параллельные апериодические упч

Формула изобретения

1. Телевизионный приемник, содержащий радиочастотный усилитель для приема телевизионного сигнала, включающего радиочастотную несущую изображения с боковой полосой частот амплитудной модуляции и радиочастотную несущую звукового сопровождения с боковой полосой частот частотной модуляции, причем радиочастотный усилитель выполнен с возможностью регулирования по усилению сигналом автоматической регулировки усиления, преобразователь с понижением частоты, выполненный с возможностью вырабатывания выходного сигнала промежуточной частоты на основе принятого телевизионного сигнала, средство для фильтрации выходного сигнала промежуточной частоты, выработанного на основе телевизионного сигнала для выделения из выходного сигнала промежуточной частоты части телевизионного сигнала, включающей несущую звукового сопровождения с боковой полосой частот частотной модуляции, и средство для фильтрации сигнала промежуточной частоты, полученного из телевизионного сигнала для выделения из него части телевизионного сигнала, которая содержит, в основном, несущую изображения и ее боковую полосу частот амплитудной модуляции, первую цепь усилителя ПЧ для создания усиленного выходного сигнала на основе выделенной части телевизионного сигнала, содержащей несущую звукового сопровождения и ее боковую полосу частот частотной модуляции, причем первая цепь усилителя ПЧ выполнена с возможностью регулирования сигналом автоматической регулировки усиления, вторую цепь усилителя ПЧ для усиления выделенной части телевизионного сигнала, содержащей, в основном, несущую изображения и ее боковую полосу частот амплитудной модуляции, причем вторая цепь усилителя ПЧ выполнена с возможностью регулирования по усилению сигналом автоматической регулировки усиления, средство для дальнейшего преобразования с понижением частоты усиленного выходного сигнала промежуточной частоты, полученного на основе той части телевизионного сигнала, которая содержит несущую звукового сопровождения и ее боковую полосу частот частотной модуляции, поступающей от первой цепи усилителя ПЧ для выработки выходного сигнала звукового сопровождения промежуточной частоты, средство для детектирования, выделяющее информацию о звуковом сопровождении, содержащуюся в виде частотной модуляции выходного сигнала промежуточной частоты, и содержит средство для подавления в выходном сигнале этого средства для детектирования реакции на колебания амплитуды выходного сигнала промежуточной частоты звукового сопровождения, видеодетектор, вырабатывающий на основе сигнала, поступающего от второй цепи усилителя ПЧ, видеосигнал, включая синхроимпульсы, детектор АРУ, выделяющий пики синхроимпульсов, содержащихся в видеосигнале, и вырабатывающий сигнал автоматической регулировки усиления для подачи его на первую цепь усилителя ПЧ, на вторую цепь усилителя ПЧ, а также средство для задержки сигнала автоматической регулировки усиления перед его подачей на радиочастотный усилитель, отличающийся тем, что первая цепь усилителя ПЧ выполнена на первом регулируемом усилителе, последовательно с которым включен второй регулируемый усилитель, каждый из которых обладает соответствующим усилением, регулируемым соответствующим управляющим сигналом, вторая цепь усилителя ПЧ выполнена на третьем регулируемом усилителе, последовательно с которым включен четвертый регулируемый усилитель, каждый из которых обладает соответствующим усилением, регулируемым соответствующим управляющим сигналом, причем третий регулируемый усилитель аналогичен первому регулируемому усилителю по структуре и характеристикам регулирования усиления, а четвертый регулируемый усилитель аналогичен второму регулируемому усилителю по структуре и характеристикам регулирования усиления, входы регулирования усиления второго и четвертого регулируемых усилителей являются входами регулирования по усилению сигналом автоматической регулировки усиления соответственно первой и второй цепей усилителей ПЧ и через соответствующие средства для задержки сигнала автоматической регулировки усиления на одинаковый промежуток времени соединены с входами регулирования усиления соответственно первого и третьего регулируемых усилителей.

2. Телевизионный приемник по п.1, отличающийся тем, что для приема телевизионного сигнала со звуковым сопровождением на разностной несущей средство для фильтрации выходного сигнала промежуточной частоты, получаемого на основе телевизионного сигнала для выделения той части телевизионного сигнала, которая включает несущую звукового сопровождения и ее боковые полосы частот частотной модуляции, содержит средство для фильтрации выходного сигнала промежуточной частоты, образующегося на основе телевизионного сигнала, для выделения той части телевизионного сигнала, которая содержит несущую изображения и ее боковые полосы частот амплитудной модуляции, а также несущую звукового сопровождения и ее боковые полосы частот частотной модуляции, в ответ на воздействие которой первая цепь усилителя ПЧ выдает усиленный выходной сигнал промежуточной частоты на основе части телевизионного сигнала, содержащей несушую изображения и несущую звукового сопровождения с ее боковыми полосами частот частотной модуляции, а также тем, что средство для преобразования с дальнейшим понижением частоты усиленного выходного сигнала промежуточной частоты, образованного на основе части телевизионного сигнала, содержащей несущую звукового сопровождения и ее боковые полосы частот частотной модуляции, вырабатывающее выходной сигнал звукового сопровождения на промежуточной частоте, содержит средство, чувствительное к усиленному выходному сигналу промежуточной частоты, образованному на основе части телевизионного сигнала, содержащей несущую изображения и несущую звукового сопровождения с ее боковыми полосами частотной модуляции, служащее для смешивания несущей изображения с несущей звукового сопровождения и ее боковыми полосами частотной модуляции для образования выходного сигнала звукового сопровождения промежуточной частоты типа разностной несущей.

3. Телевизионный приемник по п.2, отличающийся тем, что средство для фильтрации образованного на основе телевизионного сигнала выходного сигнала промежуточной частоты для выделения части телевизионного сигнала, содержащей несущую изображения, а также несущую звукового сопровождения с ее боковой полосой частотной модуляции, содержит первый фильтр на акустических поверхностных волнах (ПАВ-фильтр).

4. Телевизионный приемник по п.3, отличающийся тем, что первый ПАВ-фильтр обладает частотной характеристикой с минимумом ослабления в первом диапазоне частот, включающем несущую звукового сопровождения с ее боковой полосой частотной модуляции в переводе на промежуточную частоту, и во втором диапазоне частот, включающем по меньшей мере на краю диапазона несущую изображения в переводе на промежуточную частоту, и с максимумом ослабления несущей звукового сопровождения по соседнему каналу в переводе на ПЧ, а также с ослаблением несущей изображения соседнего канала и ее боковых полос АМ в переводе на ПЧ.

5. Телевизионный приемник по п.4, отличающийся тем, что в частотной характеристике первого ПАВ-фильтра предусмотрено ослабление частот между первым и вторым диапазонами.

6. Телевизионный приемник по п.3, отличающийся тем, что средство для фильтрации выходного сигнала промежуточной частоты, образованного на основе телевизионного сигнала, выделяющее часть телевизионного сигнала, содержащую в основном несущую изображения и ее боковую полосу АМ, содержит второй фильтр на поверхностных акустических волнах.

7. Телевизионный приемник по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что содержит первую и вторую клеммы для приложения между ними рабочего напряжения питания, первое средство для деления напряжения питания, приложенного между первой и второй клеммами, содержащее первый элемент для образования на нем перепада напряжения, имеющий первый вывод, соединенный с первой клеммой, и имеющий второй вывод, на котором создается первое промежуточное напряжение под воздействием рабочего напряжения питания, приложенного между первой и второй клеммами, второй элемент для образования на нем перепада напряжения, имеющий первый вывод, соединенный с вторым выводом первого элемента для образования на нем перепада напряжения, и имеющий второй вывод, на котором создается второе промежуточное напряжение под воздействием рабочего напряжения питания, приложенного между первой и второй клеммами, и средство для обеспечения протекания тока прямого смещения между вторым выводом второго элемента для образования на нем перепада напряжения и второй клеммой, чувствительной к рабочему напряжению питания, приложенному между первой и второй клеммами, первый повторитель напряжения, чувствительный к напряжению, подаваемому на его входной вывод от первого средства деления рабочего напряжения питания для выдачи с его выходного вывода напряжения, равного второму промежуточному напряжению, первый резистивный элемент, имеющий первый вывод, объединенный с выходным выводом первого повторителя напряжения, и имеющий второй вывод, средство, чувствительное к напряжению автоматической регулировки усиления, более близкому к напряжению на первой клемме, чем второе промежуточное напряжение, для обеспечения протекания тока в первом резистивном элементе через его второй вывод, при этом первый регулируемый усилитель обладает соответствующим усилением по напряжению между соответствующим входным балансным выводом и его соответствующим выходным балансным выводом, причем это усиление регулируется соответствующим управляющим сигналом, дифференциально подаваемым между его первым и вторым управляющими выводами, а первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления имеет напряжение на втором выводе первого резистивного элемента, приложенное к его первому управляющему выводу, и имеет первое промежуточное напряжение, приложенное к его второму управляющему выводу, второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, обладающий соответствующим усилением по напряжению между соответствующим входным балансным выводом и его соответствующим выходным балансным выводом, причем это усиление регулируется соответствующим управляющим сигналом, дифференциально подаваемым между его первым и вторым управляющими выводами, а второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления имеет напряжение на втором выводе первого резистивного элемента, приложенное к его первому управляющему выводу, и имеет второе промежуточное напряжение, приложенное к его второму управляющему выводу, балансный выходной вывод первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, непосредственно подключенный к балансному входному выводу второго усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.

8. Телевизионный приемник по п.7, отличающийся тем, что содержит второе средство для деления напряжения питания, приложенного между первой и второй клеммами, содержащее третий элемент для образования на нем перепада напряжения, имеющий первый вывод, соединенный с первой клеммой, и имеющий второй вывод, на котором создается третье промежуточное напряжение под воздействием рабочего напряжения питания, приложенного между первой и второй клеммами, четвертый элемент для образования на нем перепада напряжения, имеющий первый вывод, соединенный с первой клеммой, и имеющий второй вывод, на котором создается четвертое промежуточное напряжение под воздействием рабочего напряжения питания, приложенного между первой и второй клеммами, и средство для обеспечения протекания тока прямого смещения между вторым выводом четвертого элемента для образования на нем перепада напряжения и второй клеммой, чувствительной к рабочему напряжению питания, приложенному между первой и второй клеммами, второй повторитель напряжения, чувствительный к напряжению, подаваемому на его входной вывод от второго средства деления рабочего напряжения питания с целью выдачи с его выходного вывода напряжения, равного четвертому промежуточному напряжению, второй резистивный элемент, имеющий первый вывод, объединенный с выходным выводом второго повторителя напряжения, и имеющий второй вывод, средство, чувствительное к напряжению автоматической регулировки усиления, более близкому к напряжению на первой клемме, чем второе промежуточное напряжение, для обеспечения протекания тока во втором резистивном элементе через его второй вывод, при этом третий регулируемый усилитель, обладающий соответствующим усилением по напряжению между соответствующим входным балансным выводом и его соответствующим выходным балансным выводом, причем это усиление регулируется соответствующим управляющим сигналом, дифференциально подаваемым между его первым и вторым управляющими выводами, а третий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления имеет напряжение на втором выводе второго резистивного элемента, приложенное к его первому управляющему выводу, и имеет третье промежуточное напряжение, приложенное к его второму управляющему выводу, четвертый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, обладающий соответствующим усилением по напряжению между соответствующим входным балансным выводом и его соответствующим выходным балансным выводом, причем это усиление регулируется соответствующим управляющим сигналом, дифференциально подаваемым между его первым и вторым управляющими выводами, а четвертый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления имеет напряжение на втором выводе второго резистивного элемента, приложенное к его первому управляющему выводу, и имеет четвертое промежуточное напряжение, приложенное к его второму управляющему выводу, средство для непосредственно соединения третьего регулируемого усилителя с балансным выходным выводом четвертого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.

9. Телевизионный приемник по п.8, отличающийся тем, что содержит детектор перегрузки, имеющий входной вывод и имеющий выходной вывод для запитывания детектора перегрузки, средство для подачи сигнала, появляющегося на балансном выходном выводе второй цепи усилителя ПЧ, на входной вывод детектора перегрузки, и средство, реагирующее на напряжение детектора перегрузки, более близкое к направлению на первой клемме, чем ко второму промежуточному напряжению, для обеспечения протекания тока во втором резистивном элементе через его второй вывод.

