SI9110468A - Vezje za preklapljanje od območja na območje v postajnikih - Google Patents

Abstract

Za visokofrekvenčno ojačenje imajo turnerji na splošno predstopnje (1,1’,1”) z MOS-tetrodami (4) za vsako delno območje postajnika. V skladu z izumom je preklop dosežen s tem, da se priključek (S) izvora v predstopnji (1), ki jo je treba aktivirati, priključi preko upora (10) s pomočjo preklopne priprave (9) na referenčni potencial.

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

Vezje za preklapljanje od območja na območje v postajnikih

Izum se nanaša na vezje za preklapljanje od območja na območje v postajnikih in je označeno z značilnostmi v uvodnem delu prvega patentnega zahtevka in po mednarodni patentni klasifikaciji pripada razredu H 03J.

V televizijskih postajnikih so običajno vsebovani dva ali trije postajniki za delna območja, ki delujejo električno v velikimi meri neodvisno drug od drugega in pokrivajo območja televizijskih frekvenc v VHF-pasovih in v UHF-pasu.

Znani postajniki za dve ali tri VHF-območja uporabljajo skupne nihajne kroge, katerih delne induktivnosti se za preklop območja preklopijo s pomočjo napetostno krmiljenih preklopnih diod. Preklop med VHF-območjem in UHF-območjem se izvede s pomočjo pnp-preklopnih tranzistorjev, katerih emitorji so priključeni na napajalno napetostno sponko in na njihovih kolektorjih ležijo postajniki za delna območja. Bazni priključki so povezani s preklopnimi izhodi integriranega vezja, ki je na splošno vezje z zanko s fazno sklopitvijo (PLL). Ti preklopni izhodi so tokovno omejeni izhodi z odprtim kolektorjem, ki pri izbiri območja s pomočjo posluževalnih elementov na televizijskem aparatu postanejo nizkoohmski in preko ustreznega preklopnega tranzistorja napetostno napajajo postajnik za delno območje. Notranja tokovna omejitev v integriranem vezju pri tem preprečuje prevelik bazni tok preklopnega tranzistorja. Preklop VHF-območij se izvede s tem, da z integriranim vezjem krmiljeni preklopni tranzistor omogoči tokove, ki so potrebni za aktiviranje preklopnih diod.

Postajniki za hipervisoke frekvence, torej postajniki, ki pokrivajo tudi območje s hipervisokimi frekvencami, ki se razdeljujejo v kabelskih omrežjih in ležijo v frekvenčnem območju od 300 do 470 MHz, praviloma obstojijo iz treh električno neodvisnih delnih postajnikov. Preklop med pasovi ali območji uglašenih nihajnih krogov se zaradi velikih frekvenčnih območij, ki jih je treba uglasiti, praviloma ne izvaja s preklopnimi diodami. Se pa preklopne diode uporabi neposredno na antenskem vhodu in te priklapljajo pravkar izbrano območje na antenski priključek televizorja. Preklope postajnikov za delno območje in preklopnih diod se izvede s pomočjo preklopnih tranzistorjev, kot je bilo zgoraj opisano.

V mnogih postajnikih za območja s hipervisokimi frekvencami se danem uporablja integrirano vezje, ki za vsako delno območje obsega mešalnik in oscilator. V to integrirano vezje je integrirana tudi preklopna priprava, ki ob določenem krmilnem signalu, npr. napetostnem nivoju, vklopi željeni mešalnik in oscilator. Krmilni signal se lahko npr. izvede preko ustrezno preračunanega napetostnega delilnika iz preklopljenih obratovalnih napetosti za postajnike za delna območja. Preklopni tranzistorji v tem primeru preklopijo le še tok preklopnih diod in obratovalno napetost predstopenj postajnika, v katere se na običajen način vstavi MOS-tetrode za ojačenje visoke frekvence. Dve preklopni vezji za preklop območja v postajnikih televizorjev z MOS-tetrodami in integriranim vezjem za VHF/UHF-preklop so npr. prikazani na str. 767 in 768 knjige Siemens Datenbuch 1986/87, Integrirana vezja za zabavno elektroniko.

Razen tega je poznan postajnik za območje z hipervisokimi frekvencami, ki ima oznako UV 816 od Philipsa in ki ne potrebuje preklopnih tranzistorjev. To se doseže s pomočjo integrirane preklopne priprave s preklopnimi izhodi, ki tokovno niso omejeni, pri čemer se preko nje prvi priključki vrat MOS-tetrod, ki niso vklopljene, priključijo na maso. S tem skozi MOS-tetrode ne teče tok in izgubijo svoje ojačenje. Le MOS-tetroda aktivnega območja ostane vključena, pri čemer za to predvideni preklopni izhod integrirane preklopne priprave ostane visokoohmski in s tem neaktiven. Pri tem principu pa obstoji naslednja pomanjkljivost.

Takšen postajnik potrebuje za svoje krmiljenje krmilno pripravo, torej npr. mikroprocesor televizijskega aparata z drugačno programsko opremo kot pri doslej uporabljenih in zgoraj opisanih postajnikih, ker so po eni strani potrebni drugi preklopni izhodi integriranega vezja in po drugi strani je treba uporabiti preklopno logično veje, ki je po svoji polariteti nasprotno. Potem pa takšen postajnik ni kompatibilen z doslej znanimi postajniki.

Preklopnih izhodov integriranega vezja, ki jih uporabljajo ti postajniki, ni mogoče dodatno - v nasprotju z danes običajnim standardom - uporabljati za preklopne naloge izven postajnika.

Naloga izuma je zato v tem, da se poda preklopna priprava za preklapljanje območij v postajnikih, ki so z dosedajimi postajniki kompatibilni po funkciji in programski opremi in katerih zahtevnost vezja in porabo prostora sta reducirani glede na doslej poznana vezja.

Predložena naloga je rešena z označujočimi značilnostmi zahtevka 1.

Nadaljnji izvedbeni primeri izuma so predmet odvisnih zahtevkov.

Izum je v nadaljnjem pojasnjen s pomočjo dveh slik kot primerov za preklop na VHF-I-območje. Za druga območja, npr. VHF-II in UHF, so preklopna vezja sestavljena analogno. Pri tem prikazujejo:

Sl. 1 znano vezje za preklop med območji v postajniku s pomočjo preklopnih tranzistorjev in

Sl. 2 vezje po izumu za preklop med območji v postajnikih z MOS-tetrodami, katerih priključki izvora se lahko priključijo na referenčen potencial.

Na sl. 1 je predstavljena vhodna stopnja znanega televizijskega postajnika. Vhodna stopnja ima tri predstopnje 1,1’ in 1” z MOS-tetrodami 4 za ojačenje antenskega signala, ki se ga dovede na sponko 20. Ta dospe preko sklopilnega člena 21, npr. sklopilnega kondenzatorja, na katode treh preklopnih diod 37, 37’ in 37”, katerih anode so vsakič povezane z vhodno sponko 7, 7’, 7” predstopenj 1, Γ oz. 1”. Na njihovih izhodnih sponkah 8, 8’ in 8” se lahko odvzame ojačen visokofrekvenčen signal za vsako območje vsakokratne predstopnje 1, Γ oz. 1”. Zaradi boljše preglednosti je podrobno predstavljena le predstopnja 1 za prvo območje, tukaj npr. VHF-I-območje, skupaj z njegovimi posameznimi komponentami, ki so same po sebi poznane tudi iz uvodoma omenjene knjige Siemens Datenbuch 1986/87. Zato se bo v nadaljnjem poglobilo v samo vezje le toliko, kolikor je potrebno za razumevanje izuma.

Priključek S izvora MOS-tetrode 4 je povezan s stično točko prvega napetostnega delilnika 15 in prevega priključka Gl vrat s skupno točko dolgega napetostnega delilnika 16, da se nastavi delovno točko. Oba napetostna delilnika 15 in 16 ležita med sponko 6 z referenčnim potencialom in sponko 43, ki se jo lahko preko pnp-preklopnega tranzistorja 40 priključi na sponko 5 napajalnega potenciala s pomočjo dovedene pozitivne napetosti. Zato se kolektorski priključek tega pnp-preklopnega tranzistorja 40 s sponko 43 in njegov bazni priključek preko baznega upora 42 dovede na preklopni izhod 14 preklopne priprave 9. Emitorski priključek pnp-preklopnega tranzistorja 40 je po eni strani povezan preko emitorskega upora 41 z baznim priključkom pnp-preklopnega tranzistorja 40 in je po drugi strani povezan s sponko 5 za napajalni potencial. Preklopni izhod 14 preklopne priprave 9 se krmili preko enega ali več krmilnih priključkov 11 s pomočjo enega ali več krmilnih signalov. Razen tega je anoda preklopne diode 37 priključena preko upora 39 na sponko 43 predstopnje 1.

Če se ustrezno krmilnemu signalu oz. krmilnim signalom, ki je oz. so dovedeni na krmilni priključek 11 ali krmilne priključke 11, preklopni izhod 14 preklopne priprave 9 pri izbiri VHF-I-območja izvede s pomočjo posluževalnih elementov v televizorju nizkoohmsko, torej priključeno na referenčni potencial, se vključi pnp-preklopni tranzistor 40. Pozitivna napetost na sponki 5 napajalnega potenciala s tem dospe na sponko 43, s čimer se predstopnja 1 dovede na pozitivno napetost in se s tem aktivira. Hkrati potane preklopna dioda 37 prevodna, ker je sedaj njena katoda bolj negativna od njene anode. Tok za preklop te preklopne diode 37 daje pnp-preklopni tranzistor 40. Antenski signal, kije doveden na sponko 20 in gaje treba ojačiti, se tako ojači v predstopnji 1 in je na razpolago na izhodni sponki 8.

Preklop na druga ombočja, tukaj torej na obe predstopnji 1’ in 1” za VHF- Il-območje in UHF-območje se izvede na analogen način preko preklopnih izhodov 14’ in 14” preklopne priprave 9, kot je dodatno predstavljeno še s komponentami vezja, ki so označene z referenčnimi oznakami 7’, 37’, 40’, 4Γ, 42’ in 43’ kot tudi 7”, 37”, 40”, 41”, 42” in 43”. Enake številke referenčnih oznak označujejo pri tem analogne elemente v vezju. Pri nizkoohmskem preklopnem izhodu 14’ torej postane predstopnja Γ aktivna, medtem ko se pri nizkoohmskem preklopnem izhodu 14” predstopnji 1” preklopi preko nato vključenega pnp-preklopnega transistorja na sponko 5 z napajalno napetostjo in ojačevalnik s tem deluje.

Preklopni izhodi 14, 14’ in 14” preklopne priprave 9 so tokovno omejeni izhodi z odprtim kolektorjem. Omejitev toka v preklopni pripravi 9 preprečuje previsok bazni tok pnp-preklopnih tranzistorjev 40, 40’ in 40”.

Na sl. 2 je predstavljen izvedbeni primer za vezje po izumu za preklop med območji v postajnikih. Enake referenčne oznake kot na sl. 1 opozarjajo na enake elemente vezja. Drugače kot na sl. 1 so sedaj tri preklopne diode 17, 17’ in 17” s svojimi anodami priključene na sklopilni kondenzator 21 in so njihove katode povezane z vsakokratno vhodno sponko 7, 7’ in 7” predstopenj 1, Γ oz. 1”. Te preklopne diode 17,17’, 17” niso, kot bo pozneje še pojasnjeno, brezpogojno potrebne za izum.

Razen tega je po izumu v nasprotju z vezjem, ki je predstavljeno na sl. 1, priključek S izvora MOS-tetrode 4 preko upora 10 in sponke 2 v povezavi s preklopnim izhodom 12 preklopne priprave 9.

Ustrezno enemu ali več krmilnemu signalu oz. krmilnim signalom, ki jih je treba dovesti na krmilne sponke 11 preklopne priprave 9, se lahko ta preklopni izhod 12 preklopne priprave 9 priključi na referenčen potencial in s tem poveže s sponko 6 referenčnega potenciala, s čimer se lahko aktivira MOS-tetrodo 4 in s tem predstopnjo 1.

Da se izklopil MOS-tetroda 4, če preklopni izhod 12 ni na referenčnem potencialu, sta na MOS-tetrodo 4 priključena dva drug na drugega uglašena in med sponko 5 za napajalni potencial in sponko 6 za referenčen potencial vezana napetostna delilnika. Prvi napetostni delilnik 15, ki npr. obstoji iz dveh uporov, je s svojo povezovalno točko priključen na priključek S izvora in je drugi napetostni delilnik 16, ki npr. obstoji iz dveh uporov, s svojo povezovalno točko priključen na prvi priključek Gl vrat MOS-tetrode 4. Prvi napetostni delilnik 15 in drugi napetostni delilnik 16 sta pri tem nastavljena tako, da se na priključku S izvora MOS-tetrode 4 doseže negativna napetost, ki je po eni strani dovolj velika, da stisne nastajajoči kanal in po drugi strani ostane pod odzivnim pragom zaščitnih diod, ki so priključene na prvi priključek Gl vrat in drugi priključek G2 vrat MOS-tetrode 4.

Dokler se preklopni izhod 12 še ne dovede na referenčni potencial, je MOS-tetroda 4 brez toka in VHF-ojačenje ni možno. Če pa se aktivira predstopnja 1, se preklopni izhod 12 preklopne priprave 9 ustrezno enemu ali več krmilnim signalom, ki jih je treba dovesti na eno ali več vhodnih sponk 11 preklopne priprave 9, dovede na referenčni potencial in se s tem priključek S izvora MOS-tetrode 4 preko upora 10 poveže s sponko 6 za referenčni potencial. Ta upor 10, ki je vezan vzporedno z uporom prvega napetostnega delilnika 15, je prednostno takšen, da se nastavi na za optimalno ojačenje predvideno delovno točko MOS-tetrode 4.

Dodatno je prednostno, ne pa nujno, da je predvidena že omenjena preklopna dioda 17 in je vsaka s svojo katodo priključena na vhodno sponko predstopnje 1 in je preko upora 18, ki je visoohmski v primerjavi z vhodno impedanco predstopnje 1, povezan s preklopnim izhodom 12 preklopne priprave 9, in da je predviden tretji napetostni delilnik 19, ki je vezan med sponko 5 napajalnega potenciala in sponko 6 referenčnega potenciala in ki je s svojo povezovalno točko priključen na anodo preklopne diode 17.

Ta ukrep povzroči, da preklopna dioda 17 zapira, dokler preklopni izhod 12 ne leži na referenčnem potencialu, in s tem ne dospeva antenski signal na vhodno sponko 7 predstopnje 1. Preklopna dioda 17 zapira to območje, ker je anoda preklopne diode 17 zaradi tretjega napetostnega delilnika 19 bolj nagativna od katode, ki preko upora 18, ki je priključen med katodo preklopne diode 17 in preklopnim izhodom 12, kot tudi preko upora 10 na priključek S izvora MOS-tetrode 4.

Če pa se aktivira predstopnja 1 in se s tem vključi MOS-tetroda 4 te predstopnje 1, s tem da se preklopni izhod 12 preklopne priprave 9 dovede na referenčni potencial, preklopna dioda 17 prevaja tok, ker je njen anodni potencial bolj pozitiven od njenega katodnega potenciala.

Nadaljni predstopnji Γ in 1” preostalih območij, ki sta predvideni v postajniku, se lahko na enak način, kot je predstavljeno na sl. 2, priključita na nadaljnje preklopne izhode 12’ in 12” preklopne priprave 9 in preko nadaljnje preklopne diode 17’ in 17” na sklopnilni kondenzator 21 antenske vhodne sponke. Preklopna izhoda 12’ in 12” je treba povezati s sponkama 2’ in 2” predstopenj 1’ oz. 1”, ki sta sami ponovno preko upora priključeni na priključek izvora vsakokratne MOS-tetrode v predstopnji 1’ oz. 1”. Razen sta tudi pri teh dveh predstopnjah 1’ in 1” ponovno vsakič en upor 18’ in 18” vezana med katodo preklopnih diod 17’ in 17” in vhodno sponko 2’ in 2” predstopenj 1’ oz. 1”. Med predstopnjami Γ in 1” in s tem področji VHF-I, VHF-II in UHF se preklaplja preko preklopnih izhodov 12, 12’ in 12” preklopne priprave 9 glede na to, kateri izmed preklopnih izhodov 12, 12’ in 12” leži ravno ustrezno na 11 dovedenemu krmilnemu signalu na preklopni pripravi 9 na referenčnemu potencialu.

Kot preklopna priprava je posebno primerno integrirano vezje, za katerega preklopne izhode 12, 12’ in 12”, ki so potrebni za preklapljanje med območji, ni potrebno imeti tokovne omejitve. Posebej prednostno je pri tem, da je krmiljenje preklopnih izhodov 12, 12’ in 12” lahko izvedeno kompatibilno s krmilnoprogramsko opremo dosedanjih postajnikov. Razen tega je lahko preklopna priprava 9 vsebovana npr. v integriranem vezju na zanko s fazno sklopitvijo, pri čemer npr. to vezje obsega vse stopnje, ki so potrebne za frekvenčno nastavitev in preklop med pasovi.

Izkazalo se je, da morajo preklopni tranzistorji, ki so predvideni v preklopni pripravi 9, za krmiljenje preklopnih izhodov 12, 12’ in 12” takšni, da lahko pri napetostni trdnosti okoli 12 V preklapljajo tok okoli 25 mA.

Princip predloženega izuma in s tem odklopa predstopnje preko potenciala izvora MOS-tetrode je primeren za vse postajnike, predvsem takšne z VHF-nihajnimi krogi, ki se jih lahko preklaplja s preklopnimi diodami, pa tudi za takšne, ki delujejo brez preklopnih diod.

Bistvena prednost izuma je v tem, da je vezje za preklop med območji postajnika po funkciji in programski opremi kompatibilno z dosedanjimi vezji in je njihova obsežnost vezja in poraba prostora zmanjšana glede na doslej poznana vezja.

Claims (6)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Vezje za preklapljanje od območja na območje v postajnikih z vsaj dvemi območji za vsakokratno predstopnjo (Ι,Γ,Ι”), ki ima MOS-tetrodo (4) in kije vezana med sponko (5) za napajalno napetost in sponko (6) za referenčni potencial, z vhodno sponko (7) in izhodno sponko (8), pri čemer se MOS-tetrodo (4) lahko aktivira preko preklopne priprave (9), označeno s tem, da je vsaj ena MOS-tetroda (4) predstopnje (Ι,Γ,Ι”) s svojim priključkom (S) izvora preko upora (10) priključena na preklopni izhod (12, 12’,12”) preklopne priprave (9), ki se ga lahko priključi na sponko (6) referenčne napetosti.
2. 2. Vezje po zahtevku 1, označeno s tem, daje prvi napetostni delilnik (15), kije priključen med sponko (5) za napajalni potencial in sponko (6) za referenčni potencial, s svojo povezovalno točko priključen na priključek (S) izvora in je drugi napetostni delilnik (16), ki je priključen med sponko (5) za napajalno napetost in sponko (6) za referenčno napetost s svojo povezovalno točko priključen na prvi priključek (Gl) vrat MOS-tetrode (4), pri čemer sta prvi napetostni delilnik (15) in drugi napetostni delilnik (16) izbrana tako, da se na priključku (S) izvora doseže negativno napetost, ki je po eni strani dovolj velika, da stisne kanal, ki se tvori v MOStetrodi (4), in po drugi strani ostane pod odzivnim pragom zaščitnih diod, ki so priključene na prvi priključek (Gl) vrat in drugi priključek (G2) vrat MOS-tetrode (4).
3. 3. Vezje po zahtevku 1 ali 2, označeno s tem, da je preklopna dioda (17) s svojo katodo priključena na vhodno sponko (7) predstopnje (1) in je preko upora (18), ki je visoohmski v primerjavi z vhodno impedanco predstopnje (1), povezan s signalnim izhodom (12) preklopne priprave (9) in da je predviden tretji napetostni delilnik (19) , ki je priključen med sponko (5) za napajalni potencial in sponko (6) za referenčni potencial in ki je s svojo povezovalno točko priključen na anodo preklopne diode (17), pri čemer je anoda preko sklopilnega člena (21) povezana s sponko (20) za napajanje z HF-signalom.
4. 4. Vezje po enem izmed zahtevkov 1 do 3, označeno s tem, da je preklopna priprava (9) izvedena kot integrirano vezje.
5. 5. Vezje po zahtevku 4, označeno s tem, da integriraano vezje obsega vse stopnje, ki so potrebne za nastavitev frekvence in preklop od območja na območje.
6. 6. Vezje po enem izmed zahtevkov 1 do 5, označeno s tem, daje upor (10), kije priključen na priključek (S) izvora MOS-tetrode (4), izbran tako, da se vzpostavi za optimalno ojačenje predvidena delovne točke MOS-tetrode (4).