專(zhuān)利名稱(chēng)：視頻開(kāi)關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電視接收機(jī)的視頻開(kāi)關(guān)電路領(lǐng)域。
這里所使用的“電視接收機(jī)”一詞包括具有顯示器的電視接收機(jī)(通常叫做電視機(jī))和沒(méi)有顯示器的電視接收機(jī)，例如盒式錄象機(jī)(VCR)和電視唱片重放機(jī)。
許多現(xiàn)代的電視接收機(jī)包括信號(hào)開(kāi)關(guān)電路，用以選擇來(lái)自可連接到電視接收機(jī)上的一系列信號(hào)源的視頻信號(hào)和音頻信號(hào)。所選擇的信號(hào)經(jīng)處理之后，最后分別重現(xiàn)在顯示屏和揚(yáng)聲器上。電視接收機(jī)的信號(hào)開(kāi)關(guān)要求高質(zhì)量，使其不致使通過(guò)其中的信號(hào)失真。更重要的是，這些開(kāi)關(guān)在其處于“斷開(kāi)”(不導(dǎo)通)狀態(tài)時(shí)，應(yīng)對(duì)在其輸入端上的信號(hào)呈現(xiàn)為高阻抗。鑒于消費(fèi)者電子設(shè)備行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，因此這些開(kāi)關(guān)，特別是那些用在“低檔”(不太貴的)電視接收機(jī)中的開(kāi)關(guān)，還不能太貴。一般說(shuō)來(lái)，電視信號(hào)開(kāi)關(guān)會(huì)因優(yōu)質(zhì)和“斷開(kāi)狀態(tài)”時(shí)阻抗要高而變得相當(dāng)貴。舉例說(shuō)，高級(jí)電視接收機(jī)中常用的東芝TA738P優(yōu)質(zhì)開(kāi)關(guān)其價(jià)格約為下面即將描述的本發(fā)明開(kāi)關(guān)電路的五倍。
與利用開(kāi)關(guān)選擇特定信號(hào)的方法形成對(duì)照，眾所周知，可以將模擬信號(hào)用模擬“或”電路〔通常叫做非相加混合(NAM)電路〕組合起來(lái)。公開(kāi)NAM電路具有代表性的專(zhuān)利有1986年4月15日頒發(fā)的美國(guó)專(zhuān)利4，583，121(約斯特)。傳統(tǒng)的NAM電路并不特別適用作開(kāi)關(guān)電路，因?yàn)镹AM電路不提供經(jīng)選擇的信號(hào)，而是提供幅值等于NAM電路輸入端上較大信號(hào)幅值的組合模擬輸出信號(hào)。
本發(fā)明認(rèn)為，非相加混合(NAM)電路可用作開(kāi)關(guān)，辦法是使NAM電路的一個(gè)輸入端正向偏置，另一個(gè)或另幾個(gè)輸入端反向偏置。這是通過(guò)往包括非相加混合(NAM)電路的電平選通模擬“或”電路的相應(yīng)輸入端上，加第一和第二信號(hào)、和不同幅值的第一和第二偏壓電平來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這樣，接受較大偏壓電平的輸入端就可以將其相應(yīng)的信號(hào)傳送到NAM電路的輸出端上，同時(shí)阻止接受較小偏壓電平的輸入端將其相應(yīng)的信號(hào)傳送到NAM電路的輸出端上。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，利用了簡(jiǎn)單得多(因而便宜得多)的CMOS(互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)開(kāi)關(guān)集成電路(即比起上述東芝電視信號(hào)開(kāi)關(guān)更簡(jiǎn)單)對(duì)包括NAM裝置的電平選通模擬“或”電路的一個(gè)輸入端提供被選擇的信號(hào)和偏壓，同時(shí)使其它輸入端基本保持為低電平。
這里所使用的“電平選通模擬‘或’電路”一詞是指具有多個(gè)用來(lái)接受相應(yīng)信號(hào)的輸入端、其中一個(gè)信號(hào)的偏壓電平高于其它信號(hào)的電路。輸出信號(hào)響應(yīng)于偏壓電平較高的輸入信號(hào)，而不是響應(yīng)于其它偏壓電平較低的輸入信號(hào)產(chǎn)生的。


圖1以部分方框圖、部分原理圖形式說(shuō)明了包括與NAM電路串聯(lián)的開(kāi)關(guān)裝置的本發(fā)明實(shí)施例。
圖1a說(shuō)明了適用于圖1裝置的輸入信號(hào)的波形。
圖2以原理圖形式說(shuō)明了適用于圖1裝置的模擬信號(hào)和偏壓源。
圖3以部分方框圖、部分原理圖形式說(shuō)明了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。
圖3a和3b說(shuō)明了有助于理解圖3實(shí)施例的波形。
參看圖1。非相加混合器(NAM)電路100包括兩個(gè)晶體管Q1和Q2，Q1和Q2的各集電極耦合在一起，并耦合到供電電壓源VCC上;各發(fā)射極連接在一起，并連接到單個(gè)發(fā)射極電阻R2的一端上，電阻R2的另一端接地。多開(kāi)關(guān)裝置30配置在信號(hào)和偏壓源10和20、與晶體管Q1和Q2各自的基極之間。開(kāi)關(guān)裝置30可以是美國(guó)新澤西州索默韋爾市哈里斯半導(dǎo)體公司出品的CD4016MCMOS四開(kāi)關(guān)裝置。CD4016B在單個(gè)集成電路中包括相當(dāng)于四個(gè)單刀單投開(kāi)關(guān)的電路，為清楚起見(jiàn)只示出了其中的兩個(gè)(即SW1和SW2)。這些開(kāi)關(guān)各個(gè)都具有與其有關(guān)的相應(yīng)的控制端C1和C2。用來(lái)控制開(kāi)關(guān)裝置30中開(kāi)關(guān)SW1和SW2的互補(bǔ)控制信號(hào)C和C？，由包括晶體管Q3和電阻R4及R5的例相電路產(chǎn)生。二進(jìn)制控制信號(hào)C加到控制輸入端C2上，用以控制開(kāi)關(guān)SW2，互補(bǔ)控制信號(hào)C？則加到開(kāi)關(guān)SW1的控制輸入端C1上，使得當(dāng)開(kāi)關(guān)SW1閉合時(shí)，開(kāi)關(guān)SW2斷開(kāi)。
工作時(shí)，信號(hào)和偏壓源10和20產(chǎn)生如圖1a所示偏置的信號(hào)，并將這些信號(hào)加到開(kāi)關(guān)裝置30相應(yīng)的輸入端上。圖1a說(shuō)明了加到直流電平(偏壓，VBIAS)上的模擬信號(hào)，使得模擬信號(hào)的最小負(fù)偏移相對(duì)于0伏參考點(diǎn)至少處于1個(gè)VBE的正電位上。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，模擬波形舉了一個(gè)正弦波的例子，但它可以是例如音頻或視頻信號(hào)。如果二進(jìn)制控制信號(hào)C處于低電平，則互補(bǔ)控制信號(hào)C？就處于高電平，使得SW1閉合，SW2斷開(kāi)，如圖1所示。于是，來(lái)自信號(hào)和偏壓源10的信號(hào)就耦合到晶體管Q1的基極上，使得Q1起發(fā)射極輸出器的作用，將該信號(hào)重現(xiàn)在輸出端40上。由于SW2是斷開(kāi)的，所以晶體管Q2沒(méi)有激勵(lì)其基極的信號(hào)，使得晶體管Q2的基極通過(guò)電阻R3保持為地電位。因此晶體管Q2因出現(xiàn)在其發(fā)射極上的信號(hào)和偏壓而處于反向偏置的狀態(tài)，且對(duì)可能出現(xiàn)在其基極上的信號(hào)呈現(xiàn)為高阻抗?fàn)顟B(tài)。具體地說(shuō)，Q1在發(fā)射極電阻R2兩端產(chǎn)生模擬信號(hào)，這個(gè)模擬信號(hào)是在Q1基極上信號(hào)的再現(xiàn)，但加于比信號(hào)和偏壓源10所產(chǎn)生的直流電平低一個(gè)VBE(約為0.7伏)的直流電平上。晶體管Q2由于其基極處于0伏電平，其發(fā)射極處于VBIAS-1VBE的直流電平，而處于反向偏置的狀態(tài)，從而處于截止?fàn)顟B(tài)。就是說(shuō)，有用信號(hào)的偏壓電平使與未選擇信號(hào)有關(guān)的未用晶體管進(jìn)一步截止。通過(guò)采用圖1的布局將兩個(gè)信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)加到單個(gè)低阻抗點(diǎn)40(即發(fā)射極輸出器晶體管Q1或Q2的發(fā)射極)上。
在上述情況下，晶體管Q2不導(dǎo)通，且其高阻抗?fàn)顟B(tài)與斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)SW2的高阻抗處于級(jí)聯(lián)(串聯(lián))狀態(tài)，從而進(jìn)一步減少通過(guò)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)SW2可能漏出的任何信號(hào)?？邕^(guò)單個(gè)CD4016B開(kāi)關(guān)中斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)接點(diǎn)所漏泄的信號(hào)(有時(shí)叫做串?dāng)_)一般約為-46分貝。通過(guò)加上如圖1所示的晶體管陣列100(即NAM電路)，可以將串?dāng)_進(jìn)一步減少約20分貝，這樣的質(zhì)量高到足以允許把這種開(kāi)關(guān)裝置用在高級(jí)電視接收機(jī)中。
圖1中，晶體管開(kāi)關(guān)裝置100至少有三種用途。第一，它將信號(hào)和偏壓裝置10和20的輸出信號(hào)引導(dǎo)到點(diǎn)40的單輸出線路上。第二，它將開(kāi)關(guān)裝置30較高的開(kāi)關(guān)阻抗變換成在點(diǎn)40上的低阻抗。這減少了從其它線路中“拾取”雜散干擾信號(hào)(例如來(lái)自行偏轉(zhuǎn)電路的行頻率脈沖)的傾向。第三，它提供附加的隔離作用，進(jìn)一步減少可能通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置30中斷開(kāi)的接點(diǎn)而出現(xiàn)的任何漏泄信號(hào)。
參看圖2。這是適用為信號(hào)偏壓源10和20的電路。外部信號(hào)源(圖中未示出)耦合到輸入端(或插座)J1上，J1的類(lèi)型是，當(dāng)插頭未插入J1時(shí)，J1將輸入線“短路”到地(通過(guò)端子2和3)。電阻201是終接電阻，因而其值一般為例如75歐。電阻203和二極管D201、D203構(gòu)成輸入保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，供限制靜電放電(ESD)或可能加上來(lái)的大幅值信號(hào)。同樣，設(shè)置了火花放電器SG1，用來(lái)防護(hù)靜電放電。輸入模擬信號(hào)通過(guò)耦合電容器C201耦合到放大級(jí)200上，該放大級(jí)200將信號(hào)倒相，加以收大，并將其鉗位到預(yù)定的電平上。放大器200包括晶體管Q201、基極偏壓電阻R205和R207、耦合到+V上的發(fā)射極電阻R212、接地的電阻R208和集電極電阻R210。電阻R208使Q201和R210上的電流分流，從而影響輸出端210上的直流信號(hào)電平，而不影響放大器200的增益。工作時(shí)，放大器200將加到其基極上的信號(hào)倒相，并將輸入信號(hào)的負(fù)偏移鉗位到正的供電電位上。這樣，把輸入信號(hào)放大，加到一偏壓值上，正如圖1中的開(kāi)關(guān)電路所要求的那樣。
圖3中，與圖1中具有相同標(biāo)號(hào)的各元件起相同的作用，因而這里不再重述。
參看圖3。晶體管Q1的基極是為了接受第一模擬信號(hào)和偏壓裝置10所產(chǎn)生的模擬信號(hào)進(jìn)行連接的，裝置10可能包括例如梳狀濾波器12和偏壓電路14。晶體管Q1可以包括在模擬信號(hào)和偏壓裝置10中，該裝置10可以是，例如，梳狀濾波器，例如，TDK公司制造的CF2601K型梳狀濾波器。晶體管Q2的基極耦合到由電阻R3和電阻R4組成的偏壓網(wǎng)絡(luò)上，并通過(guò)電容器C301交流耦合，以接受第二模擬信號(hào)和偏壓裝置20所產(chǎn)生的模擬信號(hào)，裝置20可以是，例如，視頻或色度信號(hào)源，例如，SVIDEO(高級(jí)視頻)或色度信號(hào)輸入端。
現(xiàn)在參看圖3a和3b的波形說(shuō)明圖3電路的工作。圖3a示出兩個(gè)輸入波形A和B，為便于說(shuō)明起見(jiàn)，這里示為反相的正弦波。在實(shí)用中，這些信號(hào)可以是彼此在相位上關(guān)系不大或毫無(wú)關(guān)系的電視音頻或視頻信號(hào)。信號(hào)波形A的直流電平偏置約5伏，且加到圖3晶體管Q1的基極上。信號(hào)波形B的直流偏置約2伏，且加到晶體管Q2的基極上。晶體管Q1為正向偏置，其信號(hào)-1VBE再現(xiàn)在發(fā)射極電阻R2兩端，如圖3a作為輸出波形C所示那樣。晶體管Q2為反向偏置，因?yàn)椴ㄐ蜟的各點(diǎn)都比波形B更正，波形B加到Q2的基極上。
參看圖3b，信號(hào)波形A加到晶體管Q1的基極上，A的直流偏置保持為約5伏的固定電平上。但信號(hào)波形B的直流偏置約8伏，且加到晶體管Q2的基極上。這使得晶體管Q2導(dǎo)通，在發(fā)射極電阻R2兩端產(chǎn)生圖3b波形C所示的那種信號(hào)。輸出信號(hào)波形C的直流偏置約7.3伏，因而其電平比加到晶體管Q1基極上的信號(hào)大得多，使得晶體管Q1處于反向偏置狀態(tài)。
應(yīng)該指出，在圖3a和3b的實(shí)例中，把波形A(加到Q1基極上的信號(hào))的直流偏置固定在約5伏上，同時(shí)，信號(hào)波形B的直流偏置在2和8伏之間切換。參看圖3。晶體管Q2的偏壓由電阻器R3和R4設(shè)定，但是受到開(kāi)關(guān)晶體管Q303的控制，Q303從端子310通過(guò)電阻R305接受控制信號(hào)。該控制信號(hào)由一控制器(圖中未示出)提供，以便從源10或20中選擇信號(hào)。端子310上的高電平信號(hào)使晶體管Q303導(dǎo)通，通過(guò)電阻R303使晶體管Q2的基極偏壓變成約為直流2伏。端子310上的低電平信號(hào)使晶體管Q303截止，使晶體管Q2的基極偏壓約為直流8伏。
雖然晶體管開(kāi)關(guān)裝置100在這里僅以?xún)蓚€(gè)晶體管的形式表示，但是這里認(rèn)識(shí)到，可以同樣方式連接一些附加的晶體管。因此權(quán)利要求的范圍并不打算局限于兩個(gè)晶體管組成的裝置。
此外，權(quán)利要求的范圍也不打算局限于使用雙極晶體管，因?yàn)榇蠹抑繤ET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)器件也適用于實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種電平選通模擬“或”電路，它包括第一模擬信號(hào)和偏壓源(10)，用來(lái)產(chǎn)生在給定的偏壓電平上的第一模擬信號(hào)；第二模擬信號(hào)和偏壓源(20)，用來(lái)產(chǎn)生在給定的偏壓電平上的第二模擬信號(hào)；晶體管裝置(100)，100包括第一和第二晶體管(Q1和Q2)，Q1和Q2配置成非相加混合器，該混合器具有相應(yīng)的第一和第二輸入端(Out1，輸出1；Out2，輸出2)和公共輸出端40；其特征在于第一開(kāi)關(guān)裝置(SW1)具有輸入端、控制端(C1)和輸出端(輸出1)，輸入端耦合到所述第一模擬信號(hào)和偏壓源(10)上，用來(lái)接受在某一偏壓電平上的所述第一模擬信號(hào)，控制端(C1)用來(lái)響應(yīng)于第一控制信號(hào)控制所述開(kāi)關(guān)，輸出端(輸出1)耦合到所述非相加混合器(100)的所述第一輸入端上，響應(yīng)于所述第一控制信號(hào)在所述非相加混合器(100)上產(chǎn)生所述第一模擬信號(hào)；第二開(kāi)關(guān)裝置(SW2)具有輸入端、控制端(C2)和輸出端(輸出2)，輸入端耦合到所述第二模擬信號(hào)和偏壓源(20)上，用來(lái)接受在某一偏壓電平上的所述第二模擬信號(hào)，控制端(C2)用來(lái)響應(yīng)于與所述第一控制信號(hào)互補(bǔ)的第二控制信號(hào)控制所述第二開(kāi)關(guān)裝置(SW2)，輸出端(輸出2)耦合到所述非相加混合器(100)的所述第二輸入端上，響應(yīng)于所述第二控制信號(hào)在所述非相加混合器(100)上產(chǎn)生所述第二模擬信號(hào)；當(dāng)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)裝置(SW1，SW2)不導(dǎo)通時(shí)，所述第一和第二晶體管的所述相應(yīng)輸入端(輸出1，輸出2)耦合到參考電平上；當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)裝置(SW1)不導(dǎo)通時(shí)，所述第一晶體管(Q1)不導(dǎo)通，當(dāng)所述第二開(kāi)關(guān)裝置(SW2)導(dǎo)通時(shí)，所述第二晶體管(Q2)導(dǎo)通。
全文摘要
將第一和第二信號(hào)以及不同幅值的第一和第二偏壓電平，加到包括非加法混合器(NAM)電路(100)的電平選通模擬“或”電路相應(yīng)的輸入端(輸出1，輸出2)上。于是，允許接受了較大偏壓電平的輸入端將其相應(yīng)信號(hào)傳送到NAM電路(100)的輸出端(40)上，并阻止接受了較小偏壓電平的輸入端將其相應(yīng)信號(hào)傳送到NAM電路(100)的輸出端(40)上。在優(yōu)選實(shí)施例中，把NAM電路(100)與廉價(jià)的CMOS開(kāi)關(guān)(30)串聯(lián)使用，以提供用于電視信號(hào)的廉價(jià)開(kāi)關(guān)。
文檔編號(hào)H03K17/041GK1046649SQ9010207
公開(kāi)日1990年10月31日 申請(qǐng)日期1990年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月17日
發(fā)明者艾薩克·邁克爾·貝爾 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司