DE2063524A1

DE2063524A1 - Signaltrennschaltung fur FM Multiplex empfänger

Info

Publication number: DE2063524A1
Application number: DE19702063524
Authority: DE
Inventors: Allen LeRoy Somerville N J Limberg (V St A)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1969-12-29
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1971-07-08
Also published as: GB1332513A; GB1332514A; DE2063729B2; FR2072088A1; DE2063524B2; DE2063729A1; CA941906A; CA935882A; MY7600210A; MY7400258A; NL7018866A; FR2072088B1; BE762985A; HK36576A; FR2077573B1; JPS5644640B1; FR2077573A1; DE2063524C3; US3707603A; NL7018863A

Description

RCA Docket No.: έ2,955Α
Convention Date:
December 20, 1069

RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A. Signaltrennschaltung für FM-Multiplexempfanger

Die Erfindung· betrifft eine Signaltrennschaltung, für FM-Multiplexempf andrer rum Trennen zweier Tonf rerjuenzsignale, die in multiplexierter Form in einem Signalgemisch enthalten sind, das einen iillfskanal mit Informationen über die Differenz der beiden Tonfrequenzsigriale in symmetrischen Seitenbandspektren eines gegebenenfalls unterdrückten Hilfsträpers sowie nicht mit der Ililfsträgerfrequenz verknüpfte Signalspektren, die mindestens zum Teil die Summe der beiden TonPrequonzsignale enthalten, aufweist, mit einer SignalpemischquelLii und einer Taktsignalquelle, die ein Taktsignal liefert, dessen Folgefrenuenz gleich der Hilf«trägerfrequenz ist. bie Signaltrennschnltung eignet sich besonders als Multiplexdetektor oder -decoder für Stereorundfunkempfänger.

Gemäß den derzeit in den UFA gebräuchlichen Normen für den stereophonischen 1.M-Rundfunk wird ein Hauptträger mit der Summe zweier stereophonisch verknüpfter Tonfrequenzsignale, nämLlch des Linkssignals (L) und des Rechtssignals (R), frequenzmoduliert, wobei der Träger für den kompatiblen Empfang, mit entweder monophonischen odf^r stereophonischen FM-Empfängern eingerichtet ist. Der Hauptträger wird ferner mit stereophonischen Informationen in Form eines unterdrückten, mit der Differenz (L-R) der beiden stereophonisch verknüpften Tonsignale amplitudenmodulierten Hilfsträgers sowie eines Dauer-Pilotsignals zur Verwendung bei der Demodulation

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des unterdrückten Hilfsträpers im Empfänger moduliert, wozu in manchen Fällen noch ein mit kommerzieller Hintergruni/iniisik (SC/) frequenzmodulierter Hilfsträger als weitere i'oduiati oiiskomponente kommt.

Bei einem herkömmlichen FM-Stereoempfanger wird rm /uspanp eines Fh-Detektors oder Frequenzdiskriminators ein f-'if riaipemi;? ch aus der Tonsignalsummenkomponente (L+Il) , die entweder in Hona- oder in Stereoempfängern verwertet werden kann und einen Frequenzbereich von z.B. O bis 15 000 Hz umfaßt, sowie einem 19 kHz-I'ilotsignal und Seitenbändern eines unterdrückten 38 kilz-IIilfsträgers, in welchen die Tonsignaldifferenzkomponente (I -R) steckt, und die einen Frequenzbereich von 2.3 bis 53 kiiz umfassen, erzeugt/ i"as Signalgemisch kann außerdem einen mit Hintergrundmusik (SC/) frequenzmoduliert en 6'7 kllz-Hilf sträger und dessen Seitenbänder, die beispielsweise von 59 bis 7 5 kHz reichen, enthalten. Diese kommerzielle Komponente wird im allgemeinen in Heimempfängern mit Hilfe von abgestimmten Filterkreisen entfernt.

Verhältnismäßig niederpegelige Signale der oben genannten Art, wie sie in FM-Stereodecoderschaltungen auftreten, lassen sich mit Vorteil unter Verwendung von monolithischen integrierten Schalfcungs» plättchen (d.h. Festkörperschaltungen, bei denen eine Vielzahl von aktiven Halbleiterbauelementen wie Transistoren und T-Loden sowie von passiven Schaltungselementen wie Kondensatoren und Widerstände samt ihren Verschaltungen auf einem gemeinsamen Substrat aus Halbleitermaterial angebracht sind) verarbeiten. Derartige integrierte Schaltungen sind den herkömmlichen Schaltungsanordimngen mit diskreten Bauelementen hinsichtlich der Croße, des Cowichts und der Verläßlichkeit sowie in vielen Fällen auch in wirtschaftlicher Hinsicht überlegen.

Dei der Konstruktion von integrierten Schaltungen sind, gegenüber Schaltungen mit diskreten Bauelementen, eine Reihe von wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu berücksichtigen. Während man beispielsweise bei nichtintegrierten Schaltungen bestrebt ist, mit möglichst wenigen aktiven Bauelementen auszukommen, da diese als diskrete Bauelemente verhältnismäßig teuer sind, kommt es bei in-

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tegrierten Schaltungen nicht so sehr darauf an, an aktiven Bauelementen zu sparen, da diese sich in integrierter Form billiger herstellen lassen. Dagegen ist man bei integrierten Schaltungen bestrebt, miclichst viele Schaltungsfunktionen auf dem Schaltungsplättchen selbst vorzusehen und mit möglichst wenigen Schaltungselementen außerhalb des Schaltungsplättchens auszukommen. So gehen ζ. T?. manche Vorteile integrierter Schrltungen verloren, wenn Spulen und/oder 'transformatoren, d.h. induktive Schaltungskomponenten mit dem Schaltungsplä-ttchen verbunden werden müssen. Denn solche induktiven Komponenten wirken sich nicht nur nachteilig auf die Kosten, die Größe, das Gewicht und die Verläßlichkeit aus, sondern sie beanspruchen außerdem für ihre Verschaltung einen oder mehrere der verhältnismäßig wenigen verfügbaren /nschlußkontakte des Schal-' tungsplättcheus (z.T¹. sechzehn). Ferner ist es wegen der. verhältnis mäßig kleinen /bmessuneen des Schaltungsplättchens (z.B. in der Größenordnung von .7,5 x 2,5 mm oder kleiner) und der sich dadurch ergebenden dichten Abstände zwischen den Zuleitungen für äußere SchrltungselemfMite erwünscht, die Anzahl der äußeren Zuleitungen für Wechselstromsignale möglichst rering zu halten, um unerwünschte Kopplungen zwischen den"verschiedenen Teilen des Schaltungsplättchens mit den sich daraus ergebenden nachteiligen Folgen weitmöglichst zu vermeiden.

