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Die Erfindung betrifft die Phasensynchronisierung
eines spannungsgesteuerten Oszillators mit einem. Eingangs-Synchronsignal.
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Rasterabtastschaltungen von Fernsehempfängern sind
mit der Synchronkomponente des empfangenen Bildsignals synchronisiert,
die Horizontal- und Vertikalsynchronkomponenten umfaßt, die
horizontale Zeilen und vertikale Halbbilder schreiben. Beispielsweise
ist das standardmäßige NTSC-Bildsignal
durch zwei aufeinander-folgende Halbbilder mit jeweils 262,5 Zeilen
mit einer mit fH bzw. 1fH oder 1H bezeichneten
Zeilenfrequenz von 15.734 Hz definiert. Die Zeilen der beiden Halbbilder
sind durch aufeinanderfolgende Anzeige ineinander-geschrieben, um
ein 525-Zeilen-Vollbild zu bilden, das mit einer Rate von 29,97
Hz wiederholt wird.
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Zu Bemühungen zur Verbesserung der
Bildqualität
von Fernsehempfängern
hat die Entwicklung von fortlaufend abgetasteten bzw. nicht ineinandergeschriebenen
Anzeigesystemen gehört,
bei denen ein Vollbild von 525 Zeilen während der einem Halbbild mit
262,5 Zeilen zugeordneten Zeit im Bildsignal angezeigt wird. Das
erfordert, daß die
Zeilen mit einer Anzeigefrequenz gleich dem Doppelten der Bildsignalfrequenz
bzw. 2fH bei Synchronbetrieb mit dem Bildsignal abgetastet
werden. Ein derartiger Fernsehempfänger muß ein Zeilentriggersignal mit einer
Anzeigefrequenz erzeugen, die das Doppelte der Zeilenfrequenz des
Bildsignals ist, und im Effekt Zeilentriggerimpulse genau zwischen
die vom Eingangssynchronsignal erhaltenen Impulse einfügen. Auf ähnliche
Weise könnte
ein 1fH-Bildsignal mit irgendeinem anderen Mehrfachen der
Bildsignalfrequenz wiedergegeben werden. Beispielsweise könnte ein 1fH-
oder 2fH-Bildsignal mit einer 4fH-Wiedergabeabtastfrequenz
wiedergegeben werden, oder es könnte
ein sonstiges Mehrfaches benutzt werden.
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Eine Schaltung zum Erzeugen eines
Wiedergabefrequenzsignals umfaßt
vorteilhafterweise eine multiplizierende Phasenregelschleife, die
die Synchronkomponente des empfangenen Eingangssignals verfolgt.
In einer multiplizierenden Phasenregelschleife, beispielsweise zur
Entwicklung von mit einem empfangenen Bildsignal synchronisierten
Zeilentriggersignalen, wird ein spannungsgesteuerter Oszillator
typischerweise mit einer Frequenz betrieben, die irgendein Mehrfaches
des Eingangssignals beträgt.
Die Ausgabe des spannungsgesteuerten Oszillators wird um dieses
Mehrfache heruntergezählt,
nämlich
auf 1fH, beispielsweise unter Verwendung von einem oder
mehreren Zählern
oder Flipflops als Frequenzteiler. Das heruntergezählte 1fH-Signal
vom Frequenzteiler wird zu einem Phasenvergleicher zurückgekoppelt,
der auf die Synchronkomponente des Bildsignals reagiert und eine Ausgangsspannung
als Funktion der Phasenausrichtung zwischen der Synchronkomponente
des Bildsignals und dem Oszillator erzeugt. Die Ausgabe des Phasenvergleichers
stellt eine Abstimmspannung zur Steuerung der Frequenz des Oszillators
bereit und ermöglicht
dem Fernsehempfänger,
die Synchronkomponente des Bildsignals zu suchen und sich damit
zu synchronisieren.
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Angenommen, daß das Eingangsbildsignal stabil
ist, dann erzeugt der Phasenvergleicher eine Abstimmspannung, wenn
die Schleife synchronisiert ist, wobei die Durchschnittsbzw. Gleichstromkomponente
der Abstimmspannung stabil ist. Die Abstimmspannung kann sich jedoch
periodisch mit der Rate des Synchronsignals verändern, zum Beispiel rampenoder
sägezahnförmig in
Abhängigkeit
von der zum Filtern der Abstimmspannung benutzten Schaltung. Der
Sägezahn
moduliert die Oszillatorausgangsfrequenz innerhalb der Periode des
Eingangssynchronsignals selbst wenn das heruntergezählte 1fH-Signal
genau phasengleich mit dem Bildsynchronsignal gehalten wird. In
einer derartigen Schaltung kann ein Triggersignal mit einem Mehrfachen des 1fH-Signals
erzeugt werden, indem an einer Stelle in der Frequenzteilerkette
angezapft wird, die eine Ausgabe mit einer höheren Frequenz als das die Basis
für die
Phasensynchronisierungsregelung bildende 1fH-Rückkopplungssignal
erzeugt. Unerwünschterweise
treten Impulse mit einer solchen höheren Frequenz aufgrund der
durch die Wechselstromkomponente der Abstimmspannung eingeführten Sägezahnmodulation
der Oszillatorfrequenz nicht symmetrisch zwischen Impulsen mit der
geregelten 1fH-Frequenz auf.
