HU216477B - Eljárás integrált áramkörön belüli analóg kapcsolási részek beállítására - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás integrált áramkörön belüli analóg áramkörirészek beállítására az áramköri részekhez vezetett vezérlőáram (Ic)segítségével, melynek sőrán több áramköri részhez eg közösdűrvabeállítást végeznek, egy, a vezérlőáramnak megfelelő értéket(Iref) az integrált áramkörben vagy az integrált áramkört tartalmazókészülékben tárőlják. A találmány szerint a szükséges vezérlőáramőt(Ic) egy, az integrált áramkörben lévő referencia-kapcsőlásirészbeállításával határőzzák meg, és az integrált áramkör üzemeltetésesőrán a benne lévő eg vagy több tővábbi áramköri rész aűtőmatikűs,járűlékős finőmbeállítását végzik az integrált áramkörben lévőszabályőzókörök segítségével, amelyekkel a vezérlőáramhőz (Ic) egykőrrekciós vezérlőáramő (Icőn) adnak hőzzá. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás integrált áramkörön belüli analóg kapcsolási részek beállítására.

Az „egy chip” felépítésű televízió-vevőkészülékek előállításához az integrált áramkörön belül levő analóg kapcsolásokat, mint például szűrőket, az alkatrész-toleranciák és gyártási szórások következtében, be kell állítani. Y. P. Tsividis, „MOS Analóg IC Design New Ideas, Trends and Obstacles”, ESSCIRC ’86, Delft Conference Proceedings publikációjából ismeretes egy integrált áramkör referenciaelemének a beállítása, amely kapcsolástechnikailag hasonló felépítésű, mint az integrált áramkör más beállítandó elemei, amely a többi beállítandó elem legalább közelítő beállítására mértékül szolgál. Ennek a referenciaelemnek a beállítása azonban járulékos ráfordítást igényel. Ezenkívül az integrált áramkörön belüli alkatrész-toleranciákat ezzel nem vesszük figyelembe.

A találmány elé célul tűztük ki egy olyan eljárás kidolgozását, amellyel egy integrált áramköri kapcsoláson belül az analóg kapcsolási részek kis ráfordítással és nagy pontossággal beállíthatók.

A kitűzött célt az áramköri részekhez vezetett vezérlőáram segítségével értük el, amellyel több áramköri részhez egy közös durvabeállítást végzünk, egy, a vezérlőáramnak megfelelő értéket az integrált áramkörben vagy az integrált áramkört tartalmazó készülékben tároljuk, és a találmány szerint a szükséges vezérlőáramot egy, az integrált áramkörben lévő referencia-kapcsolásirész beállításával határozzuk meg, és az integrált áramkör üzemeltetése során a benne lévő egy vagy több további áramköri rész automatikus, járulékos finombeállítását végezzük az integrált áramkörben lévő szabályozókörök segítségével, amelyekkel a vezérlőáramhoz egy korrekciós vezérlőáramot adunk hozzá.

A referencia-kapcsolásirészt előnyösen a vezérlőárammal állítjuk be.

Az integrált áramkörnek egy referencia-kapcsolásirésze, amely az ismert televízióvevőkben is megtalálható, és amelyet ki kell egyenlíteni, kapcsolástechnikailag hasonlóan épül fel, mint a többi beállítandó analóg kapcsolási rész. Ez a referencia-kapcsolásirész például egy vízszintes eltérítési frekvenciájú (sorfrekvenciás) oszcillátor, és a többi analóg kapcsolási rész például analóg szűrők, FM demodulátorok és kiegyenlítők.

Ezeket a kapcsolási részeket például egy áram segítségével állíthatjuk be. A vízszintes eltérítési frekvenciájú oszcillátor beállított értéke egyúttal egy mérték az analóg kapcsolási részek megfelelő kiegyenlítő áramai számára. Ezt az értéket előnyösen az integrált áramkört tartalmazó készülék gyártása során állítjuk be.

