DE3345297C2 - Schaltung zum Erzeugen einer Signalverzögerung - Google Patents
Schaltung zum Erzeugen einer SignalverzögerungInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Signalerzeugungsschaltung zum Erzeugen eines verzögerten Signales in Reaktion auf ein Puls-Taktsignal mit einer Verzögerungszeit, die im wesentlichen unbeeinflußt ist von Veränderungen der Versorgungsspannung oder der Temperatur. Ein Spannungskomparator empfängt ein erstes Eingangssignal von einem Spannungsteiler einer Spannungsteilerschaltung, die über die Spannungsquelle geschaltet ist. Die andere Eingangsklemme des Komparators ist an eine RC-Schaltung und an eine Klemme eines Schalters angeschlossen, dessen andere Klemme mit der Spannungsquelle verbunden ist. Die Lage des Schalters wird durch das Ausgangssignal der taktgebenden Signalquelle bestimmt.
Description
die Betriebsweise der Schaltung gemäß F i g. 7A zu beschreiben.
F i g. 2A ist ein Blockdiagramm eines grundsätzlichen Ausführungsbeispiels einer Schaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung, während F i g. 2B eine Zeitdarstellung der Spannungssignale an verschiedenen Schaltungspunkten
in der Schaltung gemäß der F i g. 2A darstellt.
In der F i g. 2A bezeichnet das Bezugszeichen V4 eine
Bezugsspannung, das Bezugszeichen Vi eine Vergleichsspannung
und das Bezugszeichen SW einen Schalter.
Wenn eine Taktsignalerzeugungsschaltung 1 einen Puls eines Signales Si erzeugt, wird der Schalter SW
eingeschaltet, wie dies in Fig.2B gezeigt ist, so daß ein
Ladestrom durch den von außen angeschlossenen Kondensator C fließt. Zu diesem Zeitpunkt gleicht die Spannung
am Schaltungspunkt 52 der Bezugsspannung V,. In diesem Fall erzeugt die Vergleichsschaltung 2 ein Ausgangssignai
Sj. Wenn das Signal Si auf den niedrigen
Pegel zurückkehrt, wird der Schalter SW ausgeschaltet Der Entladestrom des Kondensators C fließt durch einen
von außen angeschlossenen Widerstand R. In diesem Fall nimmt die Spannung E an dem Schaltungsspunkt
Si folgenden Wert an:
E= V1,- e-'/Kc
Die Zeit To, die die Spannung E benötigt, um gleich
der Vergleichsspannung Vi zu werden, beträgt:
T0= -
wobei:
Vb = (R2Z(R,+R2)) V1.
Daher gilt folgende Gleichung:
T0 RClOgJR2Z(R1 + R2)).
Daher gilt folgende Gleichung:
T0 RClOgJR2Z(R1 + R2)).
Das bedeutet, daß die Zeit T0, die durch den Widerstandswert
der Vergleichswiderstände R\ und R2 und
durch den Kapazitätswert des Kondensators C bestimmt ist, unabhängig von den absoluten Werten der
Spannungen V3 und Vi ist. Die Zeit To kann selbstverständlich
auf einfache Weise durch Einstellen der Werte des von außen angeschlossenen Widerstands R und des
von außen angeschlossenen Kondensators C geändert werden.
Ein Ausführungsbeispiel einer Signalerzeugungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend
unter Bezugnahme auf Fig.3 beschrieben. In
der F i g. 3 bilden die Transistoren Qi und Q2 ein Differenzenpaar,
das durch eine Konstantstromschaltung mit einem Transistor Qe betrieben wird. Die Transistoren
Qi und ζ>4 bilden eine Stromspiegelschaltung. Das bedeutet,
daß der Transistor <?4 einen Strom durchläßt, der
demjenigen entspricht, der durch den Transistor Qi
fließt
Ein Transistor Q$ wird zur Stromverstärkung verwendet,
der einen Strom an den von außen angeschlossenen Widerstand R und an den von außen angeschlossenen
Kondensator Canlegt Die Transistoren Q\ bis Qs
bilden einen Verstärker mit 100°/oiger negativer Rückkopplung, der durch den Transistor Qe, betrieben wird,
welcher als Konstantspannungsquelle und als Schalter arbeitet
Die Transistoren Qj und Qs bilden ein Differentialpaar,
das durch die Stromquelle /0 betrieben wird. Die Transistoren Qs und ζ»)0 bilden eine Stromspiegelschaltung.
