DE1762385B2

DE1762385B2 - Schaltungsanordnung zum phasenvergleich zweier impulsfoer miger eingangssignale

Info

Publication number: DE1762385B2
Application number: DE19681762385
Authority: DE
Inventors: James W Redwood City Cahf Jones (V St A)
Original assignee: Ampex Corp , Redwood City, Cahf (VStA)
Priority date: 1967-06-07
Filing date: 1968-06-07
Publication date: 1971-04-01
Also published as: FR1567741A; DE1762385A1; GB1198155A; NL6808021A; BE716100A; JPS4844266B1; US3521084A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung des anderen Sägezahns geprüft wird, wenn dieser

zum Phasenvergleich zweier impulsförmiger Ein- einen bestimmten Schwellwert erreicht, kann die

gangssignale. zeitliche Verschiebung der Vorderflanken, d. h. die

Es sind Phasendiskriminatoren angegeben worden, Phasendifferenz zwischen den Impulsen genau be-

bei denen mittels der Prüf-Halte-Methode die Pha- 5 stimmt werden.

sen von zwei Eingangsimpulsen verglichen werden. Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Dabei wird typischerweise ein lineares sägezahnför- können daher die Phasen zeitlich verschobener, sich miges Signal als Funktion eines Eingangsimpulses überlappender Impulse genau verglichen werden, erzeugt, wobei das Niveau des Sägezahn-Signals Ein derartiger Phasenvergleich ist auf Grund der Erdurch den zweiten Impuls geprüft wird. Das säge- ίο zeugung der Sägezahnimpulse und der augenblickzahnförmige Signal wird über einen Prüfschalter an liehen Überprüfung eines der Sägezahnimpulse geeine Haltekapazität gekoppelt. Der Prüfschalter wird genüber dem anderen Signal möglich, das den für die Dauer eines als Funktion des zweiten Impul- Schwellwert erreicht.

ses erzeugten Prüfimpulses geschlossen. Daher wird Die Verwendung zweier Sägezahnimpulse zur die Kapazität auf das Niveau des sägezahnförmigen 15 Durchführung des Phasenvergleichs ergibt noch einen Signals aufgeladen, das in dem Moment vorhanden weiteren Vorteil. Durch die Erzeugung eines Sägeist, wenn der zweite Impuls erzeugt wird. Der in der zahnimpulses bei Auftreten eines in der Phase zu Haltekapazität gespeicherte Wert ist daher ein Maß vergleichenden Impulses und durch die Erzeugung für die zwischen der Erzeugung der beiden Impulse eines Prüfimpulses, wenn der Sägezahn einen vorherverstrichene Zeit und damit der Phasendifferenz 20 bestimmten Schwellwert erreicht, können Phasenverzwischen diesen Impulsen. gleiche zwischen Signalen, die nur wenig in der Bekannte Prüf-Halte-Diskriminatoren der vorge- Phase voneinander abweichen, in den meist linearen nannten Art sind wegen einer starken Temperatur- Teil des geprüften Sägezahnimpulses durchgeführt drift und wegen Speisespannungsschwankungen werden. Hierbei reichen geringe Phasenabweichunnachteilig. Weiterhin ist wesentlich, daß die Prüf- 25 gen aus, um eine genaue Änderung in der Phasengenauigkeit und -zuverlässigkeit auf Grund der rela- differenz der durch den Phasengenerator erzeugten tiv langsamen Betriebsgeschwindigkeit von vorhande- Signale wiederzugeben.

nen Prüfschaltern begrenzt ist. Auf Grund der lang- Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung samen Betriebsgeschwindigkeit wird das Prüfinter- werden zwei Sägezahngeneratoren in abgestimmter vall relativ lang gemacht, woraus sich ergibt, daß 30 Schaltung derart verwendet, daß sie ein Phasendiffeeine zu große Sägezahnlänge mit einer reduzierten renz-Ausgangssignal liefern, das im wesentlichen unGenauigkeit geprüft wird. Die Reduzierung des abhängig von Temperatur- und Speisespannungs-Prüfintervalls bei bekannten Diskriminatoren erfor- Schwankungen ist.

dert relativ kleine Haltekapazitäten, um diese wäh- Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der

rend des Prüfintervalls auf einen ausreichend hohen 35 Erfindung kann ein Sägezahn-Sperrkreis verwendet

