DE2738345C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierbare Modulationsschaltung mit einer Vielzahl von Trägeros­ zillatoren und einzelnen Modulatoren nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Es war bereits bekannt und allgemein üblich, bei Modulations­ schaltungen, welche eines aus einer Vielzahl von modulierten Trägersignalen auszuwählen gestatten, eine aus einer Vielzahl von Signalquellen auf einen Ausgangsanschluß zu schalten. Dabei war typischerweise eine Vielzahl von Ausgangskreisen, wie beispielsweise Kristall-Bauelemente, mit einem Schalter verbunden, und der gewünschte Ausgangskreis wurde auf den Oszillator geschaltet. Das Ausgangssignal des Oszillators wurde sodann einem Modulator zugeleitet, dessen abgestimmter Schwingkreis über einen Schalter ausgewählt wurde, dessen Schalterebene mechanisch mit dem Schalter für den Oszillator gekoppelt war. Das Ausgangssignal des Modulators wurde dann aus dem modulierten Signal­ anteil des Oszillatorsignals gebildet. Diese Anordnung erforderte einen sehr komplizierten Schalter, der zusammen mit der ihm zugeordneten Verdrahtung dazu neigte, Einstreuungen unerwünschter Signale zu erzeugen. Auch bedeutete der Umstand, daß der Schalter selbst entfernt von den Ausgangskreisen angeordnet war, daß lange Signalpfade erforderlich waren und daher parasitäre Streu­ reaktanzen auftraten, die das Verhalten der Signal­ kreise nachteilig beeinflussen konnten.

Es war bereits eine Frequenzaufbereitungsschaltung für ein Sendeempfangsgerät bekannt (US 38 25 830), bei der allen vorhandenen Oszillatoren gemeinsame ent­ sprechend breitbandig ausgeführte Mischer zugeordnet sind und die Modulationsschaltung, welche eine Vielzahl von Oszillatorschaltungen umfaßt, mit einer Betriebsspannungsquelle fest verbunden ist; ferner ist dabei ein den im Bedarfsfalle gewünschten Oszillator an das Bezugspotential schaltender Umschalter vorgesehen, so daß der Stromkreis für die Betriebsspannungsquelle geschlossen ist.

Weiterhin war es bereits bekannt, eine Gegentaktmodulator­ schaltung und insbesondere eine Doppel-Gegentakt- oder Ringmodulatorschaltung, wie sie vor allem zur Umsetzung oder Modulation von elektrischen Signalen unterschiedlicher Frequenzen in einen gewünschten Signalbereich bestimmter Sollfrequenzen sowie zur Phasenbestimmung mittels zweier Signale mit gleicher Frequenzkomponente dient, so auszubilden, daß sie sich für die Fertigung als integrierter Schaltkreis eignet (DE-OS 23 65 059).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierbare Modulationsschaltung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die es ermöglicht, eine Vielzahl von Oszillator-/Modulatorschaltungen in einer möglichst einfachen monolithisch integrierten Schaltung unterzu­ bringen, und zwar so, daß eines aus einer Vielzahl von Ausgangssignalen mittels eines einfachen Umschalters auswählbar ist, ohne daß die nicht im Einsatz befindlichen Kreise auf den in Betrieb genommenen Kreis ein­ wirken können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels der in dem Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Maßnahmen zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen integrierbaren Modulationsschaltung sind in den Patentansprüchen 2 bis 8 angegeben.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschema einer Mehrkanalanordnung mit den Grundbestandteilen der erfindungsgemäßen Modulations­ schaltung und

Fig. 2 das Schaltbild der integrierten Schaltung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Das Blockschema gemäß Fig. 1 zeigt zwei Kanäle, wobei Vorkehrungen für zusätzliche Oszillator-/Modulator- Kombinationen angedeutet sind. Grundsätzlich ist es möglich, eine beliebige Zahl von Kombinationen unter­ zubringen und auf einem einzigen Mikro-Schaltungs­ plättchen zu integrieren.

Eine Speisespannungsquelle wird zwischen zwei Anschlüssen 10 und 11 angelegt. Diese liefert die Betriebs­ spannung an die verschiedenen Bauelemente innerhalb der integrierten Schaltung. Ein Umschalter 12 mit mehreren Schalterstellungen legt die Betriebsspannung wahlweise an einen von mehreren Trägeroszillatoren 13, 14. Bei der dargestellten Schalterstellung befindet sich der eine Trägeroszillator 13 im Betrieb. Gewünschtenfalls kann der Umschalter 12 betätigt werden, um den Träger­ oszillator 14 oder einen anderen Trägeroszillator, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet, an Spannung zu legen. Alle Trägeroszillatoren sind mit einer gemeinsamen Stromquelle 15 verbunden, die dafür ausgelegt ist, einen Strom von bestimmter Höhe an den jeweils eingeschalteten Trägeroszillator zu liefern. Mit jedem Trägeroszillator ist ein ihm zugeordneter Modulator verbunden. Es ist beispielsweise der Modulator 16 mit dem Trägeroszillator 13 und der Modulator 17 mit dem Trägeroszillator 14 verbunden. Allen Modulatoren ist ein gemeinsamer Modulationseingang mit dem Anschluß 18 zugeordnet, und das Ausgangssignal auf jeder Oszillator-/Modulator-Kombination wird einem besonderen Eingang eines Filters 19 zugeführt. Dieses Filter 19 befindet sich außerhalb des integrierten Schaltungsplättchens, weil es entweder abgestimmte LC-Filter, Keramikfilter oder dgl. zum Einsatz bringt. Der Filterbaustein wird speziell für den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegt. Die Funktion des Filters 19 besteht darin, die Ausgangssignale der Oszillator-/Modulator-Kombinationen an einem einzigen Ausgangsanschluß 20 zusammenzuführen. Das Filter 19 besteht in der Regel aus einer Vielzahl von Bandpässen mit gemeinsamem Ausgang. Jeder Bandpaß ist derart abge­ stimmt, daß er die Frequenz eines der Trägeroszillatoren aufnimmt und den Träger mit den dazugehörigen Seitenbändern als Modulationsprodukte durchläßt.

Jeder Modulator wird von einer Stromquelle her in Betrieb gesetzt. Die Stromquellen 21 und 22 speisen die Modulatoren 16 bzw. 17. Die Stromquellen 21 bzw. 22 werden durch die entsprechenden Trägeroszillatoren 13 und 14 geschaltet. Wenn der Trägeroszillator 13 dadurch eingeschaltet wird, daß er mit dem spannungsführenden Anschluß des Umschalters 12 verbunden wird, schaltet er seinerseits die zugeordnete Stromquelle 21 und setzt dadurch den Modulator 16 in Betrieb. Alle anderen Träger­ oszillatoren und die ihnen zugeordneten Modulatoren werden daher wirkungslos gemacht. Somit steuert ein sehr einfacher Umschalter die gesamte Modulationsschaltung, ohne daß irgendwelche signalführenden Kreise zu schalten oder zu unterbrechen wären.

Fig. 2 zeigt im einzelnen das Schaltbild einer integrierten Schaltung, die dazu dient, die dem Blockschema nach Fig. 1 zugeordneten Funktionen zu realisieren, beispielsweise als Anwendungsfall bei der Modulation von Fernsehträgersignalen. Diejenigen Bauelemente, die sich oberhalb der waagerecht verlaufenden, mit dem Anschluß 10 verbundenen Stromversorgungs­ leitung (Pluspol) befinden, liegen außerhalb der in­ tegrierten Schaltung. Die z. B. bei 26, 27, 10, 11, 53 dargestellten Kreise bedeuten Anschlußstellen der integrierten Schaltung, die mit Anschlüssen des Bau­ steins verbunden sind. Die hier dargestellte Schaltung umfaßt zwei Oszillator-/Modulator-Kombinationen, von denen zu einem beliebigen Zeitpunkt nur jeweils eine, wie durch den Umschalter 25 festgelegt, im Betrieb ist. Da der Umschalter 25 in seiner linksseitigen Stellung dargestellt ist, wird hier nur der linksseitige Teil der Schaltungsanordnung ausführlich beschrieben. Der rechtsseitige Teil arbeitet in der gleichen Weise. In Fig. 2 ist das Filter 19 nach Fig. 1 nicht dargestellt. Seine Eingangsanschlüsse werden mit den dafür vorgesehenen Ausgangsanschlüssen 26 und 27 verbunden.

Der Trägeroszillator 13 wird von zwei aneinander angepaßten, in Gegentaktschaltung betriebenen Transistoren 30 und 31 gebildet. Die Schwingfrequenz wird durch einen LC-Ausgangskreis 32 bestimmt.

Zwei aneinander angepaßte Widerstände 33 und 34 wirken als Last des Gegentaktoszillators. Zwei aneinander angepaßte Widerstände 35 und 36 dienen als Basis-Vor­ spannungswiderstände. Ein Widerstand 37 verbindet die Emitter der Trägeroszillator-Transistoren 30 und 31 mit der Stromquelle 15 und dient dazu, den Oszillator zu blockieren und unerwünschte Gleichtakt-Selbsterregung (common mode oscillation) zu unterbinden. Zwei aufeinander abgestimmte Zenerdioden 38 und 39 dienen als Rückkopplungs-Schaltelemente für den Oszillator, die eine Spannungsabsenkung vom Kollektor zur Basis bewirken. Das Gegentakt-Ausgangssignal des Trägeroszillators 13 wird über zwei Entkopplungs­ widerstände 42 und 43 zwei Emitterfolger-Transistoren 40 und 41 zugeführt, die mit einem mit symmetrisch angeordneten Transistoren gebildeten Ringmodulator 44 verbunden sind. Dieser besteht aus vier als Ringmodulator geschalteten Transistoren 44 a, 44 b, 44 c, 44 d mit zwei unsymmetrischen Basiseingängen und einem einzigen unsymmetrischen Ausgang an dem Anschluß 26 eines Lastwiderstandes 49. Zusammen mit zwei Wider­ ständen 47 und 48 legen die Transistoren 40 und 41 den Arbeitspunkt an den Basiseingängen des Ringmodulators 44 fest. Zwei Zenerdioden 45 und 46 werden leitend, wenn die Oszillator-/Modulator-Kombination abgeschaltet wird. Wie ersichtlich, werden, wenn der Trägeroszillator 13 abwechselnd die Transistoren 40 und 41 durchschaltet, die Eingangsanschlüsse des Ringmodulators abwechselnd auf den Potentialwert des positiven Spannungsversorgungsanschlusses 10 gebracht. Somit schaltet das Signal des Trägeroszillators 13 abwechselnd die Transistorpaare im Ringmodulator 44. Das Modulationssignal wird dem Ringmodulator 44 aus zwei als Bestandteil einer Stromquelle geschalteten Transistoren 50 und 51 zugeführt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Modulations­ eingänge mit den Anschlüssen 52 und 53 vorgesehen. Von dem Anschluß 52 (links) werden Signale einem Transistor 54 zugeführt, der zusammen mit einem Widerstand 55 als Emitterfolger arbeitet. Das Ausgangssignal des Transistors 54 wird über einen Entkopplungswiderstand 56 dem Transistor 50 in der Stromquellenschaltung zugeführt. Die Signale von dem Anschluß 53 werden einem Transistor 65 zugeführt, der zusammen mit einem Emitterwiderstand 66 als Emitterfolger wirkt. Das Ausgangssignal des Transistors 65 wird über einen Entkopplungswiderstand 67 dem einen Transistor 51 in der Stromquellenschaltung zugeleitet. Die Transistoren 50 und 51 werden durch jeweils einen konstanten Strom liefernde Transistoren 57 bzw. 58 vorgespannt. Aneinander angepaßte Widerstände 59 und 60 gewährleisten, daß gleich große Ströme in den Transistoren 57 und 58 fließen. Der tatsächliche Stromwert wird durch den Wert eines Widerstandes 61 und einer Diode 62 festgelegt. Wie ersichtlich, bilden die Bauelemente 57-62 eine Stromspiegelungsschaltung. Beim Einschalten des Trägeroszillators 13 fließt ein Strom vom positiven Stromversorgungsanschluß 10 nach unten über die Widerstände 33 und 34, die Zenerdioden 38 und 39 und die Widerstände 35 und 36, in die Diode 62 und den Wider­ stand 61 und zurück zum Stromversorgungsanschluß 11. Die Spannungsabfälle an der Diode 62 und dem Widerstand 61 lassen die Transistoren 57 und 58 leitend werden. Somit wird der durch die Diode 62 fließende Strom in Form der durch die Transistoren 57 und 58 fließenden Ströme gespiegelt. Ein Kopplungswiderstand 63, der die Transistoren 50 und 51 miteinander verbindet, wird in seinem Wert derart ausgewählt, daß unerwünschte Modulationsprodukte am Ausgang des Ringmodulators 44 auf einen Mindestwert herabgesetzt werden. Somit werden die als Stromquellen geschalteten Transistoren 50 und 51 durch Signale von den Anschlüssen 52 und 53 moduliert. Welche Stromquelle dabei auch moduliert wird, es erscheint stets ein Teil des modulierenden Signals gegenphasig an der anderen Seite der Stromquelle.

Da der Betrieb der als Konstantstromquellen dienenden Transistoren 57 und 58 von dem durch die Diode 62 fließenden Strom abhängt, liegt eine Steuerwirkung vor. Wenn der Schalter 25 zur Abschaltung der Oszillator­ schaltung 13 betätigt wird, hört der Strom durch die Diode 62 auf zu fließen, und die Transistoren 57 und 58 werden gesperrt. Dies beendet den Stromfluß in den als Stromquelle geschalteten Transistoren 50 und 51 und setzt damit den Ringmodulator 44 außer Betrieb. Wegen der Zenerdioden 45, 46 und der Widerstände 47 und 48 werden die Basisanschlüsse in der Ringmodulatorschaltung 44 auf einem festen Potentialwert gehalten, und die Emitter der Transistoren 44 a-44 d "schwimmen" und nähern sich diesem Wert. Die Emitter der als Stromquelle geschalteten Transistoren 50 und 51 nehmen etwa den Wert ihres Basispotentials an. Somit ist beim Ausbleiben des Stromflusses in dem Trägeroszillator 13 der zugeordnete Modulator16 außer Betrieb.

Wenn auch Fig. 2 zwei Trägeroszillatoren 13 und 14 mit ihren zugeordneten, stromgesteuerten Modulatoren 16, 17 zeigt, wobei der Schalter 25 den einen oder den anderen Trägeroszillator unter Spannung setzt, so können zusätzliche Oszillator-/Modulator-Kombinationen in einen bestimmten integrierten Schaltungsbaustein mit einbezogen werden. Der Umschalter wäre dann derart auszulegen, daß er eine Stellung für jeden Trägeroszillator aufweist.

Als Ausführungsbeispiel wurde eine integrierte Schaltung, wie in Fig. 2 gezeigt, praktisch ausgeführt. Die Bemessung der Einzelteile entsprach den in der nachstehenden Tabelle I wiedergegebenen Werten.

Tabelle I

BezeichnungWert

Stromquelle 152 mA Ausgangskreis 3267,25 MHz (Bildträger, Kanal 4, US-Norm) Widerstand 33240 Ohm Widerstand 34240 Ohm Widerstand 352,7 Kiloohm Widerstand 362,7 Kiloohm Widerstand 371 Kiloohm Zenerdiode 385,6 V Zenerdiode 395,6 V Widerstand 42250 Ohm Widerstand 43250 Ohm Zenerdiode 457 V Zenerdiode 467 V Widerstand 4710 Kiloohm Widerstand 4810 Kiloohm Widerstand 4975 Ohm Widerstand 5510 Kiloohm Widerstand 56250 Ohm Widerstand 59220 Ohm Widerstand 60220 Ohm Widerstand 61100 Ohm Diode 62Emitter/Basis-Diodenstrecke Widerstand 633,6 Kiloohm Widerstand 6610 Kiloohm Widerstand 67250 Ohm Ausgangskreis 7061,25 MHz (Bildträger, Kanal 3, US-Norm)

Wenn auch in der Tabelle nur die Einzelteile für die eine Hälfte der Schaltung (links) aufgeführt sind, so gelten doch entsprechende Angaben auch für die Einzelteile auf der anderen Hälfte der Schaltung (rechts). Die Transistoren sind alle gleich oder einander ähnlich und können paarweise aneinander angepaßt nebeneinander angeordnet werden. Die Dioden sind entweder in Sperrichtung vorgespannte Zenerdioden oder sie werden aus in Durchlaßrichtung vorgespannten Emitter/Basis-Diodenstrecken von Transistoren ge­ bildet.

Eine 15 V-Stromversorgung wurde an die Anschlüsse 10 und 11 gelegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden Video- und Farbhilfsträgersignale in die Eingangs­ anschlüsse 52 und 53 eingespeist. Die modulierten Trägersignale wurden den Antennenanschlüssen eines herkömmlichen Farbfernsehempfängers zugeleitet. Der Fernsehbildschirm brachte die Video- und Farbmodulations­ information zur Darstellung, und die Schaltung konnte entweder auf den Fernsehkanal 3 oder den Fernseh­ kanal 4 nach der US-Norm geschaltet werden, wobei lediglich ein einfacher einpoliger Umschalter mit zwei Schaltstellungen, wie bei 25 gezeigt, benutzt wurde. Die Modulation des Trägers war auf jedem Ausgangs­ kanal ausreichend, und die unerwünschten Modulations­ produkte waren annehmbar niedrig. Wenn sich der Umschalter 25 in der in Fig. 2 gezeigten Stellung (Fernsehkanal 4) befand, war kein Ausgangssignal vom Fernsehkanal 3 feststellbar.

Claims (8)

1. Integrierbare Modulationsschaltung mit einer Vielzahl von Trägeroszillatoren und einzelnen Modulatoren, die jeweils eines der von den Trägeroszillatoren erzeugten Trägersignale mit einem Modulations­ signal modulieren, wobei die wahlweise Inbetrieb­ setzung jeweils eines Trägeroszillators mit einem zwischen einer Betriebsspannungsquelle und den Trägeroszillatoren angeordneten Umschalter erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägersignal jeweils eines Trägeroszillators (13, 14) jeweils einem eigenen Modulator (16, 17) zugeführt ist,
daß alle Modulatoren (16, 17) mit mindestens einem gemeinsamen Modulations-Eingangsanschluß (18; 52, 53) verbunden sind,
daß jeder Modulator (16, 17) mit einer eigenen Stromquelle (21, 22) verbunden ist,
und daß der Stromquelle (21 bzw. 22) jedes Modulators (16, 17) eine Schaltungsanordnung (61, 62) zugeordnet ist, welche in Abhängigkeit von dem in dem diesem Modulator (16 bzw. 17) zugeordneten Trägeroszillator (13 bzw. 14) fließenden Strom die Stromquelle (21 bzw. 22) derart steuert, daß, wenn der Trägeroszillator (13 bzw. 14) nicht unter Spannung steht, der entsprechende Modulator (16 bzw. 17) abgeschaltet ist.

2. Modulationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeden Modulator (16, 17) und einen gemeinsamen Signal-Ausgangsanschluß (20) ein Filter (19) geschaltet ist, das die Oszillatorsignale mit den ihnen durch einen der Modulatoren (16, 17) aufgeprägten Modulationsprodukten durchläßt.

3. Modulationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägeroszillatoren (13, 14) mit einer gemeinsamen Stromquelle (15) verbunden sind, die so ausgelegt ist, daß sie einen Strom abgibt, der für die Speisung eines einzelnen Trägeroszillators ausreicht.

4. Modulationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (25) als einpoliger Umschalter mit so vielen Schalterstellungen ausgebildet und so angeordnet ist, daß die Betriebsspannungsquelle (10, 11) bei jeder Schaltstellung mit nur einem der Trägeroszillatoren (13, 14) verbunden ist.

5. Modulationsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoren (16, 17) von Transistor-Ring­ modulatoren (44 a-44 d) gebildet sind.

6. Modulationsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringmodulatoren (16, 17 bzw. 44) von den Trägeroszillatoren (13, 14) in Gegenphase angesteuert sind.

7. Modulationsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ringmodulator (16, 17 bzw. 44) in Verbindung mit einer Stromquelle (21, 22 bzw. 50, 51, 57, 58, 59, 60) betreibbar ist, welche an die dem Modulator zugeordnete Schaltungsanordnung (61, 62) angeschlossen und von ihr so gesteuert ist, daß dieser Ringmodulator nur dann eingeschaltet wird, wenn der dazugehörige Trägeroszillator eingeschaltet ist.

8. Modulationsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils einem Trägeroszillator (13, 14) und dem dazugehörigen Ringmodulator (16, 17 bzw. 44) eine Stromspiegelschaltung derart angeordnet ist, daß der in dem Trägeroszillator fließende Strom in den Ringmodulator hinein ge­ spiegelt wird.