DE2816273A1

DE2816273A1 - Fm-stereo-demodulator

Info

Publication number: DE2816273A1
Application number: DE19782816273
Authority: DE
Inventors: Masanori Ienaka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1978-04-14
Publication date: 1978-11-23
Also published as: JPS5930351B2; FR2391594A1; DE2816273C2; FR2391594B1; JPS53143101A; GB1594769A; MY8400380A; NL7803898A; US4166925A; HK7684A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen FM-Stereo-Demodulator und richtet sich insbesondere auf eine Schaltung in einem FM-Stereo-Demodulator zur Verhinderung von anomalem Schall. In einer eine PLL-Schaltung (PLL = phase locked loop = phasenverriegelte Schleife) verwendenden FM-Stereo-Demodulatorschaltung empfängt eine die PLL-Schaltung bildende spannungsgesteuerte Oszillatorschaltung ( im folgenden als VCO (voltage-controlled oszillator) bezeichnet) ein Ausgangssignal eines Phasendetektors in der PLL-Schaltung als Steuersignal und liefert ein Schwingungssignal, dessen Frequenz und Phase in Bezug auf ein in einem FM-Detektionssignal enthaltenes Pilotsignal eingestellt werden. Auf der Basis des Schwingungssignals wird ein reproduziertes Zwischenträgersignal von 38 kHz zur FM-Stereo-Demodulation gewonnen.

Die Eigenschwingungsfrequenz des VCO wird jedoch gewöhnlich durch die Versorgungsspannung beeinflußt und schwankt entsprechend von Änderungen in der Versorgungsspannung, selbst wenn der Pegel des Steuersignals konstant ist.

Eine solche Schwankung der Oszillationsfrequenz wird im wesentlichen durch das Ausgangssignal des Phasendetektors in der PLL-Schaltung korrigiert. Die Korrektur wird jedoch unmöglich, wenn die Versorgungsspannung drastisch abfällt und damit bewirkt, daß sich die Oszillationsfrequenz dem Grenzwert zwischen dem Verriegelungsbereich und dem Einfangbereich der PLL-Schaltung nähert oder diese überschreitet. Hat die Frequenz des VCO in dieser Weise geschwankt, dann schwanken Frequenz und Phase des reproduzierten Zwischenträgersignals entsprechend, und es entsteht ein Schwebungssignal zwischen dem reproduzierten Zwischenträgersignal und einer Zwischenträgersignalkomponente in einem zusammengesetzten Signal des

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-A-

Rundfunkempfangs. Die Folge davon ist, daß auf das Schwebungssignal zurückzuführender anomaler Schall (Rauschen) als Teil in jedes reproduzierte Stereo-Äusgangssignal gerät, d.h., das rechte und linke Signal, die erhalten werden, indem beispielsweise das zusammengesetzte Signal mit dem reproduzierten Zwischenträgersignal geschaltet wird.

Solch ein anomaler Schall ergibt sich, wenn die Versorgungsspannung wegen beispielsweise eines Hochtonausgangssignals deutlich abgefallen ist, oder wenn eine Batterie, deren EMK abgefallen ist, in einem Empfänger, wie etwa einem tragbaren Radiogerät, das bei Niederspannung arbeitet, verwendet wird. Selbst bei einem Empfänger, der bei einer vergleichsweise hohen Spannung arbeitet, entsteht, wenn die Versorgungsspannung sich beim Ein- und Ausschalten des Netzschalters langsam ändert, das Rauschen im Zuge des Ansteigens oder Fallens der Versorgungsspannung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung zu schaffen, die verhindert, daß der anomale Schall im oben beschriebenen Unterspannungsbetrieb eines FM-Stereo-Empfängers entsteht.

Gemäß der Erfindung wird eine niedrige Versorgungsspannung eines Werts, der größer als eine niedrige Versorgungsspannung ist, bei der die Oszillationsfrequenz einer Oszillatorschaltung zur Gewinnung eines reproduzierten Zwischenträgersignals zu schwanken beginnt, durch eine Detektorschaltung nachgewiesen derart, daß durch das Detektionsausgangssignal der Detektorschaltung zwangsweise von Stereo-Wiedergabe auf monaurale Wiedergabe umgeschaltet wird.

Im folgenden werden bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist

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Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches eine Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 2 ein Schaltbild, welches eine Ausführungsform der Erfindung zeigt, und

Fig. 3 ein Schaltbild der Blöcke 13 und 14 in Fig. 1.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild zu einer Schaltung gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung.

In der Figur bezeichnet 5 einen Vorverstärker. Der Vorverstärker 5 empfängt an einer Eingangsklemme IN ein FM-Detektionssignal, d.h., ein zusammengesetztes Stereosignal, welches ein Summensignal aus rechten und linken Signalen, ein durch einen 38 kHz-Zwischenträger moduliertes Differenzsignal und ein 19 kHz-Pilotsignal enthält. Er liefert das verstärkte zusammengesetzte Signal auf Leitungen L2 und L3.

Mit 6 ist ein Phasendetektor bezeichnet, welcher das zusammengesetzte Signal vom Vorverstärker 5 her und ein 19 kHz-Signal von einer später zu beschreibenden Frequenzuntersetzerschaltung 10 her erhält und ein Gleichspannungsausgangssignal liefert, welches der Phasendifferenz zwischen dem Pilotsignal im zusammengesetzten Signal und dem dividierten Frequenzausgangssignal der Frequenzuntersetzerschaltung 10 entspricht.

Bei 7 ist ein Gleichspannungsverstärker gezeigt, welcher das Ausgangssignal des Phasendetektors 6 verstärkt.

Mit 8 ist ein VCO (spannungsgesteuerter Oszillator) bezeichnet, welcher das Ausgangssignal des Gleichspannungsverstärkers 7 als Steuersignal empfängt und ein Oszillations- signal von 76 kHz liefert.

Die Blöcke 9 bis 11 sind jeweils Frequenzuntersetzerschaltungen. Die Frequenzuntersetzerschaltung 9 erhält das Ausgangssignal des VCO 8 und liefert Signale einer durch 2

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geteilten Frequenz. Die Frequenzuntersetzerschaltungen 1O und 11 erhalten die dividierten Frequenzausgangssignale der Frequenzuntersetzerschaltung 9 in zueinander entgegengesetzter Phase und liefern jeweils Signale einer durch 2 geteilten Frequenz.

Mit 14 ist ein Phasendetektor bezeichnet, welcher das zusammengesetzte Signal vom Vorverstärker 5 her und das 19 kHz-Signal von der Frequenzuntersetzerschaltung 11 her empfängt und ein Gleichspannungsausgangssignal liefert, das dem Pegel des Pilotsignals im zusammengesetzten Signal entspricht.

Mit 13 ist eine Triggerschaltung bezeichnet, welche das Ausgangssignal des Phasendetektors 14 und ein Ausgangssignal einer später zu beschreibenden Detektionseinheit 1 erhält und eine Stereo-Umschaltschaltung 12 und eine Stereo-Anzeigelampe PL steuert.

Die Stereo-Umschaltschaltung 12 überträgt auf der Basis eines Ausgangssignals der Triggerschaltung 13 das reproduzierte Zwischenträgersignal von der Frequenzuntersetzerschaltung 9 auf eine Dekodierschaltung 15.

Die Stereo-Anzeigelampe PL leuchtet während der Stereo-Wiedergabe .

Die Dekodierschaltung 15 erhält das zusammengesetzte Signal vom Vorverstärker 5 und das von der Stereo-Umschaltschaltung 12 übertragene reproduzierte Zwischenträgersignal und liefert reproduzierte Stereo-Signale.

Ein Tiefpaß-Filter 16 gibt der nachfolgenden Stufe nur den unteren Bereich des durch den Phasenkomparator 6 erzeugten Vergleichsausgangssignals.

Die Schaltungen 6 bis 10 bilden eine PLL-(phase locked loop-)Schaltung.

