FI79004B - Foerstaerkare som innehaoller foerstaerknings distributionsreglering foer kaskadkopplade foerstaerkningssteg. - Google Patents

Description

Vahvistin, joka sisältää vahvistuksen jaon säädön kaska- dikytketyille vahvistusasteille 1 79004

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdan-5 non mukainen vahvistin.

Keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetty.

Tämän keksinnön periaatteiden mukaisesti vah-yistuksensäätövälineet yhdistetään vahvistimen ensim-10 mäiseen ja toiseen vahvistusasteeseen, mitkä asteet kaskadikytketään signaalin vahvistusta varten. Vahvistuksen säätö samanaikaisesti säätää ensimmäisen ja toisen vahvistusasteen vastaavat vahvistukset keskenään vastakkaisiin suuntiin, vastaavien vahvistus-15 asetuksien ollessa suuruudeltaan keskenään sellaisessa suhteessa, että vahvistuksen jakoa asteiden kesken muutetaan tuntuvasti häiritsemättä vahvistimen koko-naisvahvistusta.

Tämän keksinnön valaisevan suoritusmuodon 20 mukaisesti kumpikin vahvistus-säädetty vahvistusaste käsittää kaksi transistoria, jotka on järjestetty differentiaalivahvistimen muotoon, kytkemällä yhteiskytketyt emitterielektrodit virtalähdetransistorin kollektori-elektrodiin. Virtalähdetransistorien kanta-emitteritiet 25 kullekin asteelle ovat kytketyt sarjaan yhteisen esi-jännitelähteen yli DC säätövastus on kytketty rinnan toisen virtalähdetransistorin kanta-emitteritien kanssa. Rinnakkaisvastuksen muutokset saavat aikaan komple-menttaarisia muutoksia vastaavien virtalähdetransistorien 30 jännitteissä V^, minkä seurauksena on vastaavien asteiden vahvistuksien komplementtaariset muutokset. Kun vahvistuksen jakoa vastaavien asteiden kesken on tällä tavoin muutettu, niin vahvistimen kokonaisvahvistus pysyy pääasiallisesti muuttumattomana ja vastuksen muutoksista 35 riippumattomana.

2 79004

Esimerkinomaisesti DC säätövastus käsittää lisä-transistorin kollektori-emitteritien. »Säädettävä esivirta syötetään lisätransistorin kanta-emitteritielle muuttamaan lisätransistorin kollektori-emitteritien johtokykyä.

5 Tämän keksinnön mukainen havainnollinen sovellu tus on signaalin säädettävän keskiosanpoiston suorittaminen, kuten esitetään esimerkiksi US-patentissa 4 441 121. Tällaisessa keskiosanpoistavassa virtapiirijärjestelyssä signaali, josta keskiosa poistetaan, tuodaan lineaarisen 10 vahvistimen sisääntuloon ja rajoittavan vahvistimen sisääntuloon, samaanaikaan kun vastaavien vahvistimien ulostulot yhdistetään vastakkaisvaiheisesti aikaansaamaan keskiosat-toman signaalin. Rajoittava vahvistin käsittää kaksi kas-kadikytkettyä vahvistusastetta, jotka ovat vahvistuksen 15 jaon säädön kohteina tässä esitetyllä tavalla. Kun vahvistuksen jakoa asteiden välillä muutetaan, muuttuu virtapiirillä aikaansaadun keskiosanpoiston taso. Ylläpitämällä rajoittavan vahvistimen kokonaisvahvistus pääasiallisesti muuttumattomana ja tässä esimerkissä sopivasti 20 sovittamalla yhteen lineaarisen vahvistimen vahvistuksen kanssa niin vahvistuksen jaon vaihteluiden läsnäollessa taataan keskiosanpoiston toiminnan koskemattomuus kaikilla valituilla keskiosanpoiston tasoilla.

Tämän keksinnön sovellutuksen muita esimerkkejä 25 käsitellään myös tässä, kuten sen käyttöä televisiovas-taanottimen VT vahvistimen automaattisen vahvistuksen säätöjärjestelmissä ja sen käyttöä väritelevisiovastaan-ottimen värikanavan vahvistuksen automaatti- ja käsi-säädön järjestelmissä.