10. Телевизионный приемник по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что первая цепь усилителя ПЧ содержит первый усилитель с фиксированным усилением, последовательно подключенный к выходу второго регулируемого усилителя, а вторая цепь усилителя ПЧ содержит второй усилитель напряжения с фиксированным усилением, последовательно подключенный к выходу четвертого регулируемого усилителя.

11. Телевизионный приемник по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что первая цепь усилителя ПЧ с вторая цепь усилителя ПЧ смонтированы в объеме монолитной интегральной схемы вместе со средством для дальнейшего преобразования с понижением частоты и видеодетектором.

Описание изобретения к патенту

Настоящая заявка является дополнительной к заявке на патент США N 07/940220 с приоритетом от 08.09.92 г.

Настоящее изобретение относится к усилителям промежуточной частоты (УПЧ), использующимся в устройствах приема телевизионных сигналов, например в телевизионных (ТВ) приемниках и кассетных устройствах записи видеосигналов, в которых осуществляется преобразование радиочастот с понижением до промежуточной частоты, на которой и работают такие усилители, называемые обычно "видео УПЧ" или "РIХ УПЧ".

Современная практика в отношении фильтрации и усиления на промежуточной частоте (ПЧ) в приемных устройствах телевизионных сигналов состоит в использовании фильтров на сосредоточенных элементах или "блочных" фильтров, включаемых в тракт перед основным блоком усиления, содержащим несколько каскадов с прямой связью и с ограничениями, связанными с особенностями монолитных интегральных схем (ИС). Подстройка внутри каскадов при этом не применяется. Усиленный сигнал ПЧ с выхода блока усиления в пределах ИС затем детектируется также в пределах монолитной ИС с тем, чтобы быть выведенным из ИС в виде полного видеосигнала вместе с сигналом звукового сопровождения частотой 4,5 МГц. Усиленный ПЧ-сигнал отфильтровывается от этих сигналов для уменьшения вероятности регистрации, которая могла бы привести к возбуждению блока усиления.

"Блочный" фильтр обычно представляет собой фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и используется для формирования частотной характеристики, обеспечивающей достаточное ослабление сигнала соседнего канала, что необходимо в ТВ-приемниках. Дополнительные сведения о ПАВ-фильтрах, а также сосредоточенной фильтрации и усилении можно найти, например, в главе 13 книги "Справочник по телевизионной технике", К.Блэр Бенсон (гл. ред.), изд. МакГроу - Хилл Бук Компани, Нью-Йорк, 1986.

В отношении усиления по ПЧ возникают противоречивые требования, когда речь идет о наилучшем качестве приема сигналов изображения и звука. Противоречия эти усугубляются в том случае, когда для обеспечения основного усиления по ПЧ используется фильтр, стоящий в тракте усиления перед многокаскадным блоком усилителей. Для качественного приема сигналов изображения при высокой разрешающей способности применительно к горизонтальной развертке требуется, чтобы ПЧ-сигнал, подаваемый на детектор, был свободен от влияния в канале несущей частоты звука. Поэтому в телевизионных приемниках используют дискретные средства усиления с внутрикаскадной подстройкой и внутриканальной ловушкой несущей звука, которая обычно устанавливается перед видеодетектором. Кроме того, для качественного приема изображения требуется, чтобы сигнал ПЧ, подаваемый на видеодетектор, был свободен от влияния несущей частоты звука соседнего канала, поскольку это может привести к проникновению в изображение "звуковых биений". В ТВ-приемниках, использующих дискретные средства с внутрикаскадной подстройкой, ловушка звуковой несущей соседнего канала также включается перед видеодетектором и обеспечивает сильное подавление (до 40 дБ) такого влияния в пределах полосы частот, где может появляться звуковой сигнал (на ПЧ). Для обеспечения такого подавления при сохранении достаточно линейной зафазовой характеристикой полного видеосигнала несущая видео (в переводе на ПЧ) должна лежать у края характеристики ловушки подавления звука соседнего канала, причем подавление должно быть обычно не менее 6 дБ. Когда в тракте усиления по ПЧ перед блоком усилителей включается блочный фильтр, то внутриканальная ловушка и ловушка по соседнему каналу должны включаться внутри этого блочного фильтра, стоящего перед блоком усилителей, причем должно быть обеспечено достаточное усиление по ПЧ для прямой подачи сигнала на видеодетектор, который может быть использован для генерации звукового сигнала на основе внутренних параметров несущей.

Метод приема звукового сигнала ТВ-приемника на разностной несущей частоте дает более высокое отношение сигнал/шум, но только когда звуковая и видеонесущие (в переводе на ПЧ) не ослабляются относительно уровня середины полосы частот перед их смешением для генерации звукового сигнала ПЧ с частотой 4,5 МГц. Для обеспечения более качественного приема звукового сигнала с использованием блочной фильтрации еще один блочный фильтр и каскад блока усилителей дополнительно используются в настоящем изобретении из соображений нормальной работы видеодетектора. Как указывает автор изобретения, оба блока усилителей имеют предпочтительную одинаковую конструкцию и строятся на монолитных ИС, вследствие чего их характеристики также в основном одинаковы. В предпочтительном варианте каждый блок усилителей содержит каскад балансного преобразователя, построенный на одной микросхеме, поэтому частота выходного сигнала, снимаемого с микросхемы, отличается от частоты входного сигнала, подаваемого на микросхему. Это уменьшает риск регенерационного возбуждения блока усилителей. Для дальнейшего уменьшения регенеративного взаимодействия двух блоков усилителей один из этих блоков может вырабатывать балансные выходные сигналы в ответ на входной односторонний (несимметричный относительно оси времени) сигнал, а второй может вырабатывать односторонний сигнал в ответ на входные односторонние сигналы. Идентичность характеристик двух блоков усилителей особенно важна, поскольку это позволяет подавать параллельно на оба блока усилителей (для одинакового управления их усилением) сигнал автоматического управления усилением, который вырабатывается путем детектирования пиков синхронизирующих импульсов, поступающих от видеодетектора, включенного последовательно с одним из блоков усилителей.

В приемниках телевизионных сигналов, в которых осуществляется одиночное преобразование частоты перед видеодетектором, УПЧ обычно требуют для нормальной работы входных сигналов величиной от 50 микровольт до 100 милливольт эфф. , что составляет динамический диапазон около 66 дБ. В заявке на патент США N 07/940220 с приоритетом от 08.09.92, авторы Джек Рудольф Харфорд и Хенг Ба Ли, озаглавленной усилитель с переменным усилением, описываются блоки усилительных каскадов, пригодные для использования в настоящем изобретении. Права на патент по этой заявке переданы авторами компании Самсунг Электроникс. При использовании таких блоков усилителей их требуется всего два для достижении динамического диапазона 66 дБ автоматического регулирования усиления, при этом обеспечивается идентичность характеристик двух блоков усилителей.

Известен также телевизионный приемник по заявке DE N 37099002, кл. H 04 N 5/52, опубликованной 08.10.87, содержащий радиочастотный усилитель для приема телевизионного сигнала, включающего радиочастотную несущую изображения с боковой полосой частот амплитудной модуляции и радиочастотную несущую звукового сопровождения с боковой полосой частот частотной модуляции, причем радиочастотный усилитель выполнен с возможностью регулирования по усилению сигналом автоматической регулировки усиления, преобразователь с понижением частоты, выполненный с возможностью вырабатывания выходного сигнала промежуточной частоты на основе принятого телевизионного сигнала, средство для фильтрации выходного сигнала промежуточной частоты, выработанного на основе телевизионного сигнала для выделения из выходного сигнала промежуточной частоты части телевизионного сигнала, включающей несущую звукового сопровождения с боковой полосой частот частотной модуляции, и средство для фильтрации сигнала промежуточной частоты, полученного из телевизионного сигнала для выделения из него части телевизионного сигнала, которая содержит, в основном, несущую изображения и ее боковую полосу частот амплитудной модуляции, первую цепь усилителя ПЧ для создания усиленного выходного сигнала на основе выделенной части телевизионного сигнала, содержащей несущую звукового сопровождения и ее боковую полосу частот частотной модуляции, причем первая цепь усиления ПЧ выполнена с возможностью регулирования сигналом автоматической регулировки усиления, вторую цепь усиления ПЧ для усиления выделенной части телевизионного сигнала, содержащей, в основном, несущую изображения и ее боковую полосу частот амплитудной модуляции, причем вторая цепь усилителя ПЧ выполнена с возможностью регулирования по усилению сигналом автоматической регулировки усиления, средство для дальнейшего преобразования с понижением частоты усиленного выходного сигнала промежуточной частоты, полученного на основе той части телевизионного сигнала, которая содержит несущую звукового сопровождения и ее боковую полосу частот частотной модуляции, поступающей от первой цепи усилителя ПЧ для выработки выходного сигнала звукового сопровождения промежуточной частоты, средство для детектирования, выделяющее информацию о звуковом сопровождении, содержащуюся в виде частотной модуляции выходного сигнала промежуточной частоты, и содержит средство для подавления в выходном сигнале этого средства для детектирования реакции на колебания амплитуды выходного сигнала промежуточной частоты звукового сопровождения, видеодетектор, вырабатывающий на основе сигнала, поступающего от второй цепи усилителя ПЧ, видеосигнал, включая синхроимпульсы, детектор АРУ, выделяющий пики синхроимпульсов, содержащихся в видеосигнале, и вырабатывающий сигнал автоматической регулировки усиления для подачи его на первую цепь усилителя ПЧ, на вторую цепь усилителя ПЧ, а также средство для задержки сигнала автоматической регулировки усиления перед его подачей на радиочастотный усилитель.

Телевизионный приемник, содержащий радиочастотный усилитель для приема телевизионного сигнала, включающего радиочастотную несущую изображения с боковой полосой частот амплитудной модуляции и радиочастотную несущую звукового сопровождения с боковой полосой частот частотной модуляции, причем радиочастотный усилитель выполнен с возможностью регулирования по усилению сигналом автоматической регулировки усиления, преобразователь с понижением частоты, выполненный с возможностью вырабатывания выходного сигнала промежуточной частоты на основе принятого телевизионного сигнала, средство для фильтрации выходного сигнала промежуточной частоты, выработанного на основе телевизионного сигнала для выделения из выходного сигнала промежуточной частоты части телевизионного сигнала, включающей несущую звукового сопровождения с боковой полосой частот частотной модуляции, и средство для фильтрации сигнала промежуточной частоты, полученного из телевизионного сигнала для выделения из него части телевизионного сигнала, которая содержит, в основном, несущую изображения и ее боковую полосу частот амплитудной модуляции, первую цепь усилителя ПЧ (первый тракт УПЧ) для создания усиленного выходного сигнала на основе выделенной части телевизионного сигнала, содержащей несущую звукового сопровождения и ее боковую полосу частот частотной модуляции, причем первая цепь усилителя ПЧ выполнена с возможностью регулирования сигналом автоматической регулировки усиления, вторую цепь усилителя ПЧ для усиления выделенной части телевизионного сигнала, содержащей, в основном, несущую изображения и ее боковую полосу частот амплитудной модуляции, причем вторая цепь усилителя ПЧ выполнена с возможностью регулирования по усилению сигналом автоматической регулировки усиления, средство для дальнейшего преобразования с понижением частоты усиленного выходного сигнала промежуточной частоты, полученного на основе той части телевизионного сигнала, которая содержит несущую звукового сопровождения и ее боковую полосу частот частотной модуляции, поступающей от первой цепи усилителя ПЧ для выработки выходного сигнала звукового сопровождения промежуточной частоты, средство для детектирования, выделяющее информацию о звуковом сопровождении, содержащуюся в виде частотной модуляции выходного сигнала промежуточной частоты, и содержит средство для подавления в выходном сигнале этого средства для детектирования реакции на колебания амплитуды выходного сигнала промежуточной частоты звукового сопровождения, видеодетектор, вырабатывающий на основе сигнала, поступающего от второй цепи усилителя ПЧ, видеосигнал, включая синхроимпульсы, детектор АРУ, выделяющий пики синхроимпульсов, содержащихся в видеосигнале, и вырабатывающий сигнал автоматической регулировки усиления для подачи его на первую цепь усилителя ПЧ, на вторую цепь усилителя ПЧ, а также средство для задержки сигнала автоматической регулировки усиления перед его подачей на радиочастотный усилитель, при этом первая цепь усилителя ПЧ выполнена на первом регулируемом усилителе, последовательно с которым включен второй регулируемый усилитель, каждый из которых обладает соответствующим усилением, регулируемым соответствующим управляющим сигналом, вторая цепь усилителя ПЧ выполнена на третьем регулируемом усилителе, последовательно с которым включен четвертый регулируемый усилитель, каждый их которых обладает соответствующим усилением, регулируемым соответствующим управляющим сигналом, причем третий регулируемый усилитель аналогичен первому регулируемому усилителю по структуре и характеристикам регулирования усиления, а четвертый регулируемый усилитель аналогичен второму регулируемому усилителю по структуре и характеристикам регулирования усиления, входы регулирования усиления второго и четвертого регулируемых усилителей являются входами регулирования по усилению сигналом автоматической регулировки усиления соответственно первой и второй цепей усилителей ПЧ и через соответствующие средства для задержки сигнала автоматической регулировки усиления на одинаковый промежуток времени соединены с входами регулирования усиления соответственно первого и третьего регулируемых усилителей.

