DE3034940A1

DE3034940A1 - Signalwandlerschaltung

Info

Publication number: DE3034940A1
Application number: DE19803034940
Authority: DE
Inventors: Kyoichi Chigasaki Kanagawa Murakami; Tsutomu Hiratsuka Kanagawa Niimura; Akira Saitama Kanagawa Yamakoshi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-09-20
Filing date: 1980-09-16
Publication date: 1981-04-09
Also published as: NL8005221A; GB2060301B; AU6237580A; JPS5644209A; FR2466137B1; FR2466137A1; DE3034940C2; GB2060301A; US4347531A; CA1149474A; AU538948B2; JPS606576B2

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D-BODO MÖNCHEN

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN «. Steinsdorfstraße

Dr.rer.nat. W. KÖRBER · f· ^ ⁽⁰⁸⁹⁾ *²⁹⁶⁶⁸⁴

Dipl.-I ng. J. SCHMIDT-EVERS 3034940 PATENTANWÄLTE

16. September 19 8o

SONY CORPORATION

7-35 Kitashinagawa 6-chome

Shinagawa-ku

TOKYO/JAPAN

Signalwandlerschaltung

Die Erfindung betrifft allgemein eine Signalwandlerschaltung, und insbesondere eine Signalwandlerschaltung zum Umsetzen eines Paars von differentiellen EingangsSignalen in ein einseitig geerdetes bzw. unsymmetrisches oder Eintaktausgangs signal.

Signalwandlerschaltungen mit beispielsweise Differenzverstärkeraufbau zum Umsetzen eines Paars differentieller Eingangssignale in ein unsymmetrisches oder Eintaktausgangssignal sind weit verbreitet. Eine derartige Signalwandlerschaltung enthält ein Transistorpaar, das einen Differenzverstärker bildet. Eine Vorstromquelle ist mit den gemeinsam verbundenen Emittern des Paars der Transistoren verbunden und differentielle Eingangssignale werden den jeweiligen Eingängen der Transistoren zugeführt. Polglich werden differentielle Ausgangsströme durch die Transistoren an deren Kollektoren erzeugt, die zum Erzeugen eines unsymmetrischen oder Eintaktaussgangssignals verwendet werden.

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Bei einer derartigen Schaltung ist es jedoch, um jede nachteilige Wirkung auf die differentiellen Ausgangsströme zu vermeiden, unerwünscht, derartige differentielle Ausgangsströme in der nächsten Stufe direkt zu verwenden. Zu diesem Zweck wird üblicherweise eine Stromspiegelschaltung mit einer derartigen Differenzverstärkerschaltung verwendet, wodurch Änderungen in mindestens einem der differentiellen Ausgangsströme durch identische Änderungen in dem Ausgangsstrom der Stromspiegelschaltung reflektiert wetden. Beispielsweise enthält eine derartige Stromspiegelschaltung eine Diode, die zwischen einer Spannungsquelle und dem Ausgang eines der Transistoren des Differenzverstärkers angeschlossen ist, und einen PNP-Transistör, dessen Basis-Emitter-Strecke parallel zur Diode geschaltet ist. Der Kollektor des PNP-Transistors dient als Ausgangsanschluß zum Erzeugen eines Ausgangsstroms, der dem entspricht, der am Ausgang des einen Transistors des Differenzverstärkers erzeugt ist.

Eine derartige Schaltung hat sich jedoch als nachteilig erwiesen, wenn der Emitterbereich des PNP-Transistors der Stromspiegelschaltung N-fach größer als der Bereich der Kathode der darin verwendeten Diode ist. In einem solchen Fall ist der am Kollektor des Transistors der Stromspiegelschaltung erzeugte Strom das N-fache des durch die Diode fließenden Stroms. Dies ist selbstverständlich unerwünscht und hat einen erhöhten Strom zur Folge, der der nächsten Stufe der Schaltungsanordnung zugeführt wird, sowie einen erhöhten Leistungsverbrauch von der Spannungsquelle , die mit der Diode der Stromspiegelschaltung verbunden ist. Auf diese Weise wird es außerordentlich schwierig, die Eingangssignale zu verstärken. Weiter ist es, um den Gewinn oder den Verstärkungsfaktor der Signalwandlerschaltung zu ändern, notwendig, den Wert des Konstantstroms für die Stromquelle des Differenzverstärkers zu erhöhen, was ebenfalls unerwünscht ist.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Signalwandlerschaltung anzugeben, bei der unter Vermeidung der genannten Nachteile der Verstärkungsfaktor durch Ändern mindestens eines Widerstandswertes von Widerstandselementen in der Schaltung steuerbar ist.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung enthält die Signalwandlerschaltung eine Differenzverstärkereinrichtung zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten differentiellen Stroms, eine erste Schaltung, die mit dem ersten differentiellen Strom versorgt ist und eine erste Widerstandseinrichtung mit einem ersten Widerstandswert enthält, eine zweite Schaltung, die mit dem zweiten differentiellen Strom versorgt ist, und eine zweite Widerstandseinrichtung mit einem zweiten Widerstandswert enthält, und eine Ausgangseinrichtung zum Erzeugen eines Ausgangsstroms abhängig von einem von erstem und zweitem differentiellen Strom, wobei der Strom-Verstärkungsfaktor der Signalwandlerschaltung durch die Widerstandswerte von erster und zweiter Widerstandseinrichtung steuerbar ist.

