DE3814581A1 - Abtast- und halteschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abtast- und Halteschaltung gemäß Oberbegriff des Patetanspruchs 1.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Abtast- und Halte­ schaltung für die Schwarzwertpegel-Klemmschaltung eines Fernsehempfängers.

Üblicherweise wird die Schwarzwertpegel-Klemmschaltung bei Fernsehempfängern von einer Abtast- und Halteschaltung gebildet. Ein zusammengesetztes Videosignal wird durch Abstimmung des Fernsehempfängers erhalten. Der Schwarzwertpegel dieses zusammengesetzten Videosignals wird durch die Abtast- und Halteschaltung immer wieder hergestellt.

Fig. 1 zeigt ein typisches Beispiel einer bekannten Abtast- und Halteschaltung, wie sie in einer integrierten Schaltung von Toshiba mit der Bezeichnung TA 7777 eingesetzt wird.

Die bekannte Abtast- und Halteschaltung besitzt eine Eingangssignalquelle 10, einen Differentialkreis 12, einen Schalter 14 und einen Kondensator 16.

In der Differentialschaltung 12 sind ein erster und zweiter Transistor 18 und 20 als Paar in Differentialschaltungen gekoppelt. Dies bedeutet, daß die Emitter der beiden Transistoren 18 und 20 verbunden sind.

Ein Verbindungsknoten 22 zwischen den Emittern der Transistoren 18 und 20 ist an einen Schalter 14 angeschlossen. Der Schalter 14 ist an eine Versorgungsspannung 24 über eine Konstantstromquelle 26 angeschlossen. Ferner ist eine Steuer­ klemme 14 a des Schalters 14 mit einer Abfrageimpulsquelle 28 verbunden.

Die Basis des ersten Transistors 18 ist über eine Reihenschaltung von Eingangssignalquelle 10 und Bezugspan­ nungsquelle 32 mit Erde 30 verbunden. Der Kollektor des ersten Transistors 18 liegt über eine Diode 34 an Erde 30.

Die Basis des zweiten Transistors 20 ist über einen Konden­ ator 16 mit Erde 30 verbunden. Ferner ist die Basis des zweiten Transistors 20 an eine Ausgangsklemme 36 angeschlossen. Der Kollektor des zweiten Transistors 20 ist über einen dritten Transistor 38 an Erde 30 angeschlossen. Ferner ist der Kollektor des zweiten Transistors 20 mit dem Kondensator 16 gekoppelt.

Die Diode 34 und der dritte Transistor 38 sind derart miteinander verbunden, daß eine Stromspiegelschaltung 40 gebildet ist.

Die Funktion der aus Fig. 1 bekannten Schaltung ist folgendermaßen:

Die Eingangssignalquelle 10 liefert ein Eingangssignal, d. h. ein zusammengesetztes Videosignal Sv. Das zusammengesetzte Videosignal Sv wird an die Basis des ersten Transistors 18 zusammen mit einer Bezugsspannung Vref gelegt, die von der Bezugsspannungsquelle 32 geliefert wird.

Die Abfrageimpulsquelle 28 liefert Abfrageimpulse SP, welche sich periodisch zwischen "H" oder "1" und "L" oder "0" verändert. Bei einem Fernsehempfänger kann ein Stoßimpuls von einem Gate als Abfrageimpuls SP verwendet werden. Daher wird ein in dem Fernsehempfänger vorgesehener Stoßimpulsgenerator auch als Abfrageimpulsquelle 28 verwendet.

Die Abfrageimpulse SP steuern den Schalter 14 derart, daß sich der Betriebszustand der Abtast- und Halteschaltung zwischen den Zuständen "Abtasten" und "Halten" verändert. Darauf wird später eingegangen.

Wenn der Schalter 14 durch ein "H"-Signal in den Zustand "EIN" schaltet, dann gelangt die Abtast- und Halteschaltung in den Abtastmodus. In diesem Modus führt die Konstant­ stromquelle 26 der Differentialschaltung 12 einen bestimmten konstanten Strom Ic zu. Somit wird die Differentialschaltung 12 aktiviert.

Der erste Transistor 18 nimmt an seiner Basis das zusammen­ gesetzte Videosignal Sv und die Bezugsspannung Vref auf. Darauf fließt ein Kollektorstrom I ₁₈ durch den ersten Transistor 18 gemäß dem zusammengesetzten Videosignal Sv mit der Vorspannung Vref. Der Strom I ₁₈ fließt durch die Diode 34 der Stromspiegelschaltung 40. Demzufolge fließt ein Spiegel­ strom I ₃₈ durch den dritten Transistor 38, der gleich groß wie der Strom I ₁₈ ist.

