DE19943956C1 - Phasendetektor - Google Patents

Abstract

Der Phasendetektor weist mindestens zwei in Reihe geschaltete Dioden (V1, V2) auf, denen über einen Übertrager (ÜT) ein Referenzsignal (U1) zugeführt wird. Außerdem sind die Dioden (V1, V2) mit einem Entkopplungsnetzwerk (R4, C3, C4) beschaltet, über das ein Eingangssignal (U2) an die Dioden (V1, V2) gelegt und ein Ausgangssignal (U3) abgegriffen wird. Damit die Ausgangsspannung des Phasendetektors bei Veränderung der Umgebungstemperatur möglichst wenig driftet, sind zur Symmetrierung der an den Dioden (V1, V2) anliegenden Spannungen (URF1, URF2) in den Zuleitungen von den Dioden (V1, V2) zum Übertrager (ÜT) abstimmbare Kapazitäten (C1, C2) und/oder abstimmbare Induktivitäten (L1, L2) eingefügt, und/oder es ist der Übertrager (ÜT) mit einem Abgleich versehen, mit dem die Spannungen an seinen Ausgängen verändert werden können.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Phasendetektor, der mindestens zwei in Reihe geschaltete Dioden aufweist, denen über einen Übertrager ein Referenzsignal zugeführt wird, und welche mit einem Entkopplungsnetzwerk beschaltet sind, über das ein Eingangssignal an die Dioden gelegt und ein Ausgangssignal abgegriffen wird, das der Phasenablage zwischen dem Eingangssignal und dem Referenzsignal entspricht.

Ein derartiger Phasendetektor ist aus der DE 197 03 889 C1 bekannt. Bei diesem bekannten Phasendetektor wird eine vorhandene Schaltungsunsymmetrie dadurch beseitigt, daß mit den Dioden in Reihe geschaltete Arbeitswiderstände entsprechend verändert werden, wozu beide Arbeitswiderstände über einen veränderbaren Widerstand miteinander verbunden sind. Mit dieser Maßnahme läßt sich eine Schaltungssymmetrie nur für eine Temperatur einstellen. Soll aber der Phasendetektor in einem größeren Temperaturbereich eingesetzt werden, so wird das Ausgangssignal des bekannten Phasendetektors eine temperaturabhängige Drift aufweisen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Phasendetektor der eingangs genannten Art anzugeben, dessen Schaltungssymmetrie über einen möglichst großen Temperaturbereich erhalten bleibt und deshalb eine Drift des Ausgangssignals des Phasendetektors bei einer Schwankung der Umgebungstemperatur möglichst gering bleibt.

Vorteile der Erfindung

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß zur Symmetrierung der an den Dioden des Phasendetektors anliegenden Spannungen in den Zuleitungen von den Dioden zu einem ein Referenzsignal zuführenden Übertrager abstimmbare Kapazitäten und/oder abstimmbare Induktivitäten eingefügt sind und/oder der Übertrager mit einem Abgleich versehen ist, mit dem die Spannungen an seinen Ausgängen verändert werden können. Mit abgleichbaren Kapazitäten und/oder Iduktivitäten oder einem abstimmbaren Übertrager läßt sich eine über einen weiten Temperaturbereich unveränderte Symmetrie der Schaltung einstellen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Danach ist das Entkopplungsnetzwerk für das Eingangs- und das Ausgangssignal, bestehend aus R/C-Gliedern, zwischen den beiden Dioden angeschlossen.

Zu jeder Diode ist ein Arbeitswiderstand in Reihe geschaltet, und beide Arbeitswiderstände sind an einem Anschlußpunkt mit festem Potential - vorzugsweise Masse - zusammengeschaltet. Die Zuleitungen des Übertragers mit den darin eingefügten abstimmbaren Kapazitäten und/oder Induktivitäten sind zwischen der jeweiligen Diode und ihrem Arbeitswiderstand angeschlossen.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Phasendetektor, der eine in Abhängigkeit von der Phasenablage zwischen einem Referenzsignal U1 und einem Eingangssignal U2 abhängiges Ausgangssignal U3 erzeugt.

