NL8302481A - Hf-afsteminrichting voorzien van een schakelende mengtrap en een afstemoscillator. - Google Patents

Description

* * * ., £ EHN 10.742 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

HF-afsteminrichting voorzien van een schakelende mengtrap en een af-stemoscillator.

De uitvinding betreft een HF-afsteminrichting voorzien van een schakelende mengtrap en een daarmee gekoppelde afstemoscillator.

Een dergelijke HF-afsteminriditing is toegepast in de TV-üHF/VHF afstemeenheid UV 411, welke beschreven is in het "Philips 5 Data Handbook", C2, nr. 12, 1982, bladzijden 141-143, getiteld "TV-tu-ners, Video-modulators and SSW-filters" en uitgegeven door Philips Electronic Catpcnents and Materials Division.

In de bekende HF-afsteminrichting vindt in de basisemitter-overgang van de mengtransistor een additieve menging plaats van een ge-10 wenst TV-VHF-ontvangstsignaal met een oscillatorsignaal, waarbij de mengtransistor door het oscillatorsignaal geschakeld wordt. Vanwege de signaalverstefkingen ten behoeve van de signaalbewerkingen, welke na de HF-afstenünriditing volgen voordat het gewenst TV-signaal voor weergave geschikt is, dient de eigen ruisbijdrage ofwel het ruisgetal van 15 de HF-afstalinrichting en met name die van de mengtrap daarin, zo klein mogelijk te worden gehouden.

Het is bekend dat het ruisgetal van de mengtrap kan worden verminderd door het oscillatorsignaal in amplitude te vergroten. Een vergroting van het oscillatorsignaal heeft echter tevens een vergroting 20 van de oscillatorstraling tot gevolg. Ctadat de eisen ten aanzien van de maximaal toelaatbare oscillators traling in sommige landen zeer stringent zijn en bovendien een groot, stabiel en afstembaar oscillatorsignaal niet met eenvoudige middelen te realiseren is, is deze wijze van ruisvermindering in de praktijk slechts beperkt bruikbaar.

25 De uitvinding beoogt het ruisgetal van de schakelende mengtrap in een HF-afsteminrichting te verminderen zender vergroting van de oscil-latoramplitude.

Een HF-afsteminrichting van de in de aanhef vermelde soort volgens de uitvinding, vertoont daartoe het kenmerk, dat tussen de af-30 stemoscillator en de mengtrap een bistabiele trekschakeling is geschakeld voor het vergroten van de flanksteilheid van het oscillatorsignaal.

De uitvinding maakt gebruikt van het gegeven, dat de reis in elk schakelelement van de mengtrap voornamelijk optreedt gedurende een 8302481 •EHN 10.742 2 bepaald deel in de overgang van geleiden naar blokkeren en angekeerd en ♦ dat de tijdsduur van optreden van deze ruis of zogenaamde ruisduur ge-durende deze overgangen het ruisgetal van dë mengtrap in belangrijke mate bepaalt.

5 Bij toepassing van de maatregel volgens de uitvinding worden deze overgangen zeer snel gepasseerd, vanwege de bijzonder grote flank-steilheid van het oscillatorsignaal, welke in het algemeen met bista-biele trekschakelingen bereikt kan worden. Daardoor wordt het ruisgetal van de mengtrap sterk beperkt, terwijl de amplitude van het naar 10 de bistabiele trekschakeling toegevoerde oscillatorsignaal slechts voldoende groot hoeft te zijn on deze te initiëren en de amplitude van het naar de mengtrap toegevoerde oscillatorsignaal slechts voldoende groot hoeft te zijn cm de mengtrap te schakelen.

Een voorkeursuitvoering van een HF-afsteminrichting volgens 15 de uitvinding, vertoont het kenmerk, dat de bistabiele trekschakeling een differentiële ingangstrap en een daarmee verbonden Schmitt-Trigger bevat, welke differentiële ingangstrap gekoppeld is aan. een uitgang van de afstemoscillator en welke Schmitt-Trigger gekoppeld is aan een in de schakelende mengtrap opgencmen vermenigvuldigschakeling.

20 Bij toepassing van deze maatregel vindt een gebalanceerde multiplicatieve menging plaats, met behulp van een ongebalanceerde afstemoscillator, waarvan het oscillatorsignaal bijzonder klein in amplitude kan zijn.

