DE2801653C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für die Übertragung zweier unabhängiger, elektrischer Signale und ihrer Verwendung in einen Farbfern­ sehgerät.

Ein Halbleiterkörper enthält eine Vielzahl von Elementen, beispielsweise Transistoren, Dioden und Widerstände. Diese Anzahl ist in letzter Zeit so groß geworden, daß der Gestehungspreis des Körpers dadurch kaum bestimmt wird. Es werden sogar im Körper mehr Transistoren integiert als augenscheinlich nötig ist, beispielsweise um eine bessere Temperaturstabilisierung zu erhalten oder weil ein Transistor oft leichter integrierbar ist als ein Wider­ stand. Dagegen ist die Anzahl Anschlußklemmen, mit denen Schaltungsanordnungen, die sich im Körper befinden, mit äußeren Elementen bzw. Leitungen verbunden sind, beschränkt und für den Gestehungspreis wohl bestimmend. Der Entwerfer wird daher bestrebt sein, diese Anzahl zu verringern, was oft den Vorteil ergeben wird, daß auch die Anzahl äußerer Elemente dadurch verringert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu ermöglichen, bei der ein und dieselbe Anschlußklemme zwei Funktionen erfüllen kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

An dieser Stelle sei angemerkt, daß beispielsweise aus dem Buch "Halbleiter-Schaltungstechnik", von V. Tietze und Ch. Schenk, Springer-Verlag, 1976, S. 104 bis 111, Kollektor- und Basisschaltungen für sich genommen bei Transistoren im Prinzip bekannt sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Schaltungsanordnung,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform derselben,

Fig. 3 eine weitere ausgearbeitete Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach Fig. 2.

In Fig. 1a ist 1 ein monolithisch integrierter Halbleiterkörper, in dem eine Anzahl Schaltungen integriert sind. Eine dieser Schaltungen enthält einen npn-Transistor 2 als Verstärker, dessen Basiselektrode als Eingangsklemme 3 ein von einer ersten Signalquelle 4 geliefertes Signal S ₁ zugeführt bekommt. Die Emitterelektrode des Transistors 2 ist mit einer Klemme 5 des Körpers 1 verbunden, an die eine zweite Signalquelle 6, die sich außerhalb des Körpers 1 befindet, angeschlossen ist und ein Signal S ₂ liefert. Die Kollektorelektrode 7 des Transistors 2 ist über einen Widerstand 8 mit einer eine Gleichspannung +V _B liefernden Speisequelle verbunden. Ein Pol der Signalquelle 4 bzw. 6 ist geerdet, d. h. für den Fall der Quelle 4, daß die betreffende Klemme derselben mit einer geerdeten Anschlußklemme 9 des Körpers 1 verbunden ist.

Im Betrieb ist der Transistor 2 für das erste Signal S ₁ als Emitterfolge wirksam, und das Signal S ₁ ist an einer Leitung 10 verfügbar, die an die Klemme 5 angeschlossen und mit äußeren (nicht dargestellten) Schaltungen verbunden ist. Anderer­ seits erfolgt durch das zweite Signal S ₂ eine emitterseitige Stromsteuerung in Basis-Grundschaltung, wobei an dem Emitter des Transistors 2 nur ein geringer Span­ nungsabfall durch das Signal S ₂ auftritt.

Durch den Widerstand 8 fließt der Kollektorstrom des Transistors 2. Dieser Strom enthält einen Anteil, der vom Signal S ₂ abhängig ist, so daß dieses Signal an der Elektrode 7, beispiels­ weise in Form einer Spannung, verfügbar ist. Es dürfte dem Fachmann einleuchten, daß der Transistor 2 auf geeignete Weise eingestellt sein muß und daß die innere Impedanz der Signalquellen für ein bestimmtes Resultat gewissen Anforderungen entsprechen muß. Hat beispielsweise die zweite Signalquelle 6 eine ausreichend hohe innere Impedanz, um als Stromquelle betrachtet werden zu können, während die erste Signalquelle 4 eine ausreichend niedrige innere Impedanz hat, um als Spannungsquelle betrachtet werden zu können, so beeinflussen sich die beiden Signale nahezu nicht, und der Kollektorstrom des Transistors 2 enthält das Signal S ₁ nicht. Aus dem Oben­ stehenden geht hervor, daß die Elektrode 3 ein Eingang für den Transistor 2 ist für das Signal S ₁, während die Klemme 5 ein Eingang für das Signal S ₂ und ein Ausgang für das Signal S ₁ ist, und daß die Elektrode 7 ein Ausgang für das Signal S ₂ ist, wobei die Klemme 5 zugleich eine Anschlußklemme des Körpers 1 ist.

Fig. 1b zeigt eine Schaltungsan­ ordnung, wobei sich die erste Signalquelle 4 nun außerhalb des Körpers 1 befindet, während die zweite Signalquelle 6 in diesen Körper aufgenommen ist. Mit Hilfe des äußeren Transistors 2 kann auf ähnliche Weise wie in Fig. 1a erhalten werden, daß eine Anschluß­ klemme 5 des Körpers 1 zum Zuführen des von der Quelle 4 erzeugten Signals S ₁ zum Körper sowie zum daraus Entnehmen des von der Quelle 6 erzeugten Signals S ₂ wirksam sein kann. Es ist ersichtlich, daß in Fig. 1a sowie in Fig. 1b keine Sonderanforderungen an die Form des Signals S ₁ und S ₂ gestellt sind, so daß die Schaltungsanordnung nach der Erfindung für analoge und digitale Signale geeignet ist.

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung in der Obenstehendes angewandt wird. Darin ist 1ein Halbleiterkörper, der Synchronsignale in einem Farb­ fernsehempfänger verarbeitet. Einer (nicht dargestellten) Eingangsklemme des Körpers 1 wird ein detektiertes Videosignal zugeführt, das vom Empfangsteil des Empfängers herrührt. Dieses Videosignal wird derart verarbeitet daß an den Ausgangsklemmen des Körpers 1 Signale verfügbar werden, die Verstärkern für die Horizontal- und Vertikalablenkung sowie Farbverarbei­ tungsstufen zugeführt werden können.

In Fig. 2 erzeugt die Signalquelle 4 ein positiv gerichtetes impulsförmiges Signal S ₁, das zum Austasten des Farbsynchronsignals sorgen muß. Eine derartige Quelle ist an sich bekannt und ist beispielsweise in der DE-OS 26 43 520 beschrieben worden. Die Vorderflanke dieses Impulses tritt in synchronisiertem Zustand eine kurze Zeit nach dem Auftritt der Rückflanke des Horizontal- Synchronimpulses auf, während die Rückflanke desselben eine kurze Zeit vor dem Auftritt der Rückflanke des Horizontal-Austastimpulses auftritt. Auch kann der Impuls S ₁ zum Festlegen des Schwarzpegels verwendet werden. Über zwei Transistorverstärker 11 und 12 wird das Signal S ₁ der Basiselektrode 3 des Transistors 2 zugeführt. In Fig. 2 bezeichnen entsprechende Bezugs­ zeichen dieselben Elemente wie in Fig. 1a.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Transistor 2 vom pnp-Typ. Mit der Kollektorelektrode 7 desselben sind der Widerstand 8, der andererseits über die Klemme 9 geerdet ist, und die Basis eines npn- Transistors 13 verbunden. Der Kollektorwiderstand 14 desselben ist ebenso wie die Basisvorspannungswider­ stände der Transistoren 12 und 2 mit der Anschlußklemme 15 des Körpers 1 verbunden, die an eine Speisequelle +V _B angeschlossen ist, während der Emitter des Transistors 13 mit der Erdklemme 9 verbunden ist.