Das heißt, der Transistor ζ>,ο läßt einen Strom
durch, der demjenigen gleicht, der durch den Transistor Qs fließt. Die Transistoren Qt bis Qw und die Stromquelle
/o bilden eine Verstärkerschaltung, die eine extrem hohe Spannungsverstärkung hat. Der Verstärker
dient als Spannungsvergleichsschaltung 2.
ίο In der Fig.3 bezeichnet das Bezugszeichen V, eine
intern erzeugte Bezugsspannung mit einem geeigneten Wert. Weiterhin bezeichnet in der F i g. 3 das Bezugszeichen
Si ein zeitgebendes Signal, das zur Steuerung des Ladens und des Entladens verwendet wird. Wenn das
zeitgebende Signal Si auf einen hohen Pegel angehoben wird, wird der Transistor Qe betrieben, um zu verursachen,
daß der Differentialverstärker betrieben wird. Die Spannung an der Basis des Transistors Q2, d. h. die Spannung
an der äußeren Anschlußklemme wird gleich der Spannung an der äußeren Verbindungsklemme und
wird somit gleich der Spannung an der Basis des Transistors Qt, d. h. der Bezugsspannung Va. In diesem Fall
wird ein Strom durch den Transistor Q5 zu einem von
außen angeschlossenen Widerstand R und zu einem von außen angeschlossenen Kondensator C zugeführt. Der
Transistor Qs hat eine (Strom-)Kapazität, die hoch genug
ist, um den Kondensator C schnell zu laden.
Wenn das Signal Si auf niedrigen Pegel eingestellt
wird, wird das Betreiben des Transistors <?6 unterbrochen.
Demzufolge werden alle Transistoren Qi bis <?5
nichtleitend und der Kondensator C wird entladen. In diesem Fall nimmt die Spannung E an dem Schaltungspunkt S2 folgenden Wert an:
*-t/RC
Die Fehlerkomponente ist lediglich der Basisstrom des Transistors Qi. Der Fehler kann unerheblich klein
gemacht werden, indem ein Transistor verwendet wird, der ein ausreichend hohes Λ/ε hat, oder indem ein Transistor
in Dariington-Schaltung verwendet wird.
Die Vergleichsspannung Vi wird an die Basis des Transistors Qg in der Spannungsvergleichsschaltung 2
angelegt. Wenn E = V4 wird, wird das Ausgangssignal
S3 auf einen niedrigen Pegel eingestellt. Die Zeitdauer
T0, die die Spannung E benötigt, um den Wert der Vergleichsspannung
Vb anzunehmen, beträgt:
= -RClOgJR2Z(Ri+R2))
Selbst wenn daher sich die Bezugsspannung Va mit
der Temperatur oder der Versorgungsspannung ändert, wird dadurch die Zeitdauer T0 nicht beeinflußt
Ein Faktor, der die Zeitdauer 7b beeinflußt, ist R2I(Ri+R2).
Veränderungen dieser Widerstandswerte können kompensiert werden, indem ein veränderlicher Widerstand
als von außen angeschlossener Widerstand R verwendet wird. Das heißt, die Veränderungen können
durch Einstellen des veränderbaren Widerstands kompensiert werden. Die Widerstände R: und R2 haben die
gleiche Temperaturcharakteristik, da sie innere Widerstände des ICs sind. Wenn daher einmal die Einstellung
des veränderlichen Widerstands ausgeführt ist, wird die Zeitdauer 7o nicht mehr durch Temperaturveränderungen
beeinflußt
Ein weiterer Faktor, der die Temperatur 7o beeinflußt,
ist das Produkt RC. Allerdings kann dieser Effekt
dadurch beseitigt werden, indem ein Widerstand und ein Kondensator verwendet werden, die sehr stabile Temperaturcharakteristika
haben.