Wert aufladen zu können. Derartig kleine Kapazitä- werden, um die Prüfgenauigkeit und -zuverlässigkeit

ten sind in ihren Haltezeiten begrenzt. Der Versuch, zu verbessern, wobei dennoch ein sehr langes Prüf-

die Genauigkeit von bekannten Prüf-Halte-Phasen- Intervall zulässig ist. Auf Grund des langen Prüf-

diskriminatoren in einer Hinsicht zu verbessern, führt Intervalls kann eine relativ große Ladung auf die

auf Grund des oben dargelegten Sachverhaltes dazu, 40 Haltekapazität übertragen werden. Daher kann eine

daß die Genauigkeit in anderer Hinsicht verschlech- große Haltekapazität verwendet werden, woraus sich

tert wird. eine lange Haltezeit ergibt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- Die Sägezahngeneratoren im Phasendiskriminator gründe, eine Schaltungsanordnung der in Rede gemäß der Erfindung enthalten eine Kapazität und stehenden Art zu verbessern. 45 eine Konstantstromquelle, welche die Kapazität auf-Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Schaltungs- lädt. Die Konstantstromquellen sind so ausgebildet, anordnung der eingangs erwähnten Art gemäß der liefern als Funktion des ersten und zweiten EinErfindung durch folgende Merkmale gekennzeichnet: gangssignals einen konstanten Strom in die Kapazi-Zwei Sägezahngeneratoren, welche Signale glei- tat, woraus sich wiederum die Erzeugung des ersten chen Anstiegs erzeugen und welche je einem der Ein- 50 und zweiten sägezahnförmigen Signals durch die gangssignale zugeordnet sind und von den Vorder- Kapazitäten ergibt. Der Niveaudetektor ist an die flanken des jeweils zugeordneten Eingangssignals Kapazität des ersten Sägezahngenerators angeschalausgelöst (getriggert) werden, eine an den ersten tet und erzeugt einen Plusimpuls vorgegebener Sägezahngenerator angeschaltete Schwellenwert- Dauer als Funktion des ersten, durch einen vorgegeschaltung, welche beim Überschreiten eines vorgege- 55 benen Schwellwert verlaufenden sägezahnförmigen benen Schwellenwertes ein zur Ansteuerung nach- Signals. Der Prüfschalter koppelt die Kapazität des geschalteter Schaltungsteile geeignetes Ausgangs- zweiten Generators an die Haltekapazität, wobei der signal abgibt, einen von der Schwellenwertschaltung Prüfschalter als Funktion des Prüfimpulses und für gesteuerten Prüfschalter, welcher den zweiten Säge- dessen Dauer geschlossen wird. Die Haltekapazität zahngenerator an eine Haltekapazität anschaltet, so- 60 wird auf den Wert des zweiten sägezahnförmigen wie durch einen von der Schwellenwertschaltung ge- Signals aufgeladen, der in dem Augenblick vorhansteuerten Sägezahnhaltekreis, der den beim Auf- den ist, wenn das erste sägezahnförmige Signal den treten des Ausgangssignals der Schwellenwertschal- vorgegebenen Schwellwert durchläuft. Das durch die tong vom zweiten Sägezahngenerator erreichten Haltekapazität gespeicherte Potential ist daher der Signalwert aufrechterhält. 65 Differenz der Werte der sägezahnförmigen Signale Da beide Sägezahnimpulse durch die Vorderflan- in einem gegebenen Zeitpunkt und daher der Phasenken der Impulse erzeugt werden und der Wert eines differenz zwischen den Eingangssignalen proporder Sägezahnimpulse sofort entsprechend dem Wert tional.

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Die im vorstehenden erläuterte Auslegung der Haltekapazität zu geben und diese damit auf ein proSchaltung macht es möglich, daß die Kapazitäten und portionales Niveau aufzuladen. Der Prüfimpuls wird die Komponenten der Konstantstromquellen der durch einen an den Ausgang des Sägezahngenerators Sägezahngeneratoren in geeigneter Weise aneinander 10 angeschalteten Niveaudetektor 22 erzeugt, der angepaßt und abgestimmt werden können, so daß 5 seinerseits vorzugsweise an einen Impulsformer 23 Temperaturänderungen und Speisespannungsände- angeschaltet ist. Der Ausgang dieses Impulsformers rungen beide Sägezahnsignale in gleicher Weise be- ist an die Steuerklemme des Prüfschalters angekopeinflussen. Der Gesamtbetrieb ist daher unabhängig pelt. Der Niveaudetektor erzeugt als Funktion des von Temperatur- und Speisespannungsschwan- durch einen vorgegebenen Schwellwert, beispielskungen. io weise Null, laufenden sägezahnförmigen Signals vom

Der vorgenannte Sägezahn-Sperrkreis ist zwischen Generator 10 einen Ausgangsimpuls. Dieser Aus-

den Niveaudetektor und die Konstantstromquelle des gangsimpuls wird durch den Impulsformer 23 in

zweiten Sägezahngenerators geschaltet, um den einen Prüfimpuls mit vorgegebener fester Impuls-

Stromfiuß von dieser Konstantstromquelle zur Kapa- dauer umgeformt. Der Prüfschalter wird auf diese

zität des zweiten Sägezahngenerators als Funktion 15 Weise für die Dauer des Prüfimpulses geschlossen,

des Prüfimpulses und für dessen Dauer schnell ab- wobei normalerweise der Teil des sägezahnförmigen

zuschalten. Das zweite Sägezahnsignal wird daher in Ausgangssignals des Generators 11, der während der

dem Moment abgeschaltet, in dem das erste Säge- Dauer des Prüfimpulses vorhanden ist, auf die Halte-

zahnsignal den vorgegebenen Schwellwert durch- kapazität gegeben wird. Dieser Teil des sägezahnför-

läuft. Der Wert, den das zweite Sägezahnsignal im 20 migen Signals besitzt nicht nur ein einziges Niveau,

Moment des Abschaltens besitzt, wird während des so daß das Prüfintervall im Interesse der Genauig-

Prüfintervalls auf die Haltekapazität übertragen. Bei keit so kurz als möglich sein sollte. Das Vorhanden-

Abschaltung des Sägezahnsignals wird eine größere sein eines kurzen Prüfintervalls erfordert jedoch eine

Prüfgenauigkeit und -zuverlässigkeit erhalten, auch kleine Haltekapazität, damit eine ausreichende La-

wenn ein sehr langes Prüfintervall vorhanden ist. 25 dung während des Prüfintervalls in dieser Kapazität

Weitere Merkmale und Einzelheiten der vorliegen- gespeichert werden kann, ohne daß ein zu großer

den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Ladestrom erforderlich ist. Die Haltezeit der Kapa-

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand zität ist daher entsprechend begrenzt. Eine weitere in

der Figuren. Es zeigt Rechnung zu stellende Schwierigkeit besteht darin,

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Phasendiskrimi- 30 daß der Prüf schalter normalerweise in seiner Betäti-

nators gemäß der Erfindung, gungsgeschwindigkeit begrenzt ist, so daß eine relativ

Fig. 2 ein Schaltbild des in Fig. 1 als Block- lange Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, in

schaltbild dargestellten Phasendiskriminators gemäß dem das Ausgangssignal des Generators 10 durch

der Erfindung und den Schwellwert läuft, und der Zeit, in der das Aus-

Fig. 3 eine graphische Darstellung des zeitlichen 35 gangssignal des Generators 11 geprüft wird, vorhan-

Verlaufs der Spannung an verschiedenen Punkten den ist. Dieser Sachverhalt beeinflußt ebenfalls die

der Schaltung nach F i g. 2. Genauigkeit des Diskriminators.

Gemäß F i g. 1 enthält der Phasendiskriminator Diese Beschränkungen und Schwierigkeiten wergemäß der Erfindung zwei Sägezahngeneratoren 10 den beim Phasendiskriminator gemäß der Erfindung und 11 mit jeweils einer Eingangsklemme 12 und 40 durch einen Sägezahn-Haltekreis 24 vermieden, wel-13, an der die in der Phase zu vergleichenden im- eher zwischen den Ausgang des Impulsformers 23 pulsförmigen Eingangssignale eingespeist werden. und den Sägezahngenerator 11 geschaltet ist. Dieser Als Funktion einer vorgegebenen Flanke der impuls- Haltekreis stoppt das sägezahnförmige Ausgangsförmigen Eingangssignale erzeugen die Sägezahn- signal des Generators 11 als Funktion der Vordergeneratoren sägezahnförmige Signale mit identischem 45 flanke des Prüfimpulses vom Impulsformer 23 exlinearem Anstieg, v/elcher durch ein an eine Emp- trem schnell. Wird das Sägezahnsignal vom Generafindlichkeitsregelklemme 14 angegebenes Potential tor 11 in dem Zeitpunkt gestoppt, in dem das sägebestimmt wird. Die relativen Niveaus der sägezahn- zahnförmige Ausgangssignal vom Generator 10 durch förmigen Signale sind in einem gegebenen Zeitpunkt den Schwellwert läuft, so kann der gestoppte Wert ein Maß für die Zeitverschiebung zwischen den vor- 50 des sägezahnförmigen Signals vom Generator 11 gegegebenen Flanken der Signalimpulse und damit der nau geprüft werden, auch wenn der Prüf schalter 18 Phase zwischen diesen. langsam anspricht. Darüber hinaus kann auch das