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Die Schaltungsanordnung jeder dieser Schaltkreise 5 bis 12, 14 und 15 ist keine besondere, es handelt sich vielmehr um eine bekannte. Sie kann beispielsweise ähnlich einer Schaltung sein, die einen "FM Stereo Demodulator IC HA1156" (Handelsname, Produkt der Hitachy Ltd.) verwendet.

In der durch das Blockschaltbild dargestellten Schaltung schwankt die Ausgangsfrequenz der Frequenzuntersetzerschaltung 11 auf die Schwankung der Oszillationsfrequenz des VCO 8 hin.

Wenn eine solche Schwankung des Ausgangssignals der Frequenzuntersetzerschaltung 11 auftritt, mißlingt es der Phasendetektorschaltung 14 das Pilotsignal im zusammengesetzten Signal nachzuweisen und sie kann daher an ihrem Ausgang einen Ausgangspegel liefern/ der dem monauralen Empfangszustand entspricht. In einem solchen Fall wird die Stereo-Umschaltschaltung 12 über die Triggerschaltung geöffnet. Das heißt, die Dekodierschaltung 15 gelangt in den monauralen Empfangszustand. Mit nur dem Phasendetketor jedoch wird die Stereo-Umschaltschaltung 12 erst geöffnet, nachdem das reproduzierte Zwischenträgersignal der Frequenzuntersetzerschaltung 9 geschwankt hat, so daß das unerwünschte reporduzierte Zwischenträgersignal der Dekodierschaltung innerhalb der Verzögerungszeit des Vorgangs zugeführt wird.

Bei der hier besprochenen Ausführungsform ist die Nachweiseinheit 1 vorgesehen, um das Entstehen von anomalem Schall im reproduzierten Stereo-Ausgangssignal zu der Zeit einer niedrigen Versorgungsspannung zu verhindern. Die Triggerschaltung 13 wird durch das Ausgangssignal dieser Nachweiseinheit gesteuert.

Die Nachweiseinheit 1 ist aus einer Schaltung 2 zur Erzeugung einer Referenzspannung, einer Schaltung 3 zur

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Erzeugung einer Spannung, welche einer Schwankung der Versorgungsspannung des VCO 8 folgt, und einer Spannungskomparatorschaltung 4 zum Vergleich dieser beiden Spannungen aufgebaut.

Der anomale Schall ist, wie oben ausgeführt, in einem Zustand nicht hörbar, in welchem das Schwankungsausmaß der Oszillationsfrequenz des VCO 8 vergleichsweise klein ist. Es ist wünschenswert, daß die Dekodierschaltung 15 so weit wie möglich während des Stereo-Empfangs die Stereo-Wiedergäbe durchführt. Der Nachweispegel der Nachweiseinheit 1 wird dementsprechend innerhalb eines vernünftigen Bereichs in Bezug auf diejenige Versorgungsspannung des VCO 8 festgelegt, die die Schwankung des VCO-Oszillationsausgangssignals herbeiführt.

Die Ausgangs-Referenzspannung des Referenzspannungsgenerators 2 wird so eingestellt, daß sie zu der Zeit, zu der die Schwankung im VCO-Oszillationsausgangssignal herbeigeführt wird, im wesentlichen gleich der Ausgangsspannung der Spannungsgeneratorschaltung 3 ist.

Die Spannungskomparatorschaltung 4 vergleicht die Ausgangsspannungen der Schaltungen 2 und 3 und ergibt das Signal an seinem Ausgang auf niedrigem Pegel, wenn die Ausgangsspannung der Schaltung 3 niedriger geworden ist als die Referenzausgangsspannung der Schaltung 2.

Wenn das Ausgangssignal der Nachweiseinheit 1, d.h., das Ausgangssignal der Spannungskomparatorschaltung 4, sich auf dem niedrigen Pegel befindet, öffnet die Triggerschaltung 13 die Stereo- Umschaltschaltung 12 unabhängig vom Ausgangssignalpegel des Phasendetektors 14.

