DE2504486A1

DE2504486A1 - Klemm- und begrenzerschaltungsanordnung fuer spannungsimpulse

Info

Publication number: DE2504486A1
Application number: DE19752504486
Authority: DE
Inventors: Armando Campiono
Original assignee: Indesit Industria Elettrodomestici Italiana SpA
Current assignee: Indesit Industria Elettrodomestici Italiana SpA
Priority date: 1974-02-06
Filing date: 1975-02-04
Publication date: 1975-08-07
Also published as: IT1004874B; FR2260230A1; FR2260230B1; NL7500936A; BE825225A; GB1502481A

Description

Beschreibung
zum Patentgesuch

Indesit Industria Elettrodomestici Italiana S.p.A. Strada Piossasco Km 17, Rivaita (Torino)/Italien

betreffend:

¹¹ Klemm-und Begrenzerschaltungsanordnung für Spannungsimpulse " ·

Die Erfindung betrifft eine Klemm-und Begrenzerschaltungsanordnung für Spannungsimpulse unter Verwendung einer Zenerdiode, insbesondere eine Schaltungsanordnung, die bestimmt und geeignet ist für die Steuerung eines elektronischen Gatters.

Gatterschaltungen werden in vielen elektronischen Geräten benutzt, beispielsweise dafür, den Durchgang eines Signals nur in bestimmten Zeitintervallen zu ermöglichen. In der vorliegenden Beschreibung wird insbesondere auf ein Burst-Gatter Bezug genommen für das Abtrennen des Bezugssignals von dem Fernsehsignal in einem Farbfernsehempfänger; es versteht sich jedoch, daß die hier beschriebene Schaltungsanordnung für jedes elektronische Gatter geeignet ist, und noch allgemeiner in jedem Falle, wo es erforderlich ist, einen Spannungsimpuls"zu klem-men und zu begrenzen.

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ORIGINAL INSPECTED

Im allgemeinen wird ein elektronisches Gatter mit einem Transistor in Emitterbasisschaltung realisiert. An die Basis wird das zu verstärkende Signal angelegt und gleichzeitig ein Impulssignal, beispielsweise ein positives Impulssignal, so daß der Transistor gesperrt istjSO lange kein Impuls vorliegtjund durchschaltet, wenn der positive Impuls vorhanden ist, damit an dem Kollektor das verstärkte Signal nur in Koinzidenz mit den Impulsen erscheint.

Es wird also eine geeignete Sperrvorspannung für den Transistor vorgesehen, beispielsweise mittels eines Spannungsteilers, an den der Emitter.des Transistors angeschlossen ist; demgemäß ist der Transistor, falls an der Basis kein Signal anliegt, sicherlich gesperrt. Dann wird das negative Impulssignal begrenzt mittels einer Diode, um so seinen positiven Anteil abzutrennen; danach wird dieses Impulssignal an die Basis eines zweiten Transistors gelegt, der normalerweise gesättigt gehalten wird und gesperrt wird durch die negativen Impulse, die die Diode durchlaufen dürfen; der Kollektor dieses zweiten Transistors ist mit der Basis des ersten Transistors (des Gatter-Transistors ) verbunden. Wenn der zweite Transistor gesättigt ist,ist der erste Transistor gesperrt; wenn der zweite durch den Impuls gesperrt wird, wird der erste in leitfähigen Zustand vorgespannt, das heisst für die Verstärkung eingeschaltet, üblicherweise ist es notwendig, eine Diode am Emitter des zweiten Transistors vorzusehen, um eine Beschädigung der Basisemitterstrecke zu vermeiden, falls die ansteuernden Impulse die für diese Strecke zulässige Sperrspannung von etwa 5 Volt übersteigen. Eine derartige Schaltungsanordnung ist im einzelnen beispielsweise in der italienischen Patentanmeldung 7ooo6/A/73 beschrieben, insbesondere in Figur 9 dieser Druc kschrift. Man kann erkennen, daß ziemlich komplizierte Schaltungen

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erforderlich sind, um zuverlässigen stabilen Betrieb zu gewährleisten, unabhängig von der Amplitude der Impulse, welche sich üblicherweise innerhalb gewisser Grenzwerte ändern können, entweder infolge von Änderungen der Speise- ~ spannungen oder infolge einer manuellen Regulierung (Horizontalamplitude) oder auch wegen der Fertigungstoleranzen. Diese Kompliziertheit ergibt sich auch für die Begrenzung der Impulse, das heisst für das Ausscheiden der oberen und unteren Abschnitte, die üblicherweise Störüberlagerungen aufweisen, welche für einen sicheren Betrieb des Gatters nicht akezeptabel wären.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kiemmund Begrenzerschaltungsanordnung für Spannungsimpulse, insbesondere für die Steuerung eines elektronischen Gatters anzugeben, die einfacher und dementsprechend kostengünstiger ist sowie zuverlässiger, jedoch ebenso wirksam wie die bekannten beschriebenen Schaltungsanordnungen.

