DE2844737A1 - Anordnung zum vergleichen von signalen - Google Patents

Description

ECA 72 280 Ks/Ki

U.S. Serial No: 841,966

Piled: October 13, 1977

EuA Corporation
New York, N.Y., V.St. ν. Α.

Anordnung zum Vergleichen von Signalen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Vergieichen von Signalen, deren Quellen eine ungewollte Differenzkomponente zwischen den zu vergleichenden Signalen verursachen können. Ein mögliches Anwendungsgebiet der Erfindung ist ein Pulsbreitenmodulator in einer Schaltung zur Korrektur der Kissenverzeichnung beim Fernsehen.

In der USA-Patentschrift 4 088 931 (ausgegeben am 9- Mai 1978) ist eine geschaltete Kissenverzeichnungs-Korrektureinrichtung beschrieben, bei der eine in Eeihe mit den Horizontalablenkwicklungen liegende Impedanz durch einen steuerbaren Schalter überbrückt ist. Der Schalter wird während jedes der periodischen Horizontalrücklaufintervalle zu einem Zeitpunkt geschlossen, der sich im Verlauf des Vertikalabtastintervalls allmählich ändert. Am Anfang und am Ende des Vertikalabtastintervalls wird der Schalter relativ spät innerhalb des Horizontalrücklauf Intervalls eingeschaltet, so daß im Mittel eine relativ hohe Impedanz in Eeihe zu den Horizontalabl.enkspulen wirksam ist und dadurch der Ablenkstrom vermindert und die Kissenverzeichnung korrigiert wird. In der Mitte des Vertikalabtastintervalls wird der Schalter jeweils früher eingeschaltet, so daß hier der Horizontalablenkstrom größer ist, weil die in Eeihe mit der Ablenkwicklung liegende Impedanz im Mittel niedriger ist.

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Wie in der deutschen.Patentanmeldung P 27 11 914- vorgeschlagen, werden die lastimpulse für die Pulsdauermodulation zur gesteuerten Korrektur der Eissenverzeichnung von einem "Vergleicher erzeugt. Der eine Eingang des Vergleichers ist mit einem Integrator gekoppelt, der aus einem vertikalfrequenten Sägezahnsignal ein verfrequentes Parat) el signal "bildet. Der andere Eingang des Vergleichers ist über eine Schaltung, die einen Breitenregler enthält, mit einer Quelle eines horizontalfrequenten Sägezahnsignals gekoppelt. Das Vorhandensein des Breitenreglers hat zur Folge, daß am zweiten Eingang des Vergleichers eine unkompensierte, temperaturabhängige Differenzkomponente erscheinen kann.

Beim Einsatz von Vergleichseinrichtungen ist es üblich, die den Vergleicher ansteuernden Signalquellen gegenüber sich differentiell auswirkenden Temperaturänderungen zu kompensieren. Dies kann jedoch zu anderen unerwünschten Effekten führen, z.B. zu einer Beeinträchtigung des "Gefühls" oder der Aktion der Steuerung.

Die Erfindung geht aus von einem schaltenden Vergleicher mit zwei in Differenzschaltung angeordneten ömittergekoppelten Transistoren, deren jeder mit seiner Basis an eine Signalquelle angeschlossen ist und deren Emitter über einen ersten bzw. einen zweiten Stromweg mit einer Stromquelle verbunden sind und deren Kollektoren mit Speise- und Nutζschaltungen gekoppelt sind. Erfindungsgemäß liegt im ersten Stromweg ein temperaturabhängiger Leiter, der eine Komponente einführt, welche die Änderungen des Schaltpunktes, die sich infolge der Existenz einer temperaturabhängigen Differenzkomponente zwischen den Signalquellen ergibt, so kompensiert, daß die temperaturabhängigen Änderungen des Schaltpunktes vermindert werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt das Schaltbild eines erfindungsgemäßen Vergleichers;