Damit die Augenblickswerte der Sägezahnsignale durch den Impuls vom Impulsformer 23 bestimmte

zur Erzeugung eines der Phasendifferenz zwischen Prüfintervall relativ lang sein, ohne daß die Meß-

den impulsförmigen Eingangssignalen entsprechen- 55 genauigkeit beeinflußt wird, da das sägezahnförmige

den Signals an einer Ausgangsklemme 16 periodisch Signal vom Generator 11 vorher auf einem festen

verglichen werden können, enthält der Dikriminator Wert gestoppt wurde. Die Haltekapazität 19 kann

eine Prüf-Halte-Anordnung. Zu diesem Zweck ist daher relativ groß sein, woraus sich eine Erhöhung

der Ausgang des Sägezahngenerators 11 über einen der Haltezeit des Diskriminators ergibt.

Pufferverstärker 17 mit der Verstärkung 1 an einen 60 F i g. 2 zeigt eine Schaltungsausführungsform des

Prüfschalter 18 angeschaltet, der seinerseits an eine im vorstehenden an Hand des Prinzip-Blockschalters

Haltekapazität 19 angekoppelt ist. Die Kapazität ist nach F i g. 1 beschriebenen Dikriminators gemäß der

über einen Pufferverstärker 21 mit der Verstär- Erfindung. Der Sägezahngenerator 10 enthält eine

kung 1 an die Ausgangsklemme 16 angeschaltet. Der konstante Stromquelle mit einem Transistor 26, desnormalerweise offene Prüfschalter wird als Funktion 65 sen Emitter-Kollektor-Strecke den Ladezweig für

eines auf seine Steuerklemme gegebenen Prüfimpul- eine Kapazität 27 bildet. Entsprechend enthält der

ses geschlossen, um das vorhandene Niveau des Sägezahngenerator 11 eine Konstantstromquelle mit sägezahnförmigen Signals vom Generator 11 auf die einem Transistor 28, dessen Emitter-Kollektor-

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Strecke den Ladezweig für eine Kapazität 29 bildet. samen Spannungsspeiseklemmen 36 und 39 sicher,

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Tran- daß die Sägezahngeneratoren unabhängig von

sistoren 26 und 28 vom pnp-Typ, deren Kollektoren Temperatur- und Speisespannungsänderungen wer-

an die Kapazitäten 27 und 29 angeschaltet sind, den.

welche ihrerseits an Masse geschaltet sind. Die 5 Der Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor

Emitter der Transistoren 26 und 28 sind über des Transistors 26 und der Kapazität 27 ist an den

Widerstände 31 und 32 mit gleichem Widerstands- Niveaudetektor 22 angeschaltet, bei welchem es sich

wert an einen einstellbaren Abgleichwiderstand 33 um einen kommerziell erhältlichen Typ handelt;

angeschaltet, dessen Schieber 34 an eine positive diese Stufe wird daher im einzelnen nicht beschrie-

Vorspannungsklemme 36 angeschaltet ist. Diese io ben. Der Impulsformer 23 enthält vorzugsweise eine

positive Vorspannung beträgt im vorliegenden Aus- Kapazität 41, welche den Ausgang des Niveaudetek-

führungsbeispiel +12 Volt. Der Wert des durch die tors an die Basis eines Transistors 42 ankoppelt,

Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren 26 und wobei die Basis dieses Transistors an eine Seite

