DE1249913B

DE1249913B - Circuit arrangement for the transmission of video signals using a transistor which should be protected against overvoltages

Info

Publication number: DE1249913B
Application number: DEF33761A
Authority: DE
Inventors: Darm Stadt Dipl -Ing Burkart Brembach
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Publication date: 1967-09-14

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.: Int. Cl .:

H04nH04n

Deutsche Kl.: 21 al - 33/71German class: 21 al - 33/71

Nummer: 1 249 913Number: 1 249 913

Aktenzeichen: F 33761 VIII a/21 alFile number: F 33761 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 26. April 1961 Filing date: April 26, 1961

Auslegetag: 14. September 1967Opened on September 14, 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Videosignalen unter Verwendung eines Transistors, der gegen Überspannungen geschützt sein soll. Diese Videosignale werden über den Eingang der Schaltungsanordnung einem Koppelkondensator und der Basis des Transistors zugeführt. The invention relates to a circuit arrangement for the transmission of video signals below Use of a transistor that should be protected against overvoltages. These video signals are A coupling capacitor and the base of the transistor are supplied via the input of the circuit arrangement.

Bei der Übertragung von Videosignalen unter Verwendung von Transistoren werden in der Praxis häufig versehentlich Überspannungen an die Ein- und Ausgänge der Transistorstufen angelegt, so daß die entsprechenden Transistoren zerstört werden. Die zur Zeit verwendeten Transistortypen unterscheiden sich jedoch hinsichtlich der an sie ohne Schaden anlegbaren Überspannungen. So vertragen beispielsweise Siliziumtransistoren an der Basis Überspannungen bis zu etwa 100 Volt, wogegen Germaniumtransistoren bereits bei einer Überspannung von etwa 16 bis 30 Volt zerstört werden. Bei einer bekannten Schaltungsanordnung wird daher eingangsseitig ein Siliziumtransistor verwendet. Dabei wird das zu übertragende Videosignal über den Eingang der Schaltungsanordnung der Basis des Siliziumtransistors zugeführt und von dessen Emitterwiderstand an die weiteren, mit empfindlicheren Transistoren bestückten Transistorstufen weitergeleitet. Auf diese Weise können also am Eingang dieser Schaltungsanordnung gegebenenfalls Überspannungen bis zu etwa 100 Volt auftreten, ohne daß der Siliziumtransistor oder die nachfolgenden empfindlicheren Transistoren zerstört würden, da durch die Emitter-Kollektor-Strecke der Siliziumtransistoren eine Stabilisierung der Emitterspannung vorgenommen wird. Durch diese bekannte Schaltungsanordnung werden eingangsseitig auftretende Überspannungen bis zu maximal etwa 100 Volt unschädlich gemacht, aber nicht ausgangsseitig auftretende Überspannungen. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, daß die Siliziumtransistoren, die hinsichtlich ihres Frequenzganges mit Germaniumtransistoren vergleichbar sind, relativ teuer sind, ein Nachteil, der sich insbesondere dann auswirkt, wenn in einem Gerät, wie beispielsweise in einer sogenannten Filterkreuzschiene, relativ viele Eingänge vorgesehen sind, die alle mit je einem zusätzlichen Siliziumtransistor bestückt sein müssen.When transmitting video signals using transistors, in practice often accidentally overvoltages applied to the inputs and outputs of the transistor stages, so that the corresponding transistors are destroyed. The transistor types currently used differ however, with regard to the overvoltages that can be applied to them without damage. So tolerate, for example Silicon transistors at the base overvoltages of up to about 100 volts, whereas germanium transistors can be destroyed at an overvoltage of around 16 to 30 volts. With a well-known A silicon transistor is therefore used on the input side of the circuit arrangement. In doing so, the Video signal fed via the input of the circuit arrangement to the base of the silicon transistor and from its emitter resistance to the other, equipped with more sensitive transistors Passed transistor stages. In this way, at the input of this circuit arrangement possibly overvoltages of up to about 100 volts occur without the silicon transistor or the subsequent more sensitive transistors would be destroyed because of the emitter-collector path of the Silicon transistors stabilize the emitter voltage. Known by this Circuit arrangement, overvoltages occurring on the input side up to a maximum of about 100 Volt rendered harmless, but not overvoltages occurring on the output side. Another disadvantage this known circuit arrangement can be seen in the fact that the silicon transistors with respect to their frequency response are comparable to germanium transistors, are relatively expensive, a disadvantage of has an effect in particular when in a device, such as a so-called filter crossbar, relatively many inputs are provided, each with an additional silicon transistor must be equipped.

