Интегральный шумоподавитель для магнитофона Советский патент 1986 года по МПК G11B5/02 

ключей к отрицательной шине питания, эмиттер транзистора р п р-типа этой же пары с базой другого транзистора п-р-п-типа связан непосредственно, с положительной шиной питания - через четвертый генератор тока, затвор согласующего полевого транзистора соединен со стоком этого же тра зистора, его исток подключен к общей шине пи- танин, а подложка - к подложке полевых транзисторов первого повторителя напряжения.

1

Изобретение относится к приборостроению, в частности к шумоподавителю, выполненному в интегральном виде на базе полупроводниковой технологии, и может быть использовано в магнитофоне.

Проблема шумоподавления в магнитофонах является весьма актуальной., в связи с тем, что резко повысилось качество магнитной ленты и магнитных головок.

Извест.на система компрессор-экспандер, в которой при записи сигнал сжимается, а при воспроизведении расширяется. Но так как в этом случае резко удорожается стоимость изделия , то иногда используется селективная компандерная система, делающа магнитофон более универсальными, улучшая соотношение сигнал/шум.

Более простым является прием использования одновременно двух воспроизводящих магнитных головок, из которых узкоканальная головка управляет ширококанальной, что позволяет, при наличии определенных частотно-зависимых звеньев существенно снизить шумы вообще, особенно высокочастотные Однако наличие второй головки воспроизведения требует дополнительного места в тракте магнитофона, что не всегда желательно. Прием же шунтирования одного или более каскадов при изменении Уровня сигнала хотя и прост, но требует высокоточной коррекции каналов, что практически реализовать затруднительно, так как в процессе работы происходит износ магнитных головок, изменение напряжения питания и другие явления.

Наиболее близким к предлагаемому является интегральный шумоподавитель для магнитофона, содержащий положительную, отрицательную и общую шины питания, последовательно соединенные

входной зажим, два идентичных частот но-зависимых звена, каждое из которых имеет управляемый полевой транзистор, используемый в качестве -управляемого напряжением сопротивления усилитель напряжения с ограниченным коэффициентом усиления и выходной зажим, а также блок управления полосой пропускания шумоподавителя, включенные между входным зажимом и затворами полевых транзисторов частотно-зависимых звеньев.

Однако такой шумоподавитель при серийном производстве имеет низкую повторяемость характеристик, т.е. низкий процент выхода годных изделий Принятие же определенных мер для повышения этого процента путем тщательной настройки и регулировки приводит к повышению себестоимости изготовления шумоподавителя в целом.

Цель изобретения - повьш1ение воспроизводимости характеристик шумоподавителя в условиях серийного производства при одновременном снижении себестоимости его изготовления.

Цель достигается тем, что в интегральный шумоподавитель для магнитофона, содержащий положительную, отрицательную и общую шины питания, последовательно соединенные входной зажим, два идентичных частотно-зависимых звена, каждое из которых имеет управляемый полевой транзистор, используемый в качестве управляемого напряжением сопротивления, усилитель напряжения с ограниченным коэффициентом усиления и выходной зажим, а также блок управления полосой пропускания шумоподавителя, включенный между входным зажимом и затворами полевых транзисторов частотно-зависимых звеньев, введены резисторы, согласующий полевой транзистор, его генератор тока и два идентичных узла, каждый из которых включает в себ разделительньй резистор и повторитель напряжения, содержащий комплементарную пару транзисторов, два полевых Транзистора и четырегенератора тока, при этом сток первого полевого транзистора повторителя напряжения соединен с затвором второго полевого транзистора этого же повторителя, с эмиттером транзистора .п-р-п-типа комплементарной пары, с подключенным к отрицательной шине питания первым генератором тока повторителя напряжения и с вьгоодом внешнего разделительного конденсатора, подключенного вторым выводом к затвору соответствующего управляемого полевого транзистора и через разделительный резистор к затвору согласующего полевого транзистора и к связанному с отрицательной шиной питания генератору тока этого транзистора, истоки обоих полевых транзисторов повторителя напряжения соединены с подложками этих же транзисторов и. подложкой соответствующего управляемого полевого транзистора непосредственно и с положительной шиной питания через второй генератор тока, затвор первого полевого транзистора первого повторителя напряжения связа через резисторы со стоком и истоком первого управляемого полевого транзистора, затвор первого полевого транзистора второго повторителя напряжения связан чепез резисторы со стоком и истоком второго управляемого полевого транзистора, сток второго полевого транзистора каждого повторителя напряжения через параллельно соединенные третий генератор тока и переход база-коллектор транзистора р-п-р-типа комплементарной пары подключен к отрицательной шине питания, эмиттер транзистора р-п-ртипа этой же пары с базой другого транзистора п-р-п-типа связан непосредственно, с положительной шиной питания - через четвертьм генератор тока, затвор согласующего полевого транзистора соединён со стоком этого же транзистора, его исток подключен к общей шине питания, а подложка к подложке полевых транзисторов первого повторителя напряжения.

