DE1105908B - Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Regelsignals in Abhaengigkeit vom Phasenunterschied zwischen einem rechtwinkligen Impuls und einem saegezahnfoermigen Signal - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Regelsignals in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen einem nahezu rechtwinkligen Impuls- und einem sägezahnförmigen Signal, welche Anordnung mindestens zwei Scheitelgleichrichter mit ihren zugehörenden Schaltelementen enthält, wobei die Summe der beiden Vergleichssignale einem und die Differenz dem anderen Gleichrichter zugeführt wird.

Eine solche Vorrichtung wird unter anderem als Phasendetektor in einem Fernsehempfänger verwendet, wobei das impulsförmige Signal das Synchronisiersignal ist, das aus dem Videosignal erhalten wird, während das sägezahnförmige Signal aus einem dem Ortsoszillator entstammenden Signal abgeleitet wird. Das erzeugte Regelsignal wird zur Nachregelung des Ortsoszillators benutzt.

Dabei wird, wenn ein nahezu rechtwinkliger Impuls auf eine Flanke des sägezahnförmigen Signals überlagert wird, sowohl der während der Dauer eines Impulses auftretende Wert des Summen- als auch der des Differenzsignals eine Neigung aufweisen, die sich nahezu parallel zu der erwähnten Flanke erstreckt.

Der Schaltungsanordnung nach der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Konfiguration von Summen- und Differenzsignal eine Änderung des erzeugten Regelsignals bei einer lange dauernden Änderung der Impulsdauer des impulsförmigen Signals, z. B. infolge Änderungen auf der Senderseite, mit sich bringt, ohne daß der Phasenunterschied zwischen den beiden Signalen sich ändert. Dies bedeutet, daß der Ortsoszillator unnötig nachgeregelt werden würde.

Um dies zu verhüten, ist die Schaltungsanordnung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche das zugeführte impulsförmige Signal derart verformt wird, daß sowohl der Maximalwert des Summen- als auch der Minimalwert des Differenzsignals jeweils die beiden Gleichrichter in demselben Augenblick leitend machen.

Eine mögliche Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 einen an sich bekannten Phasendetektor; Fig. 2 und 3 dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise und der Nachteile des Phasendetektors nach Fig. 1 ; Fig. 4, 7 und 9 zeigen erfindungsgemäß verbesserte Phasendetektoren, und

Fig. 5, 6 und 8 dienen zur Erläuterung der Phasendetektoren nach den Fig. 4, 7 und 9.

Nach Fig. 1 wird das aus dem Videosignal abgeleitete impulsförmige Synchronisiersignal 1 über den Transformator 2 dem eigentlichen Phasendetektor zugeführt, der aus dem Gleichrichtelement 3 mit dem zugehörigen Kondensator 4 und dem Widerstand S und dem Gleich-

Schaltungsanordnung

zum Erzeugen eines Regelsignals

in Abhängigkeit vom Phasenunterschied zwischen einem rechtwinkligen Impuls und einem sägezahnförmigen Signal

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. E. Walther, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 10. Oktober 1958

Peter Johannes Hubertus Janssen

und Wouter Smeulers, Eindhoven (Niederlande),

sind, als Erfinder genannt worden

richtelement 6 mit zugehörigem Kondensator 7 und Widerstände besteht. Zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 5 und 8 und dem Mittenabgriff der Sekundärwicklung des Transformators 2 ist die Signalquelle 9 eingeschaltet, die das sägezahnförmige Signal 10 liefert. Dieses sägezahnförmige Signal ist von dem von dem Ortsoszillator stammenden Signal abgeleitet, aber einfachheitshalber ist die ganze dazu erforderliche Schaltung in Fig. 1 durch die Quelle 9 angedeutet.

Die Kathode des Gleichrichterelementes 3 und die Anode des Elementes 6 sind miteinander verbunden und an den Ausgangskondensator 11 gelegt.

Die in Abhängigkeit von dem Phasenunterschied zwischen den Signalen 1 und 10 erzeugte Regelspannung über dem Kondensator 11 wird über die Leitung 12 dem (nicht dargestellten) Ortsoszillator zugeführt.

Um die Nachteile dieser Schaltungsanordnung zu erläutern, sind in den Fig. 2 und 3 die verschiedenen Spannungen angegeben. Fig. 2 a zeigt die von der Spannungsquelle 9 gelieferte Spannung 10, zu der die von der halben Sekundärwicklung gelieferte in Fig. 2 b dargestellte impulsförmige Spannung 13 addiert wird. Das Ergebnis ist in Fig. 2 c veranschaulicht, und aus dieser Figur ist ersichtlich, daß der Maximalwert dieser Summenspannung während der Zeit t_z—£_x keinen konstanten

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Wert hat, daß diese jedoch eine Neigung besitzt, die Wicklungssinn weiterwickelt, so daß die Impulsspannung nahezu parallel zur Flanke der sägezahnförmigen Span- 21 die gleiche Polarität hat wie das Signal 18.
nung 10 ist, auf welche der Impuls 13 überlagert ist. Auf ähnliche Weise wird das neue Kombinations-

Diese in Fig. 1 mit 14 bezeichnete kombinierte Spannung signal 15' (in Fig. 6 c aufgetragen) erhalten, indem von wird über den Kondensator 4 dem Gleichrichterelement 3 5 dem Signal 10 (Fig. 6 a) das Signal (Fig. 6 b) subtrahiert zugeführt. In Zusammenhang mit der Wahl der Zeit- wird. Zwar ist die Polarität des Signals 19 gleich der konstante des Netzwerkes 4, 5 ist der Gleichrichter 3 ein des Signals 18, aber das mit dem Kondensator 7 ver-Scheitelgleichrichter, so daß er auf den Scheitel des bundene Ende des Widerstandes 17 ist negativ gegenüber Signals 14 anspricht. Fig. 3 veranschaulicht auf gleiche dem anderen Ende dieses Widerstandes, so daß tatsächlich Weise, wie das kombinierte Signal 15 zum Steuern des io das Signal 19 subtrahiert werden muß.
Gleichrichtelementes 6 erzielt wird. Dazu zeigt Fig. 3 a Es sei bemerkt, daß für den Idealfall die Neigung des

wieder die Spannung 10, und in Fig. 3 b ist das von der Signals 18 gleich, aber entgegengesetzt der des Signals 10 anderen Hälfte der Sekundärwicklung gelieferte impuls- sein müßte. In der Praxis genügt auch eine sich etwas förmige Signal 16 veranschaulicht und in Fig. 3c das davon unterscheidende Spannung.
Kombinationssignal 15. Auch in diesem Falle macht das 15 Es wird einleuchten, daß zum Erzielen einer guten Netzwerk 7, 8 den Gleichrichter 6 zu einem Scheitel- integrierten Spannung 18, die der vorerwähnten Bedingleichrichter, der auf den Scheitel des Signals 15 anspricht. gung genügt, die Zeitkonstante des Netzwerkes 16,17

Ein Vergleich der Fig. 2 c und 3 c zeigt, daß der Gleich- gegenüber der Impulsdauer des Signals 1 groß sein muß, richter 3 in dem Augenblick t_v der Gleichrichter 6 in dem z. B. drei- bis zehnmal die Zeitdauer t₂—t_v während auch Augenblick i₂ anspricht. Wenn aus irgendeinem Grunde, 20 die Amplitude des Signals 20 hinreichend groß sein muß, z. B. durch den Übergang von einem Sender auf einen um ein geeignetes Ausgangssignals 18 zu erzielen,
anderen, die Impulsdauer nicht t_z —t_x see, sondern Es soll selbstverständlich dafür gesorgt werden, daß

I₂'—1₁ see betragen würde, so wird der Gleichrichter 3 in denO°-Phasenlagen nach den Fig. 5 und 6 der Maximalebensogut in dem Augenblick t_x wirksam werden, während wert, des Signals 14' gleich dem Minimalwert des Signals der Augenblick des Wirksamwerdens des Gleichrichters 6 25 15' ist. Dies läßt sich auf sehr einfache Weise erzielen, sich hingegen nach dem Augenblick i₂' verschoben hat. indem der Abgriff 22 auf der richtigen Höhe angebracht Daraus folgt, daß infolge dieser Kürzung der Impuls- wird.

dauer die von dem Gleichrichter 6 gleichgerichtete Sowohl in den Fig. 2 und 3 als auch in den Fig. 5 und 6

Spannung kleiner sein wird als die von dem Gleichrichter 3, ist stets die 0°-Phasenlage angegeben. Vorstehendes gilt so daß über dem Kondensator 11 eine positive Spannung 30 jedoch in gleichem Maße, wenn ein bestimmter Phasenauftritt, trotz der Tatsache, daß der ursprüngliche unterschied zwischen den Signalen 1 und 10 vorherrscht. Phasenunterschied zwischen den Signalen 10 und 1 gleich- I_n diesem Falle wird über dem Kondensator 11 eine geblieben ist. Die positive Spannung über dem Konden- Regelspannung erzeugt, die in der Schaltung nach Fig. 1 sator 11 würde den Ortsoszillator nachregeln, so daß ein abhängig, in der Schaltung nach Fig. 4 unabhängig von unerwünschter Phasenunterschied zwischen den beiden 35 der Impulsdauer des Signals 1 ist.
erwähnten Signalen entsteht. Wird die Impulsdauer Ein zweiter erfindungsgemäß verbesserter Phasenlänger, so erfolgt eine entgegengesetzte Erscheinung, und detektor ist in Fig. 7 dargestellt. Es ist nicht notwendig, es wird eine negative Spannung am Kondensator 11 den den Gleichrichtern 3 und 6 zuzuführenden Signalen erzeugt. . während der ganzen Impulsdauer oder während wenig-

Um diesen Nachteil zu beheben, soll dafür gesorgt 40 stens eines Teiles derselben einen konstanten Maximalwerden, daß sowohl der Maximalwert des Summensignals bzw. Minimalwert zu erteilen; es genügt, diese Werte 14 der Signale 1 und 10 als auch der Minimalwert des in dem gleichen Augenblick auftreten zu lassen. Die Unterschiedssignals 15 dieser beiden Signale die beiden beiden Gleichrichter werden dabei stets in demselben Gleichrichter gleichzeitig leitend machen. Augenblick leitend gemacht.

Dazu ist es notwendig, das zugeführte impulsförmige 45 Ändert sich die Impulsdauer, so wird dieser Augen-Signal zu verformen, so daß der ursprüngliche rechtwinklige blick zwar verschoben, aber die beiden Gleichrichter Impuls während der Zeitdauer ^₂-I₁ einen zunehmenden werden nach wie vor Strom führen. Diese beiden Ströme und/oder einen abnehmenden Wert annimmt, welche Zu- sind zwar größer bzw. kleiner, je nachdem die Impulsnahmeoder Abnahme derart sein soll, daß nach Addierung dauer zu- bzw. abnimmt. Da lediglich der Unterschied zu und/oder Subtraktion von den verformten Impulsen 50 zwischen den beiden Strömen das endgültige zu erzeuvon dem Signal 10 während der Zeitdauer t₂—t_x die gende Regelsignal bedingt, ist dieses Signal unabhängig gewünschten Summen- und Differenzsignale entstehen von der Impulsdauer.

mit Maximal- bzw. Minimalwerten, die in demselben Nach Fig. 7 ist dies dadurch erzielt, daß lediglich die

Augenblick oder in denselben Augenblicken auftreten. integrierte Spannung am Kondensator 16 zur Verfor-

Fig. 4 zeigt einen ersten erfindungsgemäß verbesserten 55 mung des Impulses verwendet wird. Dazu ist die Sekun-Phasendetektor. Diese Verbesserung besteht aus einem därwicklung des Transformators 2 mit zwei Anzapfungen Netzwerk, das durch den Kondensator 16 und den 23 und 24 versehen. Zwischen der Anzapfung 23 und dem Widerstand 17 gebildet wird. Über einem Teil dieses oberen Ende der Sekundärwicklung ist das integrierende Netzwerkes, d. h. über dem Kondensator 16, entsteht eine Netzwerk eingeschaltet. Die Zeitkonstante dieses Netzintegrierte Spannung 18, und über dem anderen Teil dieses 60 werkes und die Amplitude des über diesem Teil der Netzwerkes, d. h. über dem Widerstand 17, entsteht der Wicklung entstehenden impulsförmigen Signals 25 sind Unterschied 19 des ursprünglich zugeführten Impulses 20 dann derart, daß das über dem Kondensator 16 erzeugte und des integrierten Signals 18. Signal 26 eine Neigung hat, die mindestens gleich der

Das gewünschte Kombinationssignal 14' (in Fig. 5d Neigung der Flanke des sägezahnförmigen Signals 10, veranschaulicht) wird dadurch gebildet, daß zu der von 65 vorzugsweise größer als diese ist. Außerdem muß die der Signalquelle 9 erhaltenen Spannung 10 (Fig. 5 a) die Polarität des Signals 25 derart sein, daß die Neigung integrierte Spannung 18 (Fig. 5 b) und die nicht ver- des Signals 26 der des Signals 10 entgegengesetzt ist. formte Impulsspannung 21 (Fig. 5 c) addiert werden. Die Zwischen den Anzapfungen 23 und 24 entsteht wieder Impulsspannung 21 erhält man dadurch, daß man die ein impulsförmiges Signal 27, während die Quelle 9 Sekundärwicklung das Transformators 2 mit demselben 70 zwischen der Anzapfung 24 und Erde eingeschaltet ist.

Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß durch Addierung des Signals 26 (Fig. 8b) und des Signals 27 (Fig. 8c) zum. Signal 10 (Fig. 8 a) das Kombinationssignal 28 (Fig. 8d) erhalten wird.

Auf ähnliche Weise wie bei der Schaltung nach Fig. 1 S wird das Kombinationssignal 29 durch Subtraktion des Signals 30 von dem Signal 10 erhalten. Das Signal 29 ist gleich dem Signal 15 nach Fig. 1, das in Fig. 3 c angegeben ist. Ein Vergleich der Fig. 8d und 3 c zeigt, daß beide Gleichrichter in dem Augenblick t₂ ansprechen werden. Indem außerdem die Anzapfungen 23 und 24 richtig gewählt werden, kann dafür gesorgt werden, daß in der 0°-Phasenlage der Maximalwert des Signals 28 im absoluten Sinne gleich dem Minimalwert des Signals 29 ist.

Weiter ist in Fig. 8 a angegeben, daß der spitze Winkel zwischen der schrägen Flanke und der Horizontalen tx° beträgt. Sorgt man dafür, daß der spitze Winkel der in Fig. 8 b veranschaulichten Spannung 2 <%° beträgt, so ist die in der Zeitspanne t₂ —\ auftretende Neigung des Signals 28 gleich, aber gegenphasig der des Signals 29. Dies bedeutet, daß die über dem Kondensator 11 erzeugte Regelspannung nahezu unabhängig von der Impulsdauer stets den gleichen Wert hat bei einer bestimmten Phasenlage der Signale 1 und 10.

Es ist auch möglich, den Maximalwert des Signals 28 und den Minimalwert des Signals 29 mit dem Augenblick t_x zusammenfallen zu lassen. Dazu wird (s. Fig. 9) das von dem Kondensator 16 abgewendete Ende des Widerstandes 17 mit der Anzapfung 24 verbunden, und das andere Ende des Kondensators 16 wird an das untere Ende der Sekundärwicklung angeschlossen. Die Quelle 9 bleibt zwischen Erde und Anzapfung 24 eingeschaltet. Die Anzapfung 23 erübrigt sich dabei. Die Zusammensetzung der Spannung am Widerstand 17 und des Signals 10 ergibt das gewünschte Kombinationssignal 29', dessen Minimalwert in dem Augenblick ^₁ auftritt. Das dem Element 3 zugeführte Signal 28' ändert sich nicht und hat die in Fig. 2 c veranschaulichte Gestalt.

Die Bemessung des Netzwerkes 16, 17 bleibt dieselbe. Es soll nur dafür gesorgt werden, daß die Amplitude des diesem Netzwerk zugeführten Impulses so groß ist, daß die integrierte Spannung eine Neigung nach Fig. 8 b hat. Wenn mehr als zwei Gleichrichter verwendet werden, kann stets dafür gesorgt werden, daß der betreffende Gleichrichter eine Summen- bzw. eine Differenzspannung erhält, die den in Fig. 4 angegebenen Signalen 14' und 15' entspricht.

Es sei weiter bemerkt, daß senderseitig stets die Vorderflanke jedes Impulses festgelegt wird. Eine Änderung der Rückflanke ruft bei dem System nach der so Erfindung keine Phasenänderung des von dem Ortsoszillator erzeugten Signals hervor. Sollte zufälligerweise, z. B. infolge einer Störung, eine Vorderflanke eines einzigen Impulses sich verschieben, so hat dies infolge der integrierenden Wirkung des Kondensators 11 keinen Einfluß. Andere Änderungen der Vorderflanke bedeuten eine Änderung des Synchronisiersignals auf der Senderseite, und denen muß und kann der Phasendetektor folgen.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE: 60

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Regelsignals in Abhängigkeit von dem Phasenunterschied zwischen einem nahezu rechtwinkligen Impuls und einem sägezahnförmigen Signal, welche Anordnung aus mindestens zwei Scheitelgleichrichtern mit ihren zugehörenden Schaltelementen besteht, und die Summe beider Vergleichssignale einem Gleichrichter und deren Differenz dem anderen Gleichrichter zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, ■ durch welche das zugeführte impulsförmige Signal derart verformt wird, daß sowohl der Maximalwert des Summen- als auch der Minimalwert des Differenzsignals jeweils die beiden Gleichrichter in demselben Augenblick leitend machen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit mindestens zwei Signalquellen, zum Liefern unverformter rechtwinkliger Impulse und mit einer Signalquelle zur Lieferung des sägezahnförmigen Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem integrierenden Netzwerk bestehen, das an eine der ersten beiden Signalquellen, die unverformte Impulse liefern, angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das sägezahnförmige Signal liefernde Quelle einerseits über denjenigen Teil des Netzwerkes, der das integrierte Signal liefert, und über eine zweite Signalquelle, die einen unverformten Impuls liefert, mit einem Gleichrichter und andererseits über denjenigen Teil des Netzwerkes, der die Differenz zwischen dem dem Netzwerk zugeführten Impuls und dem integrierten Signal liefert, mit dem anderen Gleichrichter gekoppelt ist (Fig. 4).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das sägezahnförmige Signal liefernde Quelle einerseits über eine zweite Signalquelle, die einen unverformten Impuls liefert, und denjenigen Teil des Netzwerkes, der das integrierte Signal liefert, mit einem Gleichrichter und andererseits über eine dritte Signalquelle, welche einen unverformten Impuls liefert, mit dem anderen Gleichrichter gekoppelt ist (Fig. 7).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das sägezahnförmige Signal liefernde Quelle einerseits über eine zweite, einen unverformten-Impuls liefernde Quelle mit einem Gleichrichter und andererseits über denjenigen Teil des Netzwerkes, der die Differenz zwischen dem dem Netzwerk zugeführten Impuls und dem integrierten Signal liefert, mit dem anderen Gleichrichter gekoppelt ist (Fig. 9).

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das integrierende Netzwerk aus der Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstands mit einer Zeitkonstante besteht, die gegenüber der Impulsdauer groß ist, z. B. drei- bis zehnmal diese Impulsdauer beträgt.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der von den erwähnten Signalquellen gelieferten unverformten Impulse derart sind, daß in der 0°-Phasenlage zwischen Impuls und Sägezahnsignal der Maximalwert des Summensignals im absoluten Sinne gleich dem Minimalwert des Differenzsignals ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des von der ersten Signalquelle gelieferten unverformten Impulses derart ist, daß bei der erwähnten Zeitkonstante des Netzwerkes die Neigung des integrierten Signals nahezu gleich und gegenphasig zu der Neigung der Flanke des Sägezahnsignals ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, S, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des von der ersten Signalquelle gelieferten unverformten Impulses derart ist, daß bei der erwähnten Zeitkonstante des Netzwerkes die Neigung des integrierten Signals nahezu doppelt so steil ist

wie die Neigung der Flanke des Sägezahnsignals und in entgegengesetzter Richtung verläuft.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die verschiedenen Signalquellen zum Liefern der unverformten Impulse durch die mit mindestens einer Anzapfung versehene

Sekundärwicklung eines Transformators gebildet werden, dessen Primärwicklung das ursprüngliche impulsförmige Signal zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das integrierende Netzwerk zwischen einem der Enden der Sekundärwicklung und der erwähnten Anzapfung eingeschaltet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen