Интегральный шумоподавитель для магнитофона

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 323 А (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К. ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3590283/18 — 10 (22) 22.03.83 (46) 30.04.86. Бюл. У 16 (72) В.В.Андрианов, B.Â.Ëåáåäåâ, А.И.Рыбалко и О.Ф.Таргоня (53) 534.852(088.8) .(56) Патент BHP Ф 162093, кл. С 11 В 5/02, 1974.

Патент США 11 - 3843573, кл. G 11 В 5/02, 1974.

Патент Японии Ф 49-47171, кл. G 11 В 5/02, 1974.

Патент США N - 4207543, кл. G 11 В 5/02, 1980. (54)(57) 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 частотнозависимых звеньев, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости его характеристик в условиях серийного производства при одновременном снижении себестоимости изготовления, в него введены резисторы, согласующий полевой транзистор, его генератор тока и два идентичных узла, каждый иэ которых включает в себя разделительный резисе ,тор и повторитель напряжения, содержащий комплементарную пару транзисторов, два полевых транзистора и четыре генератора тока, при этом сток первого полевого транзистора повторителя напряжения соединен с затвором второго полевого транзистора этого же повторителя, с эмиттером транзистора и-р-n-типа комплементарной пары, с подключенным к отрицательной шине питания первым генератором тока повторителя напряжения и с выводом внешнего разделительного конденсато ра, 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 связан;. через резисторы со стоком и истоком первого управляемого полевого транзистора, затвор первого полевого транзистора второго повторителя напряжения связан через резисторы со стоком и истоком второго управляемого ф> полевого транзистора, сток второго полевого транзистора каждого повторйтеля напряжения через параллельно соединенные третий генератор тока и переход база-коллектор транзистора р-и-р-типа комплементарной пары под1099323 ключен к отрицательной шине питания, ласующего полевого транзистора соеэмиттер транзистора р-п-р-типа этой динен со стоком этого же транзистора, же пары с базой другого транзистора его исток подключен к общей шине пии-р-и-типа связан непосредственно, тания, а подложка — к подложке полес положительной шиной питания — через вых транзисторов первого повторителя четвертый генератор тока, затвор сог- напряжения.

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.

Известна 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, делающая магнитофон более универсальными, улучшая соотношение сигнал/шум.

Более простым является прием ис-. пользования одновременно двух воспроизводящих магнитных головок, из которых узкоканальная головка управля- . ет 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 хотяи 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 интегральныи 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, !

О включенные между входным зажимом и затворами полевых транзисторов частотно-зависимых звеньев.

Однако такой шумоподавитель при серийном производстве имеет низкую

15 повторяемость характеристик, т. е. низкий процент выхода годных изделий.

Принятие же определенных мер для повышения этого процента путем тщатель. ной Настройки и регулировки приводит к повышению себестоимости изготовления шумоподавителя в целом.

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

11ель достигается тем, что в интегральный шумоподавитель для магнитофона, содержащий положительную, ЗО 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 про40 пускания шумоподавителя, включенный между входным зажимом и затворами полевых транзисторов частотно-зависимых звеньев, введены резисторы, согласующий полевой транзистор, его

45 генератор тока и два идентичных уз3 10 ла, каждый из которых включает в себя разделительный резистор и повторитель напряжения, содержащий комплементарную пару транзисторов, два полевых транзистора и четыре генера— тора тока, при этом сток первого полевого транзистора повторителя напряжения соединен с затвором второго полевого транзистора этого же повторителя, с эмиттером транзистора и-р-и-типа комплементарной пары, с подключенным к отрицательной шине питания первым генератором тока повторителя напряжения и с выводом внешнего разделительного конденсатора, подключенного вторым выводом к затвору соответствующего управляемого полевого транзистора и через разделительный резистор к затвору согласующего полевого транзистора и к связан. ному 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 надряжения связан через резисторы со стоком и истоком первого управляемого .полевого транзистора, затвор первого полевого транзистора второго повторителя напряжения связан че ез 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-и-ртипа этой же пары с базой другого транзистора и-р-и-типа связан непосредственно, с положительной шиной питания — через четвертый генератор тока, затвор согласующего полевого транзистора соединен со стоком этого же транзистрра, 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 тран.

99323 4 зисторы 3 и 4, которые выполняют роль управляемых напряжением сопротивлений, усилитель 5 напряжения, имеющий ограниченный коэффициент уси ления, входной 6 и выходной 7 зажимы, а также блок 8 управления полосой пропускания шумоподавителя в целом, имеющий 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

30 транзистором 29 и-р-и-типа комплементарную пару, имеющую в качестве нпгрузки четвертый и первый генера" торы 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 пер40 вый генераторы тока. Вход 13 повторителя 12 (затвор полевого транзистора 23) подключен через резисторы 40 и 41 к стоку и истоку управляемого транэистора 3, а вход 16 повторите4 ля 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

55 20 и 21 — к затвору согласующего полевого транзистора 11.

При интегральном выполнении такого шумоподавителя по полупроводнико99323 6

S 10 вой технологии все полевые транзисторы выполнены на основе структур с изолированным затвором и каналом р-типа проводимости в двух электрически изолированных областях и-типа проводимости, в так навываемых "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 транзис- . тора 11и 48 транзисторов 23 и 24 систоками 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 соответствующим 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 шумоподавителя.

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, а с выхода 14 напряжение этого сигнала через внешний

55 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, способствуют дальнейшему расширению области линейного режима транзисторов 3 и 4 для сигналов больших уровней, так как переходы каналподложка этих транзисторов дополнительно смещаются в обратном направлении. Повышение же порговых напряжений транзисторов 3 и 4 в результате дополнительного смещения переходов канал-подложка компенсируется таким же. смещением перехода канал-подложка согласующего транзистора 11 эа 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

Редактор Л. Письман Техред Н.Боикало Корректор М. Шароши

Заказ 2331/3

Тираж 543

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.

1099323 8 ком энергопотреблении, что весьма важно при массовом выпуске такого характеристиками при достаточно низ- рода изделий.