Mehrfach-Vorstufenschaltung für Fernseh-Tuner

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrfach-Vorstufen¬ schaltung für Fernseh-Tuner, mit mindestens einem eine Verstär¬ kerstufe aufweisenden ersten Band und einem eine Verstärkerstu¬ fe aufweisenden zweiten Band.

Die über einen Frequenzbereich zwischen etwa 50 und 850 MHz ausgesandten Fernsehsignale werden zumeist in drei Bändern ei¬ nes Fernseh-Tuners verarbeitet, nämlich einem UHF-Band, einem VHF-HFl-Band und einem VHF2-Band. Es ist aber auch möglich, das VHFl-Band und das VHF2-Band in einem einzigen VHF-Band zusam- menzufassen, so daß die kostengünstigsten Tuner-Konzepte über insgesamt zwei Bänder verfügen.

Ein solcher Zweiband-Fernseh-Tuner ist beispielsweise in Figur 5 gezeigt.

Der in Figur 5 dargestellte Fernseh-Tuner umfaßt ein UHF-Band 1 und ein VHF-Band 2. 7Λbhängig von der Frequenz des gewünschten Fernsehkanals wird entweder das UHF- oder VHF-Band aktiviert (Bandumschaltung) . Ein über eine /Antenne 3 zugeführtes Fernseh- signal wird im Band 1 bzw. 2 jeweils zunächst einem Vorselekti¬ onskreis A bzw. 5 für eine Grobeinstellung zugeführt. Diesen Vorselektionskreisen 4 und 5 ist jeweils eine regelbare Ver¬ stärkerstufe 6 und 7 nachgeschaltet, in welchen die Fernsehsi¬ gnale signalpegelabhängig verstärkt werden. Diese Verstärker- stufen werden mit Dual-Gate MOS-FETs realisiert. Diese Feldef¬ fekttransistoren lassen sich gut an Resonanzkreise anpassen und sind beispielsweise in der DE-Al-42 05 198 beschrieben.

Den Verstärkerstufen 6 und 7 sind Bandpaßfilter 8 und 9 nachge- schaltet, an deren Ausgang ein Tuner-IC 10 mit Oszillatoren 11, 12 den gewählten Kanal auf die Fernseh-Zeilenfrequenz umsetzt.

Den beiden Verstärkerstufen 6 und 7 sind jeweils Verstärkungs¬ steuersignale zugeführt, was durch Pfeile 13 angedeutet ist und sie werden vom Tuner-IC über eine Umschaltlogik 30 wahlweise eingeschaltet. Diese funktionen erfordern einen erheblichen diskreten Bauteileaufwand.

Es ist A u f g a b e der vorliegenden Erfindung, die beste¬ hende Zwei-Band-Vorstufenschaltung für Fernseh-Tuner weiter zu vereinfachen, so daß sie mit insgesamt weniger Bauteilen aus¬ kommt und kompakter ausgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich eine Mehrfach-Vorstu¬ fenschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Verstärkerstufe des ersten Bandes und die Verstär¬ kerstufe des zweiten Bandes in einen für die beiden Bänder ge¬ meinsamen Chip integriert sind, dem ein Bandumschaltsignal und ein Verstärkungssteuersignal zuführbar sind.

Bei der erfindungsgemäßen Mehrfach-Vorstufenschaltung sind also die beiden Verstärkerstufen der bestehenden Zwei-Band-Vorstu¬ fenschaltung auf einem Chip untergebracht, so daß für beide Bänder Schaltungsteile und Gehäuseanschlüsse gemeinsam genutzt werden können. Es sei angemerkt, daß auch die Verstärkerstufen von mehr als zwei Bändern gegebenenfalls in diesem einen Chip integriert sein können.

Eine erste Stufe kann dabei dem UHF-Band zugeordnet sein, wäh¬ rend die zweite Stufe im VHF-Band arbeitet.

Der Chip enthält also für jedes Band eine MOS-FET-Verstärker- stufe, wobei alle MOS-FET-Verstärkerstufen eines Chips durch nur ein Bandumschaltsignal von einem Tuner-IC umschaltbar sind. Außerdem weist der Chip mindestens eine Arbeitspunkteinstell- Schaltung und eine Umschaltlogik auf. Die Arbeitspunkteinstell- schaltung besteht dabei aus einer Stromspiegelschaltung mit ei-

nem zur MOS-FET-Verstärkerstufe liegenden Ref renztransistor. Das Bandumschaltsignal ist der Umschaltlogik zugeführt, während das Verstärkungssteuersignal einem zweiten Gate jeder MOS-FET- Verstärkerstufe eingespeist ist, deren erstes Gate mit einem Eingangssignal beaufschlagt ist.

Der Chip kann beispielsweise in einem SMD-Gehäuse untergebracht sein (SMD = Surface Mounted Device) .

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher er¬ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fernseh-Tuners mit der er¬ findungsgemäßen Mehrfach-Vorstufenschaltung,

Fig. 2 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorstufenschaltung,

Fig. 3 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorstufenschaltung,

Fig. 4 ein Schaltbild einer Variante der Umschaltlogik zu dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Fernseh-Tuners mit einer bestehenden Zwei-Band-Vorstufenschaltung, und

Fig. 6 und 7 jeweils eine weitere Variante der Ausführungsbeispie- le gemäß Fig. 3 bzw. 4.

Die Figur 5 ist bereits eingangs erläutert worden. In den Figu- ren werden für einander entsprechende Bauteile die gleichen Be¬ zugszeichen verwendet.

Wie in der Figur 1 gezeigt ist, sind bei der erfindungsgemäßen Mehrfach-Vorstufenschaltung die beiden Verstärkerstufen 6 und 7 der bestehenden Vorstufenschaltung zu einer Verstärkerstufe 14 integriert, die in einem Chip mit beispielsweise einem SMD- Gehäuse untergebracht ist. Dieser Verstärkerstufe 14 sind ein Bandumschaltsignal (Pfeil 15) und ein Verstärkungssteuersignal (Pfeil 16) zuführbar. Mit Hilfe des Bandumschaltsignales (Pfeil 15) ist das gewünschte Band, also das UHF-Band 1 oder das VHF- Band 2, einschaltbar, während mit dem Verstärkungssteuersignal die Verstärkung einzustellen ist.

Figur 2 zeigt den Aufbau der Verstärkerstufe 14 in Einzelhei¬ ten. Wie bei der bestehenden Zwei-Band-Vorstufenschaltung weist auch die Verstärkerstufe 14 ähnlich zu der Verstärkerstufe 6 oder der Verstärkerstufe 7 Verstärker-MOS-FETs 17, 18 auf, de¬ ren Source-Drain-Strecken zwischen einem Bezugspotential 19 und einem ersten beziehungsweise zweiten Ausgang 20 beziehungsweise 21 liegen. Das erste Gate des Verstärker-MOS-FETs 17 bezie- hungsweise 18 ist mit einem ersten beziehungsweise zweiten Ein¬ gang 22 beziehungsweise 23 verbunden.

In Spiegelschaltung zu den Verstärker-MOS-FETs 17 beziehungs¬ weise 18 liegt jeweils ein Referenztransistor 24 beziehungswei- se 25, der viel kleiner dimensioniert ist als der Verstärker- MOS-FET 17 beziehungsweise 18. Fließt beispielsweise durch den Verstärker-MOS-FET 17 ein Strom von 10 mA, so führt der Refe¬ renztransistor 24 einen Strom von lediglich beispielsweise 0,1 mA.

Den Referenztransistoren 24 und 25 sind jeweils die Hilfsglie¬ der 26, 27 und Stromquellenschaltungen 28, 29 vorgeschaltet. Die Stromquellenschaltungen 28, 29 versorgen jeweils über die Referenztransistoren 24 und 25 in der Stromspiegelschaltung die Verstärker-MOS-FETs 17 beziehungsweise 18. Diese Anordnung dient zur Arbeitspunkteinstellung.

Zum Umschalten zwischen den beiden Bändern beziehungsweise zwi¬ schen dem ersten Eingang 22 sowie dem ersten Ausgang 20 einer¬ seits und dem zweiten Eingang 23 sowie dem zweiten Ausgang 21 andererseits dient eine Umschaltlogik 30, der über einen An¬ schluß ,31 das Umschaltsignal zuführbar ist. Diese Umschaltlogik 30 weist insbesondere zwei Transistoren 40, 41 auf, die so ge¬ schaltet sind, daß sie jeweils nur einen Verstärker-MOS-FET be¬ ziehungsweise ein Band wirksam werden lassen können. Die ge- steuerte Strecke des ersten Transistors 40 verbindet an einem Anschlußpunkt C, der über einen Widerstand 56 auch am ersten Ausgang 20 liegt, den eingangsseitigen Anschluß der ersten Stromquellenschaltung 28 mit dem Bezugspotential 19. Außerdem sind jeweils Kollektor und Basis der Transistoren 40, 41 ver- bunden.

