DE2000907A1 - Phasenvergleichsschaltung,z.B. fuer einen geregelten Oszillator in einem Fernsehgeraet - Google Patents

Description

• Phasenvergleichsschaltung, z.B. für einen geregelten Oszillator in einem Fernseherät Phasenvergleichsschaltungen dienen dazu, eine von dem Phasenverhältni 5 zwischen zwei Wechselspannungen abhängige Regelspannung zu erzeugen. Sie werden beispielsweise in einem Pernsehempfänger für die Zeilensynchronisierung oder in einem Farbfernsehempfänger für die Synchronisierung des Farbträgeroszillators benötigt. Zur Erzielung einer großen Phasenstabilität der Oszillatorschwingung muß die Phasenvergleichsschaltung eine hohe Phasenempfindlichkeit besitzen Dies ist z.B. für den Zeilenoszillator eines Parbfernsehempfängers erforderlich, damit der aus dem Zeilenrücklaufimpuls gewonnene Auftastimpuls für das Farbsynchronsignal sich nicht gegenüber diesem verschiebt.
• Zur erzielung einer besonders großen Regelsteilheit ist es bekannt, im Weg der Regelspannung Regelspannungsverstärker vorzusehen. Diese müssen jedoch Gleichspannungsverstärker sein, die einen großen Schaltungsaufwand erfordern und stark von der Temperatur abhängig sind0 Es sind Phasenvergleichsschaltungen bekannt, bei denen die beiden Wechselspannungen an einem Ladekondensator eine Spannung erzeugen, deren Gleichspannungswert von der Phasenlage der beiden Wechselspannungen abhängig ist Die beiden Wechselspannungen sind dabei durch den Ladekondensator galvalnisch voneinander getrennt. Mit einem Siebglied wird dem Ladekondensator die vom Phasenverhältnis abhangige Regelspannung ent@nommen. Bei einer solchen Schaltung muß im allgemeinen eine Wechselspannung eine schräge Vergleichsflanke aufweisen, während die andere als schmaler Dastimpuls ausgebildet ist. Zur Erzielung dieser Kurvenformen sind meist zusätzliche Schaltungen wie RG-Glieder erforderlich. Die Amplitude der Regelspannung ist außerdem durch die Amplitude der zu vergleichenden Wechselspannungen gegeben und dadurch begrenzt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Schaltung so abzuwandeln, daß die zugeführten Wechselspannungen keine bestimmte Kurvenform haben müssen und eine große Regelsteilheit erreicht wird.
• Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung gelöst.
• Die erzielbare große Regelsteilheit ist darauf zurückzuführen, daß die erreichbare Amplitude der ltegelspannung gleich dem Betriebsspannungsunterschied und von der Amplitude der Wechselspannungen nicht abhängig ist. Diese dienen nur als Jteuerspannung für die Schalter. Die Betriebsspannungen können jeweils so groß gewählt werden, daß der gewünschte Regelspannungsbereich erzielt wird. Die Wechselspannungen brauchen auchkeine besondere Form zu haben, weil sie lediglich zur Steuerung eines Schalters dienen. Bisher benutzte Differenzier- oder Integrierschaltungen zur Umformung einer Wechselspannung in eine solche mit einer schrägen Vergleichsflanke werden nicht benötigt.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.
• Darin zeigen Fig. 1 ein Prinzipschaltbild, Fig. 2,5 je ein praktisches Ausführungsbeispiel und Fig. 3 und 4 Kurven zur Erläuterung der Wirkungswreise.
• In Fig. 1 ist ein Ladekondensator C3 über einen Schalter 1 mit einer Betriebsspannung +UB und über einen Schalter 2 mit einer Betriebsspannung U verbunden. Dem Ladekondensator C3 wird über ein Siebglied 4 an einer klemme 5 eine Regelspannung UR entnommen, die von dem Phasenverhältnis zwischen zwei zugeführten Impulsreihen 6,7 abhängig ist. Die Impulsreihe 6 steuert den Schalter 1 und die Impulsreihe 7 den Schalter 2 periodisch durchlässig. Die Wirkungsweise ist folgende: während eines Impulses 6 wird der Ladenkondensator C3 mit geringer Zeitkonstante sprungartig auf +UB aufgeladen. Mit einem Impuls 7 wird der Kondensator C3 ebenfals sprungartig auf den Wert U, umgeladen. Die Zeit, während der am Kondensator C3 die Spannung +UB oder U, steht, ist also von dem Phasenverhältnis der beiden Impulse 6,7 abhängig. Das bedeutet, daR der Gleichspannungwert der am Kondensator C3 stehenden Rechteckspannung von dem Phasenverhältnis der Impulse 6,7 abhängt und an der Klemme 5 eine von dem Phasenverhältnis abhängige Regelspannung steht. Die Regelspannung kann zwischen den Werten +UB und UB liegen und ist von der Amplitude der Impulse 6,7 nicht abhängig.
• Fig. 2 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel, dessen Wirkungsweise anhand der Fig. 3 und 4 erläutert wird. An die beiden Eingänge werden die periodischen Spannungen f1 und f2 (Fig. 3) gelegt.
• Der als Schalter 1 dienende Transistor 21 wird nur während der neg. Maximalwerte von f1 für kurze Zeit geöffnet, und der als Schalter 2 dienende Transistor T2 wird nur während der pos. Maximalwerte von f2 für kurze Zeit geöffnet. Die Zeitkonstante R3003 bzw. R4003 liegt in der Größenordnung dieser Einschaltzeiten, so daß C3 während der Öffnungszeiten schnell auf die eine oder die andere Betriebsspannung umgeladen werden kann. Die Zeitkonstante C3.R5 ist dagegen groß gegenüber der Periodendauer von f1 und f2.
• Sind die Frequenzen f1 und f2 sehr hoch (z.B. 4,4 Reiz), so kann C3 z.B. durch die Kollektorkapazitäten von Tl und T2 gebildet werden. Während der Sperrzeit beider Transistoren bleibt C3 auf-3 geladen, und zwar etwa auf der Betriebsspannung des Transistors, der zuletzt ausgeschaltet hat. Falls beide Transistoren gleichzeitig ausschalten, wird die an C3 verbleibende Spannung etwa in der Mitte zwischen den beiden Betriebsspannungen liegen. Die Ausschaltzeitpunkte der beiden Transistoren sind also evtl. wichtig für die Eigenschaften der Phasenvergleichsschaltung.