28 fließenden konstanten Stroms wird durch das Po- eines Widerstandes 43 angeschaltet ist, dessen an-

tential bestimmt, das am empfindlichen Regelspan- 15 dere Seite an Masse liegt. In der hier speziell be-

nungseingang 14 eingespeist wird. Die Klemme 14 ist schriebenen Schaltung erzeugt der Niveaudetektor

an die Basen der Transistoren 26 und 28 ange- einen positiven Impuls als Funktion des durch einen

schaltet. vorgegebenen Schwellwert laufenden Sägezahn-Si-

Die Sägezahngeneratoren 10 und 11 enthalten gnals an der Kapazität 27, wobei es erwünscht ist, weiterhin Ladesteuertransistoren 37 und 38 zur Ein- 20 daß der entsprechende Prüfimpuls negativ ist. Zu leitung der Aufladung der Kapazitäten 27 und 29 diesem Zweck ist der Transistor 42 vorzugsweise und damit zur Erzeugung von sägezahnförmigen Si- vom pnp-Typ, dessen Emitter an die Vorspannungsgnalen als Funktion der impulsförmigen Eingangs- quelle 36 und dessen Kollektor über einen Lastsignale an den Klemmen 12 und 13. Die Lade- widerstand 44 an eine Vorspannungsklemme 46 entsteuertransistoren 37 und 38 sind vorzugsweise korn- 25 gegengesetzter Polarität angeschaltet ist. An der plementär zu den Konstantstrom-Transistoren 26 Klemme 46 liegen im vorliegenden Ausführungsbei- und 28; im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die spiel —12 Volt. Als Funktion der Vorderflanke eines Transistoren 27 und 38 als vom npn-Typ gekenn- positiven Impulses vom Niveaudetektor erzeugen die zeichnet. Die Emitter-Kollektor-Strecken der Lade- Kapazität 41 und der Widerstand 43 einen positiven Steuertransistoren liegen jeweils in Serie zwischen 30 nadeiförmigen Impuls an der Basis des Transieiner Speisespannungsquelle 39 (negativ gegenüber stors 42. Dieser nadeiförmige Impuls sperrt den der Klemme 36; im vorliegenden Ausführungsbei- Transistor 42, so daß an seinem Kollektor ein negaspiel -3VoIt) und den Verbindungspunkten der tiver Impuls entsteht. Dieser Impuls wird als Prüf-Kollektoren der Konstantstrom-Transistoren und der impuls verwendet. Er besitzt eine auf die Zeitkon-Kapazitäten 27 und 29. Dabei sind speziell die KoI- 35 stante der Kapazität 41 und des Widerstandes 43 belektoren der Transistoren 37 und 38 an die vorge- zogene vorgegebene Dauer.

nannten Verbindungspunkte und die Emitter an die Der Prüfschalter 18 ist vorzugsweise als Bidirek-

Klemme 39 angeschaltet. Die Basen der Transistoren tionstransistor 47 ausgebildet, der im vorliegenden

38 und 37 liegen an den Eingangsklemmen 12 Ausführungsbeispiel vom pnp-Typ ist und dessen

und 13. Die Vorspannung an der Klemme 39 besitzt 40 Basis zur Aufnahme des Prüfimpulses an den KoI-

eine Polarität, bei der die Transistoren 37 und 38 lektor des Transistors 42 eingeschaltet ist. Eine der

normalerweise leitend sind, so daß sich die Kapazi- Elektroden des Transistors 47 ist an eine Seite der

täten 27 und 29 bei fehlenden Eingangsimpulsen an Haltekapazität 19 angeschaltet, deren andere Seite

den Klemmen 12 und 13 auf das Niveau der Bezugs- an Masse liegt. Die andere Elektrode des Transistors

spannung an der Klemme 39 entladen und der kon- 45 47 ist an den Ausgang des Pufferverstärkers 17 mit

stante Strom durch die Transistoren 26 und 28 von der Verstärkung 1 angeschaltet. Dieser Verstärker

den Kapazitäten abgeleitet wird. Bei Eingangsimpul- umfaßt vorzugsweise ein Paar von in Kaskade ge-

sen an den Klemmen 12 und 13, welche^v im dar- schalteten komplementären Transistoren 48 und 49,

gestellten Ausführungsbeispiel negative Impulse sind, wobei der Transistor 48 im vorliegenden Ausfüh-

werden die Transistoren 37 und 38 gesperrt, so daß 50 rungsbeispiel vom npn-Typ und der Transistor 49

die konstanten Ströme durch die Transistoren 26 und vom pnp-Typ ist. Die Basis des Transistors 48 ist

28 die Kapazitäten vom Wert der Bezugsspannung über einen strombegrenzenden Widerstand 51 an den

auf den Wert der Spannung an der Vorspannungs- Verbindungspunkt zwischen der Kapazität 29 und

klemme 36 aufzuladen beginnen. Daher werden an dem Kollektor des Konstantstrom-Transistors 28 an-

den Kapazitäten 27 und 29 Sägezahnsignale mit 55 geschaltet, so daß sie das an diesem Punkt stehende

identischem Anstieg erzeugt, welche im dargestellten sägezahnförmige Signal abnimmt. Der Kollektor des