Das zweite Gate der Verstärker-MOS-FETs 17 beziehungsweise 18 ist mit einem Anschluß 32 für das Verstärkungssteuersignal ver¬ bunden.

Die Umschaltlogik ist so ausgelegt, daß das am Anschluß 31 zu¬ führbare Umschaltsignal von einem Schaltelement mit offenem Kollektorausgang angesteuert werden kann. Bekanntlich ist das Signal an einem derartigen offenen Kollektorausgang Null Volt im Zustand "geschlossen" des Schaltelements. Im Zustand "offen" des Schaltelements ist der Ausgang hochohmig.

Die Umschaltlogik arbeitet folgendermaßen. Wenn der Anschluß 31 mit Null Volt beaufschlagt ist, liegt an beiden Steuereingängen der Transistoren 40, 41, die gemeinsam mit dem Anschluß 31 ver¬ bunden sind, entsprechend Null Volt an und beide Transistoren 40, 41 sperren. Das hat zur Folge, daß das Signal am eingangs¬ seitigen Anschlußpunkt C der ersten Stromquellenschaltung 28 wirksam ist und die erste Stromquellenschaltung 28 die erste Arbeitspunkt-Einstellschaltung 24 beaufschlagt.

Da der zweite Transistor 41 am Ausgang der zweiten Stromquel¬ lenschaltung 29 liegt, unterbricht er die Verbindung zwischen der zweiten Stromquellenschaltung 29 und der zweiten Ar¬ beitspunkt-Einstellschaltung 25, wenn Null Volt am Anschluß 31 anliegt. Damit arbeitet das erste Hilfsglied 26 und das zweite Hilfsglied 27 ist inaktiv.

Die Umschaltung erfolgt, wenn der Anschluß 31 hochohmig ist. Dann sind der erste und zweite Transistor 40, 41 leitend. Das hat einerseits zur Folge, daß der eingangsseitige Anschlußpunkt C der ersten Stromquellenschaltung 28 über die gesteuerte Strecke des ersten Transistors 40 kurzgeschlossen ist und damit die erste Stromquellenschaltung ausgeschaltet ist. Damit ist auch das erste Hilfsglied 26 inaktiv.

Andererseits stellt der zweite Transistor 41 die Verbindung von der zweiten Stromquellenschaltung 29 zum Referenztransistor 25 des Hilfsgliedes 27 her, so daß dieses aktiv ist.

Alternativ zu der in Fig. 2 dargestellten Verbindung des er¬ sten Transistors 40 der Umschaltlogik 30 mit dem eingangsseiti- gen Anschlußpunkt C der ersten Stromquellenschaltung 28 könnte das Abschalten des ersten Hilfsglieds 26 auch dadurch erfolgen, daß der Ausgang D der ersten Stromquellenschaltung 28 mit der gesteuerten Strecke des ersten Transistors 40 verbunden ist, wie es durch die gestrichelte Linie C-C angedeutet ist.

Es liegen beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 somit zwei Ar¬ beitspunkt-Einstellschaltungen 24, 26, 28 beziehungsweise 25, 27, 29 vor. Es wäre nun wünschenswert, wenn diese Arbeitspunkt- Einstellschaltungen in einer Schaltung zusammengefaßt werden könnten. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in den Figuren 3 und 4 gezeigt. Die Figur 4 zeigt dabei eine Variante des linken oberen Schaltungsteiles der Schaltung von Figur 3. Dabei sind die Anschlußpunkte "A" und "B" jeweils mit den Anschlußpunkten "A" und "B" an den Basen der Bipolartransistoren zu verbinden.

In der Schaltung von Figur 3 ist beiden Verstärker-MOS-FETs 17 und 18 als Referenztransistor eine Tetrode mit Hilfsglied 33 zugeordnet, der eine Stromquelle 34 vorgeschaltet ist. Die Um- schaltlogik 30, zu der auch die Bipolartransistoren 36 und 37 gehören, wird durch ein Schaltsignal 35 gesteuert, das den je¬ weiligen Verstärker-MOS-FET 17 beziehungsweise 18 mit seinem Kanal ein- beziehungsweise ausschaltet.

Die Umschaltung mit der Schaltung gemäß Fig. 3 arbeitet folgen¬ dermaßen. Wenn am offenen Kollektorausgang 35 ein Signal Null Volt anliegt, ist der Transistor 42 leitend und der Anschluß A des Transistors 42 bewirkt ein Durchschalten des Bipolar¬ transistors 36. Das führt dazu, daß die am Verstärker-MOS-FET 17 anliegende Spannung kurzgeschlossen wird.

Andererseits liegt bei durchgeschaltetem Transistor 43 der An¬ schlußpunkt B auf Null Volt, was dazu führt, daß der Bipolar¬ transistor 37 sperrt, so daß der Verstärker-MOS-FET 18 vom Hilfsglied 33 versorgt wird.

Bei offenen Eingang am Schalter 35 sind beide Transistoren 42, 43 gesperrt. Dann wird über den Widerstand 44 der Anschluß A auf Null Volt gelegt, während der Anschluß B über die Wider- stände 45, 46 mit der Betriebsspannung von +5 Volt versorgt ist. Das führt dazu, daß die beiden Bipolartransistoren 36, 37 sich genau umgekehrt zu den vorstehend beschriebenen Zustand verhalten, d.h. der Bipolartransistor 36 ist gesperrt und der Bipolartransistor 37 ist leitend, was zu einer Umschaltung zwi- sehen den Verstärker-MOS-FETs 17, 18 führt.

Die Variante der Figur 4 zeichnet sich dadurch aus, daß sie ei¬ nen Transistor weniger als die Variante der Figur 3 benötigt.

In den in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind gleiche Teile wie in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Schaltung unterscheidet sich von dem Beispiel gemäß Fig. 2 dadurch, daß die erste Stromquellenanordnung 28 lediglich aus einer die Anschlußpunkte C, D überbrückenden Leitung 50 be¬ steht, die zusammen mit dem Widerstand 56 zwischen dem Eingang 20 und dem Anschlußpunkt C die Funktion einer Stromquelle hat. In gleicher Weise sind der Ein- und Ausgang der zweiten Strom¬ quellenanordnung 29 durch eine Leitung 51 überbrückt, die mit Widerstand 57 in der Leitung zwischen Ausgang 21 und Eingang der Stromquellenanordnung 29 als Stromquelle wirkt.

Ferner sind in den Hilfsglieder 26, 27 Brücken 52 bzw. 53 vor¬ handen, die den Eingang und Ausgang der Referenztransistoren 24, 25 in der im einzelnen dargestellten Weise verbinden.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel, welches mit Ausnahme der nachfolgend beschriebenen Unterschiede dem Beispiel gemäß Fig. 3 entspricht, besteht die Stromquelle 34 aus einer Ein- und Ausgang überbrückenden Leitung 54, die mit einem vorgeschalteten Widerstand 58 die Stromquellenfunktion hat.

Beim Hilfsglied 33 sind Ein- und Ausgang des Referenztransi¬ stors 59 in der im einzelnen dargestellten Weise durch Leitung 55 überbrückt.

Anstelle der vorstehend beschriebenen Tetroden können alterna¬ tiv auch Schaltelemente mit einer höheren Anzahl von Steuerein¬ gängen verwendet werden, z. B. Pentoden. Ebenso können statt der vorstehend beschriebenen bipolaren Transistoren auch MOS- FETs eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

I . VHF-Band 31. Anschluß 2. VHF-Band 32. Anschluß

3. Antenne 33. Hilfstetrode

4. Vorselektionskreis 34. Stromquelle

5. Vorselektionskreis 35. Schalter

6. Verstärkerstufe 36. Bipolartransistor 7. Verstärkerstufe 37. Bipolartransistor

8. Bandpaßfilter

9. Bandpaßfilter 40. Transistor

10. Tuner -IC 41. II

II. Oszillator 42. II 12. Oszillator 43. II

13. Pfeil 44. Widerstand

14. Verstärkerstufe 45. II

15. Pfeil 46. II

16. Pfeil 17. Verstärker-MOS-FET 50. Leitung

18. Verstärker-MOS-FET 51. II

19. Bezugspotential 52. Brücke

20. erster Ausgang 53. II

21. zweiter Ausgang 54. Leitung 22. erster Eingang 55. II

23. zweiter Eingang 56. Widerstand

24. Referenztransistor 57. II

25. Referenztransistor 58. II

26. Z-Diodenschaltung 59. Referenztransistor 27. Z-Diodenschaltung

28. Stromquelle

29. Stromquelle

30. Umschaltlogik