-
Elektronisches Abstimmsystem mit Halbleiterspeicher Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf ein Abstin.mmsystem für Nachrichtengeräte und im speziellen
auf ein vollelektronisches Abstimmsystem zur Verwendung in Nachrichtengeräten, welche
eine spannungsgesteuerte Varactorabstimmung aufweisen Elektromechanische Abstimmeinrichtungen
zur Verwendung in Nachrichtengeräten und dazugehörige mechanische Abtimm@-antriebeinheiten
sind bekannt und zu hoch entwickelteti und komplexen Mechanismen ausgereift. Diese
Mechanismen weisen
jedoch unabhängig von ihrem hohen Entwicklungsgrad
den wesentlichen Nachteil auf, daß sie eine Anzahl mechanisch bewegbarer Teile besitzen
müssen, welche schwierig und teuer zu fertigen und zusammenzusetzen sind, weil eine
hohe Präzision der einzelnen Teile und äußert geringe Toleranzen eingehalten werden
müssen, um eine einwandfreie Abstimmung zu sichern. Darüberhinaus neigen diese Mechanismen
wegen der Komplexität der Teile und der geforderten hohen Genauigkeit hinsichtlich
der gegenseitigen Lage dieser Teile zu Störungen.
-
Da, was besonders gravierend ist, die Teile abgenutzt werden oder
gar brechen können, wird die Genauigkeit der Einstellung der Systeme reduziert bzw.
ein Arbeiten vollständig verhindert. Deshalb besteht Bedarf für die Schaffung eines
Abstimmsystemes, welches keinerlei mechanisch bewegte Teile aufweist.
-
Ein wesentlicher Schritt auf dem Gebiet der elektronischen Abstimmung
war die Erfindung von spannungsgesteuerten Abstimmelementen, wie etwa Varactorabstimmeinrichtvzngen,
welche herkömmliche elektromechanische Abstimmglieder wie Drehkondensator bzw. Induktionsregelung
ersetzen. Eine Varactorabstimmeinrichtung besitzt dabei eine oder mehrere spannungsgesteuerte
Abstimmelemente, sogenannte Varactordioden, deren Kapazität sich abhängig von einer
Eingangs spannung als Abstimmsignal ändert. Daher kann die Resonanzfrequenz eines
Abstimmkreises im Gegensatz zu konventionellen Abstimm-Mechanismen durch Verändern
der Eingangs spannung einfach variiert werden.
-
Für den Einsatz einer Varactorabstimmeinrichtung werden dementsprechend
Hilfsmittel zur Erzeugung des Eingangsabstimmsignals benötigt. Diese Hilfsmittelt
bestehen im allgemeinen aus der Anordnung von vorgegebenen Spannungsteilern, welche
einzeln
in einen Spannungserzeugungskreis einschaltbar sind, um eine unterschiedliche Ausgangsspannung
als gewünschten Abstimmsignal zu erhalten. Ein derartiges System weist jedoch wesentliche
Nachteile auf. So wird eine große Anzahl von äußerst genauen Widerständen benötigt.
Darüberhinaus kann eine Kompensation'von Veränderungen der Charakteristiken, welche
durch Außeneinflüsse hervorgerufen werden, wie beispielsweise Temperaturänderungen,
nur schwer' durchgeführt werden. Darüberhinaus bestehen auch Schwierigkeiten bei
der Dimensionierung, weil die Kapazität der spannungsgesteuerten Dioden sich nicht
linear mit der Eingangs spannung über den gesamten Amplitudenbereich ändert, welcher
zur Abstimmung im gewünschten Frequenzband benötigt wird. Deshalb wurde bei einem
bestimmten System die Eingangs spannung in einer solchen Weise verändert, daß die
Nichtlinearität der spannungsgesteuerten'Dioden kompensiert wird. Auch hat die Verwendung
einer Reihe von Spannungsteilern den Nachteil, daß relativ teure Bauelemente eingesetzt
werden müssen, um die notwendige Stabilität über einen gewissen Temperaturbereich
zu erreichen. Darüberhinaus werden zusätzlich hochentwickelte mechanische oder elektrische
Schalter benötigt, um die Spannungsteiler in den Abstimmkreis einzuschalten.
-
Man hat versucht, die Nachteile eines SystemsFit Spannungsteilern
be Entwicklung eines vollelektronischen Abstirnmsystems für Nachrichtenempfänger
zu umgehen, welche eine Vamctorabstimmeinrichtung besitzen. Ein Verfahren zur Erreichung
dieses Ziels setzt eine Abtastung des internen Oszilators der Varactorabstimmeinrichtung
voraus. Hierzu werden dann,sehr hochfrequente digital arbeitende Schaltkreise benötigt,
welche auch,bei einer Fertigung in integrierter Schaltkreistechnik relativ hohe
Fertigungskosten verursachen.
-
Für die einem starken Konkurrenzaruck ausgesetzte Fernsehindustrie
bedeutet dies einen großen Rückschritt. Andere
Möglichkeiten zur
Lösung dieses Problems, wie heispielsweise Hochfrequenzüberlagerungen, phasenstarre
Zyklen oder Oberwellenzählsysteme benötigen die Erzeugung von Hochfrequenzvergleichssignalen
und sind daher nicht realisierbar.
-
Weitere Schwierigkeiten liegen in dem Mangel von geeigneten Halbleiterspeichern,
um die ein Abstimmsignal kennzeichnenden Daten zu speichern, d die Varactorabstimmeinrichtung
zu Auswahl der verschiedenen Kanäle steuert. Diese Daten müssen lesbar sein sowie
veränderbar, um eine Feinabstimmung zu erreichen, und überXhrbar in das gewünschte
Abstimmsignal sein. In dieser Hinsicht haben bekannte energieunabhängige Halbleiterspeicher
(Festwertspeicher, NUR-Lesespeicher) den Vorteil, daß sie keine Spannungsversorgung
benötigen, um die Information gespeichert zu halten. Jedoch können die Daten, die
in einem derartigen Speicher gespeichert sind, nicht auf elektrischem Wege verändert
werden. Deshalb kann dann auch ein Abstimmsystem, das einen derartigen Speicher
aufweist, nur schwer eingestellt werden, um verschiedene Kanäle in verschiedenen
Empfangsregionen auswählen zu können. Darüberhinaus können auch die gespeicherten
Daten nicht verändert werden, um eine Feineinstellung der Kanäle zu erhalten. Wird
andererseits ein regenerierfähiger Speicher mit bdiebigem (freiem) Zugriff (Random
Acess-Speicher) verwendet, so wird eine konstante Stromversorgung benötigt, um die
gespeicherten Informationen in dem Speicher zu erhalten. Diese Voraussetzung kann
nicht gemacht werden, weil keine Sicherheiten dafür bestehen, daß Nachrichtengeräte,
wie Fernseh-oder Radioapparate in Haushalten wegen möglichen Steckerziehens, Entladung
der Batterien oder Stromausfall niemals stromlos werden. Hilfsstromversorgungen,
beispielsweise mittels Baterrien, sind aufwendig und unpraktikabel und stellen damit
keine gute Lösung dieses Problems für eine weit verbreitete kommerzielle Anwendung
als Hilfssystem dar.
-
Darüberhinaus müßten Batterien regelmäßig ausgewechselt werden, und
zwar in solcher Weise, daß das System nicht stromlos wird, wenn vermieden werden
soll, daß das System neu programmiert werden muß.
-
Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung durch die Verwendung
eines neu entwickelten MNOS elektronisch einschreibbaren, energieaZbhänqigen und
und wortweise überschreibbaren Halbleiterspeichersüberwunden. Bei diesem Speicher
besteht die Möglichkeit der Ansteuerung und Über schreibung Wort für Wort und die
eingeschriebenen Daten können für einen Zeitraum von mindestens 10 Jahren ohne Spannungszu;'
führung gehalten werden. Die erfolgreiche Entwicklung eines derartigen Datenspeichersystems
ist Voraussetzung für die Schaffung eines praktisch vollelektronischen Abstinmllsystems,
wie es in folgenden beschrieben wird.
-
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches
Abstimmsystem mit einer Varactor-Abstimmeinrichtung anzugeben, welche ausschließlich
aus digitalen Festkörperschaltkreisen besteht und deshalb keinerlei bewegte mechanische
Teile aufweist.
-
Eine Weiterbildung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, ein vollelektronisches Abstimmsystem mit einer Varactorabstimmeinrichtung
anzugeben, da eine Abtastung mittels hochfrequenter digitaler Abtastmittel des Varactorabstimmeinrichtungsgenerators
arbeitet.
-
Die vorliegende Erfindung löst darüberhinaus die Aufgabe - ein' vollelektronisches
Abstimmsystem mit einer Varactorabstimmeinrichtung anzugeben, welch keine hochfrequenten
Vergleichssignale benötigt, welche in Hochfrequenzubsrlaen gerungsschaltung phasenstarren
Zyklen oder .O'berwellenzählsystemen
verwendet werden. Schließlich
ist die Erfindung in der Lösung der Aufgabe zu sehen, ein vollelektronisches Abstimmsystem
mit einer Varactorabstimmeinrichtung anzugeben mit einem computer ähnlichen energi
uq grammierbaren und einzelwortansteuerbaren Festkörper, Speicher w Eher die Abstimmdaten
in digitaler Form, für jede einzelne gewünschte Abstimmfrequenz aufnimmt und die
gespeicherten Werte für einen Zeitraum von mindestens 10 Jahren hält.
-
In tlbereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein vollelektronisches
Abstimmsystem fÜr Nachrichtengeräte angegeben, die eine spannungsgesteuerte Varactorabstimmeinrichtung
besitzen. Das System erzeugt ein Abstimmsignal der ausgewählten Art in Abhängigkeit
der Arbeitsweise eines Signalwählers. Als Signalwähler wird vorzugsweise ein Tastenfeld
vorgesehen, welches eine Reihe von Drucktasten aufweist, die um eine Kanalauswahl
zu erhalten, betätigbar sind. Das System enthält'darüberhinaus eine Speichereinrichtung,
vorzugsweise in Form eines energleunabhängigen, elektrisch veränderbaren, wortansteuerbaren
Halbleiterspeicher mit einer Vielzahl von Speicherplätzen. Adressiermittel werden
an den Speicher jeweils angeschaltet, um einen Speicherplatz in tZbereinstimmung
der Betätigung des Signalwählers auszuwählen. Datenflußsteuermittel werden bedarfsweise
an den Speicher zum Abtasten der Daten von den ausgewählten Speicherplätzen angeschlossen.
Zusätzlich sind Schaltglieder vorgeehen, um abhängig von der Datenflußsteuerung
eine Konvertierunq der abgetasteten Daten in ein Abstimmsignal zu steuern, dessen
Größe abhängig von dem Wert des abgetasteten Signals ist.
-
Der Varactor ist geeignet durch das Abstimmsignal die Frequenz auszuwählen
entsprechend dem Kanal, der ausgewählt werden soll.
-
Die Konvertierungsschaltglieder erzeugen ein Zwischensignal mit einem
veränderbaren Parameter abhängig von dem abgetasteten Signal -- Dieses Zwischensignal
ist vorzugsweise in Form eines Rechteckimpulses oder eines Impuls zuges mit veränderbarer
Einschaltdauer der Impulsbreite. Ein Digitale Analogumwandler besitzt auch Schaltglieder
zur Erzeugung eines Abstimmsignals, das abhängig ist von dem variablen Parameter
des Zwischensignals. Diese Schaltglieder enthalten vorzugsweise einen Analogschalter
und ein Bandpaßfilter mit einer relativ großen Zeitkonstante. Der Schalter und das
Filter sind miteinander verbunden, um den Impulszug mit variablem Arbeitszyklus
aufzunehmen und um dieses Signal zeitlich zu mitteln, um eine Analogspannung zu
erzeugen, deren Amplitude der Einschaltdauer (Breite bzw.