Der zweite Transistor 20 nimmt an seiner Basis einen Strom I _ch auf, der einer Spannung V ₁₆ zugeordnet ist, die zu der Zeit an den Kondensator 16 gelegt wird. Dann fließt ein Kollektorstrom I ₂₀ durch den zweiten Transistor 20, und zwar in Abhängigkeit von der Spannung V ₁₆.

Die Kollektoren der zweiten und dritten Transistoren 20 und 38 sind mit dem Kondensator 16 gekoppelt. Auf diese Weise fließt ein Strom I _d , d. h. eine Differenz zwischen dem Spiegelstrom I ₃₈ durch den dritten Transistor 38 und dem Kollektorstrom I ₂₀ durch den zweiten Transistor 20. Der Differenzstrom I _d fließt in den Kondensator 16 und lädt diesen. Die beiden Transistoren 18 und 20 gleichen einander ab, wenn das Basispotential des zweiten Transistors 20, d. h. die an den Kondensator 16 gelegte Spannung V ₁₆ die Basisspan­ nung des ersten Transistors 18 erreicht hat. Als Folge davon wird der Kondensator 16 auf die Spannung V ₁₆ geladen, die dem zusammengesetzten Videosignal Sv mit der Vorspannung Vref entspricht.

Wenn der Schalter 14 in die Stellung "AUS" gebracht wird, dann tritt die Abtast- und Halteschaltung in den Haltemodus. Im Haltemodus ist die Differentialschaltung 12 von der Konstantstromquelle 26 getrennt, so daß sie deaktiviert ist. Im deaktivierten Zustand sind der Transistor 20 und der Transistor 38 vom Kondensator 16 getrennt. Im "AUS"-Zustand des Schalters 14 wird daher die Ladung am Kondensator 16 festgehalten, ohne daß dieser entladen wird.

Entsprechend den EIN- und AUS-Zuständen des Schalters 14 wird ein vorgegebener Pegel des zusammengesetzten Videosignals Sv von der Differentialschaltung 12 abgetastet und dann im Kondensator 16 gespeichert.

Die bekannte Abtast- und Halteschaltung nach Fig. 1 hat jedoch den folgenden Nachteil:
Der Schwarzwertpegel des zusammengesetzten Videosignals Sv steigt gelegentlich auf einen verhältnismäßig hohen Wert an. Demgemäß muß der Konstantstrom Ic verhältnismäßig groß sein, um einen hinreichend großen Kollektorstrom I ₁₈ in Abhängig­ keit von einer maximalen Änderung des Schwarzwertpegels des zusammengesetzten Videosignals Sv zu liefern. Ein derart großer Konstantstrom Ic wird daher immer im Abtastmodus zugeführt.

Wenn sich jedoch der Schwarzwertpegel des Videosignals auf einem sehr kleinen Wert befindet, dann wird eine unverhältnismäßig große Konstantstrommenge vergeudet. Bei einem typischen Fern­ sehempfänger ist die Konstantstromquelle so ausgelegt, daß der konstante Strom Ic die Größenordnung von mehreren 100 bis 1000 µA hat. In der Praxis wird jedoch in nahezu allen Abtastperioden nur ein Kollektorstrom Ic in der Größenordnung von einigen 10 µA benötigt.

Es ist daher zweckmäßig, die Konstantstromquelle zu verklei­ nern, und zwar insbesondere für batteriebetriebene tragbare Fernsehgeräte.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abtast- und Halteschaltung zu schaffen, die weniger Strom vergeudet.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patent­ anspruchs 1.

Mit der Erfindung soll außerdem ein verhältnismäßig geringer Kontaktstrom erreicht werden.

Ziel der Erfindung ist es auch, eine Abtast- und Halteschal­ tung zu schaffen, bei der der Stromverbrauch in Abhängigkeit von einem Eingangssignal verändert werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine bekannte Abtast- und Halteschaltung; und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind Teile, die mit der bekannten Ausführungsform nach Fig. 1 übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dies soll zur verein­ fachten Erläuterung der Erfindung dienen.

Soweit nichts anderes gesagt ist, bezieht sich die nach­ folgende Beschreibung ausschließlich auf Fig. 2.

Die erfindungsgemäße Abtast- und Halteschaltung weist eine Eingangssignalquelle 10, einen Differentialkreis 12, einen Stromverstärker 100, einen Schalter 14 und einen Kondensator 16 auf.

Der Differentialkreis 12 besteht aus einem Paar von Transistoren 18 und 20. Sie werden als erste und zweite Transistoren bezeichnet. Die Transistoren 18 und 20 sind auf differentielle Weise miteinander gekoppelt, wie dies bereits erläutert wurde.

Ein zwischen den Emittern der Transistoren 18, 20 liegender Verbindungsknoten 22 ist über eine erste Konstantstromquelle 26 an Versorgungsspannung 24 angeschlossen.

Die Basis des ersten Transistors 18 liegt über eine Reihen­ schaltung von Eingangssignalquelle 10 und Bezugsspannungs­ quelle 32 an Erde 30. Der Kollektor des ersten Transistors 18 ist über einen ersten Widerstand 104 des Stromverstärkers 100 an Erde 30 angeschlossen. Die Basis des zweiten Transistors 20 ist über den Kondensator 16 mit Erde verbunden. Ferner liegt die Basis des zweiten Transistors 20 an einer Klemme 36. Der Kollektor des zweiten Transistors 20 ist über einen ersten Widerstand 102 des Stromverstärkers 100 an Erde 30 gelegt.

Der Stromverstärker 100 ist folgendermaßen aufgebaut: Ein dritter und ein vierter Transistor 106 und 108 sind mit ihren Basen verbunden. Ein zwischen den Basen liegender Anschluß­ knoten 110 ist an die Kollektoren des dritten bzw. vierten Transistors 106 bzw. 108 angeschlossen, und zwar über einen dritten Widerstand 112 bzw. einen vierten Widerstand 114. Der Anschlußknoten 110 ist ferner mit einem Schalter 14 verbunden. Der Schalter 14 liegt über eine Konstantstrom­ quelle 116 an der Versorgungsspannung 24. Die Steuerklemme 14 a des Schalters 14 liegt an der Abtastimpulsquelle 28.

Die Emitter der dritten und vierten Transistoren 106 und 108 sind über die ersten und zweiten Widerstände 102 und 104 an Erde 30 gelegt. Somit sind der erste Transistor 18 des Differentialkreises 12 und der vierte Transistor 108 des Stromverstärkers 100 gemeinsam über den zweiten Widerstand 104 an Erde 30 angeschlossen. Ferner sind der zweite Tran­ sistor 20 des Differentialkreises 12 und der dritte Tran­ sistor 106 des Stromverstärkers 100 über den ersten Wider­ stand 102 gemeinsam an Erde 30 gelegt.

Die Kollektoren der dritten und vierten Transistoren 106 und 108 sind außerdem jeweils an die Basis eines fünften bzw. sechsten Transistors 118 bzw. 120 angeschlossen. Der Emitter des fünften bzw. des sechsten Transistors 118, 120 liegt an Erde 30. Die Kollektoren der fünften und sechsten Transistoren 118, 120 sind über einen siebenten bzw. einen achten Transistor 122 bzw. 124 an die Versorgungsspannung 24 gelegt. Ferner ist ein Anschlußknoten, der zwischen den Kollektoren des sechsten und achten Transistors 120 und 124 liegt, mit dem Kondensator 16 und der Klemme 36 verbunden.

Die Basen der siebenten und achten Transistoren 122 und 124 sind miteinander verbunden. Ferner liegt die Basis des siebenten Transistors 122 an dessen Kollektor, und zwar über einen neunten Transistor 126. Auf diese Weise ist die Emitter-Kollektor-Strecke des neunten Transistors 126 zwischen die Basis des siebenten Transistors 122 und Erde 30 gelegt, während die Basis des neunten Transistors 126 an den Kollektor des siebenten Transistors 122 angeschlossen ist. Auf diese Weise bilden der siebente, achte und neunte Transistor 122, 124 und 126 einen Stromspiegelkreis 38 a.

Der Stromspiegelkreis 38 a kann durch direkte Kopplung von Basis und Kollektor des siebenten Transistors 122 verändert werden. Mit anderen Worten kann der siebente Transistor 122 in diesem Fall beispielsweise wie eine Diode geschaltet werden.

Im folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Abtast- und Halteschaltung erläutert. Diese wird unter fol­ genden Bindungen erläutert:

• I. Die erste Konstantstromquelle Ic ₁ ist doppelt so groß wie die zweite Konstantstromquelle Ic ₂ (Ic ₁ = 2 · Ic ₂);
• II. Die Widerstandswerte R ₁ und R ₂ der ersten und zweiten Widerstände 104 und 102 sind gleich groß (R ₁ = R ₂);
• III. Die Widerstandswerte R ₃ und R ₄ der dritten und vierten Widerstände 112 und 114 sind gleich, und sie sind dreimal so groß wie die Widerstandswerte R ₁ oder R ₂ der ersten und zweiten Widerstände 104, 102 (R ₃ = R ₄ = 3 R ₁ oder 3 · R ₂); und
• IV. Die dritten bis sechsten Transistoren 106, 108, 118 und 120 des Stromverstärkers 100 haben nahezu die gleichen Kennlinien. Dies läßt sich leicht dadurch erreichen, daß man sie auf dem gleichen integrier­ ten Baustein bildet.

