CS254303B2 - Video amplifier - Google Patents

Description

Vynález se týká obrazového zesilovače pro reprodukci obrazu s* elektrodou pro řízení intenzity.

Vynález se vztahuje zejména na širokopásmové výstupní obrazové stupně s nízkou spotřebou energie a s potlačovaným'harmonickým vysokofrekvenčním zářením pro buzení barevné televizní obrazovky.

Je žádoucí, aby výstupní obrazový stupeň byl širokospámový, měl lineární přenosovou charakteristiku a níziké klidové proudy při malé spotřebě energie. Obvyklé výstupní obrazové zesilovací stupně třídy A pro buzení kapacitní zátěže představované obrazovkou televizního přijímače vyžadují poměrně velké výstupní proudy pro dosažení požadované šířky pásma signálu pro obrazové signály s velkou amplitudou. Redukování spotřeby energie stupňů třídy A redukováním výstupních proudů má tendenci zhoršovat širokopásmovou přenosovou 'charakteristiku velikých signálů stupně tím, že snižuje rychlost, jíž se mění výstupní napětí stupně.

Nedávno byly navrženy nízkovýkonové širokopásmové tranzistorové výstupní obrazové stupně. Nízkovýkonové stupně vyžadují typicky menší spotřebu energie než například stupně třídy A a nevyžadují ^tranzistorů velkých rozměrů, chladičů tranzistorů nebo velkovýkonových zatěžovacích odporů. Výsledkem jsou též nižší pracovní teploty vlivem nižší spotřeby energie u těchto stupňů. Jsou sníženy náklady na obvody a zvýšena spolehlivost.

N ízk o v ýk o nov ý š i r oko p á s m o v ý v ýst upn í obrazový stupeň tohoto typu obecně obsahuje dvojici tranzistorů podobné vodivosti, připojenou na zdroj pracovního napětí. Vstupní signály jsou přiváděny na první tranzistor, zapojený jako zesilovač se společným emitorem s aktivním zatěžovacím obvodem. Aktivní zatěžov-ací obvod má druhý vysokonapěťový tranzistor a dovoluje zvýšení zatěžovací impedance prvního tranzistoru pro snížení předpěťových proudů při zachování širokopásmové přenosové charakteristiky stupně. Rozpojovací dioda, vložená mezi emitor zatěžovacího tranzistoru a kolektor prvního tranzistoru, je polarizována pro nevodivý stav za klidových podmínek. Mezi výstupem a vstupem stupně je vytvořena záporná stejnoměrná vazba a pracovní proud pro stupeň se dodává ze zdroje pracovního napětí na bázi zatěžovacího tranzistoru a na kolektor vstupního tranzistoru. Výstupní signály se objevují -na emitoru zatěžovacího tranzistoru.

Výstupní obrazový stupeň tohoto typu je popsán ve článku nazvaném „Komplementární dvojčinné obrazové zesilovače pro televizní přijímače“ D. J. Beakhustem a M. C. Ganderem, obsaženém v Mullard Technical Communicatio-ns Bulletin, svazek 13, číslo 128, říjen 1975, a vydaném firmou Mullard Limited, Londýn, a také v návrhovém listu pro zákazníka nazvaném „Nízkoztrátový výstupní obrazový stupeň třídy AB s použitím tranzistorů TO-92“, vydaném ‘firmou¹ Motorola SemiconduiGtors Europe¹ (1975). Nízkovýkonový výstupní obrazový stupeň s použitím komplementárních tranzistorů^ je také popsán v dříve uvedeném Technical Communications Bulletin, vydávaném firmou Mullard Limited.

Jsou také známy různé kaskádové výstupní -obrazové zesilovače, viz například patenty USA . číslo 3 499104 — Austin, číslo 3 598 312 — Nillesen a číslo 3 823 264 — . Haferl. Kaskádové uspořádání typicky obsahuje .nízkonapěťovou polovodičovou součástku se společným emitorem s vysokým proudovým ziskem, spojenou s vysokonapěťovou polovodičovou součástkou se společnou bází s jednotkovým proudovým ziskem pro· izolování kolektoru nízkonapěťové-polovodičové součástky vůči napěťovým změnám při zatížení, čímž je sníženo Mille-rovo násobení kapacity mezi kolektorem a bází nízkonapěťové polovodičové součástky na minimum. Vliv kapacit mezi kolektorem a bází ! .aktivních ^obvodů· лга šířku pásma zesilovače je proto menší v kaskádovém uspořádání než například u zesilovače se společným emitorem. Obzvláště výhodný kaskádový obrazový výstupní, stupeň s nízkou. spotřebou je popsán v patentové přihlášce USA číslo 688 4O8, =nazvené „Obrazový zesilovač“, podané 20. května 1976.

U kaskádového zesilovače v ní popsaného mimo přímý prospěch zachování energie a zábrany tepelného driftu pracovních charakteristik snížená spotřeba energie výstupních zařízení zvyšuje širokopásmovost kaskádového zesilovače.

Výstupních obrazových stupňů je třeba pro zpracovávání širokopásmových obrazových signálů, například 0 Hz až 4 MHz, o vysoké amplitudě, například lid V, mezi vrcholy u systémů barevné televize. Výstupní obrazové stupně mohou způsobovat nelineární zkreslení signálu, která v případě některých poměrně vysokých konvenčních stupňů tříd A mohou mít za následek nežádoucí «harmonické signálu. Harmonické signálu vyšších řádů vytvořené a vyzářené takovými výstupními obrazovými stupni mohou být detekovány obvody pro zpracovávání vysokofrekvenčních signálů přijímače a mohou rušit přijaté obrazové signály reprezentující obraz. Nežádoucí vyzářené vysokofrekvenční signály mohou se projevovat jako viditelné rušení na obraze zobrazovaném televizní obrazovkou.

Pokusy potlačit vysokofrekvenční rušení zahrnují i umístění vysokofrekvenčních tlumivek ve výstupních obvodech výstupních obrazových stupňů a použití stíněných kabelů pro; přivedení výstupních obrazových signálů к televizní obrazovce. Tato řešení ale nežádoucně zvyšují nákladnost obvodů a jejich složitost. ,

Nedávno navržené nízkovýkonové výstupní stupně mají snahu vytvářet větší vysoko5 frekvenční, záření než konvenční stupně třídy A. Důvodem takového vysokofrekvenčního záření je vysloveně nelineární — exponenciální vodivostní e h атак tor istika těchto, stupňů vlivem provozu. s nízkým klidovým proudem. Nelineární charakteristika má snahu vést ke zkreslení signálu a. v důsledku toho к vytváření harmonických kmitočtů vstupního signálu. Také tranzistor vstupního zes'tovare může být -provozován v závěrném stavu· nebo v jeho blízkosti v odezvu na rychlé: přechody nebo přechodné stavy .amplitudy vstupního signálu, čímž se vytvářejí závažné vysokofrekvenční harmonické signálu vlivem značně v nelineární vodivostní charakteristiky v oblasti závěrného stavu tranzistoru.

Nežádoucí vysokofrekvenční' harmonické .mohou přejít do «pásma velmi vysokých knrtoútů televizních signálů, například 55 MHz až 211 MHz podle norem USA pro televizi a srovnatelné kmitočtové pásmo podle evropských norem pro televizi. Potlačení nežádoucích vysokofrekvenč ních harmonických použitím výší upni tlumivky pro vysokofrekvenční signály je nesnadné pro nízkou výstupní impedanci, projevující se typicky u n í zk ovýk on o v ých v ý s t up n í cih o br azový c h stupňů.

Uvedené nevýhody jsou: odstraněny u- obrazového zesilovače podle vynálezu, jehož podstatou je, že je opatřen polovodičovým zesilovačem reagcjíc m na obrazové signály, obsahující pásmo signálových amplitud jak pro: první proudovou vodivost, tak i pro druhou proudovou vodivost, vyšší, než je první p roud o. v á v od^: vos t, po 1 o vod ič o v ý z ošilo v ač má nelineární charakteristiku v oblasti· první proudové· vodivosti: a má sdružený vstupní a výstupní obvod, dále je cpatřen vazebními prostředky, připojenými к elektrodě pro· řízení intenzity zařízení pro reprodukci obrazu, a obvodem záporné- zpětné vazby, který je zapojen: mezi výstupním a vstupním obvodem, přičemž polovodičový zesilovač obsahuje impedanci, společnou vstupnímu a výstupnímu obvodu, к níž je paralelně· připojen-. crvrr dioda s nelineární vodivostmi charaktorkúikou· v oblasti první proudové vodivosti pro vytváření záporné zpětné vazby pro polovodičový zesilovač v oblasti první proudové vodivosti a pro vytváření -menší záporné zpětné vazby v oblasti druhé proudové vodivosti.

Příklady .provedení obrazového zesilovače podle vynálezu jsou zobrazeny na přiložených výkresech, na nichž na obr. 1 je znázorněno schéma-, částečně jako blokové schéma, části přijímače pro barevnou televizi, u něhož jo použit, obvod podle vynálezu, na obr. la. až ld jsou znázorněny tvary signálu, které poslouží pro pochopení funkce obvodu podle obr. 1, na obr. 2. je znázorněno jiné provedení obrazového zesilovače podle vynálezu, na obr. 3 je další provedení obrazového zesilovače podle vynálezu, na obr. 4 je znázorněno ještě jiné provedení

8obrazového zesilovače podle vynálezu. a na obr. 5- až 7 jsou znázorněny modifikace obvodu, které mohou být: součástí obvodů podle obr. 1 až 4.

V dalším popise jsou obvodové prvky mající stejnou vztahovou značku, podobné*.

U provedení podle obr. 1 obvody Ш .pro. zpracování TV signálu,, zahrnující například· obrazový detektor,, dodávají jasové· a chrominanční signálové vložky -baticovému demo? dotačnímu obvodu 12·, který opět dodává barevné obrazové¹ signály, například signály· reprezentující červený, zelený a modrý obraz příslušnýma výstupním obrazovým, zesilovacím obvodům 14 pro červenou barvu, 16? pro zelenou¹ barvu,. 18. pro modrou barvu, přičemž poslední dva jsou znázorněny, blokovým schématem. Zesílené: výstupní obrazové signály jsou z nich dodávány na příslušnou elektrodu 20 pro· řízení intenzity, například katodu, 22·;. zařízení pro- reprodukci obrazu, například barevné obrazovky typu s elektronovými tryskami, in-lme. Ježto zesilovací obvody 14 pro červenou barvu, 18 pro zelenou barvu = a· 18 pro modrou barvu jsou v podstatě totožné, je znázorněn a; popsán podrobně· jen zesilovací obvod M p:ro červenou barvu.

Zesilovací obvod· 14 pro červenu barvu obsahuje kaskádové uspořádání polovodičového zesilovače.. 24? s prvním tranzistorem 28 v zapojení se spotočným editorem a s třetím tranzistorem 28 v zapojení se společnou bází. Emitor prvního tranzistoru 26 je přu pojen к bodu referenčního napětí, například

4- 6,2 V dodávaného Zenerovou diodou 59^ přes první diodu Di. zapojenou paralelně s impedancí Rž společnou vstupnímu a výstupnímu obvodu.

Na bázi prvního tranzistoru 26 jsou dodávány obrazové signály obvodem obsahujícím přemostovací odpor. 42, proměnný odpor 44. nastavení úrovně bílé·, odporový dělič složený ze čtvrtého odporu 4fi, pátého odporu. S4: a šestého odporu 56, přičemž poslednější slouží jako' nastavení úrovně černé, přemosťovací druhý kondenzátor 48 třetí kondenzátor 58 a první odpor· Ri, uspořádané jak znázorněno. První kondenzátor Ci, připojený к bázi prvního tranzistoru 26, tvoří s prvním odporem Rí dolnofrekvenčnf propust, omezující šířku pásma.

Na bázi třetího tranzistoru 28 v zapojení se společnou bází je· přiloženo poměrně nízké stejnoměrné předpětí, například: 4- 12 V. Ke kolektoru třetího tranzistoru 26 je připojen obvod 30 aktivní zátěže, obsahující druhý tranzistor 32, zapojený jako emitor o vý sledovač, rozpojovací třetí, diodu 34, zapojenou mezi emitor druhého tranzistoru 32 a kolektor třetího tranzistoru 28, dále čtvrtou diodu 36 kompenzace přechodového zkreslení, zapojenou mezi bází druhého tranzistoru 32 a« kolektorem třetího tranzistoru 28, předipěťový sedmý odpor 40, zař pojený mezi zdrojem relativně vysokého na pěti, například H- 250 V, a bází druhého tranzistoru 32 a omezovači osmý odpor 38, zapojený mezi kolektorem druhého tranzistoru 32 a. zdrojem napětí.

Z výstupu obrazového zesilovacího obvodu 14 pro červenou barvu, to jest od emitoru druhého tranzistoru 32, je zavedena záporná napěťová stejnosměrná vazba к 'bázi prvního tranzistoru 26 přes obvod S2 .záporné zpětné vazby. Na elektrodu 26 pro řízení intenzity elektronové trysky pro červenou barvu R zařízení 22 ipro reprodukci obrazu se přikládají signály přes sériové vazební prostředky 60, zde odpor. Kapacitní zátěž pro obrazový zesilovací obvod 14 pro červenou barvu je tvořena rozptylovými kapacitami a kapacitami tranzistorů a kapacitní zátěží představovanou zařízením 22 pro reprodukci obrazu.

V následující diskusi funkce znázorněného obrazového zesilovače bude předpokládáno, že šestý odpor 56 je nastaven tak, že na emitoru zatěžovacího druhého tranzistoru 32 je požadované klidové napětí úrovně černé řádu 150 V. Pak protéká sedmým odporem 40, čtvrtou diodou 36 a třetím, tranzistorem 28 a prvním tranzistorem 26 klidový proud, například 2,5 mA. Druhým tranzistorem 32 protéká také klidový proud, například asi 3 mA. Tento proud také protéká obvodem 52 zpětné vazby a vytváří předpětí báze pro první tranzistor 26. V klidovém stavu čtvrtá dioda 36 a přechod báze — emitor druhého tranzistoru 32 mají předpětí v průtokovém směru, takže katoda a anoda rozpojovací třetí diody 34 jsou na stejném napětí. Třetí dioda 34 proto nevede v nepřítomnosti signálů.

Při provozu, když je na přemosťováním odporu 42 napětí signálu přecházející do záporného směru, odpor 44 nastavení úrovně bílé a čtvrtý odpor 46 přemění tento signál v úbytek proudu báze prvního· tranzistoru 26. Proud procházející kaskádovým zapojením prvního tranzistoru 26 a třetího tranzistoru 28, čtvrtou diodou 36 a sedmým odporem 40 se pak zmenší poměrně rychle z klidové hodnoty a napětí na kolektoru třetího tranzistoru 28 a napětí na bázi druhého tranzistoru 32 se zvětší. Když napětí na kolektoru třetího tranzistoru 28 a tudíž napětí na bázi druhého tranzistoru 32 se zvětší asi o· 0,7 V, druhý tranzistor 3? značně vede a zatěžovací kapacita elektrody 20 pro řízení intenzity je nabíjena nízkoimpedančním zdrojem napětí, představovaným emitorem druhého tranzistoru 32.

Obvod 52 záporné zpětné vazby napomáhá linearizaci přenosové charakteristiky stupně snižováním, přechodového zkreslení, to jest zpoždění začátku vzrůstu výstupního napětí, jakož i vytvoření stabilizovaného zisku pno výstupní obrazový stupeň. Když je na přeimosťovacím odporu 42 kladné signálové napětí, první tranzistor 26 a třetí tranzistor 28 se vybudí na vodivostní úrovně větší než je klidová úroveň, čímž se způ sobí, že kolektorové napětí třetího tranzistoru 28 klesne. Třetí dioda 34 se zcela otevře, když tento napěťový pokles dosáhne asi 0,7 V, a vytvoří .nízkoimpedanční vybíjecí dráhu od zatěžovací kapacity, to jest elektrody 20 pro řízení intenzity, třetí diodou 34 a polovodičovým zesilovačem 24 ke zdroji referenčního potenciálu.

Chování obvodu při malém signálu poskytuje poměrně široké pásmo. Protože první tranzistor 26 musí snášet jen poměrně nízké zpětní průrazné napětí a rozptyluje jen malé množství energie v důsledku jeho nízkého kolektorového napětí, může být snadno vybráno signálové zařízení pro vytvoření požadované šířky pásma.

Zesilovací obvod 14 pro· červenou barvu mimo filtrační obvod tvořený prvním odporem Ri a prvním kondenzátorem Ci a obvod obsahující první diodu D.1 a odpor R2 jako impedanci společnou vstupnímu a výstupnímu obvodu, je popsán podrobněji v sou- . časně projednávané patentové přihlášce USA číslo 688 4Ό8, dříve zmíněné.

Za určitých podmínek zesilovací obvod И pro červenou barvu může vytvářet nežádoucí vysokofrekvenční harmonické obrazového. signálu přiloženého na. něj. Harmonické mohou sahat až do kmitočtového pásma signálů o velmi vysokých kmitočtech přijímanýcih a zpracovávaných obvody 10 pro zpracovávání televizního signálu a tím způsobit interferenci s přijímanými signály.

Zkreslení signálu, к němuž může docházet nelineární vodivostní charakteristikou prvního tranzistoru .26 při vodivosti blízké závěrné-mu stavu, přispívá к vytváření signálových kmitočtů vyšších řádů nebo harmonických základního kmitočtu obrazového signálu. Nelineární vodivost prvního tranzistoru 26 a doprovodné zkreslení signálu se stále více zdůrazňuje, jak se vodivost prvního tranzistoru 26 blíží závěrnému stavu. Provozování prvního tranzistoru 26 na poměrně nízké úrovni klidového proudu zvětšuje pravděpodobnost toho, že první tranzistor 26 bude pracovat ve velmi nelineární oblasti.

První tranzistor 26 může být donucen pracovat v závěrném stavu nebo blízko něho v odezvu na rychlý pokles amplitudy vstupního signálu. Pak se objeví na výstupu druhého tranzistoru 32, to jest na jeho emitoru odpovídající velký přechod amplitudy signálu v kladném směru, jestliže pak první tranzistor 26 pracuje ve velmi nelineární oblasti nebo blízko závěrného stavu, vytváří se harmonické zvlášť vysokého kmitočtu, které zasahují do pásma velmi krátkých vin. Zesílené vysokofrekvenční harmonické se objeví na emitoru druhého tranzistoru 32 jako výstupu a jsou vyzařovány vodičem spojujícím výstup zesilovacího obvodu 14 pro červenou barvu s elektronovou tryskou jako vstupem zařízení 22 pro reprodukci obrazu. Tudíž vytváření vysokofrekvenčních harmonických je usnadněno fmulccí prvního tranzistoru 26 na: nízkých úrovních klidového proudu, protože· první tranzistor- 28' pak může být donucen pracovat v závsr.ném stavu něho blízko noho mnohem snvdněji’ než: v případě vyšších úrovní klidového proudu.

Obr. la znázorňu je část průběhu vsíipního obrazového signálu, například s amplitudou. 1 V od špičky ke špičce nebo méně, přiloženého na konec prvního odporu Rt, vzdálený od báze prvního tranzistoru 26. Vstupní; vlna má skokový pokles amplitudy t_f a skokový·· vzestup tr amplitudy. Pokles t_ř amplitudy snižuje vodivost prvního tranzistoru 26. V tomto případě se má za to, že trvání; poklesu t_ř amplitudy je· menší než nabíjecí časová konstanta kapacitní zátěže, takže na. emitorovém výstupu druhého tranzistoru 32 se vytvoří signál, nabývající kladných hodnot, jak znázorněno na obr. 1b, v odezvu na zkrácenou vodivost prvního tranzistoru 26. Část výstupního signálu nabývajícího kladných hodnot, obr. lc, se pokládá pomocí obvodu 52 záporné zpětné vazby¹ v kombinaci se vstupní vlnou, obr: la, na spoj obvodu' 52 záporné zpětné vazby a. prvního edporu Ri, čímž se vytvoří kombinovaná vlna· vstupního signálu, obr. Id.

Kombinovaná signálová vlna, obr. Id, obsahuje překmity v kladném směru a v záporném směru, vytvořené v odezvu ua zpožděné časy odezvy poklesu t} a vzestupu· t. amplitudy kladného zpětnovazebního signálu, obr. lc. Pokles í/ amplitudy sdružený s překmitem v záporném směru, směřuje к •chvilkovému: snížení vodivosti prvního tranzistoru 28'směrem* к závěrnému stavu. Když to* nastane, je^: zpětnovazební smyčka na oka · mžik otevřena- a dojde к značnému množství nelineárního zkreslení а к vytvoření d opi' ovo d nýc-h v уs ok of r ek v e nčn íc h haг m o nických.

Pravděpodobnost, aby první tranzistor 26 byl donucen pucoval’ ve vysoce nelineární oblasti v závěrném stavu nebo: v jeho blízkosti ma vztah к velikosti, o níž časy vzrůstu ar-poklesu výstupního signálu převyšují sdružené¹ časy vzrůstu a poklesu vstupního signálu. Zvýšení výstupní zatěžova-cí kapacity slouží ke zvýšení času vzrůstu výst-iw1111)0'· signálu, a proto velikosti překmitu v záporném směru kombinovaného signálu, obr. Id.

Zpětnovazební signál^: může zabránit práci prvního tranzistoru 26 v závěrném stavu nebo; v jeho blízkosti v přítomnosti vstupních obrazových signálů stávajících se zápornějšími o poměrně nižším kmitočtu nebo signálů s· přechody poměrně delšího trvání. Je-li trvání takových přechodů amplitud v podstatě rovné· nebo větší než -nabíjecí časová kOGistanta kapacitní zátěže, objeví se na kapacitní zátěží vzestup· výstupního signálu v odezvu na snižující se vodivost prvního tranzistoru 26. Tento .přechod výstupního signálu vytváří vzrůstající amplitudu

1Ш v podstatě s carovou * k-oincideneí skiesajícíamphťudnu . virry vstupního' signálu. V tomto případě^л amplitudá kombinované^: vstupní vlny· .· nebudě obsahovat· překmity amplitudy a vrcholové úrovně- amplitudy -kombinované vlny pak odpovídají kladné první úrovni Vi a kladné dimhé úrovni V2, viz obr. Id. První tranzistor 26 bude pak udržován' ve vodivém stavu vlivem kompenzačního účinku těsně náslédujíclho zpětnovazebnííio signálu, protože zpětnovazební signál· má tendenci zvyšovat buzení proudu báze prvního* tranzistoru· 26' v tomto případě.

Ne-žádou cí vys okofrek venční har monické mohou být potlačeny dolnof.rekvenční propustí obsahující první odpor Ri a první tendenzátor £T.i. Obvod, s prvním odporem· Ri a prvním kondenzáto.rem Cí je zahrnut do vstupního obvodu báze prvního tranzistoru 26 рта omezení přenosového pásma signá-» lů přiložených na bázi prvního· tranzistoru 26 na šířku pásma kmitočtu signálů systému například O Hž do 4 až 5 MHz. První odpor Rt navíc slouží pro zvýšení impedance budicího zdroje signálů přirozených na bázi prvního tranzistoru· · 26. Nelineární’ zkreslení signálů je sníženo, protože, jak známo, linearita- tranzistorového .zesilovače se zlepší, když je buzen vysokoimpedančním zdrojem. První odpor Ri také slouží -pro snížení amplitudy signálového napětí objevujícího se na^; přechodu báze — emitor prvního tranz storu 26.

Vyzařování vysokofrekvenčních harmonických může být více potlačeno činností první diody Di a impedancí R2 společnou.vstupnímu a výstupnímu obvodu.

První dioda Dl je polovodičová součástka s přechodem PN, polarizovaná v průtokovém směru, mající nelineární charakteristiku v oblasti malých proudů. První dioda Dt je zapojena do série s přechoděm¹ -báze — em hor typu PN prvního- tranzistoru* 26 a podobně polárizována v průtokovém směru a je společná pro vstupní i výstupní obvod prvního tranzistoru 26. Nelineární charakteristika první diody Dr· se podobá charakteristice .přechodu báze- — ernitor prvního tranzistoru 26; takže první dioda Di vytváří nelineární zápornou zpětnou, proudovou, embórovou- vazbu pro první tranzistor’ 26 a tím se působí proti nelinearitě, kterou se jinak projevuje první tranzistor 26, zejména pří malém proudu tranzistoru v sousedství vodivosti závěrného¹ stavu.

Proud prvního tranzistoru 26 a v důsledku toho i proud první diody Di se -rychle zmenšuje v odezvu na pokles amplitudy kombinovaného vstupního signálu. Během této¹ doby· impedance první diody Di se zvětšuje úměrně ke snižujícímu se emitoTOvému proudu prvního tranzistoru· 26, čímž se vytváří emitorová proudová zpětná vazba— emitorová zpětná vazba vytvářená první diodou Di je zanedbatelná při normálních vyšších proudech vlivem malé impedance·· .první diody Di v takovém případě. Tímto mechanismem první dioda Di linearizuje charakteristiku prvního tranzistoru 26 v sousedství velmi malé proudové vodivosti blízko závěrného stavu. Lineárnější charakteristika má za následek snížené zkreslení signálu a v důsledku toho vysokofrekvenční harmonické velmi snížené velikosti.

Tudíž první dioda Di dovoluje prvnímu tranzistoru 20 snášet vyšší překmity vstupního signálu ve směru snížení vodivosti prvního tranzistoru 26 směrem к závěrnému stavu. Zpětnovazební smyčka zahrnující první tranzistor 26 a obvod 52 záporné zpětné vazby zůstává uzavřena a zpětná vazba zůstává účinnou. Nelineární zkreslení signálu a doprovodné harmonické vysokofrekvenčního signálu jsou značně sníženy.

Nepříznivé účinky značné velikosti překmitů v záporném směru kombinovaného vstupního signálu jsou dále potlačeny filtrem složeným ,z prvního odporu Ri a prvního koiidenzátoru Ci. První odpor Ri tvoří dělič napětí s impedancí představovanou přechodem báze -emitor prvního tranzistoru 26. Proto se na přechodu báze—emitor prvního tranzistoru 26 objevuje kombinovaný vstupní signál redukované velikosti. Také s rychlým překmitem amplitudy v záporném směru kombinovaného vstupního signálu, obr. Id, jsou u tohoto příkladu sdruženy harmonické kmitočty nad šířkou pásma systému 4 — 5 MHz. Takové harmonické kmitočty jsou zeslabovány obvodem d.olnofrékvenční propusti, tvořeným prvním odporem Ri a prvním kondensátorem Cl, Jakož i vstupními kapacitami prvního tranzistoru 26. Proto je také dále snížena amplituda překmitu v záporném směru a sdružená tendence snižovat vodivost prvního tranzistoru 26 směrem к závěrnému stavu. Obvodu první diody Di a impedance R2 společné vstupnímu a výstupnímu obvodu může být použito jednak samostatně, jednak v kombinaci s obvodem prvního odporu Ri a prvního kondenzátoru Či.

Impedance R2 společná vstupnímu a výstupnímu obvodu omezuje emitorovou impedanci a tím množství emitorové zpětné vazby během intervalu snižování vodivosti prvního tranzistoru 26 v odezvu na poklesy vstupních signálů, protože přílišná emitorová zpětná vazba může mít nepříznivý vliv na zisk prvního tranzistoru 26 a tím zmařit činnost zpětnovazebního obvodu včetně prvního tranzistoru 26 a obvodu 52 záporné zpětné vazby. Impedance R2 společná vstupnímu a výstupnímu obvodu může být vynechána, jestliže klidový proud výstupního obrazového stupně je dostatečně vysoký, takže se nemá za to, že impedance první diody Di převýší hodnotu impedance R2 společné vstupnímu a výstupnímu obvodu (220 ohmů u tohoto- příkladu).

Na obr. 2 je znázorněno alternativní provedení nízikoproudového zesilovacího obvodu 214 pro červenou barvu se společným e mitorem o malé spotřebě, u něhož jsou použity tranzistory podobného typu vodivosti. Vstupní signály se přikládají na bázi prvního tranzistoru 226 typu NPN v zapojení se společným emitorem. Druhý tranzistor 232 typu NPN v zapojení Jako emitorový sledovač a „rozpojovací“ třetí dioda 234 tvoří aktivní kolektorovou zátěž pro první tranzistor 226. Výstupní signály se vytvářejí na zatěžovacím sedmém odporu 240 a jsou dodávány od emitoru druhého tranzistoru 232 přes vazební prostředky 260 ke kapacitní zátěži, jak by! o popsáno ve spojení s obr. 1.

Činnost zesilovacího obvodu 214 pro červenou barvu se podobá činnosti zesilovacího obvodu 14 pro červenou barvu na obr. 1. Poklesy amplitudy signálů se vytvářejí vodivostí prvního tranzistoru 226 třetí diodou 234 a vzestupy amplitudy se vytvářejí vodivostí druhého tranzistoru 232. Když výstupní signál objevující se na emitoru druhého tranzistoru 232 se stává zápornějším, tranzistor 226 je vodivý a vybíjí zatěžovací kapacitu zesilovacího obvodu 214 pro červenou barvu třetí diodou 234. Když se vodivost prvního tranzistoru 226 sníží v odezvu na zápornějším se stávající vstupní signál, zvýší se jeho kolektorové napětí, což způsobí, že třetí dioda 234 se vypne. Zatěžovací kapacita zesilovacího obvodu 214 pro červenou barvu podrží napětí objevující se na emitoru druhého tranzistoru 232, až je napětí báze druhého tranzistoru 232 dostatečně vysoké pro učinění druhého tranzistoru 232 vodivým, v kteréžto době zatěžovací kapacita se vybíjí. Jako u uspořádání podle obr. 1 může být hodnota zatěžovaoího sedmého odporu 240 větší než zatěžovací odpor výstupního obrazového stupně třídy A, čímž se zredukuje proud předpětí a spotřeba energie stupně.

Obvod pro omezení šířky pásma zesilovacího obvodu 214 červené barvy, tvořený prvním odporem Ri s prvním kondenzátorem Cl, slouží stejnému účelu jako odpovídající obvod zesilovacího obvodu 14 pro červenou .barvu na obr. 1, vyjma toho, že zde u zesilovacího obvodu 214 pro červenou barvu první ikondr nzátor Ci je připojen přímo přes přechod báze —emitor prvního tranzistoru 226. První dioda D.t a impedance R2 společná vstupnímu a výstupnímu obvodu zesilovacího' obvodu 214 pro červenou barvu slouží stejnému účelu jako odpovídající součástky zesilovacího obvodu 14 pro červenou barvu, podle obr. 1.

Obvod 252 záporné zpětné vazby zesilovacího obvodu 214 pro červenou barvu slouží v podstatě stejnému účelu jako obvod 52 záporné zpětné vazby na obr. 1. Obvod 252 záporné zpětné vazby může například obsahovat odporový dělič napětí a může být připojen ke vstupu prvního tranzistoru 226 tvořeného jeho bází nebo může být připojen ke vstupu neznázorněného předzesilovacího stupně před zesilovacím obvodem 214 pro

5 4 3 О 3 červenou barvu. Obvod 252 záporné zpětné vazby může obsahovat obvody nastavení úrovně černé a bílé obrazového signálu, jakož i kmitočtově selektivní zpětnou vazbu pro vytvoření vrcholu na jednom nebo několika vybraných kmitočtech obrazového signálu. Množství střídavé a stejnosměrné zpětné vazby může .být měněno pro nastavení zisku obvodu, popřípadě pracovního hodu.

Obr. 3 znázorňuje nízkoproudový zesilovací obvod 314 pro červenou barvu s malou spotřebou, v němž jsou použity komplementární první tranzistory 326 a druhý tranzistor 332. Výstupní obrazový stupeň tohoto typu je popsán podrobně v dříve uvedené publikací Technics 1 Communications Bulletin, vydané firmou Mullard. Limited.