Figuren 2 und 3 zeigen Schaltungen, die in Verbindung mit dem Vergleicher nach Figur 1 verwendet werden können. " " · ■-

In der Anordnung nach Figur 1 ist die Basis eines ersten Transis-

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tors 1 mit einer Eingangsklemme A und die Basis eines zweiten Transistors 2 mit einer Eingangsklemme B verbunden. Die Spannungen an den Klemmen A und B lassen sich zwar so einstellen, daß sie bei einer speziellen Temperatur einander gleich sind, jedoch hat die Spannung an der Klemme B relativ zur Spannung an der Klemme A eine in Relation zur Größe U, (Spannung von Basis zu Emitter eines Transistors) stehende Komponente. Dies kann dazu führen, daß sich der relative Schaltpunkt des Vergleichers 60 mit der Temperatur verschiebt. Der Emitter des Transistors 2 ist über einen Widerstand 23 mit dem Kollektor eines als Stromquelle geschalteten Transistors 7 verbunden. Der Emitter des Transistors 1 ist über die Reihenschaltung eines Widerstandes 22 mit einem als Diode geschalteten Transistor 5 mit dem Kollektor eines Transistors 7 verbunden. Der Kollektor des Transistors 1 ist über einen als Diode geschalteten Transistor 3 mit dem Versorgungspotential B+ gekoppelt. Der als Diode geschaltete Transistor 3 liegt parallel zum Basis-Emitter-Übergang eines Transistors 4, dessen Kollektor mit dem Kollektor des Transistors 2 gekoppelt ist. Der Kollektor des Transistors 2 ist außerdem mit der Basis eines Transistors verbunden, dessen Emitter mit dem Versorgungspotential B+ gekoppelt ist. Der Kollektor des Transistors 11 ist mit der Basis eines Transistors 12 gekoppelt, dessen Kollektor an B+ angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 12 ist an die Basis eines Transistors 13 angeschlossen, dessen Kollektor mit B+ und dessen Emitter mit der Ausgangsklemme C des Vergleichers gekoppelt ist.

Der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 7 liegt parallel zu dem als Diode geschalteten Transistor 6. Der als Diode geschaltete Transistor 6 empfängt über einen zwischen die Anschlüsse 50 und 51 geschalteten Widerstand 21 Strom vom Anschluß B+. Der Emitter des Transistors 6 ist mit.der Basis eines als Diode geschalteten Transistors 8 verbunden, dessen Emitter mit dem Massepotential gekoppelt ist. Der Emitter des Transistors 6 ist außerdem mit den Basiselektroden zweier weiterer Transistoren 9 und 10 gekoppelt, deren Kollektoren mit dem Emitter des Transistors 12 bzw. dem Emitter des Transistors 13 verbunden sind. Der Emitter des Transistors 9 ist über einen Widerstand 24 mit Masse verbunden, und der Emitter des Transistors 10 ist über einen Widerstand

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25 mit Masse verbunden.

Im Betrieb bewirkt der Widerstand 21, daß ein relativ konstanter Strom durch den Transistor 6 und ein proportionaler Strom im Transistor 7 fließt, um die Knitter der Transistoren 1 und 2 mit Betriebsstrom zu versorgen. Der Strom durch den Widerstand 21 und der Emitterstrom des Transistors 7 fließen beide durch den als Diode geschalteten Transistor 8 und bewirken, daß die Transistoren 9 und 10 an ihren Kollektoren einen verhältnismäßig konstanten Strom ziehen.

