NL8200670A

NL8200670A - Voorversterker.

Info

Publication number: NL8200670A
Application number: NL8200670A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1983-09-16
Also published as: DE3360029D1; EP0087180B1; JPS58153411A; EP0087180A1; JPH0552706B2; US4518923A

Description

* * * ^ ΕΗΝ 10.277 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Voorversterker.

De uitvinding heeft betrekking op een voorversterker uitge-voerd met een ingangsklem voor toevoer van een te versterken, periodiek variërend ingangssignaal, welke ingangsklem is verbonden met althans een stuurelektrode van een spanningsgestuurde transistor en een aan-5 sluiting van een weerstand, welke transistor en weerstand deel uit maken van een eerste trap van de voorversterker, van welke transistor een uitgangselektrode via een gelijkstroamverbinding is gekoppeld met een ingangsklem van een tweede trap van de voorversterker, waarbij een uitgangsklem van de tweede trap via een gelijkstroonverbinding is ge-10 koppeld net een andere aansluiting van de weerstand, welke voorversterker is uitgevoerd met een uitgangsklem voor afgifte van het versterkte ingangssignaal, waarbij de voorversterker is voorzien van een vanaf de uitgangsklem van de voorversterker teruggekoppelde signaalklem-schakeling voor het aan deze uitgangsklem periodiek op een referentie-15 spanning vastleggen van een signaalniveau in het versterkte signaal.

Een dergelijke voorversterker toegepast in een televisiekamers is beschreven in "Journal of the SMPTE", juli 1973, bladzijden 547 tot en met 551, speciaal op bladzijden 548 (Fig. 4) en 549 (Fig. 6).

De spanningsgestuurde transistor die met een geïsoleerde poortelektrode 20 is uitgevoerd, is nabij een televisie-opneeminrichting aangebracht, waarmee de poortelektrode als stuurelektrode is verbonden. Het ingangssignaal van de voorversterker is hierbij een televisie beeldsignaal.

De af voer- of uitgangselektrode van de transistor en de nabij zijnde weerstand zijn via een meeraderige kabel als gelij kstroornverbinding ver-25 bonden met de klemmen van de zich pp enige afstand bevindende tweede trap van de voorversterker. Op de met diskrete transistoren uitgevoerde tweede trap volgt een met verschilversterkers uitgevoerde derde trap van de voorversterker, waarbij een uitgangsklem van de derde trap de het versterkte beeldsignaal voerende uitgangsklem van de voorversterker 30 vormt. De vanaf de uitgangsklem van de voorversterker teruggekoppelde signaalklemschakeling is teruggekoppeld naar een ingangsklem van de met de verschilversterkers uitgevoerde derde trap. Bij de voor tele- 8200670 PHN 10.277 2 f t - visie beschreven toepassing van de voorversterker geeft de signaal-?· klemschakeling dat in het versterkte beeldsignaal het in lijnonder-drukkingstijdsduren aanwezige zwartniveau wordt vastgelegd qp de re-ferentiespanning.

g De uitvinding beoogt de verwezenlijking van een voorversterker waarbij de signaalklemschakeling niet alleen voor haar eigenlijke taak wordt gebruikt, te weten de signaalniveauvastlegging bij de uitgangsklem van de voorversterker, maar verder wordt benut voor het verkrijgen van een optimale signaal-ruisverhouding bij het versterkte 10 signaal aan de voorversterkeruitgangsklem. Een voorversterker volgens de uitvinding vertoont daartoe het kenmerk, dat de vanaf de uitgangsklem van de voorversterker teruggekoppelde signaalklemschakeling is teruggekoppeld naar de genoemde ingangsklem van de tweede trap van de voorversterker en de teruggekoppelde uitgangsklem van de voorverster-15 ker verder een gelijkstrocmverbinding heeft naar de genoemde uitgangsklem van de tweede trap van de voorversterker.

Het vanaf de voorversterkeruitgangsklem enerzijds terugkoppelen van de signaalklemschakeling naar de ingangsklem van de tweede trap en anderzijds aanbrengen van de gelijkstrocmverbinding naar 20 de genoemde uitgangsklem van de tweede trap, leidt er toe dat de spanningsgestuurde transistor aanwezig in de eerste trap een zodanige instelstuurspanning kan worden afgegeven dat deze transistor werkzaam is met de maximale steilheid bij de in-uitgangsspanningskarakteris-tiek, hetgeen leidt tot een optimaal zijnde signaal-ruisverhouding.

