DE2721702A1

DE2721702A1 - PHASE SHIFTER

Info

Publication number: DE2721702A1
Application number: DE19772721702
Authority: DE
Inventors: Erick Geiger; Daniel Wojerz
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1977-05-13
Publication date: 1977-11-24
Also published as: FR2351541A1; GB1576759A; FR2351541B1

Description

Pat3nt an^vväli3Pat3nt to ^v väli3

Dipl.-lng Diprf.-Chem Oipl -Ing / / £_ \ / Q I, Dipl.-lng Diprf.-Chem Oipl -Ing / / £ _ \ / Q I,

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. LeiserE. Prince - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19Ernsbergerstrasse 19

8 München 608 Munich 60

THOMSON - CSF 13. Mai 1977THOMSON - CSF May 13, 1977

173» Bd. Haussmann
75008 Paris / Frankreich 173 “Vol. Haussmann
75008 Paris / France

Our reference: T 2199

PhasenschieberPhase shifter

Die Erfindung betrifft elektrische Phasenschieber. Solche Schaltungen geben an ihre Eingangsklemmen mit einer bestimmten Ursprungsphase angelegten periodischen elektrischen Signalen eine Phasenverschiebung, die an den entsprechenden Signalen meßbar ist, welche an ihren Ausgangsklemmen abgenommen werden.The invention relates to electrical phase shifters. Such circuits give their input terminals with a certain Periodic electrical signals applied to the original phase have a phase shift that applies to the corresponding Signals can be measured, which are picked up at their output terminals.

Zahlreiche Schaltungen, die solche Ergebnisse liefern, sind auf diesem Gebiet zwar bereits bekannt, obgleich sie jedoch hinsichtlich Genauigkeit und Stabilität für die meisten in der Technik vorkommenden Bedürfnisse ausreichen, sind sieNumerous circuits that produce such results are known in the art, but they are In terms of accuracy and stability, they are sufficient for most of the needs occurring in technology

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in gewissen besonderen Anwendungsfällen ungeeignet, in welchen ein hoher Gütegrad hinsichtlich dieser beiden Kenndaten unerläßlich ist, was insbesondere bei der dreifarbigen Wiedergabe von Farbbildern auf einer Katodenstrahlröhre durch die Fernsehverfahren der Fall ist.unsuitable in certain special applications, in which a high degree of quality with regard to these two characteristics is essential, especially with the three-colored one Reproduction of color images on a cathode ray tube by the television method is the case.

Manche dieser Verfahren, wie beispielsweise die bekannten PAL- oder NTSC-Verfahren,benutzen für die Übertragung der Farbinformation ein elektrisches Wechselstromsignal hoher Frequenz, welchem zwei Modulationen, eine Amplituden- und eine Phasenmodulation, gegeben werden.Some of these methods, such as the known PAL or NTSC methods, use the Color information is an electrical alternating current signal of high frequency, which has two modulations, one amplitude and one a phase modulation.

Bei einer solchen Übertragung sind lediglich zwei Farbinformationen von den drei, die für die dreifarbige Wiedergabe erforderlich sind, ausreichend, da die dritte durch Differenzbildung zwischen dem Schwarz-Weiß-Signal und der Summe der beiden anderen erhalten wird.In such a transmission there are only two pieces of color information of the three that are required for the three-color reproduction are sufficient, since the third is differentiated between the black and white signal and the sum of the other two is obtained.

Diese beiden Informationen werden bei dem Empfang in Form von zwei Signalen erhalten, die durch zwei Vektoren V und U darstellbar und in jedem Zeitpunkt um 90 phasenverschoben sind. Durch vektorielle Zusammensetzung dieser beiden Vektoren ergibt sich in jedem Zeitpunkt ein resultierender Vektor, der die Farbe in jedem betreffenden Punkt darstellt.These two pieces of information are received on reception in the form of two signals, which are represented by two vectors V and U can be displayed and are phase-shifted by 90 at any point in time. By vectorial composition of these two vectors there is a resulting vector at each point in time, which represents the color in each relevant point.

Die Phase dieses resultierenden Vektors gegenüber dem Ursprung der Phasen, der auf dem Träger eines der beiden Vektoren gewählt wird, wird nämlich von dem Verhältnis der AmplitudenThe phase of this resulting vector compared to the origin of the phases selected on the support of one of the two vectors is, namely, depends on the ratio of the amplitudes

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~i' 27 Π 702 ~ i '27 Π 702

der Einzelvektoren und somit der Einzelfarben abhängen. Die Phase ist somit eine Farbinformation.the individual vectors and thus the individual colors depend. The phase is thus color information.

Es erscheint deshalb als wesentlich, einen Phasenabsolutwert sowie einen 90 -Bezugswert desselben in der Empfangseinrichtung genau festzulegen und einzuhalten.It therefore appears essential to have an absolute phase value as well as a 90 reference value of the same in the receiving device to be precisely defined and to be adhered to.

