DE2751021B2 - Synchronisierschaltung für eine Oszillatorschaltung - Google Patents
Synchronisierschaltung für eine OszillatorschaltungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Synchronisierschaltung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt
ist.
Aus der US-PS 38 98 579 ist eine Oszillatorschaltung bekannt, bei welcher das Ausgangssignal eines Bezugsoszillators einem Eingang einer Phasenvergleichsschaltung
zugeführt wird, deren Ausgangssignal über eine Filterschaltung dem Steuereingang eines steuerbaren
Oszillators zugeführt wird. Das Ausgangssignal dieses letztgenannten Oszillators wird über einen einstellbaren
Frequenzteiler auf den zweiten Eingang der Phasenvergleichsschaltung gegeben, und man erreicht auf diese
Weise, daß am Ausgang des steuerbaren Oszillators eine hochfrequente Ausgangsschwingung abgenommen
werden kannn, deren Phasenlage in einem festen Verhältnis zur wesentlich niedrigerfrequenten Schwingung
des Bezugsosziliators steht.
Es gibt zahlreiche Anlagen mit einem solchen Hauptoder Steueroszillator, welcher die Bezugsfrequenz für
die Ableitung auch mehrerer Sekundärfrequenzen liefert. Als Beispiel hierfür seien Fernsehgeräte erwähnt,
bei denen ein auf relativ hoher Frequenz schwingender Hauptoszillator mit Frequenzteilern gekoppelt ist, um
die Horizontal- und die Vertikalsynchronisiersignale zu erzeugen, die bezüglich Frequenz und Phase mit dem
Hauptoszillator synchronisiert sind. Solche Hauptoszillatoren zur Erzeugung eines Bezugssignals sind
gewöhnlich thermostabilisiert oder temperaturkompensiert und arbeiten dann mit optimaler Genauigkeit auf
einer Festfrequenz, die in einem begrenzten Justierbereich in der Größenordnung von ±5 · 10~6 einstellbar
ist.
In der Praxis können auch mehrere Hauptoszillatoren über einen Synchronisiermechanismus innerhalb eines
Systems kombiniert sein, und müssen dann bezüglich Phase und Frequenz miteinander synchronisiert werden.
Diese Arbeitsweise bezeichnet man als »Genlock«-Betrieb: Hierbei benutzt man ein externes Signal, im
allgemeinen ein Signal mit niedriger Frequenz (im Falle eines Fernsehgeräts z. B. die Horizontalfrequenz), das
von einem Bezugsoszillator abgeleitet wird, um die verschiedenen Hauptoszillatoren zu Synchronisieren.
ίο Ein Phasendetektor in der Regelschleife jedes Hauptoszillators
vergleicht die vom betreffenden Hauptoszillator abgeleitete Sekundärfrequenz (z. B. das horizontalfrequente
Signal) mit dem externen System-Bezugssignal, welches im wesentlichen die gleiche Frequenz hat
Bei einer Phasendifferenz zwischen den beiden Eingangssignalen des Phasendetektors erzeugt dieser ein
Fehlersignal, das auf einen Steuereingang des lokalen Hauptoszillators gekoppelt wird, um dessen Ausgangssignal
in Phase mit dem externen Bezugssignal zu bringen, so daß der lokale Hauptoszillator synchronisiert
wird. Falls dia Phasendifferenz zwischen dem Lokaloszillator und der Bezugsfrequenz des Systems
relativ groß ist, kann unter Umständen eine beträchtliche Zeit vergehen (z. B. bis zu 60 Sekunden), bevor alle
Sekundärfrequenzen synchronisiert sind. Dieser Zeitverzug ist dadurch bedingt, daß die Ausgangsfrequenz
des Hauptoszillators relativ stark heruntergestellt werden muß, um die niedrigere Sekundärfrequenz zu
erzeugen, und daß der Stellbereich des Hauptoszillators normalerweise begrenzt ist
Übliche Maßnehmen zur Verkürzung der für die Synchronisierung eines lokalen Hauptoszillators benötigten
Zeit erfordern im allgemeinen die Verwendung von zwei oder mehr externen Bezugssignalen. So wird
z. B. in einem bekannten System (RCA Broadcast Equipment, lB-33 073) ein erstes Bezugssignal mit einer
bei einer oder nahe der Ausgangsfrequenz des lokalen Hauptoszillators liegenden Frequenz dazu verwendet,
den lokalen Hauptoszillator zu korrigieren, während ein zweites Bezugssignal einer nidrigeren Sekundärfrequenz
dazu herangezogen wird, die für die Ableitung der niedrigeren Sekundärfrequenz dienende Frequenzteilerschaltung
zurückzustellen. Der beträchtliche Frequenzunterschied zwischen den beiden (oder mehreren)
externen Bezugssignalen kann jedoch zu einer wesentlichen Zeit- und Phasenversetzung des Ausgangssignals
der niedrigeren Sekundärfrequenz führen, je nachdem, welchen Zählerstand die Frequenzteilerschaltung zum
Zeitpunkt der versuchten Rücksetzung hat.
Aus der französischen Auslegeschrift 22 91638 ist
eine Phasenregelschleife zur Regelung eines Oszillators aufgrund eines Bezugssignals bekannt, bei der die
Einstellschaltung mit einer Eingangsschaltung für ein Synchronisierhilfssignal zur Rückstellung und Sperrung
des in der Phasenregelschleife enthaltenen Frequenzteilers gekoppelt ist um auf diese Weise eine durch das
Synchronisierhilfssignal bestimmte Anfangsphase beizubehalten. Eine Synchronisierung mehrerer Hauptoszillatoren
ist dabei nicht vorgesehen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe relativ einfacher Maßnahmen, welche eine Verkürzung
der Synchronisierzeit mehrerer Hauptoszillatoren, die mit Frequenzteiler enthaltenden Phasenregelschleifen
arbeiten, aufgrund eines gemeinsamen Bezugssignals erlauben.
Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichnungsteil
des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale
gelöst
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Fernsehgeräte, bei denen dann der Hauptoszillator ein Ausgangssignal
der Frequenz der Horizontalablenkung und der Frequenzteiler ein Ausgangssignal der Frequenz der
Vertikalablenkung liefert
Die Erfindung wird nachstehend an einem At:sführungsbeispiel
anhand von Zeichnungen näher erläutert
F i g. 1 ?eigt in Blockform eine Schaltungsanordnung
für einen Hauptoszillator;
F i g. 2a bis 2f zeigen Wellenformen zur Veranschaulichung des Betriebs der Anordnung nach F i g. 1.
In der Anordnung nach Fig. 1 ist ein Spannungsgesteuerter
Hauptoszillator (spannungsgesteuerter Kristalloszillator) 10 vorgesehen, der unter Steuerung
durch eine zwischen einem Potential V und einem Bezugspotential (Masse) eingestellte Vorspannung 8 auf
einer Festfrequenz schwingt Der Ausgang des HauptoszilJators ist mit einer Ausgangsklemme (Oszi)la toraus
ging) und mit dem Eingang einer Teilerschaltung 12 verbundea Die Teilerschaltung 12 ist in an sich
bekannter Weise ausgelegt, um die Ausgangsfrequenz des Hauptoszillators 10 durch eine gewünschte Zahl η
zu teilen, die von der für den Hauptoszillator 10 gewählten Festfrequenz und der gewünschten niedrigeren
Sekundärfrequenz abhängt In einem Typischen Ausführungsbeispiel, das für die SECAM-Fernsehnorm
ausgelegt ist, schwingt der Hauptoszillator 10 auf einer Frequenz von 4 406 250 Hz, wobei η gleich 282 und die
niedrigere Sekundärfrequenz gleich 15 625Hz (die gewünschte Horizontal- oder Zeilenfrequenz) ist. Der
Ausgang der Teilerschaltung 12 ist mit dem einen Eingang eines Phasendetektors 14 gekoppelt und
außerdem über einen Schalter S2 mit einer Ausgangsklemme
30 verbunden, wo das Ausgangssignal der Teilerschaltung als lokaler Horizontal-Zeitbezug (Wellenform
2f) entnommen werden kann. In der Genlock-Betriebsart wird ein Genlock-Steuersignal auf einen
Eingang31 eines UND-Gliedes 22 gekoppelt. Wenn das
externe Horizontalsignal, auf das die Synchronisierung erfolgen soll, auf die Klemme 33 gegeben wird, dann
wird ein dazu in Relation stehendes Steuersignal auf die andere Eingangsklemme 32 des UND-Gliedes 22
gekoppelt. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 22 in Form eines Pegelsprungs (bei U in der Wellenform 2a)
ist ein Umschalt-Steuersignal, das die (lediglich schematisch dargestelken) Schalter S\ und S2 in die Position
EATbringt und außerdem einen monostabilen Multivibrator
20 triggert (U, in der Wellenform 2b). Das Ausgangssignal des Multivibrators 20 wird auf den
Setzeingang eines RS-Flipflops 18 gekoppelt. Das Signal vom (^-Ausgang des Flipflops 18 (U-h in
F i g. 2c) wird auf den Rücksetzeingang der Teilerschaltung 12 gegeben, um die Teilerschaltung auf einen
Zählerstand 0 zurückzustellen und dan it die Erzeugung des Horizontal-Zeitbezugssignals von der Teilerschaltung
12 zu unterbrechen (u,— h in der Wellenform 2d).
Das an der Klemme 33 zugeführte externe Synchronbezugssignal (Wellenform 2f) wird auf den anderen
Eingang des Phasendetektors 14 gegeben und außerdem über den Schalter Sj an die Klemme 30 geliefert.