Die Erfindung gibt weiter eineSignalwandlerschaltung mit Differenzverstärker-Aufbau an, deren Verstärkungsfaktor ohne Ändern des Wertes eines Konstantstroms steuerbar ist, der durch eine Konstantstromquelle des Differenzverstärkers erzeugt ist. Weiter gibt die Erfindung eine Signalwandlerschaltung mit Differenzverstärker-Aufbau an, die durch periodische Signale«betätigbar ist und die ein kontinuierliches Ausgangssignal abhängig davon abgibt. Schließlich gibt die Erfindung eine Signalwandlerschaltung mit Differenzverstärker-Aufbau an, die durch periodische Signale betätigbar ist und bei der die Gleich-Ubertragungscharakteristik ohne Verwendung von Zeitkonstantens chaltungen steuerbar ist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

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Fig. 1 ein Schaltbild einer herkömmlichen Signalwandler-

schaltung,
Fig. 2 ein Schaltbild einer Signalwandlerschaltung gemäß

einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 3 ein Schaltbild einer Signalwandlerschaltung gemäß

einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 4 ein Schaltbild einer Signalwandlerschaltung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine herkömmliche Signalwandlerschaltung mit Differenzverstärker-Aufbau zum Umsetzen eines Paars von Eingangssignalen in ein einseitig geerdetes bzw. unsymmetrisches oder Eintakta usgangssignal. Wie dargestellt, weist die Schaltung zwei NPN-Transistören 3 und 4 auf, die einen Differenzverstärker bilden und deren Emitter gemeinsam mit Masse bzw. Erde über eine Konstantstromquelle 2 verbunden sind, die einen Konstantstrom 2I_ erzeugt. Die Basen der Transistoren sind mit einem Eingangssignalgenerator 1 verbunden, der differentielle Eingangssignale zuführt. Der Kollektor des Transistors 3 ist mit einer Spannungsquelle +Vcc verbunden, und der Kollektor des Transistors 4 ist ebenfalls mit der Spannungsquelle +Vcc über eine Diode 5 verbunden. Insbesondere sind die Anode der Diode 5 mit der Spannungsquelle +Vcc und deren Kathode mit dem Kollektor des Transistors 4 verbunden. Der Emitter-Basis-Kreis eines PNP-Transistors 6 ist parallel zur Diode 5 zwischen der Spannungsquelle +Vcc und dem Kollektor des Transistors 4 geschaltet, wobei das Ausgangssignal der Signalwandlerschaltung am Kollektor des Transistors 6 abgenommen wird. Insbesondere bilden die Diode 5 und der Transistor 6 eine Stromspiegelschaltung, in der der Strom durch die Diode 5 durch den Kollektorstrom des Transistors 6 gespiegelt wird. Es ergibt sich, daß die Verwendung einer Stromspiegelschaltung in der Signalwandlerschaltung gemäß Fig. 1 den Vorteil besitzt, daß der Strom am Kollektor des Transistors 6 gemessen werden kann oder in weiteren Stufen verwendet werden kann ohne nachteilige Beeinflussung des Stroms am Kollektor des

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Transistors k.

Wenn kein Eingangssignal vom Eingangssignalgenerator 1 den Basen der Transistoren 3 und k zugeführt wird, werden diese Transistoren 3,k so vorgespannt, daß ein Konstantstrom I_n durch jeden deren Kollektoren von der Konstantstromquelle 2 fließt. Wenn jedoch different!eile Eingangssignale vom Signalgenerator 1 den Basen der Transistoren 3 bzw. 4 zugeführt werden, ändern sich die Kollektorströme der Transistoren 3 und k auf (I + Δχ) bzw. (I_n - Δι). Da die Diode 5 und der Transistor 6 eine Stromspiegelschaltung bilden, entspricht der Strom längs der Emitter-Strecke des Transistors dem Strom (I - Δχ) durch die Diode 5· Weiter ist, da der Kollektorstrom des Transistors 6 im wesentlichen gleich dessen Emitterstrom ist, der Ausgangsstrom der Signalwandlerschaltung gemäß Fig. 1 am Kollektor des Transistors 6 gleich (I -Δχ)

Es zeigt sich jedoch, daß bei der Schaltung gemäß Fig. 1 die Eingangssignale nicht selektiv verstärkt werden können, wenn beispielsweise der Emitterbereich des Transistors 6 N-mal größer als der Bereich der Kathode der Diode 5 ist. In einem solchen Fall ist der Ausgangsstrom, der am Kollektor des Transistors 6 erhalten wird, gleich N-(I_n - Δ i). Dies ist selbstverständlich unerwünscht, da der Basisstrom I„ mit einem Faktor N multipliziert wird, wodurch ein erhöhter Strom der nächsten Stufe zugeführt wird und sich ein erhöhter Leistungsverbrauch von der Spannungsquelle +Vcc ergibt. Weiter muß bei dieser Schaltung zum Verstärken des Stroms am Ausgang der Transistoren 4 und 6 der Wert des Konstantstroms von der Stromquelle 2 erhöht werden, was ebenfalls unerwünscht ist.