Például egy frekvenciamodulált jelet feldolgozó áramkörben a vezérlőárammal beállítandó FM demodulátor aluláteresztő szűrő utáni kimenőfeszültségét használjuk fel a korrekciós vezérlőáram mértékéül.

Egy PLL áramköri hurokban, amelyben a vezérlőárammal (Ic) beállítandó referenciaoszcillátor van, a korrekciós vezérlőáram mértékéül a PLL áramköri hurok kimenőfeszültségét használjuk fel.

Egy olyan szabályozókörben, amelyben vezérlőárammal beállítandó referencia-integrálófokozat van, a szabályozóhurok kimenőfeszültségét használjuk fel a korrekciós vezérlőáram mértékéül.

Egy összetett, színes videojelet feldolgozó áramkörben, amelyben fáziskomparátort, integrálófokozatot és egy, a vezérlőárammal beállítandó harangszűrőt tartalmazó szabályozóhurok van, ennek kimenőfeszültségét a korrekciós vezérlőáram mértékéül használjuk fel, a harangszűrő bemenetére periodikusan egy első időtartam alatt mérőjelet és egy második időtartam alatt egy ismert, szűrendő jelet vezetünk, a korrekciós vezérlőáramot az első időtartam alatt határozzuk meg, és a második időtartam alatt ezt az értéket tartjuk fent. Célszerűen a vezérlőáramot az első és a második időtartam alatt két különböző tényezővel járulékosan módosítjuk, és az első időtartam előnyösen a képmegjelenítő készülék függőleges képvisszafutási időtartama.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítása szerint a vezérlőáramot egy vagy több áramköri részhez járulékosan hőkompenzálásnak vetjük alá.

Az analóg kapcsolási részek finombeállításának a szabályozására az áramot már csak kismértékben kell megváltoztatni, és már csak egy erősen korlátozott befogási tartománnyal kell, hogy rendelkezzen. Erre a szabályozási folyamatra például a zajnak és az alkatrész-toleranciáknak már csak csekély a befolyásuk. Nincs probléma a szabályozókapcsolás „befogásával”. Ezeknek a kapcsolási részeknek az integrációja révén a drága keramikus szűrők és LC-körök az ismert televízióvevőkkel szemben előnyös módon elhagyhatók.

A továbbiakban a találmány szerinti eljárást egy televízió-vevőkészüléknek a rajzokon is bemutatott példája kapcsán ismertetjük, ahol az

1. ábrán egy, a találmány szerinti többnormás televízió-alaplap blokkvázlatát mutatjuk be, a

2. ábrán egy, a többnormás televízióvevő alaplapján levő jelprocesszor blokkvázlatát, a

3. ábrán egy analóg biquad alapszűrőcellát, a

4. ábrán egy 1. típusú gm-erősítőt, az

5. ábrán egy 2. típusú gm-erősítőt, az

6. ábrán egy, a találmány szerinti beállítófát mutatunk be.

Az 1. ábra egy televízió-vevőkészülék blokkvázlatát mutatja. Az építőelemek elvben megfelelnek a mai televízióvevők építőelemeinek. A PIF-kép KF-et, a SIFhang KF-et jelent. A találmány szerinti tv-alaplapon azonban az építőelemek a pontvonallal jelölt részen belül a benne foglalt, beállítandó analóg áramköri elemekkel együtt egy egyetlen integrált áramkörben („one chip”) találhatók.

A 2. ábrán az integrált áramkör egy részletes blokkvázlatát ábrázoltuk, a különböző beállítandó kapcsolási részekkel. Ezek a kapcsolási részek a 20 vízszintes eltérítő frekvenciás oszcillátor, 211-214 KF-szűrők, 221-224, 231-234 hangszűrők, szín 24 harangszűrő és 25 színcsapda.

