa ja monissa muissa maissa on nimetty käyttämään standardeja kantoaaltotaajuuksia, jotka vastaavat vastaavia TV-yleisradiokanavia. Nykyisin ovat käytännössä kaikki televisiovastaanottimet heterodynetyyppisiä käyttäen se-koitinta tuottamaan välitaajuussignaali (IF), joka on täl-15 lä hetkellä standardisoitu Yhdysvalloissa taajuudeksi 45,75 MHz välitaajuuskuvakantoaatoa varten ja taajuudeksi 41,25 MHz äänikantoaaltoa varten. Käytännössä paikallis-oskillaattori, joka tuottaa signaalin sekoitettavaksi vastaanotetun radiotaajuisen signaalin (RF) kanssa, niin että 20 tuotetaan välitaajuussignaalit, toimii lähes aina taajuudella, joka on radiotaajuisen signaalin taajuuden yläpuolella. Tämän seurauksena vastaavat paikallisoskillaattori-taajuudet erilaisten kanavien oikeaa virittämistä varten on tehokkaasti standardisoitu, koska oskillaattoritaajuus 25 on silloin vastaanotettavaan, standardiin radiotaajuuteen nähden suurempi määrän, joka on yhtä suuri kuin standardisoitu välitaajuus.

Superheterodynevastaanottimessa voi aiheutua häiriöitä häiriövälitaajuussignaaleista, jotka ovat seurausta 30 vastaanottimen sekoittimessa radiotaajuisen sisääntulosig- naalin harmonisen ja paikallisoskillaattorisignaalin välisistä erotaajuuksista. Katso esimerkiksi "Televison Engineering Handbook," K. Blair Benson, McGraw-Hill Book Company, New York; 1986, s. 13.92-13.93. Tiettyjen stan-35 dardien TV-yleisradiotaajuuksien nimeämisen seurauksena 92117 2

Yhdysvalloissa tiedetään TV-kanavalla 6 esiintyvän erään erityisen haitallisen häiriömuodon. Kun televisiovastaan-otin on viritetty oikein kanavalle 6, paikallisoskillaat-torisignaali (LO) on taajuudella 129,0 MHz, ts. 45,75 MHz 5 verran kanavan 6 kuvakantoaaltotaajuuden (PC) 83,25 MHz yläpuolella. Kanavan 6 äänikantoaalto (SC) on taajuudella 87,75 MHz, mistä on seurauksena toinen harmoninen komponentti taajuudella 175,5 MHz. Kanavan 6 väriapukantoaato on taajuudella 86,83 MHz. Täten sekoittimessa esiintyvät 10 seuraavat taajuuskombinaatiot: (A) 129,0 MHz - 83,25 MHz = 45,75 MHz (B) 129,0 MHz - 86,83 MHz = 42,17 MHz (C) 129,0 MHz - 87,75 MHz = 41,25 MHz (D) (83,25 MHz + 87,75 MHz) - 129,0 MHz = 42,0 MHz 15 (E) (2 X 87,75) MHz - 129,0 MHz = 46,5 MHz (A), (B) ja (C) ovat vastaavasti välitaajuuskuva- kantoaalto, väriapukantoaalto ja äänikantoaalto. (D) ja (E) ovat ei-toivottuja häiritseviä komponentteja, jotka osuvat välitaajuuspäästökaistalle. Komponentti (D) sekoit- 20 tuu väriapukantoaaltoon tuottaen värittyneen kuvion tele vision kuvaruudulle. Komponentti (E) sekoittuu kuvakanto-aaltoon tuottaen kirkkausvaihtelun.