Fig. 2 zeigt nun eine Signalwandlerschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Elemente, die denjenigen entsprechen, die anhand Fig. 1 erläutert worden sind, gleiche Bezugszeichen aufweisen. Die Signalwandlerschaltung gemäß Fig. 2 enthält einen Differenzverstärker aus Transistoren 3 und k, die basisseitig mit jeweiligen differentiellen Eingangssignalen von dem Eingangssignalgenerator 1

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versorgt sind und die zueinander in der Phase invertiert sind. Die Emitter der Transistoren 3 und 4 sind gemeinsam mit Masse über die Stromquelle 2 verbunden, die einen Konstantstrom 21 erzeugt. Weiter ist der Kollektor des Transistors 3 mit der Spannungsquelle +Vcc über eine Diode 8 und einen Widerstand 7 verbunden. Insbesondere sind die Kathode der Diode 8 mit dem Kollektor des Transistors 3 und die Anode der Diode 8 mit der Spannungsquelle +Vcc über den Widerstand 7 verbunden. Der Kollektor des Transistors ist mit der Spannungsquelle +Vcc über eine Reihenschaltung aus der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors 9 und einem Widerstand 10 verbunden. Insbesondere sind der Kollektor des Transistors 9 mit dem Kollektor des Transistors k und dessen Emitter mit der Spannungsquelle+Vcc über den Widerstand 10 verbunden. Zusätzlich ist die Basis des Transistors 9 mit dem Verbindungspunkt zwischen der Diode 8 und dem Transistor 3 verbunden. Die Signalwandlerschaltung gemäß Fig. 2 enthält weiter einen NPN-Transistor 11, dessen Basis-Kollektor-Kreis parallel zum Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 9 geschaltet ist und der eine Stromspiegelfunktion ähnlich der der Schaltung gemäß Fig. 1 erreicht. Ein weiterer PNP-Transistör 13 ist emittersei tig mit dem Emitter des Transistors 11 über einen wahlweise vorsehbaren Widerstand 12 und ist basisseitig mit Masse über eine Vorspannungsquelle 14 verbunden. Es zeigt sich, daß die Vorspannungsquelle Ik einen minimalen Potentialpegel an dem Kollektor des Transistors 9 erreicht, um zu verhindern, daß die Spannung am Kollektor des Transistors 9 auf einen Wert ansteigt, bei dem der Transistor gesättigt ist als Folge der Differenz zwischen dem Kollektorstrom des Transistors 9 und dem Strom durch den Widerstand 10. Die Sättigung des Transistors 9 ist selbstverständlich unerwünscht, da eine solche Sättigung eine Verringerung des Wertes des Stromverstärkungsfaktors h„ des Transistors 9 zur Folge hat mit dem sich dadurch ergebenden Aufhören des Stromspiegelbetriebes der Signalwandlerschaltung gemäß Fig. 2. Der Kollektor des Transistors 13 dient als Ausgang der Signalwandlerschaltung.

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der
In ähnlicher Weise wie bei Schaltung gemäß Fig. 1 sind, wenn differentielle Eingangssignale den Basen der Transistoren 3 und 4 von dem EingangsSignalgenerator 1 zugeführt werden, die Ströme, die an den Kollektoren der Transistoren 3 und k erzeugt werden gleich (l_ + Δϊ) bzw. (I - Ai). Es zeigt sich, daß der Strom durch die Diode 8 und den Widerstand 7 daher ebenfalls gleich (I_ + ^i) ist, und daß der Strom am Kollektor des Transistors 9 gleich (I_ - Δί) ist. Weiter ist der Emitterstrom des Transistors 9 im wesentlichen gleich dem Kollektorstrom (I - Δι). Dies ergibt sich nämlich daraus, daß der Kollektorstrom gleich h · I_R ist, und daß der Emitterstrom gleich (1 + h ) * I ist, wobei I der Basisstrom des Transistors 9 und h„ der Stromverstärkungsfaktor des Transistors 9 sind, der einen Wert besitzt, der sehr viel größer als Eins ist (h„ ^ 1). Folglich fließt ein Basisstrom zum Transistor 11 zu dessen Betätigung derart, daß ein Strom I durch den Kollektor des Transistors 11 fließt.

