DE2209771A1 - Integrierte Schwellenschaltung - Google Patents
Integrierte SchwellenschaltungInfo
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Description
Dipl.-tng. ERICH E. V/ALTHER J¥/RJ
Akte: PHN- 5474
Anmeldung vom« 28. Febr. 1972
Anmeldung vom« 28. Febr. 1972
"Integrierte Schwellenschaltung".
Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schwellenschaltung für eine automatische
Verstärkungsregelungsschaltung eines Fernsehempfängers
.
Die Erfindung bezweckt, eine Schwellenschaltung zu schaffen, die eine im allgemeinen für
integrierte Verstärkungsregelungen erforderliche minimale Anzahl Ausführungspunkte hat, einen gegenüber
der Speisespannung grossen Ausgangsspannungsbereich aufweist und zwei Ausgangsspannungen geben
kann, die aneinander anschliessende Regelbereiche
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PHN
mindestens zweier Empfängerstufen mit einem gut definierten
Übergang zwischen diesen Regelbereichen versorgen können.
Eine erfindungsgemässe integrierte Schwellenschaltung
weist daher das Kennzeichen auf, dass diese einen ersten Transistor enthält, dessen Basis der
Eingang der Schwellenschaltung ist, dessen Emitter mit der Parallelschaltung einer Diode und eines
Basis-Emitterüberganges eines zweiten Transistors verbunden ist, und wobei der Kollektor des ersten
Transistors gleichstrommässig mit einem ersten Anschlusspunkt der integrierten Schaltung zur Lieferung
einer Regelspannung für einen Teil des Fernsehempfängers
verbunden ist, und wobei der Kollektor des zweiten Transistors gleichstrommässig mit einem
zweiten Anschlusspunkt der integrierten Schaltung zur Lieferung einer Regelspannung für einen anderen
Teil eines Fernsehempfängers gekoppelt ist.
Durch Verwendung der parallel zum Basis-Emitterübergang des zweiten Transistors liegenden
Diode ist erreicht, dass ein zusätzlicher Anschlusspunkt zur Einstellung eines geeigneten Ubernahmegebietes
zwischen den Regelbereichen der beiden Teile überflüssig ist. Dieses Einstellen kannn nun dadurch
erfolgen, dass am ersten Anschlusspunkt eine einstellbare oder angepasste Wiederstandsschaltung an-
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gebracht wird. Die Diode parallel zum Basis-Emitterübergang des zweiten Transistors dient dabei weiter
dazu, das Gebiet, in dem der Schwellenwert liegen
soll, bei der Herstellung der integrierten Schaltung festzulegen.
soll, bei der Herstellung der integrierten Schaltung festzulegen.
Mit der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung
ist es weiter durchaus möcligh, zwei Regelstufen mit etwa gleichem Eingangswiderstand zu regeln, wie
dies in der Praxis meistens erforderlich ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben. Es zeigen
näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer erfindungsgemässen Schwellenschaltung,
Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild einer
erfindungsgemässen: Schwellenschaltung, mit der Regelspannungen
unterschiedlichen Regeis und für unterschiedliche Regelanordnungen erhalten werden können.
In Fig. 1 hat eine integrierte Schwellenspannungsschaltung
1 einen ersten npn-Transistor 3» dessen Emitter mit einem Ende einer Parallelschaltung
eines als Diode geschalteten pnp- Transistors 5 und des Basis-Emitterüberganges eines zweiten npn-Transistors
7 verbunden ist, von welcher Parallelschaltung das andere Endean einen Anschluss O einer Speisequelle
gelegt ist.
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Der Kollektor des ersten Transistors 3 liegt an einem ersten Anschlusspunkt 9 der Schwellenschaltung
1. Dieser erste Anschlusspunkt 9 ist über einen Widerstand 11 an eine positive Speisespannung (+)
gelegt und ist weiter mit einem Regelspannungseingang
eines Zwischenfrequenzverstärkers 15 eines Fernsehempfängers
verbunden. Die positive Speisespannung ist weiter an einen Anschluss 12 der integrierten
Schaltung 1 gelegt wodurch beispielsweise etwaige andere mit der Schwellenschaltung integrierte Schaltungen
gespeist werden können·
Der Kollektor des zweiten Transistors 7 liegt an einem zweiten Anschlusspunkti, 17 der Schwellenschaltung
1. Dieser zweite Anschlusspunkt 17 ist über einen Widertstand 19 an die positive Speisespannung
(+) gelegt lind weiter mit einem Regeleingang 21 eines Hochfrequent teils 23 des Fernsehempfängers
verbunden.