Verwendung von induktiven Schaltungskomponenten für Zwecke v:lc die Abtrennung der SCA-Signale oberhalb 53 kHz aus dem Signalgemisch vor der Demodulation des Differenzsignals ist in den meisten Fällen unerwünscht. Vorhandene Spulen erschweren die Herstellung der Empfänger, da die Spulen gewöhnlich eingestellt und abgeglichen werden müssen, wozu komplizierte elektronische Prüfgeräte erforderlich sind. Wenn mehrere induktive Schaltungskomponenten vorgesehen sind, müssen sie lagemäßig so angebracht werden, daß unerwünschte V.ochf elwirkunpen zwischen ihren Feldern vermieden werden. Außerdem sind Spulen für den Ultraschallfrequenzbereich mit einem für die Verwendung in Verbindung mit integrierten Schaltungen ausreichenden Wechsel stromwiderstand sperrig und kostspielig.

Das im ^riorooempfanger am Ausgang des W -Demodulators erzeugte

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Signalgemisch enthält die Summensignalkomponente (L+R), die entweder in monophonischen oder in stereophonischen FM-Empfängern verwertet werden kann, das 19 kHz-Pilotsignsl und Seitenbänder des unterdrückten 38 kllz-Hilfsti'ägers mit der Differenzsignalkomponente (L-R). Sodann wird im Empfänger ein mit dem 19 kllz-Pilotsignal synchronisiertes ,18 kllz-Signal für die Demodulation der Differeiizsignalkomponente erzeugt. Durch die Demodulation des Signalgemische in einem Synchrondetektor, der ein in bezug auf das eingangsseitigre Signalgemisch und auf das eingangsseitige ,38 Idlz-Signal symmetrisches Ausgangssignal erzeugt, entfällt das Erfordernis, daß dem Detektor abgestimmte Filterkreise für die Abtrennung der SCA-Signa-Ie aus dem Signalgemisch vorgeschaltet werden müssen, um zu verhindern, daß im Detektorausgangssignal von den SCA-Signalen stammen de Zwischenmodulat.i onsprodukte erscheinen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als FM-Stereodecoder oder dergl. geeignete Signaltrennschaltung zu schaffen, die unter Vermeidung der Verwendung abgestimmter Filterkreise und der damit verbundenen Nachteile sich besonders gut für die Herstellung in integrierter Form eignet.

Erfindungsgemäß ist eine Signaltrennschaltung der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch einen Synchrondetektor mit zwei Eingängen, an deren einen die Signalgemischquelle und an deren anderen die Taktsignalnuelle angeschlossen sind, und zwei Ausgängen,, an denen aus dem Signalgemisch mit Hilfe der Taktsignale zwei gegentaktige, jeweils zum Signalgemisch symmetrische demodulierte Signale erzeugt werden] eine erste Signaladdierschaltung, die auf das erste Ausgangssignal des Synchrondetektors und das Signalgemisch anspricht und ausgangsseitig das wiedergewonnene erste Tonfrequenzsignal liefert; und eine zweite Signaladdierschaltung, die auf das zweite Ausgangssignal des Synchrondetektors und das Signalgemisch anspricht und ausgangsseitig das wiedergewonnene zweite Tonfrequenzsignal liefert.

Der Synchrondetektor, der mit Hilfe, der die Hilfsträgerfrequenz enthaltende« ^Taktsignale synchronisiert wird, dient für die Wiedergewinnung der Differenz der beiden Tonf roquenzsigrnale ....:,,... 109828/131 B

dem Signalgemisch. Dadurch, daß die beiden Ausgangssignale dieses Synchrondetektors gegentaktig zueinander sind, wird ihre anschließende Summierung mit jeweils dem SignalgemLsch oder Teilen desselben4n nur einer Phasenlage erleichtert, wobei durch diese Summenbildungen die beiden Tonfrequenzsignale mit erheblich verringerter gegenseitiger Einmischung gewonnen werden. Die in den beiden Signaladdierschaltungen erfolgende Summenbildung ermöglicht die Verwendung eines Synchrondetektors für die Gewinnung der Diffe renz der beiden ^r;'onfrenuerizsignale, wobei jedes Ausgangssignal des Detektors symmetrisch zum Signalgemisch und Taktsignal am Eingang ist. In einem solchen Synchrondetektor erzeugen nur Signale, deren obere und untere Seitenbänder symmetrisch zur HiLfsträgerfrequenz liegen, tonfrequente Ausgangssignalkomponenten. Dadurch entfällt für praktische Zwecke das Erfordernis einer FiLterung des den Detektoren zugeleiteten Signalgemischs zwecks Vermeidung unerwünschter Zwischenmodulat ionsprodukte.