30 Piirustuksessa kuvan alaosa esittää osittain kaaviomaisesti ja osittain lohkokaavioesityksenä vahvistinta, joka yhdistää tämän keksinnön periaatteet yhdeksi kokonaisuudeksi.

Esitetyssä suoritusmuodossa moniasteisen signaali- 3 79004 vahvistimen sisäänmenoaste käsittää ensimmäisen differentiaalivahvistimen 20, jossa käytetään kahta NPN transistoria 23, 25, joiden emitterielektrodit ovat kytketyt yhteen. Transistorien 23 ja 25 kantaelektrodit ovat kyt-5 ketyt vastaavasti signaalilähteen 11 liittimiin I ja I', niin että signaali, joka vastaa signaalilähteen liittimillä I, 1' esiintyvien jännitteiden eroa, on vahvistimen 20 vahvistamisen kohteena. Vahvistetun signaalin vastak-kaisvaiheiset toisinnot esiintyvät vastaavien kuormitus-10 vastusten 24,26 yli, jotka ovat vastaavasti kytketyt käyttöjännitteen syötön positiivisen liittimen (+V) ja transistorien 23 ja 25 vastaaviin kollektorielektrodeihin. Vahvistimen 20 ohjausvirta rajoitetaan NPN virtalähde-transistorin 21 esivirralla, joka on järjestetty siten, 15 että sen kollektorielektrodi on suoraan kytketty transistorien 23 ja 25 yhteiskytkettyyn emitterielektrodiin ja sen emitterielektrodi on kytketty suoraan käyttöjännitteen negatiiviseen liittimeen (esim. maahan).

Esitetyn moniastesignaalivahvistimen ulostuloaste 20 käsittää toisen differentiaalivahvistimen 30, joka on kaska-dikytketty ensimmäisen differentiaalivahvistimen 20 kanssa. Differentiaalivahvistin 30 käsittää kaksi NPN transistoria 33,35, joiden emitterielektrodit ovat yhteenkytketyt. Vastaavasti transistorien 33 ja 35 kantaelektrodit ovat 25 kytketyt transistorien 25 ja 23 kollektorielektrodeihin niin, että ne vastaavat differentiaalivahvistimen 20 vastaavista ulostuloista. Moniasteisen vahvistimen ulostulosignaali esiintyy kuorman 34 yli, joka on kytketty +V liittimen ja transistorin 33 kollektorielektrodin väliin.

30 Moniasteisen vahvistimen vastakkaisvaiheinen ulostulosignaali syntyy kuorman 36 yli, joka on kytketty +V liittimen ja transistori 35 kollektorielektrodin väliin. Vahvistimen 30 ohjausvirta määrätään NPN virtalähdetransistorin 31 esi-yirralla, järjestämällä siten, että sen kollektorielektrodi 35 on kytketty suoraan yhteenkytkettyihin emitterielektrodei-hin ja sen emitterielektrodi on kytketty virtalähdetransis- , 79004 4 torin 21 kantaelektrodiin.

Esivirran viemiseksi yirtalähdetransistorien 31,32 kantaemitteriliitoksille, DC esijännitelähteen 40 positiivinen liitin on kytketty vastuksen 41 kautta 5 transistorin 31 kantelektrodille samalla kun vastuksen 41 ja transistorin 31 kannan liittymäkohta on kytketty lähteen 40 maadoitettuun negatiiviseen liittymään sarjaankytkettyjen kahden diodin 42,43 kautta, jolloin diodien napaisuus on sellainen, että ne ovat myötäsuun-10 nassa esijännitelähteen 40 kanssa.

NPN lisätransistori 53 on järjestetty siten, että sen kollektorielektrodi on suoraan kytketty transistorin 21 kantaelektrodiin ja sen emitterielektrodi on kytketty suoraan transistorin 21 maadoittettuun emitterielektro-15 diin, täten on sen kollektori-emitteritie rinnan virta-lähdetransistorin 21 kanta-emitteritien kanssa. Muutettavissa olevan tasajännitelähteen 50 positiivinen liitin on kytketty vastuksen 51 kautta transistorin 53 kanta-elektrodiin, kun taas vastuksen 51 ja transistorin 53 20 kannan liittymäkohta on kytketty lähteen 50 maadoitettuun negatiiviseen liittimeen diodin 52 kautta, joka on napaisuudeltaan kytketty siten, että se mvötäsuun-nassa jännitelähteen 50 kanssa.