Diese beiden Phasenbezugswerte dienen nämlich zum Steuern der Synchrondemodulatoren, die die abgetasteten Änderungen für die unter den drei wiederzugebenden Farben gewählten beiden Farben wiedergeben werden.These two phase reference values are used to control the synchronous demodulators that the sampled changes for the two colors selected among the three colors to be reproduced.

Unter den angewandten bekannten Lösungen gibt es passive Schaltungen mit diskreten Elementen, wie beispielsweise Widerständen, Kondensatoren und Selbstinduktionsspulen. Diese Schaltungen weisen jedoch keine zeitlich stabilen Kenndaten auf. Außerdem verbietet das Vorhandensein von Kondensatoren und Selbstinduktivitäten mit hohen Werten die Herstellung dieser Schaltungen in einer Form, die mit den modernen Strukturen der monolithischen Integration kompatibel sind.Among the known solutions used there are passive circuits with discrete elements such as Resistors, capacitors and self-inductors. However, these circuits are not stable over time Characteristics on. In addition, the presence of capacitors and self-inductances with high values prohibits the Manufacture of these circuits in a form compatible with modern structures of monolithic integration are.

Außerdem ist bereits eine Lösung vorgeschlagen worden, bei welcher von einer Oszillatorschaltung Gebrauch gemacht wird, die mit einer Frequenz arbeitet, welche gleich dem doppelten der Frequenz des benutzten periodischen Hochfrequenzsignals ist, also typischerweise in der Größenordnung des zweifachen von 4 MHz, und bei welcher die ansteigenden und abfallenden Flanken dieses Signals doppelter Frequenz ausgenutzt werden,In addition, a solution has already been proposed in which use is made of an oscillator circuit, which operates at a frequency which is twice the frequency of the periodic high-frequency signal used is typically on the order of twice 4 MHz, and at which the rising and falling Edges of this signal with double frequency are used,

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um zwei Kippschaltungen zum Kippen zu bringen, die für die eine bzw. für die andere dieser Richtungsänderungen empfindlich sind. Die Signale, die von der einen bzw. von der anderen der beiden Kippschaltungen geliefert werden, sind dann effektiv um 90° phasenverschoben.in order to cause two flip-flops to flip, which are sensitive to one or the other of these changes in direction are. The signals that are supplied by one or the other of the two flip-flops are then effectively 90 ° out of phase.

Diese Einrichtung weist mehrere Nachteile auf, die mit dem hohen Wert der benutzten doppelten Frequenz verknüpft sind:This device has several disadvantages associated with the high value of the double frequency used:

- Ein 8-MHz-Oszillator enthält einen Quarzkristall, der im allgemeinen teuerer ist als ein in Großserie hergestellter 4-MHz-Quarz, wenigstens in einem Verhältnis von zwei oder drei.- An 8 MHz oscillator contains a quartz crystal which is embedded in the is generally more expensive than a mass-produced 4 MHz crystal, at least in a ratio of two or more three.

- Bei der Frequenz von 8 MHz stellt eine Verzögerung von 10 ns in einer Anstiegs- oder Abfallzeit fast 10 % der Gesamtperiode des Signals dar, also einen Phasenfehler von 30 bezüglich des Gesamtsignals.Es müssen dann die Auslösungen der Kippschaltungen vorverlegt werden, um diese Verzögerungen in dem System zu kompensieren.- At the frequency of 8 MHz, a delay of 10 ns in a rise or fall time represents almost 10 % of the total period of the signal, i.e. a phase error of 30 with respect to the total signal. The triggering of the flip-flops must then be brought forward by these delays to compensate in the system.

Dagegen bewirkt dieselbe Verzögerung von 10 ns bei 4 MHz eine Phasenverschiebung, die zweimal kleiner ist und leichter kompensiert werden kann.In contrast, the same delay of 10 ns at 4 MHz causes a phase shift that is twice smaller and lighter can be compensated.

- Schließlich sind die induktiven oder kapazitiven Störkopplungen in den Schaltungen um so schwieriger zu vermeiden, je höher die Frequenz eines Signals ist.- After all, the inductive or capacitive interference couplings in the circuits are all the more difficult to avoid the higher the frequency of a signal.

Der Phasenschieber nach der Erfindung weist diese Nachteile nicht auf.The phase shifter according to the invention does not have these disadvantages.

Im Prinzip wird bei ihm ein Sägezahnsignal benutzt, dessenIn principle, a sawtooth signal is used with him, its

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Frequenz mit dem Hochfrequenzsignal synchronisiert ist, wobei jeder Sägezahn sich über einen Phasenwinkel von 180° erstreckt, und es wird mit ihm der Phasenwinkel von 90 festgelegt, dessen Erzielung das durch die Erfindung zu erzielende Ergebnis darstellt, indem bei jeder Periode der Zeitpunkt bestimmt wird, in welchem die Sägezahnspannung die Hälfte ihres Spitzenwertes erreicht. Gegenüber dem Anfangszeitpunkt dieser Spannung mit dem Spannungswert Null sind diese beiden Zeitpunkte effektiv um einen Phasenwinkel von 90 voneinander getrennt.Frequency is synchronized with the high frequency signal, each saw tooth extends over a phase angle of 180 °, and the phase angle of 90 is determined with it, the achievement of which is to be achieved by the invention Represents the result by determining the point in time in each period at which the sawtooth voltage reached half of its peak value. Compared to the starting point of this voltage with the voltage value zero these two times are effectively separated from one another by a phase angle of 90.

Damit der für den Vergleich erforderliche Spitzenwert zur Verfügung steht, macht die Erfindung vorteilhafterweise von dem der Sägezahnspannung der vorangehenden Periode Gebrauch .The invention is advantageous so that the peak value required for the comparison is available use of that of the sawtooth voltage of the previous period.

Genauer gesagt, die Erfindung schafft einen Phasenschieber hoher Stabilität für ein periodisches elektrisches Signal, der mit einer Eingangsklemme zum Eingeben des Signals und mit einer Ausgangsklemme zum Entnehmen eines phasenverschobenen Signals versehen und dadurch gekennzeichnet ist, daß er folgende, in Reihe geschaltete Elemente enthält: einen mit der Eingangsklemme verbundenen Nulldetektor; einen Sägezahnspannungsgenerator, der durch den Nulldetektor ausgelöst wird;More specifically, the invention provides a phase shifter of high stability for a periodic electrical signal, the one with an input terminal for inputting the signal and with an output terminal for extracting a phase-shifted one Signal and is characterized in that it contains the following elements connected in series: a zero detector connected to the input terminal; a sawtooth voltage generator generated by the zero detector is triggered;

einen Spitzenspannungsdetektor der Sägezahnspannung; einen Spannungsteiler mit einem vorbestimmten Teilungsverhältnis; a peak voltage detector of the sawtooth voltage; a voltage divider having a predetermined division ratio;

ein Element zum Speichern des Wertes der geteilten Spannung;an element for storing the value of the divided voltage;

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einen Spannungsvergleicher mit zwei Eingängen, von denen einer mit dem Speicherelement und der andere mit dem Ausgang des Generators verbunden ist, während sein Ausgang mit der Ausgangsklemme verbunden ist und das phasenverschobene Signal abgibt, wenn die Sägezahnspannung und die geteilte Spannung gleich sind.a voltage comparator with two inputs, one with the storage element and the other with the output of the generator is connected, while its output is connected to the output terminal and the phase-shifted Outputs a signal when the sawtooth voltage and the divided voltage are equal.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:Several exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings described. Show it:

Fig. 1 Diagramme zur Erläuterung von zeitFig. 1 diagrams for explaining time

lichen Änderungen der elektrischen Signale, die in verschiedenen Punkten des Phasenschiebers nach der Erfindung vorhanden sind,lichen changes in electrical signals occurring in various points of the phase shifter according to the invention are present,

Fig. 2 ein Funktionsblockschaltbild desFig. 2 is a functional block diagram of the

Phasenschiebers nach der Erfindung,Phase shifter according to the invention,

Fig. 3 als Funktionsblockschaltbild eine AusFig. 3 as a functional block diagram of an off

führungsform des Phasenschiebers nach der Erfindung,management form of the phase shifter according to the invention,

Fig. 4 Diagramme zur Erläuterung der BetriebsFig. 4 are diagrams for explaining the operation

weise dieser Ausführungsform,wise to this embodiment,

Fig. 5 . Diagramme zur Erläuterung dieser. BeFig. 5. Diagrams to explain this. Be

triebsweise in zwei Fällen von Anoma-instinctively in two cases of abnormal

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lien, undlien, and

Fig. 6 ausführlich eine Ausführungsform desFig. 6 details an embodiment of the

Phasenschiebers nach der Erfindung.Phase shifter according to the invention.

Fig. 1 zeigt in Form von Erläuterungsdiagrammen in rechtwinkeligen Koordinaten die Änderungen der in den verschiedenen Punkten des Phasenschiebers nach der Erfindung vorhandenen elektrischen Spannungen in Abhängigkeit von der Zeit.Fig. 1 shows in the form of explanatory diagrams in right-angled Coordinates the changes present in the various points of the phase shifter according to the invention electrical voltages as a function of time.

Fig. la zeigt das periodische Hochfrequenzsignal in Form einer Sinuskurve, deren Amplitude für die Werte der Periode, die Phasenwinkeln von O bzw. 180 entsprechen,jeweils gleic] Null wird. Im folgenden werden aus Vereinfachungsgründen mit "O°-Pha
bezeichnet.FIG. 1 a shows the periodic high-frequency signal in the form of a sinusoid, the amplitude of which is equal to zero for the values of the period, which correspond to phase angles of 0 and 180, respectively. In the following, for reasons of simplicity, “O ° -Pha
designated.

mit "O°-Phase" und "180°-Phase" die entsprechenden Winkelwith "O ° -Phase" and "180 ° -Phase" the corresponding angles

Gemäß der Erfindung wird das Signal, das die in Fig. la gezeigte Form hat, an den Eingang einer als Nulldetektor bekannten Schaltung angelegt. Eine solche Schaltung gibt der an ihrem Ausgangsklemmen abgegebenen elektrischen Spannung jedesmal dann eine Wertänderung, wenn die an ihre Eingangsklemmen angelegte Spannung durch die Amplitude Null geht.According to the invention, the signal, which has the form shown in Fig. La, is applied to the input of a zero detector known circuit applied. Such a circuit gives the electrical voltage delivered at its output terminals a change in value every time the voltage applied to its input terminals passes through the amplitude zero goes.

In Fig. Ib sind diese Wertänderungen dargestellt, wobei sich die Ausgangsspannung in Form einer Rechtecksignalkurve zwischen zwei Werten ändert, die üblicherweise mit O und 1 bezeichnet werden. Es ist zu erkennen, daß die ansteigendenIn Fig. Ib these changes in value are shown, where the output voltage is in the form of a square wave signal changes between two values, commonly referred to as 0 and 1. It can be seen that the rising

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und abfallenden vertikalen Flanken der Kurve von Fig. Ib in einer Linie mit d
quenzsignals liegen.and falling vertical edges of the curve of Fig. Ib in a line with d
quenzsignals lie.

in einer Linie mit den O - bzw. 180 -Phasen des Hochfre-in line with the O or 180 phases of the high frequency

Das Signal von Fig. Ib wird an den Eingang eines Sägezahnoder Rampenspannungsgenerators angelegt. Dieser Generator wird durch jede ansteigende Flanke des Signals von Fig. Ib ausgelöst und infolgedessen kann jeder Sägezahn bei den 0 -Phasen beginnen.The signal of Fig. Ib is applied to the input of a sawtooth or Ramp voltage generator applied. This generator is activated by every rising edge of the signal of Fig. Ib triggered and as a result each sawtooth can start at the 0 phases.

Das von diesem Generator gelieferte Signal entspricht der Kurve von Fig. Ic, aber, wie dargestellt, ist das Ausgangssignal während der negativen Halbschwingung des Eingangssignals, die der 130 -Phase entspricht, kurzgeschlossen.The signal provided by this generator corresponds to the curve of Fig. 1c, but as shown is the output signal short-circuited during the negative half-cycle of the input signal, which corresponds to phase 130.

Dieses auf diese Weise bei jeder positiven Halbschwingung des Eingangssignals erzeugte Signal wird an den Eingang eines Spitzenspannungsdetektors angelegt.This signal generated in this way with every positive half-wave of the input signal is sent to the input of a peak voltage detector.

Bezüglich seiner Phase wird der Spitzenwert des Signals bei der 180 -Phase des Hochfrequenzsignals erzeugt. Wenn aber der rampenförmig ansteigende Teil des Signals linear ist, wird die Hälfte dieser Spitzenspannung bei der 90 Phase erreicht. Genau dieser Phasenwert wird in den betreffenden Anwendungsfällen gesucht.Regarding its phase, the peak value of the signal is generated at the 180 phase of the high frequency signal. if but the ramped portion of the signal is linear, it becomes half that peak voltage at the 90 phase achieved. It is precisely this phase value that is searched for in the relevant application cases.

Durch Teilen der Spannung oder des abgefühlten Spitzensignals durch zwei und durch Vergleichen desselben nach seiner Speicherung mit dem Wert des in der folgenden Periode erzeugtenBy dividing the voltage or the sensed peak signal by two and comparing it after storing it with the value of that generated in the following period

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Rampen- oder Sägezahnsignals wird in einem Vergleicher, an dessen Eingang diese beiden Spannungen angelegt werden, eine Zustandsänderung bei Gleichheit der beiden Signale ausgelöst, die durch ein Rechtecksignal ausgedrückt wird, dessen ansteigende Flanke in dem Zeitpunkt des Passierens von 90 der Phase des Eingangssignals liegen wird.Ramp or sawtooth signal is displayed in a comparator whose input these two voltages are applied, a change of state is triggered if the two signals are equal, which is expressed by a square wave signal, the rising edge of which at the time of passing 90th will be the phase of the input signal.

Die Kurven 1 d bis If zeigen die AusgangsSpitzenspannung des Generators bzw. die Hälfte dieser Spitzenspannung, die gespeichert worden ist, überlagert mit der gestrichelt dargestellten Spitzenspannung,bzw. schließlich das Ausgangsrechtecksignal des Vergleichers, dessen ansteigende Flanke deshalb in einer Linie mit der 90 -Phase des Hochfrequenzsignals liegt.The curves 1d to If show the output peak voltage of the generator or half of this peak voltage that has been stored, superimposed with that shown in dashed lines Peak voltage, or finally the output square wave signal of the comparator, its rising edge is therefore in line with the 90 phase of the high frequency signal.

Ab dem Ausgang des Vergleichers kann dieses Signal durch jede bekannte Digitalschaltung ausgewertet werden, um ein vollständiges periodisches Signal wiederherzustellen, das gegenüber dem Hochfrequenzsignal um 90 phasenverschoben ist.From the output of the comparator, this signal can be evaluated by any known digital circuit in order to obtain a restore a full periodic signal that is 90 out of phase with the high frequency signal.

Fig. 2 zeigt in der schematischen Form eines Funktionsblockschaltbildes den Phasenschieber nach der Erfindung. In Fig. 2 sind die Änderungkurven der Signale in den verschiedenen Punkten der Schaltung, die in Fig. 1 dargestellt sind, mit den gleichen Bezugszeichen (a), (b), (c), (d), (e) und (f) bezeichnet.Figure 2 shows in schematic form a functional block diagram the phase shifter according to the invention. In Fig. 2 are the change curves of the signals in the various Points of the circuit shown in Fig. 1 with the same reference numerals (a), (b), (c), (d), (e) and (f) designated.

Er besteht aus einer Nulldetektorschaltung 1, an deren Eingang E das periodische Hochfrequenzsignal angelegt wird,It consists of a zero detector circuit 1, to whose input E the periodic high-frequency signal is applied,

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und aus einem Sägezahnspannungsgenerator 2, der einen Kondensator Cl auflädt und mit einem Spitzenspannungsdetektor 3 verbunden ist. An dem Ausgang ist der Spitzenspannungsdetektor 3 mit einem Spannungsteiler 4 verbunden, der eine Spannungsteilung im Verhältnis 1:2 vornimmt. Die so erhaltene halbe Spannung wird in einem Kondensator C3 gespeichert und dank Verbindungen 6 bzw. 7 in einem Vergleicher 5 mit der Sägezahnspannung verglichen. An dem Ausgang S des Vergleichers kann das sich ergebende Rechtecksignal, von welchem jede Anstiegsflanke um 90 verschoben ist, in einer Schaltung ausgenutzt werden, wofür ein Ausführungsbeispiel weiter unter ausführlich erläutert ist.and from a sawtooth voltage generator 2 which charges a capacitor C1 and with a peak voltage detector 3 is connected. At the output the peak voltage detector 3 is connected to a voltage divider 4, which divides the voltage in a ratio of 1: 2. the Half the voltage obtained in this way is stored in a capacitor C3 and, thanks to connections 6 and 7, in a comparator 5 compared with the sawtooth voltage. At the output S of the comparator, the resulting square-wave signal, of which each rising edge is shifted by 90, can be used in a circuit, for which an exemplary embodiment is explained in detail further below.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine praktische Ausführungsform, die daraus gebildetet werden kann, indem ein zweiter Schaltungszweig benutzt wird, der gleich dem vorstehend beschriebenen ist. Fig. 3 zeigt ein Funktionsblockschaltbild dieser Schaltung, während Fig. 4 die Änderungskurven der entsprechenden Signale zeigt.3 and 4 show a practical embodiment which can be formed therefrom by adding a second circuit branch which is the same as that described above is used. Fig. 3 shows a functional block diagram of this Circuit, while Fig. 4 shows the change curves of the respective signals.

Die Unterdrückung jeder zweiten HaIbschwingung der Sägezahnsignale, die in dem einen bzw. in dem anderen Schaltungszweig erzeugt werden, erfolgt darin abwechselnd, was so zu einem Ausgangssignal des entsprechenden Vergleichers führt, dem die in Fig. 4 dargestellte Kurve (A) entspricht, deren ansteigende und abfallende Flanken um 180 gegenüber den entsprechenden Flanken des von dem ersten Schaltungszweig stammenden Signals der Kurve (B) verschoben sind.The suppression of every second half oscillation of the sawtooth signals, which are generated in one or in the other circuit branch takes place alternately in it, which is the case leads to an output signal of the corresponding comparator, to which the curve (A) shown in FIG. 4 corresponds, whose rising and falling edges by 180 compared to the corresponding edges of the of the first circuit branch originating signal of curve (B) are shifted.

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Durch Addition der beiden Signale in einer Addierschaltung 8 ergibt sich ein Summensignal (C), das schließlich an den Eingang einer digitalen Kippschaltung 9 angelegt wird, die an den ansteigenden Flanken ausgelöst wird. Schließlich ergibt sich an dem Ausgang S der Kippschaltung ein periodisches Rechtecksignal (S), das um 90 gegenüber dem Eingangssignal (E) verzögert ist.Adding the two signals in an adding circuit 8 results in a sum signal (C) which is finally sent to the Input of a digital flip-flop 9 is applied, which is triggered on the rising edges. In the end there is a periodic square-wave signal (S) at the output S of the flip-flop circuit, which is 90 relative to the input signal (E) is delayed.

