DE4228834A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abgleich einer PLL Stufe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des ersten Sachanspruchs und eine Verwendung gemäß dem Verwendungsanspruch.

Phase Locked Loop (PLL) Stufen, die einen Oszillator und einen Phasenkomparator enthalten, der den Oszillator steuert, sind allgemein bekannt.

Es ist ebenfalls allgemein bekannt, PLL Stufen als Teil eines Fernsehgerätes zu verwenden, wo sie beispielsweise zur Verar­ beitung und Aufbereitung von über Antennen oder Kabel empfan­ genen Fernseh- bzw. Videosignalen dienen.

Es hat sich gezeigt, daß das Steuersignal des Phasenkompara­ tors dann empfindlicher gegen Störsignale ist, wenn das Steu­ ersignal einen Wert annimmt, der von einem neutralen Wert abweicht. Das kann beispielsweise der Fall sein, wenn der Oszillator, dem eine frequenzbestimmende Stufe zugeordnet ist, wie ein sogenannter Tankkreis, auf einer Frequenz schwin­ gen soll, die von derjenigen der frequenzbestimmenden Stufe abweicht. Durch die Störungen des Steuersignales treten auch Störungen bei dem Oszillator- bzw. PLL Ausgangssignal auf.

Als neutraler Wert kann beispielsweise bei einem Stromsignal der Stromwert Null oder bei einem Spannungssignal der Span­ nungswert Null angesehen werden.

Bei der Verwendung der PLL Stufe als Teil eines Fernsehgerä­ tes treten beispielsweise Störungen aufgrund der Videomodula­ tion eines zu verarbeitenden Signales auf, wenn das Oszilla­ torsignal zur Frequenzumsetzung in einem Ton-Zwischenfrequenz Baustein verwendet wird. In diesem Fall kann sich die Videomo­ dulation auf den Ton übertragen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine PLL Stufe der genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß die genann­ ten Störungen vermindert werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung gemäß dem ersten Sachanspruch.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird einem Steuersignal, das von einem Phasen­ komparator einer PLL-Stufe zur Steuerung eines entsprechenden Oszillators erzeugt wird, ein Überlagerungssignal überlagert. Dieses wird derart bestimmt, daß einerseits der Oszillator auf einer gewünschten Frequenz schwingt und andererseits das Steuersignal des Phasenkomparators einen neutralen Wert an­ nimmt.

Der Erfindung liegen die eingangs genannten Erkenntnisse zugrunde, daß Störungen beim Betrieb einer PLL reduziert werden können, wenn das Steuersignal des Phasenkomparators einen neutralen Wert annimmt.

Das Überlagerungssignal ist ausgebildet in Abhängigkeit da­ von, welcher Art das Steuersignal ist. Ist das Steuersignal als Stromsignal ausgebildet, dessen Wert durch den entspre­ chenden Stromwert gegeben ist, so wird ein Strom derart einge­ prägt, daß das Stromsignal den neutralen Wert, beispielsweise I = O, annimmt. Entsprechendes gilt, wenn das Überlagerungssi­ gnal als Spannungssignal, als digitales Signal oder derglei­ chen ausgebildet ist.

Wird die Erfindung als Teil eines Fernsehgerätes verwendet, das ein Fenseh- oder Videosignal empfängt und verarbeitet, so können Störanteile in entsprechenden Bild- und Tonanteilen vermindert werden. Wird beispielsweise über eine Tuner-Feinab­ stimmung die Empfangsfrequenz verändert, bleibt im Gegensatz zu bekannten Systemen das Signal/Rausch-Verhältnis gleich.

Auch werden bei einer Anwendung bei einem Empfangsgerät Tempe­ ratureffekte kompensiert, ohne das Signal/Rausch-Verhältnis wesentlich zu verschlechtern.

Im Rahmen eines Fertigungsprozesses braucht die frequenzbe­ stimmende Stufe nicht ganz so genau abgestimmt zu werden wie bei bekannten Systemen, da ein Einfluß auf das Signal/Rausch- Verhältnis nicht wesentlich ist.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann über eine zeitlich gesteuerte Variation des Überlagerungssignales festgestellt werden, ob die PLL-Stufe "gelockt" ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden in den folgenden Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1: ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungs­ beispieles.

Bevor auf die Beschreibung der Ausführungsbeispiele näher eingegangen wird, sei darauf hingewiesen, daß die in den Figuren einzeln dargestellten Blöcke lediglich zum besseren Verständnis der Erfindung dienen. Möglicherweise sind einzel­ ne oder mehrere dieser Blöcke zu Einheiten zusammengefaßt. Diese können in integrierter oder als Hybridtechnik oder als programmgesteuerter Mikrorechner, beziehungsweise als Teil eines zu seiner Steuerung geeigneten Programmes realisiert sein.

Die in den einzelnen Stufen enthaltene Elemente können jedoch auch getrennt ausgeführt werden.

Das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel, das als Teil eines Fernsehgerätes verwendet wird.

Einem Tuner 10 wird über eine Videoquelle, in diesem Beispiel über eine Antenne 11, ein Fernsehsignal zugeführt. Der Tuner 10 gibt sein Ausgangssignal an ein Eingangsfilter 12 ab, das als Oberflächenwellen Filter (SAW Filter) ausgebildet sein kann und die Bildträgerfrequenz fp und die Tonträgerfrequenz fs ausfiltert.

Ein Verstärker 13 verstärkt die Ausgangssignale fp, fs des Filters 12 und diese verstärkten Signale werden sowohl zu den Eingängen eines Mischers 14 als auch zu den Eingängen eines Phasenkomparators 15 geleitet. Dieser erhält weiterhin die Ausgangssignale eines Oszillators 16, die ebenfalls dem Mi­ scher 14 zugeführt werden. Mit dem Oszillator 16 ist weiter­ hin ein Tankkreis 17 verbunden, der auf eine Frequenz fp′ abgeglichen ist, deren Wert im Bereich dem der Frequenz fp liegt. Übliche Werte sind in einer bevorzugten Ausführungsform
fp = 38,9 MHz und
fp′ = 38,9 MHz +/- 400 kHz.

Der Oszillator 16 wird durch ein Steuersignal S gesteuert, das gebildet wird aufgrund einer Überlagerung an einem Punkt A von einem von dem Phasenkomparator 15 abgegebenem Steuersi­ gnal S1, und einem Überlagerungssignal S2, welches von einer Spannungsquelle 18 erzeugt und über einen Widerstand 19 zuge­ führt wird. Mit dem Punkt A ist weiterhin ein Kondensator 20 verbunden, der mit einem Widerstand 21 in Reihe geschaltet ist, der zu Masse führt.

Die Spannungsquelle 18 wird mittels eines Signales V durch ein elektronisches Steuergerät (electronic control unit, ECU) 22 gesteuert, dessen Eingang ebenfalls mit dem Punkt A verbun­ den ist.

Die Elemente 19, 20, 21 bilden gemeinsam ein Schleifenfilter. Die Werte dieser Elemente sind in diesem Ausführungsbeispiel derart gewählt, daß eine Grenzfrequenz von ca. +/- 100 kHz um fp herum realisiert wird.

Die in Fig. 1 innerhalb des Rahmens 23 dargestellten Elemente sind bevorzugterweise neben anderen, hier der Übersichtlich­ keit wegen nicht dargestellten Elementen, als Teil einer integrierten Schaltung realisiert. Entsprechende Anschlüsse zu externen Elementen sind durch Anschlußpins 24 realisiert.

Die Funktion des Ausführungsbeispiels wird im folgenden erläu­ tert.

Der Oszillator 16 und der Phasenkomparator 15 sind Teil einer Phase Locked Loop (PLL) Stufe, die die Oszillator Signale fo erzeugt, die durch die Signale fp, fs synchronisiert sind.

Stimmen die Frequenzwerte fp und fp′ nicht überein, was bei­ spielsweise der Fall ist, wenn

• - mit einer Tuner-Feinabstimmung der Frequenzwert fp geän­ dert wird,
• - sich Abweichungen aufgrund von Temperatureffekten erge­ ben,
• - der Tankkreis nur grob abgeglichen ist,

so nimmt das Steuersignal S1 einen Wert an, der ungleich Null ist. Dieses wird von dem elektronischen Steuergerät 22 wäh­ rend eines Zeitraumes, in dem die Spannungsquelle 18 nicht angesteuert wird, erkannt. Daraufhin wird die Spannungsquelle 18 derart angesteuert, daß das VCO-Steuersignal S den Wert Null annimmt.

Das heißt also, daß die Steuerung des Oszillators 16 bei Differenzen zwischen fp und fp′ durch die Spannungsquelle 18 und das Steuergerät 22 vorgenommen wird. Für den Phasenkompa­ rator 15 ist diese Abweichung nach einer Einschwingzeit nicht mehr erkennbar und das Signal S1 nimmt einen neutralen Wert an. Dieser neutrale Wert kann beispielsweise bei einem Gleich­ spannungssignal der Spannungswert Null sein.

Bei einer Version des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 ist es auch denkbar, daß das Steuersignal S1 als Stromsignal ausge­ bildet ist, dessen Wert bestimmt wird durch den jeweiligen Stromwert. In diesem Fall wirkt die Spannungsquelle 18 und der Widerstandes 19 als Stromquelle, die von dem Steuergerät 22 angesteuert wird und zwischen den Punkt A und Masse ge­ schaltet ist.

Bei einer Weiterbildung der genannten Ausführungsbeispiele ist das Steuergerät 22 derart ausgebildet, daß festgestellt werden kann, ob die PLL Stufe, die den Phasenkomparator 15 und den Oszillator 16 umfaßt, auf einen Frequenzwert fest eingestellt ("gelockt") ist. Dazu werden nacheinander die folgenden Schritte durchgeführt:

• i) es wird die Spannung am Punkt A gemessen (Wert U1);
• ii) es wird die Spannungsquelle 18 angesteuert, wodurch der Spannungs- bzw. Stromwert von S2 geändert wird;
• iii) es wird erneut die Spannung am Punkt A gemessen (Wert U2);
• iv) ist U1 ungleich U2, so wird daraus geschlossen, daß ein Zustand der PLL Stufe vorliegt, in denen ein "Lock"-Zu­ stand nicht gegeben ist oder zumindest zweifelhaft ist. Ist U1 = U2, so wird auf einen "gelockten" Zustand der PLL Stufe geschlossen.

Das jeweilige Ergebnis kann durch eine nicht dargestell­ te Anzeigevorrichtung beispielsweise optisch und/oder akustisch angezeigt werden. Denkbar ist auch, daß weite­ re Stufen durch ein entsprechendes Steuersignal des Steuergerätes 22 angesteuert werden.

Das entsprechende Verfahren berücksichtigt mehrere Zustände, in denen ein entsprechender Lock-Zustand nicht gegeben ist oder zumindest zweifelhaft ist.

• a) Das Bildträgersignal fp besteht aus "weißem" Rauschen; dann ist das Steuersignal S1 im mittleren Bereich (U=0 bzw. I=0; nicht gelockt);
• b) die Abweichung zwischen den Werten fp und fp′ ist sehr groß, beispielsweise im Bereich von 3 MHz; die PLL lockt nicht;
• c) der Wert fp liegt im Bereich der maximal möglichen Ver­ stimmung dfvco des Oszillators 16 (fp = fp′ +/- dfvco); dadurch kann ein "Lock"-Verlust bewirkt werden während des Verfahrens (i-iv). Liegt fp im Bereich fp′ +/- dfvco + Df, mit
  • Df = 0, . . . , Grenze des Lockbereichs,
• so ist mit einer unsicheren Reaktion zu rechnen. Die unsichere Situation kann erkannt werden, weil hier das Signal S2, und damit auch das Ansteuersignal für die Spannungsquelle 18, einen Extremwert annimmt.

Versionen der genannten Ausführungsbeispiele können zumindest eine der folgenden Varianten aufweisen:

• - Die Stufe, die das Überlagerungssignal erzeugt, kann zusätzlich zu dem Signal V oder, statt dessen, angesteu­ ert werden von einem Signal S3, dessen Wert ein Maß ist für eine Störgröße, die zu einem Signal S1 führen würde, dessen Wert ungleich neutral ist. Denkbar ist beispiels­ weise eine derartige Ansteuerung von einer Tuner-Feinab­ stimm Einheit. Diese Ansteuerung kann auch über das Steuergerät 22 verlaufen. Wird die Tuner-Feinabstimmung betätigt, was einer Änderung von fp entspricht, so wird S2 entsprechend geändert. Auf diese Weise können die Ansprüche an eine Stufe, wie beispielsweise einen Ana­ log/Digital-Wandler, verringert werden, die für das Steuergerät 22 das Signal S an dem Punkt A aufbereitet. Es ist auch möglich, daß auf ein Steuergerät, dem das Signal S zugeführt wird, verzichtet werden kann.
• - In dem Steuergerät kann ein Speicher vorgesehen sein für eine Größe, die den Wert des Signales S2 beeinflußt. Der Wert dieser Größe ist ein Maß für eine oder mehrere feste Störgrößen, wie beispielsweise die Abweichung der tatsächlichen Frequenz fp′ des Tankkreises 17 im Ver­ gleich zu einer idealen Frequenz von fp′. Diese Abwei­ chung kann beispielsweise durch Temperatureffekte oder durch einen ungenügenden Abgleich verursacht werden und im Rahmen eines Fertigungsprozesses, bei einem Reparatur­ fall, durch einen adaptiven Regelungsprozeß oder derglei­ chen bestimmt und/oder durch die Größe kompensiert wer­ den.
• - Statt eines reinen Steuerungsbetriebes kann zusätzlich oder statt dessen auch ein Regelungsbetrieb für die Be­ stimmung des Wertes des Überlagerungssignales S2 vorgese­ hen sein. Das heißt, es wird der Wert des Steuersignales S1 laufend gemessen und durch das Steuergerät 22 ausge­ wertet. Dadurch kann die Spannungsquelle 18, oder eine sonstige Kompensationsquelle wie beispielsweise eine Stromquelle, entsprechend angesteuert werden. Dadurch behält das Signal S1 den neutralen Wert im wesentlichen selbst dann bei, wenn sich der Einfluß von Störgrößen ändert, wie durch eine Betätigung der Tuner-Feinabstim­ mung, durch sich ändernde Temperatureffekte oder derglei­ chen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Abgleich einer Stufe, die ein Schwingungs­ signal erzeugt und eine Steuerstufe enthält, die durch ein Steuersignal (S1) einen Oszillator ansteuert und dadurch dessen Ausgangsfrequenz beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuersignal (S1) ein Überlage­ rungssignal (S2) überlagert wird, dessen Wert derart bestimmt wird, daß der Wert des Steuersignals (S1) im wesentlichen einem neutralen Wert entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlagerungssignal (S2) gebildet wird aufgrund des jeweiligen Wertes des Steuersignales (S1) und/oder auf­ grund eines Signales (S3), dessen Wert ein Maß ist für den Wert einer Störgröße.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Überlagerungssignal (S2) bestimmt wird durch einen Regelungsprozeß.

4. Vorrichtung zum Abgleich einer Stufe, die ein Schwin­ gungssignal (fo) erzeugt und eine Steuerstufe (15) ent­ hält, die durch ein Steuersignal (S1) einen Oszillator (16) ansteuert und dadurch dessen Ausgangsfrequenz beein­ flußt, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Überlagerungsquelle (18) vorgesehen ist, die ein Überlagerungssignal (S2) erzeugt, das dem Steu­ ersignal (S1) überlagert wird,
• - Steuermittel (22) zur Ansteuerung der Überlagerungs­ quelle (18) vorgesehen sind, denen ein Signal zuge­ führt wird, das ein Maß ist für den Wert des Steuer­ signales (S1),
• - die Steuermittel (22) die Überlagerungsquelle (18) derart ansteuern, daß das Überlagerungssignal (S2) einen derartigen Wert annimmt, daß der Wert des Steuersignals (S1) im wesentlichen einem neutralen Wert entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungsquelle (18) angesteuert wird aufgrund des jeweiligen Wertes des Steuersignales (S1) und/oder aufgrund eines Signales (S3), dessen Wert ein Maß ist für den Wert einer Störgröße.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Speicher vorgesehen ist, in dem Korrektur­ größen abgespeichert sind, deren Wert ein Maß ist für den Wert von einer oder mehreren Störgrößen und daß die Steuermittel (22) zumindest teilweise die Überlagerungs­ quelle (18) ansteuern in Abhängigkeit von dem Wert der Korrekturgrößen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (22) den Wert des Steuersignales (S1) laufend erfassen und die Überlage­ rungsquelle (18) derart ansteuern, daß das Überlagerungs­ signal (S2) durch einen Regelungsprozeß bestimmt wird.

8. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 und/oder der Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7 für die Signalver­ arbeitung in einem Fernsehgerät.