DE2839061B2

DE2839061B2 - Frequenzwandler

Info

Publication number: DE2839061B2
Application number: DE2839061A
Authority: DE
Inventors: Akira Katsuta Shibata; Yoshizumi Yokohama Watatani
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-09-09
Filing date: 1978-09-07
Publication date: 1979-10-25
Also published as: JPS5441611A; US4216431A; DE2839061A1

Description

Die Erfindung eignet sich für einen Frequenzwandler, der als integrierte Halbleiterschaltung herstellbar und insbesondere für eine Frequenzwandlung oder -umsetzung eines Träger-Chrormnanzsigiiales oder -farbartsignales in einer Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung für Chrominanz-Videosignal _ geeignet ist.

Wenn ein Chrominanz-Videosignal mit einer Videosignal-Aufzeichnungs- 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 *⁵ ursprüngliche Trägerfrequenz rückzuführen.

Ein Beispiel einer herkömmlichen integrierten Schaltung für die Frequenzwandlung ist in F i g. 1 dargestellt. Dieser Frequenzwandler ist für eine Wiedergabeschaltung einer Video-Band-Aufzeichnungseinrichtung geeignet und zum Rückführen eines Chrominanzsignales eines umgesetzten Tieffrequenzbandes in eine Frequenz von ca. 3,58 mHz im z. B. NTSC-System vorgesehen. In F i g. 1 ist der Frequenzwandler in der Form einer integrierten Halbleiterschaltung in einem Block in Strichpunktlinie dargestellt uno allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Ein Eingangsanschluß 2 ist mit dem Tieffrequenzband-Chrominanzsignal beaufschlagt, das in dem aus einem Magnetband gelesenen Signal enthalten ist. Eine Signalquelle c, entspricht dem Tieffrequenzband-Chrominanzsignale. Ein Anschluß 3 ist mit einem Träger e_c beaufschlagt, der für die Frequenzwandlung erforderlich ist. Der Träger e_c wird von einem Trägergenerator eingespeist, der in der Video-Band-Aufzeichnungseinrichtung enthalten ist und einer Signalquelle e_c entspricht. Diese beiden Signale werden in einem Multiplizierer einschließlich eines Vollabgleich-Differentialverstärkers aus Transistoren Pi bis Qj so verarbeitet, daß das Tieffreqgenzband-Chrominanzsignal mit einer Frequenz /idurch den Träger e_F mit einer Frequenz f_e geschaltet wird, um ein Signal e\ mit einer Frequenz (k — Q und ein Signal e* mit einer Frequenz (f_c + f_s) zu erzeugen, die an einem Ausgangsanschluß 4 abgegeben werden. Von diesen Ausgangssignalen wird ein notwendiges Signal, z. B, das Signal ei, der Frequenz (f_c — Q durch ein (nicht dargestelltes) Bandpaßfilter gewählt. Ein Anschluß 7 ist mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt Transistoren Qs bis Qio bilden ein Vorspannglied zum Vorspannen der Transistoren Q\ bis Qi.

Bei dieser herkömmlichen Schaltung besteht jedoch die Schwierigkeit, daß der Träger e_c zum Ausgangsanschluß 4 für die Signale ei und ei aus verschiedenen, weiter unten erläuterten Ursachen streut. In einem Beispiel eines Wiedergabesystems einer Video-Band-Aufzeichnungseinrichtung sind fc = 4,2 M Hü und F₅ = 100 bis HOOkHz gewählt, wobei vorgesehen ist, daß das notwendige oder gewünschte Signal ei eine Frequenz von 3,1 bis 4,! MHz und das unerwünschte Signal e_c eine Frequenz von 4,2MHz 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 Fachgeschalteten Filters auftreten. Entsprechend sollte das Streuen des Trägers möglichst klein gemacht werden, und insbesondere ist ein Verhältnis von e\/e_c erforderlich, das größer als 40 dB ist.

Das Streuen des Trägers wird zuerst durch den Unterschied im Kollektorgleichstrom zwischen den Transistoren Q$ und Qt hervorgerufen. Dieser Unterschied beruht auf einer kleinen Differenz zwischen den Basis-Emitter-Spannungen (im folgenden als Vi_x bezeichnet) der Transistoren Qs und Qt und einer kleinen Differenz zwischen den Widerstandswerten der Emitterwiderstände Λ31 und Rn und l-inn entsprechend ausgeschlossen werden, indem ein veränderlicher Widerstand 6 so eingestellt wird, daß die Kollektorgleichströme der Transistoren P₅ und Q₆ ausgeglichen sind.

Das Streuen des Trägers wird an zweiter Stelle durch ein Ungleichgewicht der Miller-Effekte aufgrund der Basis-Kollektor-Übergangskapazitäten der Transistoren Qi, Q2, Q) und φ hervorgerufen. Insbesondere werden die Basisimpedanzen der Transistoren Pi und Qa als Parallel-Endimpedanz einer Signalquellen-Impedanz des Trägers e_c und eines Widerstandswertes eines Vorspannwiderstandes Ru angenommen, während die Basisimpedanzen der Transistoren Q2 und Qj als Widerstandswert eines Vorspannwiderstandes R\2 allein bewertet werden. Da die Widerstandswerte der Widerstände Ru und Rn gleich zueinander ausgelegt sind, um den gleichen Vorspannungsbetrag anzulegen, werden die Basisimpedanzen der Transistoren Pi und Qa von den Impedanzen der Transistoren Q2 und Pj verschieden, was zu einem Unterschied in den Miller-Effekten führt. Dies bewirkt eine Differenz in den Spannungs-Verstärkungsfaktoren der Transistoren Qi und Qa, so daß die Signalwechselspannung am Kollektor des Transistors Qi von der Spannung am Kollektor des Transistors Qa verschieden wird. Diese Signalwechselspannungen können nicht gelöscht werden, was zum Streuen des Trägers führt.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist ein Anschluß 5 vorgesehen, der mit den Basisanschlüssen

der Transistoren Qi und Qj verbunden und für Wechselstromsignale über einen Kondensator C geerdet ist, und die Impulse der Träger-Signalquelle e_rwird ausreichend verringert, so daß die Miller-Effekte der Transistoren Qu Qi, Qs und Qa 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 nachteühafte Einschränkungen auf, und in diesem Fall beschränkt die Notwendigkeit des An- is Schlusses zur Unterdrückung der Träger-Streuung in ungünstiger Weise den Freiheitsgrad bei der Auslegung der integrierten Schaltung in großem Ausmaß.

