DE2943801A1 - Anordnung zum gewinnen von signalen zur automatischen frequenzregelung - Google Patents

Description

RCA 724-28 Ks/Ki

U.S. Serial No: 955,516

Filed: October 30, 1978

RCA Corporation
New York, N.Y., V. St. v. A.

Anordnung zum Gewinnen von »Signalen zur automatischen

Frequenzregelung

Die Erfindung "bezieht sich auf Anordnungen zur automatischen Frequenzregelung und betrifft insbesondere eine Einrichtung zur Gewinnung eines frequenzabhängigen Fehlerkorrektursignals, mit dem die Abstimmung eines Überlagerungsoszillators in einem Überlagerungsempfänger gesteuert werden kann.

Ein Fernsehtuner hat die Aufgabe, aus den vielen Rundfunkfrequenzen des Hochfrequenzbandes einen einzelnen, schmalen Frequenzbereich auszuwählen. Ein herkömmliches Fernsehtuner erfüllt diese Aufgabe mit Hilfe eines Hochfrequenzverstärkers, eines Mischers und eines lokalen Überlagerungsoszillators. Das Ausgangssignal des Oszillators wird im Mischer mit dem von der Antenne des Empfängers aufgefangenen hochfrequenten Fernsehsignal verglichen bzw. überlagert. Bei dieser Überlagerung entstehen sowohl Frequenzen, die der Summe der ursprünglichen Hochfrequenz und der Oszillatorfrequenz entsprechen, als auch Frequenzen, die der Differenz zwischen Hochfrequenz und Oszillatorfrequenz entsprechen. Mit Ausnahme der Differenzfrequenzen, die man mit "Zwischenfrequenzen" (ZF) bezeichnet, werden alle Frequenzen des Überlagerungsprodukts ausgefiltert. Die Zwischenfre-

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quenz- oder ZF-Signale werden im Fernsehempfänger verstärkt und demoduliert, um die gewünschte Ton- und Bildinformation wiederzugewinnen.

Um ein Bild optimaler Qualität auf dem Fernsehschirm und ebenso eine genaue Tonwiedergabe zu erhalten, ist es notwendig, den Überlagerungsoszillator des Empfängers so einzustellen, daß die Bild- und Tonträger an den richtigen Orten innerhalb des ZF-Durchlaßbereichs des Fernsehempfängers zu liegen kommen. Dies gilt in besonderem Maße beim Abstimmen von Farbfernsehempfängern. Hier müssen nicht nur Bild- und Tonträger an den richtigen Stellen im ZF-Durchlaßbereich sein, sondern auch der Farbhilfsträger muß die richtige Lage haben, damit Farbton und Farbsättigung der von der Bildröhre wiedergegebenen Farben stimmen. Wenn der Überlagerungsoszillator aus irgendeinem Grunde nicht auf die richtige Frequenz gestellt ist, dann sind die Frequenzen des ZF-Signals falsch, was zur Beeinträchtigung der Wiedergabequalität von Ton und Bild führen kann. Eine solche Fehlabstimmung kann an einer unrichtigen Einstellung der Feinabstimmung durch den Benutzer des Fernsehgeräts liegen oder an einer Auswanderung des Überlagerungsoszillators oder daran, daß ein mechanischer Tuner nicht genau in die Raststellung zurückspringt. Um mit diesen Problemen fertigzuwerden, sind herkömmliche Empfänger mit Einrichtungen zur Kompensation von Änderungen in Zwischenfrequenzen versehen.

Diese Kompensation erfolgt normalerweise mit Hilfe einer Steuerspannung zur automatischen Feinabstimmung (AFA-Spannung), die vom Ausgang der ZF-Verstärkerstufe des Empfängers abgeleitet wird. Die AFA-Spannung zeigt an, in welcher Richtung und wie weit das wirkliche ZF-Signal vom gewünschten ZF-Signal abweicht. Die AFA-Spannung wird einem spannungsempfindlichen Reaktanzele ment im Überlagerungsoszillator angelegt, um die Fehlabstimmung des Oszillators so zu korrigieren, daß Ton- und Bildwiedergabe optimal werden.

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Die AFA-Spannung wird mittels einer Diskriininatorschaltung vom ZP-Signal abgeleitet. Der Diskriminator besteht aus reaktiven Elementen und liefert ein Ausgangssignal, in welchem die Frequenzverschiebungen des ZF-Signals als Spannungsänderungen erscheinen. Im allgemeinen ist die Diskriminatorschaltung auf die Frequenz des ZF-Bildträgers abgestimmt (45,75 MHz beim NTSC-System), die auf die obere Restflanke des ZF-Durchlaßbereichs fällt. Die Kennlinie der Diskriminatorschaltung ist definiert durch das Haß, um welches sich der Spannungswert des Ausgangssignals des Diskriminators bei einer gebenen Frequenzverschiebung des ZF-Bildträgers ändert. Diese Kennlinie sollte zweckmäßigerweise symmetrisch sein, d.h. bei gleich großen Frequenzverschiebungen des ZF-Bildträgers über und unter den nominellen Mittenwert sollte die Spannungsänderung des Ausgangssignals jeweils gleichen Betrag haben. Außerdem ist es günstig, wenn das Ausgangssignal des Diskriminators auf kleine Verschiebungen der ZF-Bildträgerfrequenz mit großen Änderungen seines Spannungswerts reagiert. Diese Reaktion, die durch die Steilheit der Diskriminator kennlinie bemessen wird, bestimmt die Geschwindigkeit, mit welcher der Fernsehempfänger die Frequenz des Überlagerungsoszillators bei Verschiebungen der ZF-Signalfrequenzen nachstellt, und die Genauigkeit, mit welcher der ZF-Bildträger auf seiner gewünschten Frequenz gehalten wird. Je steiler die Kennlinie ist, desto schneller spricht das AFA-System an und desto besser ist seine Genauigkeit.

Zur Zeit gibt es zwei allgemein gebräuchliche Typen von AFA-Schaltungen: den Typ mit Quadraturdetektor und den Typ mit Differential- oder Gegentakt-Hüllkurvendetektor. Bei der AFA-Schaltung mit Quadraturdetektor werden die Frequenzverschiebungen eines frequenzmodulierten Signals in differentiell phasenverschobene Signale umgesetzt, indem das frequenzmodulierte Signal einem Filternetzwerk zugeführt wird, das zwei differentiell phasenverschobene oder verzögerte Signale an seinen Ausgängen liefert. Die differentiell phasenverschobenen Signale werden auf einen Quadratur- oder Phasendetektor gegeben, der die Phasendiffe-

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renz zwischen den am Filterausgang erscheinenden Signalen in ein AFA-Steuersignal sich ändernder Amplitude umwandelt. Bei der AFA-Schaltung mit Differential-Hülllcurvendetektor, wie sie in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, wandelt ein lineares Filternetzwerk die FrequenzverSchiebungen eines frequenzmodulierten Signals in Signale sich ändernder Amplitude um, die in differentieller Beziehung (im "Gpgentakt") zueinander stehen. Diese Signale werden auf Hüllkurvendetektoren gegeben, welche daraus ein AFA-Steuersignal bilden. Die AFA-Schaltung mit Differential-Hüllkurvendetektor benötigt im allgemeinen weniger Bauteile als die mib Quadraturdetektor arbeitende Schaltung und wird in manchen Fällen bevorzugt, weil sich mit ihr eine schmalere, genauer kontrollierte AFA-Bandbreite erzielen läßt. Die schmalere Bandbreite vermindert den Einfluß des ZF-Rauschens auf den AFA-1-iiegelkreis und führt zu einer schärferen automatischen Feinabstimmung in der Umgebung des vom Regelkreis geregelten Bildträgers.

Um die Größe und die Anzahl der Bauelemente für eine AFA-Schaltung möglichst gering zu halten, ist es wünschenswert, die Schaltung in integrierter Bauweise auf einem einzigen monolithischen Schaltungsplättchen herzustellen. Bestimmte Teile der AFA-Schaltung, speziell die zum Bau des Diskriminatornetzwerks verwendeten reaktiven Elemente, lassen sich jedoch nicht gut in integrierter Schaltung herstellen und müssen außerhalb des integrierten Schaltung3plättchens angeordnet werden. Das Schaltungsplättchen hat aber nur eine begrenzte Anzahl von Anschlußpunkten zum Anschließen äußerer Bauteile. Es ist daher wünschenswert, die AFA-Schaltung in einer solchen V/eise zu konstruieren, daß die Anzahl benötigter Verbindungen mit äußeren Bauteilen gering ist.