Mit einem Spannungsabfall über der Diode 8 und einem Basis-Emitter-Spannungsabfall über dem Transistor 9 von V_ ergibt sich:

(I₀₊Ai) R₇ + v_BE = (I_x+I₀-Ai) R₁₀ + v_BE ....(D,

wobei R und R_1n die Widerstandswerte der Widerstände 7 bzw. 10 sind. Durch Umformen der Gleichung (l) ergibt sich die folgende Gleichung für den Kollektorstrom I :

(R₇-R₁₀^y(R₇H-R₁₀)Ai ^X

Daher ergibt sich beispielsweise für R„ = R _; I =2 Δχ, und für R₁-, = 2R. _J I - L + 3 Ai₁ wobei I auch den Ausgangsstrom der Signalwandlerschaltung gemäß Fig. 2 durch den Kollektor des Transistors 13 bildet. Es ergibt sich daher aus Gleichung (2), daß die Signalwandlerschaltung gemäß Fig. 2 einen Stromverstärkungsfaktor erreicht, der von dem Verhältnis der Wider-

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standswerte der Widerstände 7 und 10 abhängig ist, ohne den Wert des Vorstroms I von der Stromquelle 2 zu verändern.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Signalwandlerschaltung gemäß der Erfindung, wobei Bauelemente, die denjenigen entsprechen, die anhand Fig. 2 erläutert worden sind, die gleichen Bezugszeichen aufweisen. Die Signalwandlerschaltung gemäß Fig. 3 enthält die Diode 8, die Widerstände 7,10 und 12 und die Transistoren 3,4,9,11 und I3 in identischer Weise wie in Fig. 2 dargestellt, weshalb eine neuerliche Beschreibung nicht erfolgt. Bei dieser Stromwandlerschaltung ist die Konstantstromquelle 2 mit den Emittern der Transistoren 3 und 4 des Differenzverstärkers über einen Schalter I5 verbunden, wodurch der Konstantstrom 2I_n zu diesen Transistoren 3,^ nur dann fließt, wenn der Schalter I5 leitend ist. Es zeigt sich, daß, obwohl der Schalter 15 als ei:ipoliger Ein- und Ausschalter dargestellt ist, dieser Schalter vorzugsweise durch eine schaltende oder verknüpfende Halbleiterschalteinrichtung gebildet ist. Andererseits kann die Konstantstromquelle 2 durch einen Transistor gebildet sein, der ebenfalls als Schalter wirkt, der in Betrxeb bzw. durchgeschaltet wird, wenn Impulse eines bestimmten Pegels dessen Basis zugeführt werden. Weiter unterscheidet sich die Signalwandlerschaltung gemäß Fig. 3 von der gemäß Fig. 2 dadurch, daß ein Kondensator l6 zwischen der Spannungsquelle +Vcc und der Basis des Transistors 11 angeschlossen ist.

Daher fließt, wenn der Schalter 15 leitend ist, der Konstantstrom 2I_ durch die Transistoren 3 und 4 derart, daß die Schaltung gemäß Fig. 3 in der gleichen Weise wie die gemäß Fig. 2 arbeitet. Beispielsweise fließt mit R„ = 2R.„ ein Strom I = I + 3 Δ i durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 11. In einem solchen Fall ergibt sich, wenn die Vorspannungsquelle l4 eine vorgegebene Spannung V- erzeugt und der Widerstandswert des Widerstands 12R₁₂ ist, das Potential

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~¹⁵~ 303A9A0

V_, an der Basis des Transistors 11 zu: B

^VB = ^Vb ^{+ (I}0 + 3 Δχ) R_{12 +} 2V_BE ..... (3),

wobei ν_ητ, der Basis-Emitter-Spannungsabfall über jedem der Transistoren 11 und 13 ist. Zu einem solchen Zeitpunkt speichert, wenn der Schalter 15 leitend ist, der Kondensator 16 eine Spannung, die der Differenz zwischen der Spannung +Vcc und der Spannung V_R an der Basis des Transistors 11 entspricht.

Wenn der Schalter 15 gesperrt oder geöffnet wird, gehen auch die Transistoren 3?^ und 9 und die Diode 8 außer Betrieb. Wegen der zuvor durch den Kondensator 16 gespeicherten Spannung wird jedoch das Potential an der Basis des Transistors auf dem Wert V gemäß Gleichung (3) gehalten. Folglich wird der Transistor 11 leitend gehalten, so daß ein Strom (Σ_ + 3 Δ i) für den Fall R = 2R₀ durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 11 zum Kollektor-Ausgang des Transistors I3 fließt. Es ergibt sich daher, daß ein Ausgangsstrom am Kollektor des Transistors 13₅ der dem Strom entspricht, wenn der Schalter leitend ist, mit der Signalwandlerschaltung gemäß Fig. 3 aufrecht erhalten werden kann.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Signalwandlerschaltung gemäß der Erfindung, wobei Elemente, die mit Bezug auf Fig. 3 erläutert worden sind, gleiche Bezugszeichen aufweisen. Die Schaltung gemäß Fig. 4 ist eine Schwarzwertpegelklemmschaltung, die zum Basisbetrieb . die Schaltung gemäß Fig. 3 verwendet. Bei dieser Schaltung sind die Emitter eines Differenzverstärkers aus NPN-Transistoren 3 und 4 gemeinsam verbunden über eine Schalteinrichtung I5 mit der Stromquelle 2, die einen Konstantstrom 2I_n erzeugt. Der Kollektor des Transistors 3 ist über die Diode 8 und den Widerstand 7 mit der Spannungsquelle +Vcc verbunden, und der Kollektor des

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Transistors k ist über die Kollektor-Emitter-Strecke des PNP-Transistors 9 und des Widerstands 10 mit der Spannungsquelle +Vcc verbunden, wobei die Basis des Transistors 9 mit dem Kollektor des Transistors 3 verbunden ist. Weiter wird ein Paar von Videosignalen + v. entgegengesetzter Phase den Basen der Transistoren 3 und k von dem Signalgenerator 1 zugeführt. In ähnlicher Weise wie bei der Schaltung gemäß Fig. sind ein NPN-Transistor 11 kollektorseitig mit dem Emitter des Transistors 9 und basisseitig mit dem Kollektor des Transistors k und ein PNP-Transistör I3 emitterseitig mit dem Emitter des Transistors 11 über einen Widerstand 12 und kollektorseitig mit einem AusgangsanSchluß 22 verbunden. Es zeigt sich, daß ein Spannungsausgangssignal am Ausgangsanschluß 22 durch den Stromfluß durch einen Lastwiderstand R,. erzeugt wird, der zwischen dem Kollektor des Transistors I3 und Masse angeschlossen ist. Anders als bei der Schaltung gemäß Fig. 3 ist jedoch die Basis des Transistors I3 mit dem gleichen Eingang des Signalgenerators 11 wie die Basis des Transistors k verbunden. Das heißt, die Basis des Transistors I3 ist nicht mittels eines Gleichstroms vorgespannt, sondern vielmehr mit einem Videosignal versorgt, das entgegengesetzte Phase zu dem Videosignal besitzt, das der Basis des Transistors 3 zugeführt ist.

Weiter enthält die Schaltung gemäß Fig. 4 einen zweiten Differenzverstärker aus zwei NPN-Transistören 17 und l8, deren Emitter gemeinsam mit einer Stromquelle I9 verbunden sind, die einen Konstantstrom 21. erzeugt. Die Basen der Transistoren 17 und 18 sind mit den gleichen Signalen versorgt, wie sie den Basen der Transistoren 3 bzw. 4 zugeführt werden. Weiter ist der Kollektor des Transistors 17 mit der Spannungsquelle +Vcc und ist der Kollektor des Transistors l8 mit der gleichen Spannungsquelle +V über eine Diode 20 verbunden, wobei ins-

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besondere die Kathode der Diode 20 mit dem Kollektor des Transistors 18 und deren Anode mit der Spannungsquelle +V verbunden sind. Eine zweite Stromspiegelschaltung aus einer Diode 20 und einem PNP-Transistor 21, der emitterseitig mit der Span-

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nungsquelle +V , basisseitig mit dem Kollektor des Transis-

C C

tors 18 und kollektorseitig mit dem Ausgangsanschluß 22 verbunden ist, erzeugt einen Strom an dem Kollektor, der identisch dem Stromfluß am Kollektor des Transistors l8 ist. Es ergibt sich daher, daß der Strom durch die Kollektoren der beiden Transistoren I3 und 21 am Ausgangsanschluß 22 kombiniert werden, wobei ein derartiger kombinierter Strom oder Summenstrom durch den Lastwiderstand R fließt.

Im Betrieb wird der Schalter I5 leitend durch Klemmimpulse an der hinteren Schwarzschulter des Videosignals, während jeder Horizontalaustastperiode. Wenn der Schalter 15 durch solche Klemmimpulse leitend gehalten wird, fließt ein Ausgangsstrom (I + 3 Δ i) durch die Transistoren 11 und 13 in der gleichen Weise, wie das zuvor mit Bezug auf die Schaltung gemäß Fig. erläutert worden ist. Gleichzeitig erzeugt der zweite Differenzverstärker aus den Transistoren I7 und l8 einen Strom (I. - Δι¹) am Kollektor des Transistors l8. Wegen der Stromspiegelschaltung aus der Diode 20 und dem Transistor 21 fließt der gleiche Strom (I. - Δ i') durch den Kollektor des Transistors 21, wobei dieser Strom am Ausgangsanschluß 22 zu dem Strom addiert wird, der durch den Kollektor des Transistors I3 fließt. Wenn der Wert des Stroms I₁ so gewählt ist, daß beispielsweise gilt 1=3 I_n? ist jede Änderung des Stroms 4i' als Ergebnis einer Änderung des Eingangssignals v. an den Basen der Transistoren der beiden Differenzverstärker gleich dem Dreifachen der sich ergebenden Änderung im Strom Ai, d.h., Δϊ'» 3 Ai. Dies ergibt «sich aus der gemeinsamen Verbindung der Basen der Transistoren 3 und I7 und der Transistoren 4 und Folglich ergibt sich am Ausgangsanschluß 22, d.h., am Verbindungspunkt zwischen den Kollektoren der Transistoren I3 und 21 ein Gesamtstrom zu:

¹TOTAL = ^(I0 - 3 Ai) + (3Ι₀-3Δχ) = 4I₀ = X^ I_± ... (4).

Die Signalwandlerschaltung gemäß Fig. 4 wirkt daher auf das Eingangssignal v. so ein, daß der Schwarzwertpegel oder das

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Potential V des Ausgangsvideosignals v„ am Ausgangsanschluß 22 sich ergibt zu:

^Vp ^{= (I}1 -I¹^ ^RL

Wenn der Schalter 15 geöffnet oder nichtleitend ist, d.h., wenn keine Klemmimpulse des Videosignals zugeführt werden, wird der Strom am Ausgang des Transistors I3 auf dem Wert (I_,+ 3 Δ i) als Ergebnis der Spannung gehalten, die durch den Kondensator 16 gespeichert ist, in der gleichen Weise, wie das mit Bezug auf die Schaltung gemäß Fig. 3 erläutert worden ist. Es sei erwähnt, daß der Betrieb des Schalters 15 den Betrieb des zweiten Differenzverstärkers nicht beeinflußt, der aus den Transistoren 17 und l8 besteht. Folglich wird der Schwarzwertpegel V auf dem Wert gehalten, der in der Gleichung (5) gegeben ist, selbst wenn der Schalter I5 nicht leitend ist. Wenn der Schalter I5 durch einen Klemmimp ils des Videosignals v. wieder leitend gemacht wird, bleibt der Schwarzwertpegel V des Ausgangsvideosignals v_ auf dem Wert, der durch die Gleichung (5) gegeben ist, selbst wenn der Schwarzwertpegel des Eingangsvideosignals v. als Ergebnis von Änderungen der mittleren Bildhelligkeit (APL) eines solchen Signals geändert wird, die beispielsweise von einer Zeile zur nächsten auftreten können. Auf diese Weise ist der Schwarzwertpegel V des Ausgangsvideosignals v_Q stets auf einen Wert (I₁ + (ΐ_Ί/>)) R₁- am Ausgangsanschluß 22 geklemmt.

Wenn die Stromquellen 2 und I9 so eingestellt sind, daß I = 2I_Q ergibt sich die Stromkomponente Ai' = 2 Δ. i derart, daß der Schwarzwertpegel V des Ausgangssignals ν zu (I + (I. A) + Ai) Rj- wird. In ähnlicher Weise ergibt sich, wenn die relativen Werte zwischen den Konstantströmen von den Stromquellen 2 und I9 so gewählt sind, daß I = ^I₀, die Stromkomponente Δ i' zu 4Ai derart, daß der Schwarzwertpegel V des Videosignals ν zu (I₁ + d-i/O ~ A i) ^r wird.

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Es ergibt sich daher, daß der Schwarzwertpegel V auf einen Pegel eingestellt werden kann, der in Beziehung zu Änderungen im Schwarzwertpegel des Eingangsvideosignals v. steht, durch Ändern des Verhältnisses zwischen den Konstantströmen I und I . Daher hat die Schwarzwertpegelklemmschaltung gemäß Fig. k mit dem erfindungsgemäßen Aufbau den Vorteil, daß die Gleich-Ibertragungscharakteristik der Schaltung auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann, ohne irgendwelche Zeitkonstanten— Schaltungen verwenden zu müssen. Es zeigt sich, daß, obwohl, wie in Fig. k dargestellt, der Schwarzwertpegel V an der negativen Phasenfolge des Eingangsvideosignals v. erzeugt worden ist, anstellendessen auch die positive Phasensequenz des Eingangsvideosignals v. verwendet werden kann.

Eine Weiterbildung der Schaltung gemäß Fig. k kann in der Beseitigung der Stromspiegelschaltung aus der Diode 20 und dem Transistor 21 und der Anpassung der Widerstände 7 und 10, der Diode 8 und der Transistoren 9 und 11 mit Bezug auf die Kollektoren der Transistoren 17 und 18 bestehen, die den zweiten Differenzverstärker bilden. Weiter können die KonstantStromquellen 2 und 19 weggelassen sein und anstelle^dessen Widerstände mit hohem Widerstandswert verwendet werden.

Selbstverständlich sind noch andere Ausführungsformen möglich.

