DE3028450A1

DE3028450A1 - Aktiver integrator mit einem operationsverstaerker

Info

Publication number: DE3028450A1
Application number: DE19803028450
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 3000 Hannover Knuth; Wulf-Christian Dipl.-Ing. 3005 Hemmingen Steckenbach
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson oHG
Priority date: 1980-07-26
Filing date: 1980-07-26
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DE3028450C2

Description

Aktiver Integrator mit einem Operationsverstärker
Bei Geräten der Nachrichtentechnik werden oftmals Integratoren benötigt, die z.B. eine durch Phasenvergleich zweier Spannungen gewonnene impulsförmige Spannung in eine von der Phasenabweichung abhängige Regelspannung zur Regelung der Frequenz des Oszillators einer PLL-Schleife umwandeln.
In einem Fernsehempfänger ist es z.B. bekannt Buch "Eiführung in die PLL-Technik" von Horst Geschwinde, 1978, Seite 38-47), den Mischträger für die Mischung mit dem empfangenen modulierten Farbträger in einem regelbaren Oszillator zu erzeugen, der über eine PLL-Schaltung auf das Vielfache einer Referenz-Frequenz synchronisiert wird. Zu diesem Zweck liegt im Weg vom Ausgang des Oszillators zu dem einen Eingang der Phasenvergleichsstufe ein Frequenzteiler mit dem Teilerfaktor N. Die Abstimmung erfolgt dadurch, daß der Teilerfaktor N und damit auch die Frequenz des Mischträgers geändert wird. Zwischen dem Ausgang der Phasenvergleichsstufe und em Regel eingang des Oszillators ist ein Integra tor notwendig, um aus der durch den Phasenvergleich entstehenden impulsförmigen Spannung eine Regelspannung für den Oszillator zu gewinnen.
Es ist bekannt (Buch "Operationsverstärker-Anwecunh" von D.
Hirschmann, Seite 78-81), einen solchen Integrator mit einem Operationsverstärker aufzubauen. Der erste Eingang de Verstärkers ist mit der zu siebenden Spannung und außerde em m t einem Kondensator mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden, während der zweite Eingang an einer festen Spannung liegt Der Ausgang des Operationsverstärkers liefert dann die gewünschte Gleichspannung. Dabei kann der erste Eingang von einer Schaltstufe so gesteuert werden, daß er je nach Ph-anabweichung der aus dem Phasenvergleich gewonnenen Impulse an verschieden hohe Spannungen, z.B. an eine positive Spannung oder auf Erdpotential gelegt wird. Dann ändert sich je nach Phasenabweichung die Ausgangs-Glechsp-nnung des Verstärkers in positiver oder negativer Richtung.
Bei einem solchen Integrator hat sich bei der Anwendung n einem Fernsehempfänger folgende Störung gezeigt In Idealfall, d.h. bei vorhandener Synchronisierung, ist die Schalt stufe vor dem Verstärker stromlos, so daß der erste Eingang des Verstärkers nicht angesteuert wird und die Regel spannung am konstant bleiben müßte. Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch unvermeidbare kleine Restströme der Schaltstufe dennoch eine geringfügige unerwünschte Steuerung des Verstärkers und damit eine Änderung der Regelspannung erfolgt. Dadurch kommt es schließlich zum nicht synchronen Zustand, so daß die Schaltstufe wieder wirksam wird.,Diese Erscheinung kann in einem Fernsehempfänger zu Störungen im Bild in Form waagerecht verlaufender Blitze führen. Die Restströme durch die Schaltstufe lassen sich nicht ohne weiters vermeiden, in-sbesondere, wenn die die Schalt stufe bildenden Transistoren im gesperrten Zustand eine relativ hohe Emitter-Kollektorspannung führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß der genannten Rest ströme auf die Steuerung des Verstärkers des Integrators zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben Bei der Erfindung wird die Tatsache vorteilhaft ausgenutzt, daß die sogenannte Offset-Spannung zwischen den beiden v ngängen des Operationsverstärkers mit ca. 15 mV außerordertlich gering ist, so daß die Dioden durch diese Spannung nur geringfügig vorgespannt und somit gesperrt bleiben. Dadurch ergibt sich bei nicht aktiver Schaltstufe eine iiLrt Entkopplung zwischen dem Ausgang der Schaltstufe und der erster Eingang des Verstärkers. Die unvermeidbaren Restströme der Schaltstufe indessen werden über dcn zum zweiten Eingang des Verstärkers geschalteten Widerstand abgeleitet. Bei aktiver Schalt stufe hingegen wird je nach Polarität rjcr gz lieferten Impulse entweder die eine oder die andere Dicd voll duchlässig gesteuert. In diesem Betrieb haben die Dioden auf die Schaltung praktisch keinen Einfluß, da n Der laßwiderstand für die Impulse vernachlässigt werden kann Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Die Figur zeigt die Phasenvergleichsstufe 1, die mit einer Spannung mit der Referenzfrequenz fR und mit einer Spannung mit einer heruntergeteilten Oszillatorfrequenz fg gesteuert wird. Je nach Phasenabweichung zwischen den beiden zugeführten Spannungen liefert die Phasenvergleichsstufe 1 entweder an ihren oberen Ausgang die Impulsfolge 2 oder an ihrem unteren Ausgang die Impulsfolge 3, die entweder den Transistor 4'oder den Transistor 5 periodisch leitend steuern. Bei völligem Synchronismus erscheint keine der Impulsfolgen 2,3, und die Transistoren 4,5 bleiben gesperrt.
Der Integrator enthält den Operationsverstärker 6. Dessen "-"-Eingang ist über das RC-Glied 7 und den Kondensator 3 mit dem Ausgang 9 und nußerdem über den Widerstand 10mit dem Ausgang 11 der Schaltstufe, 4,5 verbunden. Durch dem federstand 12 und die Zenerdiode 13 ist an den "+"-Eingang d. V stärkers 6 eine konstante Vorspannung von 2,7 V angelegt. Der durch den Verstärker 6 und seine periphere Beschaltung gebildete Integrator liefert an dem Ausgang 9 eine vom Phasenver hältnis der Spannungen an den Eingängen der Phasenvergleichsstufe 1 abhängige Regelspannung U. Die soweit beschriebene Schaltung ist bekannt.
Zwischen dem Ausgang 11 und dem Widrstand 10 sjni jetzt zwei anti-parallel-geschaltete Dioden 14,15 geschaltet, während außerdem der Ausgang 11 über den Widerstand 16 mit dem Eingang des Verstärkers 6 verbunden Ist.
Die Wirkungsweise ist folgende. Wenr im nichtsynchronen Zustand die Impulsfolge 2 auftritt, werden der Transistor 4 und die Diode 14 periodisch voll durchgeschaltet, so daß die An steuerung des Verstärkers 6 und damit die Änderung der Detelspannung in negativer Richtung erfolgen. Bei der entgegen setzten Phasenabweichung steuern die Impulse 3 den Transistor 5 und die Diode 15 periodisch leitend, so daß sich di.
Regelspannung UR in positiver Richtung ändert. Im synchronen Zustand sind die Impulse 2,3 nicht vorhanden und somit die Transistoren 4,5 gesperrt An den Dioden 14,15 liegt die geringe Offset-Spannung U0 von ca. 15 mV des Verstärkers 6.
Durch diese Spannung bleiben die Dioden 14,15 gesperrt, re daß die geringen Restströme der Transistoren 4,5 nicht auf den oberen Eingang des Verstärkers 6 gelangen können. Diese Restströme iR fließen indessen über den Widerstand 16 zum unteren Eingang des Verstärkers 6 ab. Dort haben se auf on Verstärker 6 keinen Einfluß, weil dort die Spannung mit der Zenerdiode 13 stabilisiert und somit eine Ansteuerung des Verstärkers nicht möglich ist. Der Wert des Widerstandes 16 ist um einige Zehnerpotenzen kleiner als der Sperrwiderstand der Dioden 14,15.
Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbeispiel hatten die Bauteile folgende Werte: Verstärker 6: Bi-FET OPAMP vom Typ TL 061 c8: 0,33 µF RiO: 470 Ohm R12: 5,6 K Dioden 14,15: Typ 1N4148 R16: 10 KOhm RC7: R=2,7 K C=0,33 µ

Claims

Patent ansprüche 1. Aktiver Integrator mit einem Operationsverstärker, insbesondere Tiefpaß für ein Frequenzsynthese-System in einem Fernsehempfänger, bei den der crs-te Eingang der Verstär :r mit dem Ausgang einer Schaltstufe und über einen Kondensetor mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung des Einflusses der Restströme der Schaltstufe (4,5) auf den Verstärker (6) zwischen dem Ausgang der Schaltstufe (4,5) und dr ersten Eingang zwei anti-parallel geschaltete Dioden (14,15) liegen und das der Schaltstufe (4,5) zugewandte Ende dir Diodenschaltung (14,15) über einen Widerstand (16) mit dem zweiten Eingang des Verstärkers (6) verbunden ist 2. Integrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d t.
in Reihe mit der Diodenschaltung (14,15) ein e weiterer Widerstand (10) liegt.
3. Integrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Widerstandes (16) wo mehrere Zehnerpotenzer kleiner ist als der Sperrwiderstand der Dioden (14,15)
4. Integrator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Widerstandes (16) in der Crößenordnung cn 10 KOhm liegt.