Der von außen angeschlossene Kondensator C kann an die Leistungsquelle Vx gemäß F i g. 4 angeschlossen
sein. Allerdings sei angemerkt, daß in diesem Fall die Betriebsweise der Schaltung durch Störungskomponenten
der Leistungsquelle beeinflußt wird.
Die Signalerzeugungsschaltung kann abgewandelt werden, wie dies in F i g. 5 gezeigt ist, wobei anstelle von
NPN-Transistoren und von PNP-Transistoren, wie sie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 verwendet
werden, Transistortypen von entgegengesetzter Leitfähigkeit verwendet werden, d. h. PNP-Transistoren und
NPN-Transistoren.
F i g. 6A zeigt ein weiteres Ausführur.gsbeispie! einer
Signalerzeugungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Ausführungsbeispiel wird dadurch gebildet, daß ein R-S-FIip-Flop 3 zu der Schaltung gemäß
F i g. 2A zugefügt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Zeitdauer von der Vorderkante des zeitgebenden
Signales eingestellt werden, wie dies in F i g. 6B gezeigt ist.
Das R-S-Flip-Flop 3_wird durch das zeitgebende Signal
Si gesetzt. Das Q-Signal des Flip-Flop 3 schaltet
den Schalter SW aus, um den Kondensator C zu entladen. Wenn die Spannung an dem Schaltungspunkt S2
gleich der Vergleichsspannung Vj, wird, wird das Ausgangssignal S3 der Spannungsvergleichsschaltung 2 auf
einen hohen Pegel angehoben, um dadurch das R-S-Flip-Flop 3 zurückzusetzen. Daher wird das Q-Signal
auf einen hohen Pegel angehoben, um den Schalter SW einzuschalten, end um somit den Kondensator C zu laden.
Daher wird der Pegel des Ausgangssignals S3 schnell verändert, wobei der Kondensator geladen
bleibt, bis der nächste Puls des Signales Si an die Schaltung
angelegt wird.
F i g. 7A zeigt wiederum ein anderes Ausführungsbeispiel
einer Signalerzeugungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall bilden zwei Spannungsvergleichsschaltungen
2 und 2' einen Fensterkomparator, mit dem ein Puls mit einer Zeitverzögerung gegenüber dem Auftreten eines Triggersignals erzeugt
wird, wie dies in F i g. 7 B gezeigt ist
Die Schaltung gemäß F i g. 7 kann zum Erzeugen von Verschlüsselungssignalen zum verschlüsselten Blockieren
eines Videosignals verwendet werden.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, wird die Signalerzeugungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung
nicht durch Veränderungen der Versorgungsspannung beeinflußt, und ist selbst in dem Fall temperaturkompensiert,
in dem die Temperatur in dem Inneren des IC von der Umgebungstemperatur abweicht Daher
kann bei der Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung die Zeitkonstante mit einer hohen Genauigkeit
eingestellt werden.
Die Signalerzeugungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine einfache Bauweise und lediglich
eine äußere Anschlußklemme.
60
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Schaltung zum Erzeugen einer Signalverzögerung, bestehend aus einer Bezugsspannungsquelle,
einer Spannungsteilerschaltung, die über die Bezugsspannungsquelle geschaltet ist, einem Komparator,
dessen einer Eingang mit dem Teilerabgriff der Spannungsteilerschaltung verbunden ist, einer
RC-Kombination aus einem Widerstand und einem Kondensator, deren eine, miteinander verbundenen
Anschlüsse mit dem anderen Eingang des Komparators verbunden sind und deren andere Anschlüsse
mit der Bezugsspannungsquelle verbunden sind, und einem von einem Taktsignal gesteuerten Schalter,
dessen einer Anschluß mit dem Verbindungspunkt von Widerstand und Kondensator und dessen anderer
Anschluß mit der Bezugsspannungsquelle verbunden ist und dessen Schaltstellungen den Lade-
und Entladevorgang des Kondensators steuern, d a durchgekennzeichnet, daß die anderen Anschlüsse
von Widerstand (R) und Kondensator (C) der ÄC-Kombination gemeinsam mit dem einen Pol
der Bezugsspannungsquelle (V,) verbunden sind und der andere Anschluß des Schalters (SW) mit dem
anderen Pol der Bezugsspannungsquelle (V,) verbunden ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
30
der Schalter ist von einem ersten Differenzverstärker (Qs, Q2) gebildet, der einen Betriebsstrom von einer schaltbaren Konstantstromquelle
(Q6), die durch das Taktsignal gesteuert wird, erhält und einen Eingang aufweist, der an
die Bezugsspannungsquelle (V1J angeschlossen ist,
eine erste Stromspiegelschaltung (Q3, Q4) ist an
die Ausgänge des ersten Differenzverstärkers (Qu Qi) angeschlossen,
40
ein Ausgang des ersten Differenzverstärkers (Q\<
Qi) ist mit dem Eingang eines Stromverstärkers (Q5) verbunden, an dessen Ausgang die
ftC-Schaltung angeschlossen ist,
die Spannungsteilerschaltung (R\, R2) ist mit ihrem
Ausgang (Vt,) mit dem einen Eingang eines zweiten Differenzverstärkers (Qi, Qs) verbunden,
dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Stromverstärkers (Q5) verbunden ist,
an dem zweiten Differenzverstärker (Q1, Qg) ist
eine zweite Stromspiegelschaltung (Q9, Q10) angeschlossen.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
60
der erste Differenzverstärker enthält einen ersten Transistor (Q[) eines ersten Leitfähigkeitstyps, an dessen Basis die Bezugsspannung (Va)
anliegt, und einen zweiten Transistor (Q2) des
ersten Leitfähigkeitstyps, dessen Emitter mit dem des ersten Transistors (Q\) verbunden ist,
die erste Stromspiegelschaltung enthält einen dritten Transistor (Q3) des zweiten Leitfähigkeitstyps,
dessen Basis und Kollektor mit dem Kollektor des ersten Transistors (Qs) verbunden
sind und dessen Emitter an eine erste Klemme einer Versorgungsspannungsquelle (Vcc)
angeschlossen ist, und einen vierten Transistor (Q4) des zweiten Leitfähigkeitstyps, dessen Kollektor
mit dem Kollektor des zweiten Transistors (Q2) verbunden und dessen Basis an die
des dritten Transistors (Q3) angeschlossen ist und dessen Emitter mit der ersten Klemme der
Versorgungsspannungsquelle (Vcc) verbunden ist,
der Stromverstärker enthält einen fünften Transistor (Q5) des ersten Leitfähigkeitstyps,
dessen Basis mit dem Kollektor des zweiten Transistors (Q2) verbunden ist und dessen Kollektor
an die erste Klemme der Versorgungsspannungsquelle (Vcc) angeschlossen ist und
dessen Emitter mit der Basis des zweiten Transistors (Q2) verbunden ist,
die /?C-Schaltung ist einenends mit dem Emitter des fünften Transistors (Q5) verbunden und anderenends
mit der zweiten Klemme der Versorgungsspannungsquelle ( Vcc),
