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Schaltungsanordnung zur Synchronisierung eines Schwingungserzeugers, besonders für Fernsehempfänger
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Synchronisierung eines Schwingungser- zeugers mit einer Synchronisierimpulsfolge durch Anwendung einer Phasenvergleichsschaltung, vorzugs- weise einer Phasenvergleichsschaltung, die auch bei Frequenzabweichungen eine Regelspannung liefert.
Es ist bekannt, zur Synchronisierung eines Schwingungserzeugers eine Phasenvergleichsschaltung mit zwei gleichsinnig gepolten Gleichrichtern zu verwenden, denen über einen symmetrischen Übertrager oder über eine Phasenumkehrstufe Impulse mit gleicher Amplitude aber entgegengesetzter Polarität zugeführt werden. Zum Vergleich mit den über den Übertrager des Diskriminators zugeführten Impulsen wird eine im Empfänger erzeugte Vergleichsschwingung benutzt, die meist durch Differenzierung der im Zeilenablenktransformator verfügbaren Rücklaufimpulse gewonnen wird. Von den Ausgangsklemmen der beiden im Gegentakt geschalteten Gleichrichter wird eine Gleichspannung abgenommen, die als Regelspannung einer den Schwingungserzeuger in seiner Frequenz steuernden Reaktanzröhre zugeführt wird.
Es ist auch bekannt, die empfangenen und vom Fernsehsignal abgetrennten Synchronimpulse zu differenzieren und den so differenzierten, eine Regelflanke aufweisenden Vergleichsimpuls dem Verbindungspunkt zweier gleichsinnig gepolter Gleichrichter einer Phasenvergleichsschaltung zuzuführen, deren andern Elektroden örtlich erzeugte Impulse mit entgegengesetzter Polarität zugeführt werden. Die durch die beiden Gleichrichter gewonnene Regelgleichspannung wird der zum Schwingungserzeuger gehörigen Reaktanzröhre zugeführt.
Durch eine mehr oder weniger grosse Siebung der von den Gleichrichtern abgeleiteten Regelspannung wird eine Storbefreiung der Synchronisierung erzielt. Durch eine solche an sich erwünschte grosse Siebung wird jedoch der Fangbereich der Synchronisierungsschaltung verringert, so dass bereits bei geringen Abweichungen der Frequenz der örtlich erzeugten Impulse von der der empfangenen Impulse ein Aussertrittfallen der Synchronisierung verursacht wird. Zur Vermeidung dieses Nachteils sind bereits viele Vorschläge bekanntgeworden.
Beispielsweise bedient man sich oft eines selbsttätig arbeitenden Umschalters (Diode), der beim Aussertrittfallen der Synchronisierung den Fangbereich so weit vergrössert, dass Synchronismus zwischen den empfangenen und den örtlich erzeugten Impulsen hergestellt wird.
Es ist auch eine Schaltung bekanntgeworden (Radio Mentor 1960, Seite 956), bei der auf eine Umschaltung des Fangbereiches durch Verwendung eines zusätzlichen, relativ gross bemessenen Speicherkondensators verzichtet wird. Bei dieser Schaltung wird die Tatsache ausgenutzt, dass bei einem Aussertrittfallen der Synchronisierung jedesmal, wenn die beiden Impulsfolgen zusammenfallen, ein Spannungsprung erzeugt wird, der die Koppelkondensatoren zu den Dioden schnell auflädt, wie unten bei Fig. 1 noch näher erklärt werden soll. Diese Koppelkondensatoren entladen sich über ein oder mehrere Widerstande in einen grossen Speicherkondensator, dessen Spannung als Regelspannung ausgenutzt wird.
Diese bekannte Schaltung würde dann die in sie gesetzten Erwartungen erfüllen, wenn der Vergleichsimpuls vollkommen symmetrisch ware, was aber nicht zutrifft, weil er durch Differenzieren eines einem Rechteckimpuls angenäherten Impulses entstanden ist.
Dadurch ergibt sich der Nachteil, dass die derart aufgebaute Schaltung eine unsymmetrische Regel-
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spannung liefert, wodurch je nach der Richtung der Frequenzabweichung ein grösserer oder kleinerer Fre- quenzbereich eingefangen wird. Bei der bekannten Schaltung wird dieser Unsymmetrie entgegengewirkt, in- dem die durch die unsymmetrische Regelspannung gesteuerte Rohre in der positiven Regelrichtung in das
Gitterstromgebiet gesteuert und ausserdem der Ruhepunkt auf der Regelspannungskennlinie in negativer
Richtung verschoben wird, so dass bei Synchronismus eine negative Regelspannung vorhanden ist. Das hat jedoch den Nachteil, dass bei Ausfall der Impulse die Vorspannung der Röhre wegfällt und so eine
Verstimmung verursacht.
Ausserdem wird durch diese Unsymmetrie die Störanfälligkeit der ganzen Schal- tung vergrössert. Diese Nachteile vermeidet die Erfindung.
Die Erfindung besteht darin, dass die die Gleichrichter der Phasenvergleichsschaltung in Durchlass- richtung steuernden Halbschwingungen der Vergleichsimpulse eine so verschiedene Amplitude haben, dass der Verlauf der von der Phasenvergleichsschaltung gelieferten Regelspannung in Abhängigkeit von der
Frequenz gegenüber der im Synchronfalle auftretenden Regelspannung null symmetrisch ist. Dadurch sind die Fangbereiche zu beiden Seiten des Synchronismus wieder gleich gross geworden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen, näher erläutert, von denen Fig. 1 eine bekannte Phasenvergleichsschaltung, Fig. 4, 5 und 6 Ausführungsbeispiele der Erfindung und Fig. 2 und 3
Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungen darstellen. In Fig. 4 werden die Ampli- tuden der beiden Halbschwingungen desselben Vergleichsimpulses verschieden gemacht, und in Fig. 5 und 6 werden die Amplituden von zwei gegenphasigen Vergleichsimpulsen bei beiden Halbschwingungen verschieden gemacht, von denen jedoch jeweils nur eine Halbschwingung den zugehörigen Gleichrichter steuert. In Fig. 4 wird die bekannte-Phasenvergleichsstellung benutzt, und in Fig. 5 und 6 ist eine neue Phasenvergleichsstellung angegeben.
In Fig. l wird durch eine Abtrennschaltung, deren letzte Röhre 1 dargestellt ist, das Synchronsignal 2 vom Video-Signal abgetrennt und über den Transformator 3 und zwei Kondensatoren 4 und 5 mit entgegengesetzter Polarität der Kathode einer Diode 6 bzw. der Anode einer Diode 7 zugeführt, deren Verbindungspunkt 8 eine mittels eines Differenziergliedes 21, 22, 23 aus einer örtlich erzeugten Impulsfolge 9 gewonnene Vergleichsimpulsfolge 10 zugeführt wird. Die Kathode der Diode 6 ist mit der Anode der Diode 7 über Widerstände 11, 12, 13, 14 und 15 verbunden, von denen der Widerstand 15 als Potentiometer ausgebildet ist, von dessen Abgriff die Regelspannung abgenommen und über ein Filter 16 einem Steuergitter einer Reaktanzröhre 17 zugeführt wird.
Die Verbindungspunkte der Widerstände 13 und 14 sowie der Widerstände 11 und 12 sind über einen Kondensator 18 relativ grosser Kapazität verbunden.
Bei der so weit beschriebenen Schaltung werden die Kodensatoren 4 und 5 über die Dioden 6 und 7 schnell aufgeladen, wenn bei der aussertrittgefallenen Synchronisierung, wie in Fig. 2 dargestellt, Synchronisierungsimpulse 2a bzw. 2b über den Vergleichsimpuls 10 hinweglaufen. Die Entladung dieser Kondensatoren erfolgt über die Widerstände 11 und 13 hauptsächlich in den Speicherkondensator 18, der die entsprechende Spannung festhält und zum Teil über die Widerstände 12, 14, 15. Die Laufrichtung der Impulse 2a bzw. 2b relativ zum Vergleichsimpuls 10 ergibt sich aus der Richtung der Frequenzabweichung der beiden Impulsfolgen, so dass je nach der Richtung der Frequenzabweichung der Impuls 2b von links - wie in Fig. 2 gezeichnet - oder von rechts auf den Impuls 10 zuläuft. Der positive Impuls 2b stösst zuerst auf die Flanke 10a, wodurch der Kondensator 4 aufgeladen wird.
Beim Lauf über den unteren Teil 10c der Vergleichsflanke ICb. lOc ladet der negative Impuls 2a den Kondensator 5 auf eine entgegengesetzt gerichtete Spannung.
Es werden also die Kondensatoren 4 und 5 zeitlich nacheinander auf entgegengesetzte Spannungen aufgeladen und diese Ladungen (Spannungssprünge) dann auf den Kondensator 18 übertragen. Der Ein- fluss der Ladung des Kondensators 5 überwiegt, weil die vom Kondensator 4 stammende Ladung zum Teil schon verlorengegangen ist (über die Widerstände 14,15, 12). Es tritt demnach eine Regelspannung am Kondensator 18 auf, so dass die Frequenz des zur Reaktanzröhre 17 gehörigen Schwingungserzeugers in Richtung auf die Frequenz der empfangenen Impulse nachgesteuert wird.
Bei umgekehrter Laufrichtung der Impulse 2a und 2b in Fig. 2 wird beim Hinweglaufen über die Flanke 10d der Kondensator'5 und dann beim Hinweglaufen über die Flanke 10b der Kondensator 4 auf eine umgekehrt gerichtete Spannung aufgeladen. Dadurch entsteht am Kondensator 18 eine Regelspannung dieser umgekehrten Richtung. Sie ist jedoch grösser als die Regelspannung bei der zuerst angenommenen Laufrichtung, weil die für die Aufladung des Kondensators 4 massgebende Flanke lOb flacher verläuft als die für die Aufladung des Kondensators 5 massgebende Flanke 10c und deshalb die Ladezeit entsprechend länger ist und deshalb nicht die volle Aufladung erreicht wird. Dadurch sind die Fangbereiche auf beiden Seiten vom Nullpunkt der Regelspannungskurve der Phasenvergleichsschaltung (Regelspannung null) verschieden gross.
Durch diese unterschiedliche Steilheit der Teile lOb und 10c der Vergleichsflanke ergibt sich also eine Unsymmetrie der erzeugten Regelspannung.
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Zur Vermeidung dieses Nachteils wird gemäss der Erfindung bei einer Schaltung nach Fig. l dem
Impuls 10 in Fig. 3 ein einseitig gerichteter Impuls 20 in Fig. 3b solcher Polarität überlagert, dass nach
Fig. 3c die Amplitude der negativen Halbschwingung (d. h. der der Rückflanke des ursprünglichen Im- pulses entsprechenden Halbschwingung) grosser ist als die der andern Halbschwingung. Durch diese
Massnahme wird erreicht, dass die Regelspannungskurve, d. h. die Kurve der der Röhre 17 zugeführten
Regelspannung, über die Frequenz aufgetragen, symmetrisch wird. Dadurch wird eine Einstellung des
Ruhepunktes der Phasenvergleichsschaltung abweichend vom Nullpunkt, wie sie bei der Schaltung nach
Fig. l erforderlich ist (mit dem Potentiometer 15), überflüssig.
Für den Abgleich des Empfängeroszilla- tors ist eine Regelspannung von 0 V als günstigster Arbeitspunkt zu betrachten.
Die gegenüber Fig. l notwendige Änderung ist in Fig. 4 dargestellt, bei der gleiche Teile wie in
Fig. l mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dort wird ein von der Zeilenablenkschaltung abgelei- teter positiver, der Rechteckform angenäherter Rücklaufimpuls 9 einem Differenzierglied zugeführt, wel- ches aus einem Kondensator 21 sowie zwei Widerständen 22 und 23 besteht, wobei dem Widerstand 23 ein Kondensator 24 parallelgeschaltet ist. Dem so differenzierten Impuls wird erfindungsgemäss ein ne- gativ gerichteter Impuls 20 etwa der gleichen Dauer zugeführt. Vorzugsweise wird dieser negativ gerich- tete Impuls ebenfalls von der Zeilenablenkschaltung abgenommen und dem Verbindungspunkt des Kondensators 21 und des Widerstandes 22 über einen Widerstand 25 zugeführt.
Dadurch ergibt sich an dem
Verbindungspunkt 8 der Dioden 6 und 7 ein Vergleichsimpuls gemäss Fig. 3c.
Bei einem weiteren in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der differenzierte Vergleichsimpuls der Mittelanzapfung 30 des Übertragers 3 zugeführt, wobei die Phasenvergleichsschaltung gegenüber der in Fig. l dargestellten Schaltung insofern anders ausgeführt ist, als die Impulse 2a und 2b über Kondensatoren 31 und 32 der Kathode einer Diode 6 bzw. der Anode einer Diode 7 zugeführt werden, die über Widerstände 35 und 36 mit Masse verbunden sind. Die den Kondensatoren 31 bzw. 32 abgewandten Elektroden der Dioden 6 bzw. 7 sind über das rechts dargestellte Filter mit der Reaktanzröhre verbunden. Bei dieser Schaltung sind die Kondensatoren 31 und 32 so gross ausgebildet, dass sie zusammen mit dem Filterkondensator 37 die Funktion des Kondensators 18 in Fig. l übernehmen, so dass auf diesen zusätzlichen Speicherkondensator 18 verzichten werden kann.
Die Ladungen der Kondensatoren 31 und 32 sperren die Dioden 6 und 7, so dass eine schnelle Entladung des Filterkondensators 37 über die Dioden verhindert wird.
Die unterschiedlichen Amplituden des Vergleichsimpulses können bei dieser Schaltung entweder durch eine Schaltung erreicht werden, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist oder, wie im folgenden an Hand der Fig. 5 naher beschrieben, durch Zuführung verschieden grosser Vergleichsimpulse zu den beiden Zweigen der Phasenvergleichsschaltung. Zu diesem Zweck werden die inneren Enden der Wicklungen 38 und 39 über einen Widerstand 40 miteinander verbunden. Dem Ende 30 der Wicklung 38 wird dabei der Impuls 9 über einen Kondensator 21 und einen Widerstand 22 zugeführt. Das dem Punkt 30 abgewandte Ende 43 des Widerstandes 40 ist über einen Widerstand 44 mit Masse verbunden.
Auf diese Weise ergibt sich ein Differenzierglied, welches die Form des differenzierten Impulses bezüglich der beiden Zweige 38 und 39 unverändert lässt, jedoch die Amplitude bezüglich der beiden Zweige 38 und 39 verschieden gross macht (oben klein, unten gross), ohne dabei die Symmetrie der Phasenvergleichsschaltung bezüglich der Impulse 2a und 2b zu stören. Die Gleichrichter werden jeweils nur von der einen Halbschwingung der Vergleichsimpulse gesteuert.
Ein ahnliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt, bei dem die Vergleichsimpulse durch Differenzierung der vom Video-Signal abgetrennten Synchronimpulse gewonnen werden, während die örtlich erzeugten Impulse mit entgegengesetzter Polarität unverandert verwendet werden. Bei dieser Schaltung werden Synchronimpulse von der Anode der letzten Röhre 1 der Abtrennstufe abgeleitet und mit einem einen Kondensator 50 sowie zwei Widerstande 51 und 52 enthaltenden Differenzierglied differenziert. Der Verbindungspunkt 53 des Widerstandes 51 und des Kondensators 50 wird mit der Kathode einer Diode 7 verbunden, während der Verbindungspunkt 55 der Widerstande 51 und 52 mit der Anode einer Diode 6 verbunden ist.
Die Dioden 7 und 6 sind über Widerstände 57 und 58 miteinander verbunden und erhalten über Kondensatoren 31 bzw. 32 an ihrer Anode bzw. an ihrer Kathode positiv bzw. negativ gerichtete Impulse, die z. B. am Zeilenablenktransformator verfügbar sind. Die Regelspannung wird zu einem in Serie mit den Widerständen 51 und 52 geschalteten Filter 16 geleitet und nach Siebung der Reaktanzröhre 17 zugeführt.