Телевизионный сигнал, принятый радиочастотным усилителем, содержит радиочастотную несущую изображения с боковой полосой частот амплитудной модуляции, а также радиочастотную несущую звукового сопровождения со своими боковыми полосами частотной модуляции, а сам радиочастотный усилитель регулируется по усилению под воздействием соответствующего управляющего сигнала, образующегося после задержки сигнала автоматического регулирования. Приемное устройство включает преобразователь с понижением частоты для образования выходного сигнала промежуточной частоты из телевизионного сигнала, усиленного радиочастотным усилителем. Предусмотрено также средство для фильтрации выходного сигнала промежуточной частоты с целью разделения телевизионного сигнала на части, поскольку он содержит несущую звукового сопровождения и боковые частоты частотной модуляции, с тем, чтобы направить затем эти составляющие в первый тракт УПЧ. Аналогичное средство предусмотрено для выделения несущей изображения и боковых частот амплитудной модуляции изображения, которые затем подаются во второй тракт УПЧ.

Предусмотрено также средство для дальнейшего преобразования с понижением частоты усиленного выходного сигнала промежуточной частоты и разделения на части телевизионного сигнала, состоящего из несущей звука и боковых частот частотной модуляции промежуточной частоты, которые поступают с первого тракта ПЧ. Затем ЧМ-составляющая, содержащая информацию звукового сопровождения, подвергается детектированию. При таком детектировании обеспечивается подавление в выходном сигнале детектора составляющих, вызываемых колебаниями амплитуды выходного сигнала ПЧ звукового сопровождения.

Видеодетектор детектирует усиленный выходной сигнал промежуточной частоты, разделяя на части телевизионный сигнал, содержащий несущую изображения и ее боковые частоты амплитудной модуляции, поступающие с второго тракта ПЧ, и вырабатывает видеосигнал, содержащий синхроимпульсы. Детектор АРУ (автоматической регулировки усиления) выделяет пики синхроимпульсов, содержащихся в видеосигнале, и вырабатывает управляющий сигнал АРУ, подаваемый на второй и четвертый регулируемые усилители в качестве предназначенного именно для них управляющего сигнала.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема регулируемого усилительного каскада, наилучшим образом пригодного для использования в качестве первого каскада многокаскадного УПЧ. Этот усилитель описан в заявке на патент США N 07/940220 с приоритетом от 08.09.92 г.

На фиг. 2 представлена принципиальная схема регулируемого усилителя, который наилучшим образом подходит для использования в качестве второго каскада многокаскадного УПЧ; он описан также в заявке на патент США N 07/940220 с приоритетом от 08.09.92 г.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема последовательного соединения каскадов регулируемых усилителей, схемы которых приведены на фиг. 1 и 2. Это соединение также описано в заявке на патент США N 07/940220.

На фиг. 4 приведена принципиальная схема еще одного каскада регулируемого усилителя, который наилучшим образом подходит для использования в качестве входного каскада многокаскадного УПЧ и который также описан в заявке на патент США N 07/940220.

На фиг. 5 представлена принципиальная схема последовательного включения каскадов регулируемых усилителей, схемы которых показаны на фиг. 4 и 2, что также описано в заявке N 07/940220.

На фиг. 6 показана принципиальная схема третьего вида усилителя, пригодного для последующего последовательного соединения со схемами фиг. 3 или 5 и образования таким образом трехкаскадного УПЧ; на этой же схеме показан и второй детектор, на который подаются балансные усиленные сигналы, накладывающиеся на соответствующие потенциалы прямого смещения, идеально равные друг другу. Здесь также показан фильтр, построенный на одном чипе, вырабатывающий балансный сигнал тока ошибки на основе соответствующих потенциалов прямого смещения; сигнал ошибки подается обратно на балансный вход второго каскада регулируемого усилителя из состава последовательно соединенных каскадов, показанных на фиг. 3 или 5.

На фиг. 7 показана модификация регулируемого усилителя по схеме фиг. 1, также описанная в заявке на патент США N 07/940220.

На фиг. 8 представлена принципиальная схема модифицированного регулируемого усилителя по схеме фиг. 4, также описанная в заявке на патент США N 07/940220.

На фиг. 9 приведена блок-схема составных частей телевизионного приемника или видеомагнитофона, которые используются для восстановления таких составляющих передаваемого телевизионного сигнала, как аудиосигнал, видеосигнал и синхронизирующие сигналы. На схеме показаны входящие в состав телевизионного приемника по настоящему изобретению параллельные тракты УПЧ, каждый из которых содержит усилители промежуточной частоты, принципиальные схемы которых приведены на фиг. 3 и 6 или 5 и 6.

На фиг. 10 представлена частотная характеристика ПАВ-фильтра, предшествующего тракту УПЧ, с выхода которого (фиг. 9) видеосигнал ПЧ подается на видеодетектор.

На фиг. 11 представлена частотная характеристика ПАВ-фильтра, предшествующего тракту УПЧ, с выхода которого видеосигнал ПЧ подается на преобразователь с понижением частоты для образования звукового сигнала ПЧ (4,5 МГц).

На фиг. 12 приведена принципиальная схема задержки АРУ, предназначенная для использования совместно с последовательно включенными каскадами регулируемых усилителей, показанных на фиг. 5. В подобном описании настоящего изобретения термин "радиочастотный (РЧ) сигнал" следует использовать применительно к сигналам до преобразования с понижением частоты, т.е. до первого детектирования, а термин "ПЧ-сигнал" (промежуточной частоты) следует использовать в отношении сигналов после преобразования с понижением частоты, т.е. после второго детектирования. В телевизионных приемниках преобразование с понижением частоты осуществляется путем гетеродинирования входных радиочастотных сигналов различных каналов передачи с колебаниями генератора с подстройкой частоты, в результате чего образуются сигналы с пониженной радиочастотой, лежащей в пределах полосы промежуточных частот, соответствующим образом выбранной для усиления сигналов усилителями промежуточной частоты.

УПЧ, используемый для дальнейшего усиления звукового сигнала звукового сопровождения на разностной несущей после его детектирования, обычно называют "звуковым УПЧ". Во избежание путаницы в настоящем описании термин "видео УПЧ" будет применяться только к усилителям промежуточной частоты, с выхода которых сигнал поступает на вход звукового детектора, вырабатывающего звуковой сигнал на разностной несущей, а термин "PIX УПЧ" будет употребляться только в отношении "видео УПЧ", используемого для подачи входного сигнала на видеодетектор, вырабатывающий полный телевизионный видеосигнал. Термин "УПЧ" будет употребляться в качестве общего термина как для "видео УПЧ", так и для "PIX УПЧ", но не для "звукового УПЧ".

При осуществлении функций автоматической регулировки усиления (АРУ) желательно, чтобы соблюдались определенные эксплуатационные условия работы каждого каскада усилителя или другого устройства. Так, уровень входного сигнала должен превышать уровень внутреннего шума на величину, определяемую заранее заданным коэффициентом, но при этом входной сигнал не должен перегружать устройство или каскад, что может привести к искажениям сигнала и изменению режима смещения полупроводниковых приборов. Поэтому управляющий сигнал АРУ не должен вызывать нежелательного смещения приборов, что может привести к сдвигу рабочей точки устройств и приборов от ее расчетного положения. Например, рабочие точки усилителей и смесителей выбираются из соображений минимальных искажений выходных сигналов, а рабочие точки смесителей и детекторов выбираются так, чтобы получить относительно высокий уровень выходных составляющих второго порядка.

При относительно высоких уровнях сигнала порядка 1 милливольта или более особенно важно, чтобы регулировка усиления осуществлялась с учетом так называемого "окна шум/перегрузка". Если, с одной стороны, усиление первых каскадов многокаскадного усилителя снижено недостаточно, то в последних каскадах могут возникнуть перегрузка и искажения. Если же, с другой стороны, усиление первых каскадов слишком мало, то станет заметным термический шум. Желательно, чтобы свободное от шумов и неискаженное изображение достигалось при уровнях входного сигнала порядка 10 милливольт или около того (при измерении на импедансе типового уровня). Если показатель шум/перегрузка не отвечает требованиям, то искажения из-за перегрузки могут возникать даже при таких уровнях сигналов, когда можно было бы получить относительно свободное от шума изображение с малыми искажениями.

Хотя появление методов блочной фильтрации в комплексе с усилением было желательным явлением в технике телевизионного приема, это, тем не менее, усугубило проблему окна шум/перегрузка по ряду причин. Типовые ПАВ-фильтры, выпускаемые промышленностью и имеющиеся в продаже, используемые в качестве фильтров с сосредоточенными параметрами, имеют высокий уровень вносимых потерь и высокий импеданс, вследствие чего они эквивалентны источнику шума с относительно высоким импедансом. Вследствие этого шумовое поле окна шум/перегрузка уменьшается. Кроме того, шумовые сигналы, попадающие в полосу 4,5 МГц несущей изображения, демодулируются как шумы, "внедренные" в полосу видеочастот 0 - 4,5 МГц. Это происходит следующим образом. Сигнал промежуточной частоты лежит в полосе 41,25 - 45,75 МГц. Когда перед УПЧ стоит фильтр с сосредоточенными параметрами или блочный фильтр, шумы боковой полосы каскадов УПЧ, следующих за фильтром, не подавляются, как это имело место, когда фильтр был распределен покаскадно. Поэтому шум в полосе 4,5 МГц, сосредоточенный в области несущей изображения (по ПЧ) 45,75 МГц, не отфильтровывается при установке фильтра с сосредоточенными параметрами перед усилителем.

Другой фактор, осложняющий проблему окна шум/перегрузка, состоит в том, что используемые в усилителях типовые биполярные ИС среди прочих характеристик передачи имеют фиксированный уровень перегрузки по напряжению, что сужает перегрузочное поле окна шум/перегрузка. Кроме того, типовые биполярные транзисторы малых геометрических размеров обладают высоким сопротивлением доступа к базе (СДП) и потому имеют ухудшенные шумовые параметры по сравнению с большими оптимизированными приборами, имеющими низкое СДП, что также усугубляет данную проблему.

Окно шум/перегрузка может быть расширено в его перегрузочной части применением транзисторов различных конструкций, а в шумовой части путем трансформирования выходного импеданса ПАВ-фильтра в сторону его снижения, что может снизить действие фильтра как источника шума. Однако средства согласования импеданса, например трансформаторы или другие специальные схемы, дороги, громоздки и повышают требования к усилению системы, которая и так уже обладает большим усилением.

Проблема окна шум/перегрузка осложняется также еще и тем обстоятельством, что в каждом из известных регулируемых усилителей выходное напряжение смещения изменяется в функции управляющего воздействия при автоматической регулировке усиления. Это приводит к изменению напряжения смещения демодулятора, поскольку он обычно имеет гальваническую связь с УПЧ. Такие изменения весьма нежелательны по соображениям их воздействия на положение рабочей точки, о чем упоминалось выше. Последствия такого сдвига смещения должны быть скомпенсированы, и соответствующее напряжение смещения должно быть обеспечено. Но это влечет за собой усложнение схемы демодулятора и необходимость более высокого напряжения питания, чем это было бы необходимо для обеспечения достаточно небольших искажений без такого эффекта.

В качестве основного каскада УПЧ часто используют дифференциальный усилитель, состоящий из двух транзисторов с длинноцепочечной связью между эмиттерами и резистором в общей цепи, к которому подключается генератор постоянного тока. Источником постоянного тока может служить именно этот общий резистор, имеющий большое сопротивление и соединенный с удаленным постоянным потенциалом. Однако в усилителях на интегральных схемах, где желательно работать при малых потенциалах из соображений поддержания мощности рассеяния в приемлемых пределах, генератором постоянного тока обычно служит главный токовый канал другого транзистора, смещенного в режим работы по постоянному току. Хотя пара транзисторов с длинноцепочечной связью часто называется дифференциальным усилителем с эмиттерной связью, в действительности он часто оперирует либо односторонними входными сигналами, либо односторонними выходными сигналами, либо и теми, и другими. Регулировка усиления может осуществляться непосредственно путем уменьшения рабочего тока в общей цепи дифференциального усилителя, что уменьшает его общую проводимость заданным образом. Однако имеются определенные препятствия простому применению такого подхода. Во-первых, сопротивление источника шума увеличивается с уменьшением усиления, что сводит на нет достигнутое за счет большого сигнала улучшенное отношение сигнал/шум, и во-вторых, снижается способность манипулирования уровнем энергии, когда наибольшее значение имеет управление большими сигналами.

Известные апериодические усилители, построенные на ИС и используемые в качестве УПЧ в телевизионных приемниках коммерчески выгодных конструкций, обычно состоят из трех последовательных регулируемых каскадов, которые обеспечивают динамический диапазон порядка 66 дБ. В таких схемных конструкциях обычно применяется АРУ "Назад", при которой для достижения эффекта снижения усиления осуществляется управление активной межэлектродной проводимостью транзисторов. Усиление по напряжению такого невырожденного (без отрицательной обратной связи) транзисторного усилителя с общим эмиттером обозначается как gmRL, где gm - активная межэлектродная проводимость транзистора, а RL - сопротивление коллекторной нагрузки транзистора. Уменьшение межэлектродной проводимости транзисторов усилителя повышает сопротивление источников шума, приведенное к коллекторам, что увеличивает термический шум, создаваемый транзисторами. Это вызывает необходимость в использовании трех последовательных регулируемых каскадов для поддержания общего коэффициента шума тракта PIX УПЧ достаточно низким из коммерческих соображений. Другой подход к снижению усиления последовательно включенных каскадов усилителя состоит в уменьшении сопротивлений в коллекторах транзисторов, примером чего является хорошо известная АРУ "Вперед". Если межэлектродные проводимости транзисторов не подвергаются уменьшению, то не происходит и связанного с этим увеличения термического шума, создаваемого транзисторами, т.е. уменьшение сопротивлений в коллекторах транзисторов уменьшает и напряжения, создаваемые токами термических шумов.

В заявке на патент США N 07/940220, авторы Р.Харфорд и Х.В.Ли, описываются схемы для уменьшения коллекторных сопротивлений транзисторов дифференциальных усилителей с эмиттерной связью путем шунтирования этих сопротивлений приборами, имеющими электрически управляемую проводимость. Каждый из описанных в этой заявке регулируемых усилителей обладает очень малым уходом выходного напряжения смещения в функции управляющего воздействия регулировки усиления. Такие трехкаскадные УПЧ с первым и вторым регулируемыми каскадами усиления по напряжению пригодны для использования в контурах с обратной связью по постоянному току, где уменьшается разница между потенциалами прямого смещения, на которые накладываются балансные выходные сигналы промежуточной частоты. Поскольку эти регулируемые УПЧ имеют очень малый уход выходных напряжений смещения при регулировке, контуры с обратной связью по постоянному току могут быть дифференциальными по самой своей природе и не требовать коррекции величин этих потенциалов прямого смещения.

Поскольку третий каскад имеет фиксированный коэффициент усиления по напряжению порядка двадцати, даже когда усиление второго каскада понижено действием АРУ, в контуре обратной связи, работающем в дифференциальном режиме, усиление остается достаточным для надлежащего уравнивания потенциалов прямого смещения, на которые накладываются балансные выходные сигналы, хотя контур обратной связи даже не включает первого регулируемого УПЧ. Поскольку усиление второго каскада усиления по напряжению понижается под действием АРУ прежде, чем усиление первого каскада будет понижено под действием задержанной АРУ, то в такой же степени уменьшается разница между потенциалами прямого смещения, на которые накладываются балансные выходные сигналы ПЧ, что весьма важно для устранения условий разбаланса в первом регулируемом УПЧ.

Более того, вполне вероятно, что разность потенциалов прямого смещения, на которые накладываются балансные выходные сигналы УПЧ и которые влияют также и на разбаланс во втором регулируемом каскаде УПЧ, также будет уменьшена аналогичным образом.

Поскольку усиление первого каскада усиления по напряжению понижается под действием задержанной АРУ, разность потенциалов прямого смещения, на которые накладываются балансные сигналы с выхода УПЧ и которые также воздействуют на условия разбаланса в первом каскаде, по всей вероятности также будет уменьшаться еще в большей степени. Итак, дальнейшее снижение усиления второго регулируемого каскада УПЧ при действии задержанной АРУ на первый каскад регулируемого УПЧ можно считать допустимым, пока разность потенциалов прямого смещения, на которые накладываются балансные выходные сигналы УПЧ, поддерживаются в приемлемых пределах.

Включение только второго регулируемого каскада УПЧ каждого из параллельных трактов УПЧ, охваченных АРУ, в соответствующие контуры обратной связи, работающие в дифференциальном режиме, может облегчить надлежащее отслеживание усилений этих охваченных АРУ трактов УПЧ. Отклонения в характеристиках управления усилением этих усилителей под действием задержанной АРУ не должны приниматься в расчет при определении поведения контура обратной связи.

Как показано на фиг. 1, Q1 представляет собой биополярный транзистор, база которого служит для управления главным каналом проводимости между эмиттером и коллектором, что характерно и для всех других биполярных транзисторов, которые будут встречаться в настоящем описании. База и коллектор NPN-транзистора Q1 соединены накоротко для обеспечения работы в диодном режиме. Эмиттер транзистора Q1 соединен с источником опорного напряжения, показанного на рисунке в виде общей (земляной) шины. Опорный ток подается на соединенные базу и коллектор через резистор R1, один выход которого подключен к этим соединенным электродам, а второй принимает потенциал сигнала АРУ, подаваемый на клемму T1. Как показано на фиг. 1, сигнал АРУ поступает от генератора GC1 через клемму Т1.

Эмиттеры транзисторов Q2 и Q3 соединены с шиной того же опорного потенциала, что и эмиттер транзистора Q1, а базы их соединены с базой Q1 с тем, чтобы создать токовое зеркало по отношению к опорному току, подаваемому через R1. Эмиттеры транзисторов Q4 и Q5 соединены с резисторами R5 и R6 соответственно, вторые выводы которых объединены и через последовательный резистор R7 подключены к опорному потенциалу земляной шины, в результате чего транзисторы Q5 и Q6 образуют дифференциальную пару, в которую рабочий ток поступает через резистор R7.

Базы NPN-транзисторов Q6 и Q7 подключены соответственно к входным клеммам T5 и T6, на которые поступает входной дифференциальный сигнал и сопутствующий потенциал прямого смещения. Как видно из фиг.1, отрицательный полюс батареи B1 подключен к опорной земляной шине, а второй полюс создает дополнительное прямое смещение, которое входит в балансные входные сигналы, подаваемые генераторами S1 и S2 на базы Q6 и Q7. Транзисторы Q6 и Q7 включены по схеме с общим коллектором для образования эмиттерных повторителей напряжения. Эмиттеры этих транзисторов соединены с базами транзисторов Q4 и Q5, а также с резисторами R2 и R3 соответственно. Вторые выводы резисторов R2 и R3 объединены и связаны с одним из выводов резистора R4, второй вывод которого соединен с землей. На коллекторы транзисторов Q6 и Q7 подается положительное рабочее напряжение питания B2, снимаемое с клеммы T2. Источником питания является батарея B2, отрицательный полюс которой соединен с общей опорной шиной.

Коллекторы транзисторов Q4 и Q5 подключены к клемме питания T2 через резисторы R8 и R9 соответственно. Кроме этого, коллектор Q4 соединен с базой NPN-транзистора Q8, коллектор которого подключен к клемме T2. Эмиттер Q8 подключен к выходной клемме T3, а между этой клеммой и общей шиной включен источник тока IS1. Коллектор транзистора Q5 соединен также с базой транзистора Q9, чей коллектор соединен с клеммой питания T2. Эмиттер Q9 подключен к выходной клемме T4, а между ней и общей шиной включен источник тока IS2. Транзисторы Q8 и Q9 работают как эмиттерные повторители для выходных балансных напряжений, вырабатываемых регулируемым усилителем по схеме фиг.1.

Коллектор транзистора Q4 подключен также к общей точке коллектора и базы NPN-транзистора Q10 и к эмиттеру NPN-транзистора Q11. Коллектор Q5 соединен также с общей точкой коллектора и базы NPN-транзистора Q12 и с эмиттером NPN-транзистора Q13. Объединенные эмиттеры Q10 и Q12 соединены с коллектором транзистора Q3 через резистор R12. Объединенные коллекторы и базы транзисторов Q11 и Q13 соединены с коллектором PNP-транзистора Q14, эмиттер которого подключен к клемме питания T2 через резистор R13. База Q14 соединена с коллектором Q2, а также через резистор R14 с базой и коллектором PNP-транзистора Q15, эмиттер которого (работающего в диодном режиме) соединен с клеммой питания T2.

Включенные по диодной схеме транзисторы Q10, Q11, Q12 и Q13 совместно с резисторами R8 и R9 образуют переменную нагрузку, включенную в коллекторы транзисторов Q4 и Q5 с эмиттерной связью, образующих дифференциальный усилитель. Эмиттерные повторители на транзисторах Q8 и Q9 служат буферами для выходных сигналов. Постоянный ток, протекающий через включенные по-диодному транзисторы Q10, Q11, Q12 и Q13, определяются выходным током токового зеркала, протекающего через коллектор Q3, и равным ему током коллектора Q2, которые затем имеют зеркальное отображение в виде токов транзисторов (PNP) Q14 и Q15. Когда эти токи равны нулю, что имеет место, когда равен нулю ток через резистор R1, транзисторы Q10, Q11, Q12 и Q13 обладают высоким импендансом. Таким образом, усиление всего усилителя, определяемое усилением дифференциальной усилительной пары, имеет максимальное значение, обусловленное коллекторными резисторами.

Когда ток подается на включенные по-диодному транзисторы Q10, Q11, Q12 и Q13, чувствительные к положительному потенциалу на клемме T1, их импеданс становится относительно низким и усиление дифференциального усилителя на транзисторах Q4 и Q5 с эмиттерной связью уменьшается. Через коллекторы транзисторов Q3 и Q14 протекают почти равные по величине токи, а следовательно, входной ток схемы, образованной транзисторами Q10 - Q13, равен току, выходящему из этой схемы. При таких условиях в коллекторных узловых точках транзисторов Q4 и Q5 не происходит ни ввода дополнительных токов, ни отбора тока из них. Поэтому, если транзисторы Q10 - Q13 хорошо согласованы с транзисторами, снабжающими их током, то условия работы усилителя по постоянному току будут неизменны при регулировке усиления. Такое согласование достаточно просто достигается в монолитных ИС. Кроме того, схема, составленная из транзисторов Q10 - Q13, представляет собой мостовую схему, у которой узел, в который вводятся рабочие токи, находится под напряжением земляной шины по переменному току, в результате чего образуется "виртуальная земля" для радиочастотных токов. Одно из следствий такого факта состоит в том, что в PNP-транзисторе Q14 протекает только постоянный ток и его коллекторная емкость не влияет на частотную характеристику всего усилителя. Другой эффект заключается в том, что сигналы не замыкаются на землю через включенные по-диодному транзисторы Q10 - Q13. Переменные элементы схемы регулировки усиления включены в коллекторную цепь дифференциальной пары усилителя, что дает возможность задавать режим смещения эмиттерной цепи, необходимый для большого сигнала, что расширяет диапазон перегрузочных характеристик. Кроме того, ограничивается мощность, потребная для осуществления регулировки усиления.

