WO1995033307A1 - Frequenzveränderbare oszillatoranordnung - Google Patents

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WO1995033307A1
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Definitions

  • the invention relates to a frequency-changeable oscillator arrangement which contains an amplifier network and a feedback network.
  • Frequency-variable oscillators are used, for example, as local oscillators (local oscillators) in tuners in order to generate a signal at a fixed intermediate frequency from the high-frequency antenna signal.
  • local oscillators local oscillators
  • Such an oscillator arrangement is described, for example, in the textbook Limann / Pelka, "television technology without ballast", 14. Edition, 1993, pages 91 to 93.
  • the amplifier network is implemented within an integrated circuit.
  • the feedback network is constructed as external circuitry of the integrated circuit from discrete components.
  • the amplifier network is implemented symmetrically, so that interference from and to the outside is not effective.
  • the feedback network is switchable so that it can be used for both VHF frequency bands.
  • the feedback network has the disadvantage of an asymmetrical implementation. This means that the circuit acts on reference potential in terms of radio frequency. The consequence of this is that increased effort is required to shield and stabilize the circuit.
  • the invention is based on the object of specifying a frequency-changeable oscillator arrangement which, in relation to the Radio frequency effect works symmetrically and enables switching between different frequency ranges.
  • a frequency-variable oscillator arrangement comprising an amplifier network and a feedback network which is connected to the amplifier network via a first and a second connection and has the following features: The series connection of a first and a second resonant circuit inductor and a first resonant circuit capacitance connected between the connections, the resonant circuit capacitance is connected to the second connection, the series connection of a variable resonant circuit capacitance and a second resonant circuit capacitance is connected between the connections, switching means are connected to the coupling nodes of the first and second resonant circuit inductors, by means of which, depending on a switching signal of the coupling node with respect to high-frequency signals can be connected to the second connection.
  • the symmetrical circuit results in the advantage that there are no interference effects on the circuit on the supply voltage side.
  • the symmetrical design means that hardly any high-frequency radiation occurs. Complex shielding measures are therefore not necessary. Due to the possibility of switching between different frequency ranges, the same feedback network can be used for both VHF frequency bands. All in all, this results in a circuit that acts symmetrically with little expenditure on components.
  • FIG. 1 shows an oscillator arrangement according to the invention
  • Figure 2 is an equivalent circuit diagram of the feedback network for a first frequency range
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the feedback network for a second frequency range.
  • the oscillator arrangement according to FIG. 1 contains a differential amplifier 1 in bipolar design, which is usually implemented as an integrated circuit. Inputs 31, 34 and outputs 32, 33 of the amplifier are brought out to be connected to a feedback network 100.
  • the feedback network 100 has a first connection 35 and a second connection 36, which are each connected to the inputs and outputs of the amplifier 1 via coupling capacitors 2 ... 5.
  • the feedback network contains between the connections 35, 36 the series connection of a first and a second inductor 6, 7 and a capacitor 8.
  • the inductors 6, 7 form high-frequency resonant circuit inductances, the capacitor 8 a high-frequency resonant circuit capacitance.
  • the coil 6 is connected to the connection 35, the capacitor 8 to the connection 36.
  • the coupling node between the coils 6, 7 is designated by the reference symbol 30.
  • variable capacitance 18 is designed as a capacitance diode, the anode connection of which is coupled to the capacitor 15 and the cathode connection of which is coupled to the connection 36.
  • the effective capacitance value of the diode 18 is set via a connection 22 which is connected to the cathode of the diode 18 via a resistor 20.
  • a tuning voltage T is usually present at connection 22.
  • the node between resistor 20 and diode 18 is coupled to terminal 36 via a capacitor 16.
  • the symbol *> on the capacitor 16 should indicate that this capacitor acts as an open circuit for low-frequency signals and direct current / direct voltage signals, but acts as a short circuit for high-frequency signals.
  • connection node 30 between the coils 6, 7 is connected to a switching means 9, 17, 21. Due to a corresponding signal level of a signal S at the connection 21, the node 30 can be connected in high frequency to the connection 36 of the feedback network. This causes the coil 7 and the capacitor 8 to be ineffective.
  • the switching means contain in particular a diode 9, the anode of which is connected to the node 30 and the cathode of which is connected to the terminal 21 via a resistor 7.
  • the cathode of the diode 9 is connected via a capacitor 13 to the second connection 36 of the feedback network.
  • a constant voltage is fed in on the anode side, preferably in the middle of the supply voltage.
  • capacitor 13 is in turn dimensioned such that it acts as a short circuit for high-frequency signals.
  • capacitors 10, 14 are provided, which are connected in parallel to the inductance 7 or between the cathode of the diode 9 and the first connection 35 of the feedback network. These capacitors 10, 14 are used to adjust the synchronization and to improve the temperature response.
  • the circuit operates as described below: As a first case, it is considered that the signal S at terminal 21 has an H level.
  • the diode 9 is then biased in the reverse direction.
  • the resonant circuit shown in FIG. 2 is then effective between the connections 35, 36. This essentially consists of the inductors 6, 7, to which the capacitor 8 lies in series.
  • the capacitor 15 and the adjustable capacitance 18 ' are parallel to this.
  • the capacitor 14 acts between the connections 35, 36, the capacitor 10 parallel to the inductance 7.
  • the adjustable capacitance 18 ' is used to fine-tune the set station in the frequency band.
  • the second case is considered that the signal S at the connection 21 has an L level. Then the diode 9 is biased in the direction of flow, so that its cathode is connected to the terminal 36 via the capacitor 13, which acts as a short circuit at high frequency. As a result, the capacitors 8, 10 and the inductance 7 are short-circuited.
  • the resonant circuit active between the connections 35, 36 then essentially consists of the inductance 6, to which the capacitor 14 and the series circuit comprising the capacitor 15 and the adjustable capacitance 18 'are in parallel. Due to the lack of the frequency-determining elements 7, 8, the oscillator is operated in a different frequency band. The adjustable capacity 18 'can in turn be used to tune to a special transmitter within this frequency band.

Landscapes

  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

Bei einer frequenzveränderbaren Oszillatoranordnung, insbesondere für Tuner, enthält das Rückkopplungsnetzwerk (100) für den Oszillatorverstärker (1): eine Reihenschaltung aus zwei Schwingkreisinduktivitäten (6, 7) und einer Schwingkreiskapazität (8), der die Reihenschaltung einer weiteren Schwingkreiskapazität (15) mit einer einstellbaren Kapazität (18, 20, 22) parallel geschaltet ist. Am Kopplungsknoten (30) der beiden Induktivitäten (6, 7) sind Schaltmittel (9, 17, 21) angeschlossen, durch die die erste Schwingkreiskapazität (8) und die mit ihr verbundene Schwingkreisinduktivität (7) unter Steuerung eines Schaltsignals (S) kurzgeschlossen werden können. Das Rückkopplungsnetzwerk (100) ist dadurch zwischen zwei Frequenzbändern umschaltbar und in bezug auf die Hochfrequenzwirkung symmetrisch.

Description

Frequenzveränderbare Oszillatoranordnung
Die Erfindung betrifft eine frequenzveränderbare Oszilla¬ toranordnung, die ein Verstärkernetzwerk und ein Rückkopp¬ lungsnetzwerk enthält.
Frequenzveränderbare Oszillatoren werden beispielsweise als Oberlagerungsoszillatoren (Lokaloszillatoren) in Tunern verwendet, um aus dem hochfrequenten Antennensignal ein Signal bei einer fest vorgegebenen Zwischenfrequenz zu erzeu¬ gen. Eine solche Oszillatoranordnung ist beispielsweise in dem Lehrbuch Limann/Pelka, "Fernsehtechnik ohne Ballast", 14. Auflage, 1993, Seiten 91 bis 93, gezeigt. Dabei ist das Verstärkernetzwerk innerhalb einer integrierten Schaltung realisiert. Das Rückkopplungsnetzwerk ist als äußere Beschal- tung der integrierten Schaltung aus diskreten Bauelementen aufgebaut. Das Verstärkernetzwerk ist symmetrisch realisiert, so daß Störeinflüsse von und nach außen nicht wirksam werden. Das Rückkopplungsnetzwerk ist umschaltbar, so daß es für beide VHF-Frequenzbänder verwendet werden kann. Das Rückkopp¬ lungsnetzwerk weist allerdings den Nachteil einer unsymmetri- sehen Realisierung auf. Dies bedeutet, daß die Schaltung hochfrequenzmäßig auf Bezugspotential einwirkt. Dies hat zur Folge, daß erhöhter Aufwand zur Abschirmung und Stabilisie¬ rung der Schaltung notwendig ist.
Darüber hinaus sind weitere Lösungen bekannt, bei denen zwar Oszillatoren mit symmetrischen Rückkopplungsnetzwerken ver¬ wendet werden, die allerdings nicht umschaltbar sind. Für jeden der VHF-Frequenzbänder ist dann ein eigener Oszillator notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine frequenzverän¬ derbare Oszillatoranordnung anzugeben, die in Bezug auf die Hochfrequenzwirkung symmetrisch arbeitet und eine Umschaltung zwischen verschiedenen Frequenzbereichen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine frequenzveränderbare Oszilla- toranordnung gelöst, enthaltend ein Verstärkernetzwerk und ein Rückkopplungsnetzwerk, das über einen ersten und einen zweiten Anschluß an das Verstärkernetzwerk angeschlossen ist und die folgenden Merkmale aufweist: Die Reihenschaltung einer ersten und einer zweiten Schwingkreiεinduktivität und einer ersten Schwingkreiskapazität ist zwischen die Anschlüs¬ se geschaltet, die Schwingkreiskapazität ist mit dem zweiten Anschluß verbunden, die Reihenschaltung einer veränderbaren Schwingkreiskapazität und einer zweiten Schwingkreiskapazität ist zwischen die Anschlüsse geschaltet, an den Kopp- lungsknoten von erster und zweiter Schwingkreisinduktivität sind Schaltmittel angeschlossen, durch die in Abhängigkeit von einem Schaltsignal der Kopplungsknoten in bezug auf Hochfrequenzsignale mit dem zweiten Anschluß verbindbar ist.
Durch die symmetrisch wirkende Schaltung ergibt sich der Vor¬ teil, daß versorgungsεpannungsseitig keine Störeinflüsse auf die Schaltung einwirken. Darüber hinaus bewirkt die symmetri¬ sche Ausführung, daß kaum Hochfrequenzabstrahlung auftritt. Aufwendige Vorkehrungen zur Abschirmung sind deshalb nicht notwendig. Durch die Möglichkeit der Umschaltung zwischen verschiedenen Frequenzbereichen kann dasselbe Rückkopplungs- netzwerk für beide VHF-Frequenzbänder benutzt werden. Insge¬ samt ergibt sich also eine symmetrisch wirkende Schaltung mit geringem Bauelementeaufwand.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine erfindungsgemäße Oszillatoranordnung,
Figur 2 ein Ersatzschaltbild des Rückkopplungsnetzwerks für einen ersten Frequenzbereich und
Figur 3 ein Ersatzschaltbild des Rückkopplungsnetzwerks für einen zweiten Frequenzbereich. Die Oszillatoranordnung gemäß Figur 1 enthält einen Diffe¬ renzverstärker 1 in Bipolarausführung, der üblicherweise als integrierte Schaltung realisiert wird. Eingänge 31, 34 und Ausgänge 32, 33 des Verstärkers werden nach außen geführt, um mit einem Rückkopplungsnetzwerk 100 verbunden zu werden. Das Rückkopplungsnetzwerk 100 weist einen ersten Anschluß 35 und einen zweiten Anschluß 36 auf, die jeweils über Koppelkonden¬ satoren 2...5 mit den Ein- bzw. Ausgängen des Verstärkers 1 verbunden sind.
Das Rückkopplungsnetzwerk enthält zwischen den Anschlüssen 35, 36 die Reihenschaltung aus einer ersten und einer zweiten Induktivität 6, 7 und eines Kondensators 8. Die Induktivitä- ten 6, 7 bilden hochfrequent wirksame Schwingkreisinduktivi¬ täten, der Kondensator 8 eine hochfrequent wirksame Schwing¬ kreiskapazität. Die Spule 6 ist dabei an den Anschluß 35 angeschlossen, der Kondensator 8 an den Anschluß 36. Der Kopplungsknoten zwischen den Spulen 6, 7 ist mit dem Bezugs- zeichen 30 bezeichnet.
Parallel zur genannten Reihenschaltung liegt eine Reihen¬ schaltung aus einem weiteren als Schwingkreiskondensator wirkenden Kondensator 15 und einer veränderbaren Kapazität 18. Die veränderbare Kapazität 18 ist als Kapazitätsdiode ausgeführt, deren Anodenanschluß an den Kondensator 15 und deren Katodenanschluß an den Anschluß 36 gekoppelt ist. Zur 'Gleichstromversorgung ist der Kopplungsknoten zwischen Diode 18 und Kondensator 15 über einen Widerstand 19 mit Bezugspo- tential (Masse) verbunden. Der wirksame Kapazitätswert der Diode 18 wird über einen Anschluß 22, der über einen Wider¬ stand 20 mit der Katode der Diode 18 verbunden ist, einge¬ stellt. Am Anschluß 22 liegt üblicherweise eine Abstimmspan¬ nung T an. Zur Entkopplung der übrigen Schaltung von Gleich- signalanteilen wird der Knoten zwischen Widerstand 20 und Diode 18 über einen Kondensator 16 an den Anschluß 36 ange¬ koppelt. Das Symbol *> am Kondensator 16 soll andeuten, daß dieser Kondensator für niedrigfrequente Signale und Gleich¬ strom-/Gleichspannungssignale als Leerlauf, für Hochfrequenz- Signale jedoch als Kurzschluß wirkt.
Der Verbindungsknoten 30 zwischen den Spulen 6, 7 ist mit einem Schaltmittel 9, 17, 21 verbunden. Durch einen entspre¬ chenden Signalpegel eines Signals S am Anschluß 21 kann der Knoten 30 hochfrequenzmäßig mit dem Anschluß 36 des Rückkopp¬ lungsnetzwerks verbunden werden. Dies bewirkt, daß die Spule 7 und der Kondensator 8 unwirksam sind. Die Schaltmittel enthalten im einzelnen eine Diode 9, deren Anode mit dem Knoten 30 und deren Katode über einen Widerstand 7 mit dem Anschluß 21 verbunden ist. Die Katode der Diode 9 ist über einen Kondensator 13 mit dem zweiten Anschluß 36 des Rück- kopplungsnetzwerks verbunden. Anodenseitig wird eine kon¬ stante Spannung eingespeist, vorzugsweise in der Mitte der VersorgungsSpannung. Dies erfolgt zweckmäßigerweise mittels eines zwischen die Versorgungsspannungsanschlüsse geschalte¬ ten ohmschen Spannungsteilers 11, 12. Der Kondensator 13 ist wiederum derart dimensioniert, daß er für Hochfrequenzsignale als Kurzschluß wirkt. Es sind zwei weitere Kondensatoren 10, 14 vorgesehen, die parallel zur Induktivität 7 bzw. zwischen die Katode der Diode 9 und den ersten Anschluß 35 des Rück¬ kopplungsnetzwerks geschaltet sind. Diese Kondensatoren 10, 14 dienen zur Gleichlaufeinstellung und zur Verbesserung des Temperaturgangs.
Die Schaltung arbeitet wie nachfolgend beschrieben: Als erster Fall wird betrachtet, daß das Signal S am Anschluß 21 einen H-Pegel aufweist. Die Diode 9 ist dann in Sperrichtung vorgespannt. Zwischen den Anschlüssen 35, 36 ist dann der in Figur 2 gezeigte Schwingkreis wirksam. Dieser besteht im wesentlichen aus den Induktivitäten 6, 7, zu denen der Kon¬ densator 8 in Reihe lieg . Parallel dazu liegt der Kondensa- tor 15 sowie die einstellbare Kapazität 18'. Der Kondensator 14 wirkt zwischen den Anschlüssen 35, 36, der Kondensator 10 parallel zur Induktivität 7. Die einstellbare Kapazität 18' dient zur Feinabstimmung auf den eingestellten Sender im Frequenzband.
Als zweiter Fall wird betrachtet, daß das Signal S am An- Schluß 21 einen L-Pegel aufweist. Dann ist die Diode 9 in Flußrichtung vorgespannt, so daß deren Katode über den hoch¬ frequenzmäßig als Kurzschluß wirkenden Kondensator 13 mit dem Anschluß 36 verbunden wird. Dadurch werden die Kondensatoren 8, 10 und die Induktivität 7 kurzgeschlossen. Der zwischen den Anschlüssen 35, 36 wirksame Schwingkreis besteht dann im wesentlichen aus der Induktivität 6, zu der jeweils der Kondensator 14 und die Reihenschaltung aus dem Kondensator 15 und der einstellbaren Kapazität 18' parallel liegen. Durch das Fehlen der frequenzbestimmenden Elemente 7, 8 wird der Oszillator in einem anderen Frequenzband betrieben. Mittels der einstellbaren Kapazität 18' kann wiederum innerhalb dieses Frequenzbands auf einen speziellen Sender abgestimmt werde .

Claims

Patentansprüche
1. Frequenzveränderbare Oszillatoranordnung enthaltend ein Verstärkernetzwerk (1) und ein Rückkopplungsnetzwerk (100) , das über einen ersten und einen zweiten Anschluß (35, 36) an das Verstärkernetzwerk (1) angeschlossen ist und die folgen¬ den Merkmale aufweist:
- die Reihenschaltung einer ersten und einer zweiten Schwing¬ kreisinduktivität (6, 7) und einer ersten Schwingkreis- kapazität (8) ist zwischen die Anschlüsse (35, 36) geschaltet,
- die Schwingkreiskapazität (8) ist mit dem zweiten Anschluß (36) verbunden,
- die Reihenschaltung einer veränderbaren Schwingkreis- kapazität (18, 20, 22) und einer zweiten Schwing¬ kreiskapazität (15) ist zwischen die Anschlüsse (35, 36) geschaltet,
- an den Kopplungsknoten (30) von erster und zweiter Schwing¬ kreisinduktivität sind Schaltmittel (9, 17, 13, 21) ange- schlössen, durch die in Abhängigkeit von einem Schaltsignal (S) der Kopplungsknoten (30) in bezug auf Hochfrequenzsi¬ gnale mit dem zweiten Anschluß (36) verbindbar ist.
2. Oszillatoranordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltmittel umfassen:
- eine Diode (9), deren Anode mit dem Kopplungsknoten (30) verbunden ist und deren Katode mit einem Eingang (21) für das Schaltsignal verbunden ist, - eine Spannungsquelle (11, 12), die mit der Anode der Diode (9) verbunden ist,
- eine erste Entkopplungskapazität (13) zur Entkopplung von Gleichsignalanteilen, durch die die Katode der Diode (9) mit dem zweiten Anschluß (36) verbunden ist.
3. Oszillatoranordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spannungsquelle ein ohmscher Spannungsteiler (11, 12) ist.
4. Oεzillatoranordnung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Widerstand (17) zwischen die Katode der Diode (9) und den Eingang (21) für das Schaltsignal (S) geschaltet ist.
5. Oszillatoranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen die Anode der Diode (9) und dem mit den Schwingkrei¬ sinduktivitäten (6, 7) verbunden Anschluß der Schwingkreiska¬ pazität (8) ein Kondensator (10) geschaltet ist und daß zwischen die Katode der Diode (9) und den ersten Anschluß (36) ein weiterer Kondensator (14) geschaltet ist.
6. Oszillatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die veränderbare Schwingkreiskapazität enthält: - eine Kapazitätsdiode (18) , deren Anode über die zweite Schwingkreiskapazität (15) mit dem ersten Anschluß (35) verbunden ist und deren Katode über eine zweite Entkopp¬ lungskapazität (16) zur Entkopplung von Gleichsignalantei¬ len mit dem zweiten Anschluß (36) verbunden ist, - einen Widerstand (20) , der zwischen die Katode der Kapazi¬ tätsdiode (18) und einen Anschluß (22) für ein Abstimmsi¬ gnal (T) geschaltet ist.
7. Oszillatoranordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anode der Kapazitätsdiode (18) über einen Widerstand (19) mit Bezugspotential (Masse) verbunden ist.
PCT/DE1995/000636 1994-05-26 1995-05-12 Frequenzveränderbare oszillatoranordnung WO1995033307A1 (de)

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