Een verdere voorkeursuitvoering vertoont het kenmerk, dat 25 de Schmitt-Trigger eerste en tweede transistoren bevat, waarbij de basisingang van de ene transistor kruiselings gekoppeld is met de collectoruitgang van de andere transistor en angekeerd, welke basisvan de béide transistoren ingangen^verbonden zijn met respektievelijk eerste en tweede gelijk- strocmbronnen en waarbij de emitters van deze transistoren verbonden 30 zijn met een gemeenschappenjke derde gelijkstroanbron, waarbij de stromen door de eerste en tweede gelij ks trocmbronnen onderling althans en nagenoeg gelijk zijn/de stroom door de derde gelijkstrocmhron ten hoogste acht maal de stroom bedraagt van elk van de eerste en tweede gelijk-strocmbronnen, en dat de differentiële ingangstrap derde en vierde on-35 derling gebalanceerde transis toren bevat, waarvan de basisingangen verbonden zijn met de uitgang van de afstemoscillator en waarvan de collec-toruitgangen verbonden zijn met een gebalanceerde ingang van de multiplicatieve vermenigvuldigschakeling.

8302481 I % — EEN 10.742 3

Op zichzelf is een dergelijke realisering van de bistabiele trekschakeling bekend uit het artikel "Een autanatische echocanpensator qp één chip ten behoeve van Teletext" door Voorman, Snijder, Vranans en Barth, gepubliceerd in "Philips Technisch Tijdschrift", Jaargang 40, 5 1981/1982, no. 11/12, bladzijden 329-339.

In een HF-afsteminrichting volgens de uitvinding wordt met deze op zichzelf bekende trekschakeling echter de mogelijkheid verkregen bij een geringe strocmopname de hysterese van de bistabiele trekschakeling door toepassing van de maatregel volgens de uitvinding zeer klein 10 te houden, zodat enerzijds een althans nagenoeg syrmetrische blokvorm van het aan de mengtrap toegevoerde oscillatorsignaal verkregen wordt en anderzijds het signaal van de afstemoscillator klein kan zijn.

De uitvinding zal nader worden uiteengezet aan de hand van de enkele, in de tekening weergegeven figuur, welke een voorbeeld geeft 15 van een HF-afsteminrichting volgens de uitvinding.

De weergegeven HF-afsteminrichting volgens de uitvinding in voorzien van een gebalanceerde schakelende mengtrap M met een gebalanceerde HF-signaalingang 12, 13, een gebalanceerde oscülatormengingang 14, 15 en een gebalanceerde MF-uitgang 16, 17, alsmede van een eventueel 20 ongebalanceerde afstemoscillator 0 en een tussen de afstemoscillator 0 en de mengtrap M geschakelde bistabiele trekschakeling 1-11.

De gebalanceerde schakelende mengtrap M is van een bekende configuratie en kan bijvoorbeeld overeenkomen met de gebalanceerde multiplicatieve, schakelende mengtrap toegepast in de geïntegreerde 25 schakeling TDA 7000. Voor het begrijpen van de uitvinding volstaat het gegeven, dat de mengtrap M een aan de HF-signaalingang 12, 13 toegevoerd gebalanceerd HF-signaal schakelend mengt met een aan de oscillator-mengingang 14, 15 toegeveerd gebalanceerd rechthoekig oscillatorsignaal, resulterend in een gebalanceerd MF-signaal aan de MF-uitgang 16, 17.

30 De schakelovergangen van de bij het schakelmengproces betrokken schakel-elementen van de mengtrap M, dat wil zeggen de over gangen van geleiden naar blokkeren van deze schakelelementen worden daarbij in snelheid bepaald door de steilheid (slew rate) van de rechthoekpulsen in het aan de mengtrap 11 toegevoerd oscillatorsignaal.

35 De frequentie van het genoemd rechthoekig oscillatorsignaal wordt bepaald door de afstemoscillator 0, welke een eventueel sinusvormig oscillatorsignaal levert aan oscillatoringangen 7 en 8 van de bistabiele trekschakeling 1-11.

8302481 * k PHN 10.742 4

De afsteraoscillator 0 is eveneens van een bekende configuratie en kan bijvoorbeeld een ongebalanceerde Collpits-oscillator zijn. Een der oscillatoringangen 7 of 8 kan daarbij wisselstrocrrmatig geaard zijn.