Gemäß obiger Konstruktion wird unmittelbar, bevor die Versorgungsspannung abfällt und die Frequenz des reproduzierten Zwischenträgersignals schwankt oder während der

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Zeitdauer, während der die Versorgungsspannung nach dem Schließen eines Netzschalters noch niedrig ist, die Stereo-Umschaltschaltung 12 geöffnet und die Stereo-Wiedergabe zwangsweise auf monaurale Wiedergabe umgeschaltet. Auf diese Weise wird das unerwünschte reproduzierte Zwischenträgersignal, dessen Frequenz und Phase infolge der niedrigen Versorgungsspannung schwanken, der Dekodierschaltung 15 nicht eingespeist; nur das normale reproduzierte Zwischenträgersignal wird ihr eingespeist. Als Folge davon ist die Erzeugung des anomalen Schalls verhindert.

Fig. 2 ist ein Schaltbild einer konkreten Ausführungsform der Nachweiseinheit 1 in einer Beschaffenheit, in der sie mit einer Konstantspannungsschaltung kombiniert ist. Gemäß der Figur ist die Konstantspannungsschaltung aus Differentialtransistoren Q₁ und Q₂ sowie einem Emitterwiderstand R-|, einer Diode D3, die auf der Kollektorseite des Transistors Q.| angeordnet ist, einem pnp-Transistor Q3, der auf der Kollektorseite des Transistors Q₂ angeordnet ist, einem Transistor Q4, der durch den Transistor Q3 gesteuert wird, Reihenwiderständen R₂ und R3, die eine Konstantspannung der Emitterausgabe des Transistors Q^ teilen, und Dioden D^ und D₂ und einem Widerstand R^, die eine Referenzspannungsschaltung bilden und in Entsprechung mit dem Geteiltspannungsausgang angeordnet sind, aufgebaut.

Die Differentialtransistoren Q^ und Q₂ steuern das Basispotential des Transistors Q, so, daß die Differenz zwischen der Referenzspannung, die sich aus den in den Dioden D-| und D₂ entstehenden Vorwärts spannungen zusammensetzt, und der auf die Widerstände R₂ und R3 zurückgehenden geteilten Spannung zu Null werden kann. Infolgedessen erhält man die Konstantspannung V_R, die von den Vorwärtsspannungen der Dioden D-j und D₂ und dem Spannungsteiler-

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verhältnis der Widerstände R2 und R3 abhängt, am Emitter
des Transistors Q*.

Die Spannung V_R wird als Versorgungsspannung für
den VCO 8 verwendet, der aus einer CR-Oszillatorschaltung
aufgebaut ist.

Bei dieser Ausführungsform hier wird die Geteiltspannungsausgabeschaltung, die aus den Widerständen R2
und R-, besteht, auch als die Spannungsgenerator schaltung 3 verwendet, während die Konstantspannungsschaltung, die aus den Dioden D₁ und D- und dem Widerstand R. besteht, auch
als Referenzspannungsschaltung 2 verwendet wird. Die
Spannungskomparatorschaltung 4 ist aus pnp-Transistoren Q5 und Qg, einem Emitterwiderstand R^, der mit dem
gemeinsamen Emitter der Transistoren Q5 und Qg verbunden

ist, Transistoren Q7 bis Qg, Widerständen Rg und R 7 sowie
einem Kondensator C-| aufgebaut.

Das Basispotential des Transistors Qj- ist im wesentlichen gleich dem des Transistors Qg, wenn die Versorgungsspannung V_cc ausreichend hoch ist und die Konstantspannungs- schaltung deshalb normal arbeitet. Dementsprechend fließen im wesentlichen gleiche Kollektorströme durch die Transistoren Qr und Qg. Durch den Kollektorstrom des Transistors
Q₅ erreicht der Transistor Q₇ den leitenden Zustand, während die Transistoren Qg und Qq den nicht-leitenden Zustand erreichen.

Wegen des nicht-leitenden Zustands des Transistors Qq wird die Triggerschaltung 13 ausschließlich durch das Ausgangssignal des Phasendetektors 14 gesteuert.

Wenn die Versorgungsspannung Vqq niedrig und es damit unmöglich wird, eine ausreichende Vorspannung an die Transistoren Q3 und Q4 zu legen, dann wird die Ausgangsspannung V_R der Spannungsregulatorschaltung nicht mehr die Konstant-

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spannung. In diesem Fall schwankt die Ausgangsspannung V_R gemäß der Schwankung der Versorgungsspannung V_cc.

Infolge der Absenkung der Ausgangsspannung V_R wird die durch die Widerstände R2 und R3 geteilte Spannung niedriger als die Vorwärts spannungen an den Dioden D.. und D2. Das Ergebnis ist, daß der Transistor Qg den leitenden Zustand annimmt, während der Transistor Q5 den nicht-leitenden Zustand annimmt.

Der nicht-leitende Zustand des Transistors Q₅ führt zum leitenden Zustand des Transistors Qg. Durch den leitenden Zustand des Transistors Qg öffnet die Triggerschaltung 13 die Stereo-Umschaltschaltung 12 und löscht die Stereo-Anzeigelampe Pj₁, unabhängig vom Ausgangssignal des Phasendetektors 14.

Fig. 3 ist ein Schaltbild des Phasendetektors 14 und der Triggerschaltung 13.

Der Phasendetektor 14 setzt sich aus Transistoren Q-] q und Qi 1, Widerständen Rg bis R-] 1 und einem Kondensator C^ -j zusammen. Das zusammengesetzte Signal vom Vorverstärker 5 wird auf die Eingangsleitung L2 des Phasendetektors 14 gegeben, während die Ausgangssignale der Frequenzuntersetzerschaltung 11, die einander entgegengesetzte Phasen haben, auf seine Eingangsleitungen L13 und L13¹ gegeben werden. Die Transistoren Q-q und Q^ führen durch die auf ihre Basen gegebenen Eingangssignale Schaltvorgänge in zueinander entgegengesetzten Phasen aus. In dem Zustand, in dem die PLL-Schaltung verriegelt ist/ hat das Signal auf der Leitung L13 die gleiche Phase wie das Pilotsignal in dem zusammengesetzten Signal auf Leitung L2. Während des Stereo-Empfangs nimmt eine Leitung L21 ein positives Potential in Bezug auf eine Leitung L22 an. Während des monauralen Empfangs werden die Potentiale auf den Leitungen L21 und L22 gleich. Eine

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Energiequelle E^ ist eine Vorspannungsquelle.

Die Triggerschaltung 13 setzt sich aus Transistoren Q^ 2 bis Q21 ^unc^ Widerständen R-| 2 bis R-] 7 zusammen. Während des Stereo-Empfangs ist wegen der Potentialdifferenz zwisehen den Leitungen L21 und L22 der Kollektorstrom des Differentialtransistors Q-^ größer als derjenige des Differentialtransistors Q13, so daß sich der Transistor Q-|g im leitenden Zustand befindet. Wenn gleichzeitig der Transistor Qg in Fig. 2 nicht-leitend ist, befindet sich wegen des leitenden Zustands des Transistors Q-jg das Potential der Leitung L14 auf einem hohen Pegel. Der hohe Potentialpegel der Leitung L14 bringt die Transistoren Q20 ^und Q2I i-ⁿ ^^en leitenden Zustand und führt folglich zu einem Einschalten der Lampe PL. Gleichzeitig wird die Stereo-Umschaltschaltung 12 über den Widerstand R-. ^ und eine Leitung L12 geschlossen. Wenn umgekehrt der Transistor Qq leitend ist, nimmt das Potential der Leitung L14 einen niedrigen Pegel an, mit dem Ergebnis, daß die Transistoren Q20 ^und Q21 den nicht-leitenden Zustand erreichen und die Stereo-Umschaltschaltung öffnet.

Der Transistor Q₁, wird so gesetzt, daß er während des monauralen Empfangs einen Kollektorstrom verursacht, der größer als derjenige des Transistors Q^ ist, so daß sich der Transistor Q-g im nicht-leitenden Zustand befindet. In diesem Zustand befindet sich das Potential der Leitung L14 auf niedrigem Pegel.