Der Hochfrequenzteil 23 erhält über einen
Eingang 25 ein Fernsehsignal, das in ein Zwischenfrequenz
signal umgewandelt wird. Dieses Zwischenfrequenz signal wird durch den Zwischenfrequenzverstärker
15 verstärkt, detektiert und mit Hilfe eines automatischen Regelspannungssignaldetektors 27 abermals
detektiert und in eine Regelspannung umgewandelt, die der Basis des ersten Transistors 3 zugeführt wird.
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Bei Empfang eines 'Fernsehsignals geringer
Stärke am Eingang 25 gibt der Regelspannungssignaldetektor
27 eine derartige Spannung ab, dass der erste Transistor 3 und auch, der zweite Transistor 7
voll ausgesteuert sind, (Sättigungszustand) und die Ausgangsspannungen an den ersten und zweiten Anschlusspunkten
9 bzw. 17 niedrig sind, wodurch die Verstärkungen des Hochfrequenz- und Zwischenfrequenz
teils 23 bzw. 15 maximal sind.
Nimmt die Signalstärke am Eingang 25 zu, so sinkt die Spannung an der Basis der ersten Transistors
3· Dieser erste Transistor 3 wird bei einem bestimmten Signalwert nicht mehr voll ausgesteuert
und der Kollektorstrom nimmt ab, wodurch die Ausgangsspannung am ersten Anschlusspunkt 9 zunimmt
und die Verstärkung des Zwischenfrequenzteils 15 verringert. Der Strom durch den Transistor 3 geht
weiter durch die Parallelschaltung der Diode 5 und des Basis-Emitterüberganges des zweiten Transistors
7· Der zweite Transistor 7 bleibt weiterhin noch voll ausgesteuert. Zwar geht ein Teil dieses Stromes
durch die Diode 5 aber der restliche Teil reicht noch aus um den zweiten Transistor 7 voll auszusteuern.
Der Widerstand 11 und das Verhältnis zwischen den Oberflächen der Diodenelektroden und der
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Basis-Emitterelektroden des zweiten Transistors 7 sind derart gewählt worden, dass erst, wenn der Kollektorstrom
am ersten Transistor bis auf etwa weniger als 15 bis 20% seines Wertes bei voller Aussteuerung
gesunken ist, der Strom durch den zweiten Transistor 7 klein genug wird, um die Aussteuerung desselben
weniger als vollständig zu machen (aus dem Sättigungszustand kommen zu lassen), wodurch auf die
Kollektorspannung des zweiten Transistors bei weiterer Abnahme der Spannung an der Basis des ersten
Transistors 3 ansteigen wird. Die Kollektorspannung des ersten Transistor 3 kann dann nur wenig ansteigen,
so dass die Regelung des Zwischenfrequenzteils 15 praktisch aufhört und die Regelung des Empfängers
durch den Hochfrequenzteil 21 übernommen wird.
Die Regelspannung, die den Anschlüssen
9 und 17 entnommen wird, weist eine gegenüber der Speisespannung grosse Änderung auf, weil bei Vollaussteuerung
der Transistoren 3 und 7 die Spannung daran fast Null ist und im gesperrten Zustand der
Transistoren 3 und 7 der Speisespannung entsprechen kann.