On toivottavaa, että jokainen diodeista 42,43 ja 25 52 käsittää NPN transistorin järjestettynä diodikvtkentä- muotoon, täten sen kollektorielektrodi on suoraan kvt-kettv sen kantaelektrodiin.

Kuvatun virtapiirin toiminnassa, kun lähteen 50 positiivisen liittimen jännitettä muutetaan transistorin 30 53 esivirtaa muuttamaan sen kollektori-emitteritien johto- kykyä. Virtalähdetransistorin 21 kanta-emitteritien rin>-nalle on täten kytketty suuruudeltaan vaihteleva DC näen-naisyastus, joka on riippuvainen lähteen 50 vastuksessa 51 synnyttävästä positiivisen jännitteen suuruudesta. Positiivisen jännitteen suureneminen pienentää rinnak-35 kaisvastustusta, kun taas positiivisen jännitteenpiene-neminen suureentaa rinnakkaisvastusta.

5 79004

Transistorin 31 kanta-emitteritie muodostaa jännitteen jakajan (a) transistorin 21 kanta-emitteritien ja (b) transistorin 53 kellektori-emitteritien muodostaman rinnakkaisyhdistelmän kanssa sarjaankytkettyjen diodien 5 42,43 yli esiintyvän esijännitteen jakamiseksi jakosuh- teen ollessa riippuvainen transistorin 53 johtokyvystä.

Kun transistorin 53 muodostama ohikytkentäimpedanssi pienenee, pienee virtalähdetransistorin 21 kanta-emitteri-jännite (V^), minkä seurauksena on virtalähdetransisto-10 rin 31 kanta-emitterijännitteen komplementaarinen suureneminen. Päinvastaisesti kun transistorin 53 antama rin-nakkaisvastus suurenee, suurenee transistorin 21 jännite ν^β, minkä seurauksena on transistorin 31 jännitteen komplementaarinen pieneneminen.

15 Lähteen 50 syöttämän jännitteen muutoksen seurauk sena on täten differentiaalivahvistimien 20 ja 30 ohjaus-virtojen komplementaaristen muutosten esiintulo, ja tästä johtuen moniasteisen vahvistimen kahden sarjaankytketyn asteen vastaavien vahvistusten komplementaariset muutokset. 20 Transistorin 53 esittämän tasavirtaimpedanssin vaihdellessa, jolla on mitätön vaikutus diodien 42,43 ylivaikut-tayaan esijännitteeseen, moniastevahvistimen kokonais-vahyistus, joka on verrannollinen vastaavien asteiden ohjausvirtojen suuruuksien tuloon, pysyy pääasiallisesti 25 häiriintymättömänä, kun vahvistuksen jakoa vastaavien as teiden välillä muutetaan.

Tässä kuvattuja ominaispiirteitä käytetään hyväksi keskiosanpoistopiirissä, joka on kuvattu aikaisemmin mainitussa US-patenttihakemuksessa no. 363 868. Tämän kek-30 sinnön mukaisessa käytössä differentiaalivahvistimet 20 ja 30 toimivat moniasteisen rajoittavan vahvistimen kaskadi-kytkettyinä asteina, vahvistimen ulostulo on yhdistetty vastakkaisvaiheisesti lineaarisen vahvistimen ulostuloon, lineaarisen vahvistimen huolehtiessa yhteisen lähteen 35 sisäänmenosignaalien rinnakkaisesta signaalin siirrosta.

6 79004

Rajoittavan vahvistimen kokonaisvahvistus, joka on määrätty lähteen 40 diodien 42,43 yli vaikuttavalla esijännitteellä, asetetaan yhtä suureksi rinnakkaisen lineaarisen siirtotien vahvistuksen kanssa niin, että signaalien yhdistämisen 5 seurauksena on signaalien sisäänmenon tarkka keskiosan poisto. Keskiosan poiston syvyys tai taso on kuitenkin riippuvainen rajoittavan vahvistimen sarjaankytkettyjen asteiden välisen vahvistuksen jaon säädön vaihtelusta lähteellä 50 syötetyn jännitteen vaihtelun välityksellä.

10 Jaon muutos siinä merkityksessä, että se suurentaa si-säänmenoasteen vahvistusta, pienentää keskiosan poiston tasoa (so, vähentää keskiosan suuruutta, joka poistetaan sisäänmenosignaaleista, kun taas jaon muutos siinä mielessä, että se vähentää sisäänmenoasteen vahvistusta, 15 suurentaa keskiosanpoiston tasoa. Huolimatta siitä, että rajoittavan vahvistimen kokonaisvahvistus on olennaisesti häiriintymätön vahvistuksen jaon muutoksille, kuitenkin pääasiallisesti taataan keskiosanpoiston tarkkuus kaikilla valituilla keskiosan poiston tasoilla.

20 Tämän keksinnön mukaisten muissa sovellutuksissa yoi lisäksi olla toivottavaa moniastevahvistimen kokonais-vahyistuksen itsenäinen muuttaminen. Tällaisessa tapauksessa lähteen 40 esim. tulee myös hudLehtia muuttuvasta jännitteestä kokonaisvahvistuksen muutoksen käyttöönottoa 25 yarten. Esimerkinomaisesti differentiaalivahvistimien 20 ja 30 tulee toimia televisiovastaanottimessa moniasteisen VT vahvistimen sarjaankytkettyinä asteina, kun taas lähde 40 on rakenteeltaan tahdistusamplitudiherkkä AVS-jär-jestelmä. Jollekin sopivalle osalle AVS-säädön alueesta 30 lähde 50 tulee myöskin tehdä vastaavaksi jännitteelle, joka saadaan AVS-järjestelmästä, suhteellisesti siirtämään vahvistuksen säätötoiminnan toimipistettä yhdeltä asteelta toiselle asteelle. Tällaisissa toiminnoissa lähteen 50 muutosten vaikutus vastustaa jossain halutussa 35 määrässä lähteen 40 muutoksien vaikutusta toisen asteen vahvistuksessa, samalla kun lähteen 50 muutoksien vaikutus 79004 7 vahvistaa lähteen 40 muutoksien vaikutusta toisen aseman vahvistuksessa.

Toisessa kaavassa tämän keksinnön mukaisessa käytössä differentiaalivahvistimet 20 ja 30 toimivat kas-5 kadikytkettyinä asteina väritelevisiovastaanottimen väri-kanavassa, suljetun silmukan ACC (automatic chroma control= automaattinen värin säätö) järjestelmän silmukassa, ACC-jännitteen vastatessa purske-komponentin amplitudia, joka saadaan asteen 30 ulostulosta. Jos värikomponentti, 10 joka on toimitettu vastaanottimen demodulaattoreille, saadaan asteen 20 ulostulosta eikä asteesta 30, niin astetta 50 voidaan esim. käyttää manuaalisen värikylläi-syyden säätöfunktion aikaansaamiseksi, säätämällä toimitetun värikomponentin suuruutta häiritsemättä ACC-sil-15 Jtjukkaa (koska asteen 30 ulostulon amplitudin on pääasiallisesti vahvistuksen jaon muutokselle tunteeton).

Vaikka tämän keksinnön valaisevia käyttötapoja on kuvattu kahden sarjaan kytketyn asteen vahvistuksen jaon muutoksen täsmällisessä yhteydessä, niin on selvää, että 20 tämän keksinnön periaatteet voidaan helposti ulottaa suuremmalle määrälle sarjaankytkettyjä asteita.

