DE3028450C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem aktiven Integrator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Integrator ist bekannt durch die US-PS 33 16 497. Die Antiparallel­ schaltung der beiden Dioden hat dabei den Zweck, den Längswi­ derstand des Tiefpasses im Weg der Regelspannung in Abhängig­ keit von der Größe der Regelspannung zu ändern. Dadurch wird erreicht, daß bei asynchronem Betrieb eines durch die Regel­ spannung geregelten Oszillators der Wert des Längswiderstan­ des kleiner wird und ein schnelles Einfangen des Oszillators erreicht wird, während im synchronen Bereich des Oszillators und bei geringer Regelspannung der Wert des Längswiderstan­ des und damit auch die Zeitkonstante zur Unterdrückung von Störungen relativ groß sind.

Bei Geräten der Nachrichtentechnik werden oftmals Integrato­ ren 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 "Einführung in der PLL-Technik" von Horst Geschwinde, 1978, Seite 38-47, den Mischträger für die Mischung mit dem empfangenden modulierten Farbträger in einem regelbaren Oszilla­ tor zu erzeugen, der über eine PLL-Schaltung auf das Vielfa­ che 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 Tei­ lerfaktor N und damit auch die Frequenz des Mischträgers ge­ ändert wird. Zwischen dem Ausgang der Phasenvergleichsstufe und dem Regeleingang des Oszillators ist ein Integrator not­ wendig, um aus der durch den Phasenvergleich entstehenden impulsförmigen Spannung eine Regelspannung für den Oszilla­ tor zu gewinnen.

Es ist bekannt (Buch "Operationsverstärker-Anwendung" von D. Hirschmann, Seite 78-81), einen solchen Integrator mit einem Operationsverstärker aufzubauen. Der erste Eingang des Ver­ stärkers ist mit der zu siebenden Spannung und außerdem mit einem Kondensator mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden, während der zweite Eingang an einer festen Spannung liegt. Der Ausgang des Operationsverstärkers liefert dann die ge­ wünschte Gleichspannung. Dabei kann der erste Eingang von einer Schaltstufe so gesteuert werden, daß er je nach Phasen­ abweichung 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-Gleichspannung des Verstärkers in positiver oder negativer Richtung.

Bei einem solchen Integrator hat sich bei der Anwendung in einem Fernsehempfänger folgende Störung gezeigt. Im Idealfall, d. h. bei vorhandener Synchronisierung, ist die Schaltstufe vor dem Verstärker stromlos, so daß der erste Eingang des Verstär­ kers nicht angesteuert wird und die Regelspannung am Ausgang 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 Schalt­ stufe wieder wirksam wird. Diese Erscheinung kann in einem Fernsehempfänger zu Störungen im Bild in Form waagerecht vor­ laufender Blitze führen. Die Restströme durch die Schaltstufe lassen sich nicht ohne weiteres vermeiden, insbesondere, wenn die die Schaltstufe bildenden Transistoren im gesperrten Zu­ stand eine relativ hohe Emitter-Kollektorspannung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß der genannten Restströme auf die Steuerung des Verstärkers des Integrators zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Er­ findung 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 Ein­ gängen des Operationsverstärkers mit ca. 15 mV außerordent­ lich gering ist, so daß die Dioden durch diese Spannung nur geringfügig vorgespannt und somit gesperrt bleiben. Dadurch ergibt sich bei nicht aktiver Schaltstufe eine Art Entkopp­ lung zwischen dem Ausgang der Schaltstufe und dem ersten Eingang des Verstärkers. Die unvermeidbaren Restströme der Schaltstufe indessen werden über den zum zweiten Eingang des Verstärkers geschalteten Widerstand abgeleitet. Bei aktiver Schaltstufe hingegen wird je nach Polarität der ge­ lieferten Impulse entweder die eine oder die andere Diode voll durchlässig gesteuert. In diesem Betrieb haben die Dioden auf die Schaltung praktisch keinen Einfluß, da ihr Durch­ laßwiderstand für die Impulse vernachlässigt werden kann.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungs­ beispiel erläutert.

Die Figur zeigt die Phasenvergleichsstufe 1, die mit einer Spannung mit der Referenzfrequenz f _R und mit einer Spannung mit einer heruntergeteilten Oszillatorfrequenz f _O gesteuert wird. Je nach Phasenabweichung zwischen den beiden zugeführ­ ten Spannungen liefert die Phasenvergleichsstufe 1 entweder an ihren oberen Ausgang die Impulsfolge 2 oder an ihrem unteren Ausgang die Impulsfolge 3, die entweder den Transi­ stor 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 8 mit dem Ausgang 9 und außerdem über den Widerstand 10 mit dem Ausgang 11 der Schaltstufe 4, 5 verbunden. Durch den Wider­ stand 12 und die Zenerdiode 13 ist an den "+"-Eingang des Ver­ stärkers 6 eine konstante Vorspannung von 2,7 V angelegt. Der durch den Verstärker 6 und seine periphere Beschaltung gebil­ dete Integrator liefert an dem Ausgang 9 eine vom Phasenver­ hältnis der Spannungen an den Eingängen der Phasenvergleichs­ stufe 1 abhängige Regelspannung U _R . Die soweit beschriebene Schaltung ist bekannt.

Zwischen dem Ausgang 11 und dem Widerstand 10 sind 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. Wenn im nichtsynchronen Zu­ stand 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 Regel­ spannung in negativer Richtung erfolgen. Bei der entgegenge­ setzten Phasenabweichung steuern die Impulse 3 den Tansi­ stor 5 und die Diode 15 periodisch leitend, so daß sich die Regelspannung U _R 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 ge­ ringe Offset-Spannung U _O von ca. 15 mV des Verstärkers 6. Durch diese Spannung bleiben die Dioden 14, 15 gesperrt, so daß die geringen Restströme der Transistoren 4, 5 nicht auf den oberen Eingang des Verstärkers 6 gelangen können. Diese Restströme i _R fließen indessen über den Widerstand 16 zum un­ teren Eingang des Verstärkers 6 ab. Dort haben sie auf den 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
C 8: 0,33µF
R 10: 470 Ohm
R 12: 5,6 K
Dioden 14, 15: Typ 1N4148
R 16: 10 KOhm
RC 7: R = 2,7 K C = 0,33 µ

Claims (4)

1. Aktiver Integrator, dessen Eingang parallel einerseits über einen Widerstand (16) und andererseits über die Antiparallelschaltung von zwei Dioden (14, 15) an einen Operationsverstärker (6) angeschlossen ist, dessen Aus­ gangsklemme (9) über einen Kondensator (7) mit einer ersten Eingangsklemme (-) verbunden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eingang (11) des Integrators mit dem Ausgang einer Schaltstufe (4, 5) verbunden ist und die Antiparallelschaltung (14, 15) an die erste Eingangs­ klemme (-) und der Widerstand (16) an eine zweite Ein­ gangsklemme (+) des Verstärkers (6) angeschlossen ist.

2. Integrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Antiparallelschaltung (14, 15) ein wei­ terer Widerstand (10) liegt.

3. Integrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Widerstandes (16) um mehrere Zehnerpoten­ zen kleiner ist als der Sperrwiderstand der Dioden (14, 15).

4. Integrator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Widerstandes (16) in der Größenordnung von 10 KOhm liegt.