Diese Methode der Gewinnung der beiden Tonfrequenzsignale ist vorteilhaft gegenüber bekannten Methoden, bei dt nen der Hilfskanal von der Summe der beiden Tonfrequenzsignale durch ein I3andpaßfilter abgetrennt wird, bevor die Differenz der beiden Tonfreciuenzsignale durch Demodulation gewonnen wird. Durch das Bandpaßfilter, wenn es nicht sehr sorgfältig konstruiert und bemessen ist, werden in die wiedergewonnenen Differenzsipnale frequenzabhängige Phasen- und Amplitudenänderunf/en eingeführt, welche die Trennung der beiden Signale beeinträchtigen, die bei der anschließenden Summierung der gegentaktigen DifferenzsignaLe mit der Summe der beiden Signale erhalten werden. Bei der nachstehenden Beschreibung ist vorausgesetzt, daß die beiden Torifrenuenzsignale stereophonisch verknüpfte Links- und Rechts«ignale (L) bzw. (R) sind.

Die einzige 1 igur der Zeichnung zeigt eine .Schaltungsanordnung zum Uemodulieren der '!'ons ignaldif f erenzkoinponente (I. -R) eines stereophonischen S i.gnal.promischs und zur Vereinigung dieser Komponente mit der Tonsignal Summenkomponente (L-HR) unter Erzeugung stereophonisch verknüpfter Links und Rechtskanal tons Ίΐ',ιιηΙ ο. Die Schaltungsanordnung ei/'net sich besonders gut für die ilerstel Lung in integrierter For in.

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Ein üblicher FM-Empfangsteil 10, in dem aus emtsfangenen FM-Rundfunksignalen stereophonische Signalgemische erzeugt werden, ist über einen Anschlußkontakt T₁ eines integrierten Schaltungsplättchens 11 an einen Signalgemischverstärker (im folgenden als "Stereo verstärker" bezeichnet) !2 angekoppelt. Das stereophonische Sirnalgemisch enthält bei Empfang von monophonischen Sendungen ein ". onfrequenzsuimnensipnal (I,-HR), dagegen bei Empfang von stereophonischen Sendungen eine Tonsummensignalkomponente (L+R), eine Pilotkomponente (19 kHz) und einen mit einer Differenzsignalkomponente (L-R) amplitudenmodulierten, unterdrückten Hilfsträger. Außerdem können in jedem Fall dem Eingang T₁ FM-IIintergruiidmusikkompoiienten (SCA) zugeführt sein.

Der Stereoverstärker 12 verstärkt Signale im Dereich von ungefähr 10 Hz bis 150 IdIz linear, so daß er zwei im wesentlichen identische, jedoch um ISO phasenverschobene (d.h. gegentaktige) verstärkte Signalgemische erzeugt, die verschiedenen Schaltungselementen im integrierten Schaltungsplättchen 11 direkt zugeführt sind.

Eine spezielle Schaltungsanordnung für den Stereoverstärker sowie für andere, in Blockform dargestellte Schaltungseiriheiten des Schaltungsplättchens 11 ist in der gleichzeitig eingereichten USA-Patentanmeldung Serial No. 888 308 der gleichen Anmelderin beschrieben.

Die gegentaktigen Signalgemischkomponenten zusammen mit geeigneten, Lm wesentlichen gleichen Vorspannungen werden vom Stereoverstärker 12 direkt auf einen Dif f ereiizsignaldetoktor 13 gekoppelt. Der Differenzsignaldetektor 13 besteht aus einem doppelt symmetrischen Synchrondetektor mit zwei Stroimmel 1 entraiisistoron 14 und 15. DLe Basen der Transistoren- 14 und 15 sind direkt aui* je einen der Gegentaktausgänge des Stereoverstärkers 12 geschaltet. Die Emitter der Transistoren 14 und 15 liegen ,je iibor piiii'ti Widerst and 16 bzw. 17 an Masse. Der Kollektor des 'l'ranstHtnrs I4 ist direkt mit den zusammengeschalteten Emittern eines ersten Paare» von Schaltertransistoren l8, 19 verbunden, während der KoLloktor des.Transistors 15 direkt mit den zusammengeschaltoten Emittern

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eines zweiten Paares von Schaltertransistoren 20, 21 verbunden ist. Die Basen der beiden Transistoren 18 und 20 sind auf den einen der beiden ,18 kllz-Rechteckschwingungsausgänge einer synchronisierten 38 ■ klljr-fiegentaktsignal cuelle 42 geschaltet, während die Basen der Transistoren 19 und 21 auf den anderen dieser beiden Aus gämve geschaltet Find. Die Signalquelle 42 ist nach irgendeiner der zahlreichen in der Schaltungstechnik der PM-Multiplexstereodecoder bekannten Methoden mit der 19 kllz-Pilotkomponente der vom Stereoverstär'rcr 12 gelieferten Signalgemische synchronisiert. Eine besonders vorteilhafte Synchronisieranordnung ist in der oben genannten USA-Patentanmeldung Serial I⁷O. 8S8 30a beschrieben.

Eine Π-etri cbsr-rsannungsnuelle (E+) ist an die Kollektoren der Transistoren 18 und 21 über einen Ausgangswiderstand 22 und an die Kollektoren der Transistoren 19 und 20 über einen Ausgangswiderstand 23 mit einem dem Widerstand 22 im wesentlichen gleichen Wert angeschlossen.

An den Widerständen 22 und 2,1 erzeugte fiegentakt-Ausgangssignale, welche die demodulierten Differenzsignalkomponenten (L-Il) und -(L-R) enthalten, sind auf als Emitterfolger geschaltete Endtransistoren 2/1 bzw. 2 5 gekoppelt. Die als Spannungsquellen arbeitenden Transi.storcMi 24 und 25 erzeugen an entsprechenden Matrixwiderständen 20 und 27 die gewünschten gegentaktigen Differenzsignalkomponenten. Die Summensignalinformation (LH-R) wird mittels ent sprechender transistoren 28 und 29, ebenfalls an den Widerständen 2b und 27, an deren von den Transistoren 24 und 25 entfernte Enden die Kollektoren der Transistoren 28 und 29 angeschlossen sind, entwickelt. Die I'nson der Transistoren 28 und 2 0 sind beide an den einen der Gegoni aktausgänge des Stereoverstärkers 12 angeschlossen. Die Emitter der Transistoren 28 und 29 liegen über ,-je einen Widerstand .10 bzw. U an Masse. Die Transistoren 24 und 28 bilden eine erste llatrixverBtürkeranordnung, deren Ausgang (z.B. R) über einen Anschlufikontakt ί des ^olialtungsplättchens 11 und ein Entzerrung^ netzwerk 32 an eine Tonwiederpabeanordnuiig, beispielsweise einen Verstärker und lautsprecher (nicht gezeigt) angekoppelt ist. Die Transistoren 2 5 und 29 bilden eine zwei(ο Matrixverstärkeranordnung,

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deren Ausgang (z.B. L) über einen Anschlußkontakt T.,„ des Schaltungsplättchens 11 und ein Entzerrungsnetzwerk 33 an eine weitere Tonwiedergabeanordnung, beispielsweise einen zweiten Verstärker und Lautsprecher (nicht gezeigt) angekoppelt ist.