In einer anderen deutschen Patentanmeldung gleichen Zeitrangs *) (Vertreteraktenzeichen: RCA 71 840) ist eine neuartige AFA-Schaltung beschrieben, die nur zwei Verbindungen eines integrierten Schaltungsplättchens mit einer äußeren Diskriminatorschaltung benötigt. Die in dieser anderen Anmeldung beschriebene Diskrimina-

*) basierend auf der US-Anmeldung No. 955,515

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torschaltung enthält zwei Resonanzkreise, für deren einen eine angezapfte Induktivitätsspule erforderlich ist. Bei der vorliegenden Erfindung werden die in der genannten anderen Anmeldung beschriebenen Techniken angewandt, um eine einfachere AFA-Schaltung zu realisieren, die zwei Verbindungen von einem integrierten Schaltungsplättchen zu einem äußeren Diskriminatornetzwerk hat, aber keine angezapfte Induktivitätεspule aufweist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur automatischen Feinabstimmung (AFA-Schaltung), die Steuersignale für die automatische Peinabstimmung (APA-Steuersignale) abhängig von einem Fernseh-ZF-Signal erzeugt. Das ZF-Signal wird dem Eingang eines Stromquellenverstärkers zugeführt, der Stromsignale gleicher Phase an ein Diskriminatornetzwerk liefert. Der Diskriminator besteht aus zwei Resonanzkreisen. Der eine Resonanzkreis hat eine unterhalb der gewünschten Frequenz des ZF-BiIdträgers liegende Resonanzfrequenz, und der andere Resonanzkreis hat eine über der gewünschten Frequenz liegende Resonanzfrequenz. Die Resonanzkreise erzeugen abhängig von den eingangsseitig zugeführten Stromsignalen Ausgangssignale, die sich differentiell (d.h. im Gegentakt zueinander) in solcher Richtung und solchem Haß ändern, wie es der Frequenzabweichung des ZF-Bildträgers von dessen gewünschter Frequenz entspricht. Diese gegenläufigen Signale werden von zwei Spitzendetektoren demoduliert, um als AFA-Steuersignale zu dienen. Der Stromquellenverstärker und die Spitzendetektoren lassen sich bequem auf einem einzigen integrierten Schaltungsplättchen herstellen. Das Diskriminatornetzwerk ist mit dem Stromquellentransistor und den Spitzendetektoren über zwei äußere Anschlüsse der integrierten Schaltung gekoppelt.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Diskriminatornetzwerk so ausgelegt sein, daß es die Einflüsse von Amplitudenänderungen des ZF-Bildträgers kompensiert, die sich aufgrund der Frequenzverschiebung des Trägers längs der Restflanke des ZF-Durcülaßbereichs ergeben. Die Amplitude des Bildträgers wird höher, wenn die Bildträgerfrequenz aus ihrer normalen Lage in

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der Mitte der Restflanke des ZF-Durchlaßbereichs in Richtung auf die Mittenfrequenz des Durchlaßbereichs abweicht, und die Bildträgeramplitude wird niedriger, wenn die Bildträgerfrequenz in eine Richtung fort von der Mittenfrequenz abweicht. Daher hat die automatische Feinabstimmung für Abweichungen in der letztgenannten Richtung einen kleineren Mitnahmebereich als für Abweichungen in der erstgenannten Richtung. Auch bekommen diejenigen Komponenten von in das AFA-System eingeführten Rauschbeiträgen, deren Frequenzen in der Nähe der Mittenfrequenz des Durchlaßbereichs liegen, ein vergrößertes Gewicht. Der Diskriminator kann zum Ausgleich der fehlenden Symmetrie, die der AFA-Mitnahmebereich bezüglich der normalen Lage des ZF-BiIdträgers hat, kompensiert werden, indem man die Impedanz desjenigen Resonanzkreises erhöht, dessen Resonanzfrequenz sowohl von der Mittenfrequenz des Durchlaßbereichs und der gewünschten Frequenz des Bildträgers entfernt ist, so daß sich eine symmetrische Diskrxminatorkennlinie für Frequenzverschiebungen in der nahen Umgebung der gewünschten Frequenz des Bildträgers ergibt.

Die von den Spitzendetektoren spitzendemodulierten Signale können durch einen Differenzverstärker kombiniert werden, um ein AFA-Signal zum Anlegen an den Überlagerungsoszillator zu bilden. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die Impedanz desjenigen Resonanzkreises, dessen Resonanzfrequenz sowohl von der Mittenfrequenz des ZF-Durchlaßbereichs als auch von der gewünschten Frequenz des Bildträgers entfernt liegt, noch weiter erhöht, so daß die Kennlinie der AFA-Schaltung einen Durchgang durch die X-Achse an einem Punkt hat, der zwischen den Sollstellen der Ton- und der Bildträgerfrequenz liegt. Die Kennlinie der AFA-Schaltung hat dann eine erste Polarität für einen ersten Frequenzbereich, der neben der gewünschten Frequenz des Bildträgers und abgewandt von der Mittenfrequenz des ZF-Durchlaßbereichs liegt. Die Kennlinie hat eine entgegengesetzte Polarität für einen zweiten Frequenzbereich, der sich von der Sollfrequenz des Bildträgers bis zum Punkt des Durchgangs durch die

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X-Achse erstreckt, und wiederum die erste Polarität für einen dritten Frequenzbereich,der sich vom Punkt des Durchgangs durch die X-Achse zur Sollfrequenz des Tonträgers erstreckt. Die resultierende Kennlinie enthält für "beide Polaritäten jeweils im wesentlichen gleiche Energie, so daß sich die Effekte des vom ZF-Verstärker durchgelassenen Rauschens praktisch auslöschen. Diese Auslöschung der Rauscheffekte verhindert eine durch Rauschen verursachte Verschiebung der gewünschten Stelle des Bildträgers, auf die der Überlagerungsoszillator durch die AFA-Schaltung nachgestimmt wird.

Wenn das ZF-Signal geringe FrequenzverSchiebungen erfährt, so daß sich der Bildträger entweder in den ersten oder in den zweiten Frequenzbereich auf den beiden Seiten seiner Sollstelle bewegt, reagiert die AFA-Schaltung mit einer Nachstimmung des Überlagerungsoszillator s, wodurch das ZF-Signal zurück an seine gewünschte Stelle im ZF-Durchlaßbereich gezogen wird. Wenn jedoch das ZF-Signal eine derart große FrequenzverSchiebung erfährt, daß der Bildträger über den ersten Frequenzbereich der AFA-Kennlinie hinausrückt und somit außerhalb des normalen AFA-Regelbereichs liegt, dann wird der Tonträger, der vom Bildträger einen konstanten Frequenzabstand hat, im dritten Frequenzbereich liegen, wo die Kennlinie die gleiche Polarität wie im ersten Bereich hat. Unter diesen Bedingungen stimmt die AFA-Schaltung den Überlagerungsoszillator so nach, daß der Tonträger zurück an seine gewünschte Stelle gezogen wird, wobei der beabstandete Bildträger folgt, bis dieser wieder im ersten Frequenzbereich liegt und die normale AFA-Regelung wieder aufgenommen wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt, teilweise in Blockform und teilweise im Detail eine erfindungsgemäß ausgebildete AFA-Schaltung;

Figur 2 zeigt die Kennlinie der AFA-Schaltung nach Figur 1;

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Figuren 3a bis 3e zeigen Kurven zur Veranschaulichung weiterer Verhaltensmerkmale der APA-Schaltung nach Figur 1;

Figuren 4a bis 4d zeigen Kurven zur Veranschaulichung zusätzlicher Betriebsmerkmale der AFA-Schaltung nach Figur 1;

Figuren 5 und 6 zeigen, teilweise in Blockform und teilweise im Detail, eine zweite Ausführungsfortn einer erfindungsgemäßen AFA-Schaltung;

Figur* 7 zeigt, teilweise in Blockform und teilweise im Detail eine Schaltungsanordnung zum Anlegen eines sich kontinuierlich ändernden AFA-Signals an ein reaktives Element in einem Überlagerungsoszillator ;

Figur 8 veranschaulicht mit einer graphischen Darstellung den Einfluß der AFA-Regelung auf das reaktive Element nach Figur 7-

Wie bisher wird auch im folgenden die Abkürzung AFA für den Begriff "Automatische Feinabstimmung" verwendet.

Bei der in Figur 1 dargestellten, erfindungsgemäß aufgebauten AFA-Schaltung wird ein ZF-Signal, das einen Bildträger der nominellen oder Sollfrequenz von 45,75 MHz enthält, von einem ZF-Verstärker 10 auf die Basiselektroden zweier Stromquellentransistoren 12 und 14 gekoppelt, die in einer integrierten Schaltung untergebracht seien. Die Emitter der Stromquellentransistoren 12 und 14 sind mit Masse und ihre Kollektoren mit äußeren Anschlußklemmen 1 bzw. 2 der integrierten Schaltung gekoppelt.