Die Eingangssignalquelle 10 liefert ein Eingangssignal, d. h. ein bereits erwähntes zusammengesetztes Videosignal Sv. Dieses Videosignal wird an die Basis des ersten Transistors 10 des Differentialkreises 12 zusammen mit einer Bezugsspan­ nung Vref gelegt, die von der Bezugsspannungsquelle 32 erzeugt wird.

Die Abtastimpulsquelle 28 liefert Abtastimpulse SP, die sich periodisch zwischen "H" oder "1" und "L" oder "0" ändern. Bei einem Fernsehempfänger kann ein Burst-Gate-Impuls als Abtastimpuls SP verwendet werden. In diesem Fall kann der in dem Fernsehempfänger vorhandene Burst-Gate-Impulsgenerator auch als Abtastimpulsquelle 28 eingesetzt werden.

Die Abtastimpulse SP steuern den Schalter 14 derart, daß periodisch zwischen Abtasten und Halten umgeschaltet wird.

Wenn der Schalter 14 in der Stellung "EIN" ist, was einem "H"-Pegel des Abtastimpulses SP entspricht, dann arbeitet die Abtast- und Halteschaltung im Abtastmodus.

Es wird nun die Abtastfunktion erläutert, wenn das Basis­ potential Vb ₁ des ersten Transistors 18, d. h. der Pegel des zusammengesetzten Videosignals Sv mit der Bezugsspannung Vref kleiner als die im Kondensator 16 bei einer vorhergehenden Abtastung gespeicherte Ladespannung V ₁₆ ist. Das zusammen­ gesetzte Videosignal Sv soll im folgenden die an die Basis des ersten Transistors 18 gelegten Spannungen bezeichnen, damit die Beschreibung einfacher ist.

Der erste Transistor 18 steuert durch, während der zweite Transistor 20 in Abhängigkeit von den Pegelunterschieden zwischen Videosignal Sv und Ladespannung V ₁₆ sperrt.

Der erste Transistor 18 liegt am zweiten Widerstand 104 des Stromverstärkers 100, wie dies bereits erwähnt wurde. Somit fließt der gesamte konstante Strom Ic ₁ der ersten Konstant­ stromquelle 26 in den zweiten Widerstand 104 des Stromver­ stärkers 100, und zwar durch den ersten Transistor 18 des Differentialkreises 12. Das Emitterpotential Ve ₄ des vierten Transistors 108 erhöht sich dann auf den Wert gemäß R ₂ · Ic ₁ (oder R ₁ · Ic ₁), so daß der vierte Transistor 108 gesperrt wird.

Der zweite Transistor 20 ist dabei gesperrt. Das Emitter­ potential Ve ₃ des dritten Transistors 106 liegt dann auf Erdpotential, da er an Erde 30 angeschlossen ist. Auf diese Weise ist der dritte Transistor 106 durchgesteuert.

Der gesamte Konstantstrom Ic ₂ der zweiten Stromquelle 116 fließt dann durch den dritten Widerstand 112 und den dritten Transistor 106 in den ersten Widerstand 102. Das Basis­ potential Vb ₃ des dritten Transistors 106 setzt sich fol­ gendermaßen zusammen:

Vb ₃ = R ₁ · Ic ₂ + Vbe ₃,

worin Vbe ₃ der Basis-Emitter-Spannungsabfall in Vorwärtsrich­ tung am dritten Transistor 106 ist.

Das Kollektorpotential Vc ₃ des dritten Transistors 106 sinkt unter das Basispotential Vb ₃ um den Wert R ₃ · Ic ₂ ab. Es läßt sich daher folgendermaßen ermitteln:

Vc ₃ = Vb ₃ - R ₁ · Ic ₂ = R ₁ · Ic ₂ + Vbe ₃ - R ₃ · Ic ₂ = Vbe ₃ - 2 · R ₁ · Ic ₂.

Das Kollektorpotential Vc ₃ des dritten Transistors 106 wird an die Basis des fünften Transistors 118 gelegt. Somit fällt das BasispotentialVb ₅ des fünften Transistors 118 unter das Basispotential Vb ₃ des dritten Transistors 106 ab, und zwar um den Wert R ₃ · Ic ₂. Das verkleinerte Basispotential Vb ₅ sperrt den fünften Transistor 118. Als Folge kann die mit dem fünften Transistor 118 gekoppelte Stromspiegelschaltung 38 a keinen Strom durch den siebenten oder achten Transistor 122 oder 124 leiten.

Der vierte Transistor 108 wird in der zuvor beschriebenen Weise deaktiviert. Dadurch wird das Basispotential Vb ₆ des sechsten Transistors 120 gleich wie das Basispotential Vb ₄ des vierten Transistors 108, so daß der sechste Transistor 120 nahezu in den Sättigungszustand aufgesteuert wird. Als Folge fließt sehr viel Strom I ₆ durch den sechsten Transistor 120.

Der Strom I ₆ durch den sechsten Transistor 120 wird von dem Kondensator 16 als Entladestrom von einer Ladung zugeführt, die zuvor während des Abtastmodus gespeichert wurde und die daher nicht von der Versorgungsspannung 24 stammt. Dies ist deswegen der Fall, weil der Stromspiegelkreis 38 a keinen Strom fließen läßt. Der während des Abtastmodus fließende Strom I ₆ wird nachfolgend als I ₆ (s) bezeichnet.

Der Strom I ₆ (s), also der Entladestrom vom Kondensator 16 kann leicht dem Entladestrom einer bekannten Abtast- und Halteschaltung entsprechend gemacht werden.

Das Basispotential Vb ₆ (s) des sechsten Transistors 120 ist im Abtastmodus höher als das Basispotential Vb ₆ (h) des sechsten Transistors 120 im Haltemodus, und zwar um R ₁ · Ic ₂. Die erhöhte Spannung R ₁ · Ic ₂ kann konstant gehalten werden, ob­ gleich der konstante Strom Ic ₂ der zweiten Konstantstrom­ quelle 116 verringert wurde. Für diesen Zweck werden die Widerstandswerte R ₁ des Widerstandes 102 sowie die Wider­ standswerte R ₂, R ₃ und R ₄ der Widerstände 104, 112 und 114 gemäß den obigen Annahmen I und II vergrößert. Als Folge ist der Stromverbrauch im Abtastmodus gegenüber einer bekannten Schaltung reduziert.

Das Entladen des Kondensators 16 ist beendet, wenn die Ladespannung V ₁₆ des Kondensators 16 die gleiche Spannung wie das zusammengesetzte Videosignal Sv erreicht hat, die an die Basis des ersten Transistors 18 gelegt wird. Somit wird der Abtastmodus der Schaltung derart beendet, daß das zusammen­ gesetzte Videosignal Sv an der Basis des ersten Transistors 18 als Ladespannung V ₁₆ des Kondensators 16 abgetastet wird.

Nun wird der Abtastvorgang der erfindungsgemäßen Abtast- und Halteschaltung in Einzelheiten erläutert, wenn der Pegel des zusammengesetzten Videosignals Sv höher als die Ladespannung V ₁₆ ist, die bei einem vorhergehenden Abtastvorgang im Kondensator 16 gespeichert wurde.

Dabei sperrt der erste Transistor 18, aber der zweite Transistor 20 steuert in Abhängigkeit von dem Pegelunter­ schied zwischen dem zusammengesetzten Videosignal Sv und der geladenen Spannung V ₁₆ durch.

Der zweite Transistor 20 wird dabei in der zuvor erwähnten Weise mit dem ersten Widerstand 102 des Stromverstärkers gekoppelt. Der gesamte Konstantstrom Ic ₁ der ersten Konstant­ stromquelle 26 fließt jetzt in den ersten Widerstand 102, und zwar durch den zweiten Transistor 20 des Differentialkreises 10. Das Emitterpotential Ve ₃ des dritten Transistors 106 erhöht sich dabei um R ₁ · Ic ₁, so daß der dritte Transistor 106 gesperrt wird.

Der erste Transistor 18 ist dabei gesperrt. Das Emitter­ potential Ve ₄ des vierten Transistors 108 liegt dann auf Erde 30. Auf diese Weise ist der vierte Transistor 108 durchge­ steuert.

Der gesamte Konstantstrom Ic ₂ der zweiten Stromquelle 116 fließt dann durch den vierten Widerstand 114 und den vierten Transistor 108 in den zweiten Widerstand 104. Das Basispoten­ tial Vb ₄ des vierten Transistors 108 berechnet sich dann folgendermaßen:

Vb ₄ = R ₂ · Ic ₂ + Vbe ₄.

Darin ist Vbe ₄ der Vorwärtsspannungsabfall über die Basis- Emitterstrecke des vierten Transistors 108.