Bei dieser Anordnung werden die Entzerrungszeitkonstanten für sowohl die Komponente (L+R) als auch die Komponente (L-R) des Linksausgangssignals durch den gleichen Ouellenwiderstand des Widerstands 27 und durch das dazugehörige Entzerrungsnetzwerk 32 bestimmt. Diese Zeitkonstanten sind daher gleich, so daß eine Quelle des frequenzabhängigen Trennungsverlustes entfällt. Ebenso sind die Entzerrungszeitkonstanten für sowohl die Komponente (L+R) als auch die Komponente -(L-R) des Rechtsausgangssignalsldie gleichen, so daß ein frequenzabhängiger Trennungsverlust vermieden wird.

Damit die Impedanz an den Emittern der Emitterfolgertransistoren 24 und 2 5 bei sich in Abhängigkeit von den zugeführten Signalgemischen ändernder Stromleitung (und folglich Impedanz) der Transistoren 28 und 29 im wesentlichen konstant bleibt, ist ein zu dem den Transistoren 28 und 29 zugeführten Signal gegenphasiges Signalgemisch vom Stereoverstärker 12 den Basen von Kompensationstransistoren 34 und 3 5 zugeführt. Die Kollektoren der Transistoren 34 und 3 5 sind direkt mit den Emittern der Transistoren 24 bzw,, 25 verbunden. Die Emitter der Transistoren 34 und 35 liegen über je einen Widerstand 36 bzw. 37 an Masse.

Die Stromleitung der Transistoren 28 und 34 ändert sich um gleiche Beträge und gegensinnig im Takte der Änderungen der Ausgangssignalefaes Stereoverstärkers 12 (gegentaktige Eingangssignale), Die Summe der Kollektorströme der Transistoren 28 und 34 (die den Transistor 24 belasten) bleibt daher im wesentlichen konstant. Ebenso erzeugen Änderungen des Ausgangssignals des Stereoverstärkers 12 keine Änderungen der Belastung des Transistors 2 5, da die Summe der Kollektorströme der Transistoren 2 9 und 3 5 hex sich änderndem Ausgangssignal des Stereoverstärkers 12 im wesentlichen konstant bleibt. Die genaue Matrizierung· der Summen- und Differenz Signalkomponenten wird daher durch Belastungsänderungen der Spannungsquellentransistoren 24 und 25 bei sich ändernden Signalgemisch nicht beeinträchtigt. >*aqoou y 1 11 £

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Im Betrieb des Differenzsignaldetektors 13 werden die komplementären „38 kllz-Rechteckausgangsschwingungen der Signalquelle 42 in vorbestimmter zeitlicher Beziehung zur empfangenen 19 kllz-Pilotsignalkomponente (und folglich zum unterdrückten 38 küz-IIilfsträger) bereitgestellt, so daß die Differenzsignalkomponenten (L-R) des vom Stereoverstärker 12 den Transistoren 14 und IS angelieferten amplitudenmodulierten unterdrückten Hilfsträgers synchrondemoduliert werden. Das heißt, die Mittelachsendurchgänge der 38 IdIz-Rechteckschwingungen fallen zeitlich mit Mittelachsendurchgängen der PilotSignalkomponente zusammen. Der symmetrische Synchrondetektor 13 mit den Transistoren 14, 18, 19 und den Transistoren 15, 20, 21 erzeugt aus den komplementären 38 kHz-Rechteckschwingungen und den gegentaktigen Signalgemischen an den Widerständen 22 und 23 komplementäre Signale, welche die DifferenzsLgnalkomponenten (L-R) und -(L-R) enthalten. Die die komplementären Differenzsignalkomponenten enthaltenden Ausgangsspannungen an den Widerständen 22 und 23 werden über die Transistoren 24 und 2 5 auf die Widerstände 2 6 und 27 gekoppelt. Die Transistoren 24 und 25 mit den Widerständen- 22 und 23 arbeiten daher als DifferenzsLgnal . -aiinungs quell en für die V/i der stände 2 6 und 27.

Die Signalgemische vom Stereoverstärker 12, einschließlich der Tonfrequenzsummenkomponente (L+R), bestimmen die Stromflüsse in den Kollektorwiderständen 2 6 und 27 der Transistoren 28 und 29 unter hrzeugun-p· entsprechender Spannungsabfalle. Diese Spannungsabfälle, addiert zu den an den Emittern der Transistoren 24 und 2 5 erscheinenden Spannungen mit tonfrequenten Differenzsignalkomponenten (L-R) und -(L-R), erzeugen an den Anschlußkotitakten Ί' und T₁₁ Signale mit den gewünschten tonfrequenten Linkskomponenten (L) und Rechtskomponenten (R). Aufgrund der Tiefpaßcharakteristik der Entzerrungsnetzwerke 32, 33 werden aus den an den Ausgangsfllterkondensatoren der Netzwerke 32 und 33 erscheinenden entzerrten LLnks- und Rechts-Tonfrequenzsignalen unerwünschte Komponenten (z.B. beim Synchrondemodulationsvorgang erzeugte Pilot- und 38 kHz -Seitenbandkomponenten) entfernt.