Diese Aufgabe wird bei einer Klemm-und Begrenzerschal-, tungsanordnung für Spannungsimpulse mit mindestens einer Zenerdiode, die mit einem Ende an eine Bezugsspannung, welche zwischen den Spitzenwerten der Impulse liegt, angeschlossen ist, und deren Zenerspannung wesentlich niedriger ist als die Spitze-Spitze-Amplitude der Impulse, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Impulse an die Zenerdiode über mindestens einen Kondensator alternierend in Durchlaßbzw. Sperrichtung gehalten wird, und demgemäß die Impulse sowohl an der positiven wie an der negativen Seite begrenzt werden, relativ zu der Bezugsspannung, daß heisst an einer Seite auf die Bezugsspannung, plus

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die Zenerspannung geklemmt sind und an der anderen · Seite auf die Bezugs spannung minus die Dioden§^^K-" ^^^^^j^pannung, falls die Diode mit ihrer Anode an die Bezugsspannung angeschlossen ist, bzw. umgekehrt, wenn die Kathode der Diode an der Bezugsspannung liegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den ünteransprüchen sowie der nachfolgenden, sich auf die beigefügte Zeichnung beziehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Figur 1 zeigt den Stromlaufplan eines Gatterschaltkreises für das Bezugssignal in einem Farbfernsehempfänger, gesteuert durch eine Klemm-und Begrenzerschaltungsanordnung gemäß der Erfindung,und

Figur 2 zeigt den Äquivalenzschaltkreis einer Zenerdiode, wie sie in der Schaltungsanordnung nach Figur 1 verwendet wird.

In Figur 1 ist der mit 1 dargestellte Impuls positiver Spannung angedeutet, dessen Pulsfolgefrequenz gleich der Zeilenfrequenz ist und dessen Dauer zwischen 5 und Io Mikrosekunden liegt. Der Puls 1 kann beispielsweise von dem sogenannten Zeilenrücklaufimpuls gebildet sein, der an den Klemmen der Zeilenablenkspulen erzeugt wird, oder durch einen Impuls, der von dem letztgenannten abgeleitet ist. In Figur 1 ist der Impuls 1 schematisch in seiner Idealform gezeichnet, das heisst als Rechteckimpuls; in Wirklichkeit besitzt er, wenn beispielsweise ein Zeilenrücklaufimpuls verwendet wird, weniger steile Flanken und weist Störüberlagerungen sowohl auf dem Impulsdach wie an der Impulsbasis auf, insbesondere in dem Abschnitt, der dem Impuls folgt. Einer der Vorteile der Erfindung besteht nämlich in der Tatsache, daß es möglich ist,

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auch derartige Pulse zu verwenden, ohne daß Nachteile auftreten.

Dieser Puls wird an eine Eingangsklemme 2 der Schaltungsanordnung angelegt und gelangt an einen Kondensator 3 und einen Widerstand 4, die in Serie zwischen die Klemme 2 und die Kathode einer Zenerdiode 5 geschaltet sind, deren Anode an Masse liegt. Mit der Kathode der Diode 5 ist ferner ein Ende eines Widerstandes 6 verbunden, dessen anderes Ende an ein Ende eines Kondensators 7 gelegt ist ,sowie an die Basis eines NPN-Transistors 8. An das andere Ende des Kondensators 7 wird ein Signal 9 angelegt, das verstärkt werden soll, und in diesem Falle das Fernsehsignal einschliesslich des Bezugssignals ( Burst ) mit 4,43 MHz ist, Der Emitter des Transistors 8 liegt an Masse über einen. Widerstand Io; Der Kollektor ist mit einer Klemme 11" verbunden, die an einer positiven Versorgungsspannung +V liegt über die Parallelschaltung aus einem Kondensator 12, einem Widerstand 13 und einer abstimmbaren Spule 14. Der Konden-. sator 12, Widerstand 13 und Spuk 14 bilden einen gedämpften Schwingkreis, der in diesem Falle auf die Frequenz 4,43 MHz abgestimmt ist. Die an die Klemme 11 angelegte Spannung muß wesentlich höher sein als die Zenerspannung der Diode 5. Die Amplitude Spitze-Spitze des Impulses 1 muß ebenfalls wesentlich grosser sein als die Zenerspannung. Die Spule 14 bildet die Primärwicklung eines Transformators; mit dieser Spule ist eine Spule 15 gekoppelt, welche die Sekundärwick- · lung darstellt. An den Klemmen 16 und 17 dieser Spule 15 ist das verstärkte Signal 9 abgreifbar, jedoch nur während der Zeitintervalle, in denen der Puls 1 vorhanden ist, wie dies aus der naäifolgenden Beschreibung deutlich hervorgehen wird. .;■"-:

Zunächst soll jedoch der Schaltkreis gemäß Figur 2 erläu — tert werden, bei dem es sich, wie erwähnt, um den Äquivalenz-

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schaltkreis einer Zenerdiode handelt. Zwischen den Klemmen 18 und 19, welche die Anschlüsse der Zenerdiode repräsentieren, sind zwei Zweige parallel ge^ schaltet, jeweils bestehend aus der Reihenschaltung .eines Widerstandes 2o bzw. 21, einer Diode 22 bzw.

23 und einer Urspannungsquelle 24 bzw. 25. Die Polaritäten der Urspannungen und der Dioden sind in der einen Branche umgekehrt wie in der anderen. In jedem Zweig ist die Polarität derUrSpannungsquelle so, daß die Diode in Sperrichtung vorgespannt ist, das heisst, der positive bzw. negative Pol der Quelle ist mit der Anode bzw. Kathode der Diode verbunden. In diesem Ersatzschaltbild sind die Dioden 22 und 23 als ideale Dioden anzusehen und ebenso die Urspannungsquell^en

24 und 25. Der Widerstand 21 kann einen ■ iäSiSfiÖSfifltJSl³^ von Io Ohm besitzen und repräsentiert den Rückwärtsdifferential-oder Zenerwiderstand; der Widerstand kann einen typischen Wert von 1 Ohm besitzen und repräsentiert den Durchlassdifferentialwiderstand der Zenerdiode. Die Urspannungsquelle 25 liefet eine Spannung gleich der elektromotor!sehen Kraft, da es sich um eine ideale Quelle handelt gleich dem Wert der Zenerspannung; die Quelle

Durchlass— 24 liefert eine Spannung gleich der S|585?|ii$«Ks;«&Kspannung der Zenerdiode in Höhe von etwa o,6 Volt.

Die Arbeitsweise der Schaltung nach Figur 1 wird nun erläutert unter Berücksichtigung, daß der Ersatzschaltkreis nach Figur 2 für die Diode 5 eingesetzt werden kann.

Der Basisabschnitt des Impulses 1 ( negativer Abschnitt) führt zu direkter Leitung der Diode 5 ( oder der Diode 22 ) , das heisst, dieser Basisabschnitt ist zunächst unter NichtBerücksichtigung des Spannungsabfalls über dem Widerstand auf Masse geklemmt,bei einem negativen Spannungspegel gMch der DurchlaßsjHsrrxrfcixfcispannung der Diode 5 ( oder der

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Spannung der Quelle 24 ). Da jedoch der Spitze-Spitze-Wert des Impulses, wie oben erwähnt, wesentlich grosser ist als die Zenerspannung ( oder die Spannung der Quelle 25 )führt auch der positive Abschnitt des Impulses 1 zu einem erheblichen Strom durch die Diode 5 ( Zenerstrom ) oder durch die Diode 23. Deshalb hat dieser positive Abschnitt zunächst unter Nicht-Berücksichtigung des Spannungsabfalls über dem Widerstand 21 die Tendenz,bezüglich Masse auf einen positiven Spannungspegel gleich der Zenerspannung ( oder der Spannung der Quelle 25 ). geklemmt zu werden. Da aber, wie oben erwähnt, die Spitze-Spitze-Amplitude des Impulses 1 erheblich grosser ist als die Zenerspannung und infolgedessen auch grosser als die Zenerspannung plus die Sperrschichtspannung, 3$& ^^a die letztere im allgemeinen vernachlässigbar relativ zu ersteren

ler Pulslwird notwendigerweise in Rechteckform gebracht, das heisst beschnitten infolge der Leitung der beiden äquivalenten Dioden 22 und 23, und infolge der entsprechenden Spannungsabfälle über dem Widerstand 4, verglichen mit dem die Widerstände 2o und 21 vernachlässigbar sind. Der auf diese Weise in Rechteckform gebrachte Impuls wird an die Basis des Transistors 8 angelegt. Er liefert in seinem positiven AB-schnitt eine stabile Vorspannung ( unabhängig von einer eventuellen Amplitudenänderung des Impulses 1); der Emitterstrom ergibt sich aus der Beziehung:

τ = ^V 25 -^V BE . . . '

Γι · ————————

^Rlo

definiert

worin V 25 die Zenerspannung ist, dxvxdxert durch die Urspannungsquelle 25, VBE die Basisemitterspannung des Transistors 8 ist (ο,·6 Volt) und R Io der Wert des Widerstandes Io ist. Während des negativen Abschnitts des Impulses 1 ist an die Basis des Transistors 8 die negative Spannung der Quelle 24 angelegt, das heisst etwa o,6 Volt, und der Transistor, der, damit er leitend wird, an Stelle dessen eine

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— f? ■ —

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positive Spannung von etwa 0,6 Volt an der Basis benötigt, wird gesperrt mit einem Sicherheitspotential von etwa 1,2 Volt. Ein Sinussignal 9 bis zu einer Amplitude von etwa 1 Volt Spitze-Spitze kann demgemäß an die Basis des Transistors 8 angelegt werden; es wird verstärkt de während des positiven Abschnittes des Pulses 1 ( und erscheint an den Klemmen 16-17 ), wird jedoch unterdrückt an diesen Klemmen während des negativen Abschnittes des Impulses 1. Man kann der obigen Erläuterung ohne weiteres entnehmen, daß die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zwei Vorspannungspegel erzeugt, die geeignet sind, den Transistor 8 durchzuschalten bzw. zu sperren,daß diese Pegel stabil sind und unabhängig von der Amplitude des Impulses 1, daß eventuelle Störüberlagerungen auf dem Dachabschnitt des Impulses unterdrückt werden und daß keine weiteren Schutzmaßnahmen oder Vorspannungseinrichtungen für den Transistor 8 mehr erforderlich sind mit Ausnahme des Widerstandes Io. Daraus ergeben sich deutlich die Vorteile, die die Erfindung mit süi bringt. Die folgende Tabelle nennt als Information,nicht jedoch als schutzbeschränkend, die Werte der Schaltungselemente des Stromlaufplanes nach Figur 1 für eine in der Praxis erprobte Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.

WIDERSTÄNDE KONDENSATOREN

4	3,	3,	, Kohm	TRANSISTOREN	3	ο,Ι	1Ν75Ο	ü F
6	1		Il	7	47ο	*f^F*
Io	47ο		ohm	12	33ο
13	2,	7	Kohm	ZENERDIODE
5

8 2N2222

SPANNUNGEN

1 45V Spitze-Spitze +V 12V Gleichspannung

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Es versteht sich, daß der Fachmann zahlreiche Abwandlungen in der beschriebenen Schaltungsanordnung vornehmen kann, ohne vom Grundprinzip der Erfindung abzuweichen.

( Patentansprüche )

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Claims

4ο

Patentansprüche

Klenun-und Begrenzerschaltkreis für Spannungsimpulse mit mindestens einer Zenerdiode, die mit einem Ende an eine Bezugsspannung·, welche zwischen den Spitzenwerten der Impulse liegt, angeschlossen ist und deren Zenerspannung wesentlich nied^riger ist als die Spitze-Spitze-Amplitude der Impulse, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse an die Zenerdiode über mindestens einen Kondensator angelegt sind, derart, daß die Diode durch die Impulse alternierend in Durch-

er öhslt pn

laß bzw. in Sperrichtung-gleiien-wird, und demgemäß die Impulse sowohl an der positiven wie an der negativen Seite begrenzt werden relativ zu der Bezugsspannung, das heisst, an einer Seite auf die Bezugsspannung plus die Zenerspannung geklemmt sind und an der anderen Seite auf die Bezugs spannung minus die Oiai&pe^^S nung, falls die Diode mit ihrer Anode an die Bezugsspannung angeschlossen ist, bzw. umgekehrt, wenn die Kathode der Diode an der Bezugsspannung liegt.

Schaltungsanordnung nach Anps^rch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse der Zenerdiode über eine Serienschaltung aus dem Kondensator und einem Widerstand zugeführt sind.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihr ein elektronisches Gatter mit einem Halbleiterelement nachgeschaltet ist, das durch die von der Klemm-und Begrenzerschaltungsanordnung geklemmten und begrenzten Impulse steuerbar ist.

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4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geklemmten und begrenzten Impulse als Vorspannung an die Steuerelektrode des Halbleiterelementes angelegt sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruchs oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement ein Transistor ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor in Emitterbasisschaltung vorliegt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß in dem Emitterkreis des Transistors ein Widerstand liegt.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3-7, bei die der Zenerdiode zugeführten Impulse Störüberlagerungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Störüberlagerungen durch die Diode derart abgeschnitten sind, daß sie bezüglich der Vorspannungen für die Steuerelektrode des HalbleitezeLementes unwirksam sind.

9. Schaltungsanordnung nach einer der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Gatter das Burst-Gatter für die Abtrennung der Bezugssignale von dem Fernsehsignal in einem Farbfernsehempfänger ist.

Io. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse Zeilenrücklaufimpulse sind.

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