25 Indien het gewenst is het genoemde signaalniveau in het versterkte signaal vast te leggen op een bepaalde eerste referentie-spanning, vertoont een uitvoering van de voorversterker volgens de uitvinding, waarbij van de spanningsgestuurde transistor een hron-elektrode met een klem met een tweede referentiespanning is verbonden 30 en een poortelektrode de genoemde stuurelektrode is, het kenmerk, dat de transistor van een -¾½ is dat de maximale steilheid bij de in-uit-gangsspanningskarakteristiek heeft bij een poort-broninstelstuurspanning die min of meer gelijk is aan het verschil tussen de eerstgenoemde en de tweede referentiespanning.

35 Hierbij kan een verdere uitvoering het kenmerk vertonen, dat de eerste en tweede referentiespanning gelijk zijn aan nagenoeg nul volt.

Een uitvoering van een voorversterker volgens de uitvinding 8200670 I r.

EHN 10.277 3 _ uitgevoerd met een signaalklemschakeling die behalve als voedingsschake-ling voor de eerste voorversterkertrap, verder werkzaam is als een voedingsschakeling voor de tweede voorversterkertrap, waarbij de signaalklemschakeling is uitgevoerd met een, enkel in periodieke signaal-5 onderdrukkingstijdsduren geleidende schakeltransistor die tussen de voorversterkeruitgangsklan en een ingang van een, in een signaal-integratieschakeling cpgencmen verschilversterker is aangebracht, aan een andere ingang waarvan min of meer de referentiespanning ligt, waarbij in de tweede trap van de voorversterker een stuurelektrode van IQ een stroangestuurde transistor is verbanden met de ingangsklem er van, vertoont het kenmerk, dat de signaalklemschakeling is uitgevoerd met een regelbare stroombron voorzien van een regelingangsklem en een strocmuitgangsklem waarbij de regelingangsklem is gekoppeld met de uitgang van de verschilversterker en de strocmuitgangsklem is verbonden 15 met de genoemde ingangsklem van de tweede trap van de voorversterker, waarmee een emitterelektrode als stuurelektrode van de strocmgestuurde transistor is verbonden.

De uitvinding zal aan de hand van de bijgaande tekening als voorbeeld van een uitvoering van een voorversterker volgens de uit-20 vinding nader werden toegelicht.

In de tekening is met 1 een signaalbran aangeduid die-is_ voorzien van een, met een klem met een voedingsspanning -U1 verbanden aansluiting 2 en een aansluiting 3 die met een ingangsklem 4 van een voorversterker volgens de uitvinding is verbonden. De signaal-25 bron 1 kan zijn uitgevoerd met een opneeminrichting geschikt voor toepassing bij televisie, facsimile, glasvezeltransmissie of anderszins.

Van belang is slechts dat de signaalbran 1 een periodiek variërend signaal levert dat in de voorversterker wordt versterkt en aan een uitgangsklan 5 er van wordt afgeleverd met een bepaald signaalniveau 3q dat periodiek op een referentiespanning wordt vastgelegd. Bij de ingangsklem 4 is als voorbeeld een s ignaalver loop als funktie van de tijd getekend van een er aan toegevoerd signaal PS. Evenzo is bij de uitgangsklan 5 een daarbij behorend, versterkt uitgangssignaal APS getekend. Het signaal PS is bijvoorbeeld een beeldsignaal zoals dat bij 35, televisie optreedt. Hierbij bevat de signaalbran 1 een tele vis ie-opneem-inrichting die bijvoorbeeld is uitgevoerd met een vaste-stof opnemer of een cpneertbuis, welke signaalbran 1 dan deel uit maakt van een zwart- 8200670 EHN 10.277 . 4 i · . ... wit of kleurentelevisiekarnera. De, de -Ui spanning: voerende klem die . deel uit maakt van een niet-getekende voedingsspanningsbron U1 waarvan een andere klem aan massa ligt, zoals ook voor een voedingsspanningsbron U2 zal gelden, is in de signaalbron 1 bijvoorbeeld gelegd aan de 5 kathode van een elektronenkanon aanwezig in een opneembuis. Hierbij ligt de aansluiting 3 aan een in de opneembuis aanwezige, door een elektronenbundel afgetaste trefplaatelektrode. Daar de specifieke uitvoering van de signaalbron 1 niet van belang is voor de uitvinding, wordt deze verder in het midden gelaten.

10 Gesteld wordt dat het signaal PS bijvoorbeeld een televisie beeldsignaal is. Hierbij kant in lijnonderdrukkingstijdsduren THB, althans in een deel ervan een zwartniveau voor dat bijvoorbeeld op de massapotentiaal van OV ligt. In lijnaftasttijdsduren THS is beeldinformatie in het signaal PS aanwezig en als voorbeeld is een lineaire ver-15 andering vanaf het zwartniveau met OV genomen tot een topwitwaarde die qp -1 mV ligt. Gesteld wordt dat bij het zwartniveau geen stroon naar de aansluiting 3 vloeit en dat bij de topwitwaarde een stroom van bijvoorbeeld 300 nA naar de aansluiting 3 vloeit. Het versterkte signaal APS is op gelijksoortige wijze, geïnverteerd getekend met een 20 variatie tussen 0v en +600 mV, zodat een versterkingsfaktor gelijk aan 600 verondersteld wordt. De tijdsduren THS en THB geven tezamen een televisie lijnperiode.

De ingangsklem 4 van de voorversterker is verbonden met een poortelektrcde g als stuurelektrode van een spanningsgestuurde tran-25sistor 6 die bijvoorbeeld als een veldeffékttransistor is uitgevoerd, en met een aansluiting 7 van een weerstand 8. Een andere aansluiting 9 van de weerstand 8 ligt aan een aansluiting 10 van een coaxiale kabel 11 die is voorzien van een andere aansluiting 12 en een aan massa gelegde mantel heeft. Van de transistor 6 ligt een bronelektrode s aan 30 een klem 13 die aan massa is gelegd, waarbij de massapotentiaal van 0V als een referentiespanning is te beschouwen. Een afvoerelektrode d van de transistor 6 ligt aan een aansluiting 14 van een coaxiale kabel 15 die is voorzien van een andere aansluiting 16 en een aan massa gelegde mantel heeft.

35 De transistor 6 en de weerstand 8 maken deel uit van een eerste trap (6-16) van de voorversterker. Hierbij zijn de transistor 6 en de weerstand 8 aangebracht nabij de signaalbron 1 en de kabels 15 en 11 8200670 ............

\ t ~ Ί.

EHN 10.277 s . . geven een gelijkstroOTverbinding naar een ingangsklem 17 respektievelijk uitgangsklem 18 van een nader te beschrijven, zich op afstand bevindende, tweede trap van de voorversterker die aanwezig is tassen de ingangsklem 17 en de uitgangsklemmen 5 en 18.

5 De ingangsklem 17 van de tweede voorversterkertrap is ver bonden met een emitterelèktrode als stuurelektrode van een stroange-stuurde pnp-transistor 19. Een basiselektrode van de transistor 19 is via een weerstand 20 respektievelijk 21 met massa respektievelijk een, een voedingsspanning +U2 voerende klem verbonden. Een kollektorelektrode 10 van de transistor 19 ligt via een weerstand 22 aan een, een voedingsspanning -U2 voerende klem en is via een veerstand 23 met een basiselektrode van een npn-transistor 24 verbonden. Een kollektorelektrode van de transistor 24 ligt aan een, de spanning +U2 voerende klem en een emitterelèktrode er van is via een weerstand 25 verbonden met een, 15 de spanning -U2 voerende klem. Van de emitter-volger transistor 24 is de emitterelèktrode verbonden met een ingang 26 van een versterker-schakeling 27 die is voorzien van een uitgang 28. De uitgang 28 ligt aan een basiselektrode van een npn-transistor 29 die met een weerstand 30 werkzaam is als emitter-volger tussen klemmen met de span-20 ningen -KJ2 en -U2. De emitterelektrode van de transistor 29 ligt aan de uitgangsklem 5 van de vcxarversterkèf. De ver-sterkèrschakeling 27 en de emitter-volger transistoren 24 en 29 maken deel uit van een verster-kerschakeling 31 waarvan de uitvoering verder in het midden wordt gelaten. De versterkerschakeling 27 is bijvoorbeeld uitgevoerd met dis-25 krete transistoren of diskrete (verschil)versterkers.

De uitgangsklem 5 van de voorversterker is via een weerstand 32 in serie met een instelbare kondensator 33 met massa verbonden.

Het verbindingspunt van de weerstand 32 en de kondensator 33 ligt aan de uitgangsklem 18 van de tweede voorver sterkertrap. Wanneer de weer-30 standwaarden van de weerstand 32 en de kabel 11 te verwaarlozen zijn tenopzichte van de waarde van de weerstand 8 volgt dat bij de aanneming van 300 nA stroon naar de aansluiting 3 wanneer de topwitwaarde aanwezig is, de waarde van de weerstand 8 gelijk is aan 2 Mil. De instelbare kondensator 33 is aanwezig ter kcmpensatie van een parasitaire capaciteit, 35 over de weerstand 8.

De uitgangsklem 5 ligt verder aan een. bronelèktrode s van een MDS-trans is tor 34, die een poortelektrode g verbonden heeft met een 8200670 ΕΗΝ 10.277 β , · ν' » V .

klem 35 voor toevoer van een erbij getékend signaal HCS. Het signaal HCS heeft een puls in de lijnonderdrukkingstijdsduren THB, en wel bijvoorbeeld in de tweede helft er van. Gedurende de pulsen van het signaal HCS heeft de schakel transistor 34 een geleidendë verbinding d dip direkt is verbonden g tussen de bronelektrode s en een afvoerelektrod^met een (+) ingang van een verschilversterker 36 en via een kondensator 37 aan massa is gelegd. Een (-) ingang van de verschilversterker 36 is via een weerstand 38 respektievelijk kondensator 39 verbonden met massa res-pektievelijk de verschilversterkeruitgang. De (-) verschilversterker-10 ingang ligt verder aan een klem 40 waaraan een eventueel gewenste refe-rentiespanning afwijkend van de massapotentiaal als referentiespanning, kan warden toegevoerd. De uitgang van de versterker 36 ligt via een weerstand 41 aan een regelingangsklem 42 van een regelbare stroombron die aan esn strocmuitgangsklem 43 een stroom i afgeeft. De klem 15 42 ligt direkt aan een basiselektrode van een pnp-transistor 44 en is via een weerstand 45 met een klem met de spanning +U2 verbonden.

De kollektorelektrode van de transistor 44 ligt aan de klem 43 en de emittereléktrodé er van is via een spoel 46 in serie met een weerstand 47 verbonden met een klem met de spanning -HJ2. Tussen de 20 klemmen 42 en 43 is een regelbare stroombron 48 aanwezig, waarbij de transistor 44 dient voor het verkrijgen van de juiste strocmrichtings-variatie. Een stijging respektievelijk daling van de regelspanning aan de klem 42 dient namelijk samen te gaan met een daling respektievelijk stijging van de stroom i bij de klem 43. Indien door een vooraf-25 gaande polariteitscmkering van de toepassing van de transistor 44 zou kunnen worden af gezien, is het voldoende een stroombron te vormen met de spoel 46 en de weerstand 47 waarbij het verbindingspunt met de klem 42 is verbonden en bijvoorbeeld de spoel 46 direkt aan de klem 43 ligt.

30 Tussen de klem 5 en de klem 43 die met de klem 17 is· verbonden, is met de beschreven opbouw, een signaalklemschakeling 49 aanwezig, die is uitgevoerd met de enkel in de periodieke signaalonderdrukkingstijds-duren THB geleidende schakeltransistor 34, een signaalintegratie-schakeling (34-39) en de regelbare stroombron 48. De voorversterker 35 bevat hierbij een tweede trap (17-49).

Het blijkt dat bij de uitvoering van de voorversterker volgens de tekening de uitgangsklem 5 enerzijds via de signaalklemschakeling

82 0 OS 7G

t B ».'·*· PHN 10.277 7 _______49 is teruggekoppeld naar de ingangsklem 17 van de tweede voorversterker- trap (17-49) en anderzijds een gelijkstroanverbinding heeft via de weerstand 32 naar de uitgangsklem 18 van de tweede trap (17-49). De signaalklemschakeling 49 geeft een strocm i met een zodanige waarde g af aan tezamen de trans is toren 6 en 19 dat in het signaal APS de massapotentiaal van 0V als referentiespanning voorkomt in de lijn-onderdrukkingstijdsduren ΊΗΒ. Via de gelijkstroomverbinding met de veerstand 32 wordt deze massapotentiaal bij een stroom gelijk aan nagenoeg 0A door weerstanden 8 en 32 en de kabel 11, gedrukt op de 10 poortelektrode g van de transistor 6. Het resultaat is dat met de massapotentiaal aanwezig qp de bronelektrcde s er van, de transistor 6 een poort-broninstelstuurspanning Vgs heeft die gelijk is aan 0V.

Indien nu voor de transistor 6 een type wordt toegepast dat de maximale steilheid bij de in-uitgangsspanningskarakteristièk heeft bij een in-15 stelstuurspanning Vgs gelijk aan 0V, wordt bereikt dat de voorversterker werkzaam is met de optimale signaal-ruisverhouding.

Voor het geval dat voor de transistor 6 een transistor wordt toegepast met een maximale steilheid bij een hier van afwijkende waarde van de instelstuurspanning, kan deze hierop warden ingesteld door 20 ^e afwijkende waarde gelijk te maken aan het verschil tussen de spanningen die wqrd^ toegevoerd aan de bronelektrode s en de poortelektrode g van de transistor 6. Bij handhaving van de massapotentiaal van 0V als (eerste) referentiespanning bij het signaal APS, kan de bronelektrode s van de transistor 6 met een klem (13) worden verbonden die 25 een andere, tweede referentiespanning voert, waarbij bij het verschil er tussen, de transistor 6 de maximale steilheid heeft.

De signaalklemschakeling 49 wijkt af van bekende teruggekoppelde klemsehakelingen uitgevoerd met een verschil versterker (36), door de toepassing er in van de regelbare stroombron 48. Normaliter 30 ligt, zoals in het genoemde artikel de verschilversterkeruitgang via een optelweerstand (41) aan een versterkeringangsklem (17), waaraan verder het te versterken signaal wordt toegevoerd. De klemschakeling 49 verzorgt niet alleen het vastleggen van het zwartniveau in het signaal APS, maar dient tevens voor de voeding van transistoren 6 en 9.

35 Irrmers, de emitterelektrode is als stuureléktrode van de stroctnge-stuurde transistor 19 met de klam 43 verbonden en de afvoereléktrode d van de spanningsgestuurde transistor ö^er eveneens mee verbonden.

8200670

Claims

2. Voorversterker volgens konklusie 1, waarbij van de spannings-gestuurde transistor een bronelektrode met een klem met een tweede ref erentiespanning is verbonden en een poortelektrode de genoemde stuurelektrode is, met het kenmerk, dat de transistor van een type is dat de 25 maximale steilheid bij de in-uitgangsspanningskarakteristiek heeft bij een poort-broninstelstuurspanning die min of meer gelijk is aan het verschil tussen de eerstgenoemde en de tweede ref erentiespanning.
3. Voorversteker volgens konklusie 2, met het kenmerk, dat de eerste en tweede ref erentiespanning gelijk zijn aan nagenoeg nul volt. 30 4. Voorversterker volgens konklusie 1, 2 of 3, waarbij de signaal klemschakeling is uitgevoerd met een, enkel in periodieke signaalonder-drukkingstijdsduren geleidende schakeltransistor die tussen de voor-versterkeruitgangsklem en een ingang van een, in een signaalintegratie- schakeling opgenomen verschilversterker is aangebracht, aan een andere ,, de 35 ingang waarvan min of meer/referentiespanning ligt, waarbij in de tweede trap van de voorversterker een stuurelektrode van een strocmgestuurde transistor is verbonden met de ingangsklem er van, met het kenmerk, 8200S70 - » * ' PHN 10.277 9 ________dat de signaalklemscdiakelïng is uitgevoerd roet een regelbare stroarribron voorzien van een regelingangsklem en een stroorouitgangsklem waarbij de regelingangsklem is gekoppeld roet de uitgang van de verschil versterker en de stroorouitgangsklem is verbonden net de genoemde ingangsklem 5 van de tweede trap van de voorversterker, waarmee een emitterelektrode als stuurelektrode van de strocmgestuurde transistor is verbonden.
5. Televisiekaroera voorzien van een voorversterker volgens een der voorafgaande konklusies. to 15 20 6 25 1 35 8200670