CN1046649A - 视频开关装置 - Google Patents

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Abstract

将第一和第二信号以及不同幅值的第一和第二偏压电平，加到包括非加法混合器(NAM)电路(100)的电平选通模拟“或”电路相应的输入端(输出1，输出2)上。于是，允许接受了较大偏压电平的输入端将其相应信号传送到NAM电路(100)的输出端(40)上，并阻止接受了较小偏压电平的输入端将其相应信号传送到NAM电路(100)的输出端(40)上。在优选实施例中，把NAM电路(100)与廉价的CMOS开关(30)串联使用，以提供用于电视信号的廉价开关。

Description

本发明涉及用于电视接收机的视频开关电路领域。
这里所使用的“电视接收机”一词包括具有显示器的电视接收机（通常叫做电视机）和没有显示器的电视接收机，例如盒式录象机（VCR）和电视唱片重放机。
许多现代的电视接收机包括信号开关电路，用以选择来自可连接到电视接收机上的一系列信号源的视频信号和音频信号。所选择的信号经处理之后，最后分别重现在显示屏和扬声器上。电视接收机的信号开关要求高质量，使其不致使通过其中的信号失真。更重要的是，这些开关在其处于“断开”（不导通）状态时，应对在其输入端上的信号呈现为高阻抗。鉴于消费者电子设备行业竞争激烈，因此这些开关，特别是那些用在“低档”（不太贵的）电视接收机中的开关，还不能太贵。一般说来，电视信号开关会因优质和“断开状态”时阻抗要高而变得相当贵。举例说，高级电视接收机中常用的东芝TA738P优质开关其价格约为下面即将描述的本发明开关电路的五倍。
与利用开关选择特定信号的方法形成对照，众所周知，可以将模拟信号用模拟“或”电路〔通常叫做非相加混合（NAM）电路〕组合起来。公开NAM电路具有代表性的专利有1986年4月15日颁发的美国专利4，583，121（约斯特）。传统的NAM电路并不特别适用作开关电路，因为NAM电路不提供经选择的信号，而是提供幅值等于NAM电路输入端上较大信号幅值的组合模拟输出信号。
本发明认为，非相加混合（NAM）电路可用作开关，办法是使NAM电路的一个输入端正向偏置，另一个或另几个输入端反向偏置。这是通过往包括非相加混合（NAM）电路的电平选通模拟“或”电路的相应输入端上，加第一和第二信号、和不同幅值的第一和第二偏压电平来实现的。这样，接受较大偏压电平的输入端就可以将其相应的信号传送到NAM电路的输出端上，同时阻止接受较小偏压电平的输入端将其相应的信号传送到NAM电路的输出端上。
在本发明的另一实施例中，利用了简单得多（因而便宜得多）的CMOS（互补型金属氧化物半导体）开关集成电路（即比起上述东芝电视信号开关更简单）对包括NAM装置的电平选通模拟“或”电路的一个输入端提供被选择的信号和偏压，同时使其它输入端基本保持为低电平。
这里所使用的“电平选通模拟‘或’电路”一词是指具有多个用来接受相应信号的输入端、其中一个信号的偏压电平高于其它信号的电路。输出信号响应于偏压电平较高的输入信号，而不是响应于其它偏压电平较低的输入信号产生的。
图1以部分方框图、部分原理图形式说明了包括与NAM电路串联的开关装置的本发明实施例。
图1a说明了适用于图1装置的输入信号的波形。
图2以原理图形式说明了适用于图1装置的模拟信号和偏压源。
图3以部分方框图、部分原理图形式说明了本发明的另一个实施例。
图3a和3b说明了有助于理解图3实施例的波形。
参看图1。非相加混合器（NAM）电路100包括两个晶体管Q1和Q2，Q1和Q2的各集电极耦合在一起，并耦合到供电电压源VCC上;各发射极连接在一起，并连接到单个发射极电阻R2的一端上，电阻R2的另一端接地。多开关装置30配置在信号和偏压源10和20、与晶体管Q1和Q2各自的基极之间。开关装置30可以是美国新泽西州索默韦尔市哈里斯半导体公司出品的CD4016M    CMOS四开关装置。CD4016B在单个集成电路中包括相当于四个单刀单投开关的电路，为清楚起见只示出了其中的两个（即SW1和SW2）。这些开关各个都具有与其有关的相应的控制端C1和C2。用来控制开关装置30中开关SW1和SW2的互补控制信号C和C？，由包括晶体管Q3和电阻R4及R5的例相电路产生。二进制控制信号C加到控制输入端C2上，用以控制开关SW2，互补控制信号C？则加到开关SW1的控制输入端C1上，使得当开关SW1闭合时，开关SW2断开。
工作时，信号和偏压源10和20产生如图1a所示偏置的信号，并将这些信号加到开关装置30相应的输入端上。图1a说明了加到直流电平（偏压，VBIAS）上的模拟信号，使得模拟信号的最小负偏移相对于0伏参考点至少处于1个VBE的正电位上。为简单起见，模拟波形举了一个正弦波的例子，但它可以是例如音频或视频信号。如果二进制控制信号C处于低电平，则互补控制信号C？就处于高电平，使得SW1闭合，SW2断开，如图1所示。于是，来自信号和偏压源10的信号就耦合到晶体管Q1的基极上，使得Q1起发射极输出器的作用，将该信号重现在输出端40上。由于SW2是断开的，所以晶体管Q2没有激励其基极的信号，使得晶体管Q2的基极通过电阻R3保持为地电位。因此晶体管Q2因出现在其发射极上的信号和偏压而处于反向偏置的状态，且对可能出现在其基极上的信号呈现为高阻抗状态。具体地说，Q1在发射极电阻R2两端产生模拟信号，这个模拟信号是在Q1基极上信号的再现，但加于比信号和偏压源10所产生的直流电平低一个VBE（约为0.7伏）的直流电平上。晶体管Q2由于其基极处于0伏电平，其发射极处于VBIAS-1VBE的直流电平，而处于反向偏置的状态，从而处于截止状态。就是说，有用信号的偏压电平使与未选择信号有关的未用晶体管进一步截止。通过采用图1的布局将两个信号中的一个信号加到单个低阻抗点40（即发射极输出器晶体管Q1或Q2的发射极）上。
在上述情况下，晶体管Q2不导通，且其高阻抗状态与断开的开关SW2的高阻抗处于级联（串联）状态，从而进一步减少通过断开的开关SW2可能漏出的任何信号。跨过单个CD4016B开关中断开的开关接点所漏泄的信号（有时叫做串扰）一般约为-46分贝。通过加上如图1所示的晶体管阵列100（即NAM电路），可以将串扰进一步减少约20分贝，这样的质量高到足以允许把这种开关装置用在高级电视接收机中。
图1中，晶体管开关装置100至少有三种用途。第一，它将信号和偏压装置10和20的输出信号引导到点40的单输出线路上。第二，它将开关装置30较高的开关阻抗变换成在点40上的低阻抗。这减少了从其它线路中“拾取”杂散干扰信号（例如来自行偏转电路的行频率脉冲）的倾向。第三，它提供附加的隔离作用，进一步减少可能通过开关装置30中断开的接点而出现的任何漏泄信号。
参看图2。这是适用为信号偏压源10和20的电路。外部信号源（图中未示出）耦合到输入端（或插座）J1上，J1的类型是，当插头未插入J1时，J1将输入线“短路”到地（通过端子2和3）。电阻201是终接电阻，因而其值一般为例如75欧。电阻203和二极管D201、D203构成输入保护网络，供限制静电放电（ESD）或可能加上来的大幅值信号。同样，设置了火花放电器SG1，用来防护静电放电。输入模拟信号通过耦合电容器C201耦合到放大级200上，该放大级200将信号倒相，加以收大，并将其钳位到预定的电平上。放大器200包括晶体管Q201、基极偏压电阻R205和R207、耦合到+V上的发射极电阻R212、接地的电阻R208和集电极电阻R210。电阻R208使Q201和R210上的电流分流，从而影响输出端210上的直流信号电平，而不影响放大器200的增益。工作时，放大器200将加到其基极上的信号倒相，并将输入信号的负偏移钳位到正的供电电位上。这样，把输入信号放大，加到一偏压值上，正如图1中的开关电路所要求的那样。
图3中，与图1中具有相同标号的各元件起相同的作用，因而这里不再重述。
参看图3。晶体管Q1的基极是为了接受第一模拟信号和偏压装置10所产生的模拟信号进行连接的，装置10可能包括例如梳状滤波器12和偏压电路14。晶体管Q1可以包括在模拟信号和偏压装置10中，该装置10可以是，例如，梳状滤波器，例如，TDK公司制造的CF2601K型梳状滤波器。晶体管Q2的基极耦合到由电阻R3和电阻R4组成的偏压网络上，并通过电容器C301交流耦合，以接受第二模拟信号和偏压装置20所产生的模拟信号，装置20可以是，例如，视频或色度信号源，例如，SVIDEO（高级视频）或色度信号输入端。
现在参看图3a和3b的波形说明图3电路的工作。图3a示出两个输入波形A和B，为便于说明起见，这里示为反相的正弦波。在实用中，这些信号可以是彼此在相位上关系不大或毫无关系的电视音频或视频信号。信号波形A的直流电平偏置约5伏，且加到图3晶体管Q1的基极上。信号波形B的直流偏置约2伏，且加到晶体管Q2的基极上。晶体管Q1为正向偏置，其信号-1VBE再现在发射极电阻R2两端，如图3a作为输出波形C所示那样。晶体管Q2为反向偏置，因为波形C的各点都比波形B更正，波形B加到Q2的基极上。
参看图3b，信号波形A加到晶体管Q1的基极上，A的直流偏置保持为约5伏的固定电平上。但信号波形B的直流偏置约8伏，且加到晶体管Q2的基极上。这使得晶体管Q2导通，在发射极电阻R2两端产生图3b波形C所示的那种信号。输出信号波形C的直流偏置约7.3伏，因而其电平比加到晶体管Q1基极上的信号大得多，使得晶体管Q1处于反向偏置状态。
应该指出，在图3a和3b的实例中，把波形A（加到Q1基极上的信号）的直流偏置固定在约5伏上，同时，信号波形B的直流偏置在2和8伏之间切换。参看图3。晶体管Q2的偏压由电阻器R3和R4设定，但是受到开关晶体管Q303的控制，Q303从端子310通过电阻R305接受控制信号。该控制信号由一控制器（图中未示出）提供，以便从源10或20中选择信号。端子310上的高电平信号使晶体管Q303导通，通过电阻R303使晶体管Q2的基极偏压变成约为直流2伏。端子310上的低电平信号使晶体管Q303截止，使晶体管Q2的基极偏压约为直流8伏。
虽然晶体管开关装置100在这里仅以两个晶体管的形式表示，但是这里认识到，可以同样方式连接一些附加的晶体管。因此权利要求的范围并不打算局限于两个晶体管组成的装置。
此外，权利要求的范围也不打算局限于使用双极晶体管，因为大家知道FET（场效应晶体管）器件也适用于实施本发明。

Claims (1)

1、一种电平选通模拟“或”电路，它包括：
第一模拟信号和偏压源(10)，用来产生在给定的偏压电平上的第一模拟信号；
第二模拟信号和偏压源(20)，用来产生在给定的偏压电平上的第二模拟信号；
晶体管装置(100)，100包括第一和第二晶体管(Q1和Q2)，Q1和Q2配置成非相加混合器，该混合器具有相应的第一和第二输入端(Out1，输出1；Out2，输出2)和公共输出端40；其特征在于：
第一开关装置(SW1)具有输入端、控制端(C1)和输出端(输出1)，输入端耦合到所述第一模拟信号和偏压源(10)上，用来接受在某一偏压电平上的所述第一模拟信号，控制端(C1)用来响应于第一控制信号控制所述开关，输出端(输出1)耦合到所述非相加混合器(100)的所述第一输入端上，响应于所述第一控制信号在所述非相加混合器(100)上产生所述第一模拟信号；
第二开关装置(SW2)具有输入端、控制端(C2)和输出端(输出2)，输入端耦合到所述第二模拟信号和偏压源(20)上，用来接受在某一偏压电平上的所述第二模拟信号，控制端(C2)用来响应于与所述第一控制信号互补的第二控制信号控制所述第二开关装置(SW2)，输出端(输出2)耦合到所述非相加混合器(100)的所述第二输入端上，响应于所述第二控制信号在所述非相加混合器(100)上产生所述第二模拟信号；
当相应的开关装置(SW1，SW2)不导通时，所述第一和第二晶体管的所述相应输入端(输出1，输出2)耦合到参考电平上；
当所述第一开关装置(SW1)不导通时，所述第一晶体管(Q1)不导通，当所述第二开关装置(SW2)导通时，所述第二晶体管(Q2)导通。
CN90102076A 1989-04-17 1990-04-12 视频开关装置 Pending CN1046649A (zh)

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