Ausführungsbeispiel ihre Polarität wechseln und Transistors 48 ist an die Basis des Transistors 49 und durch Null laufen, um eine bipolare Fehlerfunktion an eine Seite eines Vorwiderstandes 52 angeschaltet,

an der Ausgangsklemme 16 zu erzeugen. dessen andere Seite an der positiven Vorspannungs-

Um eine Drift in den Sägezahngeneratoren 10 60 quelle 36 liegt. Der Kollektor des Transistors 49 ist und 11 auszuschließen, sind die Transistoren 26 und über einen Widerstand 53 an den Emitter des Tran-28 bzw. 37 und 38 vorzugsweise komplementäre sistors 48 angeschaltet. Zwischen die Basis des Tran-Transistorpaare, so daß die Transistoren jedes Paar sistors 49 und den Emitter des Transistors 48 ist eine in gleicher Weise durch die Temperatur beeinflußt Entkoppelkapazität 54 geschaltet, wobei der Emitter werden. Widerstände 31, 32 und 33 sowie die Säge- 65 des Transistors 48 an einer Seite eines Lastwiderzahn-Kapazitäten 27 und 29 sind sehr temperatur- Standes 56 liegt, dessen andere Seite an die negative stabile Elemente. Diese Maßnahme stellt in Verbin- Vorspannungsquelle 46 angeschaltet ist. Der Emitdung mit dem Betrieb der Transistoren von gemein- ter des Transistors 48 stellt daher den Ausgang des

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Pufferverstärkers 17 dar, welcher an die zweite Elektrode des Transistors 47 angeschaltet ist.'

Der Pufferverstärker 21 mit der Verstärkung 1, welcher die Haltekapazität 19 an die Ausgangsklemme 16 ankoppelt, ist. vorzugsweise ebenso ausgebildet wie der vorbeschriebene Verstärker 17. Der Verstärker 21 enthält also vorzugsweise ein Paar von in Kaskade geschalteten komplementären 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 Haltekapazität 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 Lastwiderstand 61 angeschaltet, der seinerseits an der negativen Vorspannungsklemme 46 liegt. Zwischen den Kollektor und den Emitter des Transistors 57 ist eine Entkoppelkapazität 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 Ausführungsform des Sägezahn-Haltekreises 24 enthält ein Paar von in Serie gegeneinandergeschalteter Dioden 64 und 66, welche zwischen den Kollektor des Impulsformer-Transistors 42 und den Emitter des Konstantstrom-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 42 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 Transistor 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 +12VoIt). Der Emitter des Konstant-Stromtransistors 28 ist daher von der negativen Vorspannungsklemme 46 entkoppelt, so daß dieser Transistor einen konstanten Strom in die Kapazität 29 zur Erzeugung des sägezahnf örmigen Ausgangssignals 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 gesperrt. Die Diode 66 wird nunmehr leitend, da ihre negative Klemme entsprechend an negatives Potential geschaltet wird. Das damit an den Emitter des Transistors 28 gegebene negative Potential sperrt diesen Transistor, so daß die Einspeisung des konstanten Stroms in die Kapazität 29 und damit die weitere Erhöhung des sägezahnförmigen Signals vom Generator 11 gestoppt wird.

, Die Gesamtwirkung des erfiridungsgemäß.en Phasendiskriminators sei im folgenden an Hand des Diagramms nach Fig. 3 noch weijter erläutert. Die Signale (α) und (b) sind in ihrer Phase ,zu vergleichende impulsförmige Eingangssignale, welche auf die Eingangsklemme 12 bzw. 13 gegeben werden. Es ist zu bemerken, daß das Signal (a) dem Signal (i>) 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 Impuls 71 des Signals (a) in bezug auf den nächstfolgenden Impuls 72 des Signals '(Jb). Zum Zeitpunkt t_± sperrt die yorderflanke des Impul-

ses 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 ^₁ beginnt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beginnt der lineare Anstieg 73 bei einem durch Idas Bezugspotential an das Bezugspotential an der ,Klemme 39 bestimmten negativen Potential und verlauft zu positiven Signalwerten, so daß die .Nullachse, wie dargestellt, ge-

schnitten wird. ' ' ^!: ·--'-..■

Zum Zeitpunkt i₂ 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 daher¹ ein sägezahnförmiges Signal (c) mit einem zum Zeitpunkt t₂ 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 i₃ 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 Prüf impuls 76 am KoI-lektor des Transistors 42 erzeugt, dessen Zeitdauer gleich to —1₄^ ist. Die Diode 64 wird daher nicht leitend, "während die Diode 66 im Intervall t_z — i₄ leitet. Der Transistor 28 ist gesperrt, so daß der lineare Anstieg 73 an der Kapazität 29 während dieses Intervalls gestoppt wird und das Niveau konstant bleibt, wie der gerade Signal 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 NuIl-