Die richtige MatrizLerung der Summen- und DifferenzsLgnalkomponenten hängt zum Teil von der Anpassung oder Gleichheit der von

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den Stromquellentransistoren 14> 15* 28 und 2 9 gelieferten Ströme ab. Eine solche Anpassung läßt sich bei einer integrierten Schaltung verhältnismäßig leicht dadurch erreichen, dall man im wesentlichen gleiche Transistoren 14* 15* 28 und 29 sowie Lm wesentlichen gleiche Emitterwiderstände 16, 17> 30 und ,'] 1 dicht beieinander auf dem Schaltungsplättchen 11 anbringt. Die Anpassung der von den Stromquellentransistoren 14* 15> 28 und 29 gelieferten Ströme gestattet eine Vorverzerrung der vom Stereoverstärker 12 gelieferten Signalgemische zur Kompensation von Verzerrungen des Signalgemische in den einzelnen Transistoren 14, 15^ 28 und 29.

Die einwandfreie Matrizierung hängt außerdem von den Verhältnissen der Widerstände 22 und 23 zu den Widerständen 26 bzw. 27 ab. Bei der vorliegenden doppeltsymmetrischen Synchrondetektoranordnung werden die Schaltertransistoren 18, 19, 20, 21 mit symmetrischen 38 Idlz-Rechteckschwringungen der richtigen Phasenlage gespeist, so ,daß eine Vollwellen- oder Zttfeiwegdemodulation des ]8 kllz-Differenz signalhilfsträgers erfolgt. Der resultierende Spitze-Spitze-Wert der Tonfrequenzkomponenten des demodifierten Differenz signals ist nri/t dem spitzengleichgerichteten Träger am Ausgang des Detektors 13 durch den Faktor 2/ΤΓ verknüpft. Die Spitzenamplitude der modulierten Differenzsignalträgerkomponente des,Signalgemischs ist enjb sprechend den Normen für den Stereorundfunk für ein Kurlinksoder ein Nurrechtstonsignal so eingestellt, daß sie gleich ist der Spitzenamplitude der Summensignalkomponente. Um daher eine einwandfreie Matrizierung der Summen- und DifferenzsLgnale zu erhalten, bemißt man, wenn die Ströme der Transistoren 14, 15> 28 und angepaßt sind, die Widerstände 2 2 und 2 3 (an denen die Differenzsignale erzeugt werden) so, daß sie ff/2-mal. so groß sind , wie die Widerstände 26 und 27, an denen die Summensignalkompouenten erzeugt werden.

Normalerweise sind die Toleranzen bei integrierten Widerständen wie 26 und 27 beträchtlich größer als bei diskreten "Widerständen und Kondensatoren, wie sie in den Entzerrungsnetzwerken 32 und 33 vorhanden sind. Die diskreten Widerstände, die im Hinblick auf den Entzerrungsvorgang effektiv in Reihe mit den Widerständen 2 0 und 27 liegen, werden so bemessen, daß ihr ohmscher Wert um einen

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bestimmten Faktor größer ist als der der Widerstände 26 und 27. Dieser Faktor ist größer als das Verhältnis der zu erwartenden Abweichungen vom ?icnriwi der standswert der integrierten Widerstände zu den zu erwartenden Abweichungen vom Nennwiderstandswert der diskreten Widerstände. Dies ermöglicht es, daß die Gesamtentzerrungscharakterifitiic am Liiiksausgang und am Rechtsausgang: innerhalb einer Toleranz bleibt, die nicht größer ist als die durch die diskreten Schaltungselemente bestimmte Toleranz.

Der Synchi'ondetektor 13 enthält ferner eine Anordnung, die die Demodulationssehaltungen für das Differenzsignal automatisch sperrt oder abschaltet, wenn z.V.. entweder die längere Abwesenheit eines eine vorbestimmte Amplitude übersteigenden Pilotsignals anzeigt, daß ein nichtstoreophonisches (monophonisches) Programm empfangen wird, oder aber der Störabstand (Signal/Störverhältnis) des empfangenen. Signals als für eine zufriedenstellende Stereowiedergabe nicht ausreichend angesehen wird. Eine solche Anordnung zum Abschalten der Differenzsignal-Demodulationsschaltungen ist in der gleichzeitig cingereicht.en USA-Patentanmeldung Serial No. 888 390 beschrieben. Eine Anordnung zum Erzeugen eines "Stereo-Mono"-Schaltsignals ist in der bereits genannten USA-Patentanmeldung Serial No. .888 .108 beschrieben. Hier genügt die Feststellung, daß ein solches Schaltsignal in den beiden oben genannten Fällen erzeugt wird.

In der vorliegenden Anordnung werden die Stereo-Mono-Schaltsignale von einer Stereo-Schaltsignalquelle 38 an einen Verstärker mit einem ersten Transistor 3 9 geliefert, der mit seinem Kollektor an die BetTiebsspannungsquelle (B+), mit seiner Basis an die Schaltsignalquello 38 und mit seinem Emitter über einen Widerstand 40 an die Basis eines Schaltertransistors 41 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 41 liegt an Masse, und am Kollektor dieses Transistors wird über einen Widerstand 43, der an die Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist, ein Schaltsignal abgenommen. Der Ausgang des Schaltertransistors 41 ist an eine Mehrfach-V_BK~Vorspannquelle von der in der USA-Patentanmeldung Serial No. 680 483 (eingereicht am 3.I1.1967) beschriebenen Art angekoppelt.

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Der Ausdruck "¥„„" bezeichnet hier den Durchlaßspannungsabfall am Basis-Emitterübergang eines normalerweiseD-eitenden Transistors (z.B. ungefähr 0,65 bis 0,7 Volt für Siliciumtraiisistoren, wie sie in integrierten Schaltungen Verwendung finden). Bezugsspannungsquellen (gewöhnlich innerhalb der integrierten Schaltung), die ein oder mehrere ganzzahlige Vielfache von ν_πτ? oberhalb Nullpotentir.l bei niedriger Impedanz liefern, v/erden als "Mehrfach-V_p-Spannungsquellen" bezeichnet.