A 3. ábra egy, az integrált áramkörben többször felhasznált analóg biquad alapszűrőcellát mutat a hozzátartozó Vout átviteli függvénnyel. A következő táblázat az alapszűrőcella különböző szűrőkarakterisztikáit mu2

HU 216 477 Β tatja a Va, Vb, Ve bemeneti csatlakozópontjai kapcsolásának a függvényében.

Aluláteresztő: Vb és Ve földelve, Va-n bemenőjel Felüláteresztő: Va és Vb földelve, Vc-n bemenőjel Sávszűrő: Va és Ve földelve, Vb-n bemenőjel

Lyukszűrő: Vb földelve, Va-n és Vc-n bemenőjel

A 3. ábra biquad alapszűrőcellája két gm-erősítőt tartalmaz (transzkonduktancia erősítő), amelyeknek a kapcsolása megfelel a 4. vagy 5. ábrának. Az 1. típusú gmerősitő magasabb frekvenciákat képes feldolgozni, mint a 2. típusú gm-erősítő. Annak érdekében, hogy a feldolgozható jelamplitúdót az 1. típusú gm-erősítőnél megnöveljük, a 4. ábrán az emitterekkel sorba két-két diódát iktatunk be. Egy másik kapcsolással az 5. ábrán látható,

2. típusú gm-erősítő még nagyobb jelamplitúdókat képes feldolgozni, és kisebb hőmérséklet-függésű, azonban egy kissé magasabb alkatrészigényű. A 2. ábra szerinti integrált áramkörben mindkét típusú gm-erősítőt felhasználjuk.

A C_o kapacitás értékének megfelelően a biquad alapszűrőcella közepes frekvenciáját előnyösen egyszerűen az Ic árammal, illetve Ic és II áramokkal beállíthatjuk a 3-5. ábrákon megadott egyenleteknek megfelelően. Vt az ismert termofeszültség és 26 mV/K értékű.

A 6. ábrán látható beállitófán látható a 60 vízszintes, eltérítő frekvenciás oszcillátor. Ez a referenciakapcsolás. A frekvenciáját könnyen mérni tudjuk, és a 601 5 bites D/A átalakító segítségével ±l%-nál kisebb hibával beállítható. A 601 D/A átalakító a televíziógyártásnál szoftverrel beállítható, a beállítást azután eltároljuk.

A környezeti nagyfeszültségű lökések a tároló tartalmát károsan megváltoztathatják. Ha ennek következtében a vízszintes eltérítőfrekvencia túl alacsonnyá válna, a sorvégfokozat és egy kapcsolóüzemű tápegység tönkremehetne. Ezért a 601 D/A átalakítóban egy paritásvizsgálatot végzünk. Ha ez a vizsgálat hibás eredményt ad, a 602 kapcsolón keresztül maximális vezérlőáramot állítunk be. Ezáltal megnövekszik a vízszintes eltérítőfrekvencia, és az áramkörök tönkremenetelét megakadályozzuk.

Amikor a 60 vízszintes, eltérítőfrekvenciás oszcillátort beállítjuk, az Ic vezérlőáram az Iref= Vref/Rext referenciaáramból adódik. A gyártási toleranciák következtében például az integrált áramkörben levő kondenzátorok értéke egy C tényleges értékű, a kívánt C névleges értékkel szemben. Ezért az Ic vezérlőáram kapacitásbeállítású („capacitor adjusted”), és például Ic=Iref* C tényleges/C névleges értékű. A C tényleges-t gyakorlatilag közvetve a 60 vízszintes, eltérítő frekvenciás oszcillátor frekvenciamérésen keresztül mérjük.

Jóllehet a 60 vízszintes eltérítőfrekvenciás oszcillátor kimenőfrekvenciája lényegében az Ic vezérlőáramtól függ, azonban a Vt termofeszültségtől és a kimenőfeszültség Vpp csúcstól csúcsig mért értékétől kismértékben függ. Ezáltal ez a frekvencia körülbelül Ic/C tényleges-(1+9· Vt/Vpp) értékű, és ebből következik, hogy bizonyos, az Ic vezérlőárammal beállított analóg kapcsolási részeket még egy finombeállításnak is alá kell vetni.

Emiatt a példakénti integrált áramkörben a különböző kapcsolási részekhez öt szabályozóhurok is található, amelyekben az Ic vezérlőáramot egy korrekciós árammal (Icon) a 616, 626, 636, 646 és 676 összegezőpontokon összegezzük.

A 621-623 analóg szűrők és a 624 FM demodulátor egy első hangcsatornát alkotnak, a 631 -633 analóg szűrők és a 634 FM demodulátor egy második hangcsatornát alkotnak. Mindkét hangcsatorna finom-beállítási feltétele a 624, illetve 634 FM demodulátorok kimenetén levő egyenfeszültség-eltérés. A kimeneti feszültségeket a 625, illetve 635 aluláteresztőkben 10 Hz határfrekvenciával megszűrjük. Az így kiadódó egyenfeszültség-komponensek állítják elő az egyes Icon korrekciós áramokat.

A 611-612 hangcsapdák és a 613 kiegyenlítő finombeállítása a kép KF-ben, valamint az előszelekciós

614 hangsávszűrő beállítása a hang KF-ben egy járulékos referencia-bíquadszűrővel történik, amelyet egy PLL-hurok visszacsatolásában helyeztünk el. A PLL-hurok egy

615 referenciaoszcillátort, és egy 618 programozható 1 :n osztót tartalmaz. A 617 referencia-biquadszűrő határfrekvenciája a 611 - 612 hangcsapdák, a 613 kiegyenlítő és az előszelekciós 614 hangsávszűrő frekvenciahelyzetéhez illeszkedik, úgy, hogy egy jó együttfutás jön létre.

Mivel a 611-612 hangcsapdákhoz, a 613 kiegyenlítőhöz és az előszelekciós 614 hangsávszűrőhöz a feldolgozandó magas frekvencia miatt az 1. típusú gm-erősítőt használjuk fel, az Ic vezérlőáramot még a 619 kapcsolásban egy hőmérsékletfüggő korrekciónak vetjük alá.

A szín 64 harangszűrő finombeállításánál csak maximálisan ±0,4%-os hiba léphet fel. Ezenkívül a szín 64 harangszűrő jósági tényezője a tizenhatot el kell, hogy érje. Emiatt egy másféle finombeállító eljárást alkalmazunk. A függőleges visszafutás (kép) alatt ezt a szűrőt egy beállító üzemmódba kapcsoljuk át. Egy 4,43 MHz PÁL színsegédvivő frekvenciájú 641 kvarcoszcillátort kapcsolunk a szűrőre, és egy 642 fáziskomparátorban összehasonlítjuk a szűrő bemenetén és kimenetén levő jelek fázisát. Ha a fáziskülönbség nulla, a szín 64 harangszűrő közepes frekvenciája azonos a PÁL színsegédvivő frekvenciájával. A 642 fáziskomparátort egy 643 mintavevő és tartókapcsolással kötjük össze. Mivel a kis szivárgási áram követelmény, a 643 mintavevő és tartókapcsolás NMOS-bemenetű műveleti erősítőt tartalmaz (nincs ábrázolva). Ezt egy 644 integrálókapcsolás követi, amely az Ic vezérlőáram korrekciós áramát előállítja. Ezen túlmenően a mérési idő alatt a 645 korrekciós kapcsolás egy kis, körülbelül 2,3%-os korrekciós tényezőt iktat be, mivel a szín 64 harangszűrő előírt közepes frekvenciája (4,328 MHz) kissé eltér a PÁL színsegédvivő frekvenciájától (4,43 MHz). A 65 színsegédvivő csapda beállítása kevésbé kritikus. Ugyanazt a vezérlőáramot használjuk fel, mint a szín 64 harangszűrőhöz.

A 671 vertikális szinkronleválasztó vezérlőáramának korrekciós értékét egy 672 Φ2 hurokkapcsolásból és egy kapcsolóüzemű tápegység 673 ímpulzusszélesség-modulátorából egy további PLL-hurokkal egy 674 referencia-integrálókapcsolással nyerjük. A leírt, önműködő finombeállítással rendelkező beállítóeljárás

HU 216 477 Β alkalmas bipoláris és BICMOS-technológiájú integrált áramkörökhöz.

A járulékos finombeállítás révén előnyösen a kapcsolási elemek hőmérséklet-függőségét is megszüntetjük.

Claims (11)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás integrált áramkörön belüli analóg áramköri részek beállítására az áramköri részekhez vezetett vezérlőáram (Ic) segítségével, melynek során több áramköri részhez egy közös durvabeállítást végzünk, egy, a vezérlőáramnak megfelelő értéket (Iref) az integrált áramkörben vagy az integrált áramkört tartalmazó készülékben tároljuk, azzal jellemezve, hogy a szükséges vezérlőáramot (Ic) egy, az integrált áramkörben lévő referencia-kapcsolásirész beállításával határozzuk meg, és az integrált áramkör üzemeltetése során a benne lévő egy vagy több további áramköri rész automatikus járulékos fmombeállítását végezzük az integrált áramkörben lévő szabályozókörök segítségével, amelyekkel a vezérlőáramhoz (Ic) egy korrekciós vezérlőáramot (Icon) adunk hozzá.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a referencia-kapcsolásirészt a vezérlőárammal (Ic) állítjuk be.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a referencia-kapcsolásirészt az integrált áramkört tartalmazó készülék gyártása során állítjuk be.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy televíziójelet feldolgozó készülék integrált áramkörében referencia-kapcsolásirészként egy vízszintes eltérítési frekvenciájú oszcillátort (60) használunk.
5. 5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy frekvenciamodulált jelet feldolgozó áramkörben a vezérlőárammal beállítandó FM demodulátor (623, 624) aluláteresztő szűrő utáni kimenőfeszültségét a korrekciós vezérlőáram (Icon) mértékéül használjuk fel.
6. 6. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy PLL áramköri hurok kimenőfeszültségét, amely PLL áramköri hurokban a vezérlőárammal (Ic) beállítandó referenciaoszcillátor (615) van, a korrekciós vezérlőáram (Icon) mértékéül használjuk fel.
7. 7. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy, a vezérlőárammal beállítandó referencia-integrálófokozatot (674) tartalmazó szabályozóhurok kimenőfeszültségét a korrekciós vezérlőáram (Icon) mértékéül használjuk fel.
8. 8. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy összetett színes videojelet feldolgozó áramkörben, amelyben fáziskomparátort (642), integrálófokozatot (644) és egy, a vezérlőárammal beállítandó harangszűrőt (64) tartalmazó szabályozóhurok van, ennek kimenőfeszültségét a korrekciós vezérlőáram (Icon) mértékéül használjuk fel, a harangszűrő (64) bemenetére periodikusan egy első időtartam alatt mérőjelet és egy második időtartam alatt egy ismert, szűrendő jelet vezetünk, a korrekciós vezérlőáramot (Icon) az első időtartam alatt határozzuk meg, és a második időtartam alatt ezt az értéket tartjuk fent.
9. 9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vezérlőáramot az első és a második időtartam alatt két különböző tényezővel járulékosan módosítjuk, és az első időtartam egy képmegjelenítő készülék függőleges képvisszafutási időtartama.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vezérlőáramot (Ic) egy vagy több áramköri részhez járulékosan hőkompenzálásnak vetjük alá.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vezérlőárammal (Ic), illetve a korrekciós vezérlőárammal (Icon) történő beállítást BICMOS- vagy bipoláris technológiájú alkatrészekhez illesztjük.