DE2110389C2

DE2110389C2 - Halbleiter-Schaltungsanordnung zum Phasenvergleich

Info

Publication number: DE2110389C2
Application number: DE2110389A
Authority: DE
Inventors: Takashi Yamato Kanagawa Okada
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1970-10-13
Filing date: 1971-03-04
Publication date: 1986-06-19
Also published as: US3678185A; FR2108126A1; DE2110389A1; NL170686B; NL170686C; NL7102960A; FR2108126B1; GB1310204A; JPS5316267B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Schaltungsanordnung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Phasenvergleichsschaltungen dieser Art werden z. B. bei Fernsehempfängern verwendet, um deren Horizontaloszillator nachzusteuern. Die bisher bekannten Schallungen (Japanische Gebrauchsmusicrschrift 23 437/1963) haben zum Vergleich der Phasenlage zweier Signale Kondensatoren relativ großer Kapazität, um eines der beiden Signale, das als Bezugssignal dient, festzuhalten. Im Falle eines Fernsehempfängers wird dabei der Horizontaisynchronimpuls mil einem Siigozahnsignal verglichen, das aus dem Rücklaulimpuls des llorizonüiloszillators durch Integration gewonnen wird. Das Vergleichssignal wird dem llorizontaloszillalor zugeführt, um lüe Frequenz, und Phase dessen Ausgangssignals auf vorbestimmten Werten zu halten. Wegen der Verwentlung von Kondensatoren ist die Ausbildung einer solchen Schaltungsanordnung in IC-Technik schwierig, da zusätzliche äußere Anschlüsse benötigt wenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ihre Ausbildung in IC-Technik leichter möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Durch die vorgeschlagene Ausbildung wird die Verwendung von Kondensatoren vermieden. Lediglich am Ausgang ist ein Kondensator erforderlich, der jedoch dem nachfolgenden Horizonialoszillator vorgeschaltet sein kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 5 beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 und 2 Schaltbilder bekannter Vergleichsschaltungen,

Fig. 3 und 5 Schaltbilder zweier Ausführungsformen der Erfindung, und

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung der Fig. 3.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Horizontaloszillators eines Fernsehempfängers. Ba Horizontaisynchronimpuls Ph wird einem Eingang 1 und ein Sägezahnsignal /y wird einem Eingang 2 zugeführt. Das Sägezahnsignal wird aus dem Rücklaufimpuls des Fernsehsignals mittels eines Integrators (nicht gezeigt) erzeugt. Die Phase des Horizontalsynchronimpulses Ph und die des Sägezahnsignals Pl werden in einer Schaltung verglichen, die Kondensatoren Cl. Cl. Dioden Ul, Dl und Widerstände Kl. Rl enthält. Das Vergleichssignal wird von einem Ausgang 3 abgenommen und einem Oszillator zugeführt. Die Kondensatoren Cl und Cl sind notwendig, um das als Bezugssignal dienende Horizontalsynchronsignal für die Schwarzwertrückgewinnung festzuklemmen. Bei einer solchen Schaltung können nur die gestrichelt umschlossenen EIemente in IC-Technik hergestellt werden. Gleiches gilt auch für die weitere bekannte Schaltungsanordnung der Fig. 2.

Fig. 3 zeigt die Schallungsanordnung der Erfindung in ihrer Anwendung zur Ansteuerung des Horizontaloszillators eines Fernsehempfängers.

Zwei als Differentialverstärker 31 geschaltete Transistoren 16, 23 sind mit Ihren Emittern miteinander und mit dem Kollektor eines als Konstantstromquelle dienenden Transistors 32 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 33 mit einem auf Masse liegenden Anschluß

14 verbunden ist. Zwischen einem Spannungsanschluß

15 und dem Masseanschluß 14 liegt die Reihenschaltung von Widerständen 34/) bis 34C. Der Verbindungspunkt der Widerstände 34Λ und 348 ist mit der Basis des Transistors 16 verbunden, während der Verbindungspunkt der Widerstände 34Ö und 34C mit der Basis des Transistors 32 verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 16 und 23 sind über gleich große Widerstände 17 bzw. 22 mit dem Spannungsanschluß 15 verbunden.

Jeweils zwei gleichsinnig geschaltete Dioden 18, 19 und 20, 21 sind zwischen die Kollektoren der Transistoren 16, 23 geschaltet. Dem Verbindungspunkt α der Dioden 18, 19 wird ein Sägezahnsignal Pf und der Basis des Transistors 23 wird ein Horizontaisynchronimpuls Ph zugerührt.

• Ein als Emitterfolger geschalteter Transistor 35 ist mit der Basis mit dem Eingang 12 für das Silgezahnslgnal Pl und über einen Widerstand 36/1 mit dem Snannunasan-

Schluß 15 sowie aber einen Widerstand 36ß mit dem Masseanschluß 14 verbunden; sein Kollektor 35 ist mit dem Spannungsanschluß 15 und sein Emitter über einen Widerstand 37 mit dem Masseanschluß 14 sowie mit dem Verbindungspunkt α der Dioden 18, 19 verbunden. Die Widerstandswerte der Widerstände 36A und 36Ö sind gleich. Das dem Eingang 12 zugeführte Sägezahnsignal /'/erscheint am Verbindungspunkt a, wie Fig.4A zeigt. Das Sägezahnsignal ist z. B. positiv und hat eine mittlere Gleichspannung etwa gleich Vi der Spannung Vcc am Anschluß 15.

Der Basis des Transistors 23 wird über einen Eingang 11 das Horizontalsynchronsignal Ph (Fig. 4B) zugeführt, so daß der Transistor 23 nur in der Periode φ des Horizontalsynchronimpulses geöffnet ist. In Fig. 4 bezeichnen //; und ib die Horizoiitalaustastperiode.

Der Verbindungspunkt der Dioden 20, 21 ist mit einem Ausgang verbunden, der über einen Kondensator 41 an Masse liegt und mit einem Horizontaloszillator 42 verbunden ist.

Anhand der Fig. 4 wird nun die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung der Fig.3 erläutert. Wenn der Horizoutalsynchronimpuls Ph und das Sägezahnsignal Pf in Phase sind, wenn also das Zentrum de: negativen Teils des Sägezahnsignals Pf mit dem Horizontalsynchronimpuls Ph vor dem Zeitpunkt /1 in Phase ist, wird in der Horizontalaustastperiode th kein Synchronimpuls Ph erzeugt. Die Transistoren 16 und 23 sind daher ein- bzw. ausgeschaltet. Ist die Impedanz der Konstantstromquelle klein, so ist das Potential am Punkt b etwa gleich dem Massepotential, während das Potential am Punkt c etwa gleich dem Potential Vcc der Stromquelle Ist. Das Potential im Punkt α ist gleich dem Wert der Sägezahnspannung Pf, d. h. einer Spannung zwischen Vcc und Masse. Die Dioden 18 bis 21 sind daher gesperrt.

In der Periode tp des Synchronimpulses wird dieser der Basis des Transistors 23 zugeführt, so daß dieser leitet und der Transistor 16 gesperrt ist. Sind die Signale Ph und Pf in Phase, so ist das Potential am Punkt α gleich dem im Zentrum des negativen Teil des Sägezahnsignals Pf, d. h. Vi Vcc in der Periode tp. Die Dioden 18 und 19 sind daher lebend. Die Potentiale an den Punkten b und f sind '/j Vcc (tatsächlich unterscheiden sie sich von diesem Wert um den Spannungsabfall der leitenden Dioden 18, 19). Da der Transistor 16 gesperrt und der Transistor 23 leitend ist und die Potentiale an den Punkten b und c gleich Vi Vcc sind, sich auch die Dioden 20, 21 leitend. Der Ausgang 13 hat damit das Potential Vi Vcc (Fig. 4C). Dieses Potential wird durch den Kondensator 41 unverändert gehalten, selbst wenn die Dioden 18 bis 21 in der Austastperlode //; gesperrt sind. Das Potential am Verbindungspunkt der Dioden 20, 21 wird somit auf ¹Zj Vcc gehalten.