Es ist daher Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen 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.

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 Differential- J5 transsitor-Paares verbunden ist und bei denen der Kollektor des anderen Transistors des einen Differentialtransistor-Paares mit demjenigen des anderen Transistors des anderen Differentialtransistor-Paares zusammenges .haltet sind, sind für die Ausgangsstufe -to vorgesehen und mit dem Kollektoren jeweils an die entsprechenden Emitter der Transistoren in Basischaltung angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren in Basisschaltung sind jeweils mit einem Lastwiderstand verbunden. Das Ausgangssignal wird am Kollektor des einen Transistors in Basisschaltung abgegriffen.

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

F i g. 1 ein Schaltbild eines Beispieles eines herkömmlichen integrierten Frequenzwandler, und

F i g. 2 ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Frequenzwandler.

In F i g. 2 ist ein erfindungsgemäßer Frequenzwandler gezeigt, der, ähnlich der in Fig. 1 dargestellten Schaltung, einen Vollabgleich-Differential verstärker oder -Differenzverstärker aufweist, der in der Form einer integrierten Schaltung hergestellt werden kann. Die Transistoren Qi bis Qr bilden den VoHabgleich-Differentialverstärker für die Frequenzwandlung, die Transistoren Qs bis Q\₀ bilden ein Vorspannungsglied, der Anschluß 3 nimmt einen Träger e_F auf, und der Anschluß 2 empfängt ein Tieffrequenzband-Chrominanzsignal, Im Unterschied zur Schaltung der Fig. I sind die Kollektoren der Transistoren Q\, Qi und die Kollektoren der Transistoren Qz, Q^ nicht direkt mit den Lastwiderständen verbunden, sondern jeweils an die Basisanschlüsse der Transistoren Qn und Qu in Basisschaltung angeschlossen, während Lastwiderstände Rl, Rl an die Kollektoren der zusätzlichen Transistoren Qn und Qn angeschlossen und ein Transistor Qu sowie ein Widerstand R^o beigefügt sind, um die Vorspannung an die Transistoren Qn und Q12 zu legen. Die Basisanschlüsse der Transistoren Qn und Qu sind mit dem Emitter des Vorspanntransistors Q\z zusammengeschaltet und bilden eine geringe Impedanz gegenüber einem Wechselstromsignal. D. h., die Kollektoren der .Transistoren Qi bis Q4 sind mit einer Last geringer Impedanz belastet. Entsprechend entsteht kein Wechselspannungssignal an den Kollektoren der Transistoren Qj bis Qj, und damit ist die Differenz im Spannungs-Verstärkungsfaktor aufgrund verschiedener Miller-Effekte nicht problematisch und das das unerwünschte Ausgangssignal darstellende Träger-Streuen kann verringert werden. Mit einem derartigen Aufbau ist also 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.

Die Kollektorströme der Transistoren Qi und Qt, die den notwendigen Signalstrom enthalten, werden durch den Emitter des Transistors Qn zu dessen Kollektor und dann zum Lastwiderstand Rl geschickt, um über den Anschluß 4 die frequenzmäßig umgesetzten Signale ei und β2 abzugeben. Eines der beiden Signale wird durch ein (nicht dargestelltes) Bandpaßfilter gewählt, um das notwendige Signal zu erzeugen.

Im Vergleich zur Schaltung der Fig. I hat das in Fig.? dargestellte Ausführungsbeispiel nicht den Anschluß 5 und den Kondensator Czur Wechselstrom-Erdung und weist dafür die drei Transistoren Qn, Q12 und Qu sowie den Vorspannungswiderstand /?4o auf. Die größere Anzahl derartiger Bauelemente, vvie Transistoren und eines Widerstandes, erhöht 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 Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 2 nicht erforderlich ist, das Signal an den Kollektoren der Transistoren Qi und Qj abzunehmen, ist die Anordnung des Transistors Qn nicht immer notwendig, und die Kollektoren der Transistoren Qi und Qj, die zjsammengeschaltet sind, können direkt an die Stromquelle angeschlossen werden, ohne die Vorteile der Schaltung zu beeinträchtigen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Frequenzwandler, mit 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 einen Transistor (Qt₂) in Basisschaltung, dessen Emitter an den Kollektoren "> eines Transistors (Qi, Q*) jeder der beiden Folgen der Differentialtransistor-Paare angeschlossen ist, wobei das Ausgangssignal am Kollektor des Transistors (Qn) in Basisschaltung abgenommen wird.

2. Frequenzwandler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Transistor (Qu) in Basisschaltung, dessen Emitter an den Kollektor des anderen Transistors (Qi, Qi) jeder der beiden Folgen der Differeüilaltransistor-Paare angeschlossen ist.

3. Frequenzwandler nach Ansprach !, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des anderen Transistors (Qu Qt) jeder der beiden Folgen der Differentialtransistor-Paare direkt mit einer Spannungsquelle verbunden ist.