DE2511642C3 - Schaltungsanordnung zur Amplitudenregelung eines Sägezahngenerators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Amplitudenregelung eines Sägezahngenerators mit einem von einer Stromquelle über einen Schalter periodisch aufgeladenen und entladenen ersten Kondensator, mit einer Ansteuerung des Schalters durch ein Synchronisiersignal, mit einem Regelkreis, der einen zweiten Kondensator, an dem der Mittelwert der ain ersten Kondensator stehenden Sägezahnimpulse gebildet wird, und der weiterhin einen Komparator enthält, der diesen Mittelwert mit einem Sollwert vergleicht, und mit einer derartigen Steuerung des Ladestroms des ersten Kondensators als Funktion des Mittelwert-Sollwert-Vergleichs, daß der Mittelwert gleich dem Sollwert ist.

Wie beispielsweise aus der DE-AS 11 93 536 bekanntgeworden ist, erzeugt ein solcher Sägezahngenerator ein Sägezahnsignal auf einfachste Weise. Der Kondensator wird von der Stromquelle linear aufgeladen. Nach Ablauf einer Sägezahnperiode wird der Kondensator schnell entladen; danach beginnt der Aufladevorgang von neuem. Gesteuert wird dieser Vorgang von dem Schalter, d.h. von den Impulsen des diesen Schalter steuernden Synchronisiersignals. Ändert sich die Frequenz des Schalters und damit die der periodischen Entladung, so wird die Aufladung des Kondensators bei geänderten Amplitudenwerten beendet Die Amplitude dei Sägezahnspannung am Ausgang des Sägezahngenerators ist damit frequenzabhängig. Steigt beispielsweise die Frequenz des Schalters, dann hat der Kondensator weniger Zeit sich aufzuladen. Die Aufladung wird

ίο bei einem geringeren Wert beendet, und damit wird die Amplitude der Sägezahnspannung geringer.

Ein entsprechender Sägezahnsignaigenerator mit veränderbaren Amplituden ist aus der DE-OS 22 57 259 bekannt, bei dem ebenfalls ein Kondensator periodisch über einen von Rechtecksignalen angesteuerten Schalter entladen wird. Auch dabei hängt die Frequenz der Sägezahnsignale von der Frequenz der steuernden Rechtecksignale ab.

Dieser Sachverhalt ist in der F i g. 1 der Zeichnung dargestellt. Der Abstand a zweier Impulse eines Synchronisiersignals 5" bewirkt eine größere Amplitude des Sägezahnsignals V als die Synchronisierimpulse mit dem kleineren zeitlichen Abstand b, also mit einer höheren Frequenz.

Bei einer aus der DE-OS 21 20 772 bekannten Schaltungsanordnung zum synchronisieren der Zeilenablenkung eines Fernsehempfängers mittels einer Regelspannung die durch Vergleichen der Phasenlage der Synchronimpulse gegenüber einer aus den Rückschlagimpulsen abgeleiteten Sägezahnspannung erhalten wird, werden die Rückschlagimpulse in der Amplitude stark, z. B. auf weniger als die Hälfte begrenzt und es wird während des Auftretens der begrenzten Impulse ein Kondensator entladen und in der übrigen Zeit aufgeladen, wobei der Mittelwert der so erzeugten, säge-/.ahnförrnig verlaufenden Gleichspannung durch Steuerung des Lade- und/oder Entladestromes konstant gehalten wird.

Bei einer derartigen Schallungsanordnung fällt das sägezabnförmige Signal jedoch aus, wenn bei Fehlen eines Senders im Fernsehempfänger kein Synchronimpuls vorhanden ist. Es kann dann eine Entladung des Kondensators nicht mehr stattfinden.
In vielen Anwendungen kann das unerwünschte FoI-gen haben. Zum Beispiel bei der Erzeugung des Sägezahnsignals für die Ansteuerung der Vertikalablenkstufe in Fernsehempfängern bedeutet dies, daß eine geänderte Bildfrequenz eine Änderung der Bildhöhe bewirkt. Wenn man als Vertikaloszillator einen Sägezahngenerator verwendet, dessen Sägezahnsignal mit konstantem Anstieg zwischen zwei festen Triggergrenzen läuft, dann hat das Sägezahnsignal im unsynchronisierten Zustand eine Leerlauffrequenz, die in praktischen Fällen unterhalb der Synchronfrequenz liegt. Europäische Gerätehersteller legen die Leerlauffrequenz auf ungefähr 44 Hz fest, wobei die Synchronfrequenz in Europa 50 Hz und in den USA und in Japan 60 Hz beträgt. Wird der Vertikaloszillator von den Vertikalsynchronimpulsen synchronisiert, so wird der letzte Teil des Sägezahnsignals vor Erreichen der oberen Triggerschwelle abgeschnitten, wie es in der F i g. 1 für den Abstand b der Synchronisierimpulse dargestellt ist. Als Folge davon verringert sich nicht nur die Amplitude des Sägezahnsignals, sondern es verschiebt sich auch der

(>s Gleichspannungsmittelwert. Die Verringerung der Sägezahnsignalamplitude im synchronisierten Betrieb gegenüber dem unsynchronisierten Betrieb, wie er beim Umschalter der Kanäle oder z. B. bei Senderausfall so-

gar für längere Zeit auftreten kann, bedeutet, daß die Vertikalendstufe für den in diesem ungünstigen Fall größeren Strom ausgelegt werden muß. Die Verschiebung des Mittelwertes bewirkt einen instationären Zustand, der sich in einem Einschwingen der Bildlage bemerkbar macht Das Bild zeigt dabei ein störendes Wippen in vertikaler Richtung.

Bei Mehrnormen-Geräten werden unterschiedliche Vertikalfrequenzen verlangt, wobei man von einem auf der tiefsten vorkommenden Frequenz schwingenden Vertikalorzillator ausgeht, der mit Hilfe der empfangenen Vertikalsynchronimpulse je nach der Norm auf eine höhere Frequenz synchronisiert wird. Das würde bedeuten, daß, wenn beispielsweise Vertikalfrequenzen zu verarbeiten sind, die bis zu 20% unterschiedlich sein können, die Bildhöhe ebenfalls um 20% unterschiedlich sein würde.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schaltungsanordnung anzugeben, mit der die Amplitude eines Sägezahngenerator unabhängig von der Frequenz der den Sägezahngenerator steuernden Synchronimpulse konstant gehalten werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Schalter
einen Differenzverstärker, dessen einer Eingang an einen auf höchstem Potential liegenden ersten Teilerpunkt eines aus vier Widerständen gebildeten auf Bezugspotential geführten Spannungsteilers liegt,
einen die Kollektoren der Differenzverstärker-Transistoren auf Bezugspotential führenden Stromspiegel,
einen den anderen Eingang des Differenzverstärkers auf Bezugspotential führenden, parallel zum ersten Kondensator liegenden Transistor,
einen parallel von einem zweiten Teilerpunkt tieferen Potentials des Spannungsteilers gegen Bezugspotential liegenden Transistor, dessen Eingang mit dem Eingang des parallel zum ersten Kondensator liegenden Transistors und mit dem Kollektor des am Spannungsteiler liegenden Differenzverstärker-Transistors verbunden ist,

und einen parallel von einem dritten Teilerpunkt tiefsten Potentials des Spannungsteilers gegen Bezugspotential liegenden, vom Synchronisiersignal angesteuerten Transistor,
umfaßt.

Eine solche erfindungsgemäße Schaltungsanordnung regelt die Amplitude der Sägezahnimpulse auf einfache Weise über eine Regelung des Mittelwertes. Dadurch werden gleichzeitig die beiden obengenannten Nachteile vermieden, die aus einer Inkonstanz der Sägezahnamplitude und des Mittelwertes herrühren.

Aus der DE-OS 21 58 250 ist eine Bildwiedergabeanordnung mit einem Zeilendiskriminator zum Erzeugen einer Regelspannung bekanntgeworden, bei der ein Zeilenoszillator durch eine Regelspannung geregelt wird, welche durch einen Vergleich der empfangenen Horizontal-Synchronimpulse und der durch den Oszillator erzeugten Zeilenimpulse gewonnen wird. Diese mit dem vorgenannten Diskriminier erzeugte Regelspannung wird durch einen am Ausgang dieses Diskriminator liegenden Kondensators geglättet.

Weiterhin liegt an diesem Glättungskondensator über eine Trennstufe ein Reihen-/?C-Giied, an dessen Kondensator eine dem Mittelwert der Regelspannung entsprechende Spannung erzeugt wird.

Dieser Mittelwert wird über einen vertikalfrequent gesteuerten Schalter auf den Gläuungskondensator und damit auf den Diskriminator-Ausgang zurückgeführt. Sinn dieser Maßnahme ist es, Regelspannunsschwankungen während der vertikalfrequenten Austastlücken zu vermeiden.

Im Unterschied zur Erfindung wird dabei jedoch der an dem integrierenden y?C-Glied stehende Mittelwert nicht mit einem Sollwert verglichen, um eine Regelgröße zu erzeugen. Die Erzeugung der Regelgröße erfolgt vielmehr unabhängig von der Mittelwertbildung im Diskriminator. Im Unterschied der Erfindung ist also einerseits ein Kreis zur Erzeugung der Regelspannung und ein weiterer Kreis zur Nachregelung in bestimmten Zeitintervallen vorhanden.

An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert werden. Dabei zeigt wie oben erwähnt die

Fig. 1 die Verringerung der Sägezahnsignalamplitude durch Erhöhen der Freqzenz des SynchronisiersignalsS.die

F i g. 2 das Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung und die

F i g. 3 die konkrete Schaltung eines Ausführungsbeispiels für einen Vertikaloszillator eines Fernsehempfangs gers.

In der Fig. 2 ist mit 1 ein schematisch dargestellter Sägezahngenerator bezeichnet, der einen Kondensator 2 und einen Schalter 3 enthält. Der Kondensator 2 wird periodisch aufgeladen und über den Schalter 3 periodisch entladen. Der Schalter 3 wird dabei von Synchronisierimpulsen S eines Eingangs 4 gesteuert. Der Sägezahngenerator 1 führt zu einem Ausgang 5 für ein Sägezahnsignal V. Der Ausgang des Sägezahngenerators I ist außerdem mit einem Mittelwertbildner 6 verbunden, der einen Kondensator 7 enthält. Der Ausgang des Mittelwertbildners 6 führt zu einem Komparator 8, in dem der vom Mittelwertbildner 6 gebildete Mittelwert des Sägezahnsignals V mit einem von einem Sollwertgeber 9 gelieferten Sollwert verglichen wird. Zur Vervollständigung des Regelkreises ist der Komparator 8 über einen Regler 10 mit einem Steuereingang des Sägezahngenerators 1 verbunden. Das von dem Komparator 8 gelieferte Differenzsignal sorgt über den Regler 10 dafür, daß der Ladestrom des Kondensators 2 in der Weise beeinflußt wird, daß die Differenz des Mittelwerts zum Sollwert ausgeregelt wird. Ist beispielsweise der Mittelwert des Sägezahnsignals V geringer als der Sollwert, dann wird der Ladestrom des Kondensators 2 vergrößert. Das heißt, daß das Sägezahnsignal V spätestens dann seine Sollamplitude erreicht, wenn ein Synchronisierimpuls den Entladevorgang einleitet.

Das Ausführungsbeispiel nach der F i g. 3 enthält wieder den Kondensator 2 und den Kondensator 7.

Dabei besteht der Mittelwertbildner 6 außer aus diesem Kondensator 7 noch aus einem ohmschen Widerstand 11. Der Kondensator 2 liegt zwischen dem Ausgang 5 für das Sägezahnsignal V und dem Bezugspotential. Parallel dazu liegt die Reihenschaltung aus dem ohmschen Widerstand 11 und dem Kondensator 7. Der Komparator 8 besteht aus einem Differenzverstärker, der aus zwei Transistoren 12 und 13 gebildet ist. Deren Emitter sind zusammengeschallet und über eine Konstantstromquelle 31 mit dem Bezugspotential

f>5 verbunden. Die Basis des Transistors 12 liegt an dem Verbindungspunkt des Kondensators 7 mit dem ohn.jchen Widerstand 11, der Kollektor führt ein Versorgungspotential. Die Basis des Transistors 13 ist

mit dem Teilerpunkt eines ohmschen Spannungsteilers aus den ohmschen Widerständen 14 und 15 zwischen Versorgungspotential und Bezugspotential gelegt, der den Sollwertgeber darstellt.

Der Kollektor des Transistors 13 ist mit den Basen zweier Transistoren 16 und 17 verbunden, deren Emitter auf Versorgt; !gspotential liegen. Außerdem ist der Kollektor des Transistors 17 mit den Basen verbunden und führt über eine Konstantstromquelle 18 zum Bezugspotential. Der Kollektor des Transistors 16 führt zu der mit dem Ausgang 5 verbundenen Seite des Kondensators 2. Die beiden Transistoren 16 und 17 bilden einen sog. Stromspiegel. Das heißt, daß der durch den Transistor 17 fließende Strom in gleicher Größe über den Transistor 16 in den Kondensator 2 fließen muß. Der Transistor 16 bildet damit die den Kondensator 2 ladende Stromquelle, deren Strom abhängig ist von dem Vergleich der beiden an den Basen der beiden Transistoren 12 und 13 stehenden Spannungen. Ist die an der Basis des Transistors 12 vom Kondensator 7 als Mittelwert der am Kondensator 2 stehenden Sägezahnspannung gebildete Spannung kleiner als die von dem Spannungsteiler 14, 15 als Sollwert an die Basis des Transistors 13 gelegte Spannung, dann übernimmt der Transistor 13 einen größeren Anteil an dem von der Konstantstromquelle 31 gelieferten Strom als der Transistor 12. Damit steigt der vom Stromspiegel 16, 17 in den Kondensator 2 fließende Ladestrom, so daß die Abweichung des Mittelwerts vom Sollwert ausgeglichen wird. Die Konstantstromquelle 18 bildet eine Anlaufschaltung, die dafür sorgt, daß beim Einschalten der Schaltungsanordnung in jedem Falle der Kondensator 2 geladen wird. Die Transistoren 12 und 13 des Differenzverstärkers sind in diesem Ausführungsbeispiel vom npn-Typ, die Transistoren 16 und 17 des Stromspiegels vom pnp-Typ.

Der Schalter zum Steuern des Lade- und Entladevorgangs des Kondensators 2 ist folgendermaßen aufgebaut: Der Kollektor eines Transistors 19 ist mit dem Kondensator 2 und mit der Basis eines Transistors 20 verbunden. Der Emitter des Transistors i9 liegt auf Bezugspotential. Die Basis führt zur Basis eines Transistors 21 und zum Kollektor eines Transistors 22. Die Emitter der beiden Transistoren 20 und 22 sind zusammengeschaltet und führen über eine Konstantstromquelle 23 zum Versorgungspotential. Die Kollektoren der beiden Transistoren 20 und 22 führen über einen Stromspiegel zum Bezugspotential. Dazu ist der Kollektor des Transistors 20 mit den Basen zweier Transistoren 24 und 25 und mit dem Kollektor des Transistors 25 verbunden. Der Kollektor des Transistors 24 ist mit den Basen der Transistoren 19 und 21 und mit dem Kollektor des Transistors 22 zusammengeschaltet. Die Emitter der beiden Transistoren 24 und 25 und auch der Emitter des Transistors 21 liegen auf Bezugspotential. Die Basis des Transistors 22 liegt an dem dritten, obersten Teilerpunkt eines aus vier ohmschen Widerständen 26 bis 29 gebildeten Spannungsteilers zwischen Bezugs- und Versorgungspotential. Am zweiten mittleren Teilerpunkt ist der Kollektor des Transistors 21 angeschaltet. Mit dem unteren Teilerpunkt ist der Kollektor eines Transistors 30 verbunden, dessen Emitter auf Bezugspotential liegt, und dessen Basis mit dem Eingang 4 für das Synchronisiersignal Sverbunden ist.

Bei leitendem Transistor 20 wird der Kondensator 2 über die Transistoren 13, 16 und 17 aufgeladen, und seine Spannung steigt an. Beim Erreichen der oberen durch das Potential des dritten Teilerpunkts bestimmten

ίο Triggerschwelle wird der Transistor 22 leitend und der Transistor 20 gesperrt. Durch die Sperrung des Transistors 20 führen die Transistoren 24 und 25 des Stromspiegels keinen Storm mehr. Dadurch bekommt die Basis des Transistors 21 höheres Potential, so daß dieser und der Transistor 19 leitend werden. Der von der Konstantstromquelle 23 über den Transistor 22 gelieferte Strom fließt dann über die Basis-Emitter-Dioden der beiden Transistoren 19 und 21 ab. Da nun der Transistor 19 leitend geworden ist, wird der Ladevorgang des Kondensators 2 unterbrochen. Er entlädt sich über den Transistor 19, und seine Spannung sinkt schnell ab.

Erreicht dann die an ihm stehende Spannung die untere Triggerschwelle, die durch die beiden ohmschen

;>5 Widerstände 28 und 29 festgelegt ist (weil der Transistor 21 nun leitend war und die beiden ohmschen Widerstände 26 und 27 kurzgeschlossen hat), dann werden die Transistoren 19, 21, 22, 24 und 25 wieder gesperrt und der Transistor 20 wieder leitend, so daß der

Aufladevorgang des Kondensators 2 neu beginnen kann. Zur Fremdsteuerung des Entladevorgangs wird ein Synchronisierimpuls S an den Transistor 30 gelegt. Das bewirkt, daß der ohmsche Widerstand 26 kurzgeschlossen wird und das Potential an der Basis des

Transistors 22 soweit heruntergesetzt wird, daß dieser leitend wird.

Für die Anwendung als Vertikaloszillator in Fernsehgeräten besteht ein Vorteil des in der F ig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels darin, daß der an

dem Kondensator 7 stehende Mittelwert der Sägezahnspannung einen Parabelantei! enthält Das bietet die Möglichkeit, ein S-förmig verzerrtes Sägezahnsignal zu erzeugen, wie es zur Korrektur des Tangens-Fehlers in Fernsehbildröhren benötigt wird. Diese Schwankung des Mittelwerts bewirkt über den Vergleich im Komparator und über die Steuerung des Stromspiegels eine nichtlineare Verzerrung der Aufladung des Kondensators 2. Durch die Symmetrie des Parabelanteils geht die Aufladung des Kondensators 2 am Beginn

j» und am Ende einer Sägezahnperiode langsamer vor sich. Dadurch entsteht eine S-förmige Abflachung des an sich linearen Aufladevorgangs. Die S-Korrektur isl vollkommen symmetrisch und wird auf einfache Weise ohne komplizierte ÄC-Netzwerke erreicht

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung isl nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt Das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich bei jedem Säge zahngenerator, der auf der periodischen Aufladung unc Entladung eines Kondensators beruht zur Konstanthal

ίο tung der Sägezahnamplitude anwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Amplitudenregelung eines Sägezahngenerators mit einem von einer Stromquelle über einen Schalter periodisch aufgeladenen und entladenen ersten Kondensator, mit einer Ansteuerung des Schalters durch ein Synchronisiersignal, mit einem Regelkreis, der einen zweiten Kondensator, an dem der Mittelwert der am ersten Kondensator stehenden Sägezahnimpulse gebildet wird, und der weiterhin einen Komparator enthält, der diesen Mittelwert mit einem Sollwert vergleicht, und mit einer derartigen Steuerung des Ladestroms des ersten Kondensators als Funktion des Mittelwert-Sollwert-Vergleichs, daß der Mittelwert gleich dem Sollwert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter
   einen Differenzverstärker (20, 22, 23), dessen einer Eingang an einen auf höchstem Potential liegenden ersten Teilerpunkt eines aus vier Widerständen (26 bis 29) gebildeten auf Bezugspotential geführten Spannungsteilers liegt,

   einen die Kollektoren der Differenzverstärker-Transistoren (20, 22) auf Bezugspotential führenden Stromspiegel (24, 25),

   einen den anderen Eingang des Differenzverstarkers (20, 22, 23) auf Bezugspotential führenden, parallel zum ernten Kondensator (2) liegenden Transistor (19),

   einen parallel von einem zweiten Teilerpunkt tieferen Potentials des Spannungsteilers (26 bis 29) gegen Bezugspotential Transistor (21), dessen FJngang mit dem Eingang des parallel zum ersten Kondensator (2) liegenden Transistors (19) und mit dem Kollektor des am Spannungsteiler liegenden Differenzverstärker-Transistors (22) verbunden ist,
   und einem parallel von einem dritten Teilerpunkt tiefsten Potential i des Spannungsteilers (26 bis 29) gegen Bezugspotential liegenden, vom Synchronisiersignal (5,1 angesteuerten Transistor (30),
   umfaßt.