Im vorlic/ '- 'idea Fall enthält die Mehrf ach-V ,„-Spannungsquelle einen Transistor 44 in Kollektorschaltung und einen Transistor 45 in Emitterschaltung, die gegenkoppelnd verschaltet sind. Der Kollektor des Transistors 44 ist an die Betriebsspannungsquelle angeschlossen, während mehrere Widerstände 4*3, 47, 48 in Reihe zwischen den Emitter des Transistors 44 und Masse geschaltet sind. Der Verbindungspunkt der Widerstände 47 und 48 ist an die Basis des Transistors 45 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 45 liegt an Masse, während der Kollektor dieses Transistors direkt an die Basis des Transistors 44 sowie über den Widerstand 43 ^an die Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist. Wenn die Transistoren 44 und 45 leiten, herrscht am v/iderstand 48 eine Spannung gleich V . Der ohmsche Wert des Widerstands 48 ist kleiner bemessen als der Basis-Emitterwiderstand des Transistors 45> und die zusätzlichen Widerstände 46, 47 sind kleiner bemessen als die Eingangswiderstände der entsprechenden Stufen, an die sie angekoppelt sind.In diesem Fall wird an jedem der in Reihe geschalteten Widerstände 46 und 47 eine Spannung erzeugt, die gleich ist dem Produkt von V_n und dem Verhältnis zwischen dem jeweiligen Widerstand (46 oder 47) und dem Widerstand 48. Und zwar werden bei der vorliegenden Schaltung speziell am Emitter des Transistors 44 eine Spannung von 7 V_n-, und am Verbindungspunkt der Widerstände 46 und 47 eine Spannung von 4 V_n _

erzeugt.

Der Verbindungspunkt der Widerstände 46 und 47 ist an die Basen zweier Stereoschalt- oder Stereosperrtransistoren 49 und 50 abgeschlossen. Die Emitter der Transistoren 49 und 50 sind mit zusammengeschalteten Emittern der Schaltertransistoren 18, 19 den zusammengeschalteten Emittern der Schaltertransistoren 2O₁

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verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 49 und 50 sind zusammengeschaltet und über je einen Emitterwiderstand 53 und 54 mit den Emittern von Stromspaltertransistoren 51 bzw. 52 verbunden. Die Basen der Transistoren 51 und 52 sind direkt an den Emitter des Transistors 49 angeschlossen (7 V__,, wenn die Mehr fach-V _._- Spannungsquelle arbeitet). Die Kollektoren der Transistoren 51 und 52 sind mit den Widerständen 22 bzw. 23 verbunden.

Zwischen den Eingang und den Ausgang der schaltbaren Mehrfach-V_nD-Spannungsquelle ist eine Rückkopplungsschaltung geschaltet, um die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der die Anordnung von Stereoauf Monobetrieb schaltet. Diese Rückkopplungsschaltung enthält einen Transistor 55 > der mit seinem Kollektor über einen Widerstand 56 andie Basis des Transistors 41, mit seiner Basis über einen Widerstand 57 an den Emitter des Transistors 44 und mit seinem Emitter an Masse angeschlossen ist.

Im Betrieb fällt, wenn die für die Wiedergabe geeignete SterejD information ausfällt oder wenn das demodulierte Signal für eine einwandfreie Wiedergabe zu störbehaftet ist (wi.o in der USA-Patentanmeldung fierial ^?io. 883 308 erläutert), die Spannung an der Basis des Transistors 39 unter einen vorbestimmten Wert (z.B. 1 Volt) ab, und die Transistoren 39 und 4I beginnen in den nichtleitenden Zustand zu schalten. Die Spannung an der Basis des Transistors 44 steigt in positiver Richtung έ·η, f.ο daß der Transistor 44 und anschließend der Transistor 45 Leiten, wodurch die Mehrfach-V. ,,-Spannungsquel. Le eingeschaltet wird. Dieser SchaLtvorgang wird durch den Transistor 55 nriter.stützt, der zusammen mit den Transistoren 44 und 45 zu. leiten beginnt. Der Transistor 55 schaltet den Transistor 4I sehr rasch ab, sobald der SchaLtvorgang einsetzt. Eine am Verbindungspunkt der Widerstände 46 und 47 erzeugte positive Spannung (4 V_T .,) bewirkt, daß die Sperr transistoren 4') und 50 leiten. Ebenso bewirkt eine; am Emitter dos Transistors 44 bereitgestellte positive Spannung (j V..,,), daß die StronhspaLtortran sistoren 51 und 52 Leiten.

Bei leitenden Transistoren 49 und 50 wird auf" die zusammengoechalteten Emitter der Schaltertransistoren l8 und 19 sowie auf

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die zusammengeschalteten Emitter der Schaltertransistoren 20 und 21 eine positive Spannung (3 V_pr?) gekoppelt, die ausreicht;,

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diese Schaltertransistoren sperrzuspannen und dadurch den Differenzsignaldetektor 13 zu sperren oder abzuschalten. Oie über die Stromquellentransistoren 14 und 15 angelieferten gegentaktiven Signalgemische werden dann durch die Sperrtransisboren. 4^ und 50 abgeleitet und löschen sich gegenseitig an den zuaararaenfe,>;ehalbe ten Kollektoren der Transistoren 49, 50. Dort werden auch die Gleichstromkomponenten der Ausgangssignale der Stromnuelleritransistoren 14 und 15 vereinigt. Diese vereinigten Gleichstromkomponenten werden dann durch die Widerstände 53, 54 und die Transistoren 51, 52 in gleiche Komponenten aufgespalten, die auf: die Arbeitswiderstände 22 und 23 gekoppelt werden. Es wird daher die vorspannende Gleichspannung an den Matrixtransistoren 24 und 2 5 bei sowohl Stereo- als auch Monowiedergabe im wesentlichen gleich gehalten. Wäre dies nicht der Fall, d.h. würde bei Umschaltung der Anordnung von der einen auf die andere Betriebsart di.e Vorspannung sich ändern, so würde in den Lautsprechern ein dumpfer Schlag zu hören sein. Ein solches unerwünschtes Geräusch wird durch.die oben beschriebene Anordnung verhindert.