Der Phasendetektor besitzt zwei in Reihe geschaltete, gleichgepolte Dioden V1 und V2, wobei mit jeder Diode V1, V2 ein Arbeitswiderstand R1, R2 in Reihe geschaltet ist. Beide Arbeitswiderstände R1 und R2 sind an einem Anschlußpunkt 4 zusammengeschlossen, der auf einem festen Potential liegt, das vorzugsweise das Massepotential ist.

Das Referenzsignal U1 liegt an einem Eingang 1 eines Übertragers ÜT an, dessen Ausgänge mit den Dioden V1 und V2 verbunden sind und zwar zwischen der jeweiligen Diode V1 und V2 und dem zugehörigen Arbeitswiderstand R1, R2. Der Übertrager ÜT dient dazu, daß Referenzsignal U1 symmetrisch auf die beiden Dioden V1 und V2 aufzuteilen. Die in die Zuleitungen vom Übertrager ÜT zu den Dioden V1 und V2 eingefügten Kapazitäten C1 und C2 verhindern einen gleichstrommäßigen Kurzschluß der Dioden V1 und V2 durch den Übertrager ÜT.

Zwischen den beiden Dioden V1 und V2 ist ein R/C- Entkopplungsnetzwerk geschaltet, bestehend aus den beiden Kapazitäten C3 und C4 und dem Widerstand R4. Zwischen dem Anschluß 2 der Kapazität C3, deren anderes Ende zwischen den beiden Dioden V1 und V2 angeschlossen ist, und Masse wird das Eingangssignal U2 angelegt. Die Reihenschaltung aus dem Widerstand R4 und der Kapazität C4 liegt mit einem Ende ebenfalls zwischen den beiden Dioden V1 und V2 an und ist mit dem anderen Ende an Massepotential gelegt. Die über der Kapazität C4, zwischen dem Anschlußpunkt 3 und Masse, entstehende Spannung ist das von der Phasenablage zwischen dem Referenzsignal U1 und dem Eingangssignal U2 abhängige Ausgangssignal U3. Die Dioden V1 und V2 werden durch das Referenzsignal U1 leitend geschaltet, und entsprechend der Phasenablage zwischen dem Referenzsignal U1 und dem Eingangssignal U2 wird die Kapazität C4 über den Widerstand R4 unterschiedlich hoch aufgeladen. Die Ladespannung der Kapazität C4 kann dann als Maß für die Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal U1 und dem Eingangssignal U2 als Ausgangssignal U3 abgegriffen werden. Die Kapazität C3 blockt das Eingangssignal U2 gleichstrommäßig ab.

Damit das Ausgangssignal U3 unverfälscht die Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal U1 und dem Eingangssignal U2 wiedergibt, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um eine Schaltungssymmetrie zu erhalten. Ohne solche speziellen Maßnahmen kann die Schaltung nämlich eine gewisse Unsymmetrie aufweisen, weil die an den Arbeitswiderständen R1, R2 abfallenden Spannungen UR1, UR2 aufgrund unterschiedlicher Teilspannungen URF1, URF2 an den Dioden V1, V2 ungleich groß sein können. Unterschiedliche Teilspannungen URF1 und URF2 an den Dioden V1 und V2 können durch Abweichungen im Aufbau der Dioden, durch Fertigungsunsymmetrieen im Übertrager ÜT oder durch Bauelement- und Montagetoleranzen entstehen. Die nachfolgenden Gleichungen (1) und (2) geben die Temperaturabhängigkeit der Spannungsabfälle UR1 und UR2 an den beiden Arbeitswiderstanden R1 und R2 wieder.

In den Gleichungen (1) und (2) ist mit T die Temperatur, mit IS der Dioden-Sperrsättigungsstrom, mit q die Elementarladung, mit k die Boltzmannkonstante und mit m ein Gradationsexponent bezeichnet. Wie die Gleichungen (1) und (2) zeigen, sind die Temperaturkoeffizienten der beiden an den Arbeitswiderständen R1 und R2 abfallenden Spannungen UR1 und UR2 von den unterschiedlich hohen gleichzurichtenden Teilspannungen URF1 und URF2 der Dioden V1 und V2 abhängig und ungleich. Wenn man, wie es bei dem eingangs beschriebenen bekannten Phasendetektor geschieht, einen Symmetrieabgleich allein durch Verändern der Arbeitswiderstände durchführt, kann eine Schaltungssymmetrie nur für eine konstante Temperatur gelingen. Mit den nachfolgend beschriebenen Maßnahmen wird die Schaltungssymmetrie dadurch hergestellt, daß die gleichzurichtenden Teilspannungen URF1 und URF2 an den Dioden V1 und V2 auf gleich große Werte abgeglichen werden, wodurch sowohl die Spannungsabfälle UR1 und UR2 an den Arbeitswiderständen R1 und R2 als auch deren Temperaturkoeffizienten gleich groß werden.

Die besagte Symmetrierung der Schaltung über einen weiten Temperaturbereich läßt sich dadurch realisieren, daß die Kapazitäten C1 und C2 in den Zuleitungen zwischen dem Übertrager ÜT und den Dioden V1 und V2 abgleichbar sind. Zusätzlich zu den abgleichbaren Kapazitäten C1 und C2 oder an deren Stelle können in den Zuleitungen auch noch abgleichbare Induktivitäten L1 und L2 vorgesehen werden.

Eine Symmetrierung der Schaltung kann auch durch einen Abgleich des Übertragers ÜT vorgenommen werden, womit die Spannungen an seinen Ausgängen verändert werden können. Alle drei Abgleichmöglichkeiten, die der Kapazitäten C1, C2, der Induktivitäten L1, L2 und des Übertragers ÜT können für sich alleine oder in Kombination miteinander durchgeführt werden.

Ein Abgleich des Übertragers ÜT kann dadurch ermöglicht werden, daß er zwei auf einem Spulenträger angeordnete Sekundär-Wicklungen aufweist und ein beide Wicklungen durchdringender Ferritkern in seiner Eindringtiefe durch ein Gewinde verstellbar ist. Je nachdem, ob sich der Ferritkern mehr in der oberen oder der unteren Wicklung befindet, wird in der oberen oder der unteren Wicklung eine größere Spannung induziert, wodurch unterschiedlich große Spannungen URF1, URF2 entstehen.

Der Abgleich der Kapazitäten C1, C2 und der Induktivitäten L1, L2 kann dadurch realisiert werden, daß trimmbare konzentrierte Bauelemente verwendet werden. Werden die Kapazitäten C1, C2 und Induktivitäten L1, L2 mittels planarer Leitungsstrukturen realisiert, so kann der Abgleich durch Verändern der Leitungen mittels Laser oder Zulöten bzw. Anbonden von zusätzlichen Leitungsabschnitten erfolgen.

Claims (3)

1. Phasendetektor, der mindestens zwei in Reihe geschaltete Dioden (V1, V2) aufweist, denen über einen Übertrager (ÜT) ein Referenzsignal (U1) zugeführt wird, und welche mit einem Entkopplungsnetzwerk (R4, C3, C4) beschaltet sind, über das ein Eingangssignal (U2) an die Dioden (V1, V2) gelegt und ein Ausgangssignal (U3) abgegriffen wird, das der Phasenlage zwischen dem Eingangssignal (U2) und dem Referenzsignal (U1) entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Symmetrierung der an den Dioden (V1, V2) anliegenden Spannungen (URF1, URF2) in den Zuleitungen von den Dioden (V1, V2) zu dem Übertrager (ÜT) abstimmbare Kapazitäten (C1, C2) und/oder abstimmbare Induktivitäten (L1, L2) eingefügt sind und/oder der Übertrager (ÜT) mit einem Abgleich versehen ist, mit dem die Spannungen an seinen Ausgängen verändert werden können.

2. Phasendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entkopplungsnetzwerk für das Eingangs- (U2) und das Ausgangssignal (U3), bestehend aus R/C-Gliedern (R4, C3, C4), zwischen den beiden Dioden (V1, V2) angeschlossen ist.

3. Phasendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu jeder Diode (V1, V2) ein Arbeitswiderstand (R1, R2) in Reihe geschaltet ist und beide Arbeitswiderstände (R1, R2) an einem Anschlußpunkt (4) mit festem Potential - vorzugsweise Masse - zusammengeschaltet sind und daß die Zuleitungen des Übertragers (ÜT) mit den darin eingefügten abstimmbaren Kapazitäten (C1, C2) und/oder Induktivitäten (L1, L2) zwischen der jeweiligen Diode (V1, V2) und ihrem Arbeitswiderstand (R1, R2) angeschlossen sind.