DE69119150T2 - Lesekopfverstärker - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kopfverstärker für ein Heim-Videogerät VTR, insbesondere einen zur Integration in eine integrierte Schaltung geeigneten Kopfverstärker.
Technischer Hintergrund
• Ein Kopfverstärker ist ein Verstärker eines Heim-Videogerätes, dem zuerst von einem Magnetkopf ein Wiedergabesignal eingegeben wird. Ein in einer integrierten Schaltung eingerichteter Kopfverstärker, dessen Schaltung in Figur 2 dargestellt ist, ist z.B. aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 55-153108 bekannt.
• Ein weiteres Beispiel ist in der japanischen offenlegungsschrift Nr. 57-169909 vorgestellt.
• In Figur 2 wird ein Wiedergabesignal von einem Videokopf 1 über einen Eingangsanschluß 2 an die Basis eines emittergeerdeten, in einer integrierten Schaltung eingerichteten Transistors 3 geleitet, wo das Signal verstärkt und an den Kollektor eines basisgeerdeten Transistors 4 abgegeben wird, der mit dem emittergeerdeten Transistor 3 in Kaskade geschaltet ist. Das verstärkte Wiedergabesignal wird über einen ersten Puffertransistor 5 an die Basen der Transistoren 7 und 8 weitergeleitet, die einen Differenzverstärker bilden. Die Wechselstrom-Signalkomponenten der Wiedergabesignal-Ausgabe vom ersten Puffertransistor 5 werden an der Basis des Transistors 8 durch eine Glättungsschaltung mit einem Widerstand 9 und einem Kondensator 10 auf eine Gleichstrom-Komponente reduziert, während das Wiedergabesignal an der Basis des Transistors 7 durch den Differenzverstärker verstärkt und an den Ausgangsanschluß 12 geleitet wird.
• Die Ausgabe des Wiedergabesignais vom ersten Puffertransistor 5 wird zur Basis des emittergeerdeten Transistors 3 über einen zweiten Puffertransistor 13 und einen Rückkopplungswiderstand 14 zurückgeführt, die eine negative Rückkopplung bilden, um alle Komponenten des ursprünglichen Signals, einschließlich der Wechselstrom- und Gleichstromkomponenten, ohne irgendeine veränderung zurückzuführen. Dadurch wird die Eingangsimpedanz an der Basis des emittergeerdeten Transistors 3 konstant gehalten, um so das Wiedergabesignal mit einer flachen Frequenzcharakteristik zu verstärken.
• Ein Hauptproblem dieser Schaltung besteht jedoch darin, daß ein Kondensator 10 der Glättungsschaltung von außen an den integrierten Schaltkreis angeschlossen werden muß und sich dadurch die Anzahl der Anschlüsse des integrierten Schaltkreises erhöht. Wenn der Kopfverstärker aus Figur 2 mit einem Vierkopf-Videogerät verwendet wird, werden vier solcher Schaltkreise benotigt und die Komplikationen der externen Kondensatoren und der zusätzlichen Anschlüsse machen sich bemerkbar. In der Schaltung von Figur 2 ist die Emitterspannung des ersten Puffertransistors 5 durch VBE (Basis-Emitter-Spannung) des emittergeerdeten Transistors 3, den Spannungsabfall am Rückkopplungswiderstand 14 und VBE des zweiten Puffertransistors 13 bestimmt; VBE variiert von der einen integrierten Schaltung zur anderen aufgrund der Abweichung in der Herstellung der integrierten Schaltkreise. Dadurch kann die Emitterspannung des ersten Puffertransistors 5 variieren, und die Vorspannung des Transistors 8 muß dieser Abweichung folgen, was die Verwendung eines Glättungsschaltkreises notwendig macht. Wenn die an die Basis des Transistors 8 angelegte Vorspannung festgelegt ist, verursacht die Schwankung der Emitterspannung des ersten Puffertransistors 5 einen Offset des Differenzverstärkers , und das schwache Wiedergabesignal wird verzerrt.
• Ferner müssen aus einem Heim-Videogerät unnötige Signale aus dem Wiedergabesignal beseitigt werden. Ein Beispiel solcher unnotigen Signale sind Radiofrequenz-Schaltkriechimpulse (30Hz), die auftreten, wenn zwischen den Signalen zwei rotierender Köpfe gewechselt wird.