Der Differenzsignaldetektor bleibt solange im Außerbetriebs zustand, bis durch ein der Anwesenheit eines angemessenen Pilotsignals entsprechendes Eingangssignal am Transistor 39 die ''.'ran ■ sisboren 39 und 41 eingeschciltet und dadurch die Mehrfacii-V -

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Spannungsquelle sowie die Sperr- und Spalterstufen abgeschaltet werden.

Wie oben erwähnt, reicht ein Eingangssignal, das größer ist als ungefähr 1 Volt (niedriger -Strom V.,.., des Trans!«tors 39 plus

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Normalstrom V_m, des Transistors 41 )> ,aus, um die 'ttnns Lstoren ,]■*■) und 41 im leitenden Zustand zu halten (und damit den :^;(-eroobetrieb aufrechtzuerhalten). Wenn dagegen die Transistoren 39 und 41 abgeschaltet und der Transistor 55 eingeschaltet sind (d.h. im Monobe ·■-trieb), wird eine positive Spannung von mehl' als 1 Volt an, dor Basis des Transistors 3⁽> benötigt, um den Stereobetrieb wieder Ln Gang zu setzen, da in diesem Fall die Widerstände 40 und 5*·» über den Transistor 55 als Spannungsteiler parallel zum Eingang (Basis-

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Emitterstrecke) dos transistors 41 liegen. Und zwar wird eine EinfiaiviRRpannunfr von unfefähr 3 V₇, (ungefähr 2 Volt) an der Basis des Transistors 3° benötiget, um auf Stereobetrieb zu schalten. Die Differenz zwischen den an der Basis des Transistors 39 erforderlichen Spannunpspegcln für das Einschalten des Stereobetriebs bzw, für dessen Aufrechterhaltung ergibt eine wünschenswerte Ilysteresischaraktoristik, dorzufolgc die Stereowiedergabe, wenn sie einmal eingeleitet ±ni , auch dann erhalten bleibt, wenn kurzzeitige Schwankungen entweder im empfangenen Pilotsignal pegel oder im Störabstand des demodulierton Signals auftreten.

Wenn eine für die Wiedergabe geeignete Stereoinformati-on empfangen und im Empfangsteil verarbeitet wird, erhält die Basis des Transistors 3'"> eine positive Eingangsspannung, die ausreicht, um diesen Transistor leitend zu machen. Der Transistor 41 leitet ebenfalls, so daß das Eingangssignal des Transistors 44 nicht genügend positiv ist, um den Transistor 44 leitend zu machen. Es werden daher die Mehrfach Λ',-Spannungsquelle mit den Transistoren 44 und sowie sämtliche Transistoren 49, 50, 51 und 52 abgeschaltet. Unter diesen Yoraxissetzungen arbeitet der Differenzsignaldetektor 13, so daß in der zuvor beschriebenen Weise Signale (L-Il) und -(L-R) erzeugt werden. Der Transistor 55 ist unter diesen Voraussetzungen ebenfalls abgeschaltet.

Die oben beschriebene Hatrixverstärker- und automatische Schaltanordnung hat außerdem den Vorteil, daß, falls die Ausgangsanschlüsse T und T₁₁ zufällig nach Hasse kurzgeschlossen werden, die Widerstände 2 0 und 27 den Strom in den dazugehörigen Transistoren begrenzen. Ein solcher Schutz gegen Kurzschlüsse ist besonders im Falle eines komplizierten integrierten Schaltungsplättchens erwünscht, das - wie im vorliegenden Fall, ziemlich kostspielig ist.

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Claims

Patentansprüche

Signaltrennschaltung für FM-Multiplexempfanger zum Trennen zweier Tonfrequenzsignale, die in multiplexierter Form in einem Signalgemisch enthalten sind, das einen Ililfskanal mit Informationen über die Differenz der beiden Tonfrequenzsignale in symmetrischen SeitenbandspeW-reii eines gegebenenfalls unterdrückten Hilfsträger s soitfie nicht mit der Hilfstragerfrequenz verknüpfte Signalspektren, die mindestens zum Teil die Summe der beiden Tonfrequenz signale enthalten, aufweist,, mit einer Sii?na3£pmischquelle und einer Taktsignalquelle, die ein Taktsignal liefert, dessen Folgefrequenz gleich der Hilfsträgerfrenuenz ist, gekennzeichnet durch einen Synchrondetektor (13) mit zwei Eingängen, an deren einen die Signalgemischquelle (12) und an deren anderen die Taktsignalquelle (4?·) angeschlossen sind, und ztvei Ausgängen (22, 23), an denen aus dem Sigiialgemisch mit Hilfe der Taktsignale zwei gegentaktige, jeweils zum Signalgemisch symmetrische demodulierte Signale erzeugt werden; eine erste Signaladdierschaltung (24, 26, 28), die auf das erste Ausgangssignal des Synchrondetektors und das Signalgemisch anspricht und ausgangsseitig das wiedergewonnene erste Tonfrequenzsignal liefert; und eine zweite Signaladdierschaltung (25, 27, 29), die auf das zweite Ausgangssignal des Synchrondetektors und das Signalgemisch anspricht und ausgangsseitig das wiedergewonnene zweite Tonfrequenzsignal liefert.
2. Signaltrennsclialtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Synchrondetektor zwei Stromquellen (14, 15), die gegentaktige Versjonen des Signalgemisch stromes liefern, zwei Transistoren (l8, 19), die mit ihren Emittern an die erste Stromcmelle (14.1 angeschlossen sind, sowie zwei weitere Transistoren (20, 21)', die mit ihren Emittern an die zweite Stromquelle (15) angeschlossen sind; daß die Taktsignalquelle (4 2) eine Signalspannungsnuelle ist, welche die zusammengeschalteten Basen des ersten und des dritten Transistors (18, 20) mit den zusammengeschalteten Basen des zweiten und des vierten Transistors (19, 21) koppelt; und daß die beiden Ausgänge des Synchrondetektors

