FI95333C - Komponenttiin yhdistetty kapasitanssin hienosäädin - Google Patents

Description

95333

Komponenttiin yhdistetty kapasitanssin hienosäädin

Esillä oleva keksintö koskee kapasitanssin virittämistä sellaisissa laitteissa kuin televisioiden viritti-5 missä tai vastaavissa ja tarkemmin kapasitanssin viritys-laitetta, mainitun virityslaitteen ollessa piirilevylle asennettuun komponenttiin yhdistetty.

Korkeataajuisissa televisiolaitteiden viritinpii-reissä, ULA-radioissa, videonauhureissa ja vastaavissa 10 on tarpeen optimoida määrättyjä piirejä kunkin kotelon sisällä, eli hiukan muuttaa tai "virittää" piiriparametre-ja. Kapasitanssin viritys on myös tärkeätä virittimissä, jotka vaativat eri osien virityksen sovittamista, esimerkiksi antennin, paikallisoskillaattorin ja RF-vahvisti-15 men. Vastaavalla tavalla välitaajuispiireissä (IF) viri-tyskondensaattoreita voidaan käyttää sovittamaan kaistan-päästö (IF) piirien toiminta jokaisessa erityisessä lohkossa.

Edelleen jopa audiopiireissä, joissa on takaisin-20 kytkentää, piirin vaste korkeilla taajuuksilla voidaan sovittaa käyttämällä virityskondensaattoreita vasteen optimoimiseen. Tämä voidaan toteuttaa pienellä takai-sinkytkentävastuksen yli olevan kapasitanssin säädöllä, jotta sovitettaisiin määrätyssä kotelossa olevan määrätyn 25 piirin vaste siten, että impulssivaste optimoituu tai korkeiden taajuuksien vaimentuminen sovitetaan.

Kun mielenkiinnon kohteena oleva taajuus kasvaa, piirikomponenttien viritys tulee kriittisemmäksi ja vaikeammaksi. Esimerkiksi ULA-virittimen tai televisiolait-30 teen UHF tai VHF virittimen tai videonauhurin RF-osassa erittäin pienet kapasitanssin muutokset voivat johtaa merkittäviin muutoksiin säiliöpiirin tai vastaavan resonanssi taa j uudessa.

Komponenttien viritys ja erityisesti kapasitanssin 35 viritys on tarpeen johtuen piirin arvojen vaihteluista • 2 95333 tuotantoajon aikana. Toleranssiltaan pienet kelojen, vastusten ja kondensaattorien komponenttiarvot, esim. ±5 prosentin toleranssi, voivat olla epäkäytännöllisen kalliita, erityisesti kulutustuotteessa, jossa kilpailu vaa-5 tii pyrkimään kohti alinta mahdollista kustannusta, jolla suorituskyky saavutetaan. Lisäksi korkeataajuuskeloissa voi olla pieniä induktanssimuutoksia, hajakapasitanssia kierrosten välillä tai hajakapasitanssia maahan johtuen niiden käämityskonfiguraatioiden tai asennon pienistä 10 muutoksista. Edelleen, vaikka teoreettisesti käytetään tasalaatuisia piirilevyjä, käytännössä dielektrisen materiaalin koostumuksessa voi olla pieniä muutoksia, jotka voivat aiheuttaa eron laitteiden välillä. Siten ei ole käytännöllistä rakentaa UHF ja VHF virittimiä tai vastaa-15 via ilman jonkinlaista tuotantosäätöä.

Virittimissä ja vastaavissa komponenttiarvojen viritys suoritetaan usein säätämällä hajakapasitanssia. Hajakapasitanssi on seurausta komponentin sijainnista toisten elektronisten komponenttien ja kotelon suhteen.

20 Komponentin hajakapasitanssi kotelon maahan tai johonkin muuhun komponenttiin on jakaantunut kapasitanssi (s.o. erittäin monen pisteestä pisteeseen kapasitanssin summa) ja on monen tekijän summa, kuten komponenttien aseman, piirilevyn johteiden suuntien ja määrätyn komponentin 25 etäisyyden muihin sähköisiin komponentteihin mukaanlukien kotelon maa ja maadoitetut piirilevyn johteet. RF-piireissä sellaisen kapasitanssin säädön tai virityksen tulee olla määrältään hyvin pieni, tavallisesti pikofa-radin (pF) osa. Hajakapasitanssin viritys on usein niin 30 pieni, että on usein epäkäytännöllistä käyttää erillistä . säädettävää komponenttia piiriarvojen viritykseen.