-
Länge) der Impulse des Impulszuges entspricht.
-
Die das Zwischensignal erzeugendu Schaltglieder können an die Datenflußsteuermittel
angeschlossen werden, um die abgetasteten Daten zu empfangen und vorübergehend zu
speichern.
-
Das System enthält hierzu einen Taktgenerator, welcher mit den die
Zwischensignale erzeugenden Schaltgliedern verbunden ins X . s Das Zwischensignal
wird aus einer Kombination der abgetasteten Daten und des Taktsignals gebildet.
Das Zwischensignal wird dann zu dem Rest der Konvertierungsschaltglieder übertragen,
wo es in das Abstimmsignal umgeformt wird.
-
Die das Zwischensignal erzeugenden Schaltglieder weisen Zähler auf,
welche durch den Taktgenerator forgeschaltet werden. Von den Zählern ist eines geeignet,
die abgetasteten Daten aus dem Speicher in Serie aufzunehmen. Nachdem dieser Zähler
(Register) die Daten aufgenommen hat, wird der andere Zähler auf Null gesetzt und
beide werden in Übereinstimmung mit den vom Taktgenerator abgeleiteten Signalenfortgeschaltet.
-
Der Unterschied zwischen den Zählwerten der beiden Register entspricht
dem Wert des abgetasteten Signals. Die Zähler werden verwendet um einen bistabilen
Kreis zu steuern abhängig von der Differenz zwischen'den Zählwerten. Der bistabile
Kreis
erzeugt seinerseits das Zwischensignal. Das Zwischensignal besteht also aus einem
Impulszug von konstanter Frequenz, dessen Dauer abhängig ist von dem Unterschied
der Zählwerte der beiden Zähler.
-
Die Zähler bilden dabei einen Zwischenspeicher mit einer Kapazität,
um ein Datenwort zu speichern. Dabei ist eine Einrichtung vorgesehen, die eine Veränderung
dieses Datenwortes in dem Zwischenspeicher ermöglicht und die über die Datenflußsteuermittel
ein Überschreiben des veränderten Datenwortes aus dem Zwischenspeicher in den ausgewählten
Speicherplatz des Halbleiterspeichers steuert. Diese Einrichtung zum Ändern des
Datenwortes im Zwischenspeicher besteht vorzugsweise aus einem Impulsgenerator,
der abhängig von der Bedienung einer Feinabstimmung durch den Benützer des Gerätes
eine Serie von Impulsen abgibt, deren Zahl die Größe der Veränderung des Datenwortes
bestimmt. Das Datenwort kann in zwei Richtungen verändert werden, abhängig von der
Art der erzeugten Impulse. Auf diese Weise erzeugt die Feinabstimmung eine Veränderung
des Datenwortes in dem Zwischenspeicher und nach der automatischen Übernahme des
veränderten Datenwortes ist die gewählte Feinabstimmung im Halbleiterspeicher festgehalten
und kann wieder aufgerufen werden, wenn der Kanal neu eingestellt werden soll.
-
Jedes in dem Speicher gespeicherte Datenwort wird durch eine Binärzahl
dargestellt, die geteilt werden kann in einen ersten und einen zweiten Datenteil,
mit m bzw. n Bits. Der zweite Datenteil enthält die niedrigstwertigen Stellen der
Binärzahl. Wenn das Datenwort aus einem ausgewählten Speicherplatz des Halbleiterspeichers
gelesen wird abhängig von der Datenflußsteuerung, werden beide Teile gemeinsam gelesen
und in den Zwischenspeicher -übernommen. Der Zwischenspeicher hat getrennte Zähleinrichtungen
(von denen jedes
aus einem Paar von Zählern besteht wobei einer
der Zähler des ersten Teil und der andere den zweiten Teil des gelesenen Datenwortes
übernimmt, Die Feinabstimmung wirkt direkt nur auf die Zähleinrichtung, in welcher
der zweite Teil des Datenwortes gespeichert ist, da dies der Toil des Datenwortes
ist, welcher für eine Feinabstimmung geändert werden muß. Eine Zwischenverbindung
zwischen den Zähleinrichtungen, welche den zweiten und den ersten Datenteil enthalten,
ist vorgesehen, so daß, wenn die Daten in dem Zähler, 'welcher den zweiten Teil
enthält über einen Bereich, welcher größer ist, als durch die n Bits dargestellt
werden kann, die Daten in dem Zähler, welcher den ersten Teil enthält, entsprechend
geändert werden. Um ein maximales Abstimmergebnis zu erreichen, ist die Feinabstimmung
nur ausgelegt direkt auf den zweitenTeil der Datenworte einzuwirken. Jedes Datenwort
ist ein digitales Signal, das durch eine Binärzildargestellt wird innerhalb einer
gegebenen Größe. Dieses digitale Signal wird in eine analoge Spannung übergeführt,
deren Amplitude in Übereinstimmung mit dem relativen Wert der Binär zahl innerhalb
des gegebenen Bereiches veränderlich ist. Auf diese Weise ist das Abstimmsignal
proportional zu der gespeicherten Zahl und, so wie die Zahl zunimmt innerhalb des
Bereiches wächst,die Amplitude der Analogspannung in Richtung auf ihr Maximum. Die
Binär zahl ist, bezogen auf den binären Bereich, proportional zum Spannung wert
des Abstimmsignales, bezogen auf diesen Bereich. Deshalb entspricht das gespeicherte
Datenwort der Spannung, welche erzeugt werden muß, die Varactorabstimmung zu steuern,
um die Frequenz auszuwählen, welche dem gewählten Kanal entspricht.
-
Das vollelektronische Abstimmsystem für Nachrichtengeräte mit einer
spannungsabhängig gesteuerten Varactor-Abstimmeinrichtung nach der Erfindung enthält
also einen Kanalwähler zur Erzeugung eines Kanalauswahlsignals.
-
Adressiermittel sind zum Empfang und Kodieren der Kanalauswahlsignal
ausgerüstet, um ein Adressensignal zu bilden.
-
Die Adressensignale werden dekodiert, um ein Sichtgerät für die Kanalanzeige
und einen Bandauswahlkreis in der Abstimmeinrichtung zu steuern. Die Adressensignale
dienen zur Auswahl eines Speicherplatzes in einem Speicher, wel -cher vorzugsweise
als energieunabhängige, elektronisch ansteuerbarer Halbleiterspeicher aufgebaut
ist. Dieser Speicher hat eine Vielzahl von Speicherplätzen, vom denen jeder geeignet
ist, ein zweiteiliges Datenwort zu speichern.
-
Das Datenwort ist eine Binärzahl innerhalb eines vorgegebenen Bereiches,
welche in digitaler Form eine Spannung wiedergibt, die benötigt wird, die Abstimmeinrichtung
zur Auswahl des gewünschten Kanals zu steuern. Datenflußsteuermittel ermöglichen
das Lesen der Daten aus dem adressierten Speicherplatz, um diese zu einem Zwischenspeicher
zu übertragen, welcher einen Taktgeber und getrennte Zähleinrichtungen für jeden
Datenteil aufweist. Ein aus einer Kombination zwischen übertragenen Daten und den
Taktimpulsen gewonnenes kombiniertes Signal wird an einen Konverter übertragen,
welcher einen bistabilen Schaltkreis steuert, um ein Zwischensignal in Form eines
Impulszuges mit variabler Impulsbreite (Einschaltdauer) in Übereinstimmung mit dem
Zwischensignal zu erzeugen. Der Impulszug wird zeitlich gemittelt, um eine Analogspannung
proportional zum relativen Wert der Binärzahl innerhalb des möglichen Bereiches
zu bilden. Diese Spannung beeinflußt die Vractorabstimmeinrichtung, um die gewünschte
Frequenz auszuwählen.
-
Der zweite Teile der Daten in dem Zwischenspeicher ist unmittelbar
veränderbar durch den Benützer über eine Feineinstellung, welche nach Betätigung
die im Zwischnespeicher geänderten Daten in den adressierten Speicherplatz des Speichers
überchreibt. Auf diese Weise kann über die Feineinstellung jeder Kanal nachjustiert
werden und die Nachjustierung wird automatisch bei einer späteren Auswahl des entsprechenden
Kanales wieder aufgerufen.
-
Zur VervollsLärdigung des vorstehenden und zum Aufzeigen weiterer
Merkmale wird im folgenden die Erfindung, die sich auf ein vollelektronisches Abstirmnsystem
zur Verwendung in Nachrichtengeräten mit einer Varactorabstimmeinrichtung bezieht,
wie in den anliegenden Ansprüchen definiert ist, im folgenden zusammen mit den anliegenden
Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen zeigt: Fig. 1 ein Blockdiagramm mit
den Grundelementen der Erfindung, Fig. 2 eine etwas detaillierteres Blockdiagramm
der Erfindung, Fig. 3 ein Blockdiagramm und ein halbschematisches Diagramm des Systems
nach der Erfindung, Fig. 4 ein Diagramm des Schieberegisters eines mehrstelligen
Zählers, der Teil der Registereinrichtung der vorliegenden Erfindung ist, Fig. 5
ein Diagramm des Zwischensignalgenerators gemäß der Erfindung, Fig. 6 ein Diagramm
des Digital-Analogumsetzers nach der Erfindung, Fig. 7 ein Diagramm des Verzerrrungskreises
nach der Erfindung Fig. 8 ein Diagramm des Verzerrungskreises nach der Erfindung
zusammen mit einem Maximum,SchaTter und Fig. 9 eine graphische Darstellung der Ausgangswerte
des Schaltkreises nach Fig. 8.
-
Ganz allgemein besteht das System nach der vorliegenden Erfindung,
wie es in Fig. 1 dargestellt ist, aus einem Kanalauswahlsignalgenerator in Form
eines Tastenfeldes A mit einer Anzahl nicht dargestellter Drucktasten. Wenn eine
der Drucktasten im Tastenfeld A betätigt wird, wird ein Kanalauswahlsignal an den
logischen Steuerkreis B gegeben, welcher seinerseits ein kodiertes Ausgangssignal
an den Sichtanzeigestuer- und Kanaladressierkreis C abgibt. Dieser Kreis C dekodiert
das Adressensignal für das Sichtanzeigesteuergerät, um eine Kanalanzeige auf dem
Anzeigegerät D in einen zweistelligen Kode zu bewirken, welcher den ausgewählten
Kanal bezeichnet, Zusätzlich wird das dekodierte Adressensignal der Varactorabstimmeinrichtung
E zugeführt, um diese anzuregen, das Band auszuwählen, in welchem die Frequenz des
abgestimmten Kanals vorhanden ist.
-
Das Adressensignal wird vom Kreis C an einen Speicher F Übertragen,
welcher eine Mehrzahl von Speicherplätzen aufweist, die alle eine Kapazität besitzen,
um ein Digitalwort einer gegebenen Anzahl von Bits zu speichern. Der Speicher wird.zur
Auswahl eines Speicherplatzes durch das Adressensignal adressiert und, nachdem er
adressiert ist, werden die gespeicherten Daten aus den ausgewählten Speicherplätzen
von dem Steuerlogikkreis B gelesen und in ein Zwischenregister mit Zählschaltungen
innerhalb des Steuerlogikkreises B überschrieben. Die Feinabstimm-Mittel G erzeugen
Impulse, um die Daten im Zwischenregister ggf. einstellen zu könnten, um auf diese
Weise die Feinabstimmung nachzustellen. Wenn die Feinabstimmung durchgeführt ist,
werden diesveränderten Daten aus dem Zwischenregister automatisch in den ausgewählten
Speicherplatz des Speichers F übernommen, so daß die Feinabstimmung erhalten bleibt
für die Fälle, wenn dasselbe Signal später nochmals benötigt wird.