An die Klemmen 1 und 2 der integrierten Schaltung ist ein externes Diskriminatornetzwerk 20 angescüossen, das aus zwei Resonanzkreisen 22 und 26 besteht. Der Resonanzkreis 22 besteht aus der Parallelschaltung einer Induktivität 21 und eines Kondensators 23 und ist auf eine Resonanzfrequenz abgestimmt, die etwas

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niedriger als die 45»75~MHz-Bildträgerfrequenz ist. Der Resonanz kreis 22 ist zwischen die Klemme 1 der integrierten Schaltung und eine Klemme für eine Versorgungsspannung V_cc geschaltet. Der Resonanzkreis 26 besteht in ähnlicher Weise aus der Parallelschaltung einer Induktivität 25 und eines Kondensators 27 und ist auf eine Resonanzfrequenz abgestimmt, die etwas höher als die 4-5»75~MHz-Bildträgerfrequenz ist. Der Resonanzkreis 26 ist zwischen die Klemme 2 der integrierten Schaltung und die Versorgungsspannung Vpp geschaltet.

Die äußeren Anschlußklemmen 1 und 2 sind im inneren der integrierten Schaltung mit zwei Spitzendetektoren 40 und 30 gekoppelt, die auf dem selben integrierten Schaltungsplättchen wie die Stromquellentransistoren 12 und 14 untergebracht seien. Der Spitzendetektor 40 besteht aus einer Diode 42, deren Anode mit der Klemme 1 und deren Kathode über einen Spitzenwert-erfassenden Kondensator 44 mit Masse gekoppelt ist. Ähnlich weist der Spitzendetektor 30 eine Diode 32 auf, deren Anode mit der Klemme 2 und deren Kathode über einen Spitzenwert-erfassenden Kondensator 34 mit Masse gekoppelt ist.

Die Spitzendetektoren 30 und 40 sind mit den Eingängen eines Differenzverstärkers 50 verbunden, der zwei Transistoren 52 und 54- aufweist. Im einzelnen ist die Kathode der Diode 32 mit der Basis des Transistors 52 verbunden, während die Kathode der Diode 42 mit der Basis des Transistors 54- verbunden ist. Die Emitter der Transistoren 52 und 5^ sind zusammengekoppelt und über einen Widerstand 48 mit Masse verbunden. An den Kollektoren der Transistoren 52 und 54, die über jeweils einen Lastwider stand 56 bzw. 58 mit der Versorgungsspannung Vq^ gekoppelt sind, werden AFA-Steuerspannungen entwickelt, die sich in reziproker Weise ändern.

Wenn den Basiselektroden der Stromquellentransistoren 12 und das ZF-Signal angelegt wird, dann fließen über die Kollektorelektroden dieser Transistoren Signalströme, deren Phasen einan-

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der gleich sind und die über die Klemmen 1 und 2 auf das Diskrirainatornetzwerk 20 gekoppelt werden. Jeder dieser ^ignalströme fließt in den jeweils zugeordneten Resonanzkreis 22 bzw. 26. Die Induktivitäten 21 und 25 bilden einen Gleichstromweg für diese Ströme zur Versorgungsspannungsquelle V_Cn·

Die Resonanzkreise 22 und 26 reagieren auf die hindurchfließenden Signalströme, indem sie auf die Klemmen 1 und 2 Signale rückkoppeln, die sich mit der Frequenz des ZF-Bildträgers ändern. Wenn die ZF-Bildträgerfrequenz auf dem gewünschten Wert (Sollwert) von 45,75 MHz ist, dann ist der Betrag des vom Resonanzkreis 22 an der Klemme 1 entwickelten Signals gleich dem Betrag des vom Resonanzkreis 26 an der Klemme 2 entwickelten Signals. Wenn die ZF-Bildträgerfrequenz von ihrer gewünschten Lage im ZF-Durchlaßbereich abweicht, dann ändern sich die Signale an den Klemmen 1 und 2 gegenläufig, d.h. das eine nimmt zu und das andere nimmt ab. Für Frequenzabweichungen, die unter den Sollwert von 45,75 MHz gehen, nimmt der Betrag des Signals an der Klemme 1 zu und der Betrag des Signals an der Klemme 2 entsprechend ab. Für Frequenzabweichungen, die oberhalb 45,75 MHz gehen, nimmt das Signal an der Klemme 1 ab, während das Signal an der Klemme 2 zunimmt. Das Diskriminatornetzwerk 20 wandelt also Frequenzabweichungen des ZF-Bildträgers in Amplitudenänderungen der an den Klemmen 1 und 2 erscheinenden Signale um.

Die sich gegenläufig ändernden "differentiellen" Spannungen an den Klemmen 1 und 2 werden jeweils auf einen zugehörigen Spitzendetektor 40 bzw. 30 gekoppelt, und an den Kondensatoren 44 und 34 werden ihre Spitzenwerte erfaßt. Die in dieser Weise spitzendemodulierten Spannungen werden den beiden Eingängen des Differenzverstärkers 50 angelegt, worin sie kombiniert und verstärkt werden, um an den Kollektoren der Transistoren 52 und 54 zueinan der gegenläufige AFA-Steuerspannungen zu erzeugen.

Die Arbeitskennlinie der AFA-Schaltung nach Figur 1 ist in Fi gur 2 dargestellt. Beim vorliegenden Beispiel sei angenommen,

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daß das vom ZP-Verstärker 10 auf die Stromquellentransistoren 12 und 14 gegebene Signal araplibudenbegrenzt ist, um die Einflüsse vom Amplitudenänderungen des ZF-Bildträgers auf das AFA-Ausgangssignal zu eliminieren.

Die in Figur 2 dargestellte Kennlinie 200 schneidet die X-Achse (+6-Volt-Achse) bei der Bildträger-Sollfrequenz von 45,75 MHz. Die Resonanzfrequenzen der Resonanzkreise 22 und 26 liegen so, daß sie in der Kennlinie 200 jeweils einen Scheitel bei 4-5,5 MHz bzw. bei 46,0 MHz hervorrufen. Die Kennlinie 200 ist im Bereich dieser Resonanzstellen aber begrenzt (abgeschnitten), und zwar infolge des Schaltens des Differenzverstärkers 50, der positive Ausschläge "bis auf maximal +12 Volt und negative Ausschläge bis auf weitestens Null Volt zuläßt. Die AFA-Schaltung reagiert mit der größten Änderungsgeschwindigkeit auf Änderungen der Bildträgerfrequenzen in der Umgebung von 45,75 MHz zwischen 45,7 und 45,8 MHz. Innerhalb dieses Bereichs von Frequenzen bringt die AFA-Schaltung eine Signaländerung von einem Volt für jeweils eine 8333"Hz-Änderung der Frequenz des ZF-Bildträgers. Außerdem erkennt man, daß die Kennlinie 200 innerhalb dieses Bereichs von Frequenzen symmetrisch ist.

Die in Figur 3a gezeigte Kennlinie 400 stellt den oberen Teil des Frequenzgangs des ZF-Durchlaßbereichs dar. Die ZF-Bildträgerfrequenz fällt normalerweise auf die Mitte der oberen Restflanke des ZF-Durchlaßbereichs (bei 45,75 MHz).

Die Figur 3b zeigt die Irapedanzkennlinien 402 und 404 des Resonanzkreises 22 bzw. des Resonanzkreises 26. Beim vorliegenden Beispiel sind die Impedanzen und die Q-Werte der beiden Resonanzkreise einander gleich, und beide Kreise haben gleich Bandbreite um ihre Mittenfrequenz f-r bzw. f™. Die Kennlinien 403 und 404 überschneiden sich bei 45,75 MHz, der gewünschten Mittenfrequenz des ZF-Bildträgers.

Wenn der ZF-Bildträger, der auf die Mitte der oberen Restflanke des ZF-Durchlaßbereichs 400 fällt, auf die mit dem Impedanzver-

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halten nach Figur 3b behaftete AFA-Schaltung gelegt wird, dann ergibt sich die in Figur 3c dargestellte AFA-Kennlinie 406. Man erkennt, daß die Kennlinie 406 infolge der Lage des ZF-Bildträgers in der oberen üestflanke des ZF-Durchlaßbereichs nicht symmetrisch ist, wenn man der AFA-Schaltung keinen Begrenzer vorschaltet, was eine typische Anordnung ist. Ohne einen Begrenzer ändert sich die Amplitude des ZF-Bildträgers, wenn er von seiner Sollfrequenz von 45,75 MHz abweicht, und zwar ist wegen der schrägen Flanke des ZF-Durchlaßbereichs die Amplitude bei niedrigeren Frequenzen höher als bei höheren Frequenzen. Der resultierende AFA-Mitnahmebereich oberhalb 45,75 MHz wird dadurch kleiner als der Mitnahmebereich unterhalb dieser Mittenfrequenz, und das Ausgangssignal ist,wie man sieht,für maximale negative Ausschläge begrenzt, nicht aber für positive Ausschläge.

Die unsymmetrische Kennlinie 406 nach Figur 3c läßt sich verbessern, indem man die Impedanz des Resonanzkreises 26 verändert, wie es in den Figuren 3d und 3e gezeigt ist. In Figur 3d stellen die Kurven 410 und 412 die Impedanzen der Resonanzkreise 22 und 26 wie in Figur 3b dar, nur daß die Impedanz des Kreises 26 hier höher gemacht ist. Dies läßt sich erreichen, indem man das LC-Verhältnis von Induktivität 25 und Kondensator 27 erhöht (höheres L, niedrigeres C), oder indem man den Gütefaktor Q des Kreises erhöht. Da jedoch die Resonanzkreise 22 und 26 normalerweise hohe Q-Werte haben (d.h. mehr als 100), ist die Einhaltung eines geeigneten Q-Wert-Verhältnisses zwischen den Resonanzkreisen 22 und 26 bei hohen Q-Werten schwierig, und eine Induktivität 25 mit hohem Q ist teuer. Daher ist es gewöhnlich wünschenswert, das LC-Verhältnis des Resonanzkreises 26 zu erhöhen, während man dessen Q-Wert beibehält. Auf diese Weise behält man die gleichen Bandbreiten zwischen den 3-dB-Punkten der Resonanzkreise 22 und 26 bei, und der Überschneidungpunkt der Kurven 410 und 412 kann bei 45,75 MHz gehalten werden.

Wenn der Bildträger an der oberen Restflanke des ZF-Durchlaßbereichs 400 auf eine AFA-Schaltung gegeben wird, deren Dis-

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kriminator das in Figur 3d gezeigte Verhalten hat, dann bekommt man eine APA-Kennlinie, wie sie mit 4-14- in Figur 3e gezeigt ist. Man sieht, daß die Kurve 4-14- hinsichtlich ihrer Amplitudenmaxima oberhalb und unterhalb der X-Achse symmetrisch ist, und zwar dank der höheren Impedanz gemäß der Kurve 412 bei Bildträgerfrequenzen oberhalb 4-5,75 HHz. Bei diesen höheren Frequenzen wird die aufgrund der Charakteristik des ZF-Durchlaßbereichs sich ergebende Amplitudenverminderung durch die höhere Impedanz des Diskriminators 20 kompensiert, was der Kennlinie den mit 4-14- gezeigten Verlauf gibt, der sowohl für positive als auch für negative Maximalausschläge in gleicher Weise begrenzt ist. Die Kennlinie 4-14- bewirkt, daß für positive und negative Abweichungen der ZF-Frequenz gleichen Betrags in der Nähe der 4-5,75 ΙΊΗζ-Sollfrequenz jeweils ein gleiches Maß an AFA-Steuerung hervorgerufen wird.

Wenn die Impedanz des Resonanzkreises 26 noch weiter erhöht wird, erreicht man als zusätzliches Merkmal, daß die AFA-Kennlinie "zurückschlägt" und die X-Achse nochmals an einem Punkt kreuzt, der zwischen der Stelle des Tonträgers und der Stelle des Bildträger s im ZF-Durchlaßbereich liegt. In der Figur 4a stellt die Kurve 420 den Frequenzgang des ZF-Durchlaßbereichs dar, wobei der Bildträger mit 4-5,75 MHz auf die Mitte der oberen Restflanke des Durchlaßbereichs fällt und der Tonträger mit 4-1,25 MHz auf eine Stelle an der unteren Restflanke des Durchlaßbereichs fällt, wo die Frequenzgangkurve um ungefähr 20 dB niedriger liegt. In der Figur 4-b stellt die Kurve 4-22 die Impedanz des Resonanzkreises 22 dar, und die Kurve 4-24 zeigt die höhere Impedanz des Kesonanzkreises 26. Wie zu erkennen, haben die Kurven 4-22 und 4-24- einen ersten Über sehne idungspunkt bei 4-5,75 MHz (der gewünschten Stelle des ZF-Bildträgers) und einen zweiten Überschneidungspunkt 4-26, der zwischen den Sollstellen des Tonträgers und des Bildträgers liegt. Beim vorliegenden Beispiel wurden die Impedanzen und die Q-Werte der Resonanzkreise 22 und 26 so gewählt, daß der zweite Überschneidungspunkt bei der

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Frequenz 43,5 MHz liegt, die ungefähr der Mitte des ZF-Durchlaßbereichs 420 entspricht. Unterhalb 4-3,5 MHz überwiegt die Kurve 424 gegenüber der Kurve 422, um den zurückschlagenden Verlauf der Kennlinie zu bekommen.

Wenn die Signale des ZF-Durchlaßbereichs 420 an eine AFA-Schaltung gelegt werden, welche die Impedanzeigenschaften gemäß Figur 4b hat, dann bekommt die Kennlinie der AFA-Schaltung den mit in Figur 4c gezeigten Verlauf. Oberhalb der 45,75-MHz-Bildträgerfrequenz hat die Kennlinie im Bereich um die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises 26 ein positives Maximum und fällt dann zur X-Achse an der oberen Grenze des ZF-Durchlaßbereichs bei ungefähr 47,1 MHz ab. Die Bezugszahl 432 bezeichnet die Fläche unter diesem Stück der Kurve 430.

Die Kurve 430 hat ein negatives Maximum zwischen dem bei 43,5 liegenden Überschneidungspunkt 438 und der 45,75 MHz-Bildträgerfrequenz. Die Bezugszahl 434 bezeichnet die Fläche zwischen der X-Achse und diesem Stück der Kurve 430. Anschließend macht die Kurve 430 einen leichten positiven Ausschlag zwischen der Tonträger-Sollfrequenz von 41,25 MHz und dem Überschneidungspunkt 438. Die Fläche unter diesem Stück der Kurve 430 ist mit der Bezugszahl 436 bezeichnet.

Wenn der Fernsehempfänger ein schwaches Signal oder ein reines Rauschsignal empfängt, dann werden die durch den ZF-Durchlaßbereich gelangenden Rauschkomponenten der AFA-Schaltung zugeführt und können das AFA-Ausgangssignal beeinträchtigen. Wenn das AFA-Ausgangssignal keinen zweiten Durchgang durch die X-Achse hat, wie es in Figur 4c dargestellt ist, dann liefern die Rauschkompo nenten im Gebiet 434 unterhalb 45,75 MHz einen größeren Beitrag als die Rauschkomponenten des Gebiets 432 an der oberen Restflanke des ZF-Durchlaßbereichs. Dieses Ungleichgewicht in den Rauschbeiträgen neigt dazu, den bei 45,75 MHz liegenden Durchgangspunkt auf eine niedrigere Freqenz _Zu verschieben, was zu einer FehlabStimmung des Überlagerungsoszillators führt.

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Wenn jedoch die Kennlinie 430 den zurückschlagenden Verlauf hat, wie er in Figur 4c dargestellt ist, dann sind die Flächen 436 und 452 oberhalb der X-Achse zusammengenommen ungefähr so groß wie die Fläche 434 unterhalb der X-Achse. Dies führt dazu, daß die negativen Rauschkomponenten der Fläche 434 ungefähr gleich den positiven Rauschkomponenten der Flächen 436 und 432 sind und daß sich die Rauscheinflüsse auf die AFA-Kennlinie auslöschen. Im Gegensatz zur Kennlinie 430 bringt die Kennlinie 414 nach Figur 3e keine gleichen positiven und negativen Flächen zwischen ihr und der X-Achse. Der erste Durchgang der Kennlinie 430 bei 45,75 MHz bleibt daher an fester Stelle und wird nicht durch Änderungen im Rauschabstand des ZF-Signals beeinflußt.