На чертеже приведена схема шумоподавителя.

Шумоподавитель содержит частотнозависимые звенья 1 и 2, полевые транзисторы 3 и 4, которые выполняют роль управляемых напряжением сопротивлений, усилитель 5 напряжения, имеющий ограниченный коэффициент усиления, входной 6 и выходной 7 пажим, а также блок 8 управления полосой пропускания щумоподавителя в целом, имеющгвд выходы 9. и 10, соединенные с затворами полевых транзисторов 3 и 4. Введенный согласующий полевой транзистор 11 связан с повторителем 12 напряжения, имеющим входной 13 и выходной 14 зажимы, а также с повторителем 15 напряжения, имеющим входной 16 и выходной 17 зажимы. Затвор и сток транзистора 11 соединены между собой и через генератор 18 тока этого транзистора подключены к отрицательной шине 19 питания, а через разделительные резисторы 20 и 21 - к затворам транзисторов 3 и 4. Исток транзистора 11 соединен с общей шиной 22 питания. В повторителе 12 используются полевые транзисторы 23 и 24, истоки которых через второй генератор 25 тока соединены с положительной шиной 26 питания, а сток транзистора 24 соединен с третьим генератором 27 тока и с базой транзистора 28 р-п-р-типа, образующим с транзистором 29 п-р-п-типа комплементарную пару, имеющую в качестве ннгрузки четвертый и первый генераторы 30 и 31 тока. Второй повторитель 15 напряжения имеет идентичные элементы: 32 и 33 - полевые транзисторы, 34 и 35 - соответственно второй и третий генераторы тока, 36 и 37 - транзисторы коплементарной пары, 38 и 39 - их четвертый и первый генераторы тока. Вход 13 повторителя 12 (затвор полевого транзистора 23) подключен через резисторы 40 и 41 к стоку и истоку управляемого транзистора 3, а вход 16 повторителя 15 (затвор полевого транзисто-. ра 32) подключен через резисторы 42 и 43 к стоку и истоку управляемого транзистора 4. Под указанными входами подразумеваются входные зажимы соответственно 13 и 16. Выходные зажимы 14 и 17 подключены через внешние конденсаторы 44 и 45 к затворам транзисторов 3 и 4, к выходам 9 и 10 блока 8 управления и через резисторы 20 и 21 - к затвору согласующего полевого транзистора 11.

При интегральном выполнении такого шумоподавителя по полупроводниковой технологии все полевые транзисторы выполнены на основе структур с изолированным затвором и каналом р-типа проводимости в двух электрически изолированных областях п-типа проводимости, в так называемых карманах , выполняющих роль подложек этих транзисторов (на чертеже элементы и структура полупроводниковой схемы не показаны). Шумоподавитель выполнен на одном кристалле интегральной схемы. В одной из изолированных областей расположены транзистор 3, транзисторы 11, 23 и 24. В другой области расположены транзисторы 4, 32 и 33. Каждая область электрически соединена с истоками соответствующих транзисторов повторителей. На чертеже подложки и их соединение условно обозначены стрелками 46-50. Указанное выполнение отражено соединением подложек 46 транзистора 3 , 47 транзистора 11 и 48 транзисторов 23 и 24 с истоками этих же транзисторов 23 и 24, а подложек 49 транзистора 4 и 50 транзисторов 32 и 33 - с истоками этих же транзисторов 32 и 33.

При подаче напряжения питания по соответствукщим шинам на транзисторах 3 и 4 устанавливается нулевой потенциал относительно общей шины, на затворы этих транзисторов поступает начальное напряжение смещения, снимаемое через разделительные резис торы 20 и 21 с транзистора 11, работающего в этом случае в пентодном режиме, т.е. на пологом участке вольт-амперной характеристики (на чертеже характеристика не показана).

Начальное значение проводимости каналов транзисторов 3 и 4, а следовательно, и начальное значение частоты среза шумоподавителя в целом определяется величинами коэффициентов усиления транзисторов 3 и 4, а также транзистора 11 и величиной тока генератора 18 и не зависит от абсолютных значений пороговых напряжений транзисторов 3 и 4, что обуславливает достаточно высокий уровень повторяемости параметров щумоподавителя.

Снижение уровня нелинейных искажений, вносимых транзисторами 3 и 4 происходит следующим образом. С точки соединения между собой резисторов 40 и 41 сигнал поступает на вход 13 повторителя 12, ас выхода 14 напряжение этого сигнала через внешний

конденсатор 44 подводится к затвору транзистора 3. В повторителе создается благоприятный режим, при котором на стоке и затворе транзистора 23 формируется напряжение, равное напряжению на стоке и затворе транзистора 24, в результате чего переменное напряжение в цепи этих транзисторов близко по величине к входному (выходному) напряжению повторителя, т.е. напряжению, имеющему место в точке соединения резисторов 40 и 41. Это же справедливо и для звена 2. Указанный режим в повторителе создается путем использования в нем дифференциальной схемы, построенной на транзисторах 23 и 24, комплементарной пары на транзисторах 28 и 29, являющихся выходным каскадом повторителя 12, и генераторов тока 25, 27, 30 и 31. Это относится и к повторителю 15. Под действием переменных напряжений, поступающих с выходных зажимов 14 и 17 к затворам транзисторов 3 и 4, и близких к ним по величине напряжений, поступающих с истоков транзисторов 23 и 24, 32 и 33 к подложкам 46 и 49 транзисторов 3 и 4, в их каналах создается электрическое поле, в значительной степени компенсирующее эффект внутренней обратной связи, обусловленной падением напряжения в каналах транзисторов 3 и 4 под воздействием, входных сигналов, являющихся причиной нелинейности характеристик транзисторов в режиме управляемых сопротивлений. Постоян-. ные напряжения, подводимые одновременно с переменными к подложкам 46 и 49 с истоков транзисторов 23 и 24, 32 и 33, способствзпот дальнейщему расширению области линейного режима .транзисторов 3 и 4 для сигналов больших уровней, так как переходы каналподложка этих транзисторов дополнительно смещаются в обратном направлении. Повьш 1ение же порговых напряжени транзисторов 3 и 4 в результате дополнительного смещения переходов канал-подложка компенсируется таким же смещением перехода канал-подложка согласукнцего транзистора 11 за счет соединения его подложки 47 с подложкой 46 транзистора 3 и с истоками транзисторов 23 и 24.

Таким образом, помимо достаточно высокого уровня повторяемости параметров предлагаемого шумоподавителя

710993238

в условиях серийного производства, ком энергопотреблении, что весьма он обладает и высокими качественными важно при массовом выпуске такого характеристиками при достаточно низ- рода изделий.