DE2433887B2 - Monolithisch integrierbare schaltung zum ausgleichsstromfreien anlegen einer gleich- und/oder wechselspannung an einen schaltungspunkt beliebigen potentials - Google Patents

Description

Auf fast allen Teilgebieten der Elektronik stellt sich gelegentlich die Aufgabe, an einen Schaltungspunkt, der auf einem vorgegebenen Potential beliebiger Größe liegt, eine Gleich- und/oder Wechselspannung so anzulegen, daß zwischen dem Schaltungspunkt beliebigen Potentials und der anzulegenden Spannungsquelle kein Ausgleichsstrom auftritt. Diese Forderung ist von sich aus lediglich bei Gleichheit des Potentials des Schaltungspunkts und der anzulegenden Spannung erfüllt, bereitet jedoch in allen anderen Fällen Schwierigkeiten, was sich mit konventionellen Mitteln nur im Falle einer anzulegenden gleichspannungsfreien Wechselspannung durch Zuführen der Wechselspannung über einen Kondensator beheben läßt. Es gibt jedoch auch Fälle, in denen auf diesen Kondensator ebenfalls verzichtet werden muß, wie beispielsweise in monolithisch integrierten Schaltungen, bei denen die Realisierung von Kondensatoren größerer Kapazitätswerte (größer als etwa 50 pF) bekanntlich aus Platzgründen nicht möglich ist. Bei monolithisch integrierten Schaltungen stellt sich daher das aufgezeigte Problem sowohl für Gleich- als auch Wechselspannungen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Schaltung zum ausgleichsstromfreien Anlegen einer Gleich- und/oder Wechselspannung an einen auf beliebigem Potential liegenden Punkt einer Schaltung f>5 ohne Verwendung eines Kondensators im Falle einer anzulegenden Wechselspannung anzugeben, die insbesondere zur Realisierung als monolithisch integrierte Schaltung geeignet ist Diese Aufgabe wird von der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden zusammen mit der Erfindung anhand der Figuren der Zeichnung im folgenden näher erläutert

Fig. 1 zeigt anhand eines einfachen Ersatzschaltbildes das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip,

F i g. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Farbfernsehgerät-Schaltung, und zwar bei der Ankopplung des Nord-Süd-Korrektursignals an den Ausgang des Vertikal-Ablenkimpuls-Generators, und

Fig.3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei der Ankopplung des N F-Ausgangssignals eines Ton-ZF-Demodulators an den der Einstellung der Mittenspannung der Audio-Gegentakt-Leistungsendstufe dienenden Schaltungspunkt.

In F i g. 1 ist der auf beliebigem Potential liegende Punkt feiner Schaltung durch den Abgriff des aus den Widerständen Al, RI bestehenden und über der Betriebsspannung Ub liegenden SpannungsteUers symbolisiert. Diesem Schaltungspunkt P soll die Gleichspannung U und/oder die Wechselspannung u ausgleichsstromfrei zugeführt werden. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß am Schaltungspunkt P die beiden Konstantstromquellen K 1, K 2 angeschlossen sind, die die beiden Ströme /1 /2 liefern, die bezüglich des Schaltungspunktes P einander entgegengesetzt gleich sind. In F i g. 1 ist dies dadurch erreicht, daß die Konstantstromquelle /C¹ zwischen dem Schaltungspunkt P und dem spannungsführenden Pol + der Betriebsspannungsquelle Ub Hegt, während die Konstantstromquelle K 2 zwischen dem Schaltungspunkt P und dem Schaltungsnullpunkt liegt. Die anzulegende Gleichspannung Ubzw. die anzulegende Wechselspannung u wird nun nach der Erfindung dem Eingang mindestens einer der beiden Konstantstromquellen K 1, K 2 zugeführt, in F i g. 1 also dem Eingang der Konstantstromquelle K 1.

Aufgrund der Eigenschaft von Konstantstromquellen, im Idealfall einen unendlich großen, im Realfall einen für den vorgesehenen Zweck ausreichend großen Innenwiderstand zu haben, ist der dem Schaltungspunkt P zugeführte bzw. von diesem abgeführte Strom unabhängig von dem Potential dieses Punktes. Es ist daher auch nicht möglich, daß über die Konstantstromquellen ein anderer als der eingestellte Strom fließen kann, d. h. daß über sie kein zusätzlicher Strom fließen kann und somit die das Potential des Schaltungspunkts Permöglichende Spannungsquelle keinen Strom über die beiden Konstantstromquellen zu schicken vermag. Daher ist es möglich, mindestens einer der beiden Konstantstromquellen die anzulegende Gleich- und/oder Wechselspannung an ihrem Eingang zuzuführen und dem Konstantstrom gewissermaßen zu überlagern. Die beiden im folgenden zu erläuternden Beispiele zeigen die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung.

In F i g. 2 ist die Anwendung der Erfindung bei der Ankopplung des Nord-Süd-Korrektursignals von Farbfernsehern an den Ausgang des Vertikal-Ablenkimpuls-Generators gezeigt. In F i g. 2 ist mit 1 der Nord-Süd-Modulator bezeichnet, der Eingangssignale mit der Zeilenfrequenz f_t und mit der Bildfrequenz /s zugeführt erhält.

Der Ausgang des Ncrd-Süd-Modulators arbeitet auf die beiden Konstantstromquellen K 3, K 4, deren erste zwischen dem spannungsführenden Pol + der Batterie-

spannung Ub und dem Ausgang und deren zweite zwischen dem Schaltungsnullpunkt und dem Ausgang liegt In F i g. 2 sind die Konstantströme dieser beiden Konstantstromqueilen so gewählt, daß der Strom der Konstantstromquelle K 4 doppelt so groß ist wie der der Konstantstromquelle K 3.

Diese Bedingung ist nichi zwingend, sondern entspricht nur einem speziellen Ausführungsbeispiel.

Die Konstantstromquelle K 3 ist mit der am Schaltungspunkt P liegenden Konstantstromquelle K1 und die Konstantstromquelle K 4 mit der Konstantstromquelle K2 zu je einer Stromspiegelschaltung 51, S 2 zusammengefaßt Stromspiegelschaltungen sind an sich bekannt vgl. die Zeitschrift »Funktechnik«, 1973, Nr. 9 Seiten 313 und 314. Ihre wesentliche Eigenschaft besteht darin, daß sie zwei Konstantströme zu liefern in der Lage ist deren konstantes Stromverhältnis durch die Dimensionierung vorgebbar ist In Fig.2 ist das Stromverhältnis der aus den Konstantstromquellen K1, K 3 gebildeten Stromspiegelschaltun3 Sl gleich 1, d. h. jede der beiden KonstantstromqueUen führt den Strom /1. Dagegen ist das Stromverhältnis bei der aus den Konstantstromqueilen K 2, K 4 gebildeten Stromspiegelschaltung S2 so gewählt daß in der Konstantstromquelle K 4 ein doppelt so großer Strom wie in der Konstantstromquelle K 2 fließt wobei wiederum die oben erwähnte Bedingung erfüllt ist, daß der Strom der Konstantstromquelle K 4 doppelt so groß ist wie der der Konstantstromquelle K 3. In den Konstantstromqueilen K 1, K 2, K 3 fließt daher jeweils der Strom /1, während in der Konstantstromquelle K 4 der Strom /2 fließt

Am Schaltungspunkt P liegt einerseits über den Widerstand R die Ausgangsspannung des Vertikal Ablenkimpuls-Generators 2 und andererseits die Vertikal-Leistungsendstufe 3.

In F i g. 2 ist durch die mittels des rechts gezeigten Spannungsteilers gegebene Spannung Urcrnoch gezeigt, daß der Vertikal-Ablenkimpuls-Generator 2 eine Einstellmöglichkeit für die Mitten-Ruhespannung der im allgemeinen als Gegentaktendstufe aufgebauten Vertikalendstufe aufweisen kann. Die Referenzspannung Uref ist im Ausgangssignal des Vertikal-Ablenkimpuls-Generators 2 als Gleichspannungsanteil enthalten und liegt somit über den Widerstand R auch am Schaltungspunkt P. Durch Anwendung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips, wie es in der linken Hälfte der F i g. 2 gezeigt ist, ist es somit möglich, das Nord-Süd-Korrektursignal und die einen Gleichspannungsanteil enthaltenden Ablenkimpulse am Schaltungspunkt P ausgleichsstromfrei zusammenzuführen und damit die Vertikal-Leistungsendstufe anzusteuern.

In Fig.3 ist ein weiteres Anwendu.igsbeispiel der Erfindung gezeigt, und zwar handelt es sich dabei um die Ankopplung des NZ-Ausgangssignals des Ton-ZF-Teils eines Rundfunk- oder Fernsehempfängers an den der Einstellung der Mittenspannung der Audio-Gegentakt-Leistungsendstufe dienenden Schaltungspunkt. In F i g. 3 besteht der Demodulator des Ton-ZF-Tei!s aus dem links in Form einer aus Differenzverstärkern aufgebauten Multiplizierschaltung gezeigten Quadraturdemodulator, dessen vier Eingängen das Ton-ZF-Signal der Frequenz /z/rzugeführt ist

Das Ausgangssignal des Quadratur-Demudulators ist dem in der einen Hälfte der Stromspiegelschaltung Sl fließenden Strom /3 überlagert Hierbei ist wiederum das Stromverhältnis /1//3 konstant

Die Stromspiegelschaltung S 2 besteht aus den npn-Transistoren T2, T2', wobei das Stromverhältnis der beiden in dieser Stromspiegelschaltung fließenden Ströme 12/13 ebenfalls wiederum konstant ist. Die zusätzliche Bedingung, daß der im Transistor T2' fließende Strom 2/3 doppelt so groß ist wie der im Transistor TV fließende Strom /3, ist durch die Quadratur-Demudulationsschaltung a priori bedingt und vorgegeben.

Die Stromspiegelschaltung S1 ist in bekannter Weise so aufgebaut, daß deren einer Transistor, nämlich der Transistor Tl', durch Verbindung von dessen Basis mit dessen Kollektor als Diode geschaltet ist Diese Maßnahme ergibt an der Basis des Transistors Ti das für die Eigenschaft als Konstantstromquelle und Stromspiegelschaltung wichtige konstante Basispotential. Bei der Konstantstromquelle S 2 ist dagegen an die Basen der Transistoren Γ2, T 2' das konstante Potential Uk angelegt.

Die in den Transistoren Ti, Tl fließenden Kollektorströme, die zum Schaltungspunkt P fließen bzw. von diesem abfließen, sind wiederum wie auch bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 einander entgegengesetzt gleich. Am Schaltungspunkt P liegt über den Widerstand R die mittels eines Spannungsteilers gebildete, der Einstellung der Mittenspannung der Audio-Leistungsendstufe 4 dienende Einstellspannung Ur. Dem Abgriff dieses Spannungsteilers ist ferner über einen weiteren Spannungsteiler die Gegenkopplungsspannung Ug zugeführt, die mittels des Kondensators C integriert ist. Am Schaltungspunkt P liegt der eine Eingang eines Differenzverstärkers, dessen Ausgänge die Audio-Leistungsendstufe ansteuern und dessen einer Ausgang ebenfalls von der Gegenkopplungsspannung ^beeinflußt wird.

Durch die Anwendung der Erfindung ist es somit auch hier möglich, zwei an sich nicht ausgleichsstromfrei zusammenführbare Potentiale so zu vereinigen, daß kein Ausgleichsstrom fließt, und dieses gemeinsame Potential dann einer weiteren elektronischen Schaltungsstufe zuzuführen.

Die Erfindung ist bei monolithisch integrierten Schaltungen besonders vorteilhaft anwendbar, da sich die erwähnten Stromspiegelschaltungen in monolithisch integrierten Schaltungen einfach realisieren lassen und monolithisch integrierte Stromspiegelschaltungen hinsichtlich ihres Stromverhältnisses bei der Herstellung genau einstellbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Monolithisch integrierbare Schaltung zum ausgleichsstromfreien Anlegen einer Gleich- und/oder Wechselspannung an einen auf beliebigem Potential liegenden Punkt einer Schaltung ohne Verwendung eines Kondensators im Falle eine^r anzulegenden Wechselspannung, dadurch gekennzeichnet, daß am auf beliebigem Potential ι ο liegenden Schaltungspunkt (P) zwei Konstantstromquellen (Ki, K2), die Ströme (Ii, /2) gleicher Stärke, aber bezüglich des Schaltungspunktes entgegengesetzten Vorzeichens führen, angeschlossen sind und daß dem Eingang mindestens einer der beiden Konstantstromquellen die anzulegende Gleich- und/oder Wechselspannung (U, !^zugeführt ist

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquellen (K 1, K 2) Teile von Stromspiegelschaltungen (S\,S2) sind, bei denen jeweils mindestens ein Ausgangsstrom entgegengesetzt gleich mindestens einem Ausgangsstrom einer weiteren Stromspiegelschaltung ist.

3. Anwendung der Schaltung nach Anspruch 1 oder 2 bei der Ankopplung des Nord-Süd-Korrektursignals von Farbfernsehern an den Ausgang des Vertikal-Ablenkimpuls-Generators.

4. Anwendung der Schaltung nach Anspruch 1 oder 2 bei der Ankopplung des N F-Ausgangssignals des Demodulators, insbesondere des Quadratur-Demodulators, eines Ton-ZF-Teils an den der Einstellung der Mittenspannung der Audio-Gegentakt-Leistungsendstufe dienenden Schaltungspunkt.

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