die schaltbare Konstantstromquelle enthält einen sechsten Transistor (Q6) des ersten Leitfähigkeitstyps,
dessen Kollektor mit den Emittern der ersten und zweiten Transistoren (Qi, Q2)
verbunden und dessen Emitter über einen ersten Widerstand (R\) mit der zweiten Quelle der
Versorgungsspannungsquelle (Vcc) verbunden ist und dessen Basis das Taktsignal zugeführt ist,
die Spannungsteilerschaltung (R1, R2) ist zwischen
die Basis des ersten Transistors (Qi) und
die zweite Klemme der Versorgungsspannungsquelle (Vcc) geschaltet,
die Konstantstromquelle (I0) ist mit einer ersten
Klemme an die zweite Klemme der Versorgungsspannungsquelle (Vcc) angeschlossen,
der zweite Differenzverstärker enthält einen siebenten Transistor (Qi) des ersten Leitfähigkeitstyps
mit einer Basis, die an einen Emitter des fünften Transistors (Qs) angeschlossen ist,
und mit einem Emitter, der an die zweite Klemme der Konstantstromquelle (k) angeschlossen
ist, und einen achten Transistor (Q8) des ersten
Leitfähigkeitstyps mit einer Basis, die an den Ausgang (Vb) der Spannungsteilerschaltung
(Ru R2) angeschlossen ist, und einen Emitter, der mit dem Emitter des siebten Transistors
(Qj) verbunden ist,
die zweite Stromspiegelschaltung enthält einen neunten Transistor (Q9) des zweiten Leitfähigkeitstyps,
dessen Basis und Kollektor mit dem Kollektor des siebenten Transistors (Q7) verbunden
sind und dessen Emitter an die erste Klemme der Versorgungsspannungsquelle (Vcc) angeschlossen ist, und einen zehnten
Transistor (Q,o) des zweiten Leitfähigkeitstyps,
dessen Kollektor mit dem des achten Transi-
stors (Qb) verbunden ist und dessen Basis an die des neunten Transistors (Q3) angeschlossen ist
und dessen Emitter an die erste Klemme der Versorgungsspannungsquelle (Vcc) angeschlossen
ist,
wobei ein Ausgangssignal an der; Kollektoren des achten und zehnten Transistors (Qs, Qio) erzeugt
wird.
4. Srhaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß der Schalter von einem RS-Flip-Flop (3) betätigt ist, dessen 5-Eingang das Taktsignal zugeführt
ist und dessen (^-Ausgang das Steuersignal für den Schalter liefert, und daß das Ausgangssignal
des Vergleichers (2) dem /?-Eingang des RS-Flip-Flops
(3) zugeführt ist.
5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsteilerschaltung (R1, R2,
A3) einen weiteren Teilerabgriff (Vc) niedrigeren Pegels
als der erste Teilerabgriff (Vb) aufweist, der mit
dem einen Eingang eines zweiten Komparators (2') verbunden ist, dessen anderer Eingang mit der RC-Kombination
verbunden ist, und daß das Taktsignal und der Ausgang des ersten Komparators (2) die in
ersten und zweiten Eingängen einer ODER-Schaltung invertiert und der Ausgang des zweiten Komparators
einem dritten Eingang der nämlichen ODER-Schaltung nicht-invertiert zugeführt sind,
welche ODER-Schaltung das Ausgangssignal liefert
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Erzeugen einer Signalverzögerung, die
in der Form einer integrierten Schaltung hergestellt werden kann.
Eine übliche Schaltung derselben allgemeinen Art, vergl. US-PS 33 65 586, ist in der F i g. 1A dargestellt. In
der F i g. 1A bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Taktpuls-Signalerzeugungsschaltung;
das Bezugszeichen 2 eine Vergleichsschaltung; die Bezugszeichen R\ und Ri
Widerstände zum Erzeugen einer Vergleichsspannung; das Bezugszeichen V\ eine Vergleichsspannung; das Bezugszeichen
Qi einen schaltenden Transistor; das Bezugszeichen
R einen zeitgebenden Widerstand, der von außen an die Schaltung angeschlossen ist; und das Bezugszeichen
C einen zeitgebenden Kondensator, der ebenfalls von außen an die Schaltung angeschlossen ist.
Wenn die zeitgebende Signalerzeugungsschaltung einen Puls eines Signales Si erzeugt, wird der schaltende
Transistor Q\ eingeschaltet, so daß die Spannung an dem Schaltungspunkt 52 die Kollektorsättigungsspannung
Vces des Transistors Q\ wird, wie es in F i g. 1B
dargestellt ist. Wenn das Signal S\ auf den niedrigen Pegel zurückkehrt, wird der schaltende Transistor Q\
nichtleitend. Als Ergebnis hiervon fließt ein Ladestrom durch den Kondensator C über den Widerstand R. In
diesem Fall kann die Spannung E an dem Schaltungspunkt 52 durch folgende Gleichung dargestellt werden:
£·= Vcc{\ -e-'/Ä9 +
Die Zeitdauer T, die zum Aufbau der Spannung E = V] benötigt wird, beträgt:
T = ÄCloge (1 -(Vx - VcEsyVcc
Wenn E = Vj wird, verändert sich der Zustand der
Vergleichsschaltung 2, so daß die Vergleichsschaltung ein aktives Ausgangssignal erzeugt
Bei der üblichen, oben beschriebenen Schaltung enthält
die Zeitdauer T, die die Spannung am Schaltungspupkt 5z benötigt um gleich der Vergleichsspannung zu
werden, Terme der Versorgungsspannung Vcc und der
Veränderungen der Kollektorsättigungsspannung Vces· Ebenfalls beeinflussen Temperaturänderungen die Zeitdauer
T. Daher ist es unmöglich, die Zeitdauer T mit einer hohen Genauigkeit festzulegen. Dies ist insbesondere
bei einer Schaltung für niedrige Spannung schwierig, die mit einer niedrigen Versorgungsspannung arbeitet.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, die oben beschriebenen Schwierigkeiten zu überwinden,
die bei einer üblichen derartigen Schaltung auftreten. Insbesondere liegt ein Ziel der vorliegenden Erfindung
darin, eine Schaltung zum Erzeugen einer Signalverzögerung zu schaffen, die nicht durch Veränderungen der
Versorgungsspannung oder der Temperatur oder durch Veränderungen der Charakteristika der Transistoren
beeinflußt wird, welche eine einfache Schaltungsanordnung hat und die dazu geeignet ist, in der Form einer
integrierten Schaltung hergestellt zu werden.
Gemäß diesen und weiteren Zielen der vorliegenden Erfindung ht eine temperaturstabile Schaltung vorgesehen,
die dazu geeignet ist, in der Form einer integrierten Schaltung hergestellt zu werden und die einen Schalter
enthält, der durch ein Taktsignal betätigt wird. Eine Vergleichsspannung, die einer Eingangsklemme einer Vergleichsspannung
zugeführt wird, wird durch widerstandsmäßiges Spannungsteilen der Spannung einer
Gleichstromleistungsquelle erzeugt. Eine ÄC-Zeitkonstantenschaltung
ist durch den Schalter mit der Gleichstromquelle verbunden. Die Spannung über die Zeitkonstantenschaltung
wird an einen zweiten Eingang der Vergleichsschaltung angelegt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungsbeispiele nach dem Stand der
Technik sowie bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. IA ein Schaltungsdiagramm einer üblichen Signalerzeugungsschaltung;
F i g. 1B ein Signaldiagramm, das für die Beschreibung
der Betriebsweise der in F i g. 1A gezeigten Schaltung
verwendet wird;
F i g. 2A ein Schaltungsdiagramm einer grundsätzlichen Schaltungsanordnung einer Signalerzeugungsschaltung
gemäß der vorliegenden Erfindung;
F i g. 2B ein Signaldiagramm, das zur Beschreibung der Betriebsweise der Schaltung nach F i g. 2A verwendet
wird;
F i g. 3 ein Schaltungsdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Signalerzeugungsschaltung gemäß der
vorliegenden Erfindung;
Fig.4 und 5 Schaltungsdiagramme von Abwandlungen der Signalerzeugungsschaltung gemäß F i g. 3;
Fig. 6A ein Schaltungsdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels
einer Signalerzeugungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
F i g. 6B ein Signaldiagramm, das verwendet wird, um
die Betriebsweise der Schaltung gemäß F i g. 6A zu beschreiben;
Fig. 7A ebenfalls ein Schaltungsdiagramm eines anderen
Ausführungsbeispiels einer Signalerzeugungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
F i g. 7B ein Signaldiagramm, das verwendet wird, um
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