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Die Wirkung solcher periodischen
Veränderungen
der Oszillatorfrequenz kann in Verbindung mit einem Beispiel eingeschätzt werden,
bei dem der spannungsgesteuerte Oszillator mit 32fH arbeitet. Die
Oszillatorausgabe wird durch 32 frequenzgeteilt, um ein 1fH-Rückkopplungssignal
zum Phasenvergleicher zu erzeugen. Die Oszillatorfrequenz wird durch 16 geteilt,
um ein 2fH-Signal zum Steuern von für nicht ineinandergeschriebene
Zeilenabtastung benutzten Ablenkschaltungen bereitzustellen. Wenn sich
die 32fH-Ausgangsfrequenz
aufgrund von Abstimmspannungsmodulation während eines 1fH-Zyklus
verändert,
werden abwechselnde Zeilen mit 2fH von ungleicher Länge sein.
In der Anzeige wird ein Zeilenausreißeffekt erzeugt, da abwechselnde
Zeilen unterschiedliche Längen
besitzen und senkrecht nicht ausgerichtet sind. Durch Resonanzwirkungen der
Ablenkschaltungen wird dieser Zeilenausreißeffekt verstärkt, was
bei einer fortlaufend abgetasteten Wiedergabe höchst unerwünscht ist.
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Die Phasenvergleicherausgabe ist
typischerweise an den Oszillator über ein Tiefpaßfilter
angekoppelt, das das Ausmaß verringern
kann, in dem die Oszillatorausgangsfrequenz mit einer 1fH-Rate
moduliert wird. Durch übermäßiges Filtern
werden jedoch der Schleifengang und die Verfolgungsfähigkeit der
Phasenregelschleife verringert. Zusätzlich können mehrere Phasenregelschleifen
in Kaskade angeordnet werden, wobei eine erste Phasenregelschleife ein 2fH-Triggersignal
aus dem Eingangssynchronsignal erzeugt und eine zweite, der Ablenkschaltung
zugeordnete Phasenregelschleife die Abtastung mit dem erzeugten 2fH- Triggersignal synchronisiert.
Den beiden Phasenregelschleifen werden jedoch widersprüchliche
Anforderungen auferlegt, und eine ausreichende Dämpfung der 1fH-Komponente ist u.
U. nicht ohne Aufgabe irgendeines anderen Systemparameters erreichbar.
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Die Erfindung wird durch den Gegenstand der
Ansprüche
1 und 27 definiert.
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1 ist
ein Blockschaltbild der Elemente der erfindungsgemäßen Synchronisierungsschaltung
bei ihrer Anwendung in einem Fernsehempfänger.
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2(a) und 2(b) sind Zeitdiagramme,
in denen die Bildsynchronisations- und Zeilenabtast-Triggersignale
in einem Fernsehempfänger
mit nicht fortlaufend abgetasteter Wiedergabe verglichen werden.
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3(a) bis 3(h) sind Zeitdiagramme,
in denen das Zeilensynchronsignal, die Abstimmspannung, die Oszillatorausgabe-
und Triggersignale verglichen werden, die von der Schaltung der 1 entwickelt werden.
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4 ist
eine Darstellung einer Anzeige, die einen Effekt des Rasterreißens zeigt.
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5(a) und 5(b) sind jeweilige Frequenzspektren
der in 3(d) gezeigten
Signale, die entsprechend eines erfindungsgemäßen Merkmals korrigiert sind.
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6 ist
ein ausführliches
Schaltbild einer beispielhaften Schaltung zum Verschieben der Phase
eines 2fH-Triggersignals
bezüglich
des Bildsynchronsignals.
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7 ist
eine Logiktabelle der Ausgabe der Schaltung nach 6.
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8 ist
ein Blockschaltbild einer Verzögerungsab gleichschaltung
zum Neupositionieren der Phase des 2fH-Triggersignals.
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9 ist
ein Blockschaltbild eines ersten erfindungsgemäßen Aufbaus einer Synchronisierungsschaltung
mit einer ersten Verzögerung
in einem Rückkopplungsweg
und einer zweiten Verzögerung an
einem Ausgang.
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10 ist
ein Blockschaltbild eines zweiten erfindungsgemäßen Aufbaus mit einer Verzögerung in
einem zu einem Frequenzteiler führenden
Rückkopplungsweg.
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11 ist
ein Blockschaltbild eines dritten erfindungsgemäßen Aufbaus mit der Kombination
eines Tiefpaßfilters
und einer Verzögerung.
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12(a) bis 12(f) sind Zeitdiagramme,
in denen das Zeilensynchronsignal, die Abstimmspannung, die Oszillatorausgangs-
und Triggersignale verglichen werden, die durch die Schaltungen
der 9 und 10 entwickelt werden.
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In einer Synchronisierungsschaltung
liefert ein Oszillator ein Ausgangssignal mit einer Frequenz, die
ein höheres
ganzzahliges Mehrfaches als das eines Eingangssynchronsignals ist.
Mit einer auf das Eingangssignal und ein das Ausgangssignal darstellendes
Rückkopplungssignal
reagierenden Steuerschaltung wird ein Steuersignal erzeugt, das
einen Phasen- oder Frequenzunterschied zwischen den Eingangs- und
Ausgangssignalen anzeigt. Der Oszillator reagiert auf das Steuersignal
zum synchronisierten Verfolgen des Ausgangssignals zum Eingangssignal.
Das Steuersignal weist eine periodische Veränderung auf, die in der Regel
eine Abweichung des Oszillatorausgangssignals aus seinem synchronisierten
Verfolgungszustand entsprechend der periodischen Veränderung
ergibt. Um dieser Abweichung entgegenzuwirken, wird die Phase des Ausgangssignals
in bezug auf eine entsprechende Phase der periodischen Veränderung
des Steuersignals verschoben.
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1 zeigt
eine besonders für
einen Fernsehempfänger
bestimmte Synchronisierungsschaltung 22 nach einer beispielhaften
Ausführungsform der
Erfindung. Die Synchronisierungsschaltung 22 enthält eine
erste Phasenregelschleife 24, die auf ein Eingangssynchronsignal 26 mit
einer Synchronfrequenz reagiert, und eine zweite Phasenregelschleife 54,
die auf eine Ausgabe 167 von der ersten Phasenregelschleife 24 reagiert.