Die Kennlinie 430 bringt den weiteren Vorteil eines verbreiterten AFA-Regelbereichs. Wenn sich der ZF-Bildträger beim in Figur 4 gezeigten Beispiel auf eine Frequenz oberhalb 47,1 MHz verschiebt oder anfänglich diese Frequenzlage hat (440 in Figur 4), dann liegt er außerhalb des ZF-Durchlaßbereichs 420 der Figur 4d und wird somit wesentlich gedämpft. Der Bildträger liegt in diesem Fall außerdem jenseits der Fläche 432 der Figur 4c und somit außerhalb des Bereichs normaler AFA-Regelung. Der Tonträger 442 jedoch, der einen festen Frequenzabstand vom Bildträger hat (4,5 MHz beim NTSC-System), liegt in diesem Fall ebenfalls wesentlich oberhalb seiner Sollstelle (41,25 MHz) im ZF-Durchlaßbereich. Bei dieser höheren Frequenz fällt der Tonträger mit dem zurückgeschlagenen Kurvenstück der Kennlinie 430 zusammen, wo die Kennlinie positiv über die X-Achse ausschlägt. Die AFA-Schaltung reagiert auf die Lage des Tonträgers 442 in der Fläche 436 positiven Ausschlags mit einer solchen Nachstimmung des Oszillators, daß die ZF-Signale in ihrer Frequenz vermindert werden und der Tonträger 442 beginnt, sich in Richtung auf seine normale Lage bei 41,25 MHz im ZF-Durchlaßbereich zu bewegen. Dieser Bewegung folgt der Bildträger nach, bis er schließlich zurück in das Gebiet 432 der Figur 4c gerät, womit die normale AFA-Regelung des Bildträgerε wieder aufgenommen wird. Man erkennt also, daß die zurückgeschlagene Kurve nach Figur 4c den Bereich effektiver AFA-Regelung erweitern kann.

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Eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prinzipien ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Die Figur 5 zeigt eine AFA-Schaltung, die zum größten Teil als monolithische integrierte Schaltung hergestellt werden kann und ein extern angeordnetes Diskriminatornetzwerk 20 aufweist. Die AFA-Schaltung empfängt ZF-Eingangssignale von einem ZF-Verstärker 130, der auf dem selben integrierten Schaltungsplättchen 100 wie die AFA-Schaltung untergebracht sein oder extern angeordnet sein kann. Die ZF-Eingangssignale werden an die Basiselektrode eines Transistors 102 gelegt, dessen Kollektor mit einer Quelle einer Versorgungsspannung V„„ und dessen Emitter mit der Basis eines Transistors 104 gekoppelt ist. Der Transistor 104 ist mit seinem Emitter an ein Bezugspotential (Masse) angeschlossen und liefert von seinem Kollektor ZF-Stromsignale über jeweils einen Widerstand 106 bzw. an die Emitter zweier weiterer Transistoren 152 und 154. Die Transistoren 152 und 154 sind in gleicher Weise in Basisschaltung angeordnet und werden durch Verbindung ihrer Basiselektroden mit einem Verbindungspunkt zwischen einem Widerstand 120 und einer Diode 114 vorgespannt. Der Widerstand 120 liefert Vorstrom aus der Versorgungsspannungsquelle V™, und die Diode 114 hält gemeinsam mit weiteren Dioden 116 und 118 die Spannung an den Basiselektroden der Transistoren 152 und 154 auf einem Wert, der um drei Basis-Emitter-Offsetspannungen (3VL ) über Massepotential liegt, und zwar infolge der diese Dioden in Durchlaßrichtung vorspannenden Reihenschaltung der Dioden zwischen dem Widerstand 120 und Masse.

Von den Kollektor elektroden der Transistoren 152 und 154 werden ZF-Signale gleicher Phase auf jeweils zugeordnete äußere Anschlußklemmen 110 und 112 der integrierten Schaltung gekoppelt. An die Klemmen 110 und 112 ist ein Diskriminatornetzwerk 20 angeschlossen, das dem in Figur 1 dargestellten Diskriminatornetzwerk entspricht. Zur Erleichterung der Beschreibung ist das in Figur 5 dargestellte Diskriminatornetzwerk 20 mit den gleichen Bezugszahlen wie das Diskriminatornetzwerk

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nach Figur 1 versehen und wird hier nicht mehr näher erläutert.

Die an der Klemme 110 vom Resonanzkreis 22 entwickelte Spannung wird auf die Basis eines als Emitterfolger geschalteten Transistors 122 gekoppelt, dessen Kollektor mit der Versorgungsspannung Vqq und dessen Emitter über einen Widerstand 124 mit Masse gekoppelt ist. Ein Transistor 182 ist mit seiner Basis an den Emitter des Transistors 122 und mit seinem Kollektor an die Versorgung sspannung V™ gekoppelt, und von seinem Emitter führt ein Kondensator 184 zu seinem Kollektor. Der Transistor 182 und der Kondensator 184 bilden einen Spitzendetektor 180, der den Spitzenwert der vom Resonanzkreis 22 an der Klemme 110 entwickelten Spannung erfaßt. Der Spitzendetektor-Kondensator 184 ist auf die Versorgungsspannung V^ und nicht auf Masse bezogen, um den Ladestrom des Spitzendetektor-Kondensators auf die kleine Schleife zu begrenzen, die den Transistor 182 und den Kondensator 184 enthält. Wenn der Spitzendetektor-Kondensator auf Masse bezogen wäre, enthielte die Ladestromschleife den gesamten Weg durch die Versorgungsquelle von Masse zurück zum V^-Anschluß, wodurch Rauschprobleme in die Schaltung eingeführt werden können. Die hier gezeigte Spitzendetektorschaltung 180 umgeht diese Probleme, indem der Spitzendetektor-Kondensator 184 auf diejenige Spannung geladen wird, die vom Versorgungspotential V„_c nach "unten" zu dem am Emitter des Transistors 182 erscheinenden Potential der spitzendemodulierten Spannung geht.

Eine ähnliche Schaltung mit einem als Emitterfolger geschalteten Transistor 126 und einem Spitzendetektor I70 ist mit der äußeren Klemme 112 der integrierten Schaltung gekoppelt, um den Spitzenwert der Spannung zu erfassen, die durch den Resonanzkreis 26 an dieser Klemme entwickelt wird. Da diese Schaltungsteile in der gleichen Weise arbeiten wie der Transistor 122 und der Spitzendetektor 180, erübrigt sich eine nähere Erläuterung dieser Teile.

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Die in Figur 6 dargestellte Schaltungsanordnung empfängt an den Eingängen eines Differenzverstärkers 190 die spitzendemodulierten Signale. Der vom Kondensator 174 erfasste und gespeicherte Spitzenwert wird auf die Basis eines Transistors 192 gekoppelt, und der vom Kondensator 184 erfasste und gespeicherte Spitzenwert wird auf die Basis eines Transistors 194 gekoppelt. Die Emitter der Transistoren 192 und 194 sind zusammengekoppelt und mit dem Kollektor eines Stromquellentransistors 250 verbunden. Der Emitter des Transistors 250 führt über einen Widerstand 256 nach Masse. Die Basis des Transistors 250 ist mit der Anode einer Diode 252 und mit einer äußeren Klemme 260 der integrierten Schaltung gekoppelt. Die Kathode der Diode 252 ist über einen Widerstand 254 mit Masse verbunden. Durch geeignete Wahl der Werte für die Widerstände 254 und 256 wird erreicht, daß der auf die Klemme 260 gegebene Strom über die Diode 252 und den Widerstand 254 fließt und daß ein Abbild dieses Stroms über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 250 fließt.

Die an den Kollektoren der Transistoren 192 und 194 entwickelten, in differentieller Beziehung zueinander stehenden Signale werden durch Transistoren 196 und 198 in ihrem Spannungspegel nach oben verschoben. Der Emitter des Transistors 196 ist mit dem Kollektor des Transistors 192 gekoppelt, und der Emitter des Transistors 198 ist mit dem Kollektor des Transistors gekoppelt. Die Basiselektroden der Transistoren 196 und 198 sind an die Versorgungsspannung V^q angeschlossen. Die verstärkten, differentiellen Signale an den Kollektoren der Transistoren 196 und 198 werden auf zwei Eingänge einer einen Stromspiegel bildenden Ausgangsschaltung 300 gekoppelt.

Der Stromspiegel 300 besteht aus zwei gleichen Schaltungshälften, die an äußeren Klemmen 330 und 380 der integrierten Schaltung Ausgangsströme liefern, die sich differentiell (also gegenläufig zueinander) ändern. Die Schaltungselemente 302 bis 324 auf der linken Seite der Figur 6 entsprechen direkt den

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Schaltungselementen 352 bis 374· aufder rechten Seite der Figur. Um die Erläuterung des Stromspiegels 300 zu vereinfachen, werden nur die Schaltungselemente 502 bis 324· auf der linken Seite der Figur 6 in ihren Einzelheiten beschrieben. Diese Beschreibung gilt in gleicher Weise für die entsprechenden Schaltungselemente 352 bis 374-.