В усилителе, схема которого представлена на фиг. 1, коллекторная нагрузка дифференциального усилителя с эмиттерной связью при максимальном усилении является резистивной, поскольку диоды, шунтирующие резисторы, в таких условиях заперты. Использование сопротивлений в качестве коллекторных нагрузок дает то преимущество, что максимальное усиление каждого каскада по напряжению можно предсказать вне зависимости от конструкции регулируемого усилителя, построенного на ИС, а это позволяет осуществлять массовое производство таких усилителей без индивидуальной регулировки каждого каскада с целью достижения максимального усиления по напряжению. Последнее выражается как произведение проводимости (gm) транзистора дифференциального усилителя с эмиттерной связью и сопротивления (RL) его коллекторной нагрузки. Величина gm определяется эмиттерным током транзистора, который пропорционален приложенному напряжению смещения VBIAS (которое обычно меньше, чем напряжение смещения полупроводникового перехода VBE), которое создается на резистивном элементе с сопротивлением RBIAS, входящем в состав ИС вмесите с резистивными нагрузками такого же типа. Эмиттерный ток, являющийся функцией базового тока, можно определить следующим выражением: базовый ток IBIAS=(VBIAS-VBE)/RBIAS, а максимальное усиление транзистора дифференциального усилителя - gmRL - пропорционально [(VBIAS-VBE)/RBIAS]RL=(VBIAS-VBE)(RL/RBIAS). Поскольку величина (RL/RBIAS) есть отношение сопротивлений элементов, входящих в ИС, она может быть точно определена и предсказана. Колебаниями напряжения VBE величиной в несколько мВ обычно можно пренебречь по сравнению с напряжением (VBIAS-VBE), которое зависит от напряжения смещения VBIAS, подаваемого не из чипа; значение этого смещения может быть предсказано с достаточной точностью. Величина RL обычно выбирается так, чтобы обеспечить максимальное усиление по напряжению (обычно порядка двадцати раз) каскада регулируемого усилителя.

Первый каскад PIX УПЧ должен быть приспособлен к приему дифференциального потенциального сигнала ПЧ во всем его динамическом диапазоне; последующие каскад/ы/ УПЧ воспринимают сигналы в меньшем динамическом диапазоне благодаря действию АРУ на первый каскад. Первый каскад PIX УПЧ должен обладать способностью выдерживать без перегрузки воздействие пиков большого дифференциального входного ПЧ-сигнала, когда средства регулировки усиления в предыдущем радиочастотном усилителе не справляются с этим. Показанный на фиг. 1 регулируемый усилитель приспособлен для работы в качестве первого каскада PIX УПЧ, транзисторы дифференциального усилителя в котором связаны эмиттерными цепями, содержащими общие дифференциальные сопротивления. Линейные дифференциальные сопротивления в виде резисторов R5 и R6 позволяют принимать на базы транзисторов дифференциальный входной потенциальный сигнал ПЧ величиной до 100 мВ эфф. без насыщения (отсечки ) даже при воздействии пиков сигнала. Дифференциальные сопротивления, включенные между эмиттерами транзисторов Q5 и Q6, могут иметь различные схемные модификации, например такие, как показанное на фиг. 7 сопротивление R81 в составе П-образной цепи, которая может заменить Т-образную цепь из резисторов R5, R6 и R7. В других модификациях резисторы могут быть заменены транзисторами, работающими в режиме источника постоянного тока (фиг. 8) также в составе П-образной цепи сопротивлений. Такие цепи могут, например, заменить резисторы R62 и R63. Возможны также различные комбинации подобных элементов.

В регулируемом усилителе, схема которого представлена на фиг. 2, транзистор Q21 имеет проводимость типа NPN, и его база и коллектор объединены для обеспечения его работы в диодном режиме. Эмиттер Q21 через резистор R21 соединен с источником опорного потенциала, показанный на рисунке в виде земляной (общей) шины. Ток опорного источника вводится в общую точку базы и коллектора чрез резистор R22, второй конец которого принимает потенциал прямого смещения, источником которого является батарея B3, положительный полюс которой выведен на клемму T21.

Эмиттер NРN-транзистора Q22 соединен с землей через резистор R23, а его база соединена с базой транзистора Q21 для образования токового зеркала по отношению к току опорного источника, подаваемого через резистор R22. NPN-транзисторы Q23 и Q24 образуют дифференциальный усилитель, объединенные эмиттеры которого соединены с коллектором Q22. База Q23 соединена с клеммой T22 для приема с нее сигнала АРУ, источник которого обозначен как GC2, а база Q24 подключена к клемме T23 для приема с нее потенциала прямого положительного смещения B4, источником которого является батарея B4.

Транзисторы Q25 и Q26 также образуют дифференциальный усилитель, эмиттеры транзисторов которого соединены с коллектором Q24, а базы подключены к входным клеммам T25 и T26 соответственно для приема с них балансного входного сигнала на фоне потенциала прямого смещения. Как показано на фиг. 2, отрицательный полюс батареи B5 соединен с шиной опорного потенциала (землей), а положительный полюс служит источником прямого смещения VB5, на фоне которого источники S3 и S4 подают на входные клеммы T25 и T26 балансные входные сигналы. Коллекторы транзисторов Q25 и Q26 через резисторы R24 и R25 соответственно подключены к клемме T27, на которую выведено положительное напряжение питания VB2, отбираемое от батареи B2. Коллектор Q25 соединен также с общей точкой коллектора и базы транзистора Q27, а коллектор Q26 - с общей точкой коллектора и базы Q28. Объединенные эмиттеры Q27 и Q28 соединены с коллектором Q23, а также с клеммой T27 через резистор R26. Транзисторы Q29 и Q30 включены по схеме эмиттерных повторителей и служат выходными буферами. Базы Q29 и Q30 соединены с коллекторами Q26 и Q25 соответственно, а коллекторы Q29 и Q30 подключены к клемме питания T27. Эмиттер Q29 подключен к клемме выходного сигнала T28 и через резистор R27 соединен с земляной шиной, а эмиттер Q30 подключен к клемме выходного сигнала T29 и через резистор R28 соединен также с землей.

В процессе работы ток с выхода токового зеркала, т.е. с коллектора Q22, управляется транзисторами Q23 и Q24 в пределах от остаточного тока для дифференциального усилителя (Q25 и Q26) до тока смещения для включенных по-диодному транзисторов Q27 и Q28. Когда в Q27 и Q28 не протекает ток, усиление достигает максимального значения, будучи определено максимальным остаточным током и коллекторной нагрузкой R24 и R25. Когда потенциал АРУ GC2 становится достаточно положительным, чтобы сместить транзистор Q23 в режим проводимости, включенные по-диодному транзисторы Q27 и Q28 также смещаются в режим проводимости и начинают шунтировать коллекторные сопротивления R24 и R25 транзисторов Q25 и Q26, уменьшая их усиление. В то же самое время из-за уменьшения проводимости транзистора Q23 уменьшается ток, протекающий через Q24, а также рабочий остаточный ток транзисторов Q25 и Q26, в результате чего их проводимость снижается и уменьшается их усиление. В любом же случае постоянный ток через каждый из резисторов R24 и R25 не испытывает никаких возмущений при регулировке усиления. Однако когда более половины рабочего остаточного тока пары транзисторов дифференциального усилителя направляется во включенные по-диодному транзисторы Q27 и Q28, генерация шума начинает уменьшаться. Это происходит вследствие снижения коэффициента шума по мере увеличения внутренних эмиттерных сопротивлений, что обусловлено уменьшением проводимости тока в основном канале проводимости транзистора Q24. Соответственно уменьшение усиления каскада путем шунтирования коллекторных нагрузочных сопротивлений R24 и R25 включенными по-диодному транзисторами Q27 и Q28 представляет собой именно тот механизм снижения усиления, которому следует отдать предпочтение вместо уменьшения проводимости транзисторов Q25 и Q26 путем ограничения рабочего тока (режим голодания). Нормальный диапазон регулировки усиления составляет 0 - 26 дБ.

Регулируемый усилитель, приведенный на фиг. 2, не очень подходит для использования его в качестве начального каскада многокаскадного УПЧ, поскольку он довольно быстро перегружается при больших входных сигналах. Поскольку в этом усилителе отдается большее предпочтение методу шунтирования коллекторной нагрузки транзисторов Q25 и Q26 с эмиттерной связью, чем понижению проводимости путем ограничения остаточного тока, то указанный выше недостаток может быть в значительной степени устранен путем включения сопротивлений отрицательной обратной связи в цепи эмиттерной связи транзисторов Q25 и Q26. Такой модифицированный каскад еще не будет иметь таких же высоких показателей, как первый каскад УПЧ из состава показанных на фиг. 1 или 4 регулируемых усилителей вследствие упоминавшейся выше проблемы с коэффициентом шума, который ухудшается при уменьшении усиления ниже уровня 0 дБ. Однако в последующих каскадах УПЧ, где динамический диапазон входных сигналов отдельных каскадов снижен, выбор упрощенной конструкции регулируемого усилителя, показанного на фиг. 2, может быть более предпочтительным по сравнению с усилителями, представленными на фиг. 1 или 4.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема последовательно включенных регулируемых усилителей, схемы которых по отдельности представлены на фиг. 1 и 2. В процессе работы обычно в качестве УПЧ в телевизионных устройствах в этих усилителях применяются два сигнала управления усилением, подаваемые на клеммы Т1 и Т22 соответственно и действующие так, что когда начинается снижение усиления, то сначала уменьшается усиление второго усилителя без снижения усиления первого усилителя. После того, как усиление второго усилителя снижается на заданную величину, далее начинается снижение усиления одновременно и первого, и второго усилителей в заданном соотношении. В результате при небольшом снижении общего усиления первый каскад продолжает работать при своем полном усилении, а общее усиление продолжает уменьшаться за счет второго усилителя. Как известно, такой режим работы, называемый АРУ с задержкой, выгоден с точки зрения общих шумовых показателей, так как вклад второго усилителя оказывается весьма малым при малых сигналах, когда шумы всего усилителя могут оставаться значительными. На практике такая задержка легко достижима с помощью различных средств, не показанных на рисунке, например, путем задержки сигнала первого усилителя.

Усилители, показанные на фиг. 1 и 2, приспособлены для работы с питанием от одиночного положительного источника; это отражено на фиг. 3, где показана клемма питания T27, соединенная с клеммой питания T2. На практике батареи B3 и B4 заменяются цепями в таких же ИС, на которых построены первый и второй регулируемые усилители; это цепи известного типа для выработки потенциалов смещения на основе общего напряжения питания, подводимого к клемме T2.

На фиг. 4 приведена схема еще одного регулируемого усилителя, пригодного для использования в качестве первого каскада в телевизионных УПЧ. Этот усилитель содержит транзистор Q41 с проводимостью типа NPN, коллектор и база которого объединены для работы его в диодном режиме. Эмиттер Q41 через сопротивление R41 соединен с шиной опорного потенциала, показанного на фиг. 4 в виде земли. Опорный ток подается в общую точку базы и коллектора через сопротивление R42, второй конец которого воспринимает положительный потенциал VB3 с клеммы T41. Источником этого потенциала служит батарея B3.

Эмиттер NPN-транзистора Q42 через сопротивление R43 соединен с землей, а его база соединена с базой Q41, в результате чего образуется токовое зеркало по отношению к опорному току, подаваемому через резистор R42. NPN-транзисторы Q43 и Q44 образуют дифференциальный усилитель, в котором эмиттеры пары его транзисторов соединены с коллектором Q42 через сопротивления R44 и R45 соответственно, а их базы соединены с входными клеммами T42 и T43 для приема входных сигналов на фоне соответствующего прямого напряжения смещения. Как показано на фиг. 4, источники S1 и S2 создают балансный входной сигнал на входных клеммах T42 и T43 при положительном прямом потенциале смещения VB1, поступающем от батареи B1.

NPN-транзисторы Q45 и Q46 включены по схеме токового расщепителя коллекторного тока транзистора Q43; эмиттеры этих транзисторов объединены и связаны с коллектором транзистора Q43. NPN-транзисторы Q48 и Q49 включены по схеме расщепителя коллекторного тока транзистора Q44, к коллектору которого подключены объединенные эмиттеры этих транзисторов. Базы транзисторов Q45 и Q48 объединены и подключены к клемме T45, с которой они принимают положительный потенциал прямого смещения VB6. Как показано на фиг. 4, источником потенциала VB6 является батарея B6. Базы транзисторов Q46 и Q49 подключены к клемме T44, с которой поступает напряжение, управляющее усилением, источник которого на фиг. 4 обозначен как GC4. Коллекторы транзисторов Q45 и Q48 подключены через сопротивления R46 и R47 соответственно к клемме T46, на которую от батареи B2 поступает напряжение питания VB2.

Между теми выводами резисторов R45 и R47, которые не подключены к клемме T46, включена электрически управляемая проводимость. Объединенные коллектор и база NPN-транзистора Q47 соединены с выводом резистора R46, удаленного от клеммы T46, а объединенные коллектор и база NPN-транзистора Q50 соединены с удаленным от T46 выводом резистора R47. Общая точка коллектора и базы Q47 соединена также с коллектором транзистора Q45. Эмиттеры транзисторов Q47 и Q50 и коллекторы транзисторов Q46 и Q49 объединены и все вместе подключены через резистор R48 к клемме питания T46.

Подвергнутый регулировке по усилению сигнал, возникающий на резисторе R46, подается на выходную клемму T47 через эмиттерный повторитель на NPN-транзисторе Q8 (усилитель с общим коллектором). Точно так же прошедший регулировку сигнал с резистора R47 подается на выходную клемму T48 через NPN эмиттерный повторитель Q9.

В процессе работы выходной коллекторный ток транзистора Q43 дифференциального усилителя составляет остаточный ток дифференциального усилителя на транзисторах Q45 и Q46, действующего как токовый расщепитель. В зависимости от уровня управляющего сигнала на клемме T44 выходной ток Q43 может быть направлен либо через транзистор Q45, либо через транзистор Q46 и далее через транзистор Q47 или же частично через каждый из транзисторов Q45 и Q46. Аналогично этому выходной коллекторный ток транзистора Q44 дифференциального усилителя может быть направлен либо через транзистор Q48, либо через Q49 и далее через транзистор Q50 или же частично через каждый из транзисторов Q48 и Q49.

При направлении всех токов полностью через транзисторы Q46 и Q49 коллекторные токи транзисторов Q43 и Q44 полностью, включая их разностные колебания, приходят в общую точку эмиттеров Q47 и Q50, где разностные колебания сигнала взаимно подавляют друг друга на "виртуальной земле" по переменному току. Через транзисторы Q46 и Q49 не протекают никакие составляющие коллекторных токов транзисторов Q45 и Q48, разностные колебания которых могут, протекая соответственно через резисторы R46 и R47, создавать соответствующие напряжения сигнала на них. Составляющие общего типа по постоянному току коллекторных токов транзисторов Q43 и Q44 совместно протекают через включенные по-диодному транзисторы Q47 и Q59, в результате чего их проводимость становится относительно небольшой по сравнению с нагрузочным сопротивлениями R46 и R47 соответственно. Включенные по-диодному шунтирующие транзисторы Q47 и Q50 с низким сопротивлением определяют усиление по напряжению усилителя, показанного на фиг. 4, как их отношение к сопротивлениям R46 и R47 соответственно. Когда объединенные коллекторные токи транзисторов Q47 и Q50 направляются через Q47 и Q50, усиление достигает минимального уровня.

При направлении токов полностью через транзисторы Q45 и Q48 коллекторные токи транзисторов Q43 и Q44 полностью, включая их разностные колебания (отклонения), достигают нагрузочных сопротивлений R46 и R47 соответственно. Сопутствующее направление токов, минуя транзисторы Q46 и Q49, приводит к тому, что отсутствует ток и во включенных по-диодному транзисторах Q47 и Q50, в результате чего их проводимости становятся очень малы и они не шунтируют нагрузочные сопротивления R46 и R47 в достаточной степени. Вследствие этого усиление регулируемого усилителя (фиг. 4) достигает максимального значения.

Направление коллекторных токов транзисторов Q43 и Q44 дифференциального усилителя частично в каждый из транзисторов Q45 и Q48 уменьшает усиление вследствие того, что только часть разностных отклонений коллекторных токов проходит через нагрузочные сопротивления R46 и R47, что снижает соответствующее напряжение сигнала на этих сопротивлениях до уровня, определяемого управляющим напряжением от источника сигнала регулирования G4. В результате направления коллекторных токов транзисторов Q43 и Q44 дифференциального усилителя частично в каждый из транзисторов Q46 и Q49 вызывает в это же время дальнейшее понижение усиления вследствие того, что составляющие общего типа коллекторных токов протекают через включенные по-диодному транзисторы Q47 и Q50, и проводимости их шунтируют сопротивление R46 и R47 в той степени, в какой это определяет величина управляющего потенциала регулирования усиления от источника G4.

В любом случае, общий ток в сопротивлении R46 остается неизменным в процессе регулирования усиления и равным выходному коллекторному току транзистора Q43; аналогично, общий ток в сопротивлении R47 также остается неизменным при регулировании усиления и всегда равным выходному коллекторному току транзистора Q44. Поэтому если оба эти (и другие) транзистора хорошо согласованы, то в процессе работы не будут нарушаться параметры постоянного тока усилителя при изменении его усиления.

Усилитель, показанный на фиг. 4, имеет те же преимущества, что и усилитель, показанный на фиг. 1. Регулируемый усилитель согласно фиг. 4 приспособлен для использования в качестве первого каскада PIX УПЧ, в котором с целью предотвращения перегрузки при ожидаемых уровнях входного сигнала УПЧ эмиттеры транзисторов Q43 и Q44 дифференциального усилителя связаны через дифференциально включенные сопротивления. Линейные дифференцированные сопротивления, в качестве которых используются резисторы R44 и R45, позволяют принимать на базы транзисторов дифференциальный входной сигнал ПЧ порядка 20 мВ эфф. без отсечки транзисторов даже при воздействии пиков сигнала. Различные цепочки, описанные в качестве элементов связи эмиттеров транзисторов Q4 и Q5, могут быть применены и в дифференциальном усилителе на транзисторах Q44 и Q45.

На фиг. 5 представлена принципиальная схема последовательного включения двух регулируемых усилителей, схемы которых по отдельности представлены на фиг. 2 и 4. NPN- транзисторы Q8 и Q9 с соответствующими резисторами R49 и R50 образуют буферные каскады в виде эмиттерных повторителей для выходных сигналов первого усилителя. Входной сигнал подается на клеммы T3 и T2, и на клеммы T44 и T22 подаются сигналы регулировки усиления. В данном случае вполне применимы те же соображения относительно регулирования усиления без задержки и с задержкой, которые были высказаны при рассмотрении последовательного соединения регулируемых усилителей, представленных на фиг. 3.

Усилители, показанные на фиг. 4 и 2, приспособлены для работы с питанием от одного источника положительного напряжения, в соответствии с чем на фиг. 5 показаны объединенные клеммы питания T46 и T27. В варианте, представленном на фиг. 5, транзистор Q42 получает свой базовый потенциал от объединенных коллектора и базы транзистора Q21 при использовании элементов R41, R42 и Q41. На фиг. 6 представлена схема, включенная в состав ИС вместе с последовательно включенными каскадами усилителя либо по схемам фиг. 3, либо фиг. 5. Эта схема содержит третий усилитель напряжения с фиксированным усилением для обеспечения дополнительного усиления напряжения, необходимого с точки зрения достаточности сигнала, подаваемого на второй детектор ДЕТ, который может работать либо как видеодетектор, либо как преобразователь с понижением для генерации частот промежуточного звукового сигнала. Обычно на второй детектор подаются балансные сигналы от тракта УПЧ. В таких случаях желательно, чтобы потенциалы прямого смещения, на которые накладываются балансные сигналы, подаваемые на второй детектор, были достаточно хорошо согласованы по крайней мере до уровня около 20 мВ. В известных ранее конструкциях потенциалы прямого смещения, на фоне которых балансные сигналы подаются на второй детектор, вырабатываются соответствующим фильтром нижних частот (ФНЧ), которые использует внечиповый конденсатор. Выходные сигналы таких ФНЧ затем дифференциально комбинируются для выработки сигнала ошибки, подаваемого обратно на вход тракта УПЧ, что приводит к образованию контура с непосредственной обратной связью, устраняющего сигнал ошибки. Такой подход был признан неприемлемым. Вывод из чипа полностью усиленного сигнала ПЧ даже на шунтирующие емкости увеличивает риск нежелательной регенерации в тракте УПЧ. Большое усиление по напряжению при слабых сигналах и изменения запаса по фазе, которые могут иметь место на различных участках диапазона АРУ, вызывают проблему стабилизации контура обратной связи. Надежность сопряжения ИС с внешними элементами и устройствами обычно оказывается ниже надежности электронных схем, с которыми сопрягается ИС. Количество необходимых выводов на ИС влияет на ее стоимость, а для подключения внешних емкостей, используемых в ФНЧ, необходимы два вывода ИС. При производстве телевизионных приемников такие внешние конденсаторы должны учитываться в отдельной ведомости.

На рисунке показан ФНЧ на ИС, не использующий внешних шунтирующих конденсаторов на ПЧ; с этого ФНЧ поступают потенциалы прямого смещения, на которые накладываются балансные сигналы, подаваемые на второй детектор. Эти потенциалы приложены к базам пары транзисторов, образующих дифференциальный усилитель с эмиттерной связью его транзисторов, назначением которого является вырабатывание балансного коллекторного тока в ответ на разность потенциалов прямого смещения. Этот выходной балансный ток коллектора подается в эмиттеры транзисторов усилителей с общим коллектором, служащих для связи первого регулируемого дифференциального усилителя с эмиттерной связью в тракте УПЧ с вторым регулируемым дифференциальным усилителем с эмиттерной связью в том же тракте УПЧ. Так образуется контур с непосредственной обратной связью для устранения разности между потенциалами прямого смещения, на которые накладываются балансные сигналы, подаваемые на второй детектор. Ниже эта схема рассматривается более подробно.

Коллектор и база NPN-транзистора Q61 объединены для работы в диодном режиме. Эмиттер Q61 соединен через резистор R61 с источником опорного потенциала, показанного на рисунке в виде земляной шины. Эталонный ток подается в общую точку базы и коллектора через резистор R62, второй конец которого принимает положительный потенциал прямого смещения VB3 с клеммы T21, на которую этот потенциал подается от батареи B3. Эмиттеры NPN-транзисторов Q62 и Q63 соединены с землей через сопротивления R63 и R64 соответственно, а их базы соединены с базой транзистора Q61, в результате чего образуется токовое зеркало с двойным выходом по отношению к опорному току, подаваемому через R62.

NPN-транзисторы Q64 и Q65 образуют дифференциальный усилитель; объединенные эмиттеры соединены с коллектором транзистора Q62. Усиленные регулируемые балансные сигналы ПЧ с эмиттеров эмиттерных повторителей Q29 и Q30 подаются на базы транзисторов Q64 и Q65, коллекторы которых через сопротивления R65 и R66 соединены с клеммой питания T27 и получают от нее напряжение питания VB2, поступающее, как показано на рисунке, от батареи B2. NРN-транзисторы Q66 и Q67 включены по схеме эмиттерных повторителей напряжения и служат в качестве буферов выходных сигналов. Базы Q66 и Q67 соединены с коллекторами Q64 и Q65 соответственно, а коллекторы Q66 и Q67 подключены к клемме питания T27. Эмиттеры Q66 и Q67 соединены с нагрузочными сопротивлениями R67 и R68, вторые выводы которых соединены с землей.

С эмиттеров транзисторов Q66 и Q67 снимаются балансные выходные сигналы ПЧ, которые подаются на второй детектор, накладываясь на потенциалы прямого смещения. С выхода детектора ДЕТ сигнал подается на клемму T60, а также может быть подан, как показано на фиг. 6, и другой сигнал на клемму T61; эти два сигнала сбалансированы по самой своей природе. Второй детектор есть видеодетектор, когда на него работает PIX УПЧ, но он может работать и как детектор звука на разностной несущей в том случае, когда в дополнение к PIX УПЧ используется еще один видео УПЧ, снабжающий детектор регулируемым усиленным ПЧ-сигналом, образовавшимся при преобразовании с понижением РЧ видео и звуковой несущих.

Потенциалы прямого смещения, на которые накладываются балансные выходные сигналы ПЧ, автоматически регулируются дифференциальным контуром с непосредственной обратной связью по постоянному току. Балансные выходные ПЧ-сигналы с коллекторов транзисторов Q64 и Q65 подаются на четырехполюсный ФНЧ (LPF), с выхода которого балансный сигнал поступает на базы NPN-усилителя с общим коллектором на NPN-транзисторах Q68 и Q69, у которых эмиттерные нагрузочные сопротивления R69 и R70 вторыми выводами соединены с потенциалом земли.

Балансные сигналы, приходящие на базы транзисторов Q68 и Q69, составлены из потенциалов прямого смещения, на которые наложены балансные выходные сигналы ПЧ. Назначение транзисторов Q68 и Q69, включенных по схеме эмиттерных повторителей, состоит в том, чтобы приложить разность между этими потенциалами к базам NPN-транзисторов Q70 и Q71, которые включены по схеме дифференциального усилителя с эмиттерной связью. Объединенные эмиттеры Q70 и Q71 соединены с коллектором Q63, чей коллекторный ток пропорционален опорному току, протекающему через сопротивление R62 вследствие действия токового зеркала на транзисторах Q61 и Q63. Коллекторы Q70 и Q71 питаются балансными токами эмиттеров описанных выше эмиттерных повторителей на транзисторах Q9 и Q8 соответственно под воздействием разности потенциалов прямого смещения, на которые накладываются выходные балансные ПЧ-сигналы, подаваемые на второй детектор ДЕТ. Этими соединениями замыкается контур обратной связи по постоянному току дифференциального типа, служащий для устранения разности этих потенциалов прямого смещения.

Фильтр нижних частот (LPF) включает резистор R71, служащий для связи коллектора Q64 с базой Q65, и резистор R72, через который коллектор Q65 соединен с базой Q69, а также "буферную" емкость C1, включенную между базами транзисторов Q68 и Q69. Кроме этого, ФНЧ включает два одинаковых конденсатора C2 и C3, шунтирующих базы Q68 и Q69 соответственно на землю. Емкость этих конденсаторов относительно мала по сравнению с буферной емкостью конденсатора C1, и они подавляют сигналы общего тира на базах Q68 и Q69.

В качестве емкостей C1, C2 и C3 обычно используются конденсаторы типа металл-оксид-полупроводник (МОП). Буферная емкость C1 обеспечивает эквивалентное фильтрующее действие шунтирующих на землю емкостей. МОП-конденсатор C1 занимает лишь четверть пространства внутри ИС по сравнению с двумя другими конденсаторами шунтирующего действия. Он может быть составлен из двух параллельно соединенных конденсаторов такого же типа при соединении металлической обкладки одного с полисиликоновой обкладкой другого.

Поскольку контур обратной связи, используемый для устранения разности потенциалов прямого смещения, на которые накладываются балансные сигналы ПЧ, охватывает всего два каскада с усилением по напряжению от ста до двухсот раз, а не три каскада с максимальным усилением в тысячу раз и более, нет нужды смещать к нижним частотам основной полюс ФНЧ (в разомкнутом контуре) для обеспечения стабильности замкнутого контура. Это снижает потребную величину емкости C1. Уменьшенная постоянная времени контура обратной связи делает его менее склонным к установлению режима отслеживания при действии импульсных шумов или в условиях первоначальной установки режима. Использование обратной связи дифференциального типа по току через эмиттеры повторителей Q9 и Q8 обусловливает нелинейную реакцию обратной связи на большие ошибки при уменьшенном усилении. Это также увеличивает тенденцию к предотвращению ошибочного поведения контура обратной связи при начальной установке режима или при воздействии импульсных шумов.

На фиг. 7 представлена возможная модификация части регулируемого усилителя, показанного на фиг. 1, в которой Т-образное соединение резисторов R5, R6 и R7 заменено на эквивалентное П-образное соединение резисторов R81, R82 и R83. Сопротивление R81 равно сумме сопротивлений R5 и R6; сопротивление R82 равно сумме сопротивлений R5 и R7; сопротивление R83 равно сумме сопротивлений R6 и R7.

На фиг. 8 показана еще одна возможная модификация части регулируемого усилителя, показанного на фиг. 1, в которой Т-образное соединение резисторов R44, R45 и источника постоянного тока, образованного транзистором Q42 и резистором R43, заменено П-образным соединением резистора R84 и двух источников постоянного тока, один из которых образован транзистором Q81 и резистором R85, а второй - транзистором Q82 и резистором R86. Таким образом, токовое зеркало с одним выходом, образованное элементами Q41, R41, R42 и R43, заменено токовым зеркалом с двумя выходами в составе элементов Q41, R41, Q81, R85, Q82 и R86.

На фиг. 9 показаны составные части телевизионного приемника или видеомагнитофона, предназначенных для восстановления отдельных частей передаваемого телевизионного сигнала, а именно аудиосигнала, видеосигнала и синхросигнала. В таком ТВ-приемнике используются усилители промежуточной части такого типа, которые показаны на фиг. 3 или 5. Фиг. 9 весьма полезна для понимания применения задержанной АРУ в отношении УПЧ такого типа, который показан на фиг. 3 или 5.

Телевизионный сигнал, принятый антенной 10, подается на радиочастотный усилитель 12. Преобразователь 14 обычно включает смеситель и один или более генераторов частот, превышающих частоты телевизионного сигнала, который в ответ на усиленные телевизионные сигналы, поступающие от РЧ-усилителя 12, вырабатывает сигналы ПЧ с несущей звука 41,25 МГц и несущей изображения 45,75 МГц. Этот преобразователь 14, работающий с понижением частоты, иногда называют "первым детектором".

Сигналы ПЧ с выхода первого детектора подаются на блочный фильтр 16, выделяющий звуковую несущую и боковые частоты ЧМ (а также несущую изображения в случае применения приемников сигналов звукового сопровождения на разностной несущей) для последующей их подачи на последовательно включенные первый каскад видео ПЧ 18, второй каскад видео ПЧ 20 и третий каскад видео ПЧ 22. ФНЧ 24 в виде одного чипа реагирует на разницу потенциалов прямого смещения, на которые накладываются балансные выходные сигналы ПЧ с третьего каскада видео ПЧ 22, выдавая сигналы дифференциальной обратной связи на суммирующие элементы 26 и 28, которые комбинируют сигналы дифференциальной обратной связи с балансными выходными сигналами первого каскада видео ПЧ 18 с целью выработки скорректированного входного сигнала для второго каскада видео ПЧ 20.

Сигналы ПЧ с выхода первого детектора подаются также на блочный фильтр 30, выделяющий остаточную несущую изображения и ее боковые частоты АМ для последующей подачи на последовательно включенные первый каскад PIX УПЧ 32, второй каскад PIX УПЧ 34 и третий каскад PIX УПЧ 36. Содержащийся в одном чипе ФНЧ 38 реагирует на разницу между потенциалами прямого смещения, на которые накладываются балансные сигналы с выхода третьего каскада PIX УПЧ 36, выдавая сигналы обратной дифференциальной обратной связи на суммирующие элементы 40 и 42, которые объединяют сигналы контура дифференциальной обратной связи с балансными выходными сигналами первого каскада PIX УПЧ 32 для выработки скорректированных входных сигналов для второго каскада PIX УПЧ 34.

Второй преобразователь частоты 44, который может в составе ТВ-приемника работать и как синхронный детектор повышенной несущей, вырабатывая звуковой ПЧ-сигнал методом обработки разностной несущей, принимает на свой вход усиленные сигналы промежуточной частоты 45 МГц с выхода третьего каскада видео ПЧ 22 и вырабатывает ЧМ-сигналы на промежуточной частоте 4,5 МГц, выделяемые полосовым фильтром 46, полоса которого сосредоточена в окрестности частоты 4,5 МГц. Этот фильтр 46 подавляет частоты изображения, которые в противном случае могли бы сопровождать ЧМ звуковые сигналы частотой 4,5 МГц, подаваемые на ограничитель 48, который подавляет нежелательную амплитудную модуляцию ЧМ несущей 4,5 МГц, которая подается на звуковой ЧМ-дискриминатор 50; этот дискриминатор выделяет ЧМ несущую 4,5 МГц и вырабатывает аудиосигнал, подаваемый далее на оконечные устройства ТВ-приемника или видеомагнитофона. Существуют и другие устройства для выделения информации о звуковом сопровождении, содержащейся в частотной модуляции звуковых ПЧ-сигналов, при этом такие устройства включают средства для подавления реакции средств выделения упомянутой информации на колебания амплитуды звуковых ПЧ-сигналов, например хорошо известный детектор отношений.

Детектор перегрузки 52 принимает на свой вход усиленные сигналы ПЧ с выхода третьего каскада видео УПЧ 22, превышающие уровень входного сигнала, приемлемый для преобразователя 44, и вырабатывает вспомогательный сигнал автоматической регулировки усиления (АРУ) для первого каскада видео УПЧ 18, увеличивая в ненормальных условиях нормальный сигнал АРУ, который вырабатывается по сигналу PIX УПЧ. В нормальных условиях, однако, как видео УПЧ, так и PIX ПЧ тракты регулируются по усилению только сигналом АРУ, который вырабатывается по сигналам PIX УПЧ. Для облегчения согласованной АРУ видео ПЧ и PIX ПЧ трактов усилители видео ПЧ 18, 20 и 22 построены на тех же ИС, что и усилители PIX ПЧ 32, 34 и 36. Преобразователь 44 (работающий с понижением частоты), видео ПЧ детектор перегрузки 52, видеодетектор 54, детекторов АРУ 56 и схемы задержки АРУ 58 и 60 рационально включены в состав тех же ИС.

Видеодетектор 54, принимающий усиленный ПЧ-сигнал с третьего каскада 36 PIX УПЧ, выделяет полный видеосигнал. Детектор АРУ 56 вырабатывает управляющий сигнал АРУ путем детектирования пиков синхроимпульсов, содержащихся в полном видеосигнале. Если детектор 54 есть детектор огибающей, то детектор АРУ 56 обычно представляет собой ключевой детектор с тем, чтобы обеспечить невосприимчивость системы АРУ к импульсным шумам. Если же видеодетектор 54 построен как синхронный детектор, что является современной тенденцией в технике ТВ-приема, то детектор АРУ 56 предпочтительно включает фильтр входного сигнала для подавления составляющей полного видеосигнала частотой около 2 МГц, выделяемой видеодетектором 54, которая возникает в результате переходного процесса в виде "звона" на собственной частоте блочного фильтра. В результате такой фильтрации входного сигнала детектора АРУ 56 пропускаются частоты до 500 кГц. Это становится возможным благодаря тому, что выравнивающие импульсы могут быть продетектированы по их пикам, и тогда верхняя часть изображения не будет излишне яркой по сравнению с остальной частью видеоизображения. Детектор АРУ 56 в любом случае использует фильтрацию его выходного сигнала в шумовой полосе около 400 Гц.

Сигнал АРУ, выработанный детектором АРУ 56 на основе полного видеосигнала, продетектированного видеодетектором 38, используется для регулировки усиления как PIX УПЧ, так и видео УПЧ, а также усиления РЧ-усилителя 12. Осуществление АРУ на основе обработки полного видеосигнала позволяет точно регулировать усиление PIX усилителей ПЧ, которые должны линейно усиливать боковые частоты АМ. Видео УПЧ нуждаются в АРУ главным образом во избежание перегрузки преобразователя (с понижением) частоты 44, сверхперегрузка которого в любом случае предотвращается детектором перегрузки видео ПЧ 52. Линейность усиления боковых частот ЧМ звуковой несущей не имеет особенно важного значения. Полосовой фильтра 46 и ограничитель 48 подавляют эффекты, приводящие к ошибкам усиления в тракте видео УПЧ и в преобразователе частоты 44, и потому приемлемая согласованность регулирования усиления каскадов видео УПЧ 18, 20 и PIX УПЧ 32 и 34 достигается на практике без особых затруднений. Сигнал АРУ, создаваемый детектором АРУ 56, подается параллельно и без задержки на первые каскады 18 и 32 видео УПЧ и PIX УПЧ. Более предпочтительно, как показано на фиг. 9, чтобы управляющий сигнал АРУ подавался на эти первые каскады 18 и 32 через соответствующие цепи задержки АРУ 58 и 60 с тем, чтобы только одиночная линия АРУ отходила от тех частей ИС, которые содержат PIX УПЧ и видео УПЧ.

Управляющие сигналы АРУ, выработанные детектором АРУ 56, подаются также и на РЧ-усилитель 12 с дополнительной задержкой, что обеспечивается схемой 60 задержки АРУ тюнера, обычно входящей в состав чипа ИС УПЧ. В условиях приема слабых сигналов имеет место ослабление усиления в трактах НЧ- и ПЧ-усилителей, а именно во вторых каскадах 20 и 34 звукового и PIX УПЧ. РЧ-усилитель 12 и первые каскады 18 и 32 звукового и PIX УПЧ работают при полном усилении для сохранения наилучшего отношения сигнал/шум по сигналам, подаваемым на вторые каскады 20 и 34 звуковых и PIX УПЧ. Когда сигнал на входе вторых каскадов 20 и 34 звуковых УПЧ достигнет достаточного уровня в результате увеличения уровня сигнала РЧ, поступающего от антенны 10, тогда схемы 58 и 60 будут подавать задержанный сигнал АРУ на первые каскады 18 и 32 и уменьшать их усиление. Когда принимается сильный сигнал, схема задержки 62 тюнера подает задержанный сигнал АРУ на РЧ-усилитель 12 для снижения его усиления, в результате чего предотвращается перегрузка преобразователя 14 и первых каскадов 18 и 32 звуковых и PIX УПЧ.

Пунктирным контуром 70 охвачены те элементы, за исключением шунтирующих внешних конденсаторов большого размера, которые обычно заключены в одной монолитной ИС. Тракт PIX УПЧ оперирует балансными сигналами, начиная от входного сигнала, подаваемого на первый каскад 32 от блочного фильтра до выхода третьего каскада 36, подающего сигнал на видеодетектор 56, с выхода которого снимается односторонний сигнал, выходящий из ИС, что подавляет тенденцию к самовозбуждению на участках PIX УПЧ тракта с большим усилением во время регулировки в полном диапазоне АРУ. Тракт видео УПЧ оперирует входным односторонним сигналом, поступающим на первый каскад 18 от блочного фильтра 16, что позволяет несколько упростить этот фильтр, но в остальной своей части тракт видео УПЧ оперирует уже балансными сигналами для подавления тенденции к самовозбуждению на участках тракта с большим усилением. Выходной сигнал преобразователя 44 подается в балансной форме на полосовой фильтр 46 для подавления тенденции к самовозбуждению на участках диапазона АРУ большого уровня.

На фиг. 10 представлена частотная характеристика блочного фильтра 30, где предполагается, что в качестве видеонесущей ПЧ выбрана частота 45,75 МГц. На этой кривой можно видеть довольно значительное подавление (> 40 дБ) звуковой несущей 47,25 МГц по соседнему каналу. Такое подавление именно на этой частоте приводит к тому, что видеонесущая 45,75 МГц приходится на склон характеристики на уровне около 6 дБ. Звуковая несущая 41,25 МГц испытывает ослабление около 30 дБ. Данный блочный фильтр имеет линейную фазовую характеристику во всей своей полосе. Примером ПАВ-фильтра, имеющего такую частотную характеристику, может служить фильтр, выпускаемый фирмой "Мюрата Мэньюфэкчуринг Ко., Лтд." Эри, шт. Пенсильвания.

На фиг. 11 приведена частотная характеристика блочного фильтра 16 для ТВ-приемников со звуковым сопровождением на разностной несущей, где несущей видео ПЧ служит частота 45,75 МГц, а кривая имеет двугорбый характер. Первый горб имеет максимум на частоте 41,25 МГц, которая есть преобразованная первым детектором звуковая несущая. Второй горб имеет максимум на частоте ПЧ 45,75 МГц, которая образуется в результате преобразования несущей изображения первым детектором. На этой кривой также видно относительно глубокое подавление ( > 40 дБ) звуковой несущей 47, 25 МГц по соседнему каналу. Несущая изображения находится в отдалении от склона характеристики, что помогает схеме АПЧ отделять несущую изображения от звуковых несущих соседнего канала, проникающих в данный канал. Седловина между максимумами горбов шириной 2,25 МГц относится к видеосигналам, и при детектировании ее преобразователем 44 вторая гармоника может пройти через полосовой фильтр 46 с полосой 4,5 МГц, вызывая нежелательные искажения и воздействие на ограничение сигналов звукового УПЧ ограничителем 48.

На фиг. 12 представлена принципиальная схема задержки АРУ, применяемая в регулируемых каскадах, показанных на фиг. 5.

В эмиттер NPN-транзистора Q90 включен антипаразитный резистор R90, и предусмотрена прямая обратная связь коллектор-база через эмиттерный повторитель на NPN-транзисторе Q91, в эмиттер которого включено нагрузочное сопротивление R91. Отрицательная обратная связь коллектор-база регулирует проводимость Q90 таким образом, что напряжение между эмиттером и коллектором поддерживается равным сумме прямых падений напряжения на переходах база-эмиттер транзисторов Q90 и Q91. Коллекторный ток Q90 протекает через включенный по-диодному NPN-транзистор Q92 и последовательно соединенные сопротивления R93 и R92, создавая соответствующее падение напряжения на каждом из этих элементов.

Падение напряжения относительно положительного рабочего напряжения питания на клемме T46, создаваемое на резисторе R92, прикладывается к базе NPN-транзистора Q94, работающего в качестве эмиттерного повторителя; напряжение на его эмиттере относительно земли, выведенное на клемму T45, используется в качестве потенциала прямого смещения. Падение напряжения на сопротивлениях R92 и R93 относительно напряжения питания на клемме T46 прикладывается к базе NPN эмиттерного повторителя на транзисторе Q95; на его эмиттерном сопротивлении R95 создается падение напряжения относительно земли, которое в качестве прямого смещения приложено к базе NPN эмиттерного повторителя на транзисторе Q96, на эмиттерной нагрузке которого P96, в свою очередь, создается падение напряжения относительно земли, выведенное на клемму T23 для последующего использования также в качестве потенциала прямого смещения. Общее падение напряжения на резисторах R92, R93 и на включенном по-диодному транзисторе Q92 служит базовым смещением PNP-транзистора Q97 эмиттерного повторителя, с эмиттера которого снимается потенциал прямого смещения, служащего эталонным потенциалом, относительно которого отсчитываются напряжения АРУ в каскадах УПЧ; этот потенциал аналогичен потенциалу прямого смещения, приложенного к базе Q95.

Резистивный делитель напряжения, состоящий из резисторов R97 и R98, включен между эмиттерами PNP-транзистора Q97 и транзистора Q98, который работает как эмиттерный повторитель и принимает на свою базу напряжение АРУ от клеммы АРУ T90. Разность между напряжением АРУ (с учетом падения напряжения на переходе эмиттер-база Q98) в эмиттере Q98 и потенциалом прямого смещения, снимаемым с эмиттера Q97, делится для подачи на базы транзисторов Q99 и Q100 эмиттерных повторителей. На эмиттерной нагрузке R99 транзистора Q99 создается потенциал относительно земли, который выводится на клемму T44 для последующего использования в качестве прямого смещения. В эмиттере Q100 создается потенциал прямого смещения для базы другого транзистора NPN Q101 эмиттерного повторителя (на резисторе R100). В эмиттере Q101 на резисторе R101 также развивается падение напряжения относительно опорной земляной шины, которое выводится на клемму T22 для дальнейшего использования в качестве потенциала прямого смещения (усилителей). Для обеспечения более плавного снижения усиления по напряжению второго каскада регулируемого УПЧ до того, как задержанная АРУ начнет снижать усиление по напряжению первого регулируемого усилителя напряжения, во втором регулируемом усилителе напряжения предусмотрено сопротивление отрицательной обратной связи, включенное между эмиттером его транзистора Q23 и эмиттерной цепью транзистора Q24.

Когда потенциал АРУ на клемме T90 недостаточно положителен для прямого смещения перехода база-эмиттер транзистора Q98, эмиттерный ток через сопротивления делителя напряжения не протекает. Соответственно падения напряжения на этих сопротивлениях равны нулю. При этом, естественно, на базы Q99 и Q100 через резистор R97 подается напряжение с эмиттера Q97. Потенциал на клемме T44 оказывается менее положительным, чем потенциал на клемме питания T46, в результате чего первый регулируемый усилитель напряжения из состава схемы последовательно включенных каскадов, показанных на фиг. 5, смещается в область полного усиления по напряжению. Поскольку Q97 не смещен в прямом направлении, напряжение на его эмиттере оказывается более отрицательным, чем потенциал прямого смещения, приложенный к базе Q95. Потенциал на клемме T22 оказывается, соответственно, менее положительным, чем потенциал на клемме T23, в результате чего второй каскад регулируемого усилителя напряжения из состава схемы фиг. 5 смещается в область полного усиления по напряжению.

Когда же потенциал на клемме T90 становится достаточно положительным для прямого смещения перехода база-эмиттер транзистора Q98, через резисторы R97 и R98 делителя напряжения начинает протекать эмиттерный ток, создавая на них перепады напряжения, непосредственно связанные с тем, в какой степени потенциал АРУ на клемме T90 создает прямое смещение перехода база-эмиттер Q98. Потенциал на клемме T22 приближается к потенциалу на клемме T23, смещая второй каскад регулируемого усилителя напряжения из состава схемы, приведенной на фиг. 5, в область пониженного усиления по напряжению. Благодаря перепаду напряжения на сопротивлении R93 потенциал на клемме T44 все еще остается менее положительным, чем потенциал на клемме T45, что служит причиной смещения первого каскада регулируемого усилителя напряжения из схемы фиг. 5 в область полного усиления по напряжению и задержки подачи управляющего сигнала АРУ.

По мере того, как напряжение АРУ на клемме T90 становится еще более положительным, эмиттерный ток Q98 вызывает перепад на резисторе R97, приближающийся к перепаду на R93. Потенциал на клемме T44 приближается к потенциалу на клемме T45, в результате чего первый каскад регулируемого усилителя напряжения из схемы фиг. 5 смещается в область пониженного усиления напряжения. Если же потенциал АРУ на клемме T90 становится еще более положительным, эмиттерный ток Q98 создает на R97 перепад напряжения, превышающий перепад на R93. Потенциал на клемме T44 становится более положительным, чем потенциал на клемме T45, что служит причиной смещения первого каскада регулируемого усилителя напряжения из схемы фиг. 5 в область минимального усиления напряжения.

Клемма T91 может использоваться для приема напряжения детектора перегрузки, а именно детектора перегрузки 52 видео УПЧ (фиг. 9). Как показано на фиг. 12, напряжение, подводимое через NPN- транзистор Q102 эмиттерного повторителя к одному выводу еще одного сопротивления R102, подключенного к делителю напряжения своим вторым выводом в общей точке резисторов R97 и R98, вызывает на резисторах R97 и R102 перепад напряжения, прямо соответствующий тому, в какой степени напряжение с выхода детектора перегрузки, поданное на клемму T91, смещает переход база-эмиттер Q102 в прямом направлении.

Итак, в данном описании настоящего изобретения раскрыты его принципы на примере возможных вариантов его реализации, но без ограничения таковых этими примерами. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что различные изменения и модификации вполне возможны без отклонения от основной идеи настоящего изобретения. Например, при рациональном использовании кристалла ИС одна система АРУ может обслуживать два тракта УПЧ вместо раздельных схем, показанных на фиг. 9 и 12. Настоящее изобретение может быть реализовано в ТВ-приемниках без использования звукового сопровождения на разностной несущей, но с "видео" УПЧ, усиливающими ПЧ-сигналы в более узкой полосе частот, состоящие из звуковой несущей и ее боковых частот ЧМ. В соответствии с принципами настоящего изобретения могут быть построены ТВ приемные устройства с использованием неоднократного преобразования частоты до первого видеодетектора. В данном варианте регулируемые усилители содержат NPN-транзисторы, но совершенно ясно, что их можно заменить либо PNP-транзисторами при соответствующих изменениях в схеме, что вполне понятно специалистам, либо полевыми транзисторами, заменяющими биполярные транзисторы, также при соответствующих схемных коррекциях.

Кроме того, другие схемы зеркального токового отображения могут быть использованы вместо приведенных в описании их конкретных примеров. Предполагается также, что управление токами не обязательно должно выполняться только с помощью известных дифференциальных пар транзисторов, которые хотя и обладают определенными преимуществами, например простотой, но могут быть заменены другими схемами, способными разделять входной ток на две компоненты, имеющие переменное отношение. Эти и подобные им изменения вполне допустимы без выхода за рамки объема настоящего изобретения, определяемого приведенной ниже формулой изобретения.