Das Eingangssynchronsignal 26 kann die Zeilenabtastkomponente
bzw. das Synchronsignal eines standardmäßigen Bildsignals sein, das
mit einer Frequenz 1fH wiederholt wird. Um fortlaufende
Abtastung bereitzustellen, entwickelt die Synchronisierungsschaltung 22 eine
Triggerausgabe 32 mit einem Mehrfachen der Eingangssynchronfrequenz,
beispielsweise mit dem Zweifachen der Synchronfrequenz bzw. mit
einer 2fH-Frequenz. Dafür erzeugt
ein steuerbarer Oszillator 34 bzw. VCO ein Ausgangssignal
mit einem ersten relativ höheren Mehrfachen
der Synchronfrequenz, wie beispielsweise 32fH. Von mindestens
einem Teiler 42 wird die Ausgabe des Oszillators 34 über eine
Teilungsperiode heruntergezählt,
um ein Triggersignal mit einem unterschiedlichen Mehrfachen der
Synchronfrequenz, wie beispielsweise 2fH in dem gezeigten
Beispiel, bereitzustellen. Andere spezifische Mehrfache der Synchronfrequenz
können
zum Abtasten oder für andere
Zwecke im Fernsehempfänger
benutzt werden.
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In der dargestellten Ausführungsform
werden zwei Frequenzteiler 42, 44 bereitgestellt.
Ein phasenabhängiger
Teiler 42 weist einen durch 16 teilenden, ladbaren
Zähler 74 auf,
um aus der 32fH-Ausgabe des Oszillators 34 ein 2fH-Signal zu entwickeln.
Der andere Teiler 44 teilt mittels eines Zählers 72 durch 32,
um ein 1fH-Signal 48 bereitzustellen, das zum
Phasenvergleich mit dem Eingangssignal 26 in der Phasenregelschleife 24 rückgekoppelt
wird. Das Ausgangssignal 32 mit 2fH ist beispielsweise
an die Ablenkschaltung 52 des Fernsehempfängers angekoppelt,
und stellt ein Trigger- oder Bezugssignal für die zweite Phasenregelschleife 54 bereit,
die der Zeilenablenkwicklung und dem Zeilenkipptransformator des
Fernsehempfängers
zugeordnet ist, die nicht dargestellt sind.
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Das Eingangssynchronsignal 26 und
das durch Teilen der Frequenz der Oszillatorausgabe 36 entwickelte
rückgekoppelte
Phasensynchronisierungssignal 48 liefern Eingaben in einen
Phasenvergleicher 58 zum Vergleichen des Phasensynchronisierungssignals 48 und
des Synchronsignals 26. Von der Phasenregelschleife 24 wird
eine Abstimmspannung 62 mit einem Mittelwert erzeugt, der
das Ausmaß des
Phasenabgleichs der beiden Eingaben darstellt. Der Phasenvergleicher 58 und
das Filter 68 erzeugen eine in 3(b) gezeigte Ausgangswellenform mit
einer periodischen Komponente bei der Synchronfrequenz und einer
Gleichstromkomponente bzw. einem Mittelwert 65. Wenn die
zwei Eingangssignale 26, 48 in ihrer Phase und
Frequenz abgeglichen bleiben, bleibt die Gleichstromkomponente 65 konstant.
Wenn das eine oder das andere der Signale 26, 48 dem
anderen in seiner Phase oder Frequenz vor- oder nachläuft, ändert sich
die Gleichstromkomponente 65. Die Phasenvergleicher-Abstimmspannung 62 wird
mittels eines Filters 68 mit einer Übertragungsfunktion G(s), im
allgemeinen einer Tiefpaßfunktion,
erzeugt, um Steuerung des Oszillators 34 bereitzustellen.
Von der Phasenregelschleife 24 wird auf diese Weise eine
Synchronisation oder Verfolgung der Oszillatorfrequenz und -phase
mit dem Eingangssynchronsignal 26 gesucht und aufrechterhalten.
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Die Frequenzteiler 42, 44 weisen
jeweils eine Teilungsperiode auf, die sie wiederholt durchlaufen. Der
Teiler 42 im Verhältnis
1 : 16 weist einen Vier-Bit-Binärzähler 74 auf.
Der Frequenzteiler 44 im Verhältnis 1 : 32 enthält einen Fünf-Bit-Binärzähler 72.
Der Zähler
im Verhältnis
1 : 32 wird durch die Handlung des Phasenvergleichers 58 und
des Oszillators 34 mit dem 1fH-Eingangssignal 26 synchronisiert,
aber der Zähler 74 im
Verhältnis
1 : 16 muß voreingestellt
werden, um sicherzustellen, daß die
Teilungszyklen der beiden Zähler
an derselben Periode des 32fH-Oszillators 36 beginnen.
Diese Voreinstellung kann durch Ankoppeln der 1fH-Ausgabe des Zählers 72 im
Verhältnis
1 : 32 an den Zähler 74 oder direkte
Verbindung der 1fH-Leitung 49 und der Zähler-Voreinstellungs-Triggerleitung 152 in
der 1 erreicht werden.
Die Teilungsperiode des Zählers 74 beginnt
dann mit derselben 32fH-Periode wie die Teilungsperiode
des Zählers 72,
obwohl der Zähler 74 im
Verhältnis
1 : 16 zwei Teilungsperioden für
jede Teilungsperiode des Zählers 72 im
Verhältnis
1 : 32 durchläuft.
Dies könnte
zu dem oben besprochenen 1fH-Modulationsproblem führen.