Beschreibung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, weist ein Vestärkermittel auf, dem von einem Kopf ein Wiedergabesignal eingegeben wird, ein Differenzverstärkermittel, dem die Ausgabe des Verstärkermittels und eine Bezugsspannung eingegeben werden, ein Vergleichsmittel, das die Ausgabe des Verstärkermittels mit der Bezugsspannung vergleicht, und ein Rückkopplungsmittel, das die Ausgabe des Vergleichsmittels zurückführt. Ein Offset zwischen den beiden Eingängen des Differenzverstärkermittels wird zu null, indem die Ausgabe des Vergleichsmittels zum Verstär kermittel zurückgeführt wird.
• Weiterhin hat die vorliegende Erfindung, wie sie in Anspruch 5 definiert ist, ein Mittel, das dem Rückkopplungsschleifenweg mit dem Vergleichsmittel und dem Rückkopplungsmittel eine Frequenzcharakteristik gibt. Auf diese Weise wird Rauschen im Wiedergabesignal beseitigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Figur 1 ist ein Schaltplan gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
• Figur 2 ist ein Schaltplan nach dem Stand der Technik.
• Figur 3 ist ein Diagramm, das die Frequenzcharakteristik der Schaltung von Figur 2 darstellt.
• Figur 4 ist ein Diagramm, das die Frequenzcharakteristik der Schaltung von Figur 1 darstellt.
Beste Ausführungsform der Erfindung
• In Figur 1 ist eine Ausführungsform gemäß der Erfindung gezeigt. Das Bezugszeichen 15 bedeutet eine Spannungsquelle, Bezugszeichen ist eine Rückkopplungsschaltung zum Vergleichen der Ausgabe eines ersten Puffertransistors 5 mit der Stärke der Spannungsquelle 15, und Bezugszeichen 20 bedeutet einen Hochpaßfilter, zum Rückkoppeln einer Hochfrequenz-Komponente des Ausgangssignals eines zweiten Puffertransistors 13 zu einem emittergeerdeten Transistor 3. Die Rückkopplungsschaltung weist einen Differenzverstärker auf, dessen Ausgabepegel sich gemäß der Frequenz des Ausgabesignals des ersten Puffertransistors 5 verändert, sowie dritte und vierte Puffertransistoren 18 und 19.
• Wenn kein Signal anliegt, wird die Emitterspannung des ersten Puffertransistors 5 oder die Basisspannung des Transistors 7 durch einen Transistor 21 und einen Transistor 22 des Differenzverstärkers mit der Bezugsspannung der Spannungsquelle 15 verglichen. Wenn die Basisspannung des Transistors 21 höher ist als die des Transistors 22, wächst die Kollektorspannung des Transistors 22 an, und die Emitterspannung des vierten Puffertransistors 19 wird durch den dritten Puffertransistor 18 erhöht. Die Basisspannung des emittergeerdeten Transistors 3 wächst an, die Kollektorspannung des basisgeerdeten Transistors 4 nimmt ab, wodurch die Emitterspannung des ersten Puffertransistors 5 zwangsweise verringert wird. Die Emitterspannung des ersten Puffertransistors 5 wird schließlich moduliert und gelangt auf denselben Pegel der Bezugsspannung der Spannungsquelle 15; d.h., daß eine negative Rückkopplungsschleife gebildet wird. Da die Bezugsspannung der Spannungsquelle 15 ebenso an die Basis des Transistors 8 angelegt wird, sind die Basisspannungspegel der Transistoren 7 und 8 hinsichtlich des Gleichstroms immer äquivalent; deshalb bleibt der Offset gleich null, und der Differenzverstärker verstärkt ein Wechselstromsignal, das aus dem ersten Puffertransistor 5 kommt, ohne Verzerrung.
• Ein kombinierter Widerstand RE aus Widerständen 23, 24 und 25 auf der Emitterseite des Differenzverstärkers , hat einen geringeren Widerstand als der Widerstand RC auf der Kollektorseite. Der kombinierte Widerstand RE hat den gleichen Widerstand wie ein Widerstand r. Ein Kondensator C&sub1; hat die Kapazität von etwa 50 pF, was hinreichend klein ist, um ihn in einer integrierten Schaltung einzurichten.
• Das effektive Frequenzband des Video-Wiedergabesignals liegt zwischen 100 kHz und 10 MHz, wie in Figur 3 gezeigt, und der Pegel des Wiedergabesignals muß innerhalb dieses Bandes konstant gehalten werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird das Wiedergabesignal über den Frequenzbereich von 100 kHz bis 10 MHz mit einer konstanten Verstärkung wiederhergestellt, während es für Frequenzen kleiner als dieses Band mit einer geringeren Verstärkung aufbereitet wird, wobei die Wiederherstellung von unnötigen Signalen vermieden wird.