Vom Kollektor des Transistors 2 wird über den aus den Transistoren 3 und 4- gebildeten Stromspiegel eine Ausgangsgröße abgenommen, die in einer Gegentaktweise mit dem Kollektor ausgang des Transistors kombiniert wird. Das kombinierte Aus gangs signal wird über einen invertierenden Verstärker tr ans is tor 11 und die jeweils als Emitterfolger geschalteten Transistoren 12 und 13 auf die Ausgangsklemme C gekoppelt. Eine Kompensation der Schaltpunktverschiebung des Vergleichers wird erreicht durch die Temperaturempfind.lichkeit des Spannungsabfalls an dem als Diode geschalteten Transistor 5, der im Stromweg vom Emitter des Transistors 1 zum Kollektor des Transistors 7 liegt. Der in den Stromweg vom Emitter des Transistors 2 zum Kollektor des Transistors 7 eingefügte Widerstand 23 ist so gewählt, daß an ihm eine Spannung abfällt, die für eine bestimmte Temperatur und bei dem gewünschten Betriebsstrom gleich ist der Summe der Spannungen am Transistor 5 und- am Widerstand 22.

Beim Fließen gleich großer Ströme in den Transistoren 1 und 2 gilt für die Summenspannungen vom Kollektor des Transistors 7 zur Eingangsklemme B folgende Gleichung :

^V23 ^{+ V}BE2 ^{+ V}IF - ⁷BE₅ ^{+ V}22 ^{+ V}BE1

hierbei bedeutet V-™- die Eingangs spannung, V^o und. Vo* sind die Spannungen an den Widerständen 22 und 23» und Vo-cm und Vt,™ sind die Basis-Emitter-Offsetspannungen der Transistoren 1 und 2.

Unter der Annahme, daß die Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren 1 und 2 einander gleich sind, gilt folgendes:

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^V23 ^{+ Y}m ■""■ ^VBE5 ^{+ V}22

Da die Ströme Häuf jeder Seite jeweils^shalb so groß wie der Kollektorstrom ^₀ des' Transistors 7ist, gilt' folgendes:

Diirch passende Vanl des Stroms Iq und der Werte der Widerstände 22 und 23 kann die Eingangsspannung für Stromatgleich des Vergl eicners- "bed einer^>Ji)es%immten Temperatur gleich Null gemacht werden;I)er-Uidersiähd 22 kann an sich einen Wert von Null haben, jedoch ist ein von 3SuIl abweichender Wert hilfreich, ua die Verstärkung des Vergleichers auf den gewünschten Wert einzustellen. In jedem Fall ist der Temperaturkoeffizient der Differenzkomponente zwischen den Eingangssignalgmeilen, den der Vergleicher kompensiert ,vgleich der' algebraischen Summe der Temperaturkoeffizienten-Jder-Ausdrücke auf der^ rechten Seite der obigen Gleichung

Wenn der Temperaturkoeffizient der Kompensation, durch die Offsetspannung des Transistors, 5 gesteuert werden soll, mxiß der übrige Ausdruck auf der rechten Seite, der Gleichung (4) einen Temperaturkoeffizienten haben, der im wesentlichen gleich lulü ist» Wenn die Widerstände 22 und 23 einen Temperaturkoeffizienten von nominell gleich IMll .haben, dann ist es lediglich notwendig, den Kollektorstrom Iq des Transistors 7 im wesentlichen konstant mit der Temperatur zu' halten» lalls jedoch der-Temperaturkoeffizient der genannten Wider stände.nicht gleich Hull ist, wird es notwendig sein, dem Kollektorstrom des Transistors7 einen positiven oder einen negativen Temperaturkoeffizienten zu-geben. Einen positiven Temperaturkoeffizienten für den Strom Iq kann man leicht dadurch erreichen, -daß man zwischen den Klemmen 50 und 51 in Figur 1 anstelle -descWiderStandes 21 eine Anordnung wie die Schaltung 200 nach Figur 2a vorsieht. -

Die Schäi-Bungsanordnung 200 nach Figur 2a enthält einen Widerstand 221, der über die Klemme 50 mit B+ verbunden ist. Zwischen dem

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OFÜSINAL INSPECTED

anderen Ende des Widerstandes 221 und der Klemme 51 liegen hintereinandergeschaltete Dioden 201, 202 und 203. Bei steigender Temperatur nimmt die Offsetspannung der Dioden 201 "bis 203 ab, wodurch am Widerstand 221 eine höhere Spannung abfällt, die dem Strom einen positiven Temperaturkoeffizienten verleiht.

Ein negativer Temperaturkoeffizient läßt sich dadurch erreichen, daß man zwischen die Klemmen 50 "uo-d 51 in Figur 1 anstelle des Widerstandes 21 eine Anordnung wie die Schaltung 250 nach Figur 2b legt. Die Schaltung 250 enthält einen Transistor 251, dessen Kollektor an die Klemme 51 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 251 ist über einen Widerstand 261 mit der Klemme 50 verbunden. Die Basis des Transistors 251 ist über einen Widerstand 255 mit Masse gekoppelt und über eine Reihenschaltung aus mehreren Dioden 252 bis 254 mit der Klemme 50 verbunden. Bei steigender Temperatur nimmt die an den hintereinandergeschalteten Dioden erscheinende Offsetspannung ab. Ein Teil dieser Abnahme wird über den Basis-Emitter-Übergang des Transistors 251 auf den Widerstand 261 übertragen, wodurch der Strom Iq einen negativen Temperaturkoeffizienten bekommt.

Durch die Anordnung der Transistoren 6 bis 10 wird, verglichen mit mehr herkömmlichen Anordnungen,eine weitere Stabilisierung des Vergleichers erreicht. Da der Vergleicher zur Erzeugung eines Impuü ses verwendet wird, werden die "Pull-down" - Transistoren 9 und 10 periodisch gesättigt. Bei Sättigung nimmt die Stromverstärkung der Transistoren 9 und 10 merklich ab, jedoch ist das Maß dieser Abnahme nicht vorhersagbar oder verträglich. Bei Sättigung der Transistoren erhöht sich daher die Belastung, die durch ihre Basiselektroden dargestellt wird. Durch die Anordnung der Transistoren 6 bis 10 wird der Einfluß dieser Belastung auf den Kollektorstrom des Transistors 7 minimal gemacht.

Um eine Temperaturkompensation von weniger als 1V_BE zu erreichen, können zwei V_BE - behaftete temperaturabhängige Elemente verwendet werden, und zwar jeweils eines im Emitterkreis jedes der Tran sistoren 1 und 2. So kann beispielsweise eine Schaltung der in Figur 3 gezeigten Form anstelle oder in Verbindung mit dem Wider-

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stand 23 zwischen die Klemmen 54 und 55 in. Figur 1 geschaltet werden. Damit liegt zwischen den Klemmen 54- und 55 neben einem Transistor 302 auch ein Spannungsteiler, der aus zwei hintereinandergeschalteten Widerständen 304 und 305 besteht, wobei der Verbindungspunkt zwischen diesen Widerständen an die Basis des Transistors 302 angeschlossen ist. Die Schaltung 300 ist eine fiückkopplungsanordnung, bei der sich die Leitfähigkeit des Transistors 302 in einer solchen Weise ändert, daß eine Spannung zwischen den Klemmen 54 und ^ auf einem Wert gehalten wird, der gleich ist der Basis-Emitter-Offsetspannung des Transistors multipliziert mit einem konstanten Faktor, der vom Teilungsverhaitnis des Spannungsteilers abhängt. Das Gesamtmaß der temperaturkompensierenden Korrektur des Vergleichers richtet sich nach der Differenz zwischen dem Temperaturgang der Schaltung 300 und dem Temperaturgang des als Diode geschalteten Transistors 5·

Wenn die Belastung an den Basiselektroden der Transistoren 9 und 10 steigt, tendiert die Spannung am Transistor 8 zur Abnahme. Das Maß dieser Änderung ist bedeutungslos im Vergleich mit der sich am Widerstand 21 einstellenden Spannung, und der Strom in diesem Widerstand bleibt praktisch unbeeinflußt. Der aus dem als Diode geschalteten Transistor 6 und aus dem Transistor 7 bestehende Stromspiegel erfährt die Spannungsänderung am Transistor 8 als Änderung seiner Gleichtaktspannung an der Anode des als Diode geschalteten Transistors 8. Der Transistor 7 erfährt also eine kleine Änderung in seiner Emitter-Kollektor-Spannung, die nur eine kleine, vernachlässigbare Änderung seines Kollektorstroms zur Folge hat.

Wenn stattdessen der Transistor 7 die Basis-Emitter-Vorspannung von der Diode 8 empfangen würde . (durch Parallelschaltung des Basis-Emitter-Übergangs des Transistors 7 mi* der Diode 8), dann würde die oben genannte Spannungsänderung an dem als Diode geschalteten Transistor 8 zu einer großen Änderung im Kollektorstrom des Transistors 7 führen, und zwar als Folge der exponentiellen Beziehung des Kollektorstroms zur Emitter-Basis-Steuerung.

Neben den vorstehend beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen sind auch andere Ausgestaltungen der Erfindung möglich. So

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kann z.B. ein temperaturabhängiges leitendes Element mit einem gegenüber dem Transistor 5 entgegengesetzten Temperaturkoeffizienten in den Emitterkreis des Transistors 2 statt in den Emitterkreis des Transistors 1 eingefügt werden, um die gleiche Korrektur zu erhalten. Es können auch andere temperaturabhängige Elemente wie etwa Termistoren verwendet werden. Auch können zwei temperaturabhängige Elemente vorgesehen sein, jeweils eines in jedem Emitterkreis, um für den korrigierenden Temper aturkoeffizienten einen Gesamtwert zu erhalten, welcher der Differenz zwischen den beiden einzelnen Koeffizienten entspricht. Es können auch andere Änderungen vorteilhaft sein, z.B. können die Widerstände 24- und 25 zu einem einzigen Widerstand kombiniert werden, der den Emitter kreis en der Transistoren 9 und 10 gemeinsam ist.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Schaltender Vergleicher mit einem ersten "und einem zweiten Transistor, die mit zusammengekoppelten Emittern in Differenzschaltung angeordnet sind und deren Basiselektroden jeweils mit einer Signalquelle gekoppelt sind, ferner mit einer Stromquelle und einer Einrichtung, welche die Stromquelle über einen ersten und einen zweiten Stromweg mit den Emittern des ersten und zweiten Transistors koppelt, und mit einer mit den Kollektorelektroden des ersten und des zweiten Transistors gekoppelten Speise- und Nutzschaltung, gekennzeichnet durch eine im ersten Stromweg angeordnete temperaturabhängige leitende Einrichtung (5) zur Erzeugung einer Komponente, welche diejenigen Änderungen im Schaltpunkt des Vergleichers kompensiert, die sich infolge einer temperaturabhängigen Differenzkomponente zwischen den Quellen der zu vergleichenden Signale ergeben, so daß die temperaturabhängige Änderung des Schaltpunkts vermindert wird.

2. Vergleicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im zweiten Stromweg eine zweite leitende Einrichtung (23; 300) befindet, deren Temperaturabhängigkeit wesentlich geringer als diejenige der temperaturabhängigen leitenden Einrichtung

- ist, um die bei einer jeweiligen Temperatur von der genannten temperaturabhängigen leitenden Einrichtung eingeführte Komponente zu versetzen.

3. Vergleicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Komponente eine Spannung ist.

4. Vergleicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängige leitende Einrichtung einen Halbleiterübergang (5) aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED

Vergleicher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine dritte leitende Einrichtung (21; 200; 250), deren Temperaturabhängigkeit wesentlich geringer als die diejenige des Halbleiterübergangs im ersten Stromweg ist, um die Verstärkung des Verstärkers zu kontrollieren.

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