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Bei der Ausführung eines erfindungsgemäßen Merkmals
ist der Zähler 74 parallel
ladbar und zum Verschieben der Phase der Teilungsperiode des Zählers 74 im
Verhältnis
1 : 16 und dadurch zum Einstellen der Phase der zur Entwicklung
des Triggersignals 32 benutzten Phase der 2fH-Periode
in bezug auf eine Phase des Synchronsignals 26 wird eine Phasenverschiebungsschaltung 142 bereitgestellt. Dies
ist vorteilhaft zum Eliminieren einer Modulation der heruntergezählten 2fH-Ausgabe 32 der
Synchronisierungsschaltung 22 auf der 1fH-Eingangsfrequenz.
Das Ausgangssignal 32 wird dann durch einen Verzögerungsabgleichblock 160 eingestellt,
um ein Antriebssignal 167 mit dem richtigen Phasenverhältnis zur
ursprünglichen
Synchroneingabe 26 bereitzustellen. Das 2fH-Antriebssignal 167 wird
als die Synchronisierungseingabe in die nachfolgende Phasenregelschleife 54 benutzt.
Die Phasenregelschleife 54 ist von herkömmlicher Art und umfaßt einen
Phasenvergleicher 258, ein Tiefpaßfilter 268, einen
gesteuerten Oszillator 234 zum Antreiben der Ablenkschaltung 52 und
eine 2fH-Zeilenrücklauf-Rückkopplung zum
Phasenvergleicher 258 von der Ablenkschaltung 52.
Ein weiterer Verzögerungsblock 264 kann
beispielsweise-in das Rückkopplungssignal eingefügt werden,
um die Phase zur horizontalen Bild-Zentrierung einzustellen.
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Die Funktionsweise der Synchronisierungsschaltung 22 läßt sich
auf den Zeitdiagrammen der 2(a), 2(b) und 3(a) bis 3(h) erkennen.
Ein für
ineinandergeschriebene Halbbilder angeordnetes, standardmäßiges Bildsignal
enthält
aufeinanderfolgende erste und zweite Halbbilder während aufeinanderfolgender
Bildintervalle. In der 2(a) wird jede
zweite Zeile m, m + 2 zwischen 1fH-Impulsen im Eingangssynchronsignal 26 übertragen,
und die Halbbilder von geradzahligen und ungeradzahligen Zeilen
werden durch aufeinanderfolgende Wiedergabe während abwechselnder Bildperioden
ineinandergeschrieben, um ein Vollbild bereitzustellen. Bei aufeinanderfolgender
Abtastung muß jedoch
die Zeilenabtastrate zweimal so schnell wie die Bildzeilensynchronrate
sein, wie in der 2(b) durch
das Antriebssignal 167 dargestellt ist. Nach der Darstellung in 2(a) und 2(b) sind die 1fH-Impulse und
die 2fH-Impulse gleichphasig. Diese Signale sind idealisiert,
und in einer bestimmten Ausführungsform
kann es auch angemessen sein, die Phase des 2fH-Signals
im Verhältnis
zur 1fH-Eingabe zu verschieben, beispielsweise als Mittel
zum horizontalen Zentrieren des Bildes auf dem Bildschirm.
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Die Zeilentriggerimpulse für die Ablenkschaltung
sollten durch dasselbe Intervall zwischen Impulsen getrennt sein.
Phasenvergleicher 58 erzeugt jedoch eine in 3(b) dargestellte Abstimmspannung 62,
die sich periodisch mit einer 1fH-Rate um einen Mittelwert 65 ändert. Die
durch den Betrieb des Phasenvergleichers erzeugte periodische Komponente kann
durch das Filter 68 verringert, aber normalerweise nicht
vollständig
beseitigt werden. Darüber
hinaus würde
eine übermäßige Filterung
den Schleifengang der Phasenregelschleife auf unerwünschte Weise ändern. So verursacht
die Abstimmspannung 62 eine periodische 1fH-Änderung der Impulsbreite der
Ausgabe 36 des Oszillators 34, die übertrieben
in der 3(c) gezeigt
wird.
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Beispielsweise sind die Impulse 102 am
Ausgang 36 des Oszillators 34 breiter als die
mittlere Impulsbreite über
eine 1fH-Periode, wenn die Abstimmspannung 62 relativ
höher als
ihr Mittelwert 65 ist. Die Impulse 104, die auftreten,
wenn die Abstimmspannung 62 relativ niedriger als der Mittelwert
ist, sind schmaler. Durch die Änderung
wird die Periode des Zählers 72 im
Teilungsverhältnis
1 : 32, mit dem die Phasenregelschleife 24 mit dem Eingangssynchronsignal 26 mit 1fH synchron
gehalten wird, nicht beeinträchtigt,
da sich die längeren
und die kürzeren
Impulse über
die 32 Zyklen über
die Periode des Signals 26 ausgleichen.
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Würde
der Zähler 74 im
Teilungsverhältnis
1 : 16 in einem Zählzyklus
betrieben werden, der am Anfang des Zählzyklus des Zählers 72 im
Teilungsverhältnis
1 : 32 beginnt, dann wird der Zähler 74 im Teilungsverhältnis 1
: 16 durch die 1fH-Änderung
der Impulsbreite beeinflußt,
da die Änderungsperiode mehr
als einen Teilungszyklus des Zählers 74 überspannt.