: Kondensaattorin arvo, mukaanlukien "hajakonden- saattori", on funktio "tasojen" tai vastakkaisten kondensaattorin pintojen aloista, tasojen välimatkoista ja 35 tasojen välissä olevan materiaalin dielektrisyysvakios- .1 t di li* i t 3 95333 ta. Ha jakapasitanssille dielektrinen materiaali on ilma, jonka dielektrinen vakio on lähellä lukua 1,0. Kun kondensaattorin tasojen välistä matkaa pienennetään, kapasitanssi kasvaa, ja kun tasojen välistä matkaa kasvate-5 taan, kapasitanssi pienenee.

Komponentin aseman muutos piirilevyllä ei tavallisesti ole mahdollista hajakapasitanssin muuttamiseksi koska asema on tavallisesti valittu muista syistä, esim. piirilevyn pinta-alan minimoimiseksi. Mikä vielä tärkeäm-10 pää, asema ei ole säädettävissä kotelosta toiseen. Ilmeisesti ei ole vaihtoehtoja hajakondensaattorin di- elektrisen materiaalin suhteen. Tämän vuoksi ainut tapa muuttaa hajakapasitanssia on muuttaa välimatkaa kahden tehollisen tason välillä, jotka muodostavat kondensaat-15 torin.

Tähän välimatkan valintaan voidaan vaikuttaa suhteellisilla komponenttien asemilla (välimatka) ja niiden suunnilla toistensa suhteen (samansuuntainen mieluummin kuin kohtisuora). Kun tämä on määrätty, jonkin verran sää-20 töä voidaan tehdä komponentin jaloilla, eli komponentin jalkojen aseman säädöllä kohti tai pois maatasosta ja toisista komponenteista. Komponenttien ollessa juotettu piirilevylle, jalkojen muoto ja jalkojen pituudet ovat oleellisesti kiinteät. Tämä rajoittaa vakavasti mahdolli-25 suutta säätää hajakapasitanssia.

Piirilevylle asennettujen terminaalien tapauksessa terminaalit ovat paksut ja jäykät ja ovat jäykästi asennetut piirilevylle. Sellaiset terminaalit eivät sovellu taivutettaviksi kapasitanssin säätöä varten ja piirilevy 30 voi murtua jos sellainen yritys tehdään.

Yksi lähestymistapa, jota on yritetty kapasitanssin virittämiseksi on asettaa erillinen jalka piirilevyllä olevaan aukkoon, johon myös komponentin jalka tulee tai erilliseen aukkoon johteessa, joka on sähköises-35 ti kytketty komponentin jalkaa. Erillisen jalan asemaa 4 95333 säädetään maatason tai muiden komponenttien suhteen kyseessä olevan komponentin kapasitiivisen kytkennän muuttamiseksi. Tämä lähestymistapa ei ole osoittautunut käytännölliseksi koska erillinen jalka ei ole kiinteästi 5 asennettu jotta sen pystysuora asento piirilevyn suhteen säilyisi tai että se pysyisi asennettuna piirilevylle kokoonpanon ja juotosprosessien aikana. Tämän vuoksi on haluttavaa esittää taloudellinen ja luotettava kapasitanssin säätö television virittimiä ja vastaavia varten 10 käytettäväksi tuotannossa.

Lyhyesti, esillä oleva keksintö koskee laitetta, jolla säädetään ulkoisten piirien ja elektronisen komponentin välistä kapasitanssia. Erityisesti ainakin yksi komponentin jalka on muotoiltu yhdistetysti tarjoamaan 15 mahdollisuus kapasitanssin säätöön. Muotoiltu jalka on taivutettu kaksinkerroin noin 180 asteen kulmaan siten että kun komponentti on asennettu piirilevylle tai vastaavalle muotoillusta jalastaan kuten myös ainakin yhdestä muusta jalasta, komponentin jalan taivutettu osa ulottuu 20 piirilevyn yläpuolelle ja on asennoltaan säädettävissä jolloin saadaan kapasitiivinen kytkentä muihin komponentteihin ja/tai maahan. Kapasitanssin säätö aikaansaadaan muuttamalla jalan osan kulmaa pois kohtisuorasta asennosta piirilevyn suhteen ja jaikaosan suunnan tai kiinnityskoh-25 dan asemaa komponenttien ja/tai maatason suhteen.

Jotta voisi paremmin ymmärtää esillä olevan keksinnön, voidaan tarkastella oheisia piirroksia, joissa:

Kuvio 1 on kaavioesitys kelakomponentista, joka on asennettu piirilevylle esillä olevan keksinnön mukai-30 sesti.

Kuviot 2a, b ja c ja d ovat kaavioita erilaisista kytkennöistä joissa on säädettävä kapasitanssi kuten kuvion 1 mukaisessa keksinnössä on esitetty.

Kuvio 3 on kaavio virittimen osasta, jota käyte-35 tään televisiolaitteessa tai vastaavassa sisältäen näkökantoja esillä olevasta kuvion 1 mukaisesta keksinnöstä.

5 95333

Viitaten nyt piiroksiin joissa vastaaville osille on annettu vastaavat viitenumerot, kuvio 1 esittää kelaa (induktanssi) 10 joka sisältää useita kierroksia ja on asennettu piirilevylle 12, jolla on komponenttipuoli 14 5 ja etsattu kuparijohdepuoli 16, jossa on useita piirilevyn johteita 20 järjestettynä. Komponentin 10 jalat 22 ja 24 ovat kiinteät ja lähtevät komponentista 10 yleisesti ottaen rinnakkaisesti ja ovat viedyt vastaavasti aukkojen 26 ja 28 läpi. Kela 10 on kiinnitetty ja säh-10 köisesti kytketty piirilevyyn 12 tinalla 33 joka tavallisesti aikaansaadaan aaltojuotosprosessissa.

Kuten kuviossa 1 on esitetty, ainakin yhdellä jaloista, esimerkkitoteutuksessa jalalla 24, on kiinteä laajennusosa 30 joka on taivutettu takaisin itseensä si-15 ten, että sen suunta muuttuu noin 180 astetta. Kiinteä jatke 30 ulottuu takaisin aukon 28 kautta ja edelleen ulkonee piirilevyn pinnasta 14 muodostaen laajennetun jatkeen tai jalan 32. Kuten on esitetty, jatko-osa 32 ulkonee yleensä kohtisuorasti pinnan 14 suhteen, on 20 kiinnitetty kohdassa 30 tinatäplällä 33 ja on kiinnittämättä jalan 32 toisesta päästä.

Jalkaosan 30 jatko-osa 32 on asentonsa suhteen säädettävä kuten on esitetty, vastaavalla vaihtoehtoisella asennolla 34, ollen taivutettu kulmaan piirilevyn . 25 12 tason suhteen. Taivutus mieluiten tapahtuu kun yhtä tai useampaa piirin , jossa kela 10 on kytkettynä, parametria valvotaan ja suoritetaan siten muovisella tai johtamattomalla koettimella niin ettei säätötyökalu itse vaikuta testiin. Jalkaosa 32 taivutettuna ollessaan, 30 voidaan viedä lähelle tai kauas ulkoisista piireistä ja komponenteista (ei esitetty) tai kotelon maatasosta tai piirilevyn johteesta, joka voi olla maadoitettu. Mitä äkkinäisemmän kulman jalan osa 32 tekee piirilevyn 12 tason suhteen, sitä lähemmäksi keskimääräinen osan 32 35 sijainti tulee viereisiä levyn komponentteja tai maajoh- • 6 95333 teitä ja sitä suuremmaksi jakaantunut kapasitanssi, joka kytkeytyy komponenttiin 10 jalan 24 kautta, tulee. Tällä tavalla voidaan jakaantunutta kapasitanssia jalan 32 suhteen säätää tai virittää. Tämä selektiivinen jalan 5 osan 32 asemointi kotelon maatason suhteen tai muiden läheisten komponenttien suhteen sallii kyseisen piirin, jossa komponentti 10 toimii, säätämisen.

Jalan 32 asemointi voi olla kantava tai suunnattu asennon säätö (ei esitetty) yhtä hyvin kuin kulmasäätö 10 kuten on esitetty kuviossa 1. Toisin sanoin jalka 32 voi olla taivutettu ±90 astetta kohtisuorasta suunnasta piirilevyn 12 suhteen ja mihin tahansa suuntaan kuten paperin tasosta ulos kuviossa 1. Lisäksi, jos sopivaa, jalka 22 voi olla samoin muotoiltu kuin jalka 24.

15 Esimerkkitoteutuksessa kela 10 on puolentoista kierroksen induktanssi siten että jalat 22 ja 24 lähtevät komponentista 10 samaan suuntaan piirilevyyn 12 kytkemistä varten. Esillä olevan keksinnön piiriin kuuluu, että komponentti 10 voi olla vastus tai kondensaattori tai ak-20 tiivinen komponentti kuten transistori, jonka jalka on muokattu sellaiseksi kuin jalka 24.

Esimerkkitoteutuksessa jalka 32 ulottuu noin 0,5 tuumaa piirilevyn 12 yläpuolelle ja antaa noin 0,6 piko-faradin (pF) kapasitanssisäätöalueen. Milloin tarpeen, 25 jaikaosan 32 pituutta voidaan lyhentää leikkaamalla kyt- kentäkapasitanssin edelleen virittämiseksi.

Jalka 32 on esitetty jaikaosan 30 jatko-osana, jolla on "U" -muoto, jossa jaikaosan 180 asteen suunnan muutos muodostaa jalan 30 yhtenäisen jatkeen. Termin 30 "U" -muotoinen, jota tässä käytetään, on tarkoitus sisäl- . tää myös rakenteet, joissa jaikaosat 30 ja 24 koskettavat ilman mitään välimatkaa.

Viitaten nyt kuvioon 2, esitetään muutamia mahdollisista ekvivalenteista komponentin 10 piirikytken-35 nöistä, joita on esitetty kuviossa 1. Kuviossa 2a näkyy 7 95333 induktanssi 10 yhdessä maahan olevan kapasitanssin C kanssa, jonka jalka 32 muodostaa, joka on säädettävä maadoitettujen ulkoisten komponenttien tai kotelon suhteen taivutuskulman tai suunnan mukaan. Sellaisessa tilantees-5 sa jalka 22 on maadoitettu sopivalla piirilevyn johteella 20 jalan 32 ollessa sähköisesti kytketty kelan 10 kor-keampipotentiaaliseen päähän. Jalan 32 ollessa pystyasennossa se aiheuttaa jonkin pienen kapasitanssimäärän, joka on merkityksetön verrattuna hajakapasitanssin arvoon, jon-10 ka jalan 32 asema säädön jälkeen tuottaa.

Viitaten nyt kuvioon 2b jossa esitetään induktanssi 10 hajakapsitanssin C kanssa, joka on kytkeytynyt läheiseen komponenttiin liitospisteen kautta. Kuten kuviossa 2a esitetyn piirin tapauksessa, jalka 32 on sähköisesti 15 kytketty kelan 10 ylemmän jännitteen puoleiseen jalkaan 24 jalan 22 ollessa maadoitettu yhdellä painopiirilevyn johteista 20.

Viitaten nyt kuvioon 2c jossa on esitetty kela 10 kapasitanssin C kanssa, jonka muodostaa jalka 32 kapasi-20 tanssinaan C kytkien kelan 10 kelaan L, toiseen kelaan joka on piirilevyllä lähistöllä, kelan 10 vieressä tai lähietäisyydellä. Kuten kuvioiden 2a ja 2b tapauksessa kela 10 on maadoitettu toisesta päästään ja kela L on myös maadoitettu toisesta päästään (joka ei tarvitse ol-25 la asianlaita) ja jalka 32 on kytketty kelan 10 ylemmän jännitteen puoleiseen päähän.

Kuviossa 2d esitetään kuvion 2c piiri, jossa kelan 10 alemman jännitteen puoli (jalka 22) on kytketty maahan vastuksen R kautta.

30 Viitaten nyt kuvioon 3 jossa esitetään esimerkin- . omainen osa RF-virittimestä, jossa keksinnön mukaisesti : järjestettyä kapasitanssia voidaan käyttää optimoimaan piiri. FET-transistori 40 on RF-vahvistin, jolla on useita tulohiloja 42, 44 ja toimii kuten alalla on tunnettu, eli 35 signaali tuodaan hilalle 44 ja AGC-jännite tuodaan hi- • 8 95333 lalle 42. Anodi 46 on kytketty AC maahan kondensaattorin 48 kautta (DC piiriä sisältäen vastuksen ei ole esitetty). Katodi 50 on AC-kytketty varaktoridiodiin 52 kondensaattorin 54 kautta (DC-piiriä käyttöjännitteeseen ei ole esi-5 tetty). Bias, ja siten varaktorin 52 kapasitanssi, määräytyy bias-jännitteestä, joka tuodaan liittimeen 56 eristysvastuksen 58 kautta, joka on kytketty varaktorin 52 katodille. Varaktorin 52 katodi on AC-kytketty maahan kondensaattorin 60 kautta. Varaktorin 52 anodin DC-paluu 10 on järjestetty kelalla LI. Varaktori 52 on asetettu kelan LI yli resonoimaan kelan LI kanssa ennalta määrätyllä taajuudella kuten televisiokanavan kuvakantoaallon taajuus.

Kela LI on kaksoisviritetyn varauspiirin ensiökela 15 ja on induktiivisesti kytketty toisiokelaan L2, joka samalla tavoin kuin ensiökelan LI piiri, on viritetty varaktorilla 62. Varaktori 62 vaihtuu kapasitanssiksi liittimestä 56 eristysvastuksen 64 kautta tuodun jännitteen mukaan. Myös, samalla tavoin kuin ensiökäämin LI pii-20 ri, varaktorin 62 katodi on AC-kytketty maahan kondensaattorilla 66, varaktorin 62 DC-paluun ollessa järjestetty kelalla L2. Kaksoisviritetyt ensiö- ja toisiopiirit on tarkoitettu seuraamaan toinen toistaan määrätyllä taajuusalueella liittimeen 56 tuodun jännitteen mukaisesti.

. .e. 25 Kelat LI ja L2 on induktiivisesti kytketty rin nakkaisella sijoituksella ja toistensa lähelle sijoituksella painopiirilevyllä 12. Kelojen LI ja L2 keskinäinen vuorovaikutus on säädettävissä taivuttamalla keloja toisiaan kohti tai toisistaan pois taajuudella, joka on al-30 haisempi kuin resonanssitaajuus.

Tässä esimerkkitoteutuksessa, kondensaattori Cl, jonka muodostaa jalka 32, joka on kiinnitetty kelaan LI (kuten on esitetty kuviossa 1), tuottaa kapasitanssin kuten on esitetty kuviossa 2a, viritetyn piirin, joka 35 sisältää ensiökelan LI ja varaktorin 52, virittämiseksi

Ml 9 95333 resonanssiin samalle taajuudelle kuin viritetty piiri sisältäen toisiokelan L2 ja varaktorin 62. Siten, johtuen komponenttien toleransseista, lisätään virityskapa-sitanssi Cl kelan LI yli, jotta molemmat varauspiirit 5 resonoisivat samalla taajuudella.

Samalla tavoin kela L2 voidaan rakentaa samanlaiseksi kelan LI kanssa sen vastaavan jalan 32 (kuvio 1) muodostaessa säädettävän kapasitiivisen kytkennän läheiseen kelaan LI tuottaen kapasitanssin C2 kelojen LI ja 10 L2 välille kuten kuviossa 2c on esitetty. Kondensaattorin C2 vaikutus on vähentää keskinäisinduktanssia kelojen LI ja L2 välillä korkeammilla taajuuksilla jossa va-rauspiirin "Q" on korkeampi ja vastaava kaistaleveys pienentyisi.

15 Kaksoisviritettyjen piirien, jotka sisältävät ke lat LI ja L2, signaalilähtö on kytketty induktanssin 68 kautta kuormaresistanssiin 70, joka on kytketty maahan. Lähtösignaali liittimessä 72 muodostetaan vastuksen 70 yli ja voidaan kytkeä mikseriin (ei esitetty) tai seu-20 raavaan vahvistinasteeseen (ei esitetty) edelleen vahvistettavaksi .

Siten jalkaa 32, joka on kiinteästi kytketty komponentin jalkaan Ja yhdistetysti kytketty elektroniseen komponenttiin (kuten esitetty kuviossa 1), voidaan käyt-. 25 tää tuottamaan pieni määrä säädettävää kapasitanssia maahan ja muihin komponentteihin nähden. Yhdistettyjä kapasitanssin virittimiä, jotka on tässä esitetty, voidaan myös käyttää yhdessä muihin läheisiin komponentteihin yhdistettyjen muiden kapasitanssivirittimien kanssa, 30 eli hajakapasitanssiin yhdistetyn kapasitanssiviritinpa-rin välillä.

Siten esitetään kapasitiivinen viritin, joka on kiinteä elektronisen komponentin jalan suhteen ja yhdistetty elektroniseen komponenttiin, tuottaen säädettävän 35 hajakapasltansslkytkennän mainittuun komponenttiin, joka • 10 95333 on asennettu painopiirilevylle. Lisäksi muotoiltu Jalka myös kiinnittää komponentin piirilevylle sisältäen juotetun sähköisen kytkennän sopiviin piirilevyn johteisiin.

5 Samalla tavoin elektroninen komponentti johtuen tukevasta asennuksestaan piirilevylle sekä ennen että jälkeen juotoksen, säilyttää alkuperäisen jalan 32 asennon ennen myöhemmin tapahtuvaa säätöä (taivutus).

Vaikka on esitetty ja kuvattu mikä on esillä olevan 10 keksinnön kannalta tällä hetkellä katsottu ensisijaiseksi, todetaan että useita muutoksia ja muunnelmia tulee ammattimiehen mieleen, ja vaatimuksissa on tarkoitus kattaa kaikki nuo muutokset ja muunnelmat, jotka sattuvat esillä olevan keksinnön alueelle ja ovat hengeltään saman-15 kaltaisia.

► ·

Claims (4)

95333

1. Rapasitiivinen virityslaite, sisältäen: painokytkentälevyn (12); elektronisen komponentin (10); 5 ainakin kaksi sähköisesti johtavaa jalkaa (22, 24), jotka lähtevät mainitusta komponentista vastaaviin ennalta määrättyihin suuntiin mainitun komponentin sähköiseksi kytkemiseksi ulkoisiin piireihin, mainittujen jalkojen ollessa laajennettavissa ensimmäiseen suuntaan aukkojen 10 (26, 28) läpi, jotka on järjestetty mainittuun piirile vyyn (12) mainitun komponentin sähköisen kytkennän varmistamiseksi piirilevyn johteisiin (20), jotka on järjestetty mainitun piirilevyn pinnalle (16), tunnet-t u siitä, että ainakin yksi mainituista jaloista on tai-15 vutettu takaisin noin 180 asteen verran vastakkaiseen suuntaan ja jonka jalkaosa (32) ulottuu toiseen suuntaan, joka on vastakkainen mainitun ensimmäisen suunnan kanssa, takaisin läpi mainitun piirilevyn vastaavan aukon, mainitun jalan osan ollessa kiinnittämätön piirilevyn yläpuo-20 lella ja asemaltaan säädettävä mainitun komponentin (10) suhteen tuottaen yhden tason säädettävää kapasitiivista kytkentää toiseen elementtiin varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu elektroninen komponentti 25 (10) on kela sisältäen ainakin 1,5 kierrosta johtoa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että taivutettu jalka muodostaa yleisesti "U" -muotoisen asetelman (30).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, t u n-30 n e t t u siitä, että jalkaosan (32) pituus piirilevyn yläpuolella on säädettävissä. * « 95333