DE1804302A1

DE1804302A1 - Hochfrequenzverstaerkerschaltung

Info

Publication number: DE1804302A1
Application number: DE19681804302
Authority: DE
Inventors: Austin Wayne Miller
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1967-10-20
Filing date: 1968-10-21
Publication date: 1969-06-19
Also published as: US3541234A; NL6814963A; GB1220269A; FR1600448A; ES359305A1; DE1804302B2

Description

Hochfrequenzverstärkerschaltung

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzverstärkerschaltung (HF-Verstärkerschaltung) und ist insbesondere in Verbindung mit Videoschaltungen, speziell Videosignalbehandlungsschaltungen für Farbfernsehempfänger anwendbar.

Bei dem derzeitigen Trend zur Entwicklung von Halbleiterschaltungen für Fernsehempfänger betrifft eines der vielleicht schwierigsten Probleme, denen sich der Konstrukteur gegenüber sieht, denjenigen Schaltungsteil, der den Erfordernissen der Videoaussteuerung der Bildröhre dient.

In dieser Hinsicht ergeben sich die strengsten Anforderungen bei der sogenannten Dreistrahl-Farbbildröhre, und zwar aufgrund der speziellen Konstruktion und Spannungserfordernisse dieser Röhre.

Auf jeden Fall wurde das Problem des hochverstärkenden Hochfrequenzbetriebs von Videoschaltungen in der Vergangenheit ausgiebig analysiert und untersucht. Gemäß dem Stand der Technik ging man bei den Versuchen, das Problem zu lösen, im wesentlichen von der Voraussetzung aus, daß ein Bauelement oder eine Schaltung wie ein Videoverstärker als eine Anordnung mit konstantem Verstärkungsgrad-Bandbreiteprodukt angesehen werden kann, so daß, wenn eine große Bandbreite angestrebt wird, ein entsprechend niedrigerer Verstärkungsgrad in Kauf genommen werden muß, und umgekehrt.

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Diese auf Vakuumröhren zutreffende Voraussetzung gilt gleichermaßen auch für Halbleiterbauelemente. In jüngerer Zeit, da es gelungen ist, hochwertigere Halbleiterbauelemente wie Transistoren zu entwickeln, stehen Transistorverstärker mit höherem Verstärkungsgrad und höheren Betriebsfrequenzen zur Verfügung, so daß die Vakuumröhren in vielen VideοschaItungsanwendungen allmählich durch Transistoren ersetzt worden sind.

Trotz dieses Fortschritts hat in bestimmten Anwendungsfällen, besonders im Videoteil von Farbfernsehgeräten, der Transistor die Vakuumröhre noch nicht ersetzen können. Der Grund hierfür ist, daß in solchen Anwendungsfällen eine Transistorschaltung zwar den Verstärkungs- und Bandbreiteerfordernissen u.U. genügt, jedoch nicht die erforderlichen hohen Aussteuerungs- oder Treiberspannungen zu liefern vermag. Grundsätzlich ist ein Hochspannungsbetrieb unverträglich mit einem Hochfrequenzbetrieb, da die Sperr- J schichten oder pn-Übergänge eines Transistors im Hinblick auf den j Hochspannungsbetrieb breit, dagegen im Hinblick auf die Verarbeitung der hohen Frequenzen schmal sein müssen.

Es werden daher bei sogenannten "transistorisierten" Fernseh-I empfängern im Videoteil gleichwohl Vakuumröhren verwendet. Andere ₍ Empfängertypen verwenden Transistorpakete oder -stapel, um den Hochspannungserfordernissen zu genügen. Derartige Anordnungen, wie sie z.B. in dem Aufsatz: "Using Low Voltage Transistors in High Voltage Circuits" in "Electronic Design", Band 12, Nr. 14 I (6.7.1964), Teil I, Seiten 24-28, Teil II (20.7.1964), Seiten 62-68, beschrieben sind, arbeiten zwar, sind jedoch vom Stand- ; punkt der Wirtschaflichkeit aus oder in anderer Hinsicht nicht ; für den Hochfrequenzbetrieb geeignet, da die Anzahl der Hochfrequenztransistoren, die für die Erzielung der erforderlichen Spannungsausschwingung und Bandbreite in diesem Fall benötigt würden, untragbar groß ist. Eine andere mögliche Lösung wäre natürlich die Verwendung eines Transistors, der als solcher den gegebenen Anforderungen genügt. Eine einfache Analyse der Kenndaten der derzeit verfügbaren Videotransistoren ergibt jedoch, daß kein solcher! Transistor zur Verfügung steht, der die derzeit für die Bildröhrenaussteuerung verwendeten Elektronenröhren ersetzen könnte.

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Eine weitere Lösung, die eich als praktikabel erwiesen hat, besteht in der Verwendung einer Endstufenanordnung, bei der ein Transistorpaar so verschaltet ist, daß die strengen Anforderungen sich auf die Transistoren verteilen können, so daß man relativ billige Bauelemente bekannter Ausführung verwenden kann. Gemäß diesem Lösungsvorschlag kann die Videoendstufe einen für hohe Spannung und hohe Leistungsverarbeitung bemessenen Transistor enthalten, der mit seiner Emitter-Kollektorstrecke in Reihe mit der Emitter-Kollektorstrecke eines für Niederspannung und hohes Verstärkungsgrad-Bandbreiteprodukt bemessenen Transistors liegt. Der als Emitterverstärker, d.h. in Emitterschaltung arbeitende Niederspannungstransistor steuert den Emitter des Hochspannungstransistors aus, dessen Basis auf einem festen, niedrigen Potential gehalten ist. Eine derartige Schaltung, die z.B. in dem Aufsatz ¹¹A Developmental 15-Inch Transistorized Color Receiver" von W.E. Babock in ^tfI .E.E.E. Transactions on Broadcast and Television Receivers", Band BTR-12, Nr. 3 (Juli 1966), Seiten 127-140 (s. insbesondere Pig. 11), beschrieben ist, hat jedoch einen relativ niedrigen Eingangswiderstand, gesehen zum Eingang des Niederspannungstransistors, wodurch die angekoppelte Videoschaltung, z.B. der Videodetektor belastet wird, so daß für diese Anordnung gewöhnlich ein zusätzlicher Emitterfolger (oder Kathodenverstärker) als Treiberstufe benötigt wird. Diese Anordnung benötigt daher in den meisten Fällen drei Transistoren, um angemessen zu arbeiten.

Die Nachteile der Anordnungen gemäß dem Stand der Technik werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß ein für hohe Spannung, hohe Leistungsverarbeitung und hohe Durchbruchsspannung bemessener Transistor verwendet wird, der mit seiner Emitter-KoIlektorstrecke in Reihe mit der Abfluß-Quellenstrecke eines für Niederspannung und hohes Verstärkungsgrad-Bandbreiteprodukt bemesse- i nen Feldeffekttransistors liegt, der den Emitter des Hochspan- ! nungstransistors aussteuert, dessen Basis auf einem festen niedrigen Potential gehalten wird.

Auf diese Weise ist am Kollektor des Hochspannungstransistors eine große Spannungsausschwingung erhältlich. Dies wiederum gewährleistet einen Schutz gegen Durchbruch sowie das erforderliche Hochleistungsverarbeitungsvermögen, während für diese Ausgangs-

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i einheit angesichts ihrer Betriebsweise ein hohes VerstärkungsgradjBandbreiteprodukt nicht erforderlich ist. Dies gestattet die Verwendung eines billigen und ohne weiteres verfügbaren Transistors ! für die Bereitstellung der Hochspannung. Ferner wird der Feldeffekttransistor von der Bürde, den Hochspannungs- und Hochleistungserfordernissen zu genügen, entlastet. Man benötigt daher lediglich ein Feldeffektbauelement, das bei niedrigen Spannungsund Leistungsanforderungen für den Hochfrequenzbetrieb geeignet ist. Derartige Bauelemente stehen ohne weiteres In verschiedenen billigen Ausführungen zur Verfügung.

Zusätzlich hat die erfindungsgemäße Schaltung einen hohen Eingangswiderstand, der über einen weiten Frequenzbereich gleichmäßig ist, so daß sie sich mit der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors an die verschiedenartigsten Videoquellen mit unterschiedlich großen Ausgangswiderständen ankoppeln läßt.

In den Zeichnungen zeigen?

Fig. 1 das teilweise in Blockform dargestellte Schaltschema einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Videoschaltungj

Fig. 2 das teilweise in Blockform dargestellte Schaltschema eines gemäß den Prinzipien der Erfindung arbeitenden Videover- ^: stärkers; und j

Fig. 5 das Schaltschema einer Video- und Farbmatrizierungs- "\ schaltung mit Anwendung der vorliegenden Erfindung.

! Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung enthält eine Eingangssignal- ! quelle 10, die beispielsweise aus dem Videodemodulatorteil eines

Färb- oder Schwarzweißempfängers bestehen kann, wobei als Ausgangssignal des Demodulators die durch Demodulation des ZF-Video- ' signals im Empfänger erhaltene Videoinformation ansteht.

Das Ausgangssignal der Eingangssignalquelle 10 gelangt zur Steuerelektrode 11 eines Feldeffekttransistors 12. Die Steuerelektrode 11 liegt außerdem über den Eingangswiderstand 15 an Bezugspotential, z.B. Masse. Die Quellenelektrode 14 des Feldeffekttransistors 12 liegt ebenfalls an Masse, wobei gewünschtenfalls zur Erzeugung der Quellenvorspannung in bekannter Weise zusätzlich ein Gegenkopplungswiderstand in die Verbindungsleitung

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zwischen Quellenelektrode und Masse eingeschaltet sein kann. Die Abflußelektrode 13 des Feldeffekttransistors 12 ist direkt an den Emitter eines Bipolartransistors 20 angeschlossen. Die Basis des Transistors 20 ist mit einer geeigneten Spannungsquelle verbunden, die den Transistor so vorspannt, daß er als A-Verstärker arbeitet. Der Kollektor des Transistors 20 ist über die Reihenschaltung eines aus einer Spule 23 und einem Widerstand 24 bestehenden Parallelgliedes, einer Spule 25 und eines Arbeitswiderstands 26 j mit einer Hochspannungsquelle von z.B. +140 V verbunden. Der Ver- ; bindungspunkt des Parallelgliedes 24, 23 und der durch die Spule ; i 25 und des Widerstands 26 gebildeten Reihenschaltung ist mit der ; Ausgangsverbraucherschaltung 30 verbunden. Bei der Ausgangsschal-

tung 30 kann es sich um eine Färb- oder Schwarzweißbildröhre oder ! um irgendeine andere Schaltung, die Signale großer Spannungsausschwingung und Bandbreite benötigt, handelt.

Der Feldeffekttransistor 12 steuert mit seiner Abflußelektro-j de 13 den Bipolartransistor 20 an dessen Emitter aus. Es sei ange-i nommen, daß die Eingangssignalquelle 10 die Steuerelektrode 11 \ des Feldeffekttransistors 12 mit dem Leuchtdichte- oder Y-Signal beschickt. Der Eingangswiderstand des Feldeffekttransistors 12 an der Steuerelektrode 11 ist sehr hoch, so daß die Quelle 10 nicht nennenswert belastet wird. Da es sich beim Feldeffekttransistor 12 um einen solchen mit isoliertem Gitter oder Sperrschichtgitter (Gitter = Steuerelektrode) handeln kann, kann der Eingangswiderstand des Transistors ohne irgendwelche Widerstandsabschlüsse an der Steuerelektrode 11 in der Größenordnung von 10 bis 10 ^ 0hm betragen (s. "The Field Effekt Transistor" in "Electronics", j McGraw-Hill Publication, 30.11.1964, Seiten 46-49). Die gezeigte ! Schaltung hat daher eine Eingangsimpedanz, die hauptsächlich ' durch den Wert des Widerstands 15 bestimmt wird, da die ohmsche Eingangsimpedanz des Feldeffekttransistors 12 für die meisten praktischen Zwecke als unendlich groß angesehen werden kann. Dies ermöglicht natürlich die Ankopplung des gezeigten Verstärkers an Eingangssignalquellen beliebiger Art ohne nennenswerte Belastung derselben, abgesehen von der Eingangskapazität des Bauelements.

Gekoppelt mit dieser Eigenschaft ist das Hochfrequenzleistungsvermögen des Feldeffekttransistors. Bauelemente mit einer

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Güteziffer zwischen 700 und 900 MHz oder höher sind verfügbar und gebräuchlich (s. "The Field Effect Transistor as a High-Frequency Amplifier" in "Electronics", McGraw-Hill, 14.12.1964, Seiten 71-74). Bei einem derartigen Hochfrequenz-Feldeffekttransistor sind die Nennspannungen relativ niedrig, so daß man bei Verwendung des Feldeffekttransistors 12 zur Aussteuerung des Emitters des Bipolartransistors 20, der die erforderliche Spannungsausschwingung unter entsprechender Leistungsverarbeitung liefert, eine Anordnung erhält, die am Kollektor des Transistors 20, bzw.

im Falle der Fig. 1 am Eingang der Verbraucherschaltung jK), eine j breitbandige Hochspannung erzeugt. |

Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen braucht daher Ie- ^: diglich der Bipolartransistor 20 eine hohe Durchbruchsspannung J und ein hohes Leistungsverarbeitungsvermögen zu besitzen, während | für den Transistor 12 ein Feldeffektbauelement mit hohem Verstär- ; kungsgrad-Bandbreiteprodukt, das für erheblich niedrigere Span- \ nung und Leistungsverarbeitung bemessen ist, verwendet werden i kann, wie sie ohne weiteres verfügbar sind. Ferner ermöglicht es · der Feldeffekttransistor 12 aufgrund seines hohen Eingangswiderstands,, daß die Schaltung an eine geeignete Eingangsquelle 10 angekoppelt werden kann, ohne daß diese nennenswert belastet wird\ Zur weiteren Verbesserung der Bandbreiteeigenschaften dienen die im Kollektorkreis des Bipolartransistors 20 vorgesehenen Längsund Querentzerrungsglieder in Form der durch den Dämpfungswiderstand 24 geshunteten Entzerrspule 23 und der Shunt-Spule 25 in Reihe mit dem Arbeitswiderstand 26.

Die in Fig. 2 gezeigte Schaltung kann als Videoverstärker in einem Schwarzweißfernsehempfänger verwendet werden. Gleichartige Elemente in Fig. 1 und 2 sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet.

In Fig. 2 ist der zweite Detektor oder Demodulator 40 des Fernsehgerätes mit seinem Ausgang an die einen hohen Eingangswiderstand aufweisende Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 12 angekoppelt. Der Feldeffekttransistor 12 steuert in diesem Fall den Emitter des Bipolartransistors 20 über einen Paralleltrennkreis mit der Spule 45 und dem Kondensator 46 aus. Dieser Trennkreis dient dazu, den Tonträger aus dem Videosignalgemisch

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zu entfernen, und ist daher für eine Resonanzfrequenz von 4,5 MHz bemessen. Die sehr niedrige Emitterimpedanz, die der Transistor 20 präsentiert, wirkt als effektiver Nebenschluß für den abgestimmten Trennkreis, so daß der Tonträger mit Verstärkung von der Abflußelektrodenseite des Feldeffekttransistors 12 abgenommen

ι werden kann. Das auf die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 12 gekoppelte Videosignal bewirkt, daß der Feldeffekttransistor 12 den Emitter des Bipolartransistors 20 aussteuert. Die Basis des Bipolartransistors 20 erhält eine Vorspannung von einer Spannungsquelle von +20 V, die an das eine Ende eines Widerstands 42 angeschlossen ist, der mit seinem anderen Ende an die Basis des Transistors 20 sowie an das eine Ende eines mit seinem anderen Ende an Bezugspotential, z.B. Masse liegenden Parallelgliedes, bestehend aus einer Zenerdiode 43 und einem Nebenschlußkondensator 44, angeschlossen ist. Der Spannungsabfall an der Zenerdiode 43 bleibt konstant auf einem Wert von 6,8 V, so daß der Bipolartransistor 20 seine richtige Vorspannung erhält. An den Kollektor des Bipolartransistors 1st die durch den Dämpfungswiderstand 24 geshuntete Entzerrspule 23 angeschlossen. Dieses Parallelglied dient dazu, durch Kompensation der Streukapazität der Schaltung die Hochfrequenzansprechung des Verstärkers zu erhöhen. Der Arbeitswiderstand 26 ist mit seinem einen Ende an eine Quelle hoher Gleichspannung von z.B. +140 V und mit seinem anderen Ende an die ebenfalls der Videoentzerrung dienende Shunt-Spule 25 angeschlossen, die mit ihrem anderen Ende mit dem einen Ende des Entzerrungsgliedes 23, 24 verbunden ist, wobei dieser Verbindungspunkt zwischen der Spule 25 und dem Entzerrungsglied 23, 24 an einen Eingang einer Bildröhre 41 angekoppelt ist. Als Bildröhreneingang kann die Kathode oder das Steuergitter der Bildröhre dienen, so daß die hier gezeigte Schaltung im Falle eines Fernsehempfängers in der Lage sein muß, eine Hochfrequenz-Hochspannungsaussteuerung zu liefern. Der Feldeffekttransistor 12 braucht lediglich ein j großes Verstärkungsgrad-Bandbreiteprodukt aufzuweisen und kann j für Niederspannung bemessen sein, indem er dazu verwendet wird, den für hohe Leistungsverarbeitung und hohe Spannung bemessenen Bipolartransistor 20 auszusteuern. Sogenannte Metall-Oxyd-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOS-Transistoren) lassen sich mit Steilheiten (G_m) von über 50 000 Mikrosiemens, bei jedoch niedri-

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gen Nennspannungen (weniger als 10 V), herstellen und sind in dieser Form immer noch für die erfindungsgemäße Schaltung geeignet. Eine praktisch erprobte Ausführungsform des Verstärkers nach Fig.2, die eine Spannungsverstärkung von mehr als 50 bei einer Bandbreite von mehr als 3,0 MHz und einer Spannungsausschwingung von mehr als 120 V lieferte, wurde mit den folgenden Bauelementen aufgebaut :

Feldeffekttransistor 12 3N128

Transistor 20 RCA 40354

Spule 45 Miller-Spule #4205

Spulen 23 und 25 Miller-Spule #4208

Widerstand 26 56OO 0hm-2W

Widerstand I5 56OO 0hm Widerstand 24 33 Kiloohm

Diode 43 INI510

Widerstand 42 2700 0hm

Kondensator 33 0,33 Mikrofarad

Die Schaltung ist in der Lage, eine Shunt-Kapazität von 22 pF ohne irgendwelche Einbuße an Bandbreite auszusteuern.

Einige der wesentlichen Vorteile, die sich aus der Verwendung der Schaltungen nach Fig. 1 und 2 ergeben, werden anhand der Fig. 3 noch deutlicher, welche die Leuchtdichteschaltung und denjenigen Teil der Farbschaltungen, die der Matrizierung und Ver-j Stärkung der Farbsignale dienen, zeigt. " j

Wie bei einem gewöhnlichen Empfänger ist der Ausgang des '

zweiten Detektors oder Demodulators, an dem das demodulierte j

i Videosignal erscheint, wechselstrommäßig über einen Kondensator 51 mit dem einen Gitter (Steuerelektrode) eines Zweigitter-Feldeffekttransistors 50 vom MOS-Typ gekoppelt. Ferner liegt zwischen dieser Steuerelektrode und Masse ein Eingangswiderstand 59, welcher der Impedanzanpassung an den zweiten Detektor dient. Der MOS-Zweigitter-Feldeffekttransistor 50 dient als Videoverstärker-j stufe. Ein solcher Zweigitter-Feldeffekttransistor hat einen höhe-j ren Übertragungsleitwert (Transkonduktanz) als ein Transistor mit ; nur einem Gitter, so daß er die nachgeschaltete Verzögerungslei- ■

turig 52 mit einem kräftigeren Signal speist. Zusätzlich können \

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dabei die Funktionen der Helligkeitsregelung, Kontrastregelung und Signalverstärkung an getrennten Elektroden ohne gegenseitige Wechselwirkungen durchgeführt werden. Zur Kontrastregelung dient dabei ein Potentiometer 5J5 in Reihe mit einem Quellenwiderstand 5^. Das Potentiometer 53 und der Quellenwiderstand 5^ bewirken eine Stromgegenkopplung zwischen Masse und der Quellenelektrode des Feldeffekttransistors 50. Durch Verstellen des Potentiometers 53 kann die ohmsche Gegenkopplung erhöht oder erniedrigt und folglich der Verstärkungsgrad des Videoverstärkers mit dem Feldeffekttransistor 20 und damit der Kontrast geregelt werden. Zur Helligkeitsregelung ist das zweite Gitter des Feldeffekttransistors an eine Vorspannungsregelschaltung mit dem Kondensator 55* dem Widerstand 56 und dem Regelwiderstand 57 angekoppelt. Die Vorspannung für das zweite Gitter wird von einer positiven Spannungsquelle +V . die an den Verbindungspunkt des Regelwiderstands 57 und des Widerstands 56 angeschlossen ist, geliefert. Das andere Ende des Regelwiderstands 57 ist über die Klemme H(-) an einen Abgriff des Horizontaltransformators (nicht gezeigt) angeschlossen, der einen negativen Horizontalimpuls liefert, mit dessen Hilfe die Amplitude des Horizontalsockels während des Rücklaufintervalls "gestreckt" wird, was bei der getasteten Widereinführung der Gleichstromkomponente die Helligkeitsregelung bewirkt. Die Abflußelektrode des Feldeffekttransistors 50 ist über einen Arbeitswiderstand 60 und einen Parallelschwingkreis mit einem Drehkondensator 62 und einer Spule 63 an +V_a angeschlossen. Der Parallelschwingkreis dient zur Videoentzerrung, so daß der Verstärker in die Lage gesetzt wird, durch Kompensation der nachteiligen Wirkungen der Streukapazität das breitbandige Videosignal zu verarbeiten. Ferner dient das Netzwerk mit den Widerständen 60 und 64, der Spule 63 und dem Kondensator 62 als Verzögerungsleitungsanpassungs- und Frequenzfilterungsnetzwerk zur Herstellung der richtigen Bandbreiten- und Phasenansprecheigenschaften. Das eine Ende des Schwingkreises ist mit einem Ende eines Kondensators 66 verbunden, der mit seinem anderen Ende an die Ver-j zögerungsleitung 52 angeschlossen ist. Auf diese Weise wird die | nahezu konstante Ausgangsimpedanzoharakteristik der MOS-Zwei- I gitter-Peldeffekttransistorschaltung dazu verwendet, die Verzö- j gerungsleitung 52 zu steuern und somit zu verhindern, daß Reflexio-f

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nen aus derselben den Betrieb der Schaltung stören und die Bildqualität beeinträchtigen. Die Verzögerungsleitung 52 ist an das eine Ende einer Spule 70 angeschlossen, die mit ihrem anderen Ende an ein Ende eines Widerstands 73 angeschlossen ist, der mit seinem anderen Ende an Masse liegt. Die Spule 70 und der Widerstand 73 bilden ein Impedanzanpassungsnetzwerk für die Verzögerungsleitung 52. Die gemeinsame oder Ausgangsklemme der Spule 70 und des Widerstands 73 ist direkt an die-Steuerelektroden (Gitter) dreier Feldeffekttransistoren 75* 76 und 77 angeschlossen, die als Y-Treiber bezeichnet sind und dazu dienen, das Videosignal zu verstärken und weiterzuverkoppeln. Das Zeichen "Y" bezieht sich auf das sogenannte Monochrom- oder Leuchtidchtesignal. Wegen der hohen Eingangswiderstände der Feldeffekttransistoren der Y-Treiber 75-77 ist die Verzögerungsleitung direkt über das Impedanzanpassungsnetzwerk angekoppelt, ohne daß eine eigene Verstärker- oder Emitterfolgerstufe zwischengeschaltet zu sein braucht. Bei jedem Y-Treiber ist ein Abfluß- oder Arbeitswiderstand zwischen die Quellenelektrode und einen Bezugspotentialpunkt wie +V geschaltet; diese Widerstände sind mit 78, 79 und 80 für die Feldeffekttransistoren 75, 76 bzw. 77 beziffert. Die Quellenelektroden der Feldeffekttransistoren 75-77 sind in der folgenden Weise an einen Bezugspotentialpunkt (Masse) angekoppelt. Die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors 75 ist mit einem Ende eines Rückkopplung?- widerstands 78 verbunden, der mit seinem anderen Ende an ein Ende eines Widerstands 81 angeschlossen ist, der mit seinem anderen Ende an Masse liegt, so daß ein RUckleitungsweg für den Stromfluß durch den Feldeffekttransistor 75 hergestellt wird. Der Widerstand 81 1st durch einen geeigneten Entzerrungskondensator 82 überbrückt. Die Quellenelektrode des Transistors 76 ist an ein Ende eines Regelwiderstands 84 angeschlossen. Ebenso ist die j Quellenelektrode des Transistors 77 an ein Ende eines Regelwider- j ! stands 86 angeschlossen. Mit ihren anderen Enden sind die Widerstände 84 und 86 an den Verbindungspunkt der Widerstände 80 und ' angeschlossen. Auf diese Weise wird eine Aussteuerungsregelpege- ! lung des Leuchtdichte- oder Y-Signals erhalten, die in den Quel-r lenelektroden der entsprechenden Leuchtdichte- oder Y-Treiber mit ! den Feldeffekttransistoren 75-77 erfolgt.

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Die Anordnung nach Fig. 3 enthält ferner drei Ausgangstreiberstufen, bezeichnet mit Rot (R), Grün (Q) und Blau (B). Jede dieser Stufen entspricht in ihrem Aufbau der Verstärkerschaltung nach Flg. 1. Beispielsweise besteht die Rot-Endstufe R aus einem Bipolartransistor 90, der für Hochspannung und hohe Leistungsver- «.rbeitung bemessen und mit seiner Basis für Vorspannzwecke an +V angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 90 1st Über ein Entzerrungslangsglied 91 und eine Entzerrungsquerspule 92 in Reihe mit einem Arbeitswiderstand 93 an eine Hochspannungsquelle +Vtj angeschlossen. Der Emitter des Transistors 90 ist über einen kleinen Längswiderstand Sk mit dem Abfluß eines Feldeffekttransistors 95 mit hohem Verstärkungsgrad-Bandbreiteprodukt und niedriger Nennspannung verbunden. Die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors 95 liegt über einen Regelwiderstand 96 an Masse. Der Schleifer des Widerstands 96 liegt über einen Festwiderstand 97 an Masse, wobei die Anordnung in bekannter Welse für eine Stromgegenkopplung und damit für eine Verstärkungsregelung sorgt. Die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 95 ist wechselstrommäßig mit dem in einem üblichen Farbfernsehempfänger vorhandenen R-Y-Demodulator gekoppelt, der das R-Y-Signal (Rot-Y-Signal) liefert.

Die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 95 bietet natürlich dem R-Y-Demodulator einen hohen Eingangswiderstand, so daß der Demodulator ohne Zwischenschaltung einer Emitterfolgerstufe direkt angekoppelt werden kann. In entsprechender Welse ist der Ausgang des B-Y-Demodulators wechselstrommäßig mit der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 99 gekoppelt, der zur Videoverstärkers ohaltung für den Blau-Ausgangstreiber gehört. Dieser Blau-Ausgangstreiber arbeitet ebenfalls mit einem Bipolartransistor 100 in der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise. Im Grün-Ausgangstreiber ist der dazugehörige Feldeffekttransistor 106 eingangsseitig mit seiner Steuerelektrode über einen Entkopplungskondensator 104 an den Verbindungspunkt der Matrizierungswiderstände 101, 102 und 103 angeschlossen. Der Widerstand 101 ist zwecks der Bereitstellung eines R-Y-Signals für den Grün-Endverstärker an die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors 95 angekoppelt, während der Widerstand 103 zwecks Bereitstellung

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eines B-Y-Signals an die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors 99 angekoppelt ist. Der Widerstand 102 sorgt für die Rückkopplung eines angemessenen Anteils des G-Y-Signals, um die Rückkopplung und richtige Matrizierung für die Grün-Endstufe sicherzustellen. Die Farbdifferenzsignale wie das R-Y- und das B-Y-Signal werden in den Emitterkreisen der Videoausgangs- oder Farbtreiberstufen mit den Leuchtdichte- oder Y-Signalen gemischt. Es wird daher das Y-Signal vom Y-Treiber mit dem Feldeffekttransistor 75 über den Kondensator 110 wechselstrommäßig auf den Emitter des Hochspannungs-Bipolartransistors 90 gekoppelt. In entsprechender Weise werden die Ausgangssignale der anderen Y-Treiber mit den Feldeffekttransistoren 76 und 77 über die kondensatoren 111 und 112 ebenfalls auf die Emitter der entsprechenden Bipolartransistoren gekoppelt. Auf diese Weise sind die Y-Treiber wechselstrommäßig an die Videoendstufe angekoppelt, während die Farbdifferenzsignaltrelber mit den Feldeffekttransistoren 95* 99 und 106 galvanisch angekoppelt sind. Die galvanische Ankoppeltung der Farbdifferenzsignaltreiber ergibt eine Gleichstromsteuerung in den bipolaren Videoendtransistoren. Die Schaltung nach Fig. 1 kann daher bei Einschaltung einer weiteren, wechselstromgekoppelten Feldeffektj-

i transistorstufe zur Matrizierung oder Mischung der Farbdifferenz- und Leuchtdichtesignale dienen. Ferner besitzt die gezeigte Schaltung sämtliche Vorteile der Schaltung nach Flg. 1, während sie außerdem eine erhebliche Verringerung der Schaltungselemente im Leuchtdichteteil des Empfängers ermöglicht. Die hier gezeigten Vorspannanordnungen sind einigermaßen willkürlich, da man an sich auch die Farbdifferenzsignale wechselstrommäßig und die Leuchtdichtesignale galvanisch einkoppeln kann, ohne daß die Arbeitsweise der Anordnung dadurch nennenswert beeinflußt wird.

Dank der speziellen Verteilung der Funktionen der Bandbreite

ι iund Spannung zwischen dem Bipolartransistor einerseits und dem j

Feldeffekttransistor andererseits kann bei Verwendung der hier be- | schriebenen Schaltungen die Farbbildröhre direkt mit dem Ausgangssignal am Kollektor des Bipolartransistors ausgesteuert werden. •!Beispielsweise wird das am Verbindungspunkt des Längsgliedes 91 u»d der Querspule 92 abgenommene Ausgangssignal des Rot-Endverstärkers über ein aus den Widerständen 111, 112 und dem Kondensa-

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tor 113 bestehendes Gleichstrom-Teilentkopplungsnetzwerk, das so. bemessen ist, das es gleiohstrommäßig als Spannungsteiler wirkt, dagegen das volle Wechselstromsignal durchläßt, sowie über einen Strombegrenzungswiderstand 114 auf das Rot-Steuergitter der Bildröhre 120 gekoppelt, Wie aus Fig. 3 zu ersehen, werden das Grün- und das Blau-Steuergitter der Bildröhre 120 durch die dazugehörigen Videostufen in der gleichen Weise ausgesteuert.

Für die Wiedereinführung eines gewünschten Gleichstrompegels im Leuchtdichtesignal und für die Gewinnung einer gemeinsamen Bezugsgröße zum Einstellen der Gleichstrom-Farbpegel an den drei Steuergittern der Bildröhre 120 wird eine sogenannte getastete Schwarzwerthaltung oder Schwarzsteuerung verwendet. Hierzu dient eine getastete Anklammerungsschaltung mit einem Transistor 125, dessen Emitter geerdet ist und dessen Basiskreis auf einen positiven Horizontalimpuls anspricht, der über die Klemme H(+) vom Horizontaltransformator des Empfängers zugeführt ist. Der Kollektor dieses Transistors ist mit den Kathoden von drei Anklammerungs! dioden 121, 122 und 123 für das Rot-, das Grün- bzw. das Blau-Gitter der Bildröhre 120 verbunden. Mit ihren Anoden sind diese Dioden 121-123 an die Eingänge der entsprechenden Entkopplungsnetzwerke für die einzelnen Bildröhrensteuergitter angeschlossen. Und zwar ist die Anode der Diode 121 an das eine Ende des Entkopplungswiderstands 111 für das Rot-Gitter angeschlossen, wobei dieser Anschlußpunkt außerdem mit dem einen Ende eines großen Widerstands I30 verbunden ist, dessen anderes Ende an der Hochspannungsquelle +V, liegt. Der Kollektor des Transistors 125 ist über einen durch eine Diode I32 geshunteten Arbeitswiderstand I3I mit +V_h verbunden. Die Diode I32 dient dazu, die Video- und Anklammerungstransistoren gegen die schädlichen Auswirkungen von Lichtbogenüberschlagen in der Bildröhre zu schützen. Der Transistor 125 wird jeweils während des Horizontalrücklaufs durch den seiner Basis zugeführten positiven Impuls eingetastet, so daß die drei Steuergitter der Bildröhre 120 durch die Wirkung der mit ihren Kathoden an den Kollektor des Transistors 125 ange- j koppelten Dioden 121-123 jeweils während des RücklaufIntervalls j an Null- oder Massepotential angeklammert werden. Der Kollektor j des Transistors 125 führt während des Horizontalhinlaufs die !

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Hochspannung +Vj₁, so daß die Dioden 121-125 während des Zeilenhinlaufs oder der Zeilenabtastung in der Sperrichtung gespannt sind. Somit werden die einzelnen Horizontalzeilen durch den getasteten Transistor in der für die richtige Bildwiedergabe erforderlichen Weise auf Nullpotential eingepegelt.

Fig. 3 veranschaulicht eine mögliche Anwendung der Videoverstärker^chaltung nach Pig. 1, In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, die Färb- und Leuchtdichtesignale im Gitter- und Katho· denkreis der Bildröhre zu mischen, in welchem Falle man vier getrennte BiIdröhrentreiberverstärker von der in Fig. 1 und 2 gezeigten Art verwenden kann. Dadurch verringern sich die Anforderungen an diese Verstärker bezüglich Frequenz und Leistungsverarbeitung, jedoch nicht bezüglich der Spannung.

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Claims

Patentansprüche

1.) Hochfrequenzverstärkerschaltung.mit einem Eingangshalbleiterbauelement, das in Reihe mit der Emitter-Kollektorstrecke eines Ausgangstransistors relativ hoher Nennspannung und relativ hohen Leistungsverarbeitungsvermögens geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingangsbauelement ein Feldeffektbauelement 0-2) mit relativ niedriger Nennspannung, jedoch relativ großem Verstärkungsgrad-Bandbreiteprodukt verwendet wird, das mit seiner Quellen-Abflußstrecke in der genannten Weise geschaltet ist, derart, daß bei Empfang des zu verstärkenden Eingangssignals an einer Steuerelektrode (11) dieses Feldeffektbauelements der Ausgangstransistor (20) an einem in Reihe angeschalteten Lastelement eine verstärkte Ausgangsspannung erzeugt, deren Ausschwingung wesentlich größer als die Nennspannung des Feldeffektbauelements ist.

2.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Feldeffektbauelement ein MOS-Feldeffekttransistor verwendet wird.

3.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet , daß die Abfluß-Quellenstrecke eines weiteren Eingangsfeldeffektbauelements mit relativ niedriger Nennspannung und relativ großem Verstärkungsgrad-Bandbreiteprodukt gleichfalls in Reihe mit der Emitter-Kollektorstrecke des Ausgangstransistors geschaltet ist, derart, daß durch Zuführung zweier Eingangssignale an die Steuerelektrode des ersten Eingangsbauelements und an eine Steuerelektrode des weiteren Eingangsbauelements die Aussteuerung des Ausgangstransistors unter Mischung dieser beiden Eingangssignale erfolgt.

4.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Eingangsbauelemente mit ihren Abflußelektroden einerseits gleichstrommäßig und andererseits wechselstrommäßig an den Emitter des Ausgangstransistors angekoppelt sind.

5.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ihre Anwendung in einer Videoschal-

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tung eines Fernsehempfängers zum Verstärken von Videosignalen.

6.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Feldeffekt· bauelemente an eine Videodetektorstufe (40) des Fernsehempfängers angeschlossen ist, und daß in Reihe zwischen dem Feldeffektbauelement und dem Ausgangstransistor ein Trennkreis (45* 46) mit einer bestimmten Resonanzfrequenz liegt, derart, daß von einem demodulierten Videosignalgemisch ein Signal (Tonträger) mit einer dieser Resonanzfrequenz entsprechenden Frequenz abgetrennt wird.

7.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß im Ausgangskreis des Ausgangstransistors eine Videoentzerrungsspule liegt.

8.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ihre Verwendung im Farbsignalkanal eines Fernsehempfängers, wobei zum Erzeugen einer Farbsignal-Ausgangsspannung am Ausgang der Schaltungsanordnung die Steuerelektroden der beiden Eingangsfeldeffektbauelemente an eine Leuchtdichtesignalquelle bzw. eine Farbdifferenzsignalquelle im Farbsignalkanal angekoppelt sind.

9.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ihre Anwendung im Farbsignalkanal eines Fernsehempfängers zusammen mit zwei weiteren solchen Schaltungsanordnungen, wobei zum Erzeugen entsprechender Farbsignal-Ausgangsspannungen für die Aussteuerung der Rot-, Blau- und Grün-Eingangselektroden einer Farbbildröhre in jeder der drei Schaltungsanord- ! nungen die Steuerelektrode des ersten Feldeffektbauelements an ! eine Leuchtdichtesignalquelle und die Steuerelektroden der weiteren Feldeffektbauelemente in den drei Schaltungsanordnungen an eine R-Y-, eine B-Y- bzw. eine G-Y-Farbdifferenzsignalquelle im Farbsignalkanal angekoppelt sind.

10.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerelektroden der ersten Feldeffektbauelemente gemeinsam direkt an den Ausgang eines Verzögerungsgliedes, das durch einen das Leuchtdichtesignal liefernden Videoverstärker ausgesteuert wird, angeschlossen sind, wobei diese Feldeffektbauelemente dem Verzögerungsglied eine relativ hohe Abschlußimpedanz präsentieren.

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