• Wenn bezüglich Figur 1 ein Wiedergabesignal mit einer Frequenz unterhalb von 100 kHz an den Eingangsanschluß 2 angelegt wird, wird das Wiedergabesignal mit der Bezugsspannung der Spannungsquelle 15 verglichen. In diesem Fall ist die Verstärkung des Differenzverstärkers sehr groß, da die Verstärkung durch das Verhältnis RC/RE bestimmt wird; deshalb wird ein Signal mit der gleichen Frequenz aber einer größeren Amplitude als das Wiedergabesignal am Kollektor des Transistors 22 erzeugt und an den Emitter des vierten Puffertransistors 19 ausgegeben. Da, wenn am Emitter des vierten Puffertransistors 19 das Rückkopplungssignal erzeugt wird, der Rückkopplungswiderstand 14 in Figur 1 dem in Figur 2 entspricht, wird der Betrag der negativen Rückkopplung zu der Basis des emittergeerdeten Transistors 3 groß, und deshalb ist die Eingangsimpedanz an der Basis geringer als diejenige in Figur 2. Sobald die Eingangsimpedanz klein wird, wird der Pegel des Wiedergabesignals schwächer, wie in Figur 4 gezeigt. Da das Hochpaßfilter das Wiedergabesignal nicht passieren läßt, wird die Funktion der gesamten Schaltung nicht beeinträchtigt.
• Sobald die Frequenz des Wiedergabesignals anzuwachsen beginnt, fängt die Verstärkung des Differenzverstärkers an zu fallen, da die Serienschaltung des Widerstandes r und des Kondensators C&sub1; gegeüber dem Differenzverstärker auf der Kollektorseite als Widerstand zu wirken beginnt. Der Pegel des Rückkopplungssignals, das an der Basis des emittergeerdeten Transistors 3 anliegt, schwächt sich dann ab, wodurch seine Eingangsimpedanz erhöht wird und der Pegel des Wiedergabesignals anwächst, wie in Figur 4 gezeigt. Wenn die Frequenz des Wiedergabesignals sich weiter erhöht und in das effektive Frequenzband eintritt, wird die Impedanz des Transistors 21 und des Transistors 22 auf der Kollektorseite nur durch den Widerstand r bestimmt, und deshalb wird die Verstärkung des Differenzverstärkers zu eins, und am Emitter des vierten Transistors 19 bleibt der Pegel des Wiedergabesignals unverändert. Da der Rückkopplungswiderstand 14 in Figur 1 dem Rückkopplungswiderstand 14 in Figur 2 entspricht, funktioniert die Schaltung in Figur 1 auf dieselbe Weise wie die Schaltung in Figur 2; d.h., daß die Eingangsimpedanz des emittergeerdeten Transistors 3 konstant bleibt. Während die Eingangsimpedanz konstant bleibt, bleibt auch der Pegel des Wiedergabesignals konstant, wie in Figur 4 gezeigt. Das Signal verändert die Ausgangs-Gleichstromspannung des ersten Puffertransistors nicht.
• Da das Hochpaßfilter mit einem Kondensator C&sub2; von 50 bis 60 pF eine hohe Grenzfrequenz hat, können sehr wenige Wiedergabesignale das Filter passieren, wenn das Signal eine Frequenz innerhalb des effektiven Bandes hat.
• Folglich ist die Schaltung in Figur 1 in der Lage, das Wiedergabesignal innerhalb des effektiven Bandes ohne Hilfe eines externen Kondensators zu verstärken.
• Bezüglich Figur 4 werden die Wiedergabesignale mit Frequenzen unterhalb des effektiven Bandes abgeschwächt, um unnötige Signale (z.B. 30 Hz-Impulsgeneratorimpulse eines Hilfsschaltkreises), die in diesem Frequenzband auftauchen, zu beseitigen.
• Im Differenzverstärker in Figur 1 wird ein PNP-Transistor verwendet; jedoch zeigt dieser Transistor zuweilen eine unzureichende Antwortcharakteristik einschließlich Phasenverschiebung, was ein unvorteilhaftes Verhalten des Pegels des Wiedergabesignals verursacht, wie in Figur 4 als gestrichelte Linie dargestellt ist, und eine unsaubere negative Rückkopplung zur Folge hat. Um diesen Nachteil zu kompensieren wird nach der vorliegenden Erfindung ein Hochpaßfilter eingerichtet, und die Rückkopplung findet über eine andere Schleife statt, wenn das Wiedergabesignal eine bestimmte Grenze überschreitet, wodurch die Eingangsimpedanz des emittergeerdeten Transistors 3 konstant gehalten wird, sogar dann, wenn im Rückkopplungsschaltkreis ein PNP-Transistor verwendet wird.
Möglichkeiten der industriellen Verwendung
• Dementsprechend benötigt ein Kopfverstärker nach der vorliegenden Erfindung nur sehr wenig externe Teile und eine geringe Anzahl von Anschlüssen und ist deshalb sehr nützlich als ein in einer integrierten Schaltung eingerichteter Kopfverstärker.

Claims (5)

1. Kopfverstärker mit

einem Verstärkermittel (3, 4, 5), dem von einem Magnetkopf ein Wiedergabesignal eingegeben wird,

einem Differenzverstärkermittel (6), dem die Ausgabe des Verstärkermittels und eine Bezugsspannung (15) eingegeben werden,

einem Vergleichsmittel (17), das die Ausgabe des Verstärkermittels mit der Bezugsspannung vergleicht,

einem Rückkoppelungsmittel (16, 19), das die Ausgabe des Vergleichsmittels an den Eingang des Verstärkermittels zurückführt,

wobei der Kopfverstärker ein Wiedergabesignal ausgibt, das durch den Differenzverstärker verstärkt wurde.

2. Kopfverstärker nach Anspruch 1,

mit einem Frequenzcharakterisierungsmittel, das dem Rückkopplungsschleifenweg einschließlich des Vergleichsmittels (17) und des Rückkopplungsmittels (16) eine Frequenzcharakteristik gibt.

3. Kopfverstärker nach Anspruch 1,

mit einem Paar Transistoren (21, 22), die einen Differenzverstärker bilden, und einer Reihenschaltung eines Kondensators (C&sub1;) und eines Widerstands (r) an der Kollektorseite des Transistorpaares (21, 22).

4. Kopfverstärker nach Anspruch 1 oder 2,

mit einem Hochpaßfilter (20), der die Ausgabe des Verstärkermittels erhält, wobei das Hochpaßfilter die Hochfrequenzcharakteristik der Rückkoppelungsschleife kompensiert.

5. Kopfverstärker mit:

einem Verstärkermittel (3, 4, 5), das ein Wiedergabesignal von einem Kopf verstärkt,

einem Differenzverstärkermittel (6), das die Differenz zwischen dem Ausgabesignal des Verstärkermittels und einer Bezugsspannung (15) verstärkt,

einem Rückkoppelungsschaltungsmittel (17), das die Ausgabe des Verstärkermittels mit der Bezugsspannung vergleicht und ein mit einem hohen Verstärkungsfaktor verstärktes Signal ausgibt, wenn die Frequenz der Ausgabe des Verstärkermittels geringer ist als das effektive Frequenzband eines Wiedergabe-Videosignals, und ein mit einem geringeren Verstärkungsfaktor als der hohe Verstärkungsfaktor verstärktes Signal ausgibt, wenn die Frequenz der Ausgabe des Verstärkungsmittels höher ist als das effektive Frequenzband, einem Rückkoppelungswiderstand (14), der das Ausgangssignal des Rückkoppelungsschaltungsmittels zum Eingang des Verstärkers leitet,

wobei das Verstärkermittel ein durch das Differenzverstärkermittel verstärktes Wiedergabesignal ausgibt.