Wenn sich jedoch die Horizontalschwingungsfrequenz nach dem Zeitpunkt /1 und die Frequenz des Rücklaufimpulses verringert haben, wenn also das Sägezahnsignal eine Phasenverzögerung aufweist, werden die Transistoren 16 und 23 bei einem höheren Potential als dem des Zentrums des negativen Teils des Sägezahnsignals gesperrt bzw. geöffnet, d. h. bei einem Potential, das größer als Vi Vcc Ist. In der HorizontalsynchronimpulsperlQde φ wird das Potential am Punkt α daher größer als V₂ Vcc. Das Potential am Ausgang 13 wird durch den Kondensator 41 auf etwa Vi Vcc gehalten. Die Diode 20 ist leitend, so daß am Punkt b etwa das Potential Vi Vcc auftritt. Die Vorspannung der Diode 18 ist damit kleiner als die Durchlaßvorspannung, weshalb die Diode 18 gesperrt Ist.

Da das Potential am Punkt α höher als Vi Vcc und der Transistor 23 geöffnet ist, ist die Diode 19 leitend, so daß das Potential am Punkt c größer als Vi Vcc ist Da das Potential am Ausgang 13 gleich Vi Vcc «st. Hegt die Vorspannung der Diode 20 unter der Durchlaßvorspannung, so daß die Diode 21 gesperrt wird. Der Kondensator 41 wird daher über den Widerstand 17 und die Diode 20 durch das Potential Vcc geladen und das Potential am Ausgang 13 steigt auf über Vi Vcc.

Wenn das Potential am Ausgang 13 das am Punkt c > Vz Vcc erreicht hat, wird die Diode 21 leitend. Die Diode 18 wird ebenfalls leitend, so daß alle Dioden 18 bis 21 leitend sind. Man erhält daher am Ausgang 13 eine Spannung entsprechend der Phasendifferenz der beiden zu vergleichenden Signale Ph und Pf und der Kondensator 41 wird auf diese Vergleichsspannung geladen.

Die Spannung am Kondensator 41 wird vom Zeitpunkt der Leitung der Dioden 18 bis 21 bis zur Horizontalaustastperiode Ph gespeichert. Wenn dther eine Phasendifferenz zwischen Ph und Pf besteht, hat der Kondensator 41 bis zum Auftreten des nächsten Impulses Ph eine maximale Spannung.

Wird die Frequenz der Horizontairxhwingung nach dem Zeitpunkt ti größer, eilt also der Rücklaufimpuls vor, werden die Transistoren 16, 23 bei einem Potential, das unter dem des Zentrums des negativen Teils des Sägezahnsignals Pf liegt, aus- bzw. eingeschaltet. Die Dioden 18, 21 werden daher leitend und die Dioden 19, 20 gesperrt. Das Potential am Ausgang 13 verringert sich über die Diode 21 auf das des Punktes α und wird somit > Vi Vcc. Hat der Ausgang 13 das gleiche Potential wie der Punkt α angenommen, sind alle Dioden 18 bis 21 leitend.

Wird der Horizontaloszillator 42 mit der in der Phase verglichenen Spannung Vi Vcc gespeist, so schwingt er mit der vorgegebenen Frequenz. Ist diese Spannung jedoch größer als Vi Vcc, dann wird die Schwingungsfrequenz des Oszillators 42 höher. Ist diese Spannung kleiner, dann wird auch die Schwingungsfrequenz kleiner.
Da für den Vergleichsvorgang nur der Kondensator 41 benötigt wird, sind nur fünf äußere Anschlüsse erforderlich, so daß die Herstellung der Schaltungsanordnung in IC- /echnik vereinfacht wird.

Da die Ladezeitkonstante des Kondensators 41 klein ist und dieser den Scheitelwert der Ladespannung hält, ergibt sich ein großes Phasenvergleichssignal und damit eine hohe Empfindlichkeil.