Fig. 5 zeigt in Form von Erläuterungsdiagratnmen in rechtwinkeligen Koordinaten die zeitlichen Änderungen der elektrischen Spannungen, die in verschiedenen Punkten des elektrischen Phasenschiebers nach der Erfindung vorhanden sind, für zwei Fälle von Anomalien des periodischen Eingangshochfrequenzsignals, nämlich einerseits eine langsame Änderung oder "Drift" der Frequenz und andererseits eine Asymmetrie zwischen den Amplituden der positiven bzw. negativen Halbschwingungen dieses Signals. Diese beiden Diagramme veranschaulichen, wie in den beiden Anomaliefällen die Position der 90 -Phase, die durch den Phasenschieber der Erfindung festgelegt wird, trotzdem genau eingehalten wird.Fig. 5 shows in the form of explanatory diagrams in right-angled Coordinates the changes over time of the electrical voltages at different points of the electrical Phase shifter according to the invention are present for two cases of anomalies of the periodic input radio frequency signal, namely on the one hand a slow change or "drift" of the frequency and on the other hand an asymmetry between the amplitudes of the positive or negative half-oscillations of this signal. These two diagrams illustrate as in the two anomaly cases, the position of the 90 phase determined by the phase shifter of the invention is still strictly adhered to.

Das Diagramm (A) zeigt den Fall einer Frequenzdrift, die sich in einer gegenüber der Periode des Hochfrequenzsignals langen Zeit ausbildet. In diesem Fall gestattet die vorteilhafte Charakteristik eines Vergleiches in jedem Zeitpunkt der halben Spitzenamplitude des vorhergehenden Sägezahns mit dem Sägezahn selbst eine stabile, um 90° phasenverschobene Positionierung, ohne daß eine Folgeregelung erforderlich ist.Diagram (A) shows the case of a frequency drift that occurs in a period compared to the period of the high-frequency signal trains for a long time. In this case, the advantageous characteristic allows comparison at any point in time half the peak amplitude of the preceding sawtooth with the sawtooth itself a stable, phase-shifted by 90 ° Positioning without the need for follow-up control.

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Wenn nämlich die Frequenz des Signals driftet, ändert sich zwar die Amplitude des Sägezahns, jedoch von einer Periode zur nächsten ändert sie sich nicht ausreichend, um einen meßbaren Phasenfehler zu verursachen.If the frequency of the signal drifts, the amplitude of the sawtooth changes, but by one period to the next it does not change enough to cause a measurable phase error.

Unter diesen Bedingungen folgt der Kippschwellenwert des Vergleichers, der den 90 -Durchgang erfaßt, linear den Änderungen der Eingangsfrequenz, was zur Folge hat, daß, wenn eine Drift in einigen Perioden des Signals stattgefunden hat, der Sägezahn die Amplitude ändert, wobei sich aber der Erfassungsschwellenwert des Vergleichers in demselben Verhältnis ändert. Die ansteigende Flanke der Kurve (d) folgt der 90°-Phase.Under these conditions, the breakover threshold value of the comparator which detects the 90 -pass follows linearly the Changes in the input frequency, with the result that if a drift has occurred in some periods of the signal has, the sawtooth changes the amplitude, but the detection threshold of the comparator changes in the same Ratio changes. The rising edge of curve (d) follows the 90 ° phase.

Das Diagramm (B) zeigt den Fall einer Asymmetrie des Eingangshochfrequenzsignals. In diesem Fall wird der Nulldetektor ein nichtsymmetrisches Signal liefern.The diagram (B) shows the case of asymmetry of the input high-frequency signal. In this case the zero detector will deliver a non-symmetrical signal.

Aber auch in diesem Fall gestattet die Tatsache, daß der Durchgang durch die Hälfte des unmittelbar vorangehenden Spitzenwertes erfaßt wird, daß dieser Effekt keine Auswirkungen hat. Die ansteigende Flanke der Kurve (d¹) folgt der 90°-Phase.But even in this case, the fact that the passage through half of the immediately preceding peak is detected allows this effect to have no effect. The rising edge of the curve (d ¹ ) follows the 90 ° phase.

Fig. 6 zeigt in Form eines ausführlichen Schaltbildes eine Ausführungsform des Phasenschiebers nach der Erfindung, Bei dieser Ausführungsform wird der gleiche prinzipielle Aufbau wie in Fig. 3 benutzt.Fig. 6 shows in the form of a detailed circuit diagram an embodiment of the phase shifter according to the invention, In this embodiment, the same principle applies Structure as used in FIG. 3.

Diese Schaltung besteht vor allem aus folgenden Stufen:This circuit mainly consists of the following stages:

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- einem Vergleicher 1 und 1', der die Elemente T-, T- und C enthält, deren Ausgänge komplementär sind; Sie teilt sich dann in zwei Schaltungszweige auf:- A comparator 1 and 1 ', the elements T-, T- and Contains C whose outputs are complementary; It is then divided into two circuit branches:

- zwei Konstantstromgeneratoren, die einerseits aus einer Diode D, und einem Transistor T₁. und andererseits aus der Diode D₁ und einem Transistor T, bestehen, die in gleicher Weise die Kondensatoren C- bzw. C- mit konstantem Strom aufladen und an den Klemmen von jedem von ihnen eine Sägezahnoder Rampenspannung hervorrufen.- Two constant current generators, which on the one hand consist of a diode D and a transistor T ₁ . and on the other hand of the diode D ₁ and a transistor T, which in the same way charge the capacitors C- and C- with constant current and produce a sawtooth or ramp voltage at the terminals of each of them.

Transistoren T- und T, entladen abwechselnd in Gegenphase die Kondensatoren C. und C_ über sehr kleine Emitterwiderstände R-, R-, die für eine Begrenzung der EnIadungsStromspitzen sorgen. Diese beiden Transistoren, die gegenphasig durch die komplementären Ausgänge des Eingangsvergleichers 1, I¹ gesteuert werden, vervollständigen den Aufbau der Stufen 2 und 2'.Transistors T- and T- alternately discharge the capacitors C. and C_ in antiphase via very small emitter resistors R-, R-, which limit the discharge current peaks. These two transistors, which are controlled in phase opposition by the complementary outputs of the input comparator 1, I ¹ , complete the structure of stages 2 and 2 '.

- Eine erste Darlington-Schaltung mit hoher Eingangsimpedanz, die Transistoren T_, T₀ und eine Diode D- enthält und den- A first Darlington circuit with high input impedance, the transistors T_, T ₀ and a diode D- contains and the

/ ο i. / ο i.

Spitzendetektor 3 bildet, der den Spitzenwert des Sägezahns in einem Kondensator C_ speichert.Forms peak detector 3, which stores the peak value of the sawtooth in a capacitor C_.

- Eine zweite Darlington-Stufe mit hoher Eingangsimpedanz, die Transistoren T. und T. sowie zwe enthält und die Teilerstufe 4 bildet.- A second Darlington stage with high input impedance, the transistors T. and T. and two contains and forms the divider 4.

die Transistoren T_n und T._ sowie zwei Widerstände R- und R,the transistors T _n and T._ and two resistors R- and R,

9 10 39 10 3

- Eine Verbindung 6, welche Dioden D-, D, und D₅ enthält und für das Anlegen der Rampenspannung an einen der Eingänge- A connection 6, which contains diodes D-, D, and D ₅ and for applying the ramp voltage to one of the inputs

7Q9R47/ 10927Q9R47 / 1092

des Vergleichers 5 sorgt, an dessen anderen Eingang die halbe Spannung des Spitzenwertes des Rampensignals, die in dem Kondensator C₃ gespeichert ist, angelegt wird. Die beiden Schaltungszweige vereinigen sich dann wieder an dem Eingang der Addierschaltung 8, wo eine Emitterfolgerstufe T.., T., die beiden Signale der beiden Schaltungszweige addiert und schließlich einer Kippschaltung 9 zuführt, die mit der Ausgangsklemme S versehen ist.of the comparator 5 ensures, at the other input of which half the voltage of the peak value of the ramp signal, which _{is stored in the capacitor C 3} , is applied. The two circuit branches then unite again at the input of the adder circuit 8, where an emitter follower stage T .., T.

An dem Ausgang S des Phasenschiebers wird somit ein Rechtecksignal erhalten, das gegenüber dem Eingangssignal um 90 verzögert oder phasenverschoben ist.A square-wave signal is thus produced at the output S of the phase shifter obtained that is delayed or phase-shifted by 90 with respect to the input signal.

Es sei angemerkt, daß der Phasenschieber nach der Erfindung sich besonders für die Integration in monolithischer Technik eignet. In dieser Technik ist nämlich die Realisierung von Widerständen oder von Kondensatoren mit hohem Wert oder von Selbstinduktivitäten in integrierter Form schwierig, wenn nicht unmöglich. Der Phasenschieber nach der Erfindung weist aber nur Widerstände und Kapazitäten mit kleinen Werten und keine Selbstinduktionsspule auf. Darüber hinaus wird bei ihm zum Festlegen des Wertes der Phasenverschiebung von einem Verhältnis von zwei Widerständen Gebrauch gemacht, was durch Integration genau realisierbar ist, im Gegensatz zu dem Fall von Schaltungen, bei welchen der Betrieb von dem Absolutwert eines Widerstandes abhängig ist. Die erzielte Phasenverschiebung ist somit in Abhängigkeit von der Zeit sehr stabil, ohne daß irgendeine Folgeregelung erforderlich ist.It should be noted that the phase shifter according to the invention is particularly suitable for integration in monolithic technology suitable. Namely, in this technique the realization of resistors or capacitors is of great value or self-inductances in an integrated form difficult, if not impossible. The phase shifter after the However, the invention only has resistances and capacitances with small values and no self-induction coil. About that in addition, it uses a ratio of two resistors to determine the value of the phase shift made what is exactly realizable through integration, in contrast to the case of circuits in which the operation is dependent on the absolute value of a resistor. The phase shift achieved is therefore dependent very stable over time with no need for any follow-up control.