Häiritsevien komponenttien taso on pienempi kun sekoitinta varten käytetään "neliöllistä" -tyyppiä olevaa 25 laitetta. Katso esimerkiksi "The Channel 6 Color Beat What can be done about it?", Hector L. Gasquet, IEEE Transactions on Broadcast and Television Receivers; helmikuu 1972, BTR-18, nro 1, sivut 11-17. Tällaisen laitteen yhteydessä radiotaajuussignaali kerrotaan paikallisoskil-30 laattorisignaalilla, mikä tuottaa oleellisesti ainoastaan halutut välitaajuuskantoaallot välitaajuuspäästökaistan sisälle. Kuitenkin paikallisoskillaattorisignaalin amplitudi täytyy pitää oleellisesti suurempana kuin radiotaa-juussignaalin amplitudi, jotta vähennetään häiritseviä 35 komponentteja, jotka ovat seurauksena kantoaaltosignaalien i 92117 3 välisestä kertolaskusta. Kaksihilainen MOSFET voi antaa sekoittimena hyvän suorituskyvyn mitä tulee häiritseviin komponentteihin. Kuitenkin se vaatii erillisen biasoinnin säädön tämän saavuttamiseksi ja on tämän vuoksi kallis 5 tuotannossa. Yksinkertaisesti tai kaksinkertaisesti balansoidut diodisekoittimet voivat myös antaa hyvän suorituskyvyn, mutta niiden kustannukset ovat suhteellisen suuria ja niiden fyysinen koko on suurempi. Pieni koko on tärkeä tekijä nykyaikaisten televisiovastaanottimien virittimis-10 sä. Bipolaaritransistori on suhteellisen edullinen, mutta antaa ainoastaan juuri ja juuri vähimmäisvaatimukset täyttävän huonon suorituskyvyn televisiovirittimen sekoittimena mitä tulee yllä selostetun tyyppiseen häiriöön.

Keksinnön mukaiselle sekoittimelle, joka sekoitin 15 käsittää sekoitustransistorin, jossa on emitteri-, kantaja kollektorielektrodit, on tunnusomaista epälineaarinen impedanssiväline, jolla on neliöllinen ominaiskäyrä ja joka on kytketty emitterielektrodin ja vertailupotentiaa-lipisteen väliin; ensimmäisen ja toisen signaalin ollessa 20 syötetty kantaelektrodin ja vertailupotentiaalipisteen väliin. Keksinnön eräälle sovellutusmuodolle, jossa on sisääntulo radiotaajuista signaalia varten ja ulostulo välitaajuussignaalia varten, mainitun virittimen sisältäessä paikallisoskillaattorin, sekoittimen ollessa kytketty 25 paikallisoskillaattoriin radiotaajuussignaalin sekoittami seksi välitaajuudelle, jolloin mainittu sekoitin käsittää: vertailupotentiaalipisteen; transistorivälineen, jossa on emitteri-, kanta- ja kollektorielektrodit, kannan ollessa kytketty kuhunkin mainituista sisääntuloista ja paikal-30 lisoskillaattoriin ja kollektorin ollessa kytketty mainit tuun ulostuloon, on tunnusomaista epälineaarinen impedanssiväline, jolla on neliöllinen ominaiskäyrä ja joka on kytketty emitterielektrodin ja vertailupotentiaalipisteen väliin; ensimmäisen ja toisen signaalin ollessa syötetty 35 kantaelektrodin ja vertailupotentiaalipisteen väliin.

92117 4

Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaisesti epälineaarinen impedanssijärjestely sisältää diodin.

Edullisesti diodi on biasoitu, niin että se pienentää ulostulosignaalissa olevien häiriösignaalikomponent-5 tien amplitudia suhteessa taajuuserosignaalin amplitudiin.

Keksinnön muille edullisille sovellutusmuodoille on tunnusomaista se, mitä jäljempänä olevissa patenttivaatimuksissa on esitetty.

Kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen 10 televisiovastaanottimen lohkokaaviomuodossa; kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen sekoitinj ärj estelyn kytkentäkaaviomuodos s a; kuvio 3 antaa graafisen esityksen diodin ominais-käyrästä, joka on käyttökelpoinen keksinnön ymmärtämisen 15 avustamisessa; ja kuvio 4 esittää kytkentäkaaviomuodossa keksinnön-mukaisen sekoitinjärjestelyn.

Kuvion 1 televisiovastaanottimessa viritin 100 sisältää suurtaajuusvahvistimen ja -suotimen 102 radiotaa-20 juussignaalilähteestä 106 virittimen sisääntulonapaan 104 syötetyn signaalin käsittelemiseksi. Suurtaajuusvahvistimen ja -suotimen 102 suurtaajuusulostulo syötetään laajennetulle neliösekoittimelle 108, joka tuottaa välitaajuus-signaalin (IF) sekoittamalla suurtaajuusvahvistimen 102 25 ulostuloon ja paikallisoskillaattorisignaalin, joka ai kaansaadaan paikallisoskillaattorilla 110. Laajennetun neliösekoittimen 108 toiminta tullaan selostamaan yksityiskohtaisesti myöhemmin. Välitaajuussignaali suodatetaan välitaajuussuotimella 112 ja syötetään virittimen ulostu-30 lonavan 114 kautta signaalin käsittely-yksikölle 116. Signaalin käsittely-yksikkö 116 käsittelee edelleen välitaa-juussignaalia perinteisellä tavalla, mikä sisältää äänen-kuvan ja synkronoinnin erottamisen perinteisen television äänen - kuvan toistoyksikön 118 ohjaamiseksi, joka yksikkö 35 sisältää myös tavanomaisen poikkeutuslaitteen.

92117 5

Kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen laajennetun neliösekoittimen, joka on sopiva kuvion 1 te-levisiovastaanottimen sekoittimeksi 100. NPN-transistorin 200 emitteri on kytketty maahan 202 vastuksen 204 kautta.

5 Emitteri on kytketty myös kondensaattorin 206 ja vastuksen 208 sarjakytkennän kautta biasointisisääntulonapaan 210. Kondensaattorin 206 ja vastuksen 208 liitospiste on kytketty maahan diodin 212 kautta. Transistorin 200 kanta on kytketty sisääntulonapaan 214 kytkentäkondensaattorin 216 10 kautta ja maahan vastuksen 218 kautta. Syöttöjännitenapa 220/ joka vastaanottaa positiivisen toimintajännitesyötön suhteessa maahan/ on kytketty transistorin 200 kollekto-rille vastuksen 222, induktorin 224 ja vastuksen 226 sar-jakytkennän kautta. Vastuksen 222 ja induktorin 224 lii-15 tospiste on kytketty sekoittimen ulostulonapaan 228 kytkentäkondensaattorin 230 kautta ja se on myös kytketty transistorin 200 kannalle kahden vastuksen 232 ja 234 kautta. Vastuksien 232 ja 236 liitospiste on kytketty maahan kondensaattorin 236 kautta. Induktorin 224 ja vastuk-20 sen 226 liitospiste on kytketty maahan kondensaattorin 238 kautta.

Toiminnassa positiivinen käyttöjännite syöttönavas-sa 220 asettaa positiivisen jännitteen transistorin 200 kannalle jännitejakajaketjun avulla, joka käsittää vastuk-25 set 222, 232, 234 ja 218. Jännitepudotus, joka näin muodostetaan vastuksen 204 yli, aiheuttaa emitteri- ja kol-lektorivirran kulkemisen transistorissa 200. Kollektori-tasavirta aiheuttaa ainoastaan mitättömän pienen jännite-pudotuksen induktorin 224 yli, jolla on pieni tasavirta-: 30 vastus ja vastuksen 226 yli, jolla on hyvin pieni arvo (esim. 10 ohmia) ja joka on mukana "pysäyttimenä" estämässä suuritaajuisia loisvärähtelyjä (tätä tarkoitusta varten voidaan käyttää myös "ferriitti helmeä"). Vastusten 232 ja 234 kytkentä aikaansaa negatiivisen tasavirta takaisinkyt-35 kennän transistorin 200 kollektorivirran stabiloimiseksi 6 9211 7 ennalta määrättyyn arvoon. Kondensaattori 236 aikaansaa pieni-impedanssisen ohituksen maahan, mikä tekee takaisinkytkennän toimimattomaksi vaihtovirralla. Positiivinen biasointijännite syötetään biasointisisääntulonapaan 210, 5 niin että aikaansaadaan myötäsuuntainen biasointivirta diodille 212 vastuksen 208 kautta. Kondensaattori 206 omaa pienen impedanssin toimintataajuusalueella, niin että diodin 212 epälineaarinen myötäsuuntainen impedanssi esiintyy rinnakkain vastuksen 204 kanssa. Diodin 212 impedanssi on 10 säädettävissä muuttamalla biasointijännitettä biasoinnin sisääntulonavassa 210. Radiotaajuussignaali ja paikallis-oskillaattorisignaali syötetään sisääntulonapaan 214 esimerkiksi suurtaajuusvahvistimelta ja -suotimelta 102 ja paikallisoskillaattorilta 110. Transistorissa 200 tapahtuu 15 sekoitus sen epälineaarisesta siirto-ominaisuudesta johtuen. Seurauksena saatava erosignaali (IF) valitaan viritetyllä piirillä, joka käsittää induktorin 204 ja kondensaattorin 238, ja syötetään ulostulonapaan 228 kondensaattorin 230 kautta.

20 Kuten selostettiin välitaajuusulostulossa esiintyy ei-toivottuja häiriökomponentteja, sellaisia kuten väri-ja valotiheys erosignaalit, joita esiintyy kanavalla 6. Tekniikan tason transistorisekoittimessa, jossa ei ole diodia 212, tällaisia erosignaaleja tuotetaan ei-toivotun 25 suurilla tasoilla. Esillä oleva keksijä on havainnut, että häiriökomponentteihin saadaan huomattava pieneneminen (esim. 13 dB), kun diodi 212 on tyyppiä, jolla on myötäsuuntainen johtavuuskäyrä, niin että transistorin 200 ja diodin 212 yhdistetty ominaiskäyrä on neliöllinen ominais-30 käyrä, joka ulottuu sen käyrän ohi, joka on saatavissa käyttämällä transistorin 200 luontaista ominaiskäyrää ilman diodia 212. Diodilla 212 on edullisesti ominaiskäyrä, jossa myötäsuuntainen virta (IF) on suurinpiirtein verrannollinen myötäsuuntaisen jännitteen (VF) neliöön. Sopivan 35 diodin ominaiskäyrä on esitetty kuviossa 3.

I.

7 9 Ti 1 7

Lisäetu häiriökomponenttien pienentämisessä on saatu biasoimalla diodi 212 biasointipisteessä suurinpiirtein keskellä sitä aluetta, jossa sillä on neliöllinen käyttäytyminen. Koska kondensaattori 206 estää tasavirran, diodin 5 212 tasavirtaa voidaan säätää riippumattomasti transisto rin 200 tasavirrasta, kun taas vaihtovirtasignaaleille diodin 212 impedanssi yhä esiintyy transistorin 200 emit-terin ja maan välissä. Diodin 212 impedanssista aiheutuu pieni vahvistuksen pieneneminen ja käytännössä voidaan 10 valita kompromissina biasointipiste, jossa saavutetaan riittävän suuri häiriökomponenttien pieneneminen vahvistuksen pienenemisen ollessa ainoastaan pieni. Toisin sanoen ei-toivottujen häiriökomponenttien amplitudia pienennetään verrattuna haluttuun välitaajuuserosignaaliin.

15 Kuvio 4 esittää esillä olevan keksinnön toisen suo ritusmuodon. Vastaavia osia kuvioissa 2 ja 4 merkitään viitenumeroilla, joilla on samat 2 viimeistä numeroa. Diodin 412 biasointi on aikaansaatu itse biasointijärjestelyllä, joka ei vaadi erillistä biasointilähdettä. Transis-20 torin 400 emitteritasavirran osa ohittaa diodin 412 vastuksen 405 avulla. Vastus 403 määrittää virran diodissa 412 ja se ohitetaan kondensaattorilla 407 toimintataajuus-alueella. Niin että diodin 412 impedanssi esiintyy tehok-. kaasti transistorin 400 emitterin ja maan välillä. Väli- 25 taajuusulostulo on kytketty ulostulonapaan 428 kytkentäverkolla, joka käsittää induktorit 423, 425 ja 427 sekä kondensaattorit 430, 431 ja 438.

Seuraavat komponenttiarvot on havaittu tyydyttäviksi kuvion 4:n piirissä: 30 Transistori 400 NEC tyyppi 2SC2759

Diodi 412 RCA tyyppi 1471922-1 tai NEC tyyppi 1SS97

Vastus 403 330 ohmia

Vastus 405 560 ohmia 35 Vastus 418 2200 ohmia 8 9 2ϊ I 7

Vastus 426 22 ohmia

Vastus 427 2700 ohmia

Vastus 434 4700 ohmia

Kondensaattori 407 0,01 mF

5 Kondensaattori 416 2200 pF

Kondensaattori 429 0,01 mF

Kondensaattori 430 15 pF

Kondensaattori 431 82 pF

Kondensaattori 438 15 pF

10 Induktori 423 70 mH

Induktori 425 0,65-1,1 mH

Induktori 427 0,65-1,1 mH

On ymmärrettävä, että erilaisia muunnelmia voidaan 15 tehdä selostettuihin suoritusmuotoihin. Esimerkiksi voidaan käyttää muuntajakytkentää välitaajuusulostulon kytkentäverkkona. Tällaiset muunnelmat ovat keksinnön suoja-piirin sisällä, joka suojapiiri määritetään seuraavilla patenttivaatimuksilla.

Claims (10)

92117

1. Sekoitin ensimmäisen ja toisen signaalin sekoittamiseksi niiden erosignaalin tuottamista varten, mainitun 5 sekoittimen käsittäessä: sekoitustransistorin (200), jossa on emitteri-, kanta- ja kollektorielektrodit, tunnet-t u epälineaarisesta impedanssivälineestä (212, 412), jolla on neliöllinen ominaiskäyrä ja joka on kytketty emitterielektrodin ja vertailupotentiaalipisteen väliin; 10 ensimmäisen ja toisen signaalin ollessa syötetty kanta-elektrodin ja vertailupotentiaalipisteen väliin.

2. Sekoitin käytettäväksi virittimessä, jossa on sisääntulo radiotaajuista signaalia (214) varten ja ulostulo (228) välitaajuussignaalia varten, mainitun viritti- 15 men sisältäessä paikallisoskillaattorin (110), sekoittimen ollessa kytketty paikallisoskillaattoriin radiotaajuussig-naalin sekoittamiseksi välitaajuudelle, jolloin mainittu sekoitin käsittää: vertailupotentiaalipisteen (202); tran-sistorivälineen (200), jossa on emitteri-, kanta- ja kol-20 lektorielektrodit, kannan ollessa kytketty kuhunkin mainituista sisääntuloista ja paikallisoskillaattoriin ja kol-lektorin ollessa kytketty mainittuun ulostuloon; tunnettu epälineaarisesta impedanssivälineestä (212, 412), jolla on neliöllinen ominaiskäyrä ja joka on kytket-25 ty emitterielektrodin ja vertailupotentiaalipisteen vä liin; ensimmäisen ja toisen signaalin ollessa syötetty kantaelektrodin ja vertailupotentiaalipisteen väliin.

3. Sekoitin käytettäväksi televisiovastaanottimessa radiotaajuisen televisiosignaalin ja paikallisoskillaatto- : 30 risignaalin sekoittamiseksi sellaisen välitaajuusulostulon aikaansaamista varten, joka sisältää mainittujen radiotaajuus- ja paikallisoskillaattorisignaalien erosignaalin, tunnettu siitä, että sekoitin käsittää: sekoitin-transistorin, jolla on emitteri-, kanta- ja kollektori-35 elektrodit, radiotaajuus- ja paikallisoskillaattorisignaa- 92117 lien ollessa syötetty kanta- ja emitterielektrodien väliin; ja epälineaarisen impedanssivälineen (212; 412), jolla on neliöllinen ominaiskäyrä ja joka on kytketty emitterielektrodin ja vertailupotentiaalipisteen väliin; 5 mainitun ensimmäisen ja toisen signaalin ollessa syötetty kantaelektrodin ja vertailupotentiaalipisteen väliin.

4. Patenttivaatimusten 1, 2 tai 3 mukainen sekoitin, tunnettu siitä, että epälineaarinen impedans-siväline (212, 412) käsittää diodivälineen.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sekoitin, tun nettu siitä, että diodiväline (212, 412) käsittää diodin.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sekoitin, tunnettu biasointivälineestä, joka on kytketty mainit- 15 tuun diodiin biasointivirran muodostamiseksi siihen.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen sekoitin, tunnettu siitä, että mainittu biasointivirta biasoi mainitun diodin myötäsuuntaisesti.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen sekoitin, jossa 20 transistorivälineellä on itseisjohtava siirtokäyrä, tunnettu siitä, että mainittu diodi saattaa mainitun transistorin omaamaan tehokkaan siirtokäyrän, joka aprok-simoi neliöllisen muotoista siirtokäyrää suuremmalla toi-mintavira-alueella kuin mainittu itseisjohtava siirtokäyrä 25 aproksimoi mainittua neliöllisen muotoista siirtokäyrää.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sekoitin, tunnettu siitä, että oleellisesti erisuuruiset tasavir-rat virtaavat emitterielektrodin ja vastaavasti diodin kautta. : 30

10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen sekoitin, tunnettu kytkentävälineestä (206, 407), joka on kytketty mainittuun biasointivälineeseen aikaan saamaan oleellisesti samansuuruisten vaihtovirtojen virtaaminen emitterielektrodin ja vastaavasti diodin kautta. 9211 7