Der Kollektor des Transistors 198 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen einem Kondensator 308, dem Kollektor eines Transistors 302 und der Basis eines Transistors 306 gekoppelt. Der Emitter des Transistors 302 ist über einen Widerstand 304- mit der Quelle einer Versorgungsspannung V_DD verbunden, an der auch die andere Seite des Kondensators 308 liegt. Die Versorgungsspannung Y^ ist normalerweise so gewählt, daß sie kompatibel mit der Versorgungsspannung des Überlagerungsoszillators ist, dem die über die Klemmen 330 und 380 geleiteten APA-Ströme zugeführt werden. Der Emitter des Transistors 306 ist mit den Basiselektroden der Transistoren 302, 310 und 322 gekoppelt. Der Kollektor des Transistors 306 ist mit Masse verbunden.

Der Ausgangstransistor 310 ist mit seinem Kollektor an die äußere Anschlußklemme 330 der integrierten Schaltung und an den Kollektor eines Transistors 364- angeschlossen. Der Emitter des Transistors 310 ist über einen Widerstand 312 mit der Versorgungsspannung V-n-η verbunden. Der Transistor 322 ist mit seinem Emitter über einen Widerstand 324- an die Versorgungsspannung V-^p und mit seinem Kollektor an die Anode einer Diode 318 und an die Basis eines Transistors 314· angeschlossen. Die Kathode der Diode 318 ist über einen Widerstand 320 mit Masse verbunden, und der Emitter des Transistors 314· ist über einen Widerstand 316 mit Masse gekoppelt. Der Kollektor des Transistors 314· ist mit der äußeren Anschlußklemme 380 der integrierten Schaltung und mit dem Kollektor des Ausgangstransistors 360 gekoppelt.

Im Idealfall sollte der Kollektorstrom des Transistors 198 durch den Stromspiegel 300 kopiert und von den Kollektoren der Transistoren 310 und 322 reproduziert werden. Ein vereinfachter Strom-

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spiegel, der eine nahezu identische Strorareproduktion bewirkt, enthält die vorstehend beschriebenen Schaltungselemente, wobei anstelle des Transistors $06 eine Direkt- bzw. Gleichstromverbindung von der Basis zum Kollektor des Transistors 302 vorhanden ist. Eine solche Anordnung führt jedoch zu fehlerhaften Kollektorströmen in den Transistoren 310 und 322, wenn der Stromspiegel mit pnp-Transistoren relativ niedriger ß-Verstärkung aufgebaut ist. Wie die Figur 6 zeigt, muß der zum Emitter des Transistors 306 führende Weg die Basisströme der Transistoren 302, 310 und 323 (also 3I_ß) leiten. Wenn der Transistor 306 durch eine Direktverbindung zwischen Basis und Kollektor des Transistors 302 ersetzt wird, ist der Kollektorstrom des Transistors 198 gleich der Summe des Kollektorstroms I_n des Transistors 302 und der drei Basisströme 31g der Transistoren 302, 310 und 322. Wenn die Transistoren 302, 310 und 322 Exemplare mit niedriger ß-VerStärkung sind, dann haben die drei Basisströme im Vergleich zum Strom Iq beträchtlichen Wert, und die jeweiligen Kollektorströme I_n der Transistoren 310 und 322 unterscheiden sich vom Kollektorstrom des Transistors 198, der gleich I_n + 31g ist.

Wenn jedoch der Stromspiegel 300 den Transistor 306 als Basisstromquelle für die Transistoren 302, 310 und 322 enthält, dann ist der durch 3I_B verursachte Stromfehler wesentlich geringer. Dies ist deswegen so, weil die Basisströme 31g über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 306 geleitet werden, der dazu einen Basisstrom von nur 3Ig/ß benötigt wobei ß die Verstärkung des Transistors 306 ist. Somit ist die Differenz von 31g zwischen einerseits den jeweiligen Kollektorströmen der Transistoren 310 und 322 und andererseits dem Kollektorstrom des Transistors 198 auf einen Differenzwert von 3Ig/ß geschrumpft. Wenn die ß-Verstärkung des Transistors 306 z.B. gleich 10 ist, dann wird der 3I_B-Stromfehler um eine ganze Größenordnung auf 0,3 Ig vermindert. Diese Schaltung ist als "ß -Stromspiegel" bekannt, da ihre Genauigkeit derjenigen einer Schaltung angepaßt werden

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kann, die anstelle des Transistors 306 eine Direktverbindung und für die Transistoren 302, 310 und 322 ß-Verstärkungen hat, die gleich dem Quadrat der ß-VerStärkungen der hier verendeten Transistoren sind.

Die an den äußeren Anschlußklemmen 330 und 330 der integrierten Schaltung gelieferten ausgangsseitigen AFA-Ströme ändern sich "differentiell"; der Ausgangsstrom an der Klemme 330 ist gleich dem Kollektorstrom des Transistors 198 vermindert um den Kollektorstrom des Transistors 196, und der Ausgangsstrom an der Klemme 380 ist gleich dem Kollektorstrom des Transistors 196 vermindert um den Kollektorstrom des Transistors 198. Man erkennt aus der Figur 6, daß der Kollektorstrom des Transistors 198 durch die Stromspiegeltransistoren 302, 306 und 310 kopiert wird, um einen im wesentlichen völlig gleichen Kollektorstrom im Transistor 310 hervorzurufen. Der Kollektorstrom des Transistors 196 wird in gleicher Weise durch die Transistoren 352, 356 und 372 kopiert,um einen praktisch identischen Kollektorstrom im Transistor 372 hervorzurufen. Der Kollektorstrom des Transistors 372 wird über die Diode 368 geleitet, die mit dem Transistor 364-einen hochverstärkenden npn-Stromspiegel bildet, um einen angepaßten Kollektorstrom im Transistor 364- zu erzeugen. Somit ist der ausgangsseitige AFA-Strom an der Klemme 330 gleich der Differenz zwischen den Kollektor strömen der Transistoren 310 und 364-, die ihrerseits gleich ist der Differenz zwischen den Kollektorströmen der Transistoren 198 und 196. Der an der Klemme 380 gelieferte ausgangsseitige AFA-Strom ist in ähnlicher Weise gleich der Differenz zwischen den Kollektorströmen der Transistoren 360 und 314-, die ihrerseits gleich der Differenz zwischen den Kollektorströmen der Transistoren 196 und 198 ist.

Wenn die Frequenz des vom ZF-Verstärker 130 in Figur 5 gelieferten ZF-Bildträgers gleich derjenigen Frequenz ist, wo sich die Frequenzgänge der Resonanzkreise 22 und 26 überschneiden, dann werden vom Diskriminatornetzwerk an den Außenklemmen 110 und 112

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der integrierten Schaltung gleiche Spannungen erzeugt. Diese Spannungen werden von den Spitzendetektoren 180 und I70 spitzenderaoduliert und an die Eingänge des Differenzverstärkers I90 gelegt. Die Folge ist, daß in den Transistoren 196 und I98 im wesentlichen gleiche Kollektorströme fließen und ihre Differenz keine AFA-Ausgangsströtne an den Klemmen 330 und 380 erzeugt. Wenn sich jedoch die Frequenz des eingangsseitigen ZF-Signals von der Überschneidungsfrequenz der Resonanzkreise 22 und 26 fortverschiebt, dann bewirken die sich gegenläufig ändernden Spannungen, die an den Klemmen 110 und 112 entwickelt und von den Spitzendetektoren 180 und 170 demoduliert werden, daß in den Transistoren 196 und 198 gegenläufige Kollektorstromänderungen hervorgerufen werden. Diese differentiellen Kollektorströme werden durch den Stromspiegel 300 kombiniert und bewirken, daß an einer der Klemmen 330 und 380 ein Strom in einer ersten Polarität und an der anderen Klemme ein gleich starker Strom entgegengesetzter Polarität fließt. Diese AFA-Ströme können dazu herangezogen werden, die Reaktanz eines veränderbaren reaktiven Abstimmelements im Überlagerungsoszillator des Fernsehempfängers zu ändern.

Die verschiedenen Verschiebungen der ZF-Ftequenz entsprechenden Beträge der ausgangsseitigen AFA-Ströme werden durch den aus der Diode 252 und dem Transistor 250 gebildeten Stromspiegel kontrolliert, der die Versorgungsstromquelle für den Differenzverstärker 190 darstellt. Wenn der Anschlußklemme 260 der integrierten Schaltung ein Eingangsstrom zugeführt wird, wird dieser Strom über die Diode 252 nach Masse geleitet und am Kollektor des Transistors 250 kopiert. Der Kollektorstrom des Transistors 250 wird durch die Differenzverstärkertransistoren 192 und 194-aufgeteilt und den Transistoren 196 und 198 zugeführt, an deren Kollektoren die betreffenden Teilströme erscheinen. Somit wird der dem Stromspiegel 300 zugeführte Gesamtstrom durch den zur Klemme 260 gegebenen Strom kontrolliert, und entsprechend kontrolliert sind auch die Beträge der ausgangsseitigen AFA-Ströme.

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Es wurde gefunden, daß wenn der Stromspiegel JOO über einen weiten Bereich von Ausgangsströmen betrieben wird, die durch die Transistoren 302 und 306 und die Transistoren 352 und 356 gebildeten beiden Schleifen unter bestimmten Signal- und Lastbedingungen zum Schwingen neigen. Diese unerwünschten Schwingungen zu verhindern ist der Grund, weswegen den Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren 302 und 352 die Kondensatoren und 558 parallelgeschaltet wurden. Diese Kondensatoren verhindern Schwingungen in den jeweiligen Transistorschleifen dadurch, daß sie einen einzelnen dominanten Pol in den Wurzelortsdiagrammen der Übertragungsfunktionen der Schleifen bilden, wodurch der Betrieb des Stromspiegels 300 stabilisiert wird.

Die in Verbindung mit den Figuren 5 und 6 beschriebene AFA-Schaltung kann dazu verwendet werden, die Kapazität einer abstimmenden Kapazitätsdiode in einem Fernsehempfänger zu ändern, wie es in Figur 7 veranschaulicht ist. In dieser Figur ist ein Teil der in den Figuren 5 und 6 gezeigten integrierten Schaltung 100 mit dargestellt, wobei nur diejenigen internen Schaltungselemente, die mit den Außenanschlußklemmen 330 und 260 der integrierten Schaltung verbunden sind, in Einzelheiten eingezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird nur eine der AFA-Ausgangsklemmen (die Klemme 330) verwendet. Die andere Klemme (380) bleibt ohne Anschluß.

Eine Abstimmspannung für eine Kapazitätsdiode 510 wird von einer Abstimmspannungsquelle 502 erzeugt. Die Abstimmspannung ändert sich entsprechend dem gewählten Kanal, auf den der Fernsehempfänger abgestimmt wird. Die von der Abstimmspannungsquelle gelieferte Spannung V^ wird über einen Widerstand R^ gekoppelt und der Kathode der Kapazitätsdiode 510 angelegt. Die Abstimmspannung wird außerdem an einen Widerstand 504 gelegt, um einen Strom io zu erzeugen, welcher der Klemme 260 der integrierten Schaltung 100 zugeführt wird. Der Strom ip wird mit einem konstanten Strom i^ kombiniert, welcher der Klemme 260 aus einer

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Spannungsquelle Vg über einen Widerstand 506 zugeführt wird. Die Summe der Ströme i^ und ip wird über die Diode 252 und den Widerstand 254 nach Nasse geleitet, um im Transistor 250 einen Kollektor strom hervor ziuruf en, der gleich der Summe I^ + ip ist. Der Kollektorstrom i^ + ip des Transistors 250 wird in der oben beschriebenen Weise im Differenzverstärker 190 aufgeteilt, um an der Außenanschlußklemme 330 der integrierten Schaltung einen ausgangsseitigen differentiellen AFA-Strom i/\-pA ^zu erzeugen. Dieser AFA-Strom ijv-pA wird über einen Widerstand fi.j,, geleitet, um eine AFA-Steuerspannungskomponente über den Widerstand IL an der Kathode der Kapazitätsdiode 510 zu erzeugen. Die Kapazitätsdiode 510 stellt somit eine Kapazität dar, die bestimmt ist durch die Resultierende der Abstimm- und der AFA-Spannung zwischen ihrer Kathode und Masse. Diese Kapazität ist mit einem Tuner gekoppelt, um den darin enthaltenen Überlagerungsoszillator auf die richtige Frequenz für die Umsetzung des HF-Signals in das ZF-Signal abzustimmen.

Die Kapazität der Kapazitätsdiode 510 ändert sich mit der angelegten Spannung nicht in linearer Weise sondern nichtlinear, wie es mit der Kurve 600 in Figur 8 veranschaulicht ist. Wie diese Figur zeigt, führt bei einem niedrigen Kanal ein kleiner Ausschlag ^Ϊμ?α i^m ausgangsseitigen AFA-Strom zu einer kleinen Spannungsänderung ^V«-p. » die sine Änderung des Kapazitätswerts der Kapazitätsdiode über einen Bereich ΔC bewirkt. Um jedoch die gleiche Kapazitätsänderung Δ C bei höheren Kanälen zu bewirken, muß der AFA-Strom einen größeren Ausschlag Δ i^-ρΛ machen, um einen größeren Ausschlag ZI Vajia der AFA-Spannung hervorzurufen. Die Schaltungsanordnung nacfi Figur 7 hat diese Charakteristik, denn wenn der Fernsehempfänger auf höhere Kanäle umgeschaltet wird, erhöht sich der Strom i₂ und die Abstimmspannung, die von der Abstimmspannungsquelle 502 erzeugt werden. Die Summe der Ströme i,. und ip wird höher, so daß der Klemme 260 der integrierten Schaltung und dem aus der Diode 252 und dem Transistor 250 bestehenden Stromspiegel mehr Strom zugeführt wird.

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Der vom Transistor 250 an den Differenzverstärker 190 gelieferte Strom wird daher höher sein, was den Betrag des ausgangsseitigen AFA-Stroms i_AFA erhöht. Der größere APA-Strom iy^ "bewirkt einen größeren Aussschlag der AFA-Spannung an der Kathode der Kapazitätsdiode 510, so daß der Bereich ZlC von Kapazitätswerten, über den sich die Kapazität der Kapazitätsdiode ändert, im wesentlichen gleich bleibt. Die mit dem Tuner 500 gekoppelte Kapazität kann somit durch die APA-Schaltung über einen praktisch gleichbleibend breiten Bereich geändert werden, dessen Grenzen sich verschieben, wenn der Fernsehempfänger von Kanal zu Kanal geschaltet wird.

Während die erfindungsgemäße AFA-Schaltung mit Vorteil in einer Ausführungsform verwendet werden kann, wie sie in Figur 7 dargestellt ist und bei welcher der Bereich der Beträge des ausgangsseitigen AFA-Stroms durch Änderung des der Klemme 260 zugeführten Stroms geändert wird, kann die Schaltung auch leicht dort eingesetzt werden, v/o ein fester AFA-S ignalb er eich benötigt wird. So läßt sich eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen AFA-Schaltung dazu verwenden, das AFA-Steuersignal für einen Fernsehempfänger des Typs CTC-87 zu liefern, der in den ßCA Service Data 197$ Nr. C-2 (herausgegeben von der RCA Corporation, Indianapolis, Indiana, USA) beschrieben ist und der einen festen AFA-Signalbereich benutzt. Die AFA-Schaltung nach Figur 7 erzeugt ein ausgangsseitiges AFA-Signal mit einem vorbestimmten Bereich von Strombeträgen, wenn man an die Außenanschlußklemme 260 der integrierten Schaltung eine feste Stromquelle anschließt. Dies kann dadurch geschehen, daß man einen äußeren Widerstand 392 zwischen die Vjypj-Versorgungsklemme 390 und die Klemme 260 schaltet. Der äußere Widerstand 392 leitet einen konstanten Strom an die Diode 252 und den Transistor 250, so daß letzterer einen konstanten Emitterstrom für die Aufteilung im Differenzverstärker I90 liefert. Der Bereich der Strombeträge ist bestimmt durch den für den äußeren Widerstand 392 gewählten Wert, und dies erlaubt es, das ausgangsseitige AFA-Stromsignal genau an die Erfordernisse des mit diesem Signal zu steuernden Tuners anzupassen.

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Claims (1)

1. PATENTANWÄLTE I)R. DIETER V. BL^OLl)

   I)IPL. ING. PETER SCHÜTZ 2 M L A 8 ü 1

   DIPL. IXG. WOLlXiANG IIEÜSLER *

   M Λ Il I A-TlIKHKSI A-ST K Λ SSK 22 PONlI-AtII SiI(IIl(II

   I)-SOOO MUENClIUN 8ö

   TELEFON Ο8θ/Ι7β»θβ 476*10

   HCA 72428 Ks/Ki telex _522β38

   U.S. Serial No: 955,516 teleghamm s

   Filed: October 30, 1978

   RCA Corporation
   New York, N.Y., V. St. v. A.

   Anordnung zum Gewinnen von oignalen zur automatischen

   Frequenzregelung

   Patentansprüche

   1. Frequenzdiskriminierende Anordnung zum Erfassen von Frequenzabweichungen, die ein Eingangssignal gegenüber einer vorbestimmten Bezugsfrequenz hat, gekennzeichnet durch:

   einen ersten Resonanzkreis (22) mit einer Resonanzfrequenz, die niedriger als die vorbestimmte Bezugsfrequenz ist;

   einen zweiten Resonanzkreis (26) mit einer Resonanzfrequenz, die höher als die vorbestimmte Bezugsfrequenz ist;

   eine erste verstärkende Einrichtung (12), die in Reihe
   mit dem ersten Resonanzkreis zwischen zwei Klemmen einer Energieversorgungsquelle geschaltet ist und auf das Eingangssignal anspricht, um einen ersten Signalstrom (i,,)

   Ü3UÜ20/0708 ~²~

   POSTSCHECK MÜNCHEN NR. 69148 800 · BANKKONTO HYPOBANK MÜNCHEN (BLZ 7OO20O40) KTO. 6060 25 73 78

   an den ersten Resonanzkreis zu liefern;

   eine zweite verstärkende Einrichtung (14), die in Reihe mit dem zweiten Resonanzkreis (26) zwischen die beiden Klemmen einer Ehergieversorgungsquelle geschaltet ist und auf das Eingangssignal anspricht, um einen zweiten Signalstrom (i₂), der die gleiche Phase wie der erste Signalstrom hat, an den zweiten Resonanzkreis (26) zu liefern;

   eine Einrichtung (30, 40) zum Fühlen der Beträge der Signalspannungen, die von den Resonanzkreisen an der ersten und der zweiten Klemme aufgrund der gleichphasigen Signalströme entwickelt werden.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung (30, 40) zwei Detektornetzwerke enthält, deren erstes (40) mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Resonanzkreis (22) und der ersten verstärkenden Einrichtung (12) gekoppelt ist und deren zweites mit dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Resonanzkreis (26) und der zweiten verstärkenden Einrichtung (14) gekoppelt ist, um die Spannungsänderungen zu fühlen, die von den Resonanzkreisen an den genannten Verbindungspunkten aufgrund der Eingangssignalströme hervorgerufen werden.

   3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gefühlten Spannungsbeträge auf einen Differenzverstärker (50) gekoppelt werden, der daraus ein Ausgangssignal erzeugt, das sich in Richtung und Betrag gemäß der Frequenzabweichung der Eingangssignale von der Bezugsfrequenz ändert.

   4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Einrichtungen und die Detektornetzwerke sowie ihre Verbindungsstellen als integrierte Schaltung auf einem gemeinsamen monolithischen integrierten Schaltungsplättchen

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   (100) gebildet sind, wobei jede der besagten Verbindungsstellen außerdem eine Außenanschlußklemme (1,2) des integrierten Schaltungsplättchens aufweist und wobei der erste und der zweite Resonanzkreis (22 und 26) vom Schaltungsplättchen getrennte Teile sind, deren jeder mit einer gesonderten der Anschlußklemmen gekoppelt ist.

   Anordnung nach Anspruch 3 zur Verwendung in einem Fernsehempfänger, der eine Quelle für eine Abstimmspannung und einen Tuner mit einem reaktiven Element enthält, das auf die Abstimmspannung und ein Signal zur automatischen Frequenzregelung anspricht, um ein Mischsignal zur Umsetzung hochfrequenter Fernsehsignale in zwischenfrequente Fernsehsignale zu erzeugen, die innerhalb eines die vorbestimmte Bezugsfrequenz enthaltenden Bandes liegen, dadurch gekennzeichnet,

   daß mit dem Differenzverstärker (190) eine Einrichtung (300) gekoppelt ist, welche die Ausgangssignale des Differenzverstärkers kombiniert, um ein Steuersignal zur automatischen Frequenzregelung zu bilden, das sich in Richtung und Betrag gemäß der Frequenzabweichung der Zwischenfrequenzsignale von der vorbestimmten Bezugsfrequenz ändert, und

   daß die verstärkenden Einrichtungen (104, 152, 15^0, die Detektornetzwerke (180, 170), der Differenzverstärker (190) und die kombinierende Einrichtung (300) sowie die Verbindungen dieser Teile als integrierte Schaltung auf einem gemeinsamen, monolithischen integrierten Schaltungsplättchen (100) gebildet sind, wobei die genannten Verbindungen außerdem eine erste bzw. eine zweite Außenanschlußklemme (110 bzw. 112) des integrierten Schaltungsplättchens aufweisen, während die Resonanzkreise (22, 26) vom Schaltungsplättchen getrennte Teile sind, die mit der ersten bzw. der zweiten Außenanschlußklemme gekoppelt sind, und

   Ö30020/070! " ⁴ "

   daß das Steuersignal zur automatischen Frequenzregelung über eine dritte Außenanschlußklemme (330) auf das reaktive Element (510) gekoppelt wird, um die Frequenz des Mischsignals zu regeln.

   6. Anordnung nach Anspruch 5> gekennzeichnet durch eine steuerbare Stromquelle (250-256), die auf dem integrierten Schaltungsplättchen gebildet ist und einen mit einer vierten Außenanschlußklemme (260) gekoppelten Eingang und einen mit dem Differenzverstärker (190) gekoppelten Ausgang hat, und eine Einrichtung (502) zum Anlegen einer Abstimtaspannung an die vierte Außenanschlußklemme, um den Betrag der Summe der Ausgangssignale, der sich für eine gegebene Abweichung der Zwischenfrequenzsignale von der Bezugsfrequenz ergibt, zu ändern.

   7. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der erste Resonanzkreis eine gegebene Impedanz bei der genannten, unterhalb der vorbestimmten Frequenz liegenden Resonanzfrequenz aufweist und daß der zweite Resonanzkreis bei der über der vorbestimmten Frequenz liegenden Resonanzfrequenz eine Impedanz aufweist, die größer ist als die gegebene Impedanz.

   8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Resonanzkreis (22) eine gegebene Impedanz bei seiner Resonanzfrequenz hat und daß der zweite Resonanzkreis (26) bei seiner Resonanzfrequenz eine Impedanz hat, die größer als die gegebene Impedanz ist.

   9. Anordnung nach Anspruch 8 zur Verwendung in einem Fernsehempfänger, der eine Einrichtung zur Erzeugung eines Zwischenfrequenzsignals enthält, das einen bildmodulierten Träger und einen tonmodulierten Träger aufweist, die einen festen Frequenzabstand voneinander haben, dadurch gekennzeichnet,

   Ö3OO2O/O7Q0

   daß eine Einrichtung (190, 500) vorgesehen ist, welche die gefühlten Ausgangssignale kombiniert, um ein Steuersignal zur automatischen Frequenzregelung zu gewinnen, und daß sich die Resonanzkurven des ersten und des zweiten Resonanzkreises (22, 26) derart voneinander unterscheiden, daß die frequenzdiskriminierende Anordnung eine Kennlinie erhält, die für einen ersten Frequenzbereich (4-36) und einen zweiten Frequenzbereich (4-32) eine erste Polarität hat und die für einen dritten Frequenzbereich (434·), der an die Bezugsfrequenz angrenzt und zwischen dem ersten und dem zweiten Frequenzbereich liegt, eine Polarität hat, die der ersten Polarität entgegengesetzt ist.

   10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Gütefaktor des ersten Resonanzkreises (22) im wesentlichen gleich dem Gütefaktor des zweiten Resonanzkreises (26) ist.

   11. Anordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Bezugsfrequenz die Sollfrequenz des ZF-BiIdträgers ist und daß der erste Resonanzkreis eine unterhalb dieser Sollfrequenz liegende Resonanzfrequenz hat und daß der zweite Resonanzkreis eine oberhalb dieser Sollfrequenz liegende Resonanzfrequenz hat.

   12. Anordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Frequenzbereich von der Bezugsfrequenz in Richtung höherer Frequenzen erstreckt und daß sich der zweite Frequenzbereich von einer Frequenz, die zwischen den Sollfrequenzen des bildmodulierten Trägers und des tonmodulierten Trägers liegt, in Richtung niedrigerer Frequenzen erstreckt.

   13. Anordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechkennlinie der automatischen Frequenzregelungsein-

   Ö30020/0708

   richtung eine Nullachse bei der Bezugsfrequenz schneidet und daß die Summe der Flächen, die von der Kennlinie und der Nullachse im ersten (4-36) und im zweiten (432) Frequenzbereich begrenzt werden, im wesentlichen gleich ist der Fläche, die von der Kennlinie und der Nullachse im
   dritten Frequenzbereich (434) begrenzt wird.

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