An die Anschlußklemme 5 des Körpers 1, die mit der Emitterelektrode des Transistors 2 ver­ bunden ist, ist außerhalb des Körpers 1 ein Widerstand 16 angeschlossen, der andererseits mit einer Wicklung 17 eines Zeilenausgangstransformators verbunden ist. Daran sind im Betrieb positiv gerichtete Zeilenrück­ laufimpulse vorhanden.

Vor dem Auftritt des Impulses S ₁ herrscht an der Elektrode 3 eine Vorspannung von beispielsweise 4 Volt. Der Transistor 2 führt keinen Strom. Zu einem Zeitpunkt t ₁ tritt die als sehr steil vorausgesetzte Vorderflanke eines Zeilen­ rücklaufimpulses auf, der in Fig. 3a als Funktion der Zeit aufgetragen ist. Nach einer sehr kurzen Zeit überschreitet die Spannung an der Wicklung 17 den Wert von etwa 4,7 V, wodurch der Transistor 2 leitend wird. Durch den Widerstand 16 fließt ein Strom, der das Signal S ₂ ist, wobei die Wicklung 17 und der Widerstand 16 zusammen die Signalquelle 6 bilden. Die Spannung an der Klemme 5 (siehe Fig. 3c) wird nach dem Zeitpunkt t ₁ den Wert von etwa 4,7 V beibehalten.

Zu einem etwa 7 µs nach dem Zeitpunkt t ₁ im synchronisierten Zustand der Horizontal-Synchronschaltungen liegenden Zeitpunkt t ₂ tritt die Vorderflanke des Impulses S ₁ auf. Die Transistoren 11 und 12 werden leitend, und die Spannung an der Elektrode 3 steigt sehr schnell bis etwa auf den Wert der Spannung V _B und zwar bei­ spielsweise 12 V (siehe Fig. 3b). Hat der Impuls aus Fig. 3a eine Amplitude, die höher ist als etwa 12,7 V, so ist der Transistor 2 nach wie vor leitend und die Spannung an der Klemme 5 hat nach dem Zeitpunkt t ₂ etwa diesen Wert. Zu einem etwa 4 µs nach dem Zeitpunkt t ₂ liegenden Zeitpunkt t ₃ tritt die Rückflanke des Impulses S ₁ auf. Der Transistor 12 wird nichtleitend und die Spannung an der Elektrode 3 nimmt wieder den Wert von 4 V an, während die an der Klemme 5 den Wert von etwa 4,7 V annimmt. Zu dem Zeitpunkt t ₄, wo etwa 12 µs nach dem Zeitpunkt t ₁ die Rückflanke des Rücklaufimpulses (S ₂) auftritt, wird der Transistor 2 gesperrt.

Der an der Klemme 5 erhaltene Impuls (siehe Fig. 3c) enthält einen Impuls, der nahezu gleichzeitig mit dem Impuls S ₁ auftritt und an einer außerhalb des Körpers 1 mit der Klemme 5 ver­ bundenen Leitung 10 verfügbar ist. Dieser Impuls kann (nicht dargestellten) Farbverarbeitungsstufen zum Aus­ tasten des Farbsynchronsignals und zum Klemmen der Farbsignale auf den Schwarzpegel, die nach der Demodulation erhalten werden, zugeführt werden. Die zu den Zeitpunkten t ₁ und t ₄ auftretenden Flanken können zur Austastung während der Zeilenrücklaufzeit des video­ frequenten Signals im Luminanz- sowie im Chrominanz­ teil des Empfängers verwendet werden. Dies ist jedoch nicht wesentlich da auch der Horizontal-Rücklaufimpuls dafür verfügbar ist.

Aus dem Obenstehenden geht hervor, daß der Kollektorstrom des Transistors 2 zwischen den Zeitpunkten t ₁ und t ₄ schließt. Dieser Strom ergibt daher dieselbe Information wie der Rücklaufimpuls und ist folglich dem obengenannten Signal S ₂ in der Dauer gleich. Auch der Transistor 13 ist zwischen den Zeitpunkten t ₁ und t ₄ leitend, so daß der in Fig. 3d dargestellte Impuls am Kollektor verfügbar ist. Dieser Impuls kann als Bezugssignal für die im Körper 1 befindlichen Horizontal-Synchronschal­ tungen verwendet werden.

Fig. 4 zeigt eine weiter ausge­ arbeitete Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach Fig. 2, wobei dieselben Elemente mit denselben Bezugszeichen angegeben sind. Ein größerer Strom­ verstärkungsfaktor wird dadurch erhalten, daß gegenüber Fig. 2 der Transistor 2 durch die Kombi­ nation eines pnp-Transistors 2′ und eines npn- Transistors 2′′ ersetzt wird, wobei der Kollektor des Transistors 2′ mit der Basis des Transistors 2′′ und der Kollektor des Transistors 2′′ mit dem Emitter des Transistors 2′ verbunden ist. Bekannt­ lich verhält sich diese Kombination als pnp-Transistor, dessen Emitter durch die letztgenannte Verbindung gebildet wird und mit der Klemme 5 verbunden ist, während der Kollektor durch den Emitter des Transis­ tors 2′′ gebildet wird und mit der Erdklemme 9 ver­ bunden ist. Eine bessere Steilheit wird dadurch für die Flanken der Impulse erhalten, daß die erstgenannte Verbindung mit dem Kollektor eines Transistors 18 verbunden ist, dessen Emitter geerdet ist und der durch Impulse S ₁ in den leitenden Zustand gebracht wird.

Auf dieselbe Weise wie in Fig. 2 entsteht an der Klemme 5 der Impuls aus Fig. 3c. Weil die Spannung an der Wicklung 17 vor dem Zeitpunkt t ₁ und nach dem Zeitpunkt t ₄ negativ ist, würde ohne weitere Maßnahme auch die Spannung an der Klemme 5 negativ sein. Dies wird vermieden durch einen npn- Transistor 19, dessen Emitter mit der Klemme 5 und dessen Kollektor mit der Klemme 15 verbunden ist, während die Basis über einen Widerstand 20 mit der Anode einer Diode 21 verbunden ist, deren Kathode geerdet ist und die immer noch den durch einen Widerstand 22 fließenden Strom im leitenden Zustand gehalten wird, wobei der Widerstand 22 zwischen der Anode und der Klemme 15 liegt. Wenn die Spannung an der Klemme 5 positiv ist, ist der Transistor 19 nach wie vor gesperrt. Vor dem Zeitpunkt t ₁ und nach dem Zeitpunkt t ₄ ist der Transistor 19 leitend. Die Spannung an der Klemme 5 nimmt einen Wert an, der etwa 0,7 V niedriger ist als die Basisspannung des Transistors 19, d. h. etwa Null. Dies ist in Fig. 3c dargestellt.

Mit der Klemme 5 ist auch der Emitter eines pnp-Transistors 23 verbunden, dessen Basis die Impulse S ₁ zugeführt bekommt, während der Kollektor mit der Basis eines npn- Transistors 24 verbunden ist. An diesem Kollektor ist ein Impuls nach Fig. 3d vorhanden, so daß die Funktion des Kollektors dieselbe ist wie die der Kollektorelektrode 7 in Fig. 1 und 2. Am Kollektor des Transistors 24 ist das Bezugssignal S ₂ verfügbar und zwar zur weiteren Verarbeitung in den Horizon­ tal-Synchronschaltungen. Statt des Transistors 23 wäre es auch möglich, den Transistor 2′ mit einem zweiten Kollektor zu versehen.

Im Obenstehenden ist der Transistor 2 bzw. die Kombination 2′, 2′′ während des zwischen den Zeitpunkten t ₁ und t ₄ liegenden Zeitintervalls leitend, weil der Impuls aus Fig. 3a eine Amplitude hat, die höher ist als etwa 12,7 V. Im entgegengesetzten Fall wird der Transistor 2 bzw. die Kombination 2′, 2′′ zwischen den Zeitpunkten t ₂ und t ₃ gesperrt. Die Spannung an der Klemme 5 nimmt einen Wert an, der etwa der genannten Amplitude entspricht, so daß auch in diesem Fall ein Impuls, dessen Flanken zu den Zeitpunkten t ₂ und t ₃ auftreten, an der Klemme 5 verfügbar ist.

Es dürfte einleuchten, daß Abwandlungen der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 bzw. 4 möglich sind, wobei die Horizontal-Rücklauf­ impulse negativ sind und/oder der Transis­ tor 2 bzw. die Kombination 2′, 2′′ vom npn-Typ ist. Auch kann dafür gesorgt werden, daß der Transistor 2 bzw. die Kombination 2′, 2′′ nach dem Zeitpunkt t ₁ gesperrt wird statt in den leitenden Zustand ge­ bracht zu werden.

Claims (10)

1. Schaltungsanordnung für die Übertragung zweier unabhängiger, elektrischer Signale (S ₁, S ₂) über eine einzige Klemme (5), wobei in diese Klemme (5) für das erste Signal (S ₁) der Ausgang und für das zweite Signal (S ₂) der Eingang ist, mit einem Transistorverstärker (2), dessen als Eingangsklemme (3) dienender Basisanschluß mit einer ersten Signalquelle (4), die das erste Signal (S ₁) liefert, verbunden ist, dessen Emitteranschluß über die Klemme (5) mit einer zweiten Signalquelle (6), die das zweite Signal (S ₂) liefert, verbunden ist, und dessen Kollektoranschluß mit einer Ausgangsklemme (7) für das zweite Signal (S ₂) verbunden ist, wobei die Impedanzen der Signalquellen (4, 6) derart unterschiedlich gewählt sind, daß der Transistorverstärker (2) für das erste Signal (S ₁) in der Art einer Kollektorschaltung und für das zweite Signal (S ₂) in der Art einer Basisschaltung wirkt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil der Schaltungsanordnung den Transistorverstärker (2) und die erste Signalquelle (4) enthält, daß ein zweiter Teil der Schaltungsanordnung die zweite Signalquelle (6) enthält, daß einer der beiden Teile in einem monolithisch inte­ grierten Halbleiterkörper (1) aufgenommen ist, daß der andere Teil sich außerhalb des Körpers befindet, und daß die Klemme (5) eine Anschlußklemme des Halbleiterkörpers (1) bildet.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil der Schaltungs­ anordnung sich innerhalb des integrierten Halbleiter­ körpers (1) befindet (Fig. 1a).

4. Schaltungsanordnung nch Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil der Schaltungsanordnung sich innerhalb des integrierten Halbleiterkörpers (1) befindet (Fig. 1b).

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistorverstärker aus nur einem Transistor (2) besteht, daß die Basiselektrode des Transistors die Eingangsklemme (3) bildet, daß die Emitterelektrode die Klemme (5) bildet, daß die Kollektor­ elektrode die Ausgangsklemme (7) bildet.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Signale (S ₁, S ₂) impulsförmig sind.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistorverstärker (2) einen Transistor enthält, der durch das zweite Signal (S ₂) in den leitenden bzw. gesperrten Zustand gebracht werden kann.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistorverstärker (2) durch zwei Transistoren (2′, 2′′) von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp gebildet ist.

9. Verwendung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7 in einem Farbfernsehempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal (S ₁) ein Impuls zum Austasten des Farbsynchronsignals ist, während das zweite Signal (S ₂) ein Horizontal-Rücklaufimpuls ist.

10. Verwendung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Ausgangsklemme (7) verfügbare Signal ein Bezugssignal für eine in den Halbleiterkörper aufgenommene Horizontal-Synchronschaltung ist.