Das Kollektorpotential Vc ₄ des vierten Transistors 108 fällt unter das Basispotential Vb ₄ ab, und zwar um den Wert R ₄ · Ic ₂. Man kann dann das Kollektorpotential Vc ₄ folgendermaßen berechnen:

Vc ₄ = Vb ₄ - R ₄ · Ic ₂ = R ₁ · Ic ₂ + Vbe ₄ - R ₄ · Ic ₂ = Vbe ₄ - 2 · R ₁ · Ic ₂.

Da R ₄ = 3 · R ₁.

Das Kollektorpotential Vc ₄ des vierten Transistors 108 wird an die Basis des sechsten Transistors 120 gelegt. Dadurch fällt die Basisspannung Vb ₆ am sechsten Transistor 120 unter das Basispotential Vb ₄ des vierten Transistors 8 um den Wert R ₄ · Ic ₂ ab. Das verringerte Basispotential Vb ₆ sperrt den sechsten Transistor 120.

Der dritte Transistor 106 wird auf zuvor beschriebene Weise gesperrt. Das Basispotential Vb ₅ des fünfsten Transistors 118 ist gleich wie das Basispotential Vb ₃ des dritten Transistors 106, so daß der fünfte Transistor 118 bis nahezu in die Sättigung aufgesteuert wird. Als Folge davon kann eine große Strommenge I ₅ durch den fünften Transistor 118 fließen. Der Strom I ₅ durch den fünften Transistor 118 wird über den siebenten Transistor 122 des Stromspiegelkreises 38 a zuge­ führt. Der Stromspiegelkreis 38 a führt einen Strom I ₈, der gleich groß wie der Strom I ₅ ist, und zwar wird der Strom durch den Transistor 124 geleitet. Der Strom I ₈ durch den achten Transistor 124 fließt in den Kondensator 16, jedoch nicht in den sechsten Transistor 20, da dieser, wie bereits erwähnt, gesperrt ist. Die Größe des Stroms I ₈ im Abtastmodus wird nachfolgend zweckmäßigerweise mit I ₈ (s) bezeichnet.

Der Strom I ₈ (s) durch den achten Transistor 124, also der in den Kondensator 16 fließende Ladestrom kann leicht gleich groß wie der Ladestrom bei einer bekannten Abtast- und Halte­ schaltung gemacht werden, indem man die Schaltung entspre­ chend anpaßt.

Das Basispotential Vb ₅ (s) am fünften Transistor 118 ist im Abtastmodus höher als das Basispotential Vb ₅ (h) am fünften Transistor 118 im Haltemodus, und zwar um R ₁ · Ic ₂. Dieses erhöhte Potential kann konstant gehalten werden, obgleich der Konstantstrom Ic ₂ von der zweiten Konstantstromquelle 116, wie bereits erwähnt, reduziert worden ist.

Als Folge ist der Stromverbrauch in allen Zuständen des Abtastmodus gegenüber einer bekannten Schaltung verringert.

Das Laden des Kondensators 16 ist beendet, wenn die Lade­ spannung V ₁₆ des Kondensators 16 die gleiche Spannung wie das zusammengesetzte Videosignal Sv erreicht hat, das an der Basis des ersten Transistors 18 liegt. Somit wird die Abfragefunktion der Schaltung beendet, damit der Pegel des zusammengesetzten Videosignals Sv als Ladespannung V ₁₆ für den Kondensator 16 abgetastet wird.

Sobald die Abtastfunktion im Abtastmodus beendet ist, gleichen die beiden Transistoren 18 und 20 einander in dem Differentialkreis 12 aus. Dadurch fließt der konstante Strom Ic ₁ der ersten Stromquelle 26 in zwei Hälften durch den ersten und zweiten Transistor 18 und 20, d. h. in Form von Ic ₁/2. Gleiche Ströme Ic ₁/2 von den ersten und zweiten Transistoren 18 und 20 werden an die zweiten und ersten Widerstände 104 und 102 gelegt. Der dritte und vierte Transistor 106 und 108 werden dann durch das gleiche Emitter­ potential vorgespannt. Auf diese Weise gleichen sich auch der dritte und vierte Transistor 106 und 108 ab.

Zu dem Zeitpunkt fließt konstanter Strom Ic ₂ von der zweiten Stromquelle 116 durch den dritten und vierten Transistor 106 und 108 in zwei Hälften, nämlich Ic ₂/2. Die Emitterpotentiale Ve ₃ und Ve ₄ des dritten und vierten Transistors 106 und 108 lassen sich folgendermaßen aus den Spannungsabfällen über den ersten und zweiten Widerstand 102 und 104 ermitteln:

Ve ₃ = Ve ₄ = (Ic ₁/2 + Ic ₂/2) · R ₁ = (³/₂) · Ic ₂ · R ₁

Die Basispotentiale Vb ₅ und Vb ₆ des fünften und sechsten Transistors 118 und 120 lassen sich folgendermaßen ermitteln:

Vb ₅ = Vb ₃ + Vbe ₃ - (Ic ₂/2) · R ₃ = (³/₂) · Ic ₂ · R ₁ + Vbe ₃ - (Ic ₂/2) · 3 · R ₁ = Vbe ₃ Vb ₅ = Ve ₄ + Vbe ₄ - (Ic ₂/2) · R ₄ = (³/₂) · Ic ₂ · R ₁ + Vbe ₄ - (Ic ₂/2) · 3 · R ₁ = Vbe ₄

Die Basis-Emitter-Vorwärtsspannungen Vbe ₃ und Vbe ₄ können als gleich angenommen werden, wenn die Schaltung auf dem gleichen integrierten Baustein aufgebaut wird. Auf diese Weise sind die Ströme I ₅ und I ₆ durch den fünften und sechsten Tran­ sistor 118 und 120 gleich groß wie die Ströme I ₃ und I ₄, d. h. es fließt Ic ₂/2 durch den dritten und vierten Transistor 106 und 108.

Der Strom I ₅ des fünften Transistors 118 wird durch den siebenten Transistor 122 des Stromspiegelkreises 38 a zugeführt. Daher fließt der gleiche Strom Ic ₂/2 durch den achten Transistor 124 des Stromspiegelkreises 38 a.

Der Stromanteil Ic ₂/2 des Stroms I ₆, der durch den sechsten Transistor 120 fließt, stimmt mit dem Strom I ₈ durch den achten Transistor 124 überein. Somit wird der Strom I ₆ des sechsten Transistors 120 lediglich vom achten Transistor 124, jedoch von keiner anderen Schaltung oder Schaltkreiselementen wie dem Kondensator 16 zugeführt.

Wie bereits erwähnt, arbeiten der Differentialkreis 12 und der Stromverstärker 100 jeweils in abgeglichenen Zuständen. Die Ladespannung V ₁₆ des Kondensators 16 wird auf der gleichen Spannung wie das zusammengesetzte Videosignal Sv gehalten, das an die Basis des Transistors 18 gelegt wird.

Der Stromverbrauch im abgeglichenen Zustand hängt von dem Konstantstrom Ic ₂ der zweiten Konstantstromquelle 116 ab. Die Größe des Stroms Ic ₂ kann gegenüber einer bekannten Schaltung auf einen verhältnismäßig kleinen Wert reduziert werden.

Im folgenden wird die Haltefunktion der erfindungsgemäßen Abtast- und Halteschaltung erläutert.

Wenn der Schalter 14 öffnet oder abschaltet, dann gelangt die Abtast- und Halteschaltung in den Haltezustand. Im Halte­ zustand sind die Kollektoren und Basen des dritten und vierten Transistors 106 und 108 von der zweiten Stromquelle 116 getrennt. Ferner ist die Basis des fünften und sechsten Transistors 118 und 120 von der zweiten Stromquelle 116 getrennt. Daher sind der dritte bis sechste Transistor 106, 108, 118 und 120 deaktiviert. Der Stromspiegelkreis 38 a leitet ebenfalls keinen Strom durch den siebenten oder achten Transistor 122 bzw. 124. Als Folge davon ist der Stromver­ stärker 100 im Haltemodus im wesentlichen vom Kondensator 16 abgehängt.

Der Kondensator 16 liegt an der Basis des zweiten Transistors 20 des Differentialkreises 12. Der Basisstrom des Transistors ist in jedem Zustand extrem klein, so daß eine Entladung des Kondensators 16 darüber vernachlässigt werden kann.

Als Folge davon wird die Ladespannung des Kondensators 16, d. h. das zusammengesetzte Videosignal Sv, das von der Abtast- und Halteschaltung abgetastet wird, im Haltezustand im Konden­ sator 16 unverändert gehalten. In jedem Modus, also im Abtastmodus oder im Haltemodus, kann die erfindungsgemäße Abtast- und Halteschaltung somit den Stromverbrauch gegenüber einer bekannten Schaltung reduzieren.

Claims (13)

1. Abtast- und Halteschaltung zum Abtasten eines Eingangs­ signals von veränderlicher Eingangsspannung, mit Eingabemitteln (10) für das Zuführen des Eingabesignals, mit einem Haltekondensator (16) zum Speichern einer Ladespannung in Abhängigkeit von einem Ladestrom, der dann zugeführt wird, wenn eine zuvor gespeicherte Lade­ spannung kleiner als die Eingabespannung ist, und zur Erzeugung eines Entladestroms, wenn die zuvor gespeicherte Ladespannung größer als die Eingangsspannung ist; und mit einem Differentialkreis (12) zum Vergleichen der Spannungspegel der Eingabespannung und der Ladespannung, sowie zur Erzeugung eines Differentialstroms in Abhängigkeit davon, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und Halteschal­ tung ferner einen Stromverstärker (100) zur Erzeugung des Ladestroms in Abhängigkeit von dem Differentialstrom aufweist, wenn die zuvor gespeicherte Ladespannung kleiner als die Eingabespannung ist und zum Verstärken des Entladestroms, wenn die zuvor gespeicherte Lade­ spannung größer als die Eingabespannung ist, und daß ein Schalter (14) vorgesehen ist, um den Stromverstärker (100) gesteuert zu aktivieren oder zu deaktivieren.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkreis (12) einen ersten und einen zweiten Differentialtransistor (18, 20) aufweist, die an das Eingabemittel (10) und an den Haltekondensator (16) angeschlossen sind, und daß eine erste Konstantstromquelle (26) vorgesehen ist, um den ersten und zweiten Transistor (18, 20) mit einem ersten Konstantstrom zu versorgen.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverstärker (100) einen Entlade- und einen Lade-Pfad (120, 124) aufweist, um den Haltekondensator (16) in Abhängigkeit von dem ersten oder zweiten Transistor (18, 20) zu entladen oder zu laden.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlade- und Lade-Pfad von Entlade- und Lade-Tran­ sistoren (120, 124) gebildet ist, die den Haltekonden­ sator (16) an entgegengesetzten Enden einer Potential­ quelle (24, 30) anschließen, um die Abtast- und Halte­ schaltung mit Strom zu versorgen.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverstärker (100) Entlade- und Lade-Steuerkreise (108, 106) zum Koppeln der Entlade- und Lade-Transistoren (120, 124) an den ersten bzw. zweiten Differential- Transistor (18, 20) aufweist, und daß eine zweite Konstantstromquelle (116) mit dem Schalter (14) in Reihe geschaltet ist, um die Entlade- und Lade-Steuerkreise (108, 106) mit einem zweiten Konstantstrom zu versorgen.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlade- und Ladesteuerkreise einen ersten und zweiten Steuertransistor (108, 106) aufweisen, die mit ihren Kollektor-Emitter-Strecken (120, 124) zwischen die Spannungsquelle (24, 30) und die Basis des Entlade- oder Lade-Transistors (120, 124) geschaltet sind.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Steuertransistor (108, 106) jeweils mit seinem Kollektor an die zweite Konstantstromquelle (116) gemeinsam über einen dritten bzw. vierten Wider­ stand (112, 114) angeschlossen sind, daß die Basen unmittelbar an die zweite Konstantstromquelle (116) gemeinsam angeschlossen sind und daß die Emitter über einen ersten bzw. zweiten Widerstand (102, 104) mit der Spannungsquelle (24, 30) verbunden sind.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten bzw. zweiten Differential- Transistors (18, 20) jeweils über den zweiten bzw. ersten Widerstand (104, 102) an die Spannungsquelle (24, 30) angeschlossen sind.

9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladepfad einen Stromspiegelkreis (38 a) aufweist, der von einem Ladetransistor (124) und einem Stromspiegel­ transistor (122) gebildet ist, die zur Erzeugung eines Spiegelstroms in dem Ladetransistor (124) gekoppelt sind, und daß ein Koppel-Transistor (118) zwischen den Stromspiegeltransistor (122) und den zweiten Steuertransistor (106) geschaltet ist.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromspiegeltransistor (122) und der zweite Steuertransistor (106) in Reihe über die Spannungsquelle (24, 30) gelegt sind.

11. Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte und vierte Widerstand (112, 114) einen ersten gleichen Widerstandswert und der erste und zweite Wider­ stand (102, 104) einen zweiten gleichen Widerstandswert haben.

12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstandswert für den dritten und vierten Widerstand (112, 114) M mal so groß wie der zweite Widerstandswert des ersten und zweiten Widerstandes (102, 104) ist, wobei M größer als 1 ist, und daß der erste Konstantstrom der ersten Konstantstromquelle (26) N mal so groß wie der zweite Konstantstrom der zweiten Konstantstromquelle (116) ist, wobei N ebenfalls größer als 1 ist.

13. Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß N = 3 und M = 2 ist.