-
Die in dem Zwischenregister des Steuerkreises B gespeicherten Daten
werden allen Digital-Analog-Konverter H übertragen, wo sie in eine Steuersignalspannung
mit einer von den gespeicherten Daten in dem Register abhängigen Amplitude umgesetzt
werden. Diese Spannung wird dann zur Einstellung der Varactorabstimmeinrichtung
E verwendet, um die gewünschte Frequenz auszuwählen.
-
Das Kanalauswahltastenfeld A kann auf die verschiedenste Weise ausgebildet
sein. Es kann sowohl ein zweiziffriqes als auch ein Zehnknopftastenfeld mit 2 x
5, 1 x 10 aber auch ein Wahltastenfeld für Fernsprechgeräte hierzu vorgesehen werden.
Auch eine Einstellung über zwei Kipphebel kann verwendet werden. Als weitere Alternative
bei geeigneter Abwandlung des Systems wird vorgeschlagen, eine einstellige Kanaladressierung
vorzusehen, welche zwanzig Tasten aufweist, die den zwölf-VHF und acht ausgewahlte
UHF-Kanälen zugeordnet sind. In diesem Fall werden die zwölf VHF-Kanäle bei der
Fertigung programmiert und sowohl die Kanalauswahl als auch die Kanalsichtanzeige
wird für den Benutzer programmierbar gestaltet, um einen der acht UHF-Kanäle einzustellen.
Darüberhinaus könnte das Kanalwähltastenfeld auch durch ein Dreh oder Schiebeschalterauswahlsystem
ersetzt werden.
-
Während an sich die verschiedensten Typen von Speichern bei der Abstimmeinrichtung
nach der Erfindung verwendet werden könnten, so ist es doch vorteilhaft, einen elektrisch
programmierbaren, energieunabhängig arbeitenden und wortweise löschbaren MNOS-Halbleiterspeicher
zu verwenden, welcher ausgelegt ist, um Worte solcher Länge zu speichern, die die
notwendige Auflösung (Informationsumfang) haben, sowie so viele Worte wie benötigt
werden, um die Anzahl der gewünschten Kanalsteuerspannungen zu speichern. Schließlich
ist ein Speicherplatz für den Kanal vorgesehen, welcher gerade ausgewählt werden
soll. Zwei zusätzliche Steuerplätze werden
vorteilhafterweise vorgesehen,
nämlich einer um jede Ziffer der Signaladresse zu speichern, die den gerade eingestellten
Kanal bezeichnet, so daß das System nach Ausfall der Versorgungsspannung auch das
Kennzeichen, das dem zuletzt ausgewählten Kanal entspricht, wiederfindet und dementsprechend
eine automatische Auswahl dieses Kanals zuläßt.
-
Vorzugsweise besitzt der Speicher 100 Speicherplätze, von denen jeder
ein Wort mit 14 Bits aufnehmen kann. Da die gespeicherten Worte in jedem von diesen
Speicherplätzen in binärer Form vorliegen, bedeutet dies eine Auflösung von mehr
als 1:15.000 die für die Genauigkeit der gewünschten Feinabstimmung notwendig ist.
In einem solcSn Speicher werden 82 Speicherplätze verwendet, um das ganze VHF-Band
(12 Kanäle) und das ganze UHF-Band (70 Kanäle) aufzunehmen plus zwei zusätzlichen
Speicherplätzen, welche zur Speicherung der Adresse des zuletzt eingestellten Kanals
benötigt werden. Dementsprechend benötigen diese Daten 84 Speicherplätze während
16 Speicherplätze für eine andere Verwendung übrig bleiben, z.B. für eine C.A.T.V.Abstimmung,
(Kabelfernseh- und Gemeinschaftsantennenabstimmung).
-
Der vorzugsweise zu verwendende Speicher speichert die Daten ohne
Neueins=hreibung für eine Mindestzeit von 10 Jahren.
-
Wie im einzelnen und im folgenden beschrieben, werden alle Kanäle
bei der Fertigung auf Standardfrequenzen programmiert, unabhangig davon. Eine Feinabstimmung
wird von dem Benutzer v,orgenommen. Die Wortlänge von 14 Bits ermöglicht eine Feinabstimmung
von allen Kanälen mit einem Mindestabstand von 25 bis 50 kHz. Die Einrichtung nach
der Erfindung erfüllt gegenwärtig uM in der Zukunft die FCC-Auflagen (Federal -Communications-commission)
hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Abstimmung zwischen VEF und UHF so gut wie
die gewünschte Genauigkeit von UHF-Abstimmeinrichtungen und Typen von Kanal Readouts.
-
Obwohl der Aufbau eines Varactorabstimmsystems selbst bekannt ist
und nicht Teil der vorliegenden Erfindung darstellt, wird doch darauf hingewiesen,
daß solch eine Einrichtung vorteilhaft ist, weil sie wenig Raum henötigt,' eine
hohe Stabilität besitzt und mit relativ niedrigen Kosten gefertigt werden kann.
-
Der spezielle Typ einer Anzeigeeinrichtung für die Kanalanzeige, wie
er für das System nach der Erfindung verwendet wird, ist ebenfalls nicht Teil der
Erfindung und die verschiedensten konventionellen Anzeigesysteme können mit Vorteil
eingesetzt werden Jedoch ist das hier beschriebene System erläutert im Zusammenwirken
mit einer Anzeigeeinrichtung welche Gasentladungsrchren, Leuchtdioden oder Flüssigkeitskristalle
verwendet und jede dieser Anzeigeeinrichtungen kann in üblicher Weise verwendet
werden. Jedoch können auch andere Typen von Anzeigevorrichtungen, bespielsweise
mit Bildschirmanzeige verwendet werden, sofern der Aufbau des Systems nach der Erfindung
geringfügig modifiziert wird.
-
Das den Steuerkreis aufnehmende Chip sowie das den Sichtanzeigesteuerungs-
und Kanaladressierkreis aufnehmende Chip werden vorzugsweise seSerbit in LSI MOS-
ionen - inplantierten n-Kanaltechnik gefertigt. Der Digital-Analog-Konverter enthält
vorzugsweise einen hochspannungs CMOS digitalgesteuerten Analogspannungsschalter.
Die Unterteilung der Schaltkreise in verschiedene Typen wird vorgezogen, um kleine
Chipgrößen und eine große Stückzahl zu erhalten. Zusätzlich vermindert die Verwendung
von gedruckten Schaltkreisen, welche die Chips tragen und miteinander verbinden
hohe Herstellungskosten.
-
Darüberhinaus sei darauf hingewiesen, daß das Abstimmsystem nach der
ERfindung bestimmt ist, die gewünschte Abstimmgenauigkeit zu erreichen und daß diese
Genauigkeit unverändert erhalten bleibt bei Ortsveränderungen, Temperaturschwankungen
und Frequenzverschiebungen. Die Genauigkeit wird nur beeinträchtigt durch die Stabilität
der örtlichen Stromversorgung für die Varactorabstimmeinrichtung. Es könnte aber
durch Erzeugen einer Spannung mittels konventioneller Technik mit entgegengesetzten
Amplitudenänderungen und entsprechender Größe erreicht werden, daß das Verhalten
der Spannungsversorgungseinrichtungen die Genauigkeit der Abstimmeinrichtung nach
der Erfindung nicht mehr negativ beeinflußt.
-
Es sei auch darauf hingewiesen, daß die Schaltungsteile nach der Erfindung
kompatibel mit allen Typen einer Fernsteuerung sind, weil die Steuerchiporganisation
eine Okernahme von digitalen Seriendaten von einer Fernsteuereinrichtung erlaubt,
welche umgekehrt kompatibel mit einer ferngesteuerten Tastenfeldkanalauswahleinrichtung
ist. Zusätzlich kann eine Digitaluhr in der Einrichtung mit geringen Zusatzkosten
enthalten sein, welche dem Käufer erlaubt, die Vorauswahl der Kanäle auf einer stündlichen,
täglichen oder wöchentlichen Basis zu treffen. Darüberhinaus kann die Kanalnummer
an dem Fernsehschirm angezeigt werden, sofern dies gewünscht ist.
-
Das Abstimmsystem nach der Erfindung kann auch v,erwende'.
-
werden, um andere Einrichtungen zu steuern, z.B. einen Varactor, welcher
einen Abstimmparameter ändert, in Obereinstimmuns mit der Veränderung eines direkt
angeschalteten elektrischen auch Signals. Die vorliegende Erfindung kann vielemehribei
solchen Einrichtungen oder Änderung'dieser Einrichtung oder
des
Abstimmsystems verwendet werden. Wenn auch die bevorzugte Anwendung der Erfindung,
wie hierbeschrieben, in Verbindung des Abstimmsystems mit einem VHF und UHF-Fernsehempfänger
gegeben ist, bedeutet dies nicht, daß die Erfindung auf diese Anwendung begrenzt
sei. Die Erfindung kann vielmehr in den verschiedensten Typen von Nachrichtengeräten,
nämlich Empfängern oder Sendern verwendet werden, welche eine elektrisch gesteuerte
Abstimmeinrichtung besitzen und die üblich sind in Radioempfängern der verschiedensten
Typen einschließlich der An1plituden- und Frequenzmodulatoren usw.
-
und im einzelnen kann die Erfindung auch in Autoradioempfängern und
ähnlichen Geräten vorteilhaft sein.
-
In Fig. 2 wird ein detaillierteres Blockdiagramm der beschriebenen
Einrichtung gezeigt. Bei Betätigung des Tastenfeldes A durch Drücken eines der Knöpfe,
welcher dem gegewünschten Kanal entspricht, wird im Tastenfelabtastkreis 10, der
im Steuerkreis B enthalten ist, ein Kanalauswahlsignal erzeugt. Der Abtaster 10
kodiert das Xanalauswahlsignal, um ein Adressensignal zur Adressierung des Speichers
F zu erzeugen. Das Adressensignal wird über den Datenflußsteuerkreis 12 zum Dekodierkreis
14 geführt. Der Dekodierkreis 14 übersetzt das Adressensignal in ein entsprechendes
Dekodiersignal. Das Sichtgerät D benötigt einen Siebenschritte kode. Ein solcher
Kode ist jedoch ungeeignet für eine Verwendung als Adressensignal. Deshalb ist der
Dekodierkreis 14 ausgelegt, um das Adressensignal in das Signal zur Steuerung der
Anzeigeeinrichtung D überzuführen. Zusätzlich wird das dekodierte Signal an die
Varactorabstimmeinrichtung E übertragen, wo sie verwendet wird für die Programmauswahl.
-
Die Varactorabstimmeinrichtung E kann zwischen dem unteren VHF-Kanal
(Kanal 2 bis 6), dem zieren VHF-Band (Kanal 7 bis 13), UHF (Kanal 14 bis 82) und
C.A.T.V. etc. umgeschaltet werden. Übliche Abstimmbandschaltdioden sind in decAbstimmeinrichtung
E
zu diesem Zweck vorgesehen und die zum Antrieb dieser Dioden notwendigen Schaltspannungen
werden abgeleitet vom Dekodierkreis 14 das Kanaladressiersystems.
-
Die Adressensignalegelangen auch über den Dekodierkreis 14 in den
Kanaladressierkreis 16, wo sie verwendet werden, den Speicher F zu adressieren.
Eine Steuer-Leitung 18 verbindet den Datenflußsteuerkreis 12, den Kanaladressierkreis
16 und den Speicher 11, um den Datenfluß zu und von dem Speicher F zu steuern. Sobald
der entsprechende Speicherplatz innerhalb des Speichers F durch Adressensignale
vom Kanaladressierkreis 16 adressiert wurde veranlaßt der Datenflußsteuerkreis 12,
die Daten in dem ausgewälten Speicherplatz abzutasten und unzerstört auszulesen
an die Impulsbreitenmodulatoren 20 und 22.
-
Jeder Speicherplatz im Speicher F hat eine Kapazität um 14 Bitworte,
die eine binäre Zahl darstellen, zu speichern.