Weil die Regelung des Hochfrequenzteils,
wie dies obenstehend beschrieben worden ist, unter einem bestimmten Wert des Kollektorstromes durch
den ersten Transistor 3 anfängt, ist mit der Wahl
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des Wertes des Widerstandes 11 der Spannungswert zu wählen, der zu diesem Kollektorstrom gehört und dadurch
ist dieser Spannungswert an den Regelbereich des Zwischenfrequenzteils 15 anzupassen. Dadurch
kann eine sehr definierte Übernahme der Regelung durch den Hochfrequenzteil 23 erzielt werden. Der
Widerstand 11 kann völlig oder' teilweise ausserhalb
der integrierten Schaltung 1 angebracht sein und kann gewünschtenfalls von einem einstellbaren Typ
sein. Weil der Widerstand 11 zwischen einem Speisepunkt und dem ersten Anschlusspunkt 9 liegt, braucht
dazu kein zusätzlicher Anschlusspunkt der Schaltungsanordnung vorhanden zu sein. Für ein in vielen Fällen
brauchbares Stromverhältnis durch die Diode 5 und den Basis-Emitterübergang des zweiten Transistors 7 ist
etwa ein Sechstel des Stromverstärkungsfaktor des zweiten Transistors 7 ein günstigert Wert. Wie in
der Zeichnung dargestellt ist, wird die Diode 5 in einer integrierten Schaltung im allgemeinen ein
als Diode geschalteter Transistor sein. Das gewünschte Stromverhältnis wird dann auf einfache
Weise durch die Wahl des Verhältnisses der Basis-Emitteroberfläche des zweiten Transistors 7 zu der
des als Diode geschalteten Transistors 5 erreicht, welches Verhältnis im betreffenden Fall etwa sechs
sein muss. Bekanntlich darf man voraussetzen, dass
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das Verhältnis zwischen den Basis-Emitterübergangsoberflächen des zweiten Transistors 7 und des als
Diode geschalteten Transistors 5 den Stromverstärkungsfaktor der Kombination bedeutet.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2. weicht von der nach Fig. 1 in den nachfolgenden Punkten ab.
Der zweite Transistor 7 der Schwellenschaltung 1 und der als Diode geschaltete Transistor 5
sind nun in einem anderen Verhältnis bemessen und dienen als Invertierschaltung um eine andere Richtung
der RegelSpannungsänderung am zweiten Anschlusspunkt
17 zu erhalten. Der Kollektor des zweiten Transistors ist deswegen über einen Widerstand 21
mit dem Speisepunkt 12 verbunden und liegt weiter an der Verbindung des Kollektors und der Basis eines
als zweite Diode 23 geschal*·
teten npn-Transistors und an der Basis eines dritten npn-Transistors 25, dessen Kollektor am zweiten Anschlusspunkt
17 liegt.
Vom Hochfrequenzteil 11 wird nun vorausgesetzt,
dass er vom Typ ist, der eine in entgegengesetzter Richtung fliessende Regelspannung gegenüber
der nach Fig. 1 braucht.
Die Wirkungsweise der Invertierschaltung ist wie folgt. Der Strom im Emitterkreis des ersten
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Transistors 3 wird mit einem Verstärkungsfaktor, der beispielsweise praktisch eins ist, auf den Kollektorkreis
des zweiten Transistors 7 übertragen. Das Verhältnis der Oberfläche des Basis-Emitterüberganges
des zweiten Transistors 7 zu der des Basis-Emitterüberganges
der Diode 5 ist in diesem Fall also praktisch eins gewählt. Der Widerstand 21 in der Kollektorleitung
des zweiten Transistors 7 wird derart gewählt, dass beim gesperrten Zustand des zweiten
Transistors 7 der Strom durch den dritten Transistor
25 gross genug ist um diesen vollauszusteuern. Die Spannungen an den Kollektorelektroden der Transistoren
7 und 25 ändern sich dann gerade entgegengesetzt .
Wird das Verhältnis der Oberfläche des Basis-Emitterüberganges des dritten Transistors
25 1^u dem des als Diode geschalteten Transistors
23 wieder dem gewünschten Verhältnis der Aussteuerungswerte des ersten Transistors zum Auftreten des maximalen
Stromes und des Stromes, bei dem die Schwelle in der Regelung des Hochfrequenzteils 23 überschritten
wird, also beispielsweise etwa sechs, gemacht, so wird dieselbe Regelung erhalten wie in dem Fall
aus Fig. 1, in dem Sinne, dass die Regelspannung am zweiten Anschlusspunkt 17 nun in entgegengesetztem
Sinne also von Maximum nach Minimum ändert bei einem
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abnehmenden Wert der Spannung an der Basis des ersten
Transistors 3» nachdem die Spannung am ersten Anschlusspunkt 9 einen weiter durch den Widerstand 11
bestimmten Wert überschritten hat.