• Fig. 3 zeigt die wichtigsten Spannungsverläufe an der Phasenvergleichsschaltung nach Fig. 2.
• Fig. 3a,b zeigt die beiden Eingangsspannungen f1 und f2, die sich um die Frequenz Zf unterscheiden mögen.
• Fig. 3c,d zeigt die Spannungssprünge an den Kollektoren von T1 und T2, die beim Öffnen dieser Transistoren entstehen.
• Fig. 3e zeigt den daraus resultierenden Spannungsverlauf an der Kapazität 03.
• Z.Zt. t=O mögen die Einschaltzeitpunkte und vor allem die Ausschaltzeitpunkte der Transistoren 21 und T2 zusammenfallen. Wenn R3= R4 ist, liegt dann die Regelspannung in der Mitte zwischen +U3 und TT Bereits kleinste Verschiebungen des Ausschaltzeitpunktes eines der Transistoren bewirken jedoch, daß UR seinen pos. oder neg. Maximalwert erreicht.
• Der Einschaltzeitpunkt jedes Transistors ist im allgemeinen maßgeblich für den Spannungssprung an der Kapazität 03.
• Nur wenn sich die Einschaltzeiten beider Transistoren überlappen, (d.h. die Einschaltzeit des zuerst eingeschalteten Transistors ist länger als der momentanen Phasendifferenz zwischen f1 und f entspricht), wird durch den zuerst ausschaltenden Transistor ein Spannungssprung ausgelöst.
• Der zuletzt ausschaltende Transistor bestimmt dann die Spannung an C bis wieder ein Transistor einschaltet. Bei der angenommenen Frequenzdifferenz ßf nimmt die Phasenverschiebung zwischen f1 und f2 mit der Zeit t zu ( = Entsprechend dieser Phasenverschiebung entstehen an C3 breiter oder schmaler werdende Impulse.
• Der Gleichstrommittelwert dieser Impulse verändert sich gemäß der Impulsbreitenänderung in stetiger Weise.
• Bei Phasendifferenz Null zwischen f1 und f2 schiebt sich eine Impulsflanke über die andere hinweg, und es entsteht ein Sprung im Gleichstrommittelwert. Die Folge ist der in Fig. 4 dargestellte sägezahnförmige Regelspannungsverlauf UR (# w.t). Im steilen Bereich 10 dieser Sägezahnkurve besitzt diese Phasenvergleichsschaltung eine außerordentlich hohe Phasenempfindlichkeit, während im flachen Bereich 11 die Phasenempfindlichkeit verhältnismäßig klein ist. Bei Verwendung der Phasenvergleichsschaltung in einem Regelkreis kann der stabile Regelpunkt je nach Bedarf in den Bereich hoher oder geringer Phasenempfindlichkeit gelegt werden.
• Bei Benutzung der Phasenvergleichsschaltung zur Phasenmessung wird man eine Urnpolmöglichkeit für eins der Eingangssignale vorsehen, so daß die Phasenmessung z.B. immer im flach ansteigenden Bereich der Sägezahnkurve erfolgen kann.
• Fig. 5 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Phasenvergleichsschaltung für den phasengeregelten Zeilenoszillator in einem Farbsignalaufzeict.nungsgerät, das nach dem bekannten TRIPAL-Verfahren (DT-AS 1.256.686) arbeitet. X1 und T2 bilden die Phasenvergleichsschaltung. T3 ist der Zeilenoszillator-Transistor und T4 arbeitet als Reaktanzstufe. T4 nimmt einen zur Oszillatorspannung voreilenden Strom auf, dessen Größe durch die Regelspannung an der Basis von 24 bestimmt wird. Für die Regelung wird der Bereich hoher Phasenempfindlichkeit (10 in Fig. 4) der Phasenvergleichsschaltung ausgenutzt.
• Die bisher beschriebene Schaltung ohne den in der strichpunktierten Umrandung befindlichen Schaltungsteil, die wie in Fig. 2 arbeitet, würde als Zeilenoszillator z.B. für einen Fernsehempfänger oder einen Farbfernsehdecoder genügen. Durch die Trabanten und V-Impulse des Synchronsignals, die als differenzierte neg.
• Spitzen den Transistor 21 öffnen, wird keine Störung verursacht.
• Zwar wird CD während des Vertikalsynchronsignals durch die jeweils in die Mitte einer Zeile- fallenden Impulsflanken des S-Signals über Tl pos. aufgeladen, jedoch entsteht hierdurch kaum eine Verschiebung der Regelspannung, da bereits jeweils 1/2 Zeile später C. über T2 neg. aufgeladen wird. Z.Zt. des Vertikalsyzichronsignals entsteht also an C3 eine zeilenfrequente llechteckspannung, deren Mittelwert praktisch nicht von der Regelspannung abweicht.
• Dagegen können Beeinträchtigungen der Regelspannung UR bei der Magnetbandwiedergabe von Aufzeichnungsgeräten mit nur einem Videokopf entstehen. Hier fehlen allgemein beim Kopfwechsel von einer Schrägspur auf die nächste mehrere S-Impulse. Während der Impulslücke verschiebt sich dann bei dieser einfachen Phasenvergleichsschaltung die Regelspannung zu neg. Spannungswerten. Dieses wird durch die Schaltung K mit dem Transistor T5 verhindert. Der Transistor T5 bleibt bei vorhandenem S-Signal gesperrt. Die Sperrspannung wird mit Hilfe der Diode D1 aus den S-Impulsen gewonnen. Die Zeitkonstanten sind so gewählt#, daß T5 kurz nach dem ersten fehlenden S-Impuls geöffnet wird. T2 wird weiterhin durch den schwingenden Zeilenoszillator periodisch geöffnet, so daß C3 auf -12 V aufgeladen bleibt. Die über den geöffneten Transistor T5 zugeführte Gegenspannung soll nun bewirken, daß die am Siebkondensator C4 liegende Regelspannung UR sich während der fehlenden S-Impulse möglichst wenig verändert. Eine entsprechende Justierung kann mit Hilfe von R7 durchgeführt werden. Beim ersten wiederkehrenden S-Impuls wird der Transistor T5 wieder gesperrt, so daß die Phasenvergleichsschaltung wiener normal arbeitet. Damit ist auch bei zeitweise fehlenden S-Impulsen ein störungsfreier Betrieb des phasengeregelten H-Oszillators sichergestellt.

Claims (8)

1. Patentansprüche

   S Phasenvergleichsschaltung mit einer Ladekapazität, der über ein Siebglied eine von dem Phasenverhältnis zwischen zwei zugeführten Wechselspannungen abhängige Regelspannung entnommen wird, z.B. für einen geregelten Oszillator in einem zernsehgerät, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß der Ladekapazität (C3) über zwei, jeweils durch die erste bzw. die zweite Wechselspannung (6,7; f1,f2) periodisch durchlässig gesteuerte Schalter (1,2) mit zwei verschieden großen Betriebsspannungen (+UB,-U) verbunden ist.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenezeichnet, daß die Betriebsspannungen gleichen Betrag und entgegengesetzte Polarität haben.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnett daß jeweils ein Schalter durch die Kollektor-Emitter-Strecke eines ransistors (Tl,T2) gebildet ist, dessen Basis die Wechselspannung (f1,f2) zugeführt wird.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekenazeichnet, daß die Ladekapazität (C3) durch die Kollektorkapazität der Transistoren (T1,?2) gebildet ist.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Kollektor-Emitter-Strecke ein den Strom bei durchlässig gesteuertem Transistor (Ti,T2) begrenzender Widerstand (R3,R4) liegt.
6. 6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladezeitkonstante der Ladekapazität (C3) über einen der Schalter (1,2) klein und die Entladezeitkonstante über das Siebglied (4) groß gegenüber der Periodendauer der Wechselspannung ist.
7. 7. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnets daß an den RegelspannungswegS (4,5) eine Schaltung (K in Fig. 5) angeschlossen ist, die bei Ausfall einer der Wechselspannungen (f1, f2) die damit verbundene Regelspannungsänderung verhindert bzw.

   vermindert.
8. 8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Gleichrichtung (D1) der zeitweise ausfallenden Wechselspannung (8? oder einer von dieser abgeleiteten Wechselspannung eine Stellgröße gewonnen wird, die einen zwischen dem Regelspannungsweg (4,5) und einer Spannungsquelle liegenden Schalter (T5) steuert.

   L e e r s e i t e