De bistabiele trekschakeling 1-11 bevat een kruisgekoppelde is 5 vierling (cross quad) 1-4, welke pp zichzelf bekend/uit het hiervoor-genoemd artikel van Voorman e.a. Deze pp zichzelf bekende vierling bevat een als Schmitt-Trigger fungerende transistorpaar 1, 2, waarvan de basisingangen enerzijds kruiselings gekoppeld zijn net de tegenoverliggende collectoruitgangen en anderzijds verbanden zijn net eerste en 10 tweede gelijkstrocmbronnen 9 en 10 welke gelijkstromen Ig en 1^ voeren. De emitters van het transistorpaar 1, 2 zijn onderling doorverbonden en gekoppeld aan een derde gelijkstroanbrcn 11 met gelijkstroom 1^. De basisingangen/collectoruitgangen van het transistorpaar 1, 2 zijn daarbij verbanden met de emitters van een transistorpaar 3, 4.

15 In tegenstelling tot de genoemde bekende vierling 1-4 wordt de bistabiele trekschakeling 1-11 volgens de uitvinding gestuurd vanuit de als oscillatoringangen 7 en 8 fungerende basisingangen van het transistorpaar 3, 4 en vormen de collectors van dit transistorpaar 3, 4 een gebalanceerde uitgang van de bistabiele trekschakeling 1-11. Deze collec-2o tors zijn daartoe enerzijds via collectorweerstanden 5 en 6 aan een voedingsspanning geschakeld en anderzijds aan de gebalanceerde oscilla-tormengingang 14, 15 van de mengtrap M gekoppeld. De collectorweerstanden 5 en 6 bepalen de uitgangsimpedantie van de bistabiele trekschakeling 1-1T, alsmede tesamen met de grootte van de gelijkstroom 1^ de ampli-25 tude van het als schakelsignaal aan de mengtrap M toegevoerde oscilla-tormengsignaal.

De transistoren 3 en 4 fungeren onder meer als differentiële ingangstrap, waardoor men vrij is in de keuze van een gebalanceerde of ongebalanceerde uitvoering van de afstemoscillator 0. Het is daarom 3Q mogelijk bijvoorbeeld bij toepassing in geïntegreerde schakelingen een eenvoudige, ongebalanceerde êén-pens oscillator als afstemoscillator te gebruiken.

De ruststromen door de transistors 3 en 4 worden ingesteld met behulp van de stromen Ig en 1.^ van de stroombronnen 9 en 10 en 35 worden, voor een juiste balancering onderling gelijk gekozen. De door het transistorpaar 1, 2 geschakelde stroom wordt ingesteld met behulp van de stroom van de stroombron 11 en dient samen met de stromen Ig en I.jq zodanig gekozen te zijn dat de rondgaande versterking van het 8302481 9 EHN 10.742 5 transistorpaar 1, 2 tenminste voldoende groot is cm dit paar als Schmitt-Trigger te doen fungeren. In een meting aan een praktische uitvoering werd vastgesteld/ dat dit werd bereikt als 1^ en 1^ elk tenminste 0,5 mA en tenminste 1 itiA bedroegen.

5 De transistoren 3 en 4 zijn voor de Sc±mitt-Trigger 1, 2 ge schakeld als emittervolgers, zodat een positieve oscillatorspanning aan ofwel een positief spanningsverschil tussen de oscillatoringangen 7 en 8 (dat wil zeggen de basisspanning van de transistor 3 groter dan die van de transistor 4) resulteert in een positief spanningsverschil 10 tussen de emitters van de transistoren 3 en 4 en een negatief spanningsverschil tussen de bases van de Schmitt-Trigger 1, 2. Daardoor geleidt de transistor 2 ai blokkeert de transistor 1 van de Schmitt-Trigger 1, 2. Bij benadering loopt door de transistor 3 dan de ruststroom en door de transistor 4 de son van de stromen Ig en 1^.

15 Bij een negatief spanningsverschil tussen de basisingangen 7 en 8 is de geleidingstoestand van he transistoren 1 en 2 onderling omgekeerd evenals de strocmverhouding door de transistoren 3 en 4. Als gevolg van de sterke positieve terugkoppeling tussen de transistoren 1 en 2 onderling slaat de ene geleidings toestand bij of althans dicht 20 in de buurt van een nuldoorgang van het spanningsverschil tussen de basisingangen 7 en 8 bijzonder snel cm in de andere geleidings toestand. Qndat de transistoren 3 en 4 continu in geleiding zijn kanen deze slagvormige toestandsveranderingen onvertraagd in de collectorverschilspan-ning van de transistoren 3 en 4 als bijzonder steile pulsflanken tot 25 uiting.

In de genoemde praktische uitvoering werden uitgaande van een bepaalde oscillatorf reguentie,gelijkstromen 1^ en van elk 0,5 mA en collectorweerstanden 5 en 6 van elk 20 Oil bij een stapsgewijze variatie van de gelijkstroom 1^ de volgende meetresultaten verkregen met 30 betrekking tot respektievelijk de amplitude (A) van het oscillatormeng-signaal aan de oscillatormengingang 14, 15 van de mengtrap M, de flank-steilheid (SRi slew rate) van dit oscillatormengsignaal en het ruisgetal (NF) van de mengtrap M: I. .. (mA) 12 3 4 35 —------ A (mV-toptop) 250 500 750 1100 SR (mV/nsec.) 350 750 1300 1800 NF (dB) 9,85I 6,95} 6,45 6,25 8302481 * ï* * EHN 10,742 6

De oscillatorspanning aan de basisingangen van de differentiële ingangstrap [_ 3, 4, welke minimaal nodig is, on de Schmitt-Trigger 1,2 te ini tiëren, had een amplitude van 10 mV welke amplitude tevens de groote van de hysterese van de bistabiele trekschakeling 1-11 aangeeft.

5 In de praktijk is een dergelijke hysterese acceptabel. Is een verdere afname van de hysterese gewenst, dan dient de ruststrocm door de transistoren 3 en 4 (1^ en Ig) groter dan de hiervoorvermelde waarde of zelfs groot te worden gekozen ten opzichte van de in de Schmitt-Trigger 1, 2 geschakelde stroon (1^). Daardoor neemt echter de strocmopname van 10 de bistabiele trekschakeling 1-11 bij zender sterk toe. Cm deze strocmopname zo klein mogelijk te houden, wordt in de praktijk bij voorkeur de genoemde ruststrocm kleiner gekozen dan de geschakelde stroom en wordt bij een ruststrocm, welke tenminste 1/8 bedraagt van de geschakelde stroom, met inachtneming van de genoemde stroemgrenswaarden voor een 15 juiste werking van de Schmitt-Trigger 1, 2, een acceptabele hysterese verkregen.

Het spreekt vanzelf dat de uitvinding niet beperkt is tot de getoonde en besproken uitvoering. Zo is het zeer wel mogelijk de uitvin-dingsgedachte toe te passen met behulp van bijvoorbeeld een flip flop 20 als bistabiele trekschakeling en/of met behulp van een additieve ongebalanceerde mengtrap M zoals in de genoemde afstemeenheid UV 411 is toegepast.

25 30 1 8302481

Claims (3)

1. HF-afsteminrichting voorzien van een schakelende mengtrap en een daarmee gekoppelde afstemoscillator, met het kenmerk, dat tussen de afstemoscillator en de mengtrap een bistabiele trekschakeling is geschakeld voor het vergroten van de flanksteilheid van het oscillatorsignaal.

2. HF-afsteminrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bistabiele trekschakeling een differentiële ingangstrap en een daarmee verbonden Schmitt-Trigger bevat, welke differentiële ingangstrap gekoppeld is aan een uitgang van de afstemoscillator en welke Schmitt-Trigger gekoppeld is aan een in de schakelende mengtrap cpgencmen vermenigvuldig-10 schakeling.

3. HF-afstaninrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de Schmitt-Trigger eerste en tweede transistoren bevat, waarbij de basisingang van de ene transistor kruiselings c^op^ld^is^^^d^collegtog" uitgang van de andere transistor en omgekeerd, welke basisingangë^/ver-15 benden zijn met respéktievelijk eerste en tweede gelijkstroembronnen en waarbij de emitters van deze transistoren verbonden zijn met een gemeenschappelijke derde gelijkstroemhran, waarbij de stranen door de eerste en tweede gelijkstrocmbrannen onderling althans nagenoeg gelijk zijn en de stroan door de derde gelijkstroembron ten hoogste acht maal de stroom 20 bedraagt van elk van de eerste en tweede gelijkstrembtennen, en dat de differentiële ingangstrap derde en vierde onderling gebalanceerde transistoren bevat, waarvan de basisingangen verbonden zijn met de uitgang van de afstemoscillator en waarvan de collectoruitgangen verbonden zijn met een gebalanceerde ingang van de multiplicatieve vermenigvuldigscha-25 keling. 30 1 8302481