Der Zähler 74 zählt vornehmlich
Impulse 102 einer überdurchschnittlich
langen Periode über
eine erste 2fH-Teilungsperiode und dann überdurchschnittlich
kurze Impulse 104 in der nächsten Teilungsperiode. Obwohl
die Phasenregelschleife 74 genau auf 1fH synchronisiert
ist, ist das Signal 32 mit 2fH, wie in 3(d) gezeigt, wo das Intervall Δt1 kürzer als
das Intervall Δt2
ist, nicht symmetrisch. Die Verwendung eines Signals 32 mit
der in 3(d) gezeigten
Eigenschaft zum Triggern der Zeilenabtastung bewirkt das in 4 und 5(a) gezeigte Ergebnis. Aufeinanderfolgende 2fH-Zeilenabtastzeilen
L1 und L2 sind in ihrer Dauer und Wiedergabelage ungleich. Das in 5(a) gezeigte Frequenzspektrum
erzeugt zusätzlich
zu dem gewünschten 2fH-Signal
unerwünschte
Frequenzkomponenten bei 1fH und 3fH. Nach der
Darstellung in 4 ist
die praktische Auswirkung das zeilenweise Aufreißen des Rasters.
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Bezug nehmend auf 1 wird nach einem erfindungsgemäßen Aspekt
das Rasterzeilenaufreißen
durch Bereitstellung einer Phasenverschiebungsschaltung 142 zum
Verschieben der Phase der Frequenzteilungsperiode im Teilungsverhältnis 1
: 16 in bezug auf eine Phase des Eingangssynchronsignals 26 gelindert.
Insbesondere wird die Periode im Teilungsverhältnis 1 : 16, während der
der Zähler 74 einen
Teilungszyklus durchzählt,
in bezug auf 1fH-Signale 26, 48 und in
bezug auf die Teilungsperiode des Zählers im Teilungsverhältnis 1
: 32, der durch den Betrieb der Phasenregelschleife 24 mit
dem Eingangssignal 26 synchronisiert ist, verschoben. Der Betrag
dieser Verschiebung genügt
dazu, die Teilungsperiode im Teilungsverhältnis 1 : 16 in bezug auf 1fH-Signale 26, 48 an
eine Stelle zu verschieben, wo einige längere 32fH-Impulse
102 und einige kürzere 32fH-Impulse 104 in
jede Teilungsperiode fallen, so daß aufeinanderfolgende 2fH-Teilungsperioden,
wie durch das Ausgangssignal 32 in der 3(e) gezeigt, im wesentlichen zeitgleich
sind. Anders ausgedrückt
wird die 2fH-Teilungsperiode in bezug auf die Abstimmspannung 62 und
das Rückkopplungssignal 48 ausreichend
verschoben, so daß der
Mittelwert der Abstimmspannung 62 um seine Wechselstrom-Nullspannungslinie 65 herum
während
jedes nachfolgenden Zählzyklus
bzw. jeder nachfolgenden Teilungsperiode im Teilungsverhältnis 1
: 16 der gleiche ist. In den 3a–3h ist diese Phasenoder Zeitverschiebung
durch das Intervall t1–t2
dargestellt.
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Das Ausmaß der Phasenverschiebung der Periode
im Teilungsverhältnis
1 : 16 in bezug auf die 1fH-Periode kann auf eine vorbestimmte gezählte Anzahl
von 32fH-Zyklen eingestellt werden. Diese Anzahl wird so
ausgewählt,
daß das
optimale Phasenverhältnis
zwischen der Periode im Teilungsverhältnis 1 : 16 und der 1fH-Synchronsignalperiode
erhalten wird. Nach der Darstellung in 5(b) hat sich herausgestellt, daß eine Auswahl
der Phase zur 32fH-Periode oder -Zählung, die der optimalen Phase
am nächsten
liegt, die 1fH-Modulation der 2fH-Zeilentriggerfrequenz
um bis zu 18 dB herabsetzt.
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In 1,
in Verbindung mit 6–8, ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform
dargestellt, wo die Phase der Teilungsperioden des Zählers 47 im Teilungsverhältnis 1
: 16 um eine bestimmte gezählte Anzahl
von 32fH-Zyklen in bezug auf die Teilungsperiode des Zählers 72 im
Teilungsverhältnis
1 : 32 und in bezug auf das Eingangssynchronsignal 26 verschoben
werden kann. Die Phasenverschiebungsschaltung 142 enthält eine
zwischen das 1fH-Signal 49 vom Zähler 72 und
einen Voreinstellungseingang 152 des Zählers 74 im Teilungsverhältnis 1
: 16 gekoppelte Zeitschaltung 110. Die Phasenverschiebungsschaltung 142 liefert
eine Zählung,
bei der der Zähler 147 im
Teilungsverhältnis
1 : 16 einen Ausgangsimpuls auf dem 2fH-Triggersignal 32 erzeugt und
damit die Phase des Teilungszyklus bestimmt. In der dargestellten
Ausführungsform
wird die Zählung von
einem Ausgang eines Mikroprozessors oder einer Steuerung 115 des
Fernsehempfängers über die Zeitschaltung 110 beispielsweise
durch Vorbelegen einer Zählung
im Zähler 74 im
Teilungsverhältnis
1 : 16 an einer Flanke des 1fH-Signals eingestellt. Der Zähler 74 kann
dann zwei Teilungsperioden bzw. zwei Folgen von 16 Zählungen
durchlaufen, bis er wieder vorbelegt wird. Es kann nach Bedarf eine
beliebige bestimmte Zählung
vorbelegt werden, um die gewünschte
Phasenverschiebung des 2fH-Signals zu erreichen, bis zu
einer Auflösung
von einem Teil in 16. Der Zähler 74 im Teilungsverhältnis 1
: 16 wird daher mit jedem Zyklus des 1fH-Signals rückgesetzt, wodurch
der Zähler 74 mit
dem Zähler 72 synchron gehalten
wird, und zur gleichen Zeit wird das 2fH-Ausgangssignal 32 aufgrund
der Phasenverschiebung symmetrisiert.
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Die Verwendung des Mikroprozessors 115 zum
Einstellen der Vorbelegungszählung
ist nur eine Alternative.
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Festverdrahtete Brücken, Schaltungsschalter
oder sonstige Mittel sind ebenfalls mögliche Mittel zur Bereitstellung
einer Phasenauswahleingabe 132 in die Eingänge 153 des
Zählers 74.
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In 6 ist
die Phasenverschiebungsschaltung 142 zum Verschieben der
Phase der 2fH-Teilungsperiode in bezug auf eine Phase von
Synchronsignalen 26 oder 48, so daß der Mittelwert
der Abstimmspannung 62 während aufeinanderfolgender Perioden
des 2fH-Ausgangssignals 32 gleich ist, ausführlicher
dargestellt. Durch die mit dem 32fH-Signal synchron laufende Zeitschaltung 110 wird
der Zähler 74 während jedes
1fH-Zyklus vorbelegt. Das Oszillatorausgangssignal 36 mit 32fH ist
durch einen Inverter-Treiber 117 an die Takteingänge von
zwei in Reihe geschalteten D-Flipflops 121, 123 und
an den Takteingang des Vier-Bit-Binärzählers 74 angekoppelt.
Der Zähler 74 wird
vom Mikroprozessor 115 über
einen an den Paralleleingang 153 des Zählers 74 angekoppelten
Vier-Bit-Bus 132 parallel
belegt bzw. voreingestellt. Eine alternative, nicht dargestellte
Möglichkeit
ist eine serielle Buskonfiguration. Der D-Eingang des ersten Flipflops 121 ist über einen
Inverter 119 an das rückgekoppelte
Eingangssynchronsignal 49 mit 1fH angekoppelt,
so daß eine
Zustandsänderung
auf der 1fH-Frequenz
in der nachfolgenden Periode des 32fH-Signals am Ausgang
des Flipflops 121 erscheint und an den D-Eingang des nächsten Flipflops 123 in
der Reihe angekoppelt ist. Der Ausgang des zweiten Flipflops 123 ist
an einen Eingang eines NAND-Gatters 134 angekoppelt, dessen
anderer Eingang über
einen Inverter 136 an den D-Eingang des Flipflops angekoppelt
ist.
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Mit der 32ten Zählung geht die Ausgabe des Zählers 72 mit
Teilungsverhältnis
1 : 32 auf Hoch, was als Signal 49 in den 3(h) und 6 dargestellt ist,
und die Eingabe in den ersten Flipflop 121 geht auf Tief,
ebenso die Ausgabe des NAND-Gatters 34 eine Zählung später. Der
Binärzähler 74 wird
dann vom Bus 132 mit einer vorgewählten Anfangszählung belegt.
Das 1fH-Signal 49 ändert seinen Zustand für mehrere 32fH-Zyklen
nicht, aber das Zählerbelegungssignal
geht nach einem 32fH-Taktzyklus auf Hoch und erlaubt damit
dem Binärzähler 74, 32fH-Impulse
vom spannungsgesteuerten Oszillator zu zählen. Der Zähler 74 zählt 32 Impulse
lang, nämlich über zwei
Teilungsperioden mit 2fH, bis er an der nächsten ansteigenden
Flanke des 1fH-Signals 49 wieder vorbelegt wird.
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Nach dieser Ausführungsform arbeitet der Binärzähler 74 als
der Zähler
im Teilungsverhältnis
1 : 16. Die vier Ausgänge
des Binärzählers 74 sind
als Eingänge
an eine Torschaltung 143 angekoppelt, die während mindestens
einem, aber typischerweise mehreren benachbarten Taktzyklen mit 32fH eine
Impulsausgabe bereitstellt. Die Torschaltung 143 enthält ein NAND-Gatter 144 und
ein NOR-Gatter 148, deren Ausgänge an ein weiteres NAND-Gatter 154 angekoppelt
sind. Zusätzlich
zu der Bereitstellung einer Ausgabe mit einer 1 : 16- bzw. 2fH-Rate
von der gezählten
Ausgabe des 32fH-Oszillators 34 liefert
die Torschaltung 143 einen 2fH-Ausgangsimpuls, der während jeder
2fH-Periode drei 32fH-Taktzyklen
lang auf Tief liegt. Diese Impulsbreite wird aufgrund der in der
Tabelle der 7 dargestellten
Logikanordnung erhalten.
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Der Binärzähler 74 kann auf eine
beliebige Vier-Bit-Ziffer belegt werden und trotzdem fortlaufend umlaufen.
Durch Wählen
der Anfangszählung,
mit der der Binärzähler 74 vom
Bus 132 belegt wird, kann die Phasenlage der drei Tief-Zyklen während jeder 2fH-Periode
an eine beliebige Stelle in den 16 Zählungsstellen mit 32fH,
die während
der 2fH-Teilungsperiode
auftreten, gelegt werden.