Auch ist die Störanfälligkeit verbessert; wenn nämlich ein Störsignal mit dem Horteontalsynchronimpuls PIi vermischt ist. der in der Horizontalaustastperiode lh dem Eingang 11 zugeführt wird, tritt am Ausgang keine Slörkomponente auf, da die entsprechende Diode für Siörsignale gesperrt ist, die den Wert des Synchronsignals nicht übersteigen. Selbst wenn die Störsignale die Synd.:c<nslgnale übersteigen, ergibt sich, wenn diese zufallsverteilt auftreten, eine Mittelung in den Verglcichsslgnalen. so daß das Ausgangssigrial nicht geändert wird.

Wenn der Horizontalsynchronimpuls Ph nicht auftritt. nimmt das Potential am Ausgang 13 den Wert Vi Vcc an, und die Horizonialschwingungsfrequenz erhält einen bestimmten Wert, so daß keine Änderung der Horizontalschwingungsfrequenz aufiriti und eine stabile Horizontalabtastung erreicht wird. Sind der Horlzontalsynchronimpuls Ph und der Rücklaufimpuls Pf miteinander in Phase, so erhält nrnn am Ausgang 13 die Spannung Vi Vcc, jedoch ist dieser Wert nicht unbedingt notwendig.

Anhand der Fig. 5 wird nun ein weiteres Ausführungsbeisplel erläutert. Ein Transistor 64, der als Konstantstromquelle dient, ist mit den Emittern zweier Transistoren 51/? und 58/? verbunden, deren Kollektoren über Widerstände 52, 57 an eine Glelchspannungsquelle 68 angeschlossen sind und die einen Differentialverstärker 67/? bilden.

Der Emitter des Transistors 64 Ist über einen Widerstand 65 mit einem Masseanschluß 66 verbunden. Eine Reihenschaltung aus Widerständen 62A, 62/? und 62C lsi zwischen einen Spannungsanschluß 68 und den Masseanschluß 66 geschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände 62.4. 62ß Ist mit der Basis des Transistors 5!/? und der der Widerstände 62S und 62C mit der Basis des Transistors 64 verbunden.

Zwei gleichsinnig In Reihe geschaltete Dioden 53/?, 54/? sowie weitere zwei gleichsinnig in Reihe geschaltete Dioden 55/?, 56/? sind zwischen die Kollektoren der Transistoren 51/? und 58/? geschaltet. Fin moduliertes Farbsignal, z. B. ein Farbartsignal SC, das durch Amplitudenmodulation von Farbhilfsträgerslgnalen unterschiedlicher Phase, jedoch gleicher Frequenz (von z. B. 5.58 MHz) mit unterschiedlichen Farbdifferenzsignalen erzeugt wird, wird über einen Eingang 63 dem Verbindungspunkt α der Dioden 53/?. 54/? zugeführt. Ein Bezugshilfsträgersignal SR (von 3,58 MHz). das mit einer der Farbsignalkomponenten des Farbartsignals in Phase lsi. wird der Basis des Transistors 58/? über einen Eingang 59/? zugeführt. Der Verbindungspunkt rf der Dioden 55/?. 56/? ist an einen Ausgang 60/? angeschlossen, der über einen Kondensator 61/? an Masse liegt. Die Widerstandswerte der Widerstände 52, 57 sind gleich groß gewählt.

Bezüglich der Arbeitsweise der Schaltung der Fig. 5 sei angenommen, daß die Transistoren 51/? und 58/? während der negativen Halbwelle geöffnet bzw. gesperrt sind. Das Potential am Verbindungspunkt b wird dann etwa gleich dem Massepotential und das Potential am Verbindungspunkt c etwa gleich dem Potential Vcc der Spannungsquelle. Während der positiven Halbwelle des Bezugssignals SR ist der Transistor 58/? leitend und der Transistor 51/? gesperrt. Das Potential am Verbindunaspunkt b ist dann etwa gleich dem Potential Vcc und das Potential am Verbindungspunkt c etwa gleich dem Massepotential. Die Dioden 53/?. 54/?. 55/? und 56/? sind damit leitend. Da die Verbindungspunkte b und <· kurzgeschlossen sind, stehen der Verbindungspunkt α und der Verbindungspunkt rf. d. h. der Ausgang 60 miteinander In Verbindung. Man erhält dadurch ein Farbsignal. z.B. das Farbdifferenzsignal R-Y für Rot. das durch Demodulation des dem Eingang 63 zugeführten Signals

ίο SC erzeugt wird. Die Ausgangsimpedanzen der Transistoren 51/? und 58/? sind dabei sehr hoch; selbst wenn eine Signalquelle hoher Ausgangsimpedanz für das Farbartsignal SC verwendet wird, wird dieses durch die Ausgangsimpedanz der Signalquelle und der Transistoren 51/?. 58/? nicht gedämpft.

Für weitere Farbdifferenzsignale der Farben Grün und Blau Ist die Schaltung der Fig. 5 entsprechend aufgebaut.
Auch bei dieser Sch;·.!tung sind keine Kondensatoren erforderlich. Es müssen lediglich die Kondensatoren 61/?. 61C und 61fl mit den Ausgängen 60/?. 606' und 60« der Differentialverstärker 61/?. 61G' und 6\B verbunden werden.

Die Bezugssignale SR. SG und SB gleichen sich in den Dil'ferentlalverstärkern 67/?. 67C und 67Ö aus. so daß sie an den Ausgängen 60/?, 6OG" und 60ß nicht erscheinen. Ein jedem Differentialverstärker nachgeschaltetes Filter kanr nur aus einem Kondensator bestehen. Während des leitenden Zustands der Transistoren 58/?. 58G' und 58ß wird das dem Eingang 63 zugeführte Signal verzerrungsfrei abgenommen. Selbst wenn .sich die Signalwerte durch Temperatureinfluß verschiebeil, sind die Abweichungen, da die Verstärker 67/?. 67G' und 67S auf demselben Halbleitersubstrat ausgebildet sind, einander gleich. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn Schwarz-Weiß-Bilder wiedergegeben werden.

Statt des Farbträgersignals, das dem Eingang 63 zugeführt wird, können diesem auch ein Farbträgersignal und ein Leuchtdichtesignal zugeführt werden; in diesem Falle

■»ο erhält man an den Ausgängen Farbsignale für Rot. Grün und Blau.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiter-Schakungsanordnung zum Phasenvergleich mit zwei Transistoren vom gleichen Leitungstyp, deren verbundene Emitter an einen Konslantstromkreis angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,

a) daß zwischen die Kollektoren zwei parallele Signalwege geschaltet sind, von denen jeder zwei in Reihe und gleichsinnig geschaltete Dioden (18, 19; 20, 21) aufweist, die vom Kollektor des mit einer festen Vorspannung versorgten Transistors (16) in Richtung zum anderen Transistor (23) in Durchlaßrichtung geschaltet sind,

b) daß der Basis des einen Transistors (23) und dem Verbindungspunkt (a) der Dioden (18, 19) des einen Signalwegs je eine der in der Phase zu vergleichenden Signale zugeführt werden,

c) daß vom Verbindungspunkt der Dioden (20, 21) des anderen Signalwegs das Vergleichssignal abgenommen wird, und

d) daß der Basis des anderen Transistors (16) eine feste Vorspannung zugeführt wird.

2. Schaltungsanordnung-«ach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren der beiden Transistoren (16, 23) über einen Widerstand (17. 22) mit einer Spannungsquelle (15) verbunden sind.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 zui Verwendung in einem Fernsehempfänger, dadurch gekennzeichnet, d. 3 das eine Eingangssignal ein Horizontalsynchmnsignal und das andere Eingangssignal ein horizontalfrt uentes Sägezahnsignal ist, und daß das Ausgangssignal dem Horizontaloszillator zugeführt wird.

4. Schaltungsanordnung zur Demodulation von Farbsignalen bei einem Farbfernsehempfänger mit drei Schaltungsanordnungen nach Anspruch I. gekennzeichnet dadurch, daß das eine Eingangssignal ein Hilfsträgersignal, das andere Eingangssignal ein moduliertes Farbsignal und das Ausgangssignal ein demoduliertes Farbsignal ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungspunkte der in Reihe geschalteten Dioden, denen das modulierte Farbsignal zugeführt wird, zusammengeschaltei sind.