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an den zusammeageschalteten Kollektoren des ersten und des vierten Transistors (l8, 21) sowie an den zusammengeschalteten Kollektoren des zweiten und des dritten Transistors (19, 20) vorgesehen sind.
3. Signaltrennschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Betektorausgänge über je einen Widerstand (22, 2.1), an denen demodulierte Gegentaktspannungen erzeugt werden, mit einer Betriebsspannungsquelle (B+) verbunden sind j daß ein dritter und ein vierter Widerstand sowie eine dritte und eine vierte Stromquelle vorgesehen sind, die Signal^ gemischkomponenten aufweisen, die gleichphasig mit einer von der ersten Stromquelle gelieferten Signalgemischkomponente und gegenphasig zu einer von der zweiten Stromquelle gelieferten Signalgemischkomponente sind; daß ein erster Pufferverstärker eingangsseitig an den ersten Detektorausgang und ausgangsseitig über den dritten Widerstand an die dritte Stromquelle angeschlossen ist, derart, daß das erste wiedergewonnene Tonfrequenzsignal an einem ersten Ausgang an dem vom Anschluß an den ersten Pufferverstärkerentfernten Ende des dritten Widerstands erzeugt wird; und daß ein zweiter Pufferverstärker eingangsseitig an den zweiten Detektorausgang und ausgangsseitig über den vierten Widerstand an die vierte Stromquelle angeschlossen ist, derart, daß das wiedergewonnene zweite Tonfrequenzsignal an einem zweiten Ausgang an dem vom Anschluß an den zweiten Pufferverstärker entfernten Ende des vierten Widerstands erzeugt wird.
4. Signaltrennschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ohmsehen Werte des dritten und des vierten Widerstands im wesentlichen zwei/77¹* der ohmschen Werte des ersten- und des zweiten Widerstands, die gLeich bemessen sind, betragen; daß die beiden Pufferverstärker jeweils mit Verstärkungsgrad 1 arbeiten; und daß die von den vier Stromquellen gelieferton Signalgemischkomponenten in ihrer Größe im wesentlichen gleich sind.
5» Signal trennschaltung nach Anspruch 3 oder 4, f\ « k <* η ti zeichnet durch eine fünfte Stromquelle mit Signal-

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gemischkomponenten, die in der Momentanamplitude gleich, jedoch
in der Momentanpolarität gegensinnig zu den Signal/remischkomponenten der an den Ausgang des Pufferverstärkers angeschlossenen dritten Stromquelle sind, derart, daß die Änderung der Belastung des
ersten Pufferverstärkers verringert wird; und durch eine sechfite
Stromquelle mit Signalgemischkomponenten, die in der i<-omeiitariampl L tude gleich, jedoch in der Momentanpolarität gegensinnig zu den
Signalgemischkomponenten der an den Ausgang des zweiten Pufferverstärkers angeschlossenen vierten Stromquelle sind, derart, daß die Änderung der Belastung des zweiten Pufferverstärkers verringert wird.
6. Signaltrennschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5*
dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferverstärker durch je eine Transistorverstärkerstufe in Kollektorschaltung gebildet werden.
7. Signaltrennschalbung nach einem der Ansprüche 3 bis C,
dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche
Transistoren, Widerstände und Pufferverstärker auf einem einzigen
monolithischen integrierten Schaltungsplättchen vorgesehen sind.
8. Signaltrennschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 7>
dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden
Ausgänge je eine frequenzselektive Einrichtung angeschlossen ist,
die zu einem an sich bekannten Filter zur Abschwächung von Signal komponenten oberhalb des Tonfrequenzbereichs gehört.
9. 5>ignaltrennschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekonnzeichnet, daß die beiden Ausgänge je an eine frequenzselektive Einrichtung angeschlossen sind, die zu einem an sich bekannten Filter zur Entzerrung höherfrequenter Tonfrequenzsignalkomponenten und zur Abschwächung von Signal komponenten oberhalb des Tonfrequenzbereichs gehört.
10. Signaltrennschaltung nach Anspruch 7 und <■), d a d u r ch g e Ic e η η ζ e i c h η e t , daß der erste Ausgang (¹^i₀) über
einen fünften diskreten Widerstand mit einem ersten diskreten Kon-

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densator verbunden ist·, an welchem ein wieder gewonnenes erstes Tonfrenuenzsi/mal mit entzerrten höherfrequenten Tonfrequenzkomponenton erzeugt wird; daß der zweite Ausgang (T₁*) über einen sechsten diskreten Widerstand mit einem zweiten diskreten Kondensator verbunden ist, an welchem ein wiedergewonnenes zweites Tonfrenuenzsignal mit entzerrten höherf requenten Tonfrequenzkomponenten erzeugt wird; daß der dritte und der vierte Widerstand den gleichen Kennwiderstand R haben; daß der erste und der zweite Kondensator die ^laiche Nennkapazität C haben; und daß der fünfte und der sechste diskrete Widerstand den gleichen Wennwiderstand haben, der R-mal so groß wie das Verhältnis des zu erwartenden Prozentsatzes der Abweichung des Widerstandswertes des dritten und des vierten Widerstands vom Nennwert R zum zu erwartenden Prozentsatz der Abweichung des Widerstandswertes des fünften und des sechsten Widerstands vom Kennwert oder größer ist, derart, daß die Dämpfung^ eigenschaften der Filter innerhalb einer Toleranz gehalten werden, die nicht größer ist als die durch die diskreten Komponenten gegebene 'i'oleranz.

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