DE1762883A1 - Integrierte Schaltung - Google Patents

Integrierte Schaltung

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Description

6265-65 A/Dr.v.B/db
Radio Corporation of America New York, N.Y. V.St.A.
Integrierte Schaltung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung mit mindestens einem Verbraucher z.B. einem Transistor oder einer Transiatorverstärkerstufe, der eine stabilisierte Versorgungsgleichspannung benötigt.
Es ist häufig erforderlich, eine zum Betrieb elektrische Energie benötigende Anordnung (im folgenden kurz "Verbraucher") zum Beispiel einen Transistor oder eine Transistorverstärkerstufe, in einer integrierten Schaltung mit einer stabilisierten Versorgungsgleichspannung zu speisen. Ausserdem braucht man bei integrierten Schaltungen, die mehrere Verbraucher, z.B. Transistorverstärkerstufen, enthalten, Anordnungen, die stabilisierte Versorgungsspannungen liefern, um eine unerwünschte Kopplung der verschiedenen Verbraucher über die Spannungsversorgung zu vermeiden.
Da der Raum auf dem Halbleiterchip einer integrierten Schaltung sehr beschränkt ist, sollen für die Zuführung der Versorgungsspannungen für die ganze integrierte Schaltung möglichst nur zwei Anschlußbereiche (Kontaktflecke) benötigt werden. Wenn der Betrieb der integrierten Schaltung mehrere stabilisierte Spannungen erfordert, hat dies zur Folge, daß die Anordnungen zur Spannungsstabilisierung in der integrierten Schaltung selbst untergebracht werden müssen und damit den räumlichen und technologischen Beschränkungen einer solchen Schaltung unterworfen sind. Aber auoh sonst ist es wünschenswert, die Stabilisierungsanordnung in der integrierten Schaltung selbst unterzubringen, da hierdurch die Herstellungskosten und der Raumbedarf verringert sowie die Zuverlässig-
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NijU« lfnte;i:i£iin -.An . Afcv 2 Hr. 1 3»u i «<->.
keit erhöht werden.
Durch die vorliegende Erfindung werden diese Probleme bei einer integrierten Schaltung mit mindestens einem Verbraucher, der eine stabilisierte Versorgungsgleichspannung benötigt, dadurch gelöst, daß eine Anzahl in Reihe geschalteter Gleichrichter vorgesehen ist, denen eine in Flußrichtung gepolte Gleichspannung zuführbar ist, die einen im wesentlichen konstanten Spannungsabfall an den einzelnen Gleichrichtern erzeugt, und daß die an einer Kombination dieser Gleichrichter abfallende, der Summe der Spannungsabfälle an den Gleichrichtern der Kombination entsprechende, stabilisierte Spannung dem Verbraucher als Betriebsspannung zugeführt ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Gleichrichter über einen Vorwiderstand an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen, mit deren einer Klemme der Kollektor eines Stromversorgungstransistors verbunden ist, dessen Emitter mit einer Klemme des Verbrauchers gekoppelt ist, dessen andere Klemme an die andere Klemme der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, und daß zwischen die Basis des Stromversorgungstransistors und die andere Klemme der Gleichspannungsquelle eine Anzahl der in Reihe geschalteten Gleichrichter geschaltet ist.
Vorzugsweise ist die Kollektorelektrode eines zweiten Stromversorgungstransistors mit der einen Klemme der Gleichspannungsquelle verbunden, der Emitter des zweiten Stromversorgungstransistors ist mit einer Klemme eines zweiten Verbrauchers verbunden, dessen andere Klemme mit der anderen Klemme der Gleichspannungsquelle verbunden ist, und eine Anzahl der in Reihe geschalteten Gleichrichter, die von der Anzahl der mit dem ersten Stromversorgungstransistor verbundenen Gleichrichter verschieden ist, ist zwischen die Basis des zweiten Stromversorgungstransistors und die andere Verbraucherklemme geschaltet.
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Vorzugsweise ist dabei zwischen die Emitterelektrode des zweiten Stromversorgungstransistors und die zweite Klemme der Gleichspannungsquelle ein Widerstand geschaltet.
Die Basiselektrode mindestens eines Stromversοrgungstransistors ist vorzugsweise mit einem Verbindungspunkt zwischen zwei der in Reihe geschalteten Gleichrichter verbunden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigt:
Figur 1 das Schaltbild des Zwischenträger-Tonteils für einen Fernsehempfänger mit einer integrierten Schaltung gemäß der Erfindung,
Figur 6 das Schaltbild des Stromversorgungsteiles eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Figur 5 zeigt das Schaltbild des Tonkanales eines Fernsehempfängers, der eine erfindungsgemässe integrierte Schaltung 60 enthält. Die integrierte Schaltung 60 hat zwei Kontaktbereiche 62 und 64, denen eine frequenzmodulierte Schwingung zugeführt ist. Die Abmessungen des durch das gestrichelte Hechteck angedeuteten Chips der integrierten Schaltung können 1,25 x 1,25 Rim oder weniger betragen.
Die frequenzmodulierten Schwingungen, die z.E. vom Videomodulator bzw. Videoverstärker des Fernsehempfängers stammen, stehen an einer Klemme 66 zur Verfügung, die über einen Kondensator 68 mit einem Resonanzkreis 70 gekoppelt ist, welcher auf die 4,5 MHZ betragende Zwischenfrequenz zwischen Bild- und Tonträger des Fernsehsignales abgestimmt ist. Der Resonanzkreis 70 und der Kopplungskondensator 68 gehören beim vorliegenden Beispiel nicht zur integrierten Schaltung 60, mit der sie über die Kontaktflecke 62 und 64 verbunden sind.
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Der Kontaktfleck 62 1st direkt an eine erste Verstärkerstufe 72 angeschlossen» die drei Transistoren 74, 76 und'78. Die ersten beiden Transistoren 74 und 76 bilden einen emitter- gekoppelten Verstärker, während der dritte Transistor 76 als Emltterverstärker arbeitet.
Die Verstärkerstufe 72 1st mit einer ähnlichen Verstärkerstufe 80 galvanisch gekoppelt, die ebenfalls drei Transistoren j 82, 84 und 86 enthält. Zwischen die Emitterelektrode des Tran-I sistors 60 und die Basiselektrode des Transistors 76 ist ein 1 RUckkopplungszweig geschaltet, der einen Widerstand 88 enthält. Die Basiselektrode des Transistors 76 ist Über einen Kondensator 90, der beim vorliegenden Beispiel nicht zur integrierten Schaltung 60 gehört, mit dem gemeinsamen Basiskreis der Transistoren 74 und 84 gekoppelt.
Der Kondensator 90 ist über einen Kontaktfleck 92 an die integrierte Schaltung angeschlossen. Im Rückkopplungszweig wird an einem Widerstand 94 eine Kompensationsspannung erzeugt, die der Spannung am Widerstand 88 entgegengesetzt 1st und diese kompensiert.
Die Ausgangesignale der Stufe 80 stehen an einem Widerstand 96 zur Verfugung und werden von diesem einer Endverstärkerstufe 100 zugeführt, die drei Transistoren 102, 104 und 106 enthält. Der Transistor I06 arbeitet als Emltterverstärker und 1st Über einen Kontaktfleck IO8 mit der Primärwicklung eines Diekrimlnatortransformator 110 gekoppelt. Die Sekundärwicklung des Diskriminatortransformators 110 1st Über zwei Kontaktfle^kö 112 und 114 mit dem Rest des Diskrlminatorkreises 116 verbunden. Der Diskrimlnatorkrels 116 let symmet risch und liefert eine Ausgangsgleichspannung an die Basiselektrode eines Transistors 118, die unabhängig von Schwankungen des Signalkegels und der Versorgungsspannung ist.
Die vom Transistor II8 verstärkten demodulierten Signale
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stehen an einem Widerstand 120 zur Verfugung und werden Über , einen Kontaktfleck 124 von der integrierten Schaltung 60 ab-, genommen.
Die Betriebsspannungsversorgung der Sohaltung gemäß Figur 1 ist unsymmetrisch, d.h. alle Spannungen sind positiv in Bezug auf Masse. Der integrierten Schaltung 60 wird eine unstabilisierte Betriebsgleichspannung Über einen Kontaktfleok 130 und einen mit Masse verbundenen Kontaktfleck 132 zugeführt. Der Kontaktfleck I30 ist dabei positiv bezüglich Masse. Die Transistoren der Endverstärkerstufe 100 werden mit der ungeregelten Spannung gespeist.
Zwischen die Kontaktflecke I30 und I32 ist eine in der integrierten Schaltung gebildete Reihenschaltung aus einem Widerstand I38 und sechs Gleichrichtern l40, 142, 144, 146, 148 und I50 geschaltet, um stabilisierte Betriebsspannungen fUr die Verstärkerstufen 72 und 80 zu erzeugen. Die Gleichrichter l40 - 130 werden durch die ungeregelte Spannung zwischen den Klemmen I30 und I32 in Flußrichtung derart vorgespannt, daß an ihnen auch bei verhältnismässig grossen Schwankungen der Versorgungsgleiohspannung ein im wesentlichen konstanter Spannungsabfall auftritt.
Die Spannung an der Reihenschaltung aus allen sechs Gleichrichtern bildet die Kollektorspannung für die Transistoren in den Verstärkerstufen 72 und 80 mit der Ausnahme des Emitterverstärkertraneistors 86. Die an den Gleichrichtern 140, 142 und 144 abfallende Spannung wird als Basisspannung für die Transistoren 74, 87 und 104 verwendet.
Die beschriebene Anordnung zur Spannungsstabilisierung hat nicht nur den Vorteil, daß sie ohne Schwierigkeiten in einer integrierten Sohaltung hergestellt werden kann, sondern auch den, daß zwischen den verschiedenen Gleichrichtern nach Wunsch stabilisierte Spannungen verschiedener Grosse abgenom -
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men werden können. So ist z.B. die Basiselektrode des Tran-1 sistors 118 über den Diskriminatortransformator mit dem Verbindungspunkt zwischen den Oleichrichtern 144 und 146 verbunden und wird dadurch auf etwa plus 2 Volt bezüglich Masse gehalten. Die fUr den Transistor 118 erforderliehe Vorspannung wird dann dadurch erhalten, daß die Emitterelektrode über den Widerstand 122 an die Verbindung zwischen den Gleichrichtern 140 und 142 angeschlossen wird. Da der Spannungsabfall je Gleichrichter ungefähr O165 Volt beträgt« sind die Basls- und Emitterelektroden des Transistors 118 mit einer Spannung von ungefähr 1,3 Volt gekoppelt, von der ein Teil am Widerstand 122 abfällt.
Bei Verstärkern mit hohem Verstärkungsgrad und bei Begrenzerschaltungen zur Verarbeitung von Signalen mit grosser Amplitude und einem hohen Prozentsatz an Amplitudenmodulationen ist eine bessere Regelung der Versorgungsspannung erforderlioh. Der innere Widerstand der Gleichrichter I4o-150 kann nämlich u.U. so groß sein, daß Schwankungen des von den Transistoren der Verstärkerstufen 72 und 80 aufgenommenen Laststromes auf die Betriebsspannungen dieser Transistoren zurückwirken. Der von den emittergekoppelten Transistoren 7 4 und 76 bzw. 82 und 84 aufgenommene Strom ist zwar im wesentlichen konstant und wird von einer Amplitudenmodulation nicht nennenswert beeinflußt. Der von den Emitterverstärkertransistoren 78 und 86 aufgenommene Strom hängt Jedoch von der Amplitude des Signales, also von der Amplitudenmodulation ab. Diese Stromschwankungen können unerwünschte Rückwirkungen über den Innenwiderstand der Gleichrichter zur Folge haben. Der Kollektor des Transistors 86, der Signale verhältnismässig grosser Amplitude zu verarbeiten hat, ist daher nicht an die Gleichrichter sondern direkt an den Kontaktfleck IJX) angeschlossen.
In der integrierten Schaltung kann auch ein Spannungsversorgungsteil mit niedrigerem Innenwiderstand vorgesehen sein, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Zur Verringerung des In-
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nenwiderstandes dienen hier zwei Stroaversorgungstranslstoren 160 und 162, die als Emitterverstärker geschaltet sind. Zur Kompensation des Spannungsabfalles an den Eraitter-Basis-Strekken der Transistoren l60 und 162 ist ein zusätzlicher Gleichrichter 14} vorgesehen. Die Kollektorspannung für die Transistoren ?4, 76, 78, 82, 84 und 86 wird von einer mit der Emitterelektrode des Transistors l60 verbundenen Klemme 164 abgenommen. Die mittlere Spannung zwischen den Gleichrichtern 144 und 146 in Figur 2 steht an einer Klemme 166 zur Verfügung, die mit den Emitter des Transistors 162 verbunden ist. Eine an die Verbindung zwischen den Gleichrichtern 140 und 142 angeschlossene Klemme 168 wird über den Widerstand 122 (Figur 1) mit dem Transistor 118 verbunden.
Die Emitterverstärker weisen eine niedrigere Impedanz auf als die Gleichrichter 140 bis I50, so daß die Betriebsspannung bei Änderungen des Laststromes wesentlich weniger schwankt, als bei der Stromversorgungsschaltung gemäß Figur 1. Bei Verwendung der Stabilisierungsschaltung gemäß Figur 6 kann daher auch der Kollektor des Transistors 86 bei entsprechender Bemessung des Emitterwiderstandes dieses Transistors mit der an der Klemme 164 zur Verfugung stehenden stabilisierten Sparx -: , paspelst werden.
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BAD OKSlNAL

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE
1) Integrierte Schaltung mit mindestens einem Verbraucher, der eine stabilisierte Versorgungsgleichepannung benötigt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl in Reihe gestalteter Oleichrichter (140-150) vorgesehen ist, denen eine in Flugrichtung gepolte Oleichspannung zufUhrbar ist, welche einen im wesentlichen konstanten Spannungsabfall an den einzelnen Olelohrichtern zeigt, und daß die an einer Korabination dieser Oleichrichter abfallende, der Summe der Spannungsabfälle an den Oleichrichtern der Kombination entsprechende stabilisierte Spannung dem Verbraucher als Betriebsspannun zugeführt ist.
2) Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oleichrichter (140-150) Über einen Vorwiderstand (I38) an eine Oleichspannungsquelle anschließbar sind, mit deren einer Klemme (1J50) der Kollektor eines Stromversorgungstransistors (I60) verbunden ist, dessen Emitter mit einer Klemme (164) des Verbrauchers gekoppelt ist, dessen andere Klemme an die andere Klemme (132) der Oleichspannungsquelle angeschlossen 1st, und daß zwischen die Basis des Stromversorgungstransistors (160) und die andere Klemme (122) der Oleichspannungsquelle eine Anzahl der in Reihe geschalteten Oleichrichter (140-130) geschaltet 1st.
3) Integrierte Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekannzeichnet, daß die Kollektorelektrode eines zv „-Iten Stromversorgungstransistors (162) mit der einen Klemme (130) der Oleichspannungsquelle verbunden ist, daß der Emitter des zweiten Stromversorgungstransistors (162) mit einer Klemme (I66) eines zweiten Verbrauchers verbunden ist, dessen andere Klemme an die andere Klemme (132) der Oleichspannungsquelle angeschlossen ist, und daß eine Anzahl der in Reihe geschalteten Gleichrichter, die von der Anzahl der mit dem ersten
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Stromversorgungstransistor (16O) verbundenen Oleichrichter verschieden ist, zwischen die Basis des zweiten Stromversorgungstransistors und die andere Verbraucherklemme geschaltet ist.
4) Integrierte Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Emitterelektrode des zweiten Stromerzeugungstransistors (162) und die andere Klemme (132) der Gleichspannungsquelle ein Widerstand geschaltet ist.
5) Integrierte Schaltung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode mindestens eines Stromversorgungstransistors (162) mit einem Verbindungspunkt zwischen zwei der in Reihe geschalteten Gleichrichter (140-150) verbunden ist.
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