DE2209771C3

DE2209771C3 - Integrierte Schwellenschaltung für Fernsehempfänger

Info

Publication number: DE2209771C3
Application number: DE2209771A
Authority: DE
Inventors: Andriaan Cense; Jan Van Straaten
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-03-06
Filing date: 1972-03-01
Publication date: 1978-08-24
Also published as: FR2128646A1; DE2209771B2; US3813603A; NL7103018A; NL170084C; IT949867B; FR2128646B1; DE2209771A1; JPS5335414B1; BE780284A; SE379139B; NL170084B; AT325120B; GB1374540A; ES400456A1

Description

durch den Zwischenfrequenzverstärker 15 verstärkt, detektiert und mit Hilfe eines automatischen Regelspannungssignaldetektors 27 abermals detektiert und in eine Regelspannung umgewandelt, die der Basis des ersten Transistors 3 zugeführt wird.

Bei Empfangeines Fernsehsignals geringer Stärke am Eingang 24 gibt der Regelspannungssignaldetektor 27 eine derartige Spannung ab, daß der erste Transistor 3 und auch der zweite Transistor 7 voll ausgesteuert sind (Sättigungszustand) und die Ausgangsspannungen an den ersten und zweiten Anschlußpunkten 9 bzw. 17 niedrig sind, wodurch die Verstärkungen des Hochfrequenz- und Zwischenfrequenzteils 22 bzw. 15 maximal sind.

Nimmt die Signalstärke pm Eingang 24 zu, so sinkt die Spannung an der Basis des ersten Transistors 3. Dieser erste Transistor 3 wird bei einem bestimmten Signalwert nicht mehr voll ausgesteuert, und der Kollektorrtrom nimmt ab, wodurch die Ausgangsspannung am ersten Anschlußpunkt 9 zunimmt und die Verstärkung des Zwischenfrequenzteils 15 verringert Der Strom durch den Transistor 3 geht weiter durch die Parallelschaltung der Diode 5 und des Basis-Emitter-Überganges des zweiten Transistors 7. Der zweite Transistor 7 bleibt weiterhin noch voll ausgesteuert Zwar geht ein Teil dieses Stromes durch die Diode 5, aber der restliche Teil reicht noch aus um den zweiten Transistor 7 voll auszusteuern.

Der Widerstand 11 und das Verhältnis zwischen den Oberflächen der Diodenelektroden und der Basis-Emitter-Elektroden des zweiten Transistors 7 sind derart gewählt worden, daß erst, wenn der Kollektorstrom am ersten Transistor bis auf etwa weniger als 15 bis 20% seines Wertes bei voller Aussteuerung gesunken ist, der Strom durch den zweiten Transistor 7 klein genug wird, um die Aussteuerung desselben weniger als vollständig zu machen (aus dem Sättigungszustand kommen zu lassen), wodurch auch die Kollektorspannung des zweiten Transistors bei weiterer Abnahme der Spannung an der Basis des ersten Transistors 3 ansteigen wird. Die Kollektorspannung des ersten Transistors 3 kann dann nur wenig ansteigen, so daß die Regelung des Zwischenfrequenzteils 15 praktisch aufhört und die Regelung des Empfängers durch den Hochfrequenzteil 21 übernommen wird.

Die Regelspannung, die den Anschlüssen 9 und 17 entnommen wird, weist eine gegenüber der Speisespannung große Änderung auf, weil bei Vollaussteuerung der Transistoren 3 und 7 die Spannung daran fast Null ist und im gesperrten Zustand der Transistoren 3 und '/ der Speisespannung entsprechen kann.

Weil die Regelung des Hochfrequenzteils, wie dies obenstehend beschrieben worden ist, unter einem bestimmten Wert des Kollektorstromes durch den ersten Transistor 3 anfängt, ist mit der Wahl des Wertes des Widerstandes 11 der Spannungswert zu wählen, der zu diesem Kollektorstrom gehört, und dadurch ist diese,· Spannungswert an den Regelbereich des Zwischenfrequenzteils 15 anzupassen. Dadurch kann eine sehr definierte Übernahme der Regelung durch den Hochfrequenzteil 23 erzielt werden. Der Widerstand 11 kann völlig oder teilweise außerhalb der integrierten Schaltung 1 angebracht sein und kann gewünschtenfalls von einem einstellbaren Typ sein. Weil der Widerstand 11 zwischen einem Speisepunkt und dem ersten AnschluOpunkt 9 liegt, braucht dazu kein zusätzlicher Anschlußpunkt der Schaltungsanordnung vorhanden zu sein. Für ein in vielen Fällen brauchbares Stromverhältnis durch die Diode 5 und den Basis-Emitter-Obergang des zweiten Transistors 7 ist etwa ein Sechstel des Stromverstärkungsfaktons des zweiten Transistors 7 ein günstiger Wert Wie in der Zeichnung dargestellt ist, wird die Diode 5 in einer integrierten Schaltung im allgemeinen ein als Diode geschalteter Transistor sein. Das gewünschte Stromverhältnis wird dann auf einfache Weise durch die Wahl des Verhältnisses der Basis-Emitter-Oberfläche des zweiten Transistors 7 zu der des als

U) Diode geschalteten Transistors 5 erreicht, welches im betreffenden Fall etwa sechs sein muß. Bekanntlich darf man voraussetzen, daß das Verhältnis zwischen den Basis-Emitter-Übergangsoberflächen des zweiten Transistors 7 und des als Diode geschalteten Transistors 5 den Stromverstärkungsfaktor der Kombination bedeutet.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 weicht von der nach F i g. 1 in den nachfolgenden Punkten ab.
Der zweite Transistor 7 der Schwellenschaltung 1 und

2<i der als Diode geschaltete Transistor 5 sind nun in einem anderen Veihältnis bernessen und dienen als Invertierschaltung um eine andere Richtung der Regelspannungsänderung am zweiten Anschlußpjnkt 17 zu erhalten. Der Kollektor des zweiten Transistors ist

Ji deswegen über einen Widerstand 21 mit dem Speisepunkt 12 verbunden und liegt weiter an der Verbindung des Kollektors und der Basis eines als zweite Diode 23 geschalteten npn-Transistors und an der Basis eines dritten npn-Transistors 25, dessen Kollektor am zweiten

-o Anschlußpunkt 17 liegt.

Vom Hochfrequenzteil 11 wird nun vorausgesetzt, daß er vom Typ ist, der eine in entgegengesetzter Richtung fließende Regelspannung gegenüber der nach F i g. 1 braucht.

η Die Wirkungsweise der Invertierschaltung ist wie folgt Der Strom im Emitierkreis des ersten Transistors 3 wird mit einem Verstärkungsfaktor, der beispielsweise praktisch Eins ist, auf den Kollektorkreis des zweiten Transistors 7 übertragen. Das Verhältnis der Oberfläche

■ti) des Basis-Emitter-Überganges des zweiten Transistors 7 zu der des Basis-Emitter-Überganges der Diode 5 ist in diesem Fall also praktisch Eins gewählt. Der Widerstand 21 in der Kollektorleitung des zweiten Transistors 7 wird derart gewählt, daß beim gesperrten

-π Zustand des zweiten Transistors 7 der Strom durch den dritten Transistor 25 groß genug ist um diesen voll auszusteuern. Die Spannungen an den Kollektorelektroden der Transistoren 7 und 25 ändern sich dann gerade entgegengesetzt.

">ii Wird das Verhältnis der Oberfläche des Basis-Emitter-Überganges des dritten Transistors 25 zu dem des als Diode geschalteten Transistors 23 wieder dem gewünschten Verhältnis der Aussteuerungswerte des ersten Transistors zum Auftreten des maximalen

η Stronr.s jnd des Stromes, bei dem die Schwelle in der Regelung des Hochfrequenzteils 22 überschritten wird, also beispielsweise etwa sechs, gemacht, so wird dieselbe Regelung erhalten wie in dem Fall aus Fig. 1, in dem Sinne, daß die Regelspannung am zweiten

M) Anschlußpunkt 17 nun in entgegengesetztem Sinne also von Maximum nach Minimum ändert bei einem abnehmenden Wert der Spannung an der Basis des ersten Transistors 3, nachdem die Spannung em ersten Anschlußpunkt 9 einen weiter durch den Widerstand 11

hi bestimmten Wert überschritten hat.

Obschon obenstehend für die üblichsten Belastungen durch die Regeleingänge 13 und 20 der Empfängerteile 15 und 22 KÜnstige Werte der Oberflächenverhältnisse

angegeben sind, dürfte es einleuchten, daß diese anders also gewählt werden können, ohne daß vom wesentlichen der Erfindung abgewichen wird.

Statt des Widerstandes U kann auch der Eingangswiderstand der Regeleingänge 13 an das gewünschte > Übernahmegebiet angepaßt werden. Daraus foliü:

Die Regelsteilheiten der an die Anschlußpunkte angeschlossenen Teile 15 und 22 zusammen mit der /,,

Schwellenschaltung können gewünschtenfalls auch durch eine andere Wahl der Oberflächenverhältnisse m> Nj_lm j_s( und/oder Belastungswiderstände als die obenstehendc angepaßt werden. .,

Es ist weiter möglich, die Schaltungsanordnung aus ' ' ''

F i g. 1 mit der aus F i g. 2 zu kombinieren, und zwar und durch Parallelschaltung der mit dem Emitter des ersten Transistors 3 verbundenen Eingänge der in den beiden Figuren unterschiedlichen weiteren Schaltungsanordnungen, wobei dann Regelspannungen, die unterhalb eines Schwellenwertes der Eingangsspannung im negativen Sinne sowie Regeispannungen, die sich in positivem Sinne ändern, erhalten werden können.

Es dürfte weiter einleuchten, daß obschon in diesen Beispielen npn-Transistoren als die zur Zeit üblichsten Transistoren für integrierte Schaltungen verwendet worden sind, gewünschtenfalls auch Transistoren eines anderen Typs verwendbar sind.

Die Wahl der unterschiedlichen Größen der Schaltung aus F i g. 2 wird an Hand einer Berechnung erläutert.

Folgendes wird vorausgesetzt:

ι- — der Eingangsstrom der Schwellenschaltung, also der Strom zur Basis des ersten Transistors 3,

/· = der Kollektorstrom des ersten Transistors 3, der dem Eingangsstrom der Diode-Transistorkombination 5,7 praktisch entspricht.

/; = der Strom durch den Widerstand 21.

i-. — der Kollektorstrom des zweiten Transistors 7.

/.·., = der Strom zur Diode-Basiskombination am

Eingang des dritten Transistors 25. :■.

= der Strom durch den Widerstand 19.

V = die Speisespannung, oder

B — die Stromverstärkung des ersten Transistors 3.

B: = die Stromverstärkung der Diode-Transistor-

kombination 5,7. :.

Bi = die Stromverstärkung der zweiten Diode-Transistorkombination 23,25.

V-.- = die Basis-Emitter-Spannung des zweiten Transistors 7.

V-,.-.= die Basis-Emitter-Spannung des dritten Transistors 25.

V. = die Spar :;ung am Anschlußpunkt 9.

V- = die Koilektorspannung des zweiten Transistors 7,

V₁₇ = die Spannung am Anschlußpunkt 17.

Weiter wird vorausgesetzt, daß der Kollektorstrom der Transistoren dem Emitterstrom derselben praktisch entspricht.

Nun ist oder

Rn

I,-0 < 1.- <. I und 0 - l.. - I

Wenn der erste Transistor 3 gerade aus der Vollaussteueruni: kommt, gilt:

Fur den entsprechenden Stromwert /,„, des Eingangs stromes gilt dann:

B₁R₁

Wenn der dritte Transistor 25 gerade in den leitenden Zustand gelangt, gilt:

I₁- = I

Also dann ist:

H JiJl; 1.. R_ia =■- I),

H_: B, R₂,

Vorausgesetzt wird nun. daß das Verhältnis zwischer den Stromwerten ;,„, und /,„,. wobei die Regelspan nungsbereiche an den beiden Ausgängen 9 und Ii anfangen, gleich pist.
Dann ist

₌ Z_{111 =} B₁B₁R₁₁ Il - I „,.,ι

B₁R₁₁

Weiter ist

= V-B₁L_nR_n.

/,.= B₂B.i,„.

Damit Vi; von 0 bis V laufen kann, muß weiter in

Ausdruck

I₁ I ■ H₁ " Il I ,.,I ι H Ji.H₁ 1₁₁₁R₁.

Frei wählbar sind nun entweder Bs oder Bi oder aber Rn, damit die Bedingungen (t) und (2) erfüllt werden.

Zur !Erhaltung eines günstigen Verhältnisses der Ströme und Widerstandswerte in der Schwellensehal-■' Hing wird B₂= 1 gewählt.

Zur F.rfüilung der Bedingung(l) wird dann:

Diis hcil.il: Zum Beispiel

p, Ku und R stellt.

K₂₁ - IiJi₁.,

und zur F.rfüilung der Bedingung (2) für einen großen Regelbereich wird dann zugleich:

also

K₂₁ - H₁K,..-,.K₁₁ < HJi₁., λ B. H_y R_v,

liegen praktisch fest durch die und weil in der l'r.ixis meistens K_n K₁,, ist. wird dünn

.ηΐ/ιΐιη ^l in >imi(i->r>-i H₁

Hierzu I Hliiti/.ei

809 634/195

Claims

Patentansprüche;

1. Integrierte Schwellenschaltung für eine automatische Verstärkungsregelungsschaltung eines Fernsehempfängers, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen ersten Transistor (3) enthält, dessen Basis der Eingang der Schwellenschaltung ist, dessen Emitter mit der Parallelschaltung einer Diode (5) und eines Basis-Emitter-Oberganges eines zweiten Transistors (7) verbunden ist, wobei der Kollektor des ersten Transistors (3) gleichstrommäßig mit einem ersten Anschlußpunlct (9) der integrierten Schaltung (1) zur Lieferung einer Regelspannung für einen Teil (15) des Fernsehempfängers verbunden ist und wobei der Kollektor des zweiten Transistors (7) gleichstrommäßig mit einem zweiten Anschlußpunkt (17) der integrierten Schaltung (1) zur Lieferung einer Regelspannung für einen anderen Teil (22) eines Fernsehempfängers gekoppelt ist.

2. Integrierte Schwellenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des zweiten Transistors (7) mit dem zweiten Anschlußpunkt (17) verbunden ist (F ig. 1).

3. Integrierte Schwellenschaltung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des zweiten Transistors (7) mit einem Widerstand (21) nach einem Speisepunkt und mit einer Parallelschaltung einer zweiten Diode (23) und eines Basis-Emitter-Überganges eines dritten Transistors (25) verbunden ist, von welchem dritten Transistor (25) der Kollektor mit dem zweiten Anschlußpunkt (17) gleichstrommaüig verbunden ist (F i g. 2).

4. Integrierte Schwellenschaiung nach Anspruch

2, wobei die Diode ein Transistor ist, dessen Basis und dessen Kollektor miteinandei und der Basis des zweiten Transistors verbunden sind, und dessen Emitter mit dem Emitter des zweiten Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Oberfläche des Basis-Emitter-Überganges des zweiten Transistors (7) und der des Basis-Emitter-Überganges des als Diode geschalteten Transistors (5), welches Verhältnis dem Verhältnis zwischen dem Strom durch den zweiten Transistor (7) in teilweise ausgesteuertem Zustand und dem zugehörenden Strom durch den ersten Transistor (3) in teilweise ausgesteuertem Zustand entspricht, zwischen vier und zehn liegt.

5. Integrierte Schwellenschaltung nach Anspruch

3, wobei die genannten Dioden Transistoren sind, deren Basis- und Kollektorelektroden miteinander und mit der Basis des parallelgeschalteten Basis-Emitter-Überganges verbunden sind, während die Emitterelektroden der als Dioden geschalteten Transistoren mit dem Emitter des parallelgeschalteten Basis-Emitter-Überganges verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Oberfläche des Basis-Emitter-Überganges des zweiten Transistors (7) und der des Basis-Emitter-Überganges des als Diode ihm parallelgeschalteten Transistors (5) praktisch gleich Eins ist und das Verhältnis zwischen der Oberfläche des Basis-Emitter-Überganges des dritten Transistors (25) und der des Basis-Emitter-Überganges des als zweite Diode ihm parallelgeschalteten Transistors (23) einem zwischen vier und zehn liegenden Wert praktisch entspricht.

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schwellenschaltung für eine automatische VerstÄrkungsregelungsschaltung eines Fernsehempfängers,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwellenschaltung zu schaffen, die eine im allgemeinen für integrierte Verstärkungsregelungen erforderliche minimale Anzahl von Anschlußpunkten hat, einen gegenüber der Speisespannung großen Ausgangsspannungsbereirh aufweist und zwei Ausgangsspannungen geben kann, die aneinander anschließende Regelbereiche mindestens zweier Empfängerstufen mit einem gut definierten Übergang zwischen diesen Regelbereichen versorgen können.
Die erfindungsgemäße Lösung ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben.

Durch Verwendung der parallel zum Basis-Emitterübergang des zweiten Transistors liegenden Diode ist erreicht, daß ein zusätzlicher Anschlußpunkt zur Einstellung eines geeigneten Übernahmegebietes zwisehen den Regelbereichen der beiden Teile überflüssig ist. Dieses Einstellen kann nun dadurch erfolgen, daß am ersten Anschlußpunkt eine einstellbare oder angepaßte Widerstandsschaltung angebracht wird. Die Diode parallel zum Basis-Emitter-Übergang des zweiten Transistors dient dabei weiter dazu, das Gebiet, in dem der Schwellenwert liegen soll, bei der Herstellung der integrierten Schaltung festzulegen.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es weiter durchaus möglich, zwei Regelstufen mit etwa

jo gleichem Eingangswiderstand zu regeln, wie dies in der Praxis meistens erforderlich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schwellenschaltung,

F i g. 2 ein vereinfachtes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schwellenschaltung, mit der Regelspannungen unterschiedlichen Pegels und für unterschiedliche

to Regelanordnungen erhalten werden können.

In Fig. I hat eine integrierte Schweinschaltung 1 einen ersten npn-Transistor 3, dessen Emitter mit einem Ende einer Parallelschaltung eines als Diode geschalteten npn-Transistors 5 und des Basis-Emitter-Überganges eines zweiten npn-Transistors 7 verbunden ist, von welcher Parallelschaltung das andere Ende an einen Anschluß 0 einer Speisequelle gelegt ist.

Der Kollektor des ersten Transistors 3 liegt an einem ersten Anschlußpunkt 9 der Schwellenschaltung 1.

so Dieser erste AnschluSpunkt 9 ist über einen Widerstand 11 an eine positive Speisespannung ( + ) gelegt und ist weiter mit einem Regelspannungseingang eines Zwischenfrequenzverstärkers 15 eines Fernsehempfängers verbunden. Die positive Speisespannung ist weiter an einen Anschluß 12 der integrierten Schaltung 1 gelegt, wodurch beispielsweise etwaige andere mit der Schwellenschaltung integrierte Schaltungen gespeist werden können.

Der Kollektor des zv/eiten Transistors 7 liegt an-

ho einem zweiten Anschlußpunkt 17 der Schwellenschaltung 1. Dieser zweite Anschlußpunkt 17 ist über einen Widerstand 19 an die positive Speisespannung ( + ) gelegt und weiter mit einem Regeleingang 20 eines Hochfrequenzteils 22 des Fernsehempfängers verbun-

h5 den.

Der Hochfrequenzteil 22 erhält über einen Eingang 24 ein Fernsehsignal, das in ein Zwischenfrequenzsignal umgewandelt wird. Dieses Zwischenfrequenzsignal wird