Wie oben beschrieben, erzeugt der Phasendetektor 14 ein Steuersignal, das ein Maß für die Phasendifferenz
zwischen dem intern erzeugte« Signal (d. h. dem
Ausgangssignal der Teilerschaltung 12) und dem von außen zugeführten externen Bezugssignal ist Da jedoch
der Steuereingang des Hauptoszülalors 10 jetzt miuels
des Schalters Si über ein Tiefpaßfilter 16 mit dem Ausgang des Phasendetektors 14 in Verbindung steht
und die Teilerschaltung 12 durch das ihrem Rücksetzeingang vom Ausgang des Flipflops 18 zugeführte
Steuersignal auf dem Zählwert 0 gehalten wird,
ίο empfängt der eine Eingang des Phasendetektors den
Wert 0, und die Folge ist eine Undefinierte Steuerspannung am Steuereingang des Hauptoszillators. Mit dem
Auftreten des unmittelbar nächsten externen Horizontal-Teitimpulses
fe in Fig.2e), der an der Ausgangsklemme
30 erscheint wird das Flipflop 18 zurückgesetzt worauf an seinem (^-Ausgang ein niedriges Potential
erscheint (t5 in Fig.2c) und die Teilerschaltung 12
wiederum aktiviert wird. Wenn die Teilerschaltung ihren vorgegebenen Zählerstand erreicht hat, gibt sie
ihren Ausgangsimpuls ab (ti in F i g. 2d), der dem offenen
Eingang des Phasendetektors 14 ^ugeführl wird. Da das
Maß der Frequenzänderung des Hauptoszillators 10 nur
gering ist liegt dieser erste Ausgangsimpuls zeitlich ziemlich dicht an der Kette der externen Horizontalzeitimpulse,
die den Zählbetrieb in der Teilerschaltung 12 ausgelöst hat Der Phasendetektor 14 empfängt als
die beiden zu vergleichenden Signale nun einen externen Impuls (ti in Fig. 2ε) und einen Ausgangsimpuls
der Teilerschaltung (ti in Fig.2d). Die Lage des
Teiler-Ausgangsimpulses beim Zeitpunkt tj in der
Wellenform 2d zeigt an, daß der Hauptoszillator 10 während des Fehlens eines vom Phasendetektor 14
kommenden Steuersignals zu langsam gelaufen ist. Der Phasendetektor 14 bildet aus seinen beiden eben
genannten Eingangssignalen ein Steuersignal für den Steuereingang des Hauptoszillators 10, das den
Oszillator 10 beschleunigt. Der unmittelbar nächste Ausgangsimpuls von der Teilerschaltung 12 (tg in
F i g. 2d) erscheint im dargestellten Fall zu früh, aber
wiederum sehr dicht am richtigen externen Horizontal-Zeitimpuls
(t9 in Fig.2e). Der Phasendetektor macht
wiederum den Phasenvergleich, und der nächste externe Horizontal-Zeitimpuls zum Zeitpunkt f|0 in Fig.2e
zeigt, daß Teiler-Ausgangssignal (Wellenform 2d) zum Zeitpunkt t\0 und das an der Klemme 30 erscheinende
Ausgangssignal (Wellenform 2f) zum Zeitpunkt rl0
synchron sind. Die benötigte Zeit für die volle Synchronisierung des Ausgangssignals des Hauptoszillators
und des Signals der sekundären Frequenz hat also
so nur so kurz wie 2 bis 3 Zählzyklen der Teilerschaltung 12 gedauert, d. h. die zur Phasensyncrtronisierung erforderliche
Zeit ist auf ein Minimum reduziert worden, und die durch die sehr unterschiedlichen Frequenzen angesteuerten
externen Schaltungen haben kaum oder keinerlei Störung erfahren.
Die Erfindung wurde vorstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das sich auf die Synchronisierung
der Horizontalfrequenz mit einem an der Klemme 33 zugeführten externen Horizontaisignal bezieht.
Jedoch lassen sich die Ausgangssignale des Oszillators 10 und die an der Klemme 30 erhaltenen Ausgangssignale
auch mit beliebigen anderen extern zugeführten Signalen synchronisieren, zum Beispiel auch mit einem
exurn zugeführten Signal der Frequenz der Vertikalablenkung.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Synchronisierschaltung für eine Oszillatorschaltung, welche unter Steuerung durch ein einziges
externes Bezugssignal gleichzeitig mindestens zwei Ausgangssignale erheblich verschiedener Frequenz
liefert und einen regelbaren Hauptoszillator, einen diesem nachgeschalteten Frequenzteiler, an den eine
Einstellschaltung angeschlossen ist, und eine Phasenvergleichsschaltung
aufweist, deren einem Eingang das Ausgangssignal des Frequenzteilers und deren
anderem Eingang das mit diesem im wesentlichen frequenzgleiche externe Bezugssignal zugeführt
wird und die ein dem Phasenunterschied zwischen diesen Signalen entsprechendes Regelsignal liefert,
welches über eine Koppelschaltung dem Regeleingang des Hauptoszillators zur Regelung des
Ausgangssignals des Frequenzteilers auf Phasenübereinstimmung mit dem externen Bezugssignal
zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellschaltung (18, 20) mit einer
Eingangsschaltung (22) für ein Synchronisierhilfssignal zur Rückstellung und Sperrung des Frequenzteilers
(12) gekoppelt und derart ausgebildet ist, daß sie beim ersten Auftreten des externen Bezugssignals
nach Anlegen des Synchronisiersignals den Frequenzteiler (12) freigibt
2. Synchronisierschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellschaltung
einen monostabilen Multivibrator (20) und ein RS-Fiipfiop (18) aufweist.
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