Obschon obenstehend für die üblichsten Belastungen durch die Regeleingänge 13 und 21 der Empfängerteile
15 und 23 günstige Werte der Oberflächenverhältnisse
angegeben sind, dürfte es einleuchten, dass diese anders gewählt werden können, ohne dass
vom Wesentlichen der Erfindung abgewichen wird.
Statt des Widerstandes 11 kann auch der Eingangswiderstand der Regeleingänge 13 an das gewünschte
Ubernahmegebiet angepasst werden.
Die Regelsteilheiten der an die Anschlusspunkte angeschlossenen Teile 25 und 23 zusammen mit
der Schwellenschaltung können gewünschtenfalls auch
durch eine andere Wahl der Oberflächenverhältnisse und/oder Belastungswiderstände als die obenstehende
angepasst werden.
Es ist weiter möglich, die Schaltungsanordnung aus Fig. 1 mit der aus Fig. 2 zu kombinieren
und zwar durch Parallelschaltung der mit dem Emitter des ersten Transistors 3 verbundenen Eingänge der in
den beidem Figuren unterschiedlichen weiteren Schaltungsanordnungen, wobei dann Regelspannungen, die
unterhalb eines Schwellenwertes der Eingangsspannung
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im negativen Sinne sowie Regelspannungen, die sich in positivem Sinne ändern, erhalten werden können.
Es dürfte weiter einleuchten, dass obschon in diesen Beispielen npn-Transistorsn als die zur
Zeit üblichsten Transistoren für integrierte Schaltungen verwendet worden sind, gewünschtenfalls auch
Transistoren eines anderen Typs verwendbar sind. Die Wahl der unterschiedlichen Grossen
der Schaltung aus Fig. 2 wird an Hand einer Berechnung erläutert.
Folgendes wird vorausgesztet. i. = der Eingangsstrom der Schwellenschaltung,
also der Strom zur Basis des ersten Transistors 3»
I1 = der Kollektorstrom des ersten Transistors
3» der dem Eingangsstrom der Diode-Transistorkombination 5i7 praktisch
entspricht.
i„ = der Strom durch den Widerstand 21,
i„ = der Strom durch den Widerstand 21,
i = der Kollektorstrom des zweiten Tran-C2
sistors 7i
i = der Strom zur Diode-Basiskombination
am Eingang des dritten Transistors 25, i = der Strom durch den Widerstand 19»
V 1 die Speisespannung,
B1 = die Stromverstärkung des ersten Tran-
B1 = die Stromverstärkung des ersten Tran-
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PHN
sistors 3f
B st die Stromverstärkung der Diode-Transistorkombination
5» 7»
B s die Stromverstärkung der zweiten
Diode-Transistorkombination 23, 25,
V, = die Basis-Emitterspannung des zweibe2
ten Transistors 7 '3
V, = die Basis-Emitterspannung des dritten
Transistors 25, VQ = die Spannung am Anschlusspunkt 9»
V = die Kollektorspannung des zweiten C2
Transistors 7»
V17 = die Spannung am Anschlusspunkt 17·
Weiter wird vorausgesetzt, dass der Kollektorstrom der Transistoren dem Emitterstom derselben praktisch
entspricht.
Nun ist i, = B'i.
1 1 in
1 1 in
Also V9 = V - B1I1nR11.
Weiter ist i = BoB,i.
C2 2 1 in
C2 2 1 in
V * Vbe
Daraus folgt: i, = —=
- B0B4i. .
3 21 2 1 in
V~Vbe
Nun ist i„ = B„i, = B„ -B^B-B1I.
3 3 b„ 3 Rp-i 3 2 1 in
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PHN 5^474
Und V17 = V-B,
Mit O^V17^V^9^
Wenn der erste Transistor 3 gerade aus der Vollaussteurrung kommt, gilt:
Für den entsprechenden Stromwert i. des Eingangs-
in1 stromes gilt dann:
V-V,
be2
be2
Wenn der dritte Transistor 25 gerade in den leitenden Zustand gelangt, gilt:
V - V
V17 - ν
Also dann ist:
Also dann ist:
Vorausgesetzt wird nun, dass das Verhältnis zwischen den Stromwerten i. und i. , wobei die Regelspannungsbereiche
an den beiden Ausgängen 9 und 17
anfangen, gleich ρ ist.
Dann ist
Dann ist
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±ln1 B2B1R21 (V"Vbe3} „ R21 .Ί
P = T = g-D
v_v = B2 R
weil
1In2 ΰ1Κ11 be2 2 R11
Vbe R
R = 1 - Oder B = jr-i-ί ( 1)
= 1 - Oder B j
be
Damit V1- von O bis V laufen kann, muss weiter im
Ausdruck
■ v -E3
V ~Bo _12
J
O sein ü seln·
Das heissi: R . ^ B3Rio i2)
Zum Beispiel
R21 = B3R19
p, R11 und R1Q liegen praktisch fest durch die
Anforderungen, welche die weitere Regelschaltung
stellt.
Frei wählbar sind nun entweder B_ oder B2 oder aber
R21, damit die Bedingungen (1) und (2) erfüllt werden.
Zur Erhaltung eines günstigen Verhältnisses der Ströme und Widertandswerte in der Schwellenschal-
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tung wird B_ = 1 gewählt.
Zur Erfüllung der Bedingung (1) wird dann:
— = ρ oder R21 = p&^
und zur Erfüllung der Bedingung (2) für einen gros sen Regelbereich wird dann zugleich:
Also P^11 ^j B3R19 ztun BeisPiel = B3R19
und weil in der Praxis meistens R11 = R1Q ist, wird
z.B. B„ = p,
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Claims (1)
- PHNPatentansprüche:(Ij Integrierte Schwellenschaltung für eine automatische Verstärkungsregelun&s&chaltung eines. Fernsehempfängers , dadurch gekennzeichnet, dass diese einen ersten Transistor enthält, dessen Basis der Eingang der Schwellenschaltung ist, dessen Emitter mit der Parallelschaltung einer Diode und eines
Basis-Emitterüberganges eines zweiten Transistors verbunden ist, wobei der Kollektor des ersten Transistors gleichstrommässig mit einem ersten Anschlusspunkt der integrierten Schaltung zur Lieferung einer Regelspannung für einen Teil des Fernsehempfängers verbunden ist und wobei der Kollektor des zweiten Transistors gleichstrommässig mit einem zweiten
Anschlusspunkt der integrierten Schaltung zur Lieferung einer Regelspannung für einen anderen Teil eines Fernsehempfängers gekoppelt ist.
2. Integrierte Schwellenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor des zweiten Transistors mit dem zweiten Anschlusspunkt verbunden ist.3· Integrierte Schwellenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor des zweiten Transistors mit einem Widerstand nach einem Speisepunkt und mit einer Parallelschaltung einer zweiten Diode und eines Basis-Emitterüberganges209838/0788PHNeines dritten Transistors verbunden ist, von welchem dritten Transistor der Kollektor mit dem zweiten Anschlusspunkt gleichstrommässig verbunden ist. h. Integrierte Schwellenschaltung nach Anspruch 2, wobei die Diode ein Transistor ist, dessen Basis und dessen Kollektor miteinander und der Basis des zweiten Transistors verbunden sind, und dessen Emitter mit dem Emitter des zweiten Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Oberfläche des Basis-Emitterüberganges des zweiten Transistors und der des Basis-Emitterüberganges des als Diode geschalteten Transistors, welches Verhältnis dem Verhältnis zwischen dem Strom durch den zweiten Transistor in teilweise ausgesteuertem Zustand und dem zugehörAnden Strom durch den ersten Transistor in teilweise ausgesteuertem Zustand entspricht, zwischen vier und zehn liegt. 5. Integrierte Schwellenschaltung nach Anspruch 3, wobei die genannten Dioden Transistoren sind, deren Basis- und Kollektorelektroden miteinander und mit der Basis des parallelgeschalteten Basis-Emitterüberganges verbunden sind, während die Emitterelektroden der als Dioden geschalteten Transistoren mit dem Emitter dee parallelgeschalteten Basis-Emitterüberganges verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen <ä*»r Oberfläche des Basis-209838/0788PHNEmitteruberganges des zweiten Transistors und der des Basis-Emitterüberganges des als Diode ihm parallelgeschalteten Transistors praktisch gleich eins ist
und das Verhältnis zwischen der Oberfläche des Basis-Emitterüberganges des dritten Transistors und der des Basis-Emitterüberganges des als zweite Diode ihm
parallelgeschalteten Transistors einem zwischen vier
und zehn liegenden Wert praktisch entspricht.209838/0788
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |