DE2839061A1

DE2839061A1 - Frequenzwandler

Info

Publication number: DE2839061A1
Application number: DE19782839061
Authority: DE
Inventors: Akira Shibata; Yoshizumi Watatani
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-09-09
Filing date: 1978-09-07
Publication date: 1979-03-22
Also published as: DE2839061B2; JPS5441611A; US4216431A

Description

HITACHI, LTD.

5-1, 1-chome, Marunouchi, Chiyoda-ku

Tokyo (JAPAN)

Frequenzwandler

■Die Erfindung betrifft einen Frequenzwandler, der als integrierte Halbleiterschaltung herstellbar und insbesondere für eine Frequenzwandlung oder -umsetzung eines Träger-Chrominanzsignales oder -farbartsignales in einer Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung für Chrominanz-Videosignale geeignet ist.

Wenn ein Chrominanz-Videosignal mit einer Videosignal-Auf zeichnungs- und Wiedergabevorrichtung aufgezeichnet wird, wie z. B..mit einer Video-Band-Aufzeichnungseinrichtung, ist es üblich, das Helligkeitssignal einer Frequenzmodulation zu unterwerfen und eine Trägerfrequenz des Träger-Chrominanzsignales von ca. 3,58 MHz beispielsweise in eine Frequenz von ca. 600 bis 700 kHz umzuwandeln. Bei der Wiedergabe muß daher die Frequenzwandlung vorgesehen werden, um den Träger des umgesetzten Tieffrequenzbandes in die ursprüngliche Trägerfrequenz rückzuführen.

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Ein Beispiel einer herkömmlichen integrierten Schaltung für die Frequenzwandlung ist in Fig. 1 dargestellt. Dieser Frequenzwandler ist für eine ¥iedergabeschaltung einer Video-Band-Auf Zeichnungseinrichtung geeignet und zum Rückführen eines Chrominanzsignales eines umgesetzten Tieffrequenzbandes in eine Frequenz von ca. 3,58 MHz im z. B. NTSC-System vorgesehen. In Fig. 1 ist der Frequenzwandler in der Form einer integrierten Halbleiterschaltung in einem Block in Strichpunktlinie dargestellt und allgemein mit dem Bezugs zeichen 1 versehen- Ein Eingangsanschluß 2 ist mit dem Tieffrequenzband-Chrominanzsignal beaufschlagt, das in dem. aus einem Magnetband gelesenen Signal enthalten ist. Eine Signalquelle e entspricht

dem Tieffrequenzband-Chrominanzsignal. Ein Anschluß 3 ist mit einem Träger e beaufschlagt, der für die Frequenzwandlung erforderlich ist. Der Träger e wird von einem Trägergenerator eingespeist, der in der Video-Band-Aufzeichnungseinrichtung enthalten ist und einer Signalquelle e entspricht. Diese beiden Signale werden in "einem Multiplizierer einschließlich eines Vollabgleich-Differentialverstärkers aus Transistoren Q₁ bis Q- so verarbeitet, daß das Tieffrequenzband-Chrominanzsignal mit einer Frequenz f durch den Träger e mit einer Frequenz

S C

f geschaltet wird, um ein Signal e^ mit einer Frequenz (f f ) und ein Signal e~ mit einer Frequenz (f + f ) zu erzeu-

S c. CS

gen, die an einem Ausgangsanschluß ^ abgegeben werden. Von diesen Äusgangssignalen wird ein notwendiges Signal, z. B. das Signal e.. , der Frequenz (f - f ) durch ein (nicht dargestell-

J. CS

tes) Bandpaßfilter gewählt. Ein Anschluß 7 ist mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt. Transistoren Qn bis Q^₀ bilden ein Vorspannglied zum Vorspannen der Transistoren Q^, bis Qy.

Bei dieser herkömmlichen Schaltung besteht jedoch die Schwierigkeit, daß der Träger e zum Ausgangsanschluß Ί für die Signale e. und e~ aus verschiedenen, weiter unten erläuterten Ursachen streut. In einem Beispiel eines Wiedergabe-

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systems einer Video-Band-Aufzeichnungseinrichtung sind f = 4,2 MHz und f = 100 bis 1100 kHz gewählt, wobei vorgesehen ist, daß das notwendige oder gewünschte Signal e. eine Frequenz von 3jl bis 4,1 MHz und das unerwünschte Signal e eine Frequenz von 4,2 MHz aufweist. Entsprechend sind die Frequenzen des gewünschten und des unerwünschten Signales sehr nahe beieinander, wodurch Schwierigkeiten mit dem Ausschluß des unerwünschten Signales mittels lediglich des dem Ausgangsanschluß 4 nachgeschalteten Filters auftreten. Entsprechend sollte das Streuen des Trägexⁱs möglichst klein gemacht werden, und insbesondere ist ein Verhältnis von e_A/e erforderlich, das größer als 40 dB ist.

Das Streuen des Trägers wird zuerst durch den Unterschied im Kollektorgleichstrom zwischen den Transistoren Q_n. und Qr hervorgerufen. Dieser Unterschied beruht auf einer kleinen Differenz zwischen den Basis-Emitter-Spannungen (im folgenden als V, bezeichnet) der Transistoren Q₁- und Q,- und einer kleinen Differenz zwischen den Widerstandswerten der Emitterwiderstände FL·.. und R-,ρ und kann entsprechend ausgeschlossen werden, indem ein veränderlicher Widerstand 6 so eingestellt wird, daß die Kollektorgleichströme der Transistoren Q,- und Q,- ausgeglichen sind.

Das Streuen des Trägers wird an zweiter Stelle durch ein Ungleichgewicht der Miller-Effekte aufgrund der Basis-Kollektor-Übergangskapazitäten der Transistoren Q₁, Q₂, Q, und Q^ hervorgerufen. Insbesondere werden die Basisimpedanzen der Transistoren Q₁ und Qj, als Parallel-Endimpedanz einer Signalquellen-Impedanz des Trägers e„ und eines Widerstandswertes eines Vor-Spannwiderstandes R..,. angenommen, während die Basisimpedanzen der Transistoren Qp und Q, als Widerstandswert eines Vorspannwiderstandes R₁₂ allein bewertet werden. Da die Widerstandswer-

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te der Widerstände FL. und R.« gleich zueinander ausgelegt sind, um den gleichen Vorspannungsbetrag anzulegen, werden die Basisimpedanzen der Transistoren Q₁ und Q₁. von den Impedanzen der Transistoren Qp und Q^ verschieden, was zu einem Unterschied in den Miller-Effekten führt. Dies bewirkt eine Differenz in den Spannungs-Verstärkungsfaktoren der Transistoren Qp und Qj,, so daß die Signalwechselspannung am Kollektor des Transistors Qp von der Spannung am Kollektor des Transistors Qj. verschieden wird. Diese Signalwechselspannungen können nicht gelöscht werden, was zum Streuen des Trägers führt.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist ein Anschluß vorgesehen, der mit den Basisanschlüssen der Transistoren Qp und Q, verbunden und für Wechselstromsignale über einen Kondensator C geerdet ist, und die Impedanz der Träger-Signalquelle e wird ausreichend verringert, so daß die Miller-Effekte der Transistoren Q₁., Qp, Q-, und Qh auf ein vernachlässigbares Ausmaß herabgesetzt werden können. Diese Maßnahme erfordert jedoch den Wechselstrom-Erdungskondensator C einer großen Kapazität, der so umfangreich ist, daß er nicht in der integrierten Schaltung aufgebaut werden kann, was die Anordnung des äußeren Anschlusses 5 erfordert. Bei der Auslegung einer integrierten Schaltung mit vielen Funktionen legt eine steigende Anzahl von erforderlichen äußeren Anschlüssen nachteilhafte Einschränkungen auf, und in diesem Fall beschränkt die Notwendigkeit des Anschlusses zur Unterdrückung der Träger-Streuung in ungünstiger Weise den Freiheitsgrad bei der Auslegung der integrierten Schaltung in großem Ausmaß.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Frequenzwandler mit einer möglichst kleinen Anzahl von äußeren Anschlüssen anzugeben, der in der Form einer integrierten Schaltung aufgebaut werden kann und das Streuen des Trägers verringern kann.

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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Frequenzwandler mit einem Vollabgleich-Differentialverstärker vor, der sich dadurch auszeichnet, daß eine Last über einen Transistor in Basisschaltung an den Kollektor eines Transistors angeschlossen ist, der mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist. Mit einem derartigen Aufbau ist die Lastimpedanz von den Kollektoren der beiden Differentialtransistoren auf der Ausgangsseite eine niedere Impedanz, und die Signalspannung am Kollektor verschwindet nahezu, so daß das Träger-Streuen unabhängig von einem kleinen Ungleichgewicht verhindert werden kann.

Der Frequenzwandler, der in der Form einer integrierten Schaltung aufgebaut werden kann und zur Frequenzumsetzung eines Träger-Chrominanzsignales für die Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Chrominanz-Videosignale geeignet ist, hat also grundsätzlich einen Vollabgleich-Differentialverstärker oder -Differenzverstärker einschließlich drei Folgen gepaarter Differentialtransistoren. Zwei Folgen von Differentialtransistor-Paaren, bei denen der Kollektor eines Transistors eines Differentialtransistor-Paares mit demjenigen des entsprechenden einen Transistors des anderen Differentialtransistor-Paares verbunden ist und bei denen der Kollektor des anderen Transistors des einen Differentialtransistor-Paares mit demjenigen des anderen Transistors des anderen Differentialtransistor-Paares zusammengeschaltet sind, sind für die Ausgangsstufe vorgesehen und mit den Kollektoren jeweils an die entsprechenden Emitter der Transistoren in Basisschaltung angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren in Basisschaltung sind jeweils mit einem Lastwiderstand verbunden. Das Ausgangssignal wird am Kollektor des einen Transistors in Basisschaltung abgegriffen.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Beispieles eines herkömmlichen integrierten Frequenz-Wandlers, und

Fig. 2 ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Frequenzwandlers.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Frequenzwandler gezeigt, der, ähnlich der in Fig. 1 dargestellten Schaltung, einen Vollabgleich-Differentialverstärker oder -Differenzverstärker aufweist, der in der Form einer integrierten Schaltung hergestellt \verden kann. Die Transistoren Q. bis Q₇ bilden den Vollabgleich-Differentialverstärker für die Frequenzwandlung, die Transistoren Qn bis Q₁₀ bilden ein Vorspannungsglied, der Anschluß 3 nimmt einen Träger e auf, und der Anschluß 2 empfängt ein Tieffrequenzband-Chrominanzsignal. Im Unterschied zur Schaltung der Fig. 1 sind die Kollektoren der Transistoren Q₁, Q, und die Kollektoren der Transistoren Q„, Qj, nicht direkt mit den Lastwiderständen verbunden, sondern jeweils an die Basisanschlüsse der Transistoren Q₁₁ und Q₁₂ in Basisschaltung angeschlossen, während Lastwiderstände R-p, FL an die Kollektoren der zusätzlichen Transistoren Q₁₁ und Q_{1 ?} angeschlossen und ein Transistor Q₁-, sowie ein Widerstand Rj₄₀ beigefügt sind, um die Vorspannung an die Transistoren Q₁₁ und Q₁₂ zu legen. Die Basisanschlüsse der Transistoren Q₁₁ und Q₁₂ sind mit dem Emitter des Vorspanntransistors Q₁, zusammengeschaltet und bilden eine geringe Impedanz gegenüber einem Wechselstromsignal. D. h., die Kollektoren der Transistoren Q₁ bis Q^ sind mit einer Last geringer Impedanz belastet. Entsprechend entsteht kein Wechselspannungssignal an den Kollektoren der Transistoren Q₁ bis Q^ ₍ und damit ist die Differenz im Spannungs-Verstärkungsfaktor auf-

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grund verschiedener Miller-Effekte nicht problematisch und das das unerwünschte Ausgangssignal darstellende Träger-Streuen kann verringert werden. Die Kollektorströme der Transistoren Qp und Qj. j die den notwendigen Signalstrom enthalten, werden durch den Emitter des Transistors Q₁ ρ zu dessen Kollektor und dann zum Lastwiderstand Rj. geschickt, um über den Anschluß H die frequenzmäßig umgesetzten Signale e. und e_? abzugeben. Eines der beiden Signale wird durch ein (nicht dargestelltes) Bandpaßfilter gewählt, um das notwendige Signal zu erzeugen.

Im Vergleich zur Schaltung der Fig. 1 hat das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel nicht den Anschluß 5 und den Kondensator C zur Wechselstrom-Erdung und weist dafür die drei Transistoren Q.,., , Q₁- und Q.., sowie den Vorspannungswiderstand RhQ auf. Die größere Anzahl derartiger Bauelemente, wie Transistoren und eines Widerstandes, erhöht vernachlässigbar die Chipgröße und führt nicht zu einer umfangreichen integrierten Schaltung, und es ist offensichtlich, daß das Weglassen des äußeren Anschlusses vorzuziehen ist.

Da es beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 nicht erforderlich ist, das Signal an den Kollektoren der Transistoren Q. und Q, abzunehmen, ist die Anordnung des Transistors Q₁.. nicht immer notwendig, und die Kollektoren der Transistoren Q. und Q,, die zusammengeschaltet sind, können direkt an die Stromquelle angeschlossen werden, ohne die Vorteile der Schaltung zu beeinträchtigen.

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Claims

Ansprüche

einem Vollabgleieh-Differentialverstärker einschließlich zwei Folgen von Differentialtransistor-Paaren und einem weiteren Differentialtransistor-Paar, dessen Kollektoren an die Emitter der jeweiligen Folgen der Differentialtransistor-Paare angeschlossen sind,

gekennzeichnet

durch
2.

einen Transistor (Q-ip) in Basisschaltung, dessen Emitter an den Kollektor eines Transistors (Q₂, Qh) jeder der beiden Folgen der Differentialtransistor-Paare angeschlossen ist,

wobei das Ausgangssignal am Kollektor des Transistors (Q₁P) in Basisschaltung abgenommen wird.

Frequenzwandler nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch

einen weiteren Transistor (Q₁₁) in Basisschaltung, dessen Emitter an den Kollektor des anderen Transistors (Q^, Q-,) jeder der beiden Folgen der Differentialtransistor-Paare angeschlossen ist.
3.

Frequenzwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_s

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daß der Kollektor des anderen Transistors (Q₁, Q,) jeder der beiden Folgen der Differentialtransistor-Paare direkt mit einer Spannungsquelle verbunden ist.

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