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Als Teil einer Fernsehempfänger-Einstellfunktion
wird eine gewünschte
Phasenverschiebung für
die Taktflanke des 2fH-Ausgangssignals 32 in
bezug auf die Taktflanke des Synchronsignals 26 ausgewählt, so
daß der
Mittelwert der Abstimmspannung 62 über aufeinanderfolgende 2fH-Perioden
des Triggersignals 32 gleich ist. Einzelne 32fH-Impulse
des Oszillators 34 dürfen
sich in ihrer Breite ändern,
aber die 2fH-Teilungsperioden sind zeitlich gleich, da die längeren und
kürzeren
Impulse 102, 104 in aufeinanderfolgenden Perioden
ungefähr
gleich verteilt sind, anstatt daß längere Impulse vornehmlich während einer
Periode und kürzere
Impulse vornehmlich während
der nächsten
gezählt
werden. Die Dauer jeder nachfolgenden 2fH-Periode ist infolgedessen
im wesentlichen die gleiche. Nach der Darstellung in 5(b) wird das Frequenzspektrum
des Ausgangssignals 32 im wesentlichen von unerwünschter
Modulation bereinigt. Obwohl Modulation mit der 1fH-Frequenz,
wie oben erläutert,
eliminiert wird, sind die Phasenlagen der Übergänge am 2fH-Signal 32 in
bezug auf die 1fH-Periode verschoben. Es kann vorteilhaft
sein, ein bestimmtes Phasenverhältnis zwischen
dem 2fH-Signal und dem Eingangssynchronsignal aufrechtzuerhalten,
z. B. mit mit dem 1fH-Signal synchronen 2fH-Impulsen, so
daß die
an die zweite Phasenregelschleife 54 angekoppelte Ablenkschaltung 52 im
Gleichschritt mit dem Eingangssynchronsignal 26 arbeitet.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal ist das Phasenverhältnis des
2fH-Ausgangssignals 32 in
bezug auf das Eingangssynchronsignal 26 durch eine allgemein
in der 1 und in einer
spezifischen Ausführungsform
in 8 dargestellte Verzögerungsabgleichschaltung 160 einstellbar.
In der 8 wird die Verzögerung koordiniert
mit der Einstellung der Vorbelegungszählung im Zähler 74 im Teilungsverhältnis 1
: 16 durch Verwendung beispielsweise desselben als Eingaben 153 in
den Zähler 174 gekoppelten
Vier-Bit-Datensignals eingestellt. Die Verzögerungsableichschaltung 160 umfaßt zwei
hintereinandergeschaltete monostabile Schaltungen 164, 166.
Die erste monostabile Schaltung 164 steuert die Zeitverschiebung
bzw. Verzögerung
zwischen Flanken des 2fH-Ausgangssignals 32 und des 2fH-Antriebssignals 167,
das der zweiten Phasenregelschleife 54 zugeführt wird.
Die zweite monostabile Schaltung 166 steuert die Breite der
Impulse des Antriebssignals 167.
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Die monostabile Schaltung 164 liefert
eine beispielsweise durch den Mikroprozessor 115 über die
Zeitschaltung 110 in der 1 gesteuerte
auswählbare
Verzögerung.
Das Ausmaß der
Verzögerung
kann als Einstellfunktion gewählt
werden, so daß sie
mit der Anzahl von 32fH-Zyklen koordiniert ist, um die
das Triggerausgangssignal 32 vom voreinstellbaren Binärzähler 74 verschoben
wurde. Beispielsweise wird die einstellbare Verzögerung der monostabilen Schaltung 164 so
eingestellt, daß sie eine
Bildverschiebung aufgrund der im Teiler 42 eingefügten Verzögerung ausgleicht.
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Die Impulsbreite der monostabilen
Schaltung 164 wird durch die Zeitkonstante eines Kondensators C1
und eines ausgewählten
der Widerstände
R1–Rn bestimmt,
die über
ein Koppelfeld 165 an die monostabile Schaltung 164 angekoppelt
sind. In dem dargestellten Beispiel wird einer von sechzehn Widerständen R1–Rn durch
eine Vier-Bit-Eingabe von der Zeitschaltung 110 ausgewählt. Die
Impulsbreite der monostabilen Schaltung 166 wird durch
die Werte eines Kondensators C2 und eines Widerstandes Ra auf eine
Breite festgelegt, die zur Verwendung in der zweiten Phasenregelschleife 54 geeignet
ist.
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In der dargestellten und beschriebenen
multiplizierenden Phasenregelschleife 24 werden das Ausgangssignal 32 und
das Antriebssignal 167 durch ein erstes Mehrfaches des
empfangenen Bildsynchronsignals 26 erzeugt. Der spannungsgesteuerte Oszillator 34 liefert
Taktsignale 36 mit einem zweiten Mehrfachen der empfangenen
Signalfrequenz, das höher
als das erste Mehrfache ist. Durch Einfügen einer Phasenverschiebung
für die
Teilungsperiode des Teilers 64, um den beschriebenen Phasenabgleich zu
erhalten, wird eine Modulation des Ausgangssignals 32 verhindert.
Die Phase des Antriebssignals 167 wird dann auf die erforderliche
Antriebsphase korrigiert.
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1 und 9–11 stellen
alternative erfindungsgemäße Konfigurationen
dar, in denen Verzögerungsschaltungen
und Frequenzteiler in unterschiedlichen Anordnungen in bezug aufeinander
und in bezug auf das Tiefpaßfilter
und den Oszillator zusammengekoppelt sind. 12(a)–12(f) zeigen
den Zeitablauf von Signalen A–F
an den bezeichneten Stellen in den 9 und 10, vergleichbar mit 3(a)–3(h) und 1.
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In 9 und 10 weisen die Phasenregelschleifen 210, 220 jeweils
einen Phasenvergleicher 201, ein Tiefpaßfilter 202 und einen
VCO 203 auf, die in Reihe an ein 1fH-Synchronsignal D
angekoppelt sind, wobei ein Rückkopplungsweg
mit einem Frequenzteiler 204 und einer Verzögerung 205 zum
Sicherstellen einer symmetrischen Oszillatorausgabe zum Phasenvergleicher 201 zurückführt. Vorteilhafterweise
arbeitet der VCO 203 mit derselben Frequenz wie die nicht
dargestellte Abtastschaltung und erzeugt ein mit dem 1fH-Synchronsignal
D synchronisiertes, symmetrisches 2fH-Antriebssignal. Der Ausgang
E des Phasenvergleichers 201 ist an das Tiefpaßfilter 202 angekoppelt,
dessen Ausgabe F das Steuersignal bzw. die Abstimmspannung für den VCO 203 ist.
Die Ausgabe A des VCO 203 ist in jedem Fall ein symmetrisches 2fH-Signal,
wobei die Zeitdauer abwechselnder Zyklen ta–tb und tb–tc die gleichen ist. In der 9 wird durch den Verzögerungsabgleichblock 206 die
Ausgabe A so eingestellt, daß die
zum Antreiben weiterer Schaltungen, wie beispielsweise der zweiten
Phasenregelschleife 54 der 1,
benötigte
Antriebsphase erreicht wird.
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In 9–11 werden dieselben Bezugsziffern zur
Kennzeichnung entsprechender Schaltungselemente benutzt. Die erfindungsgemäße Schaltung
in 10 bietet dieselben
Verzögerungs-
und Rückkopplungsfunktionen
in einer 2fH-Phasenregelschleife 220,
erfordert aber nur eine Verzögerung,
nämlich die
in den Rückkopplungsweg
eingefügte
Verzögerung 205.
Durch den Frequenzteiler 204 vorgeschaltete Anordnung der
Verzögerung 205 liegt
das an die zweite Phasenregelschleifenschaltung 54 angekoppelte
Ausgangssignal phasenrichtig, und zur gleichen Zeit kann das Rückkopplungssignal
B2 in seiner Phase richtig in bezug zum Ausgang A des VCO 203 eingestellt
werden, um einen symmetrischen Oszillatorbetrieb zu erhalten.
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Nach der Darstellung in 12(a)–12(f) ist die
Ausgabe A des VCO 203 in jedem Fall symmetrisch, aber um
z. B. das Intervall tc–td
zur Synchroneingabe D und zur Abstimmspannung F für VCO 203 phasenverschoben.
In 9 und 12(d) ist das Rückkopplungssignal B mit 1fH
zur Synchroneingabe D phasenverschoben. In 10 und 12(c) ist
das Rückkopplungssignal
B2 nicht nur symmetrisch, sondern phasengleich zur Synchroneingabe
D. Vom Frequenzteiler 204 wird dann die Oszillatorfrequenz
zur Eingabe in den Phasenvergleicher 201 heruntergeteilt.
Dadurch, daß der
VCO 203 in bezug auf die Signale C oder B2 entlang der
Rückkopplungsschleife phasenverschoben
betrieben wird, liefern beide Schaltungen ein symmetrisches 2fH-Signal,
d. h. ohne 1fH-Modulation, und beide Schaltungen liefern ein Phasenvergleichssignal
C an den Phasenvergleicher 201, das die Schaltungen synchron
hält.
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Durch eine weitere erfindungsgemäße, in einer
Phasenregelschleife 230 der 11 dargestellte Konfiguration
wird eine Verzögerung
auf dem Weg der Abstimmspannung bzw. des Steuersignals F anstelle
auf dem Rückkopplungsweg
zum Betreiben des VCO mit einer symmetrischen Ausgabe bereitgestellt.
In der 11 ist für diesen
Zweck die Analogverzögerung 207 an
den Ausgang des Tiefpaßfilters 202 angekoppelt.
Die Tiefpaß-
und Verzögerungsfunktionen
können
beispielsweise in einer einzigen Analogschaltung mit einer mehrpoligen Übertragungsfunktion
erzeugt werden.
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In allen dargestellten erfindungsgemäßen Konfigurationen
erzeugt die Phasenregelschleife eine Oszillatorsteuersignal-Abstimmspannung,
die den Unterschied in der Phase oder Frequenz zwischen dem 1fH-Eingangs-Zeilensynchronsignal
und dem Oszillatorausgang-ssignal anzeigt, wobei die Ausgangssignalfrequenz
ein höheres
ganzzahliges Mehrfaches der Eingangssignalfrequenz beträgt.
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Der Phasendetektor erzeugt selbst
nach dem Filtern eine Abstimmspannung, die eine periodische Veränderung,
d. h. mit einer 1fH-Rate, aufweist. Wenn die Abstimmspannung
an den Oszillatorsteuereingang angelegt wird, erzeugt sie gewöhnlich eine Abweichung
des Oszillatorausgangssignals aus seinem synchronisierten Verfolgungszustand,
d. h. aus seiner mittleren Periode. So erzeugt die zyklische 1fH-Veränderung
der Abstimmspannung eine 1fH-Abweichung aus der mittleren
Periode der 2fH-Oszillatorausgabe. Diese Abweichung könnte bei
anderen Oszillatoren auftreten, die Abtastantrieb mit anderen höheren Mehrfachen
des Eingangs-Synchronsignals
bereitstellen. Aufgrund der durch die Phasenregelschleife gebotenen
Frequenzsteuerung verfolgt die mittlere Periode der Oszillatorausgabe immer
noch die mittlere Periode des Eingangssynchronsignals.
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Der Abweichung der Oszillatorausgabe
wird durch Steuern der Phase des Oszillatorausgangssignals in bezug
auf die Phase der periodischen Veränderung der Abstimmspannung
entgegengewirkt. In der 1 wird
dies durch direktes Verschieben der Phase des 2fH-Ausgangssignals
durch Auswählen des
zutreffenden Zyklus des 32fH-VCO 34, von dem ab
der Teiler 42 sein Herunterzählen beginnt, erreicht. In
den 9 und 10 wird der Oszillatorabweichung
durch Verschieben der Phase des Oszillator-Rückkopplungssignals und in der 11 durch direktes Verschieben
der Phase der durch den Phasendetektor 201 erzeugten Abstimmspannung
entgegengewirkt.