DE2014692C3 - Monolithisch integrierbare Schaltungsanordnung fur die Synchronisierung zweier Impulsfolgen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine monolithisch integrierbare Schaltungsanordnung für die Synchronisierung zweier Impulsfolgem, die von einem Ortsoszillator und von einem Frcmdoszillalor erzeugt werden, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dieser geht zum einen auf ein innerbetriebliches Verfahren zurück, bei dem Ortsoszillator eine einen Gleichspannungsanteil enthaltende Dreieckspannung erzeugt, während der Dauer der Impulse des Fremdoszillators der Augenblicksweri: der Dreieckspannung mit einer aus der Dreieckspannung abgeleiteten Spannungsschwelle in der Weise verglichen wird, daß ewi Regelsignal einer Polarität entsteht, wenn der Augenblickswert kleiner als die Spannungsschwelle ist, und ein Regelsignal entgegengesetzter Polarität entsteht, wenn der Augenblickswert größer als die Spannungsschwelle ist, der so entstandene Regelsignaldoppelimpuls einem Siebglied zugeführt wird und das gesiebte Regelsignal als Stellsignal auf die Frequenz des Orts-

Oszillators in synchronisierender Weise einwirkt. Zum anderen basiert der Oberbegriff des Anspruchs 1: auf der DE-AS 1299700, aus der es bei der synchronisierten Impulsregenerierung von Pu'scodemodulations-Übertragungssystemen auf der Empfängerseite bekannt ist, im gemeinsamen Emitterkreis der Transistoren eines Differenzverstärkers einen impulsgesteuerten Schalter anzuordnen und vom Ausgangssignal des Differenzverstärkers die Kapazität des Siebglieds aufzuladen bzw. zu entladen.

Der Eriindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders vorteilhafte und günstige Schaltungsanordnung für die Synchronisierung zweier Impulsfolgen, die von einem Oszillator und von einem Fremdoszillator erzeugt werden, entsprechend dem Oberbegriff '5 des Anspruchs 1 anzugeben, die als monolithisch integrierte Halbleiterfestkörperschaltung realisierbar ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung sowie vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen derselben sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden nun in Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;

Fig. 2 zeigt verschiedene Strom- und Spannungsverläufe in Abhängigkeit von der Zeit, die an entsprechenden Stellen der Schaltung nach Fig. 1 auftreten;

Fig. 3 zeigt den Spannungsverlauf am Speicherkondensator im synchronen und asynchronen Zustand.

Die Phasenvergleichs- und Synchronisierschaltung nach Fig. 1 besteht aus einem symmetrischen Differenzverstärker, der von den Transistoren 71 und 72 gebildet wird. Im den beiden Transistoren 71 und 72 gemeinsamen Emitterkreis ist der Zusatztransistor 73 angeordnet, wobei dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwischen die beiden miteinander verbundenen Emitter und den Schaltungsnullpunkt, ggf. unter Zwischenschaltung des Widerstands RS, gelegt ist.

Die Kollektoren der beiden Transistoren 71 und 72 bilden den Ausgang des Differenzverstärkers, wobei an jedem Kollektor je eine Stromquelle angeschlossen ist, die von den Transistoren 75 und 76 gebildet werden. Diese beiden Transistoren sind zueinander komplementär und mit ihren Kollektor-Emitter-Strecken derart in Serie geschaltet, daß die beiden Kollektoren miteinander verbunden sind. Die dem Transistor 71 des Differenzverstärkers zugeord- so nete Stromquelle mit dem Transistor 76 ist an den Differenzverstärker über eine Phasenumkehrstufe angeschlossen, die von Transistor 74 gebildet wird, der zum Transistor 76 der zugehörigen Stromquelle komplementär ist. ·

Der gemeinsame Kollektoranschluß der die beiden Stromquellen bildenden Transistoren 75 und 76 ist mit dem einen Anschluß der Parallelschaltung des Widerstands Al und des Kondensators Ci verbunden, während der andere Anschluß dieser Parallelschal- bo tung am Schaltungsnullpunkt liegt.

Am gemeinsamen Kt 'ieiaorpunkt der beiden Transistoren 75 und 7'6 ist ferner der Kondensator C'2 angeschlossen, dessen anderer Anschluß mit dem Kollektor des Schalttransistors 77 verbunden ist. Der t>5 Emitter des Schaittransislors 77 ist am Schaltungsnullpunkt angeschlossen, während seine Basis am Kollektor des als Phasenumkehrstufe dienenden Transistors 711 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 711 ist mit dem Schaltungsnullpunkt und der Kollektor über den Arbeitswiderstand R6 mit der Versorgungsspannung U verbunden. Die Basis des Transistors 711 liegt am Abgriff des von den Widerständen Rl und R8 gebildeten Spannungsteilers, der im Emitterkreis des als Emitterfolgerstufe dienenden Transistors 710 angeordnet ist.

Von der Basis des Emitterfolgertransistors 710 führt der Speicherkondensator C3 zum Schaltungsnullpunkt. Ferner ist die Basis des Transistors 710 am Arbeitswiderstand /?4 der von den Transistoren 78 und 79 gebildeten Koinzidenzstufe angeschlossen. Diese beiden Transistoren sind mit ihren Kollektor-Emitter-Strecken direkt hintereinandergeschaltet, so daß der Emitter des Transistors 79 am Schaltungsnullpunkt liegt und der Kollektor des Transistors 78 am Arbeitswiderstand A4 und an der Basis des Transistors 710 angeschlossen ist.

Beim bestimmungsgemäßen Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung als Phasenvergleichsstufe wird dem Eingang A des Differenzverstärkers eine Dreieckspannung zugeführt. Dem mit der Basis des Zusatztransistors 73 verbundenen Eingang B werden die Impulse des Fremdoszillators zugeführt. Als solche Impulse können beispielsweise die bei üblichen Fernsehempfängern im Video-Signal enthaltenen Synchionisierimpulse dienen.

Der andere Eingang D des Differenzverstärkers ist am Abgriff des aus den Widerständen R2 und R3 gebildeten Spannungsteilers angeschlossen, der seinerseits an Betriebsspannung liegt. Der am Eingang D liegende Wert der am Spannungsteiler abgegriffenen Gleichspannung kann vorzugsweise dem Mittelwert entsprechen, der sich aus dem Maximalwert und dem Minimalwert der Dreieckspannung ergibt.

Die Basis des Transistors 78 der Koinzidenzstufe ist mit dem Eingang E verbundem, dem ebenso wie dem Eingang ßdie Fremdoszillatorimpulse zugeführt werden. Der mit der Basis des Transistors 79 der Koinzidenzstufe verbundene Eingang F wird mit einer von der Dreieckspannung abgeleiteten Rechteckspannung gespeist.

Die der Synchronisierung des Ortsoszillators dienende Spannung wird am Ausgang G abgenommen, der mit dem Siebglied verbunden ist, also mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Kondensatoren Cl, C2 und dem Widerstand Al.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird nun anhand der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Spannungs- und Stromverläufe erläutert. In den Fig. 2a bis 2e geben die ausgezogenen Kurven die Verhältnisse bei synchronisiertem Ortsoszillator an, während die gestrichelt eingezeichneten Kurvenverläufe die Verhältnisse bei nichtsynchronisiertem Ortsoszillator angeben, und zwar im vorliegenden Fall bei zu langsam schwingendem Ortsoszillator.

In Fig. 2a ist der zeitliche Verlauf der Fremdoszillatorspannung U_B angegeben, wie sie an den Eingängen B und E der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zugeführt wird.

In Fig. 2b ist die Spannung U_A des Ortsoszillators in ihrem zeitlichen Verlauf aufgetragen, d. h. also der Verlauf der Dreieckspannung.

Fig. 2c zeigt den zeitlichen Verlauf des in der Kollektorleitung von Transistors 75 fließenden Stroms /1, während Fig. 2d den Verlauf des in der Kollek-

5 6

torzuleitung von Transistor 7*6 fließenden Stroms /2 gieren, je kleiner die Siebkapazität ist. Andererseits

zeigt. Schließlich zeigt die Fig. 2c den Verlauf des ist jedoch die Störunempfindlichkeit des synchroni-

zum Siebglied fließenden Stroms /3. sierten Zustande nur bei großer Siebkapazität ge-

Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der währleistet. Die für eine ausreichende Synchronisier-

die beiden Stromquellen bildenden Transistoren 7*5 5 bandbreite daher erforderliche kleine Siebkapazität

und T6 zusamnu ti mit der Phasenumkehrstufe 7*4 und die für eine geringe Störempfindlichkeit im syn-

und mit dem Differenzverstärker aus den Transistoren chronisierten Zustand erforderliche große Siebkapa-

7*1 und 7*2 arbeiten die beiden Stromquellen abwech- zität lassen sich daher nur durch Umschalten der Sieb-

selnd, d. h. es fließt entweder nur der Strom /1 oder kapazität erreichen,

nur der Strom 12. to Für das Umschalten ist der Speicherkondensator

Zur Erläuterung sei nun angenommen, daß der C3 vorgesehen, der sich einerseits über den Arbeits-Ortsoszillator durch die Fremdoszillatorimpulse syn- widerstand A4 auflädt und sich andererseits im synchronisiert ist, was, wie oben bereits angegeben, den chronen Zustand über die hintereinandergeschalteten ausgezogen gezeichneten Kurven der Fig. 2 ent- Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren TS und spricht. Unter dieser Voraussetzung fällt die Mitte des \s 7"9 entlädt. Diese Entladung erfolgt im synchronen Fremdoszillatorimpulses nach Fig. 2a mit dem Zustand dadurch, daß der dem Eingang Fzugeführte, Schnittpunkt zusammen, der vom abfallenden Teil der von der Dreieckspannung abgeleitete Rechteckimpuls Dreieckspannung und der Spannung U₀ gebildetwird, und der dem Eingang E zugeführte Fremdoszillatordie an der Basis des Transistors Tl des Differenzver- impuls gleichzeitig eintreffen und somit die Transistostärkers liegt, d. h. also bis beide Eingangsspannungen 20 ren 7*8 und 7*9 gleichzeitig durchsteuern. Im synchrodes Differenzverstärkers gleich groß sind. Während nen Zustand entstehen somit periodisch im Takt der ersten Hälfte des Fremdoszillatorimpulses fließt der Fremdoszillatorimpulse Koinzidenzimpulse, wodaher im Stromquellentransistor T6 der Stromimpuls bei der in Fig. 3a gezeigte Verlauf der am Speicher- 11. Während der zweiten Hälfte des Fremdoszillator- kondensator C3 auftretenden Spannung t/3 entimpulscs ist dagegen der Stromquellentransistor 7*5 25 steht.

eingeschaltet, so daß der Stromimpuls /1 fließt. Die Im asynchronen Zustand führt dagegen nicht jeder

Differenz dieser beiden Stromimpulse ergibt den Fremdoszillatorimpuls zu einer Entladung des Spei-

Stromdoppelimpuls /3, dessen zeitliches Mittel gleich cherkondensators C3, so daß der Speicherkondensa-

null ist. Somit entsteht aber am Ausgang G keine Re- tor sich während des Ablaufs mehrerer Fremdoszilla-

gelspannung. 30 torimpulse aufladen kann. Übersteigt die Kondensa-

Bei synchronisiertem Ortsoszillator aus einem zu torspannung L/3 dabei die Spannungsschwelle LL so langsam schwingenden Zustand des Ortsoszillators wird der Transistor 711 der Phasenumkehrstufe in heraus, wie im vorliegenden Teil gezeigt, ist der den leitenden Zustand und der Schalttransistor 77 in Stromquellentransistor 7*6 während einer längeren den Sperrzustand gesteuert, wodurch der Kondensa-Zeitdauer des Fremdoszillatorimpulses eingeschaltet, 35 tor Cl großer Kapazität vom Siebglied abgeschaltet nämlich bis zu dem Zeitpunkt, in dem der abfallende wird, d. h. die Parallelschaltung der Kondensatoren Teil der Dreieckspannung sich mit der Gleichspan- Cl und Cl wird aufgehoben,
nung U_D schneidet, also beide Eingangsspannungen In Fig. 3b ist der Spannungsverlauf am Speichergleich groß sind. kondensator C3 für den asynchronen Zustand gezeigt,

Von diesem Zeitpunkt ab ist dann der andere 40 wobei im Gegensatz zur Fig. 3a Koinzidenzsignal-Stromquellentransistor 7*5 eingeschaltet. Als Resultat gruppen nur im Takt der Differenzfrequenz zwischen ergibt sich ein Stromdoppelimpuls /3, dessen negati- Ortsoszillatorfrequenz und Fremdoszillatorfrequenz ver Impulsanteil deutlich verlängert ist, so daß am entstehen.
Siebglied eine negative Regelspannung entsteht. Die Zeitkonstante des RC-Glieds A4, C3 wird in

War die Schwingung des Ortsoszillators anderer- 45 Abhängigkeit von der Dauer des Fremdoszillatorim-

seits zu schnell, so ist nach Eintritt der Synchronisation pulses, die bei Fernsehgeräten üblicherweise etwa 5 μβ

der Regelstromimpuls Il deutlich verkürzt und es er- beträgt, so gewählt, daß der Speicherkondensator

gibt sich ein die Siebkapazität aufladender Stromim- zwar durch den kurzen Fremdoszillatorimpuls bereits

puls /3, wodurch eine positive Regelspannung ent- vollständig entladen, aber erst nach mehreren Perio-

steht. 50 den der Dreieckspannung auf die Betriebsspan-

Die am Siebglied entstehende Regelspannung ist nung U aufgeladen ist. Somit kann im synchronen Zu-

um su grüßer, je kleiner die SicbiiäpäZität ist. de» Kofi- Siänd der Spamiüiig i/3 aiii Speicher kondensator die

stanter Regelempfindlichkeit am Steuereingang des eingezeichnete Amplitude nicht überschreiten, wäh-

Ortsoszillators ist daher der Synchronisierbereich um rend dies bei asynchronem Betrieb im Takt der ge-

so größer, je kleiner die Siebkapazität ist, d. h. die 55 nannten Differenzfrequenz möglich ist. Vorzugsweise

Schaltungsanordnung ist in der Lage, um so größere ist die Zeitkonstante etwa zwei- bis fünfmal größer

Frequenzabweichungen des Ortsoszillators zu korn- als die Periodendauer der Dreieckspannung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Monolithisch integrierbare Schaltungsanordnung für die Synchronisierung zweier Impulsfolgen, die von einem Ortsoszillator und von einem Fremdoszillator erzeugt werden, wobei

- der Ortsoszillator eine einen Gleichspannungsanteil enthaltende Dreieckspannung erzeugt,

- während der Dauer der Impulse des Fremdoszillators der Augenblickswert der Dreieckspannung mit einer aus der Dreieckspannung abgeleiteten Spannungsschwelle in der Weise verglichen wird, daß ein Regelsignal einer Polarität entsteht, wenn der Augenblickswert kleiner als die Spannungsschwelle ist. und ein Regelsignal entgegengesetzter Polarität entsteht, wenn der Augenblickswert größer als die Spannungsschwelle ist,

- der so entstandene Regelsignaldoppelimpuls einem Siebglied zugeführt wird,

- das gesiebte Regelsignal als Stellsignal auf die Frequenz des Ortsoszillators in synchronisierender Weise einwirkt,

- im gemeinsamen Ermitterkreis der Transistoren eines Differenzverstärkers ein impulsgesteuerter Schalter angeordnet ist und

- das Ausgangssignal des Differenzverstärkers die Kapazität des Siebglieds auf- bzw. entlädt,

durch folgende Merkmale gekennzeichnet,

- dem einen Eingang (A) des Differenzverstärkers ist die Dreieckspannung zugeführt,

- am anderen Eingang (D) des Differenzver- π stärkers liegt eine der Spannungsschwelle entsprechende Gleichspannung,

- im gemeinsamen Emitterkreis der Differenzverstärkertransistoren (Π, Tl) ist die Kollektor-Emitter-Strecke eines Zusatztransi- 4» stors (73) angeordnet, dessen Basis von den Fremdoszillatorimpulsen gesteuert ist,

- die Ausgänge des Differenzverstärkers steuern je eine von zwei in Serie geschalteten, auf das Siebglied arbeitenden Stromquellen und

- die Zeitkonstante des Siebglieds ist in Abhängigkeit vom Synchronisierungsgrad elektronisch umschaltbar.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Konstantstromquellen eine Phasenumkehrstufe vorgeschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Serie geschalteten Konstantstromquellen aus je einem Transistor (7"5, 76) bestehen und daß diese Transistoren zueinander komplementär sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der t>o andere Eingang (D) des Differenzverstärkers am Abgriff eines zwischen der Versorgungsspannung (U) und dem Schaltungsnullpunkt angeordneten ohmschen Spannungsteilers (Rl, R3) angeschlossen ist. b^rj

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Siebgliedes aus der Parallelschaltung eines Kondensators (Cl) kleiner Kapazität und eines Kondensators (C2) großer Kapazität besteht, wobei das freie Ende des Kondensators (Cl) kleiner Kapazität am Schaltungsnullpunkt angeschlossen ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im synchronisierten Zustand das freie Ende des Kondensators (Cl) großer Kapazität mit dem Schaltungsnullpunkt verbunden ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an das freie Ende des Kondensators (Cl) großer Kapazität der Kollektor eines Schalttransistors (77) angeschlossen ist, dessen Emitter am Schaltungsnullpunkt liegt und dessen Basis von einer Koinzidenzstufe derart gesteuert wird, daß im synchronen Zustand der Schalttransistor (77) leitend ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenzstufe aus zwei mit ihn:n Kollektor-Emitter-Strecken direkt miteinander an eiinem gemeinsamen Arbeitswideistand liegenden Transistoren (TS, T9) besteht, wobei der Basis; des einen Transistors (T9) eine von der Dreieckspannung abgeleitete Rechteckspannung und der Basis des anderen Transistors (TS) die Fremdoszillatorimpulse zugeführt sind, daß zwischen dem kollektorseitigen Ende des Arbeitswiderstandes (R4) und dem Schaltungsnullpunkt ein Speicherkondensator (C3) angeschlossen ist und daß die am Speicherkondensator auftretende Spannung (i/3) über eine nachgeschaltete Emitterfolgerstufe (7Ί0) und eine auf diese folgende Phasenumkehrstufe (7Ί1) die Basis des Schalttransistors (77) steuert.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der Serienschaltung aus Speicherkondensator (C3) und Arbeitswiderstand (R4) größer als die Periodenciauer der Dreieckspannung ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante etwa zwei- bis fünfmal größer ist.