Achse schneidet. Das Niveau 77 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 f₃ gestoppt wurde. Die Halte-

kapazität 19 wird daher im Intervall ί₃—ί₄ auf ein dem Niveau 77 des linearen Anstiegs 73 proportionales Niveau 78 aufgeladen, wie der Signalverlauf (f) zeigt, der auf die Ausgangsklemme 16 gegeben wird. Am Ende des Prüfimpulses zum Zeitpunkt i₄ wird der Transistor 47 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 Halteinter-

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vall gehalten wird. Zum Zeitpunkt t₅ 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 i₆ 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 Bezugspotential der Klemme 39 entladen wird. ίο

In dem Zeitpunkt t₇ und t_a entsprechend den Vorderflanken der nächsten Eingangsimpulse 71 und 72 der Signale (b) und (α) werden an den Kapazitäten 29 und 27 lineare Spannungsanstiege 73' und 74' hervorgerufen. In der vorbeschriebenen Weise wird ein Prüfimpuls 76' erzeugt, wobei der lineare Anstieg 73' zum Zeitpunkt t₀ auf einem konstanten Niveau 77' gestoppt wird. Da das Intervall t₇—1₈ kleiner als das Intervall t_± —1₂ ist, ist auch das Niveau 77' proportional kleiner als das Niveau 77. Während der Dauer des Prüfimpulses 76' wird die Haltekapazität 19 auf ein Niveau 78' 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 (ä) %5\ und (b).

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Phasenvergleich zweier impulsförmiger Eingangssignale, gekennzeichnet durch zwei Sägezahngeneratoren (10,11), welche Signale gleichen Anstiegs erzeugen und welche je einem der Eingangssignale zugeordnet sind und von den Vorderflanken des jeweils zugeordneten Eingangssignals ausgelöst (getriggert) werden, eine an den ersten Sägezahngenerator (10) angeschaltete Schwellenwertschaltung (22), welche beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes ein zur Ansteuerung nachgeschalteter Schaltungsteile (18, 24) geeignetes Ausgangssignal abgibt, einen von der Schwellenwertschaltung (22) gesteuerten Prüfschalter (18), welcher den zweiten Sägezahngenerator (11) an eine Haltekapazität (19) anschaltet, sowie durch einen von der Schwellenwertschaltung (22) gesteuerten Sägezahnhaltekreis (24), der den beim Auftreten des Ausgangssignals der Schwellenwertschaltung (22) vom zweiten Sägezahngenerator (11) erreichten Signalwert aufrechterhält.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahngeneratoren (10, 11) jeweils eine durch eine Konstantstromquelle (26 bzw. 28) aufgeladene Kapazität (27 bzw. 28) aufweisen und daß an die Konstantstromquelle (26 bzw. 28) jeweils eine Eingangsstufe (37 bzw. 38) angekoppelt ist, welche die Aufladung der Kapazität (27 bzw. 29) durch die Konstantstromquelle (26 bzw. 28) zur Erzeugung des ersten und zweiten sägezahnförmigen Signals als Funktion des ersten und zweiten impulsförmigen Eingangssignals einleitet.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sägezahnförmigen Signale von 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. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche ] 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 einen Transistor gebildet werden, welche komplementär 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 Emitter-Kollektor-Strecken der die Eingangsstufen bildenden Transistoren (37 bzw. 38) zwischen eine Bezugspotentialklemme (39) und den Verbindungspunkt der Kapazität (27 bzw. 28) und des Konstantstrom-Transistors (26 bzw. 28) des zugehörigen Sägezahngenerators (10 bzw. 11) geschaltet sind, daß die impulsförmigen Eingangssignale an den Basen (12, 13) der die Eingangsstufen 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-Kollektor-Strecken der Konstantstrom-Transistoren (26, 28) an einer Vorspannungsklemme (36) liegen und daß die Basen der Konstantstrom-Transistoren (26, 28) der Sägezahngeneratoren an einer Regelspannungsquelle (14) liegen, wodurch diese Transistoren normalerweise leitend gehalten werden.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Konstantstromquellen der Sägezahngeneratoren (10, 11) bildenden Transistoren (26, 28) und die die Eingangsstufen 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-Kollektor-Strecken der Konstantstrom-Transistoren (26, 28) über jeweils einen sehr temperaturstabilen Widerstand (31 bzw. 32) mit großer Temperaturstabilität an die Vorspannungsklemme (36) angeschaltet sind.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Impulsformerstufe (23), welche die Schwellenwertschaltung (22) an den Prüfschalter (18) ankoppelt, um diesen als Funktion des Prüfimpulses zu schließen und damit die Haltekapazität (19) als Funktion des zeitlich ansprechenden Niveaus des zweiten sägezahnförmigen Signals aufzuladen.