Ferner sind auch schon Schaltungsanordnungen bekannt, welche zum Schutz von Transistoren gegen Überspannungen Dioden, insbesondere Zenerdioden, verwenden. Dabei sind diese Dioden bzw. Zenerdioden dem Ein- bzw. Ausgangskreis des zu schützenden Transistors parallel geschaltet und derart Schaltungsanordnung zur Übertragung von
Videosignalen unter Verwendung eines
Transistors, der gegen Überspannungen geschützt sein sollFurthermore, circuit arrangements are already known which use diodes, in particular Zener diodes, to protect transistors against overvoltages. In this case, these diodes or Zener diodes are connected in parallel to the input or output circuit of the transistor to be protected and such a circuit arrangement for the transmission of
Video signals using a
Transistor that should be protected against overvoltages

Anmelder:
Fernseh G. m. b. H.,
Darmstadt, Am Alten Bahnhof 6Applicant:
TV G. mb H.,
Darmstadt, Am Alten Bahnhof 6

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Burkart Brembach, DarmstadtDipl.-Ing. Burkart Brembach, Darmstadt

gepolt, daß sie bei Überspannungen automatisch öffnen und die Überspannung zum Schutz des Transistors ableiten. Die bei diesen bekannten Schaltungsanordnungen angewendeten Schutzmaßnahmen haben aber den Nachteil, daß sie eine relativ große Kapazität (etwa 30 bis 80 pF) darstellen. Das ist deshalb nachteilig, weil sich dadurch während des normalen Betriebszustandes, d. h. beim Fehlen von Überspannungen, derartige Störungen der zu übertragenden Videosignale ergeben, daß diese Schaltungsanordnungen für Fernsehzwecke völlig ungeeignet sind.polarized so that they open automatically in the event of overvoltages and the overvoltage to protect the transistor derive. Have the protective measures used in these known circuit arrangements but the disadvantage that they represent a relatively large capacitance (about 30 to 80 pF). That's why disadvantageous because thereby during the normal operating state, d. H. in the absence of overvoltages, Such interference in the video signals to be transmitted result in these circuit arrangements are completely unsuitable for television purposes.

Die Erfindung bezweckt, eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei der Überspannungen, die am Transistor eingangsseitig oder ausgangsseitig wirksam werden, mit relativ geringem Aufwand an Bauteilen unschädlich gemacht werden.The aim of the invention is to provide a circuit arrangement in which overvoltages that occur on Transistor be effective on the input side or on the output side, with relatively little expenditure on components be rendered harmless.

Erfindungsgemäß ist ein Schaltungspunkt zwischen dem Eingang und dem Koppelkondensator und/oder ein mit dem Emitter oder Kollektor des Transistors leitend verbundener Schaltungspunkt mit einem Ende einer Serienkombination geringer Kapazität von maximal 10 pF verbunden, die aus einer Diode und einer Zenerdiode gegensinniger Polung besteht, und das andere Ende dieser Serienkombination ist mit Festpotential, vorzugsweise mit Masse, verbunden. Diese Serienkombination ist dabei derart gepolt und vorgespannt, daß sie bei Abwesenheit von Überspannungen automatisch gesperrt, aber bei Auftreten von Überspannungen automatisch geöffnet ist, so daß der Schaltungspunkt derart niederohmig mit Masse verbunden ist, daß die Überspannung abgeleitet und der Transistor nicht zerstört wird.According to the invention is a circuit point between the input and the coupling capacitor and / or a circuit point which is conductively connected to the emitter or collector of the transistor and has one end a series combination of low capacitance of a maximum of 10 pF, which consists of a diode and a Zener diode of opposite polarity, and the other end of this series combination is with Fixed potential, preferably connected to ground. This series combination is polarized and biased that they are automatically locked in the absence of overvoltages, but in the event of Overvoltages is automatically opened, so that the circuit point is connected to ground with such low resistance is that the overvoltage is dissipated and the transistor is not destroyed.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie sich mit einem relativ geringen Aufwand an Bauteilen unter Verwendung einer Diode und einer Zenerdiode verwirklichen läßt. Diese Serienkombination zeichnetThe invention has the advantage that it can be used with a relatively low cost of components Realize the use of a diode and a Zener diode. This series combination draws

709 647/388709 647/388

sich durch eine derart geringe Kapazität aus, daß die zu übertragenden Videosignale während des normalen Betriebszustandes, d. h. also beim Fehlen von Überspannungen, in keiner Weise gestört sind. Außerdem lassen sich mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig auftretende Überspannungen unschädlich machen.are characterized by such a small capacity that the video signals to be transmitted during normal Operating status, d. H. so in the absence of overvoltages, they are not disturbed in any way. In addition, the circuit arrangement according to the invention can be used both on the input side and Make overvoltages on the output side harmless.

Im folgenden werden die Erfindung und Ausführungsbeispiele derselben an Hand der F i g. 1 bis 5 näher beschrieben, wobei in mehreren Figuren vorkommende gleiche Schaltungselemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Zwecks einfacherer Darstellung sind nur die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Details eingezeichnet. Es zeigtIn the following, the invention and exemplary embodiments thereof are illustrated with reference to FIGS. 1 to 5 described in more detail, the same circuit elements occurring in several figures with the same Reference numerals are marked. For the sake of simplicity of illustration, only those are for understanding the details required for the invention are shown. It shows

F i g. 1 eine bekannte Transistorschaltungsanordnung, die gegen eingangsseitig auftretende Überspannungen unter Verwendung eines Siliziumtransistors geschützt ist,F i g. 1 shows a known transistor circuit arrangement which protects against overvoltages occurring on the input side is protected using a silicon transistor,

F i g. 2 und 3 Transistorschaltungsanordnungen, die gegen eingangsseitig auftretende Überspannungen geschützt sind,F i g. 2 and 3 transistor circuit arrangements that protect against overvoltages occurring on the input side are protected

F i g. 4 eine Emitterfolgestufe, deren Transistor durch gegebenenfalls am Emitter anliegende Überspannungen geschützt ist,F i g. 4 an emitter follower stage, the transistor of which is caused by overvoltages that may be present at the emitter is protected,

F i g. 5 eine Transistorschaltungsanordnung, deren Transistor durch gegebenenfalls am Kollektor wirksam werdende Überspannungen geschützt ist.F i g. 5 shows a transistor circuit arrangement, the transistor of which may be effective at the collector emerging overvoltages is protected.

Nach Fig. 1 werden in einem Videosignalgeber 1 (z. B. einem Gittergeber) Videosignale erzeugt und über Kabel 3 an einen Videosignalverteiler 4 weitergeleitet. Zwecks einfacherer Darstellung ist nur der Ausgang des Videosignalgebers 1 und der Eingang des Videosignalverteilers 4 dargestellt. Die Videosignale V werden demnach dem Steuergitter der Elektronenröhre 11 (Typ EL 803) zugeführt, die unter Verwendung des Kathodenwiderstandes 12 als Kathodenstufe geschaltet ist, und werden dann über das Kabel 3 (Wellenwiderstand 75 Ω) weitergeleitet,· welches über die Spule 13 und den Widerstand 14 (75 Ω) abgeschlossen ist. Das Videosignal wird dann von der Spule 13 abgenommen und unter Verwendung des Kondensators 15 (8 μΡ, 250 Volt), der Transistoren 16 (OC 450), 17 (OC 170), der Widerstände 18 bis 21 in bekannter Weise dem Schaltungspunkt 24 zugeführt. According to FIG. 1, video signals are generated in a video signal transmitter 1 (for example a grid transmitter) and passed on via cable 3 to a video signal distributor 4. For the sake of simplicity, only the output of the video signal generator 1 and the input of the video signal distributor 4 are shown. The video signals V are accordingly fed to the control grid of the electron tube 11 (type EL 803), which is connected using the cathode resistor 12 as the cathode stage, and are then passed on via the cable 3 (wave impedance 75 Ω), which is via the coil 13 and the Resistance 14 (75 Ω) is completed. The video signal is then taken from the coil 13 and fed to the circuit point 24 in a known manner using the capacitor 15 (8 μΡ, 250 volts), the transistors 16 (OC 450), 17 (OC 170), the resistors 18 to 21.

Wenn die Spule 13 nicht über den Widerstand 14 an Masse angeschlossen ist und diese Verbindung im Schaltungspunkt 25 unterbrochen ist, dann liegt am Kondensator 15 eine derart hohe positive Spannung, daß der Transistor 16 gefährdet ist. Um eine Zerstörung des Transistors 16 zu verhindern, wird bei dieser bekannten Schutzschaltung ein Siliziumtransistor (16) verwendet, der relativ große Überspannungen verträgt, so daß der folgende Transistor 17 — auch wenn es sich um einen Germaniumtransistor handelt — gegen Überspannungen, die eingangsseitig auftreten, gesichert ist.If the coil 13 is not connected to ground via the resistor 14 and this connection is interrupted in circuit point 25, then there is such a high positive voltage across capacitor 15, that the transistor 16 is at risk. To prevent destruction of the transistor 16, is In this known protective circuit, a silicon transistor (16) is used, which has relatively large overvoltages tolerates, so that the following transistor 17 - even if it is a germanium transistor acts - is secured against overvoltages that occur on the input side.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wonach der Schaltungspunkt 27 zwischen dem Schaltungspunkt 26 und dem Koppelkondensator 28 (25 μΡ, 15 Volt) über eine Serienkombination, bestehend aus der Diode 29 (OA 259) und der Zenerdiode 31 (Z 8), an Masse angeschlossen ist. Die Diode 29 ist derart gepolt, daß sie für negative Ströme gesperrt ist. Auch bei Spannungen bis zu + 8 Volt (im Schaltungspunkt 27) bleibt die Serienkombination 29/31 wegen der entgegengesetzt gepolten Zenerdiode 31 gesperrt, so daß der positive Potentialbereich zwischen 0 und + 8 Volt und der ganze negative Potentialbereich zur Übertragung von Videosignalen zur Verfügung stehen.F i g. 2 shows an embodiment of the invention, according to which the node 27 between the node 26 and the coupling capacitor 28 (25 μΡ, 15 volts) via a series combination, consisting of the diode 29 (OA 259) and the Zener diode 31 (Z 8), to ground connected. The diode 29 is polarized in such a way that it is blocked for negative currents. Even at voltages of up to + 8 volts (in circuit point 27) the series combination 29/31 remains blocked because of the oppositely polarized Zener diode 31, so that the positive potential range between 0 and + 8 volts and the entire negative potential range are available for the transmission of video signals .

Im vorliegenden Fall ist die Schaltungsanordnung derart ausgelegt, daß im Schaltungspunkt 27 bei normalen Betriebsverhältnissen (d. h. also beim Fehlen von Überspannungen) durch das Videosignal V einIn the present case, the circuit arrangement is designed in such a way that the video signal V in at node 27 under normal operating conditions (ie in the absence of overvoltages)

ίο Bereich zwischen den Grenzwerten 0 und ■—2 Volt ausgesteuert wird, wie am rechten Rand der F i g. 2 dargestellt ist. Da die Serienkombination 29/31 eine sehr geringe Kapazität von etwa 1 pF hat, wird das Videosignal ohne Störungen der Basis des Transistors 17 zugeleitet und in weiterer Folge über die Klemme 24 abgegeben.ίο Range between the limit values 0 and ■ —2 volts is controlled, as on the right edge of FIG. 2 is shown. Since the series combination 29/31 is a has a very low capacitance of around 1 pF, the video signal is transmitted without disturbing the base of the transistor 17 and then released via terminal 24.

Sollten jedoch im Schaltungspunkt 26 höhere Überspannungen U, von beispielsweise 150 Volt, angelegt werden, dann leitet die Diode 29, und die Zenerdiode 31 arbeitet im Zenergebiet, so daß Überspannungen U über diese Serienkombination 29/31 zur Masse abgeleitet und an der Basis des Transistors 17 nicht wirksam werden.If, however, higher overvoltages U, for example 150 volts, are applied to the junction point 26, then the diode 29 conducts and the Zener diode 31 works in the Zener area, so that overvoltages U are diverted to ground via this series combination 29/31 and to the base of the transistor 17 will not take effect.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nach F i g. 2 hat gegenüber der bekannten Schaltungsanordnung nach F i g. 1 auch den Vorteil, daß der Koppelkondensator 28 nach Fig. 2 nur für 15 Volt bemessen sein muß, wogegen der entsprechende Koppelkondensator 15 nach F i g. 1 für 250 Volt ausgelegt sein muß. Auf diese Weise lassen sich bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Kondensatoren mit kleineren räumlichen Abmessungen bei relativ großen Kapazitäten verwenden.The circuit arrangement according to the invention according to FIG. 2 has compared to the known circuit arrangement according to FIG. 1 also has the advantage that the coupling capacitor 28 of FIG. 2 is only for 15 volts must be sized, whereas the corresponding coupling capacitor 15 according to FIG. 1 for 250 volts must be designed. In this way, capacitors can be used in the circuit arrangement according to the invention Use with smaller spatial dimensions with relatively large capacities.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 2 im wesentlichen dadurch, daß zusätzlich zur Serienkombination 29/31 die Serienkombination 29731' geschaltet ist. Auf diese Weise wird der Potentialbereich zwischen — 6 und + 6 Volt zur Übertragung des Videosignals V mit Sicherheit frei gehalten. Dabei sind beide Serienkombinationen automatisch gesperrt. Sollten im Schaltungspunkt 27 Überspannungen U angelegt werden, die dem Betrag nach größer als + 8 bzw. — 8 Volt sind, dann wird eine dieser Serienkombinationen bei Überschreiten der Zenerspannung von 8 Volt automatisch leitend und somit der Schaltungspunkt 27 mit Masse kurzgeschlossen und der Transistor 17 vor Schaden bewahrt. Die beiden Serienkombinationen zeichnen sich durch geringe Kapazität von insgesamt etwa 2 pF aus. Die Kapazität der Serienkombination 29/31 bzw. 29731' sollte so klein wie möglich gehalten werden. Je größer die Kapazität dieser Serienkombination ist, desto größer ist der störende Einfluß auf den Frequenzgang. Die Kapazität dieser Serienkombination sollte aus diesen Erwägungen heraus einen Wert von 10 pF nicht überschreiten.The circuit arrangement according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 essentially in that the series combination 29731 'is connected in addition to the series combination 29/31. In this way, the potential range between -6 and +6 volts for the transmission of the video signal V is kept free with certainty. Both series combinations are automatically blocked. If overvoltages U should be applied to the circuit point 27, the magnitude of which is greater than +8 or -8 volts, then one of these series combinations will automatically become conductive when the Zener voltage of 8 volts is exceeded and thus the circuit point 27 will be short-circuited to ground and the transistor 17 will be short-circuited protected from harm. The two series combinations are characterized by a low capacitance of around 2 pF in total. The capacity of the series combination 29/31 or 29731 'should be kept as small as possible. The greater the capacity of this series combination, the greater the disruptive influence on the frequency response. For these reasons, the capacitance of this series combination should not exceed a value of 10 pF.

F i g. 4 zeigt den Ausgang eines Videosignalverteilers unter Verwendung des Transistors 33 und der Widerstände 34 bis 36. Vom Emitter des als Emitterfolgestufe geschalteten Transistors 33 wird das Videosignal in an sich bekannter Weise über das Kabel 37 und den Schaltungspunkt 38 weitergeleitet, der über den Widerstand 39 (75 Ω) mit Masse verbunden ist. In der Praxis kommt es immer wieder vor, daß der Schaltungspunkt 38 bei nicht angeschlossenem Widerstand 39 relativ großen Berührungsspannungen ausgesetzt ist, so daß der Tran-F i g. 4 shows the output of a video signal distributor using the transistor 33 and the resistors 34 to 36. From the emitter of the transistor 33 , which is connected as an emitter follower stage, the video signal is forwarded in a manner known per se via the cable 37 and the connection point 38, which is connected via the resistor 39 ( 75 Ω) is connected to ground. In practice it happens again and again that the circuit point 38 is exposed to relatively high contact voltages when the resistor 39 is not connected, so that the tran-

sistor 33 möglicherweise zerstört wird. Um dies zu verhindern, ist die Serienkombination, bestehend aus der Diode 29 und der Zenerdiode 31, vorgesehen, durch die übermäßig hohe Überspannungen abgeleitet und damit unschädlich gemacht werden.sistor 33 is possibly destroyed. To prevent this from happening, the series combination consists of the diode 29 and the zener diode 31, provided, through which excessively high overvoltages are dissipated and thus rendered harmless.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 5 zeigt eine Transistorstufe unter Verwendung eines Transistors 41 und der Widerstände 42 bis 44. Das Videosignal V wird der Basis dieses Transistors 41 zugeführt und über den Kollektor des Transistors an den Ausgang 45 geleitet. Um diese Schaltungsanordnung gegen gelegentlich am Kollektor dieses Transistors auftretende Überspannungen zu sichern, ist eine Serienkombination, bestehend aus der Diode 29 und der Zenerdiode 31, vorgesehen, durch die allenfalls auftretende Überspannungen in ähnlicher Weise wie bei den bisher beschriebenen Schaltungsanordnungen unschädlich gemacht werden.The circuit arrangement according to FIG. 5 shows a transistor stage using a transistor 41 and the resistors 42 to 44. The video signal V is fed to the base of this transistor 41 and passed to the output 45 via the collector of the transistor. In order to secure this circuit arrangement against overvoltages occasionally occurring at the collector of this transistor, a series combination consisting of the diode 29 and the Zener diode 31 is provided, through which any overvoltages that may occur are rendered harmless in a manner similar to the circuit arrangements described so far.

Claims

Claim:

Circuit arrangement for the transmission of video signals using a transistor,

2020th

which should be protected against overvoltages, with these video signals via an input and a Coupling capacitor to be fed to the base of the transistor, characterized in that that a node (27) between the input (26) and the coupling capacitor (28) and / or a circuit point that is conductively connected to the emitter or collector of the transistor (27 'or 27 ") with one end of a series combination (29/31, 29731') of low capacity of a maximum of 10 pF is connected, which consists of a diode (29) and a Zener diode (31) in opposite directions Polarity exists, and that the other end of this series combination with fixed potential, is preferably connected to ground.

Considered publications:
French Patent No. 1,243,782;
“Bull. SEV ", 1960, No. 7, p. 364;
"IRE Transactions on Electron Devices," July
1960, p. 178;

"Radio und Fernsehen", 1961, issue 3, p. 84.

1 sheet of drawings