P atentknwalt

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Claims

Ansprüche:

^p. Signalwandlerschaltung zum Umsetzen erster und zweiter differentieller Eingangsströme, die durch einen Differenzverstärker erzeugt sind,in einen Eintakt-Ausgangsstrom,

gekennzeichnet durch

eine erste Schaltung, die mit dem ersten Differenzstrom versorgt ist und ein erstes Widerstandselement (7) mit einem ersten Widerstandswert aufweist, eine zweite Schaltung, die mit dem zweiten Differenzstrom versorgt ist und ein zweites Widerstandselement (10) mit einem zweiten Widerstandswert aufweist,und eine Ausgangseinrichtung (11—14) zum Erzeugen eines Ausgangsstroms abhängig von einem der ersten und zweiten differentiellen Ströme, wobei der Stromverstärkungsfaktor der Signalwandlerschaltung durch die Widerstandswerte der ersten und zweiten Widerstandselemente (7,10) gesteuert ist.

ή 3 οοή s/
2. Signalwandlerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Schaltung weiter eine erste Halbleitereinrichtung (8) in Reihe mit dem ersten Widerstandselement (7) zwischen einem Bezugspotential und dem Differenzverstärker (3₅4) enthält, und daß die zweite Schaltung eine zweite Halbleitereinrichtung (9) in Reihe mit dem zweiten Widerstandselement (10) zwischen dem Bezugspotential und dem Differenzverstärker (3,k) enthält.
3· Signalwandlerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Halbleitereinrichtung eine Diode (8) enthält, daß das erste Widerstandselement einen Widerstand (7) enthält, der zwischen dem Bezugspotential und der Anode der Diode (8) angeschlossen ist, daß die zweite Halbleitereinrichtung einen Transistor (9) enthält,und daß das zweite Widerstandselement einen Widerstand (10) enthält, der in Reihe mit dem Ausgangskreis des Transistors (9) zwischen dem Bezugspegel und dem Differenzverstärker (3,k) angeschlossen ist, wobei der Eingang des Transistors (9) weiter mit der Kathode der Diode (8) verbunden ist.
4. Signalwandlerschaltung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausgangseinrichtung (11-14) eine Stromspiegeleinrichtung (11) zum Erzeugen des Ausgangsstroms enthält, wobei Änderungen in einem von erstem und zweitem differentiellen Strom durch entsprechende Änderungen in dem Ausgangsstrom reflektiert sind.
5· Signalwandlerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Stromspiegeleinrichtung einen ersten Transistor (11) enthält, der mit der zweiten Schaltung (9,10) verbunden ist und einen Ausgangskreis aufweist zum Erzeugen des

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Ausgangsstroms abhängig von dem zweiten different!eilen Strom.
6. Signalwandlerschaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Schaltung (9,10) einen zweiten Transistor (9) mit einem Ausgangskreis und einen Widerstand (10) in Reihe mit dem Ausgangskreis des zweiten Transistors (9) zwischen einem Bezugspotential und dem Differenzverstärker (3)^) enthält, und daß der erste Transistor (11) ein bipolarer Flächentransistor ist, dessen Basis-Emitter-Kreis parallel zum Ausgangskreis des zweiten Transistors (9) geschaltet ist.
7- Signalwandlerschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausgangseinrichtung weiter einen dritten Transistor (13) mit einem Ausgangskreis in Reihe zum Ausgangskreis des ersten Transistors (11) enthält, wobei ein Eingang mit einer Vorspannung versorgt ist.
8. Signalwandlerschaltung nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet,

daß der Differenzverstärker eine Schalteinrichtung (15) enthält zum Freigeben des Differenzverstärkers zur Erzeugung des zweiten differentiellen Stroms, der der zweiten Schaltung (9>10) zugeführt ist, und daß die Ausgangseinrichtung weiter ein kapazitives Element (l6) zwischen dem Eingang des ersten Transistors (11) und einem Bezugspotential zum Vorspannen des ersten Transistors (11) enthält zum Erzeugen des Ausgangsstroms, wenn der Differenzverstärker (3 j ^) nicht freigegeben ist, so daß der zweite differentielle Strom nicht zur zweiten Schaltung (9,10) fließt.
9- Signalwandlerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Differenzverstärker ein Paar von Transistoren

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(3,4) enthält, und daß Videosignale entgegengesetzter Phase den Eingängen dieses Paars von Transistoren (3₅^t) jeweils zugeführt sind, wobei Klemmimpulse in den Horizontalaustastperioden der Videosignale der Schalteinrichtung (15) zuführbar sind zum Freigeben des Differenzverstärkers (3»4) zum Erzeugen des zweiten differentiellen Stroms, der der zweiten Schaltung (9,10) zugeführt ist.
10. Signalwandlerschaltung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet,

daß der Differenzverstärker eine Stromquelle (2) zum Erzeugen eines Konstantstroms und einen ersten und einen zweiten Transistor (3,4) enthält, deren Eingänge jeweils Eingangssignale zugeführt sind, sowie jeweils mit einem ersten Ausgang an dem der erste bzw. der zweite differentielle Strom erzeugt sind,und einem zweiten Ausgang, der mit dem Konstantstrom von der Stromquelle (2) versorgt ist.
11. Signalwandlerschaltung nach einem der Ansprüche 1-10, gekennzeichnet durch einen zweiten Differenzverstärker (17,18) zum Erzeugen dritter und vierter differentieller Ströme, eine zweite Ausgangseinrichtung zum Erzeugen eines zweiten Ausgangsstroms abhängig von einem von dritten und vierten differentiellen Strömen, und eine Einrichtung zum Kombinieren des ersteren Ausgangsstroms und des zweiten Ausgangsstroms.
12. Signalwandlerschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß jeder von erstem und zweitem Differenzverstärker einen ersten und einen zweiten Transistor (3,^5 17,18) enthält, wobei jeder Transistor einen Eingang und einen ersten und einen zweiten Ausgang aufweist, und daß der erste Transistor (3,17) des ersten und des zweiten Differenzverstärkers eingangsseitig gemeinsam verbunden sind und mit dem ersten Eingangssignal versorgt sind, und daß die

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zweiten Transistoren (4,l8) des ersten und zweiten Differenzverstärkers eingangsseitig gemeinsam verbunden sind und mit einem zweiten Eingangssignal versorgt sind.
13. Signalwandlerschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste und der zweite Differenzverstärker eine erste bzw. eine zweite Stromquelle (2,19) aufweisen, die einen ersten bzw. einen zweiten Konstantstrom erzeugen, wobei der erste Konstantstrom den ersten Ausgängen des ersten und zweiten Transistors (3,k) des ersten Differenzverstärkers und der zweite Konstantstrom den ersten Ausgängen des ersten und zweiten Transistors (I7,l8) des zweiten Differenzverstärkers zugeführt sind, wobei die ersten und zweiten different!eilen Ströme an den zweiten Ausgängen des ersten und zweiten Transistors i3,k) des ersten Differenzverstärkers und die dritten und vierten different!eilen Ströme an den zweiten Ausgängen des ersten und zweiten Transistors (17,18) des zweiten Differenzverstärkers erzeugbar sind.

Ik. Signalwandlerschaltung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Differenzverstärker weiter eine Schalteinrichtung (15) zum Unterbrechen des Flusses des ersten Konstantstroms zu den ersten Ausgängen des ersten und zweiten Transistors (3,^) des ersten Differenzverstärkers aufweist, *daß die erste Schaltung eine Diode (8) in Reihe mit dem ersten Widerstandselement (7) zwischen einem Bezugspotential und dem zweiten Ausgang des ersten Transistors (3) des ersten Differenzverstärkers aufweist,

aufweist

daß die zweite Schaltung einen Transistor (9)jder eingangsseitig mit dem zweiten Ausgang des ersten Transistors (3) des ersten Differenzverstärkers verbunden ist und einen Ausgangskreis aufweist, der in Reihe mit dem zweiten Widerstandselement (10) zwischen dem Bezugspotential

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und dem zweiten Ausgangs des zweiten Transistors (9) des ersten Differenzverstärkers angeschlossen ist, daß die erste Ausgangseinrichtung einen Stromspiegeltransistor (11) aufweist, der eingangsseitig mit dem zweiten Ausgang des zweiten Transistors (4) des ersten Differenzverstärkers verbunden ist und einen Ausgangskreis aufweist, der mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Transistor (9) der zweiten Schaltung und dem zweiten Widerstandselement (10) verbunden ist, daß ein Ausgangstransistor (13) mit einem Ausgangskreis in Reihe mit dem Ausgangskreis des Stromspiegeltransistors (11) geschaltet ist zum Erzeugen des ersten Ausgangsstroms, daß ein kapazitives Element (l6) zwischen dem Bezugspotential und dem Eingang des Stromspiegeltransistors (11) angeschlossen ist, und daß die zweite Ausgangseinrichtung eine Stromspiegelschaltung aus einer Diode (20), die zwischen dem zweiten Ausgang des zweiten Transistors (18) des zweiten Differenzverstärkers und dem Bezugspotential angeschlossen ist, und einem Transistor (21),

der eingangsseitig mit dem zweiten Ausgang des zweiten Transistors (18) des zweiten Differenzverstärkers verbunden ist_fund einen Ausgangskreis aufweist zum Erzeugen des zweiten Ausgangsstroms.

15· Signalwandlerschaltung nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet,

daß erste und zweite Eingangssignale Videosignale entgegengesetzter Phase sind, und daß die Signalwandlerschaltung den Schwarzwertpegel des Videosignals auf einen Bezugspegel klemmt, wobei die kombinierten ersten und zweiten Ausgangsströme dem geklemmten Schwarzwertpegel entsprechen.

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