Claims (8)

8 79004

1. Vahvistin, joka käsittää yhdistelmänä tasaesijännitelähteen, ensimmäisen (20) ja toisen (30) kaskadiin kyt- 5 ketyn signaalin vahvistusasteen, tunnettu siitä, että ensimmäinen signaalin vahvistusaste (20) saa ohjaus-virtansa ensimmäisen virtalähdetransistorin (21) kollek-torielektrodilta; toinen signaalin vahvistusaste (30) saa ohjausvirtansa toisen virtalähdetransistorin (31) kollek-10 torielektrodilta, ensimmäisen ja toisen virtalähdetransistorin kanta-emitteritiet on kytketty sarjaan avustavassa suhteessa tasaesijännitelähteen yli; ja että vahvistin edelleen käsittää vahvistuksen muuttovälineen (50-53), joka on kytketty ensimmäiseen ja toiseen signaalin vahvistusas-15 teeseen samanaikaisesti muuttamaan ensimmäisen ja toisen signaalin vahvistusasteen vastaavia vahvistuksia keskenään vastakkaisiin suuntiin sillä tavalla, että asteiden välinen vahvistuksen jako muuttuu huomattavasti vahvistimen kokonaisvahvistuksen häiriintymättä, ja että vahvistuksen 20 muuttoväline käsittää säädettävän tasavirtaimpedanssin (53), joka on kytketty toisen virtalähdetransistorin kan-taemitteritien yli.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vahvistin, tunnettu siitä, että vahvistusasteet sisältävät esijän- 25 nitevälineen, ensimmäisen ja toisen transistorin kanta-emitteriliitoksen myötäesijännittämiseksi, joka esijän-niteväline käsittää välineet (41, 42, 43) ensimmäisen ja toisen transistorin kanta-emitteriteiden kytkemiseksi sarjaan avustavassa suhteessa esijännitelähteen yli; ja 30 säädettävän tasavirtaimpedanssin (53) , joka on kytketty toisen transistorin kanta-emitteritien yli.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen vahvistin, tunnettu siitä, että säädettävä tasavirtaimpedanssi käsittää kolmannen transistorin (53), jossa on kanta-, emit- 35 teri-, ja kollektorielektrodit; jolloin kolmannen transis- 9 79004 torin kollektori-emitteritie on kytketty rinnan yhden transistorin (21) kanta-emitteritien kanssa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen vahvistin, tunnettu siitä, että se käsittää diodin (52), joka on 5 kytketty kolmannen transistorin kantaemitteritien rinnalle; säädettävän tasajännitelähteen (50); ja välineen, joka käsittää vastuksen (51), tasavirtaa johtavan kytkennän muodostamiseksi kolmannen transistorin kantaelektrodin ja säädettävän tasajännitelähteen välille.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite on tun ne t t u siitä, että esijännitelähde sisältää joukon sarjaan kytkettyjä puolijohdeliitoksia (42,43) sekä toisen vastuksen (41) ja tasajännitelähteen (40) sarjaan kytketyn yhdistelmän, joka on kytketty rinnan sarjaan kytketin tyjen puolijohdeliitosten kanssa.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen vähvistin, tunnettu siitä, että ensimmäinen signaalin vahvistusaste käsittää neljännen (23) ja viidennen (25) transistorin, jolloin kummallakin on kanta-, emitteri- ja kollektorielektrodi, 20 neljännen ja viidennen transistorin emitterielektrodien ollessa yhdistettyinä ensimmäisen transistorin (21) kollekto-rielektrodin kanssa, ja toinen signaalin vahvistusaste (30) käsittää kuudennen (33) ja seitsemännen (35) transistorin, jolloin kummallakin on kanta-, emitteri- ja kollektori-25 elektrodi, kuudennen ja seitsemännen transistorin emitterielektrodien ollessa kytkettyinä toisen transistorin (31) kollektorielektrodiin.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen vahvistin, t u n -30 n e t t u vahvistettavien signaalien lähteestä (11), joka on kytketty neljännen (23) ja viidennen (25) transistorin kantaelektrodien väliin, jossa kuudennen (33) ja seitsemännen (35) transistorin kantaelektrodeja ohjataan vuo-rovaiheisesti vahvistetuilla signaaleilla, jotka esiinty- 35 vät neljännen ja viidennen transistorin kollektorielektro- 10 79004 deilla, ja jossa vuorovaiheiset ulostulosignaalit saadaan kuudennen ja seitsemännen transistorin kollektorielektro-deilta.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen vahvistin, t u n -5 n e t t u siitä, että mainittu yksi transistori on ensimmäinen transistori (21) , ja että toinen vastus (41) on kytketty tasajännitelähteen (40) ja toisen transistorin (31) kantaelektrodin väliin. 11 79004