Stručně řečeno, predpětí .pro druhý tranzistor 332 typu PMP je dodáváno sedmým odporem 340, osmým odporem 343 a devátým odporem 376 ve spojení se zdrojem pracovního napětí -Η24Ό V. Mezi zdroj pracovního napětí a spoj prvního kolektorového odporu 371 a druhého kolektorového odporu 372 druhého tranzistoru 332 a prvního tranzistoru 326 je zapojen devátý odpor 351. Vstupní obrazové signály se přikládají na bázi prvního tranzistoru 326 typu NPN a mají střídavou vazbu na bázi druhého tranzistoru 332 typu PNP prostřednictvím druhého kondenzátoru 375, takže první tranzistor 326 a druhý tranzistor 332 pracují v protifázi neboli v dvojčinném zapojení. Souměrné výstupní signály z prvního tranzistoru 326 a druhého tranzistoru 332 se objevují na spoji prvního kolektorového odporu 371 a druhého kolektorového odpru 372 a jsou přiváděny vazebními prostředky 360 na výstupní svorku. Třetí kondenzátor 378 slouží pro vytvoření dostatečného střídavého zisku pro druhý tranzistor 332. Obvod 352 záporné zpětné vazby je podobný jako obvod 252 záporné zpětné vazby podle obr. 2.

Prv.ní tranzistor 326 a druhý tranzistor 332 vykazují nelineární charakteristiku vodivosti v oblasti vodivosti nízkých proudů nebo blízko závěrného’ stavu. Šířku pásma omezující dolnofrekvenční propust, tvořená prvním odporem Ri a prvním kondenzátorem Ci je uspořádána podobně jako odpovídající obvod na obr. 2 a plní stejnou funkci. První dioda D.t, uspořádaná v emitorovém «obvodu prvního tranzistoru 326 slouží pro zábranu uzavření prvního tranzistoru 326 při vstupních signálech s amplitudou stávající se zápornější, které nutí první tranzistor 326 pracovat v záběrném stavu nebo blízko .něiho, jak bylo probráno v souvislosti s obvodem podle obr. 1. Podobně přídavná druhá dioda D2 slouží pro zábranu činnosti 'druhého· tranzistoru 332 typu PNP v závěrném stavu nebo v jeho blízkosti v odezvu na přechody vstupního signálu v kladném směru, mající tendenci přivodit tuto činnost.

Obr. 4 znázorňuje výstupní obrazový stu peň třídy A podle tohoto vynálezu. Vstupní signály jsou přiváděny na bázi prvního tranzistoru 426 a zesílené výstupní signály se objevují na třetím kolektorovém odporu 473. Obvod 452 záporné zpětné vazby je zapojen mezi výstup a vstup výstupního obrazového stupně, jak vyloženo v souvislosti s obr. 1 až 3. Zesilovací obvod 414 pro červenou barvu má také obvod, dolnofrekvenční propusti tvořený prvním odporem Ri a prvním kondenzátorem Ci a obvod záporné zpětné vazby, tvořený první diodou Di a impedancí Rs společnou vstupnímu a výstupnímu obvodu, což vše je uspořádáno, jak .znázorněno, pra znemožnění práce prvního tranzistoru 426 v závěrném stavu nebo blízko něho v případě rychlých poklesů amplitudy vstupního signálu.

Poznamenává se, že výstupní obrazový stupeň třídy A je méně náchylný к činnosti v závěrném stavu nebo blízko něho v odezvu na přiložené vstupní signály ve srovnání s nízkopcoudovými stupni s malou spotřebou typů znázorněných na obr. 1 až 3, ježto stupeň A třídy typicky pracuje na vyšší úrovni klidového proudu. Vytváření vysokofrekvenčních harmonických může být po b aceno· zvýšením úrovně klidového proudu, ačkoliv to nežádoucně zvyšuje spotřebu energie a pracovní teplotu. Tyto a jiné problémy ve stupni třídy A mohou být zmírněny zapojením obsahujícím obvody s prvním odporem Rr a prvním kondenzátorem Ci as první diodou Di a impedancí R2, společnou vstupnímu a výstupnímu obvodu, jak znázorněno na chr. 4.

Každý z obr. 5, 6 a 7 znázorňuje modifikaci errútorového obvodu vstupního zesilovacího tranzistoru, například prvního tranzistoru 26 na obr. 1, výstupního obrazového stupně podle tohoto vynálezu. Emitorový obvod prvního tranzistoru 526, v zapojení se společným emitorem na obr. a obsahuje první diodu Di a přídavný desátý odpor Rs zapojený v sérii mezi emitorem prvního tranzistoru 526 a bodem s referenčním potenciálem V_i?. Role první diody Di byla prodiskutována dříve. U tohoto příkladu je impedance R?, společná vstupnímu a výstupnímu obvodu vynechána, to jest její hodnota je nekonečně veliká. Desátý odpor Rs slouží jako odpor emitorové záporné zpětné vazby pro· zlepšení stability zisku obrazového stupně. Desátého odporu může být například třeba, když jsou vstupní signály Vi dodávány na bázi prvního tranzistoru 526 z předcházejícího předzesilovacího stupně se značným zinkem a stejnosměrná záporná zpětná vazba je vedena z výstupu výstupního obrazového stupně ke vstupu předzesilovače, čímž se dosahuje poměrně vysokého zpětnovazebního¹ smyčkového zesílení.

Přídavné kombinace desátého odporu R3, impedance R2 společné vstupnímu .a výstupnímu obvodu a první diody Dl v emitorovém obvodu vstupního zesilovacího tran254303 zistoru výstupního obrazového stupně jsou znázorněny na obr. 6 a 7.

Různé tranzistry is malou zpětnovazební kapacitou mezi kolektorem a bází, například méně než 2,5 piikofaradů, které byly shledány vhodnými pro zatěžovací tranzistor, například druhý tranzistor 32 na obr. 1, zahrnují typy BFR 88, BF 391 nebo R'CA typ RCP/111C a BF 458. Vhodné typy pro třetí tranzistor 28 v zapojení se společnou bází na obr. 1 zahrnují RCA typy RC'P 111C a BF 458. Vhodným typem pro malosignálový tranzistor, například první tranzistor 26 na obr. 1, je typ BC 147. Vhodným typem pro první diodu Di a druhou diodu Dž je typ BAX 13 nebo IN 914.

U výstupních obrazových stupňů popsaného typu mohou být hodnoty prvního odporu Ri voleny například mezi 0 ohmů a

3,3 kiloohmů. Podobně hodnoty pro první komdenzátor Ci mohou být například voleny mezi 0 pF, když kapacita báze vstupního zesilovacího tranzistoru sama dostačuje pro dosažení účinného filtrování a 56 pF.

Činitelé určující hodnoty odporu a kondenzátoru nakonec zvolené zahrnují typ použitého vstupního zesilovacího' tranzistoru, klidový proud tranzistorů a rozptylové kapacity. Tyto činitelé .se podobně uplatní při volbě hodnot impedance R2 společné vstupnímu a výstupnímu obvodu a desátému odporu R3. Hodnota impedance R2 společné vstupnímu a výstupnímu obvodu může činit kolem 150 Ω nebo více. Hodnota desátého odporu R3 může například činí od 0 ohmů aisi do 100 ohmů.

Ačkoliv vynález byl popsán na příkladech provedení, nutno uznat, že mohou být navržena jiná uspořádání odborníky, aniž bychom se dostali z rozsahu vynálezu.

Například mohou být použity tranzistory opačné vodivosti než ukázané vodivosti, v kterémžto případě polarita vodivosti první diody Di a druhé diody D2 musí být změněna. Také první diodou Di a druhou diodou Dz může být přechod báze—emitor tranzistoru, tranzistor spojený s diodou a podobná součástka.

Claims (7)

1. předmět vynalezu

   1. Obrazový zesilovač pro buzení zařízení pro reprodukci obrazu s elektrodou pro řízení intenzity, vyznačující se tím, že je 0patřen polovodičovým zesilovačem (24) reagujícím na obrazové signály obsahující pásmo signálových amplitud jak pro první proudovou velikost, tak i pro druhou proudovou vodivost, která je vyšší než první proudová vodivost, přičemž polovodičový zesilovač (24) má nelineární charakteristiku v oblasti první proudové vodivosti a má sdružený vstupní a výstupní obvod, dále je opatřen vazebními prostředky (60), připojenými к elektrodě (20) pro řízení intenzity zařízení (22) pro reprodukci obrazu, a obvodem (52) záporné zpětné vazby, který je zapojen mezi výstupním a vstupním obvodem, přičemž polovodičový zesilovač (24) obsahuje impedanci (R?) společnou vstupnímu a výstupnímu obvodu, к níž je paralelně připojena první dioda (Di) s nelineární vodivostní charakter i štikou v oblasti první proudové vodivosti pro vytváření záporné zpětné vazby pro polovodičový zesilovač (24) v oblasti. první proudové vodivosti a pro vytváření záporné zpětné vazby v oblasti druhé proudové vodivosti.
2. 2. Obrazový zesilovač podle bodu 1 vyznačující se tím, že zařízení (22) pro reprodukci obrazu tvoří kapacitní zátěž p.ro výstupní obvod polovodičového zesilovače (24).
3. 3. Obrazový zesilovač podle bodů 1 a 2 vyznačující se tím, že ve vstupním obvodě polovodičového zesilovače (24) je zapojena dolnofrekvenční signálová propust, tvořená prvním kondenzátorem (Ci) a prvním odporem (Rt).
4. 4. Obrazový zesilovač podle bodu 1 vyznačující se tím, že polovodičový zesilovač (24) obsahuje první tranzistor (26), mající bázi připojenou· ke vstupnímu obvodu, kolektor připojen к výstupnímu obvodu a emitor připojený к referenčnímu potenciálu a první dioda (Di) je zapojena v sérií s přechodem báze—emitor prvního tranzistoru (26) a je stejně vodivostně polarizována.
5. 5. Obrazový zesilovač podle bodu 1 vyznačující se tím, že polovodičový zesilovač (24) obsahuje dále druhý tranzistor (32), přičemž první tranzistor (26) a druhý tranzistor (32) jsou stejného vodivostního typu.
6. 6. Obrazový zesilovač podle bodu 5 vyznačující se tím, že polovodičový zesilovač (24) obsahuje třetí tranzistor (28), uspořádaný v kaskádovém zapojení s prvním tranzistorem (26).
7. 7. Obrazový zesilovač podle bodu 6 vyznačující se tím, že první tranzistor (26) má průrazné napětí nižší, než je průrazné napětí třetího tranzistoru (28) a třetí tranzistor (28) je uspořádán v zapojení se společnou bází.