Wie aus obiger Ausführungsform ersichtlich, muß die Schaltung 3 zur Erzeugung der Spannung, die in Verfolgung der Versorgungsspannung schwankt, nicht zu allen Zeiten der Versorgungsspannung folgend variieren, sondern kann so variieren, daß sie der Versorgungsspannung wenigstens, während die Versorgungsspannung unter dem Wert unmittelbar vor der Erzeugung des anomalen Schalls ist, folgt.

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Da die Schaltung dieser Ausführungsform die Konstantspannungsschaltung und die Spannungsteilerschaltung auch als Referenzspannungsschaltung bzw. Spannungsgeneratorschaltung, die Schaltung zur Verhinderung anomalen Schalls bilden, verwendet, läßt sich eine merkliche Zunahme der Schaltkreiselemente insgesamt verhindern.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen, sondern es gibt für sie verschiedene Abänderungen bzw. Abwandlungen. Für den übergang von Stereo-Wiedergabe auf monaurale Wiedergabe kann die Erfindung all die verfügbaren Hilfsmittel, die eine Stereo/Mono-Umschaltung leisten, heranziehen, wie etwa das Stoppen der Schwingung des VCO auf der Basis des Spannungsvergleichs-Ausgangssignals und die Verhinderung auf der Basis desselben, daß das Pilotsignal der PLL-Schaltung eintreten kann.

Das Spannungsvergleichsausgangssignal, das, wie oben beschrieben, dazu dient, die Stereo-Wiedergabe auf monaurale Wiedergabe umzuschalten, kann auch zur Steuerung beispielsweise einer Anzeigelampe verwendet werden, die angibt, daß die Batterie in einem batteriebetriebenen Empfänger ausgewechselt werden muß.

Die Nachweiseinheit gemäß der Erfindung ist auch auf einen mit einer PLL-Schaltung ausgerüsteten Empfänger dazu anwendbar, eine Umschaltschaltung zu steuern, um den Empfangs-Vorgang zu beenden, wenn die Empfangsfrequenz infolge der Absenkung der Versorgungsspannung schwankt.

Ki/fg

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Claims

r.vr ε ν ta r; ν/Λ ·_τ c
SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÖNCHEN 95 -«,^n«™«

HITACHI, LTD. 14. April 1978

DA-5605

FM-Stereo-Demodulator

PATENTANSPRÜCHE

Λ
f 1 . ■' FM-Stereo-Demodulator, gekennzeichnet

durch eine Nachweiseinheit (1), welche eine Versorgungsspannung kleinen Absolutwerts, die eine Schwankung der Oszillationsfrequenz einer Oszillatorschaltung herbeiführt, nachweist und eine Steuerschaltung, die auf der Basis eines Ausgangssignals der Nachweiseinheit zwangsweise von Stereo-Wiedergabe auf monaurale Wiedergabe umschaltet.

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2. Demodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachweiseinheit (1) aus einer Spannungsgeneratorschaltung (3), welche eine der Versorgungsspannung kleinen Absolutwerts, die eine Schwankung der Os- zillationsfrequenz der Oszillatorschaltung herbeiführt, folgende Spannung erzeugt, einer Referenzspannungsgeneratorschaltung (2), die eine vorher eingestellte Eeferenzspannung liefert, und einer Komparatorschaltung (4), welche das Ausgangssignal der Spannungsgeneratorschaltung und das Ausgangssignal der Referenzspannungsgeneratorschaltung empfängt, besteht.
3. Demodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsgeneratorschaltung (3) als Konstantspannungsschaltung aufgebaut ist, welche die Oszillatorschaltung mit einer konstanten Versorgungsspannung speist.
4. Demodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorschaltung eine spannungsge- steuerte Oszillatorschaltung (8) in einer phasenverriegelten Schleife ist.
5. Demodulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung aus einer Gate- Schaltung aufgebaut ist, die verhindert, daß ein reproduziertes Zwischenträgersignal in eine FM-Stereo-Demodulationsschaltung eintritt.

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