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Eine solche Folgeregelung, die darauf abzielen würden, das Verhältnis des Spannungsteilers zu modifizieren, wäre nur in dem Fall gerechtfertigt, in welchem die Auslöseverzögerungen der Schaltungen gegenüber der Periode des Hochfrequenzsignals eine übermässige Größe annehmen würden.Such a follow-up regulation, which would aim to modify the ratio of the voltage divider, would only be justified in the case in which the triggering delays of the circuits compared to the period of the high-frequency signal would assume an excessive size.

In dem allgemeinen Fall reicht es aus, in fester Form das Verhältnis des Spannungsteilers zu modifizieren, um die Auslöseverzögerungen im voraus zu kompensieren.In the general case it is sufficient to modify the ratio of the voltage divider in a fixed form in order to to compensate the release delays in advance.

Es sei darüberhinaus angemerkt, daß der Wert der Phasenverschiebung von 90 , der durch den Phasenschieber in dem oben beschriebenen Fall erzeugt wird, nur als Beispiel gewählt worden ist, wobei das Verhältnis des Spannungsteilers dann gleich 1/2 ist.It should also be noted that the value of the phase shift of 90 generated by the phase shifter in the above-described case is chosen as an example only has been, the ratio of the voltage divider then being equal to 1/2.

Jeder andere Phasenverschiebungeswert, der mit den Auslösezeiten der Digitalschaltungen kompatibel ist, ist aber reali· sierbar, indem einfach das Verhältnis des Spannungsteilers geändert wird. Ein Verhältnis von 1/3 entspricht dann einem Phasenverschiebungswinkel von 60 , während ein Verhältnis von 2/3 einem Winkel von 120 entspricht.Any other phase shift value that is compatible with the tripping times of the digital circuits is reali by simply changing the ratio of the voltage divider. A ratio of 1/3 then corresponds to one Phase shift angle of 60, while a ratio of 2/3 corresponds to an angle of 120.

Schließlich ist die Ausführungsform des Phasenschiebers nach der Erfindung ebenfalls nur als Beispiel gewählt worden und jede andere Ausführungsform, bei der von dem wesentlichen Merkmal Gebrauch gemacht wird, nämlich von der Bestimmung des Durchgangs eines periodischen Signals durchFinally, there is the embodiment of the phase shifter according to the invention has also been chosen only as an example and any other embodiment in which of the essential Feature is made use of, namely the determination of the passage of a periodic signal through

7098 4 7/10927098 4 7/1092

die 90 -Phase durch Erzeugung einer Sägezahnspannung, die gleichzeitig mit diesem Signal beginntrund durch Vergleichen der Amplitude dieser Spannung in jeder Halbperiode mit
einem Bruchteil der Spitzenamplitude, den sie während der vorhergehenden Halbperiode hatte, liegt im Rahmen der Erfindung. the 90 phase by generating a sawtooth voltage that begins simultaneously with this signal and by comparing the amplitude of this voltage in each half cycle with
a fraction of the peak amplitude it had during the previous half cycle is within the scope of the invention.

70 9 847/109270 9 847/1092

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Claims

Patent Attorneys OpM-Ing Opl-Chem E. Prinz - Dr. G. HauserTHOMSON - CSFrsDipl.-lng 'G. Leiser77170? Ernsbergers t r asse 19173, Bd. Haussmann8 Munich 6075008 Paris / France Our reference: T 219913.May 1977 PATENT CLAIMS;

1. High stability phase shifter for a periodic electrical signal with an input terminal for inputting of the signal and is provided with an output terminal for extracting a phase-shifted signal by the following elements connected in series: a zero detector (1), which is connected to the input terminal (E) is;

a sawtooth voltage generator (2) triggered by the zero detector, each value of the voltage being one Phase corresponds to;

a peak voltage detector (3) of the sawtooth voltage, the peak voltage corresponding to a reference phase; a voltage divider (4) having a predetermined division ratio;

an element (C ₃ ) which stores the value of the divided voltage for later comparison; and a voltage comparator (5) having two inputs, one input of which is connected to the storage element, the

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ORIGINAL INSPECTED

receives divided voltage, while the other input, which is connected to the output of the generator, receives the Receives sawtooth voltage, and the output of which is connected to the output terminal (S) and the phase shifted Outputs a signal when the sawtooth voltage and the divided voltage are equal.

2. Phase shifter according to claim 1, characterized in that the predetermined division ratio is equal to 1/2.

3. Phase shifter according to claim 1, characterized in that the storage element consists of a capacitor.

4. Group of two phase shifters according to claim 1, the generators of which have sawtooth voltages of opposite signs generate, characterized in that they are connected in parallel at the same input terminal, while their output terminals are connected to one or the other of the two input terminals of an adder circuit, whose Output is connected to a digital flip-flop which supplies a square-wave signal that is opposite to that at the The electrical signal applied to the input terminal is out of phase.

5. Television receiver, characterized in that it has a high stability phase shifter according to one of the claims 1 to 4 contains.

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