-
Nach Auslesen eines Wortes werden die ersten zehn Bits dieses Wortes
vorübergehend in einem Register gespeichert, welches ein Teil des Impulsbreitenmodulators
22 ist, und die restelich 4 Bits, welche die niedrigstwertigen Bits der gespeicherten
Daten darstellen, werden in einem Register innerhalb des Impulsbreitenmodulators
20 gespeichert.
-
Eine Taktversorgung steht in Verbindung mit den Impulsbreitenmodulatoren
20 ind 22, um die notwendigen Zeitsignale für diese zu liefern.
-
Ein Grobabstimmsteuergerät 26, was vorzugsweise innerhalb des Empfängers
angeordnet ist und einen für einen Servicemann aber normalerweise nicht für einen
Benutzer zugänglichen Eingang aufweist, ist verbunden mit dem Impulsbreitenmodulator
22. Der Speicher F wird programmiert über die Grobstimmsteuereinrichtung 26. Bei
der Herstellung wird
die Grobsteuerstimmeinrichtung solange betätigt,
bis der Impulsbreitenmodulator 22 eine Digitalzahl enthält, welche, sofern sie in
eine Abstimmspannung übergeführt wird (wie im Detail erläutert wird), die Varactorabstimmeinrichtung
E veranlaßt, den gewünschten Kanal abzustimmen. Sobald dies geschehen ist, wird
die Grobabstimmeinrichtung 26 unwirksam gemacht und der Datenflußsteuerkreis 12
erzeugt ein entsprechendes Signal um die im Impulsbreitenmodulator 22 enthaltene
Digital zahl in einen ausgewählten Speicherplatz des Speichers F zur übertragen.
Auf diese Weise wird jeder Kanal nacheinander grob abgestimmt und dann wird die
digitale Zahl, die dieser Grobabstimmung entspricht, eingespeichert in den Speicher
an dem vorgesehenen Platz.
-
Während der Benutzer normalerweise keinen Zugang zu der Grobbstimmsteuereinrichtung
26 hat, wird trotzdem die Eingabe der von Hand erzeugten Grobabstimmdaten in den
Speicher ermöglicht, um Korrekturen bei Alterungserscheinungen der Bauelemente,
einem Ersatz des Varactors usw.
-
durdgeführen zu können.
-
Eine Feinabstimmung wird mittels des Feinabstimmsteuerkreises 28 durchgeführt,
welcher durch den Benutzer oder zu der Zeit einer ersten Programmierung betätigt
werden kann und der direkt verbunden ist mit dem Impulsbreitenmodulator 20.
-
Durch Betätigung der Feinabstimmsteuereinrichtung 28 kann der Benutzer
die 14 Bitspangen Worte in den Modulatoren verändern. Sobald ein Digitalwort in
den Impulsbreitenmodulatoren durch die Feinabstimmsteuereinrichtung 28 entsprechend
verändert wurde, wird die Feinabstimmsteuereinrichtung 28 wirkungslos und der Datenflußsteuerkreis
12 erzeugt automatisch ein Signal, um das veränderte Datenwort aus den Impulsbreitenmodulatoren
20 und 22 in den ausgewählten Speicherplatz des Speichers F zurück ztübertragen.
Auf diese-Weise wird imserSwenn die Feinabstimmungfür einen Kanal abgeglichen ist,
die abgeglichene Einstellung automatisch in den Speicher
übernommen.
Beim nächsten Mal, wenn dieser Kanal durch Betätigen der entsprechenden Knöpfe an
dem Tastenfeld eingestellt werden soll, um das Datenwort aus der geeigneten Stelle
im Speicher F in die Pulsbreitenmodulatoren 20 und 22 zu übernehmen, werden die
gespeicherten Daten zurückgerufen mit der zusätzlichen Information, die sich auf
die Feinabstimmung des gewünschten Kanals bezieht.
-
Es ist erkennbar, daß, da die Feinabstimmsteuereinrichtung 28 direkt
auf den Impulsbreitenmodulator 20 wirkt und so auf die vier letzten kennzeichnenden
Bits des 14-Bit-Binärwortes, und da die Impulsbreitenmodulatoren 20 und 22 miteinander
verbunden sind, daß, wenn eine Veränderung der Daten durch die Feinabstimmsteuereinrichtung
28 ausgeführt wird, die größer v ist als durch den Wechsel der letzten vier kennzeichnenden
Bits des Datenwortes erfaßt werden kann, der Obertrag davon verwendet wirdlden den
10 Bitteil des Datenwortes, welches in dem Impulsbreitenmodulator 22 gespeichert
ist, entsprechend zu verändern.
-
Obwohl die Feinabstimmsteuereinrichtung 28 normalerweise nur auf den
Impulsbreitenmodulator 20 und damit nur auf die 4 niedrigstwertigen Bits wirkt,
wird auch eine Veränderung der Abstimmung von einer solchen Größe, welche einen
größeren Wechsel in dem Datenwort erfordert, bei kontinuierlicher Tätigkeit der
Feinahstimmsteuerenrichtung 28 eine größere Veränderung im gesamten Datenwort verursachen.
Tatsächlich wird nämlich, wenn die Feinabstimmsteuereinrichtung 28 genügend lang
betätigt war, das Datenwort in den Impulsbreitenmodulatoren 20 und 22 verändert
zu jedem Wert über den ganzen gesamten Bereich.
-
Der Impulsbreitenmodulator 20 erzeugt einen Impulszug von konstanter
Frequenz und variabler Impulslänge, abhängig von
dem 4 BitTeil
des Datenwortes, welches in diesem gespeichert ist. Auf dieselbe Weise erzeugt der
Impulsbreitenmodulator 22 einen Impuls zug konstanter Frequenz mit variabler Länge
in Übereinstimmung mit dem 10 Bit-Teil des Datenwortes, welches in diesem gespeichert
ist. Getrennte Analogschalter 30 und 32 stehen in Wirkverbindung mit den Impulsbreitenmodulatoren
20 und 22, Die Analogschalter 30 und 32 ffi zusammen mit geeigneten Filtern und
einem Verknüpfungsglied 36 verwandeln die Impulszüge mit unterschiedlich langen
Impulsen der Impulsbreitenmodulatoren 20 und 22 in eine Analogspannung, welche proportional
zu den in den Impulsbreitenmodulatoren 20 und 22 gespeicherten Daten ist.
-
Der Analogschalter 32 ist vorzugsweise verbunden mit einem Verzerrungsglied
34, welche die Ausgangspannung des Analogschalters 32.verzerrt, um die Nichtlinearität
der spannung gesteuerten Dioden in der Varactorabstimmeinrichtung E zu kompensieren.
Die Ausgänge des Verzerrerkreises 34 und des Analogschalters 30 sind in dem Verknüpfunqsglied
36 zusammengefaßt. Ein Zeitraster 38 steht in Wirvebidung mit dem Verknüpfungskreis
36, um diesen Kreis derart zu steuern, daß das r.ichtige Verhältnis der Ausgangswerte
der Analogschalter 30 und 32 miteinander gemischt werden, um das Abstimmsignal zu
erzeugen. Das Abstimmsignal wird vom Verknüpfungskreis 36 über ein Bandpaßfilter
112 an die Varactorabstimmeinrichtung E übertragen, um diese zu steueren, die gewünschte
Frequenz auszuwählen.
-
Das Abstimmsystem nach der Erfindung ist auch geeignet, den zuletzt
eingesteLLen Kanal automatisch einzustellen, wenn die Stromversorgung eingeschaltet
wird. So wird, wenn die Abstimmung z.B. auf den Kanal 23 beim Abschalten eingestellt
war, beim Wiedereinschalten automatisch die Abstimmeinrichtung
den
Kanal 23 anwählen. Dies wird durch einen Auto-Adresskreis 40 durchgeführt, welcher
das Anschalten der STromversrogung abtastet. Wenn dies der Fall ist, veranlaßt der
Kreis 40, den Datenflußsteuerkreis 12 automatisch die zwei zusätzlichen Speicherplätze
im Speicher F zu adressieren, welche abseits leigen, um das Adressensignal für den
zuletzt ausgewählten Kanal zu speichern, und zwar eine Ziffernstelle von einzelnen
der Adressignale, welche gespeichert sind an jedem Platz.
-
Immer wenn der Speicher durch Betätigung des Tastenfeldes A adressiert
ist, werden die Adressensignal nicht nur zur Adressierung des gewünschten Speicherplatzes
verwendet, sondern diese Adressensignale werden automatisch in den zusätzlichen
Speicherplätzen des Speichers F gespeichert. Diese Adressensignale werden in den
zusätzlichen Speicherplätzen so lange gehalten, bis das Tastenfeld erneut betätigt
wird und ein unterschiedliches Adressensignal erzeugt wird, wodurch das alte Adressensignal
gelöschtl,,wird und das neue Adressensignal in die zusätzlichen Speicherplätze geschrieben
wird. Die zusätzlichen Speicherplätze enthalten dadurch immer das Adressensignal,
das dem zuletzt abgestimmten Kanal entspricht.
-
Wenn die Abstimmeinrichtung eingeschaltet ist, erzeugt der Autoadressierkreis
40 ein geeignetes Steuersignal, welches das Lesen aus den zusätzlichen Speicherplätzen
verursacht, so daß die Adressensignale entsprechend dem zuletzt abgetasteten Steuerkanal
erhalten werden. Diese Adressensignale werden dann durch den Kanaladressierkreis
16 benützt, um den geeigneten Speicherplatz im Speicher F anzusteuern und die Datenzahl
entsprechend des zuletzt eingestellten Kanals wird automatisch in die Impulsbreitenmodulatoren
20 und 22 übernommen. Sie werden dort zur Einstellung der Varactorabstimmeinrichtung
E
auf den zuletzt abgetimmten Kanal verarbeitet. Dies geschieht jedesmal, wenn das
Gerät eingeschaltet wird. Der Benutzer bedient nur dann das Tastenfeld A, wenn er
einen anderen Kanal auswählen möchte.
-
Die Fig. 3 zeigt die Einrichtung nach der Erfindung in noch mehr Details.
Wie aus dieser Fig. zu ersehen ist, enthalt der Tastenfekdabtastkreis 10 einen Ssodierkreis,
welcher die Auslösung der Druckknöpfe in einen Adressenkode überführt. Als Adressenkode
wird vorzugsweise ein 1 aus 10"-Kode verwendet. Dieser Kode enthält zehn Informationsbits,
von denen nur einer den logischen Zustand 1 beitzt, während die restlichen den logischen
Zustand 0" aufweisen. Die relative Lage der 1 kenzeichnet die Information.
-
Eine Verbindungsleitung 52 bildet den Ausgang für den Abtaster 52
und ist verbunden mit den Eingängen eines Paares von Zwischenregistern 44 und 46,
welche vorübergehend den Adressenkode speichern. Das "10der" Andressenwort wird
im Register 44 gespeichert. Wenn die "Einzelauslösung" in das Tastenfeld eingegeben
wird, wird das entsprechend kodierte Wort im Register 44 gespeichert. Die Halteregister
44 und 46 sind-mit dem Kodierkreis 14 verbunden, welcher das Wort aus dem eins aus
zehn"-Kode in einen Siebenschrittekode umwandelt, welcher benötigt wird, das Sichtgerät
D zu steuern und die Bandauswahl in der Varactorabstimmeinrichtung E auszulösen.
Eine Sichtanzeigegerätesteuerung 48 ist in Wirkverbindung mit dem Dekodierkreis
14, um von diesem den Siebenschrittekode aufzunehmen und um diesen Kode zur Steuerung
der Sichtanzeige E zu verwenden.
-
Obwohl das Sichtanzeigegerät mit jedem bekannten Typ eines Displays
realisiert werden kann, wird bei dem beschriebenen
System von der
Verwndung eines Sichtanzeigegerätes mit Sasentladungsröhren, Leuchtdioden oder Flüssigkristallen
für die Anzeige der Kanalnummern ausgegangen. Mit: geeigneten AMwandlungen können
aber auch andere Typen von Displays verwendet werden. Die Gerätesteuerung48 bewirkt
die Darstellung der Zahl, in diesem Fall eine "2" in der Zehnerteilung auf dem Sichtgerät;
die Eineranzeige ist noch leer.
-
Das Zwischenregister 44 ist mit demEingang der Zehneradresskreises
50 verbunden, welcher vorzugsweise als Schleberegister ausgebildet ist. Das Wort
wird in dieses Register 50 gelesen, welches zehn Stufen aufweist, wobei jede Stufe
verbunden ist mit einer der Zeilenadresseingänge des Speichers F. Der Speicher F
hat vorzugsweise hundert Speicherplätze, von denen jeder geeignet ist, ein Binärwort
mit 14 Bits zu speichern. Das Wort im Register 50 bewirkt die Zeilen,adressierung
des Speichers F durch die Verbindung des Bits des Registers, welches das logische
Signal §'1" enthält, um erregt zu werden, derart, daß die entsprechende Zeile der
Speicherzelle adressiert wird.
-
Die Bedienungsperson betätigt dann einen zweiten Knopf am Tastenfeld
A, in diesem Falle eine "3", welche den Abtaster 42 veranlaßt, ein zweites 1 aus
10"-Wort zu erzeugen, das die Einerstelle darstellt. Dieser Kode wird dann übertragen
in das Zwischenregister 46, welches einen anderen Eingang des Dekodierkreises 14
bildet, Der Kreis 14 dekodiert das Wort von dem "1 aus 10"-Kode in einen Siebenschrittekode,
um über die Sichtanzeigesteuerung 48 das Sichtgerät D zu steuern. Die Sichtanzeigesteuerung
48 wird veranlaßt, die Einerzahl "3" zu empfangen und anzuzeigen an der Einerstelle
des Sichtgerätes, so daß von der Sichtanzeige D gelesen werden kann "23".
-
Der Ausgang des zweiten Halteregisters 46 ist mit dem Eingang für
den Eineradresskreis 53, welcher vorzugsweise ebenfalls als Schieberegister ausgebildet
ist und die Adressensignale in Serie aufnimmt, so daß die richtige Stelle dieses
Registers das logische 11111-Signal empfängt. Jede Stelle des Eineradresskreises
54 ist in Wirkverbindung zu den entsprechenden Kolonnenelngängen des Speichers F,
so daß das logische "l-Signal an der entsprechenden Stelle die entsprechende Kolonne
des Speichers adressiert. Der Speicher F ist damit adressiert und der bezeichnete
Speicherplatz, der die Binärzahl enthält, welche dem Abstimmsignal zur Steuerung
der Varactorabstimmeinrichtung E entspricht, um die gewünschte Frequenz auszuwählen
zur Einstellung des Kanals 23, ist adressiert.
-
Ein 1 aus 10"-Kode wird für die AdressIerung verwendet, weil dieses
Kode die Verwendung von Schiebereglstern als Kodier- und Adressierkreise anstelle
von Binär zahlen oder ähnlichen ermöglicht und deshalb auch Serienübertragungen
der Wortadressen zuläßt. Diese Maßnahme ermöglicht eine Abtastung des Tastenfeldes
A und dann eine Serienübertragung der Wortadressen in den Eineradresskreis-53 und
den Zehneradresskreis 50. Damit besitzt die Einrichtung den Vorteil nur ein Adressignal
zu benötigen, welches über eine Leitung zwischen dem Abtastkreis und den Adressierkreisen
übertragen werden muß. Darüberhinaus sind nur einfache Tastenfeld-Reglsterverbindungen
notwendig und auch ein einfacher Dekodieraufbau für die Speicheradressierung kann
verwendet werden.
-
Obwohl nicht dargestellt, so versteht sich doch von selbst, daß der
Taktversorgungsgenerator 24 in Wirkverbindung mit allen Teilen, in Fig. 3 dargestellten
Teilen steht, um die Bewegung der Daten zu synchronisieren und den Datenfluß durch
die Einrichtung zu steueren. Im einzelnen ist der Taktgenerator
24
verbunden mit dem Abtaster 42, um die Übertragunq der Daten in Serie von diesem
zu den Zwischnregistern 44, 46 zu ermöglichen sowie den Adressierkreis 50,53 um
eine Serienaufnahme der Daten in diesen zu steueren.
-
Sobald der richtige Speicherplatz im Speicher F adressiert ist, erzeugt
der Datenflußsteuerkreis 12 ein TJese.Steuersignal für den Speicher F über die Steuerleitung
18, so daß die Daten im adressierten Speicherplatz unzerstört abgefühlt werden.
Die abgefühlten Daten gelangen über die Eingangs-Ausgangsleitung 51 zum Dateneingang
der Impulsbreitenmodulatoren 20 und 22. Die abgetasteten Daten haben die Form eines
14-stelligen Binärwortes und sind unterteilt in ein 10-Bitteil und ein 4-Bitteil,
wobei der 4-Bitteil die niedrigwertigen Bits des Binärwortes sind. Der 4-Bitteil
wird in den Impulsmodulator 20 gegeben, während der 10 Bitteil in den Impulsbreitenmodulator
22 eingespeist wird.
-
Jeder der Impulsbreitenmodulatoren erzeugt selbstständig einen Impulszug,
mit einstellharer Länge in Übereinstimmung mit dem Teil der Daten, die von ihm übernommen
sind. Die Impulse werden dann in einem RC-Filter mit relativ großer Zeitkonstante
integriert (zeitlich gemittelt).
-
Würde das System nur einen einzigen Impulsbreitenmodulator mit einer
Kapazität für 14-Bits verwenden, würde die Ausgangsfrequenz des Impulsbreitenmodulators
bei einem Grundtakt in der Größenordnung von einem MHz- sehr niedrig sein, d.h.
nur ca 62 Hz bei einem Grundtakt von 1 MHz. Dies würde eine unakzeptabel große Zeitkonstante
in dem RC-Filtern bedingen, mit der Folge eines zu großen Zeitunterschiedes zwischen
einem Wechsel in den Daten und einer Änderung im Abstimmsignal. Zusätzlich würden
solch niedrige Frequenzen
viel zu große Filterkomponenten bedingen.
Wird dagegen eine höhere Taktfrequenz verwendet, um die Ausgangsfrequenz auf einen
annehmbaren Wert anzuheben, müßten die übrigen Kreise für eine Vcrarbeitung dieser
höhc=en Taktfrequenz ausgelegt werden, das Schaltkreise erfordern würde, welche
extrem schwierig zu fertigen und teuer in der Herstellung sind.
-
Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten und doch eine Auflösung in
angenähert 15.000 Stufen zu erhalten, werden zwei getrennte Impulsbreitenmodulatoren
20 und 22 verwendet. Der erste (22) erzeugt einen Impulszug mit veränderbarer Länge
entsprechend den 10-Bits der Binärzahl und ist infolgedessen verantwortlich für
eine Auflösung auf 1:1000 vca=e*oem mit 30 mV-Stufen pro Auflösungselement. Um aber
die gewünschte Auflösung von 1:15.000 über die Breite des Digital-Analog-Konverters
zu erreichen, wird der zweite Modulator (20) verwendet, um einen zweiten veränderbaren
Impulszug mit 15 Stufen zu erzeugen (die sechzehnte Stufe mit 0000 istiin einem
mehrstelligen Zähler nicht realisierbar) entsprechend den vier letzten kennzeichnenden
Bits des Binärwortes. Diese Impulszüge werden dann komniniert,um einen Abstimmsignalanteil
in annäherungsweise 15.000 Schritten zu erhalten. Auf diese Weise wird die gewünschte
Auflösung erreicht, ohne daß digitale Kreise mit einer unzulässig hohen Taktgeschwindigkeit
benötigt werden.
-
Jeder der Impulsbreitenmodulatoren 20 und 22 enthält ein Paar von
Zählern 54,56 und 58,60. Die Zähler 54 und 58 haben den Aufbau eines Schieberegisters
und ermöglichen so die vorteilhaften Serienaufnahmen der Daten. Nach dem Einspeichern
werden die Schieberegister 54 und 58 in Mehrbereichsregister (Polynomialzahler)
umgewandelt für eine Impulserzeugung. Dieses Umwandeln wird durch Einschalten
eines
Rückkoppelungskreises mit einer Exklusiv-ODER-Schaltung zu dem Eingang der Register
erreicht. Das Schleberegister 54 hat einen Rückkoppelungskreisr welcher die Exklusiv-ODER-Schaltung
62 eindchließt, deren Ausgang, nachdem die Daten in Serie in das Register eingespeichert
wurden, verbunden wird mit dem Eingang des Registers. Einer der Eingänge der Exklusiv-ODER-Schaltung
62 ist verbunden miL dem Ausgang der letzten Stelle des Registers und der andere
Eingang der Exklusiv-ODER-Schaltung ist verbunden mit einem der mittleren STellen
dieses Registers. Welche dazwischenliegende Stelle verbunden ist mit dem Eingang
der ODER-Schaltung 62, hängt von der Länge des Registers ab.
-
In ähnlicher Weise wird ein Rüclckopplungskreis mit einer Exklusiv-ODER-Schaltung
64 verwendet, zur Umwandlung des Schieberegisters 58 in ein Mehrbereichsregister
(Polynomialzähler). Der Ausgang der Exklusiv-ODER-Schaltung 54 ist verbunden mit
dem Eingang des Register 58 und die Eingänge dieser Schaltung sind entsprechend
verbunden mit der letzten STelle und einer Zwischenstelle des Registers 58.
-
Fig. 4 zeigt in weiteren Einzelheiten eine Schaltungsausführung des
Registers 54. Dieses Register 54 ist ein Schieberegister üblicher Bauart und hat
vier Stufen, welche mit 1 bis 4 bezeichnet sind. Jede Stufe des Schieberegisters
ist mit dem Taktgenerator 24 verbunden. Der Dateneingang über die Leitung 51 führt
über einen Schalter 66, welcher über die Leitung 68 abhängig von Steuersignalen
gesteuert wird, die vom Datenflußsteuerkreis 12 abgegeben werden. Für die Einspeichrungliegen
die Daten über der Eingangs-Ausgangsleitung 51 an, und zwar über den Schalter 66.
Die Daten werden in Serie in das Register unter der Steuerung der Taktsignale vom
Taktgeber 24 in üblicher Weise eingespeist. Nach der Einspeisung der Daten in das
Register erzeugt der Datenflußsteuerkreis
12 ein Steuersignal
über die Leitung 68, wodurch der Schalter 66 die Eingangsleitung 51 abtrennt und
den Ausgang einer Exklusiv-ODER-Schaltung 62 an den Eingang des Registers anschaltet.
Die ODER-Schaltung 62 liegt mit einem Eingang an der letzten Stufe des Registers
54 und ein zweiter Eingang ist mit einer mittleren Stufe, in diesem Fall mit der
vorletzten Stufe, verbunden.
-
Ebenso wie die Daten durch das Register 54 in Abhängigkeit der Taktsignalegeschoben
werden, so versursacht der Rückkopplungskreis eine Arbeitsweise des Schieberegisters
als Mehrbereichsregister (Polynomialzähler). Dieses Register hat eine vorbestimmte
Kapazität und deshalb wird ein Übertrag zu einem bestimmten Teilzählwert in einer
Weise, ähnlich wie bei einem Binärzähler gebildet. Der Punkt, zu welchen der Polynomialzähler
einen Übertrag bildet, ist abhängig von der Zahl, welche in ihm vorweg eingespeichert
ist. Jedoch gibt im Gegensatz zu einem Binärzähler eine Information in einem Polynomialzähier
zu einer bestimmten Teil zeit nicht notwendig eine Zahl oder einen Wert in binäres
Form wieder.
-
Der Vorteil in der Verwendung eines Schieberegisters, welches in ein
Mehrbereichsregister (Polynomialzähler) umgeschaltet wird im Gegensatz zu einem
herkömmlichen Binär zähler besteht darin, daß diese Anordnung eine Serieneingabe
der Daten direkt in das Register erlaubt, während in einem üblichen Binärzähler
die Daten nicht auf diese Weise in Serie eingegeben werden könnten. Zusätzlich ist,
wie zu ersehen ist, die einzige Funktion von diesem Register, einen Übertrag anzuzeigen
und deshlab müssen die Zwischenstufen nicht In eine Binärzahl übersetzbar sein,
da keine Ziffernauswartung von diesen Zwischenstufen benötigt wird. Deshalb leistet
die Kombination Schieberegister-Polynomialzähler alle gewünschten Funktionen und
gestattet die Verwendung von einfachen Kreisen und eine Serieneingabe der Daten.
-
Die Fig. 5 zeigt den Impulsbreitenmodulator 20 getrennt von den übrigen
Schaltungstellen nach Fig. 3, um das Verständnis der Fnnktion dieser Teile zu erleichtern.
Der Impulsbreitenmodulator besteht aus einem Schieberegister-Po:lynomialzähler 54
und einem üblichen Binärzähler 56, die beide von dem Taktgeber 24 gesteuert werden.
Der Impulsbreitenmodulator erzeugt einen Ausgangsimpulszug mit einer variablen Impulsbreite
oder Einschaltdauer, welche festgelegt wird von der Differenz der Zählwert in den
Zählern 54 und 56.
-
Zunächst werden in den Schieberegister-Polynomialzähler 54 nach Art
der Schieberegister die Daten vom Speicher F eingespeist. Sobald die Daten in das
Register 54 eingespeist sind, wird der Rückkopplungskreis, der die Exklusiv-ODER-Schaltung
62 aufweist, mit dem Eingang des Registers verbunden, um dieses Register zu einem
Mehrbereichsreglster (Polynomialzähler) umzuwandeln. Gleichzeitig wird der Zähler
56 durch einen Steuerimpuls auf "0" gesetzt, welcher von der Datenflußsteuereinrichtung
12 abgeleitet ist. Damit weist vor einem Fortschalten durch die Taktimpulse der
Zahler 54 einen Zählwert auf, welcher den Daten, die von dem adressierten SpeicS
platz des Speichers F abgetastet sind,entspricht, und der Zähler 56 hat den Zählwert
0; die Differenz zwischen den Zählwerten ist repräsentativ für die abgetasteten
Daten.
-
Beide Zähler 54 und 56 werden dann gleichzeitig von den Signalen des
Taktgenerators 24 weitergeschaltet. Das Weiterschalten der Zähler wird solange forgesetzt
bis gegebenenfalls der Polynomialzähler 54 einen Übertrag abgibt. Der Ausgang von
jedem der Zähler ist mit je einem Eingang von verschiedenen Übertragdetektoren 70,72
verbunden. Der Übertragdetektor 70 ermittelt einen Übertrag des Polynomialzählers
54 und erzeugt ein Signal an einem bistabilen Kreis
in Form eines
Flip-Flop 74. Das Flip-Flop 74 hat einen Stelleingang, welcher mit dem Ausgang des
Detektors 70 verbunden ist und einen Rückstelleingang, welcher mit dem Ausgang des
Detektors 72 verbunden ist. Damit wird also, wenn si n Übertrag im Polynomialzähler
54 festgestel't wird, vom Übertragdetektor 70 das Flip-Flop 74 gesetzt.
-
Die Zähler werden weiterhin durch die Zählimpulse weitergeschaltet
bis der Zähler 56 einen Übertrag abgibt. Der Übertrag des Zählers 56 wird durch
den Übertragdetektor 72 festgestellt, welcher seinerseits ein Signal zum Zurück
setzen des Flip-Flop 74 erzeugt, auf diese Weise wird durch das Flip-Flop 74 ein
Impuls erzeugt, dessen Breite (Länge) abhängig ron dem Zeitunterschied zwischen
dem Auftreten der überträgt der beiden Zähler ist, oder anders ausgedrückt, die
Impulsbreite hängt ab von dem Unterschied der Zählwert in den beiden Zählern. Da
der Zählwert im Polynomialzähler 54 ursprünglich den Daten des adressierten Speicherplatzes
des Speichers entspricht, wird die Impulsbreite also variiert abhängig von den abgetasteten
Daten.
-
Der Impulsbreitenmodulator 22 arbeitet genau in der gleichen Weise.
Der Impulsbreitenmodulator 22 besitzt (Fig.3) einen Schieberegister-Polynomialzähler
58, welcher 10 Bits von dem 14 Bit langen Datenwort speichert0 Der Schieberegister-Polynomialzähler
58 arbeitet in Verbindung mit dem Binärzähler 60 in der beschriebenen Weise. Der
Schieberegister-Polynomialzähler 58 ist mit einem Übertragdetektor 76 verbunden,
welcher einen Übertrag in diesem feststellt. In gleicher Weise ist der Übertragdetektor
78 verbunden mit dem Ausgang des Binärzählers 60, um einen Übertrag zu diesen zu
ermitteln. Ein bistabiler Kreis in Form eines Flip-Flop 80 ist mit den Übertragdetektoren
76 und 78 verbunden. Hierbei ist
der Übertragdetektor 76 verbunden
mit dem Stelleingang des Plp-Flop 80, während der Übertragdetektor 78 mit dem Rückstelleingang
von diesem verbunden ist. Damit erzeugt der Impulsbreitenmodulator 22 einen Impulszug,
mit einer variablen Länge In Übereinstimmung mit der Differenz der Zählwert zwischen
dem Schieberegister-Polynomialzähler 58 und dem Binärzähler 60. Die Taktversorgung
ist an jeden der Zähler 54,56,58 und 60 über UND-Schaltungen 82,84,86 und 88 angeschlossen.
Die übrigen Eingänge der Schaltungen 86 und 88 werden von der Grobabstimmsteuereinrichtung
26 über geeignete Inverter gesteuert. Die Grobeinstinneinrichtung 26 hat zwei Ausgänge,
welche mit den Invertern 90 bzw.
-
92 verbunden sind. Der Ausgang des Inverters 90 stellt einen der Eingänge
für die UND-Schaltung 86 und der Ausgang des inverters 92 einen der Eingänge der
UND-Schaltung 88 dar.
-
Die Grobabstimmeinrichtung 26 besteht im wesentlichen aus einem Impulsgenerator,
welcher eine Serie von Impulsen entweder an den Inverter 90 oder an den Inverter
92 abgibt, abhängig von der Art seiner Betätigung. Deshalb kann die Grobabstimmeinrichtung
26 betätigt werden, um Impulse an einer von seinen Ausgängen zu erzeugen. Die Impulse
werden invertiert in einem der Inverter 90 oder 92 und dazu verwendet, die Taktimpulse
vom Taktpulsgenerator 24 mittels der Schaltungen 86 und 88 zu sperren, die Zähler
58 oder 60 weiterzuschalten.
-
Sobald kein Impuls von der Grobabstimmeinrichtung 26 mehr abgegeben
wird, erzeugen die Inverter 90 und 92 ein logisches "1"-Signal. Die vom Taktgenerator
24 abgeleiteten Taktimpulse werden damit über die UND-Schaltung 86 als logischer
Impuls für jeden empfangenen Taktimpuls weitergegeben und schalten den Schieberegister-Polynomialzähler
58 jeweils weiter. Jedoch wenn ein Signal vom Ausgang des Inverters 90 gleichzeitig
mit einem Taktsignal erzeugt wird, gibt die UND-Schaltung 86 den Ausgangswert "0"
und damit erfolgt
keine weitere Forschaltung des Schieberegister-Polynomialzählers
58. Somit wird bei jedem Ausgangsimpuls der Grobabstimmeinrichtung 26, der durch
den Inverter 90 invertiert ist, die Taktzuführung gesperrt und der Zählwert in dem
Polynomialzähler 58 wird nicht fortgeschaltet. Dadurch wird der Unterschied zwischen
dem Zählwert im Polynomialzähler 58 und dem Wert im Binärzähler 60 ausgewechselt.
-
Wenn die Taktimpulse durch die Schaltung 86 gesperrt werden, wird
der Polynomialzähler 58 nicht fortgeschaltet. Wenn jedoch die W5D-Schaltune4 88
die Taktimpulse nicht sperrt, wird der Binärzähler 60 weitergeschaltet. Damit wird
die Differenz der Zählwerte zwischen dem Polynomialzähler und dem Binärzähler um
einen Punkt vermindert. Auf der anderen Seite, wenn die Grobabstimmsteuereinrichtung
26 ein Signal an den Inverter 92 abgIbt, welcher die Schaltung 88 veranlaßt, die
Signale vom Taktgenerator zu sperren, wird der Zählwert im Binärzähler 60 nicht
fortgeschaltet. Jedoch schalten die Taktsignale den Zähler 58 weiter. Damit nimmt
die Differenz des Zählwertes im Polynomialzähler 58 uM den Binärzähler 60 um einen
Punkt zu. Da der Unterschied der Zählwert zwischen dem Polynomialzähler und dem
Binärzähler die Impulslänge des erzeugten Impulszuges bestimmt, wird der Wunsch
diese Impulslänge zu ändern, umgesetzt in eine Änderung der Differenz der Zählwerte.
Der absolute Wert zu irgend einer Zeit von einem der Zähler ist ohne Bedeutung.
-
Die Grobabstimm-Mittel 21 erzeugen soviele Impulse an dem gewählten
Ausgang,wie gewünscht ist. Deshalb kann die Differenz in den Zählern im Impulsbreitenmodulator
22 in jeder Richtung (zunehmend oder abnehmend) für soviele Zählwert verändert werden,
wie gewünscht ist. Nachdem die Datenänderung abgeschlossen ist, wird die Grobabstimmeinrichtung
26 unwirksam.
-
Diese Unwirksamkeit bedeutet die Erzeugung eines Signals auf der Steuerleitung
100, welche ihrerseits veranlaßt, die veränderten Daten einzulesen in den Speicher
F über die Eingangs-Ausgangsleitung 51.
-
Da die Zähler im Impulsbreitenmodulator 22 die zehn höherwertigen
Bits des Datenworts enthalten, kann die Grobabstimmeinrichtung 26 verwendet werden
zum Programmieren der Speicher bei der Fertigung. Die Signale werden erzeugt, um
den Wert solange zu verändern bis die Varactorabstimmeinrichtung einen gegebenen
Kanal einstellt. Die zu dieser Zeit in den Zählern enthaltene Differenz wird gehalten,
bis der Binärzähler 60 auf 0 gestellt ist. Wenn der Binärzähler 0 registriert, wird
die Zahl in dem Polynomialzähler in den Speicher F an die Speicherstelle für den
gewählten Kanal übertragen. Auf diese Weise kann der Speicher F programmiert werden
für jeden einzelnen Kanal.
-
Es sei darauf hingewiesen, daß,wenn die vier niedrigstwertigen Stellen
nicht verändert werden durch die Grobabstimmeinrichtung 26 diese Programmierung
keine Feinabstimmung erreicht. Jedoch ist die Programmierung derart, daß der Benutzer,
bei Betätigung der Feinstimmeinrichtung 28 wie im folgenden noch im Detail beschrieben,
in der Lage ist, eine sehr genaue Wiedergabe zu erreichen durch die Feinabstimm-Mittel
allein (Dies kann auch durchgeführt werden, während der ersten Programmierung, sofern
ersünscht.) Die Grobabstimmeinrichtung ist im allgemeinen nicht bedienbar und die
Steuerung dafür ist normal an der Rückseite des Fernsehchassis angebracht. Dies
erlaubt eine Programmierung bei der Fertigung ebenso wie eine Justierung durch Serviceleute,
sofern notwendig, um Änderungen der Charakteristiken der Bauelemente zu kompensieren.