7. Schaltungsanordnung 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 Funktion und für die Dauer des Prüfimpulses unterbricht.

8. Schaltungsanordnung nach einem der An-

Sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahnhaltekreis (24) einen elektronischen Schalter (64,66) mit einem normalerweise offenen Zweig (64), der als Funktion 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 Emitter-Kollektor-Strecke des die Konstantstromquelle des zweiten Sägezahngenerators (11) bildenden Transistors (28) und der Vorspannungsklemme (26) verbindet, und daß eine Stufe (42) vorgesehen ist, welche den Niveaudetektor (22) an den elektronischen Schalter (64,66) ankoppelt, um dessen Stromzweig als Funktion des Prüfimpulses zu schließen.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter durch ein Paar von in Serie gegeneinandergeschalteten Dioden (64, 66) gebildet ist, welche zwischen den Koppelpunkt zwischen der Emitter-Kollektor-Strecke des die Konstantstromquelle des zweiten Sägezahngenerators (11) bildenden Transistors (28) und die erste Vorspannungsklemme (36) und den Ausgang der Schwellwertschaltung (22) geschaltet sind, und daß die zweite Vorspannungsklemme (46) an den Verbindungspunkt der Dioden angekoppelt ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfschalter (18) durch einen bidirektionalen Transistor gebildet ist, dessen bidirektionale Elek troden an die Kapazität (29) des zweiten Sägezahngenerators (11) bzw. an die Haltekapazität (19) und dessen Basis an die Schwellwertschaltung (22) angekoppelt sind.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schwellwertschaltung (22) mit dem Prüfschalter (18) koppelnde Impulsformer (23) als Zeitkonstantenkreis in Form eines i?C-Gliedes (41, 43) ausgebildet ist, das die Dauer eines als Funktion von einem Impuls von der Schwellwertschaltung (22) erzeugten Prüfimpulses bestimmt.

12. Schaltungsanordnung nach einem der Anspräche 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 Emitter der die Konstantstromquelle bildenden Transistoren (26, 28) der Sägezahngeneratoren (10, 11) über Vorspannungseinstellwiderstände (31, 32, 33) an die Vorspannungsklemme (36) positiven Potentials angekoppelt sind.

13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 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. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung (22) an den Kollektor des die KonstantstromqueÜe des ersten Sägezahngenerators (10) bildenden Transistors (26) angeschaltet ist.

15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer (23) über eine Phasenumkehrstufe in Form eines Transistors (42) an die Basis des den Prüfschalter (18) bildenden Bidirektionaltransistors (48) angekoppelt ist, wobei der die Phasenumkehrstufe bildende Transistor (42) mit seinem Kollektor über einen Lastwiderstand (44) an der Vorspannungsklemme (46) mit negativem Potential und mit seinem Emitter an der Vorspannungsklemme (36) positiven Potentials liegt.

16. Schaltungsanordnung 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 Konstantstromquelle des zweiten Sägezahngenerators (11) bildenden Transistors (28) und den Kollektor des die Phasenumkehrstufe bildenden Transistors (42) geschaltet sind.

17. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch einen Pufferverstärker (17), welcher den Kollektor des die Konstantstromquelle des zweiten Sägezahngenerators (11) bildenden Transistors (28) mit einer der bidirektionellen Elektroden des den Prüfschalter (28) bildenden Bidirektionstransistors (47) koppelt, und durch einen weiteren Pufferverstärker (21), welcher die weitere bidirektionelle Elektrode des den Prüfschalter bildenden Bidirektionaltransistors mit einer Ausgangsklemme (16) koppelt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen