DE1762385A1 - Phasendiskriminator - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. ¥eickmann, Dr. Ing. A.Weickmann

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

iÜBM 8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

Ampex Corporation, 401 Broadway, Redwood öity, California 94063, USA

Phasendiskriminator

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Phasendiskriminator zur Erzeugung eines der Phasendifferenz von einem ersten und zweiten impulsförmlgeη Eingangssignal entsprechenden Signals.

Es sind Phasendiskriminatoren angegeben worden, bei denen mittels der- Prüf-Halte-Methode die Phasen τοη zwei Eingangsimpulsen verglichen werden. Dabei wird typisoherweise ein lineares sägezahnförmiges Signal als Funktion eines Ein gangsimpulses erzeugt, wobei das Niveau dee Sägezahn-Signals durch den zweiten Impuls geprüft wird. Das sägezahnförmige Si^kjtetfi^W 'Wf* ^rüfsohalter an eine

Haltekapazität gekoppelt. Der P_rüfschalter wird für die Dauer eines als Funktion des zweiten Impulses erzeugten Prüfimpulses geschlossen. Daher wird die Kapazität auf das Niseau des sägezahnfb'rmigen Signals aufgeladen, das in dem Moment vorhanden ist, wenn der zweite Impuls erzeugt wird. Der in der Haltekapazität gespeicherte V/ert ist daher ein Maß für die zwischen der Erzeugung der beiden Impulse verstrichenen Zeit und damit der Phasendifferenz zwischen diesen Impulsen.

Bekannte Prüf-Halte-Diskriminatoren der vorgenannten Art sind wegen einer starken Temperaturdrift und wegen Speisespannungsschwankungen nachteilig. Weiterhin ist wesentlich, daß die Prüfgenauigkeit und -zuverlässigkeit aufgrund der relativ langsamen Betriebsgeschwindigkeit von vorhandenen Prüfschaltern begrenzt ist. Aufgrund der langsamen Betriebsgeschwindigkeit wird das Prüfintervall relativ lang gemacht, woraus sich ergibt, daß eine zu große Sägezahnlänge mit einer reduzierten Genauigkeit geprüft wird. Die Reduzierung des Prüfintervalls bei bekannten Diskrimlnatoren erfordert re-

lativ kleine Haltekapazitäten, um diese während des Prüfintervalls auf einen ausreichend hohen Wert aufladen zu können. Derartig kleine Kapazitäten sind in ihren Haltezeiten begrenzt. Der Versuch, die Genauigkeit von bekannten Prüf-Halte-Phasendiskrimioatoren in einer Hinsicht zu verbessern, führt aufgrund des oben dargelegten Sachverhaltes

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dazu, daß die Genauigkeit in anderer Hinsicht verschlechtert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Phasendiskriminator der in Rede stehenden Art zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Phasendiskriminator der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

einen ersten und zweiten Sägezahngenerator, die als Punktion " jedes Impulses des ersten und zweiten Eingangssignala ein erstes und zweites sägezahnförmiges Signal mit gleichem Anstieg erzeugen, einen an den ersten Sägezahngenerator angekoppelten Niveaudetektor zur Erzeugung eines Prüfimpulses als Punktion des ersten, auf ein vorgegebenes Schwellwertniveau ansteigenden sägezahnförmigen Signals, einen Prüfschalter, welcher den zweiten Sägezahngenerator an eine Haltekapazitat angekoppelt und durch eine Impulsformerstufe, welche den üiveaudetektor an den Prüfschalter ankoppelt, um ( diesen als Punktion des Prüfimpulaes zu schließen und damit die Haltekapazität als Punktion des zeitlich entsprechenden Niveaus des zweiten sägezahnförmigen Signals aufzuladen.

Der vorstehend gekennzeichnete Prüf-Halte-Phasendiskr±minator gemäß der Erfindung besitzt eine wesentlich verbesserte Genauigkeit.

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Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindungwerden zwei Sägezahngeneratoren in abgestimmter Schaltungderart verwendet, daß sie ein Phasendifferenz-Ausgangssignal liefern, das im wesentlichen unabhängig von Temperatur- und Speisespannungsschwankungen ist.

Gemäß einem v/eiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung kann ein Sägezahn-Sperrkreis verwendet werden, um die PrUfgenauigkeit und - zuverlässigkeit zu verbessern, wobei dennoch ein sehr langes Prüfintervall zulässig ist. Aufgrund des langen Prüfintervalls kann eine relativ große Ladung auf die Haltekapazität übertragen werden. Daher kann eine große Haltekapazität verwendet werden, woraus sich eine lange Haltezeit ergibt.

Die Sägezahngeneratoren im Phasendiskriminator gemäß der Urfindung enthalten eine Kapazität und eine Konstantstromquelle, welche die Kapazität auflädt. Die Konstantstromquellen sind so ausgebildet, liefern als Funktion des ersten und zweiten Eingangsignals einen konstanten Strom in die Kapazität, woraus sich wiederum die Erzeugung des ersten und zweiten sägezahnförmigen Signals dreh die Kapaz8itäten ergibt. Der Niveaudetektor ist an die Kapazität des ersten Sägezahngenerators angeschaltet und erzeugt einen Plusimpuls vorgegebener Dauer als Funktion des ersten, durch einen vorgegebenen Schwellwert verlaufenden sägezahnförmißen Signals. Der Prüfschalter koppelt die Kapazität des zweiten

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Generators an die Haltekapazität, wobei der Prüfschalter als Punktion des Prüfimpulses und für dessen Dauer geschlossen wird. Die Haltekapazität wird auf den Wert des zweiten sägezahnförmigen Signals aufgeladen, der in dem Augenblick vorhanden ist, wenn das erste sägezahnförmige Signal den vorgegebenen Schwellwert durchläuft. Das durch die Haltekapazität gespeicherte Potential ist daher der Differenz der Vierte der sägezahnförmigen Signale in einem gegebenen Zeitpunkt und daher der Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen proportional.

Die im Vorstehenden erläuterte Auslegung der Schaltung macht es möglich, daß die Kapazitäten und die Komponenten der Konstantstromquellen der Sägezahngeneratoren in geeigneter Weise aneinander angepaßt und abgestimmt werden können, so daß Temperaturänderungen und Speisepannungsänderungen beide Sägezahnsignale in gleicher Weise beeinflußen. Der Gesamtbetrieb ist daher unabhängig von temperatur- und Speisespannungsschwankungen.

Der vorgenannten Sägezahn-Sperrkreis ist zwischen den iJiveaudetektor und die Ko ns ta nt Stromquelle des zweiten Liäge.^riahngenerators geschaltet, um den Stromfluß von dieser Konrroatitstromquelle zur Kapazität des zweiten Sägezahngenerators als Punktion des Prüfimpulses und für dessen uauer scanellabzuschalten. Das zweite Sägezahneignal wird

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daher in dem Moment abgeschaltet, in dem das erste Sägezahnsignal den vorgegebenen Schwellwert durchläuft. Der Wert, den das zweite Sägezahnsignal im Moment des Abechaltens besitzt, wird während des Prüfintervalls auf die Haltekapazität übertragen. Bei Abschaltung des Sägezahnsignals wird eine größere Prüfgenauigkeit und -zuverlässigkeit erhalten, auch wenn ein sehr langes Prüfintervall vorhanden ist.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Phasendiskriminators gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild des in Fig. 1 als Blockschaltbild dargestellten Phasendiskriminators gemäß der Er- ^ findung; und

Fig. 3 eine graphische Darstellung, des zeitlichen Verlaufs derSpannung an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 enthält der Phasendiskriminator gemäß der Erfindung zwei Sägezahngeneratoren 10 und 11 mit jeweils einer Eingangsklemme 12 und 13, an der die in der Phase

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su vergleichenden impulsförmigen Eingangssignale eingespeist werden. Als Punktion einer vorgegebenen Planke der impuIsförmigen Eingangssignale erzeugen die Sägezahngoneratoren sägezahnförmige Signale mit identischem linearem Anstieg, welcher durch ein an eine Empfindlichkeitsregelklemme 14 angegebenes Potential bestimmt wird. Die relativen Niveaus der sägezahnförmigen Signale sind in einem gegebenen Zeitpunkt ein Maß für die Zeitverschiebung zwischen den vorgegebenen Planken der Signalimpulse und damit der Phase zwischen diesen.

Damit die Augenbliekswerte der Sägezahnsignale zur Erzeugung eines der Phasendifferenz zwisehen den impulsförmigen Eingangssignalen entsprechenden Signals an einer Ausgangsklemme 16 periodisch verglichen werden können, enthält der Diskriminator eine Prüf-Halte-Anordnung. Zu diesem Zweck ist derAusgang des Sägezahngenerator 11 über einen Pufferverstärker 17 mit der Verstärkung 1 an einen Prüfschalter

18 angeschaltet, der seinerseits an eine Haltekapazität

19 angekoppelt ist. Die Kapazität ist über einen Pufferverstärker 21 mit der Verstärkung 1 an die Ausgangsklemme 16 angeschaltet. Der normalerweise offene Prüfschalter wird als Punktion eines auf seine Steuerklemme gegebenen Prüfimpulses geschlossen, um das vorhandene Niveau des sägezahnförmigeu Signals vom Generator 11 auf die Haltekapazität zu geben und diese damit auf ein proportionales .Niveau aufzu-

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laden. Der Prüfimpuls wird durch einen an den Ausgang des Sägezahngenerators 10 angeschalteten Niveaudetektor 22 erzeugt, der seinerseits vorzugsweise an einen Impulsformer 23 angeschaltet ist. Der Ausgang dieses Impulsformers ist an die Steuerklemme des Prüfschalters angekoppelt. Der Niveaudetektor erzeugt als Funktion des durch einen vorgegebenen Schwellwert, beispielsweise Null, laufenden sagezahnförmigen Signals vom Generator 10 einen AusgangsimpuIs. Dieser Ausgangsimpuls wird durch den Impulsformer 23 in einen Prüfimpuls mit vorgegebener fester Impulsdauer umgeformt. Der Prüfschalter wird auf diese Weise für die Dauer des Prüfimpufees geschlossen, wobei normalerweise der Teil des sagezahnförmigen Ausgangssignals des Generators11, der während der Dauer des Prüfimpulses vorhanden ist, auf die Haltekapazität gegeben wird. Dieser Teil des sagezahnförmigen Signals besitzt nicht nur ein einziges Niveau, so daß das Prüfintervall im Interesse der Genauigkeit so krz als möglich sein sollte. Das Vorhandensein eines kurzen Prüfintervalls erfordert jedoch eine kleine Haltekapazität, damit eine ausreichende Ladung während des PrüfIntervalls in dieser Kapazität gespeichert werden kann, ohne daß ein zu großer Ladestrom erforderlich ist. Die Haltezeit der Bpazität ist daher entsprechend begrenzt. Eine weitere in Rechnung zu stellende Schwfc rigkeit besteht darin, daß der Prüfschalter normalerweise in seiner Betätigungegeschwindigkeit begrenzt ist, so daß

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eine relativ lange Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, in dem das Ausgangssignal des Generators 10 durch den Schwellwert läuft und der Zeit, in der das Ausgangssignal des Generators 11 geprüft wird, vorhanden ist. Dieser Sachverhalt beeinflußt ebenfalls die Genauigkeit des Diskriminators.

Diese Beschränkungen und Schwierigkeiten werden beim Phasendiskriminator gemäß der Erfindung durch einen Sägezahn-Haltekreis 24 vermieden, welcher zwischen den Ausgang des Impulsformers 23 und den Sägezahngenerator 11 geschaltet ist. Dieser Haltekreis stoppt das sägezahnförmige Ausgangssignal des Generators 11 als Punktion der Vorderflanke des Prüfimpulses vom Impulsformer 23 extrem schnell. Wird das Sägezahn-Signal vom Generator 11 in dem Zeitpunkt gestoppt, in dem das sägezahnförmige Ausgangssignal vom Generator 10 durch den Schwellwert läuft, so kann der gestoppte Wert des sägezahnförmigen Signals vom Generator 11 genau geprüft werden, auch wenn der Prüfschalter 18 langsam anspricht. Darüber hinaus kann auch das durch den Impuls vom Impulsformer 23 bestimmte Prüfintervall . relativ lang sein, ohne daß die Meßgenauigkeit beeinflußt wird, da das sägezahnförmige Signal vom Generator 11 vorher auf einem festenWert gestoppt wurde. Die Haltekapazität 19 kann daher relativ groß sein, woraus sich eine Erhöhung der Haltezeit des Diskriminators ergibt.

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Fig. 2 zeigt eine Schaltungsausfuhrungsform des im Vorstehenden anhand des Prinzip-Blocksehaltes nach Fig. 1 beschriebenen Diskriminators gemäß der Erfindung. Der Sägezahngenerator 10 enthält eine konstante Stromquelle mit einem Transistor 26, dessen Emitter-Kollektor-Strecke den Ladezweig für eine Kapazität 27 bildet. Entsprechest enthält der Sägezahngenerator 11 eine Konstantstromquelle mit einem Transistor 28, dessen Emitter-Kollektor-Strecke den Ladezweig für eine Kapazität 29 bildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Transistoren 26 und 28 vom pnp-Typ, deren Kollektoren an die Kapazitäten 27 und 29 angeschaltet sind, welche ihrerseits an Maße geschaltet sind. Die Emitter der Transistoren 26 und 28 sind über Widerstände 31 und 32 mit gleichem Widerstandswert an einen einstellbaren Abgleichwiderstand 33 angeschaltet, dessen Schieber 34 an eine positive Vorspannungsklemme 36 angeschaltet ist. Diese positive Vorspannung beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel +12 Volt. Der Wert des durch die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren 26 und 28 fließenden konstanten Stroms wird durch das Potential bestimmt, das am empflindlichen Regelspannungseingang 14 eingespeist wird. Die Klemme 14 ist an die Basen der Transistoren 26 und 28 angeschaltet.

Die Sägezahngeneratoren 10 und 11 enthalten weiterhin Ladesteuertransistoren 37 und 38 zur Einleitung der Auf-

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ladung der Kapazitäten 27 und 29 und damit zur Erzeugung von sägezahnförmigen Signalen als Punktion der impulsförmigen Eitgmgssignalen an den Klemmen 12 und 13. Die Ladestouertransistoren 37 und 38 sind vorzugsweise komplementär 3U den Konstantstrom-Transistoren 26 und 28; im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Transistoren 27 und 30 als vom ηρη-ϊνρ gekennzeichnet. Die Emitter-Kollektor-Strecken der Ladesteuertransistoren liegen jeweils in Serie zwischen einer Speisespannungsquelle 39 (negativ gegenüber der Klemme 36; im vorliegenden AusfUhrungsbeispiel -3 YoIt) und den Verbindungspunkten der Kollektoren der Konstantstrom- !Eransistören und der Kapazitäten 27 und 29. Dabei sind speziell die Kollektoren der Transistoren 37 und 38 an die vorgenannten Verbindungspunkte und die Emitter an die Klemme 39 angeschaltet. Die Basen der Transistoren 38 und 37 liegen an den Eingangsklemmen 12 und 13. Die Vorspannung an der Klemme 39 besitzt eine Polarität, bei der die Transistoren 37 und 38 normalerweise leitend sind, so daß sich die Kapazitäten 27 und 29 bei fehlenden Eingangsimpulsen an den Klemmen 12 und 13 auf das Niveau der Bezugsspannung an der Klemme 39 entladen und der konstante Strom durch die Transistoren 26 und 28 von den Kapazitäten abgeleitet wird. Bei Eingangsimpulsen an den Klemmen 12 und 13» welche im dargestellten Ausführungsbeispiel negative Impulse sind, werden die Transistoren 37 und 38 gesperrt, so daß die konstanten Ströme durch die Transistoren 26 und 28

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die Kapazitäten vom Wert der Bezugsspannung auf den Wert der Spannung an der Vorspannungsklemme 36 aufzuladen. "beginnen. Dahor werden an den Kapazitäten 27 und 29 Sägezahnsignale mit identischem Anstieg erzeugt, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel ihre Polarität wechseln und durch Null laufen, um eine bipolare Fehlerfunktion an der Ausgangsklemme 16 zu erzeugen.

Um eine Drift in den Sägezahngeneratoren 10 und 11 auszuschließen, sind die Transistoren 26 und 28 bzw. 37 und 38 vorzugsweise komplementäre Transistorpaare, so daß die Transistoren jedes Paar in gleicher V/eise durch die Temperatur beeinflußt werden. Widerstände 31, 32 und 33 sowie die Sägezahn-Kapazitäten 27 und 29 sind sehr temperaturstabile Elemente. Diese Maßnahme stellt in verbindung mit dem Betrieb der Transistoren von gemeinsamen Spannungsspeiseklemmen 36 und 39 sicher, daß die Sägezahngeneratoren unabhängig von Temperatur- und Speisespannungsänderungen werden.

Der Verbindungspunkt zwischen (fern Kollektor des Transistors 26 und der Kapazität 27 ist an den Niveaudetektor 22 angeschaltet, bei welchem es sich um einen kommerziell erhältlichen Typ handelt; diese Stufe wird daher im einzelnen nicht beschrieben. Der Impulsformer 23 enthält vorzugsweise eine Kapazität 41_f welche den Ausgang des Niveaudetektors an die Basis eines Transistors 42 ankoppelt,

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wobei die Basis dieses Transistors an eine Seite eines "Widerstandes 43 angeschaltet ist, dessen andere Seite an Masse liegt. In der hier speziell beschriebenen Schaltung erzeugt der Niveaudetektor einen positiven Impuls als Funktion des durch einen vorgegebenen Schwellwert laufenden Gägeaahn-Signals an der Kapazität 27, wobei es erwünscht ist, daß der entsprechende Prüfimpuls negativ ist. Zu diesem Zweck ist der Transistor 42 vorzugsweise vom pnp-Typ, dessen Emitter an die Vorspannungsquelle 36 und dessen Kollektor über einen Lastwiderstand 44 an eine Vorspannungslclemme 46 entgegengesetzter Polarität angeschaltet ist. An der Klemme 46 liegen im vorliegenden Ausführungsbeispiel -12 YoIt. Als Punktion der Vorderflanke eines positiven Impulses vom Niveaudetektor erzeugen die Kapazität 41 und der Widerstand 43 einen positiven nadeiförmigen Impuls an der Basis des Transistors 42. Dieser nadeiförmige Impuls sperrt den Transistor 42, so daß an seinem Kollektor ein negativer Impuls entsteht. Dieser Impuls wird als Prüfimpuls verwendet. Er besitzt eine auf die Zeitkonstante der Kapazität 41 und des Widerstandes 43 bezogene vorgegebene Dauer.

Der Prüfschalter 18 ist vorzugsweise als Bidirektionstransi3tor 47 -ausgebildet, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel vom pnp-Typ ist und dessen Ba sis zur Aufnahme des Prüfimpulses an den Kollektor des Transistor 42 eingeschaltet ist. Eine der Elektroden des Transistors 47 ist

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an eine Seite der Haltekapazität 19 angeschaltet, deren andere Seite an Masse liegt. Die andere Elektrode des Transistors 47 ist an den Ausgang des Pufferverstärkers 17 mit der Verstärkung 1 angeschaltet. Dieser Verstärker umfaßt vorzugsweise ein Paar von in Kaskade geschalteten komplementären Transistoren 48 und 49, wobei der Transistor 48 im vorliegenden Ausführungsbeispiel vom npn-Typ und der Transistor 49 vom pnp-Typ ist. Die Basis des Transsitors 48 ist über einen strombegrenzenden Y/iderstand an den Verbindungspunkt zwischen der Kapazität 29 und dem Kollektor des Üonstantstrom-Transistors 28 angeschaltet, so daß sie das an diesem Punkt stehende sägezahnförmige Signal abnimmt. Der Kollektor des Transistors 48 ist an die Basis des Transistors 49 und an eine Seite eines Vorwiderstandes 52 angeschaltet, dessen andere Seite an dejjpositiven Vorspannungsquelle 36 liegt. Der Kollektor des Transistors 49 ist über einen Widerstand 53 an den Emitter des Transistors 48 angeschaltet. Zwischen die Basis des Transistors 49 und den Emitter des Transistors 48 ist eine Entkoppelkapazität 54 geschaltet, wobei der Emitter des Transistors 48 an ein*Seite eines LastwiderStandes liegt, dessen andere Seite an die negative Vorepannungsquelle 46 angeschaltet ist· Der Emitter des Transistors; 48 stellt daher den Auegang des !Pufferverstärkers 17 dar, welcher an die zweite Elektrode des Transistors 47 angeschaltet ist.

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Der Pufferverstärker 21 mit der Verstärkung 1, welcher die Haltekapazität 19 an die Ausgangsklemme 16 ankoppelt, ist vorzugsweise ebenso ausgebildet wie der vorgeschriebene Verstärker 17. Der Verstärker 21 enthält also vorzugsweise ein Paar von in Kaskade geschalteten komplenaatären Transistoren 57 und 58, wobei der Transistor 57 im vorliegenden Ausführungsbeispiel vom pnp-Typ und der Transistor 58 vom npn-Typ ist. Die Basis des Transistors 57 ist an den Verbindungspunkt zwischen der Haltekapasitat 19 und dem bidirektionalen Transistor angeschaltet. Der Emitter des Transistors 57 ist über einen Widerstand 59 an die positive Vorspannungsklemme 36 und andererseits direkt an die Ausgangsklemme 16 angeschaltet. Der Kollektor des transistors 57 ist einerseits direkt an die Basis des Transistors 58 und andererseits an einen Lastvriderstand 61 angeschaltet, der seinerseits an der negativen Vorspannungsklemme 46 liegt. Zwischen den Kollektor und den Emitter des Transistors 57 ist eine Sntkoppelkapazität

62 geschaltet. Der Emitter des Transistors 58 ist an die negative Vorspannungsklemme 46 angeschaltet, während der kollektor dieses Transistors über einen Lastwiderstand

63 an die Ausgangsklemme 16 angeschaltet ist.

Die bevorzugte Ausfuhrungsform de3 Sägezahn-Haltekreises 24 enthält ein Paar von in Serie gegeneinander geschalteter Dioden 64 und 66, welche zwischen den Kollektor des Impulsformer-Tranaiators 42 und den jümitter des Konstcnt-

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strom-Transistors 28 des Sägezahngenerators 11 geschaltet sind. Bei dem im Ausführungsbeispiel speziell gewählten Leistungstyp der Transistoren sind die positiven Klemmen der Dioden 64 und 66 an den Kollektor des Transistors bzw. den Emitter des Transistors 28 angeschaltet, während die negativen Klemmen der Dioden miteinander verbunden sind. Zwischen dem Verbindungspunkt der negativen Klemmen der Dioden und die negative Vorspannungsklemme 46 ist ein Widerstand 67 eingeschaltet. Daher lautet die Diode 64, wenn der Transistors 42 leitend ist. Dies ist dann der Fall, wenn der Niveaudetektor 22 noch keinen Impuls als Funktion des durch den vorgegebenen Schwellwert laufenden Sägezahnsignals vom Generator 10 erzeugt. Die Diode 66 leitet zu dieser Zeit nicht, da ihre negative Klemme auf einem positiven Potential liegt, das etwas kleiner als das Potential der Vorspannungsquelle 36 ist (im vorliegenden Beispiel etwas geringer als +12 Volt). Der Emitter des Konstant-^tromtransistors 28 ist daher von der negativen Vorspannungsklemme 46 entkoppelt, so daß dieser Transistor einen konstanten Strom in die Kapazität zur Erzeugung des sägezahnförmigen Ausgangssignal des Generators 11 einspeist. Wird der Transistor 42 jedoch gesperrt und erzeugt einen negativen Impuls an seinem Kollektor als Funktion des durch einen vorgegebenen Schwellwert laufenden sägezahnförmigen Ausgangssignals des Generators 10, so wird die Diode 64 daher augenblicklich

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gesperrt. Die Diode 66 wird nunmehr leitend, da ihre negative Klemme entsprechend an negatives Potential geschaltet wird. Das damit an den Emitter des Tranästors gegebene negative Potential sperrt diesen Transistor, so daß die Einspeisung des konstanten Stroms in die Kapazität 29 und damit die weitere Erhöhung des ägezahnförmigen Signals vom Generator 11 bestoppt wird.

Die Gesamtwirkung des erfindungsgemäßen Phasendiskriminators sei im folgenden anhand des Diagramms nach Fig. 3 noch weiter erläutert. Die Signale (a) und (b) sind in ihrer Phase zu vergleichende impulsförmige Eingangssignal^ welche

uf die Eingangsklemme 12 bzw. 13 gegeben werden. Es ist zu bemerken, daß das Signal (a) dem Signal (b) in der Phase nacheilt und daß die Phasendifferenz über der Zeit abnimmt. Daher eilt der negative Impuls 68 des Signals (a) dem negativen Impuls 69 des Signals (b) um einen größeren Betrag nach, als der nächstfolgende "Snpuls 71 des Signals (a) in bezug auf den nächstfolgenden Impuls 72 des Signals (b). Zum Zeitpunkt t-, sperrt die Vorderflanke des Impulses 69 den Transistor 38, so daß die Kapazität 29 mit einem durch den Transistor 28 gelieferten konstanten Strom aufgeladen wird. An der Kapazität 29 wird damit ein sägezahnförmiges Signal (e) erzeugt, dessen linearer Anstieg 37 zum Zeitpunkt t, beginnt. Im dargestellten Ausl'ührungsbeispiel beginnt der lineare Anstieg 73 bei einem

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durch das Bezugspotential an der Klemme 39 bestimmten negativen Potential und verläuft zu paeitiven Signalwerten, so daß die Nullachse, wie dargestellt, geschnitten wird.

Zum Zeitpunkt t₂ sperrt die Vorderflanke des Impulses 68 den Transistor 37» so daß die Aufladung der Kapazität 27 mit einem durch den Transistor 26 gelieferten konstanten Strom eingeleitet wird. An der Kapazität 27 entsteht daher ein sägezahnförmiges Signal (c) mit einem zum Zeitpunkt t„ beginnenden linearen Anstieg 74. Der lineare Anstieg 74 besitzt die gleiche Steigung wie der lineare Anstieg 73 und verläuft vom negativen Bezugspotential zu einem positiven Potential, so daß die Null-Achse zum Zeitpunkt t, geschnitten wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Niveaudetektor 22 so ausgewählt, daß er ein Schwellwertniveau von Null besitzt. Daher sperrt der Niveaudetektor zum Zeitpunkt t, entsprechend dem Schnittpunkt des linearen Anstiegs 73 mit der Null-Achse den Transistor 42 für eine Zeitdauer, welche durch die Kapazität 41 und den Widerstand 43 bestimmt wird. Entsprechend dem Signalverlauf (d) wird ein negativer PrüfImpuls 76 am Kollektor des Transistor 42 erzeugt, dessen Zeitdauer gleich ΐ· - t. ist. Die Diode 64 wird daher nicht leitend, während die Diode 66 im Intervall t, - t, leitet. Der Transistor 28 ist gesperrt, so daß der

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lineare Anstieg 73 an der Kapazität 29 während dieses Intervalls gestoppt wird und das Niveau konstant "bleibt, wie der gerade Signa !verlauf 77 zeigt. Der Sägezahn-Haltekreis wirkt extrem schnell, so daß das konstante Signalniveau den Wert besitzt, welcher vorhanden ist, wenn der lineare Anstieg 74 die Null-Achse schneidet. Das Niveau ist größer als Null, da der lineare Anstieg 73 früher beginnt als der lineare Anstieg 74. Der Prüfimpuls 76 schaltet den Transistor 47 momentan, durch, nachdem der lineare Anstieg zum Zeitpunkt t, gestoppt wurde. Die HaI-tekapazität 19 wird daher im Intervall t, - t. auf ein. dem Niveau 77 des linearen Anstiegs 73 proportioanles Niveau 78 aufgeladen, wie der Signalverlauf (f) zeigt, der auf die Ausgangsklemme 16 gegeben wird. Am Ende des Prüfimpulses zum Zeitpunkt t. wird der Transistor wieder gesperrt und der Transistor 28 wieder leitend. Der lineare Anstieg 73 nimmt dann weiterhin linear zu, während der Wert 78 an der Haltekapazität 19 über ein relativ langes Halteintervall gehalten wird. Zum Zeitpunkt te endet der Eingangsimpuls 68, so daß der Transistor 37 leitend wird ,wodurch auch der lineare Anstieg 74 endet und die Kapazität 27 auf das negative Bezugspotential an der Klemme 39 entladen wird. Entsprechend endet zum Zeitpunkt t-g der Eingangsimpuls 69, so daß der Transistor 38 leitend wird. Als Folge davon endet der lineare Anstieg 73, so daß die Kapazität 29 auf das negative Be-

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- 20 zugspotential der Klemme 39 entladen wird.

In dem Zeitpurist ty und tg entsprechend den Vorderflanke^ der nächsten Eingangsimpulse 71 und 72 der Signale (b) und (a) werden an den Kapazitäten 29 und 27 lineare Spannungsanstiege 73' und 74' hervorgerufen. In der vorgeschriebenen Weise wird ein Prüfimpuls 76^f erzeugt, wobei der lineare Anstieg 73' zum Zeitpunkt tg auf einem konstanten Niveau 77* gestoppt wird. Da das Intervall t„ tg kleiner als das Intervall t-, - tp ist, ist auch das Niveau 77' proportional kleiner als das Niveau 77. Während der Bauer des Prüfimpulses 76· wird die Haltekapazität 19 auf ein Niveau 78^f aufgeladen, das entsprechend kleiner als Niveau 78 ist. Auf diese Weise ist die Spannung an der Haltekapazität ein Maß für die Phasendifferenz zwischen den Impulsen der Eingangssignale (a) und (b).

- Patentansprüche -

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Claims (17)

1. Patentansprüche

   ι 1.)Phasendiskrimlnator zur Urzeugung eines der Phasendifferenz von einem ersten und zweiten impulsförmigen Eingangssignal entsprechenden Signals, gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten Sägezahngenerator (10,11), die als Punktion jedes Impulses des ersten und zweiten Eingangssignals ein erstes und zweites sägezahnförmiges Signal mit gleichem Anstieg erzeugen, einen an den ersten sägezahngenerator (10) angekoppelten Niveaudetektor (22) zur Urzeugung eines Prüfimpulses als Punktion des ersten, auf ein vorgegebenes üchwellwertniveau ansteigenden sägezuhnförmigen. Signals, einen Prüfschalter(18), welcher den zweiten. Sägezahngenerator (11) an eine Haltekapazität (19) ankoppelt, und durch eine Impulsformerstufe (23), welche den Wiveaudetektor (22) an den Prüfschalter (18) ankoppelt, um diesen als Punktion des Prüfimpulses zu schließen und damit die Haltekapazität (19) als Punktion des zeitlich entsprechenden Niveaus des zweiten sägezahnförmigen Signals aufzuladen.
2. 2. Phasendiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahngeneratoren (10,11) jeweils eine durch eine Konstantstromquelle (26 bzw. 28) aufgeladene Kapazität (27 bzw. 29) aufweisen und daß an die Konstantstromquelle (26 bzw. 28) jeweilseine Eingangsetufe (37 bzw. 38) angekoppelt ist, welche die Aufladung der Kapazität (27 bzw.

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   29) durch die Konstantstromquelle (26 b'^w. 28) zur Erzeugung des ersten und zweiten sägezahnförmigen Signals als Punktion des ersten und zweiten impulsföriaigen EingangsSignaIs einleitet.
3. 3. Phasendiskriminator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sägezahnförmigen Signalevon einem negativen auf einen positiven Wert ansteigen und daß das Schwellwertniveau das Nullniveau ist, so daß eine Umladung der Kapazitäten (27,28) der Sägezahngeneratoren (10,11) stattfindet.
4. 4. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquellen

   (26.28) der Sägezahngeneratoren (10,11) durch jeweils einen !Transistor gebildet werden, daß die Eingangsstufen (37,38) zur Einleitung der Aufladung der Kapazitäten

   (27.29) der Sägezahngeneratoren (10,11) durch jeweils

   me einen Transistor gebildet werden, welche komple/htär in bezug auf die die Konstantstromquellen der Sägezahngeneratoren bildenden Transistoren sind, daß die Kapazitäten (27,29) der Sägezahngeneratoren (10,11) jeweils in Reihe zu dem die Konstantstromquelle der Sägezahngeneratoren bildenden Transistor (26 bzw. 28) und an Masse liegen, daß die Bmitter-Kollektorstrecken der die Eingangsstufen bildenden Transistoren (37 bzw. 38) zwieohen eine Bezugspotentialklemme (39) und den Verbindungspunkt der Kapazität

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   (27 "bzw. 28) und des Konstantstrom-Transistors (26 bzw. 28) des zugehörigen Sägezahngenerator (10"bzw. 11) geschaltet sind, daß die impulsförmigen Eingangssignale an den Basen (12, 13) der die Eingangstufen bildenden Transistoren (37,38) eingespeist werden, daß das Bezugspotential an der Bezugspotentialklemme (39) so gewählt ist, daß die die Eingangsstufen bildenden transistoren (37,38) bei Fehlen von Eingangssignalen an ihren Basen leiten und bei Vorhandensein von Eingangssignalen sperren , daß die Emitter-Kollektorstrecken der Konstantstrom-Transistoren (26,28) an einer Yorspannungsklemme (36) liegen und daß die Basen der Konstantstrom-Trarastoren (26,28) der Sägezahngeneratoren an einer Itegelspannungsquelle (14) liegen, wodurch diese Transistoren normalerweise leitend gehalten vier den.
5. 5. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Konstantstromquellen der Sägezahngeneratoren (10,11) bildenden Transistoren (26,28) und die die Eingangastufen bildenden Transistoren (37,38) jeweils ein duales Transistorpaar bilden, daß die Kapazitäten (27,29) der Sägezahngeneratoren (10,11) große Temperaturstabilität besitzen und daß die Emitter-Kollektorstrecken der Konstantstrom-Transistoren (26,28) über jeweils einen sehr temperaturstabilen Widerstand (31 bzw. 32) mit großer TemperaturstabilitUt an die Vorspannungsklemme (36) angeschaltet sind.

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6. 6. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen zwischen den Niveaudetektor (22) und den zweiten Sägezahngenerator (11) geschalteten Sägezahn-Haltekreis (24), welcher den Anstieg des zweiten Sägezahnsignals als Funktion und für die Dauer des Prüfimpulses stoppt, so daß das zweite Sägezahnsignal daher für die Dauer des Prüfimpulsee einen konstanten Wert besitzt, welcher dem Wert im Zeitpunkt der Erzeugung des Prüfimpulses entspricht.
7. 7. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahn-Haltekreis (24) an die Konstantstromquelle (28) des zweiten Sägezahngenerators (11) angeschaltet ist und den Stromfluß von dieser Konstantstromquelle zur Kapazität (29) des zweiten Sägezahngenerators als Punktion und für die Dauer des Prüfimpulses unterbricht.
8. 8. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahn-Haltekreis (24) einen elektronischen Schalter (64,66) mit einem normalerweise offenen Zweig (64), der als Punktion eines Impulses zu schließen ist, und einen Zweig (66,67) aufweist, der eine weitere, in bezug auf die erste Vorspannungsklemme (36) negative Vorspannungsklemme (46) mit dem Koppelpunkt zwischen der Bmitter-Kollektorstrecke des die Konstantstromquelle des zweiten Sägezahngenerators (11) bildenden

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   Transistors (28) und der ersten. Vorspannungsklemme (26) verbindet, und daß eine Stufe (42) vorgesehen ist, welche den liiveaudetektor (22) an den elektronischen Schalter (64,66) ankoppelt, um dessen Stromzweig als Funktion des PrüfImpulses zu schließen.
9. 9. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Üchalter durch ein Paar von in Serie gegeneinander geschalteten Dioden (64,66) gebildet ist, welche zwischen den Koppelpunkt zwischen, der ISmitter-Kollektor-Strecke des die Konstantstromquelle des zweiten Sägezahngenerators (11) bildenden Transistors (28)und die erste Vorspannungsklemme (36) und den ausgang des Hiveaudetektors (22) geschaltet sind, und daß die zweite Vorspannungsklemme (46) an den Verbindungspunkt der Dioden angekoppelt ist.
10. 10. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfschalter (18) durch einen bidirektionalen Transistor gebildet ist, dessen bidirektionale Elektroden an die Kapazität (29) des zweiten Sägezahngenerators (11) bzw. an die Haltekapazität (19) und dessen Basis an den liiveaudetektor (22) angekoppelt sind.
11. 11. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

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    dadurch gekennzeichnet, daß der den Hiveaudetektor

    (22) mit dem Prüfschalter (18) koppelnde Impulsformer

    (23) als Zeitkonstantenkreis in Form eines RC-Gliedes (41,43) ausgebildet ist, das die Dauer eines als Punktion von einem Impuls vom Niveaudetektor (22) erzeugten Prüfimpulses bestimmt.
12. 12. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten (27,29) der Sägezahngeneratoren (10,11) jeweils an den Kollektor des entsprechenden, die Konstantstromquelle bildenden Transistors (26,28) angeschaltet sind und daß die Ijimitter der die Konstantstromquellen bildenden Transistoren (26,28) der Sägezahngeneratoren (10,11) über Vorspannungseinstellwiderstände (31,32,33) an die Vorspannungsklemme (36) positiven Potentials angekoppelt sind..
13. 13. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bisl2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren der die Eingangsstufen bildenden Transistoren (37,38) jeweils an die Kollektoren der die Konstantstromquellen bildenden Transistoren (26,28) der Sägezahngeneratoren (10,11) angeschaltet sind.
14. 14. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 I»isl3, dadurch gekennzeichnet, daß der Niveaudetektor (22) an den Kollektor des die Konstantstromquelle des ersten

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    Sägezahngenerator (10) "bildenden Transistors (26) angeschaltet ist.
15. 15. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 14> dacUrch gekennzeichnet, daß der Impulsformer (23) über eine Phasenumkerhstufe in Form eines Transistors (42) an die Basis des den Prüfschalter (18) bildenden Bidirektionaltransistors (48) angekoppelt ist, wobei der die Phasenumkehrstufe bildende Transiior (42) mit seinem Kollektor über einen Lastwiderstand (44) an der Yorspannungsklemme (46) mit negativem Potential und mit seinem Emitter an der Vorspannungsklemme (36) positiven Potentials liegt.
16. 16. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die in Serie gegeneinander geschalteten Dioden (64,66) des Sägezahn-Haltekreises (24) zwischen den Emitter des die Konstantstromq.uelle des zweiten Sägezahngenerators (ll) "bildenden Transistors (28) und den Kollektor des die Phasenumkehrstufe bildenden Transistors (42) geschaltet sind.
17. 17. Phasendiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch einen Pufferverstäkrer (17), welcher den Kollektor des die Konstantstromquelle des zweiten Sägezahngenerators (11) bildenden Transistors (28) mit

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    einer der bidirektionellen Elektroden des den Prüfschalter (28) bildenden Bidirektiontransistors (47) koppelt und durch einen weiteren Pufferverstärker (21), welcher die weitere bidirektionelle Elektrode dee
    den Prüfschalter bildenden Bidirektioniltransistors mit einer Ausgangsklemme (16) koppelt.

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