-
Eine Feinabstimmung wird im wesentlichen in derselben Weise durch
den Gebrauch der Feinabstimmeinrichtung 28 erreicht.
-
Weil Fernsehgerätebenutzer gewöhnt sind, eine Feinabstimmeinrichtung
zu besitzen, welche die Feinabstimmung verändert in Übereinstimmung mit einer Drehung
des Feinabstinmknopfes, I£:t die Feinabstimmeinrichtung 28 vorzugsweise mit einem
Impulsgenerator ausgerüstet, der durch ein senkbares oder drehbares Steuerteil betätigt
wird. Um eine FeicsbstirrUtiil;rJ zu erreichen, wird das Steuermittel gesenkt oder
im Uhrzeiger sinn oder dagegen gedreht, je nach dem, ob ir Unterschied in den Werten
zwischen dem Polynomialzähler 54 und dem Binärzähler 56 vergrößert köder verkleinert
werden soll. Dem Benutzer wird dabei ein 11Analoggefühl" gegeben, um den Impulsbreitenmodulator
zu veranlassen eine Serie von Impulsen aufzunehmen, deren Anzahl abhängig von dem
Winkel der Rotation des Auslösers ist. Die Ausgänge der Feinabstimm-Mittel 28 sind
verbunden mit den UND-Schaltungen 82 bzw. 84 über die Inverter 94 bzw. 96. Die UND-Schaltung
82 hat einen Eingang, welcher mit der Taktversorgung 24 verbunden ist, während der
andere Eingang mit dem Ausgang des Inverters 94 verbunden ist. In gleicher Weise
ist die Schaltung 84 mit einem Eingang mit der Taktversorgung und mit dem anderen
Eingang mit dem Ausgang des Inverters 96 verbunden.
-
Wenn der Benutzer der Feinabstimmeinrichtung 28 diese im Uhrzeigerrichtung
dreht, werden Impulse an den Inverter 94 und die Schaltung 92 gegeben, welche die
Taktimpulse sperren und hindern, den Polynomialzähler 54 weiterzuschalten, für eine
Zahl von Taktimpulsen, welche der Zahl der Impulse entspricht, die vom Inverter
94 abgeleitet werden.
-
Das Verhindern des Weiterschaltens des Polynomlalzählers 54 vermindert
die Differenz der Zählwerte zwischen dem Polynomialzähler 54 und dem Binärzähler
56 (weil der Zähler 56 weiterhin fortgeschaltet wird durch die Taktimpulse)
und
damit die Impulsbreite der vom Flip-Flop 74 erzeugten Impulse. Auf der anderen Seite
werden bei Betätigung der Felnabstimmeinrlchtung 28 entgegen den Uhrzeigersinn Impulse
über den Inverter 96 erzeugt, welche die UND-Schaltung 84 veranlassen, die Zahl
der Taktimpulse vom Taktgenerator 24 zu sperren, welche gleich der Zahl der Impulse
ist, die von der Feinabstimmeinrichtung erzeugt werden. Die Sperrung dieser Impulse
vom Taktgenerator 24 an den Zähler 56 bedingt die Vergrößerung der Differenz In
den Zählwerten zwischen dem Polynomialzähler 54 und dem Blnärzähler 56 und damit
eine Verlängerung des Impuls zuges der vom Flip-Flop 74 erzeugten Impulse.
-
Es sei darauf hingewiesen, daß die Feinabstimmelnrichtung 28 direkt
nur mit dem Impulsbreltenmodulator 20 zusammenarbeitet und damit mit den vier niedrigwertigen
Bits des Datenwortes. Wenn jedoch die Differenz in den Zählern zwischen dem Polynomialzähäler
54 und dem Binärzähler 56 groß genug ist, fließen die Impulse des Pulsbreitenmodulators
20 über. Das Oberfließen des Impulsbreitenmodulators 20 geschieht, wenn die Werte
in dem Polynomialzähler und dem Binärzähler gleich sind, d.h. jeder der Zähler 5
und 56 fließt im selben Moment über. Wenn dies passiert, erzeugen die Übertragdetektoren
70 und 72 gleichzeitig Impulse, um den Eingang und Ausgang des Flip-Flop 74 zu steueren.
-
Eine UND-Schaltung 98 ist mit den Ausgängen der Obertragsdetektoren
70 und 72 verbunden. Wenn der Impulsbreitenmodulator 20 überfließt, d.h. die Obertragdete1xtoren
70 und 72 gleichzeitig Signale abgeben, gibt die UND-Schaltung 98 ein Signal ab,
welches die Differenz der Werte zwischen den Polynomialzähler 58 und dem Binärzähler
60 verändert, wobei der Übertrag in dem Datenwort im Impulsbreitenmodulator 22 aufgenommen
wird. So wird also, obwohl die Feinabstimmeinrichtung 28 direkt nur mit dem Impulsbreitenmodulator
20 zusammenarbeitet, wegen der Zwischenverbindung zwischen den beiden Impulsbreitenmodulatoren
20 und 22 erreicht,
daß, wenn der Impulsbreitenmodulator 20 überfließt,
der Impulsbreitenmodulator 22 in der angemessenen Weise verändert wird.
-
Sobald die Feinabstimmung durchgführtist durch einen Benutzer, werden
die senkbaren Steuerteile der Feinabstimmeinrichtung 28 gelöst und kehren zurück
zu ihrer Ausgangslage durch eine (nichtgezeigte) Feder. Die Rückkehr der senkbaren
Steuerteile beendigt dieWirksamkeit der Feinabstimmung und verursacht diese Abstimmeinrichtung
zur Erzeugung eines Steuersignals über die Steuerleitung 100, welche ein Signal
an den Datenflußsteuerkreis 12 weitergibt. Im einzelnen verursacht das Steuersignal
auf der Steuerleitung 100 den Datenflußsteuerkreis 12, das Wort in dem adressierten
Speicherplatz zu löschen und das automatische Einschreiben des Datenwortes, welches
elektronisch durch die Feinabstiimneinrichtung im Impulsbreitenmodulator 20,22 verändert
wurdeRin diesen Speicherplatz. Auf diese Weise wird die einmal gesetzte Feinabstimmung
erhalten, so daß, wenn das nächste Mal der Kanal gewählt wird, die Feinabstimmung
in dem Apparat vorhanden ist.
-
Die Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Version eines Digital-Analog-Konverters
gemäß der Erfindung. Wie gezeigt wurde, erzeugt der Impulsbreitenmodulator 22 einen
Impulszug mit Impulsen veränderlicher Duer abhängig von dem Unterschied in den Zählwerten
des Polynomialzähler 58 und des Binärzähler 60. Dieser Impulszug wird an den Eingang
eines Analog-Schalters 102 angelegt, welcher geeignet ist, ein Signal mit einem
von zwei diskreten Werten V1 und V2, nämlich ihre Speisespannungen, abzugeben. In
diesem Fall ist eine der Speisespannungen, nämlich V2 mit Masse und die andere mit
einer Spannungsquelle geeigneten Spannungswertes,
z.B. 30 Volt
verbunden. Wenn der Eingang des Analog-Schalters 102 argesteuert wird, gibt der
Schalter 102 ein Signal gleich V1, d.h. 30 Volt ab. Andererseitsiwenn der Eingang
des Analogschalters 102 dagegen an niedriger Spannung liegt, d.h. wenn die Impulspausen
des Signals, welches von dem Impulsbreitenmodulator 22 erzeugt wird, anliegen,erzeugt
der Schalter 102 ein Signal gleich V2, d.h. Q Volt oder Masse.
-
Damit arbeitet der Analog-Schalter 102 als Schalter, welcher umschaltbar
ist zwischen V1 und V2 in Übereinstimmung mit dem Impulszug der von dem Impulsbreitenmodulators
22 erzeugt wird. Der durch den Analog-Schalter 102 erzeugte Impulszug hat dabei
dieselbe Einschaltdauer wie der Impulsbreitenmodulator, jedoch als wesentlichen
Unterschied eine sehr konstante Amplitude. Da die Frequenz des Impulsbreitenmodulators
22 annähernd ein kHz ist, (die Taktfrequenz, 1 MHz, dividiert durch den Zählbereich
der Zähler gleich 210 (tatsächlich jedoch weniger als 210, weil die Werte abgebrochen
sind unmittelbar bevor die obere Grenze erreicht wird)), hat jeder Impuls eine Periode
von 1 Millise7iunde. Der Impulszug des Impulsbreitenmodulators 22 hat damit eine
Auflösung von etwa 1:1000, so daß die Impulslänge verändert wird im Mikrosekundenabstand,
mit konstanter Amplitude von V1. Deshalb entsteht am Ausgang des Analog-Schalters
102 ein Impulszug, der eine Frequenz von 1 kHz mit einer Amplitude von 30 Volt aufweist
mit einer Impulslänge in Mikrosekundenstufen abhängig von der Impulslänge der vom
Impulsbreitenmodulators 22 abgegebene Impulse. Ein derartiger Impulszug ist dargestellt
oberhalb des Schalters 102 in Fig. 6.
-
In ganz ähnlicher Weise werden die Ausgangsimpulse dieses Impulsbreitenmodulators
22 dem Eingang eines zweiten Analogschalters
104 zugeführt, welcher
einen Impulszug zwischen V2, 0 Volt (Masse) und V1, z.B. 30 Volt erzeugt. Die Einschaltdauer
des vom Impulsbreitenmodulators 20 erzeugten Impulszuges ist veränderbar in 15 Increinenten.
Sie hat eine Frcquenz von angenähert 67,2 kHz (Taktfrequenz von 1 MHZ geteilt durch
den Binärbereich des Zählers, bei 24-1 (weil 0000 nicht verwendbar ist)) und eine
Periode von angenähert 25 Mikrosekunden. Deshalb hat der vom Analogschalter 104
erzeugte Impulszug eine Einschaltunterteilung von 15 Incrementen mit der konstanten
Amplitude von V1. Dieser Impuls wird dem Filter 106 zugeführt, das vorzugsweise
als RC-Tiefpaßfilter ausgebildet ist und eine relativ große Zeitkonstante aufweist.
Das Filter 106 mittelt dem Impulszug des Analogschalters 104;um eine Gleichspannung
zu bilden, deren Amplitude unterteilt ist in 15 Incremente abhängig von der Einschaltdauer
des von dem Analogschaiters 104 abgeleiteten Impulses. Eine derartige Gleichstromspannung
ist dargestellt im Diagramm oberhalb des Filters 106 in Fig.6.
-
Die Ausgangswerte des Analog schalters 102 und des Filters 106 werden
beide einem Verknüpfungskreis 108 zugeführt, welcher die beiden Signal kombiniert.
Ein Zeitrastgenerator (Time-Slot-Generator) ist in Wirkverbindung mit dem Verknüpfungskreis
108. Der Generatcr 38 erzeugt einen Zeitraster von einer Mikrosekundendauer derart,
daß der Ausgang des Verknüpfungskreises 108 verbunden ist mit dem Ausgang des Filters
106 während einer Zeltausblendung von 1 Mikrosekunde, welche von dem Zeitrastgenerator
108 bestimmt wird.
-
Die übrige Zeit ist der Ausgang des Verknüpfungskreises durchgeschaltet
auf den Ausgang des Analog-Schalters 102.
-
Auf diese Weise sind die Ausgangssignale des Analogschalters 102 und
des Filters 106 ineinander geschachtelt in einer
solchen Weise,
daß der Ausgang des Verknüpfungskreises 108 eine zusammengesetzte Wellenform abgibt
mit einem ersten Teil einer konstanten Amplitude abhängig von der Einschaltdauer
des Impuls zuges (unterteilt in Abschnitte von einer Mikrosekunde), wobei der Impulszug
festgelegt ist durch den Ausgangswert des Analogschalters 102. Dieser Impuls dauert
für die ganze Periode (eine Millisekunde) des Ausgangsimpulses mit der Ausnahme
der letzten Mikrosekunde davon. Die letzte Mikrosekunde des Ausgangsimpulses erhält
eine Wellenform, welche vom Ausgangswert des Filters 106 abgeleitet ist, welches
Amplltudenschritte in 15 Schritten aber einer konstanten Dauer, d.h. von eisr Mikrosekunde
aufweist. Dadurch ist der erste Teil der Wellenform unterteilt in einen Teil von
angenähert 1000 und der zweite Teil In einen Teil von 15 Stufen, wobei die Überlagerung
eine Wellenform ergibt mit insgesamt etwa 15000 Incrementen.
-
Der Ausgang des Verknüpfungskreises 108 ist mit dem Filter 112 verbunden,
welches vorzugsweise als RC-Tiefpaßfilter aufgebaut ist mit einer relativ großen
Zeitkonstante. Dieses Filter 112 mittelt zeitlich den Ausgangswert des Verkrüpfungskreises
108, um eine Gleichspannung zu erhalten, welche eine Amplitude entsprechend der
zusammengesetzten Wellenform aufweist. Der Ausgangswert des Filters 112 wird als
Eingangsspannung für die Varactorabstimmungseinrichtung E verwendet und enthält
das Abstimmsignal. Die Amplitude dieser Spannung veranlaßt die Varactorabstimmeinrichtung
die Frequenz auszuwählen, welche dem ausgewählten Kanal entspricht.
-
Es ist allgemein bekannt, daß die spannungsgesteuerten Dioden in einer
Varactorabstimmeinrichtung eine nichtlineare Charakteristik aufweisen, d.h. die
Kapazität von diesen ändert sich etwa proportional mit dem Quadrat über einen Teil
des Aussteuerbereiches
der Dioden. Deshalb wird gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung nach der Erfindung ein Verzerrungskreis eingeschaltet, um das Abstimmsignal
zu verzerren, um die Nichtlinearität der spannungsgesteuerten Dioden in j der Varactorabstimmeinrichtung
zu kompensieren. Der Aufbau dieses Verzerrungskreises ist dargestellt in Fig. 7.
-
Die Fig.7 zeigt den Analogschalter 102 angeordnet zwischen dem Ausgang
des Flip-Flop 80 und dem Eingang des Filters 112. Der Verknüpfungskreis 108 wurde
in dieser Darstellung weggelassen, um die Erläuterung zu vereinfachen. Der Ausgangswert
des Analogschalters 102 ist gleich mit der Einschaltdauer (DF) der Eingangsimpulse
mal V1, welche, wie vorstehend erläutert, die Maximumamplitude des Signals darstellt,
welcher von dem Analogschalter 102 erzeugt wird.
-
Wie vorstehend erläutert, war V1 eine konstante Spannung, welche von
einer Spannungsquelle erzeugt wird. Um jedoch das Abstimmsignal umgekehrt dem Ausgangswert
in einer quadratischen Kennlinie zu verzerren, ist der V1-Anschluß des Analog-Schalters
102 mit einer veränderlichen Eingangsspannung VIN, anstatt mit einer konstanten
Spannungsquelle verbunden.
-
Die veränderliche Spannung wird durch einen Stromkreis erzeugt, der
einen Analogschalter 114, ein Filter 116 und eine Vorverstärkereinheit 118 enthält,
die in Serie zwischen das Flip-Flop 80 und den VIN-Anschluß des Analogschalters
102 eingeschaltet sind.
-
Der Analog-Schalter 114 empfängt die Eingangsimpulse vom Flip-Flop
80 gleichzeitig mit dem Empfang dieser Impulse durch den Analogschalter 102. Der
Analog-Schalter 114 ist eingeschaltet zwischen einer Spannung V1 = VREF und V2 Masse,
wobei VREF gespeist wird von einer konstanten Spannungs
quelle.Der
Analog-Schalter 114 erzeugt einen Ausgangsimpuls zug mit einer konstanten Amplitude
und einer veränderlichen Einschaltdauer entsprechend dem Eingangsimpuls. Der Ausgang
des Schalters 114 wird an das Filter 116 gegeben, welches den Ausgangsimpuls in
eine Gleichspannung überführt, die eine konstante Amplitude entsprechend der Einschaltdauer
(Impulsbreite) des Analog-Schalters 114 abgibt.
-
Die Ausgangsgleichspannung des Filters 116 wird dem Eingang der Vorverstärkereinheit
118 zugeführt, welcher den hohen Eingangswiderstand des ViN -Anschlusses des Analogschalters
102 kompensiert, auf welchem der Ausgang des Verstärkers geschaltet ist. Dementsprechend
wird die Amplitude der Eingangsspannung VIN des Analogschalters 102 abhängig gemacht
von der Einschaltdauer des Eingangsimpulses.
-
Mathematisch betrachtet ist der Ausgangswert des Analog-Schalters
102 gleich: S102 = VfN x DF (1) wobei DF die Einschaltdauer des Impulszuges ist.
Der Ausgangsanalogschalter 114 ist gleich: S114 = VREF x DF (2) Jedoch wenn der
Ausgangswert des Analogschalters 114,S114 ersetzt wird durch V1N in der Gleichung
(1), dann lautet die Gleichung wie folgt: S102 (VREF x DF) DF VREF x (DF)2 Daraus
kann ersehen werden, daß der Ausgangswert des Verzerrungsgliedes abhängig ist vom
Quadrat der Einschaltdauer.
Während die Nichtlinearität der Varactorabstimmungseinrichtung
angenähert der quadratischen Kurve für angenähert des Bereiches der Eingangsspannung
folgt, kann der Verzerrungskreis verwendet werden, diese Nichtlinearität zu kompensieren
zumindest in der oberen Hälfte des Bereiches der Eingangsspannung.
-
Die untere Hälfte des Bereiches der Abstimmsignalspannungseingänge
der Dioden in der Varactorabstimmeinrichtung ist angenähert linear. Deshalb ist
es vorteilhaft ein Ausgangssignal des Digital-Analog-Konverters zu besitzen, weiches
angenähert linear durch den unteren Bereich des Bereiches ist und variiert in Übereinstimmung
mit dem Quadrat der Einschaltdauer durch die obere Hälfte seines Bereiches.
-
Um dies zu erreichen wird, wie in Fig. 8 gezeigt, ein Schalter 120
zwischen dem Ausgang der Vorverstärkereinheit 118 und dem Spannungseingang des Analog-Schalters
102 angeordnet.
-
Der Schalter 120 ist ein Maximum-Schalter, welcller den Spannungseingang
VlN des Analog-Schalters 102 entweder mit einer Spannungsquelle, welche angenähert
gleich 3/4 VREF abgibt oder mit dem Ausgang der Vorverstärkereinheit 118, wenn diese
größer ist, verbindet. Eine Umschaltung wird *) als 3/4 VREF. Dies geschieht wenn
der Impulszug des Impulsbreitenmodulators 22 eine Einschaltdauer hat, welche 3/4
ihres Maximumwertes erreicht. Sofern der Ausgangswert des Analog-Schalters 102 dargestellt
ist als Gleichung V102 = V1N x DF ist in diesem Fall 102 3/4 VREF x 3/4 = 9/16 VREF
+) durchgeführt, wenn der Ausgangswert der Vorverstärkereinheit größer wird
Die
Umschaltung erfolgt also angenähert in der Mitte des Spannungsbereiches. Auf diese
Weise verändert sich der Ausgangswert des Filters 112 linear über 9/16 des unteren
Bereiches (etwa die Hälfte des Ausgangsspannungsbereiches) upd danach wird der Bereich
nichtlinear variiert in Übereinstimmung mit einer quadratischen Kurve. Dies ist
dargestellt in Fig. 9. Dementsprechend wird der Ausgangswert des Filters 112 verzerrt,
um die Nichtlinearität der spannungsgesteuerten Dioden der Varactorabstimmeinrichtung
E zu kompensieren.
-
Wie aus Fig. 3 zu ersehen, weist der Schalter 120 ein Paar von Dioden
122,124 auf, welche derart geschaltet sind, daß jeweils der größere Wert von der
Vorverstärkereinheit und 3/4 VREF am Ausgang auftritt. Dieser Ausgangswert bildet
die Eingangsspannung V1N des Schalters 102. Auf diese Weise wird die Amplitude des
ersten Teiles des zusammengesetzten Signals und maximal die Amplitude des zweiten
Teiles des zusammengesetzten Signals gleich groß, so daß die Änderung in diesem
Signal proportional bleiben und der Verknüpfungskreis 108 diese Signalteile überlagern
kann, um eine ausgewocgenes Signal zu erhalten.
-
Die vollelektronische Abstimmeinrichtung gemäß der Erfindung, wie
vorstehend beschrieben, beseitigt die Notwendigkeit der Verwendung von mechanisch
bewegten Teilen in einem Abstimmsystem durch Verwendung von digitalen Festkörperschaltkreisen,
welche mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit arbeiten, so daß sie leicht gefertigt
werden können in einer hohen Auflage. Dabei ist wesentlich, daß die Kreise keine
Abtastungsmittel zur Abtastung des.Varactorabstimmoszillators erfordern sowie kein
Vergleichssignal benötigen.
-
Schieberegister sind in diesem System enthalten, um einen Serienbetrieb
der Daten und eine wesentliche Reduzierung der Zahl von Zwischenverbindungen zwischen
den einzelnen Elementen zu erreichen. Um die Verwendung von Schieberegistern im
Adresskreis zu ermöglichen, ist ein 1 aus 10"-Kode verwendet, welcher anschließend
zu einem Siebenschrittekode umgewandelt wird, der das Anzeigegerät sowie die Bandauswahldioden
in der Varactorabstimmeinrichtung steuert. Die benötigte Anzahl von 15000 Auflösungseinheiten
wird erreicht durch die Verwendung von zwei Impulsbreitenmodulatoren, einer für
10 Bits eines 14-Bitbinärwortes und der andere für die vier niedrigwertigen signifikanten
Bits des 14-Bitbinärwortes. Auf diese Weise wird die gewünschte Auflösung erreicht
bei Erhöhung der Zahl der Datenbits ohne unangemessene Verzögerungsglieder verwenden
zu müssen oder sehr hochfrequente digitale Schaltkreise zu benötigen.
-
Zusätzlich wird ein Digital-Analog-Konverter benutzt, welcher ein
Zwischensignal erzeugt das einen veränderbaren Parameter in Übereinstimmung mit
den gespeicherten Daten aufweist.
-
Darüberhinaus ist ein Verzerrungskreis für das Abstimmsignal vorgesehen,
um die Nichtlinearität der spannungsgesteuerten Dioden in der Varactorabstimmeinrichtung
zu kompensieren, sofern gewünscht.
-
Die Einrichtung verwendet einen computerähnlichen energieunabhängigenwumprogrammierbaren
und wortweise löschbaren Speicher, um die Abstimmfrequenzen zu speichern, welcher
die Speicherwerte für eine Minimumzeit von 10 Jahren hält.
-
Diese Speicher haben eine Kapazität von 1000 Worten und zwei von den
Speicherplätzen werden verwendet, die Adresseninformationen hinsichtlich des zuletzt
eingestellten Kanals zu speichern, so daß, wenn das System vom Spannungsnetz abgeschaltet
wird, die zusätzlichen Speicherplätze derart
adressiert sind, wodurch
das Gerät automatisch wieder eingestellt ist auf den zuletzt gewählten Kanal.
-
Während nur eine einzige vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung
im einzelnen beschrieben wurde zum Zweck der Erläuterung, so ist doch ersichtlich,
daß viele Ahwandlungen und Variationen gemacht werden Zönnen zu dem spezifischen
Aufbau, wie beschrIeben. Es ist jedoch beabsichtigt, alle diese Variationen und
Abwandlungen abzudecken, welche unter den Scop dieser Erfindung fallenlwie er definiert
ist durch die anschließenden Patentansprüche.
-
-Patentansprüche-