FI64257C - Reglerad oskillator - Google Patents

Description

Ε3^1 ΓβΊ KUULUTUSJULKAISU s λ o c »7 JS»* M <11>UTLÄGGNINCSSKRIFT O^Zb7 ^ (51) Kv.ik.3/Int.ci.3 H 03 L 7/00 r HOO 9/46 SUOMI—FINLAND (21) P*t*nttlh*k«mui — Patantameknlng 763253 (22) Hakamlipllvl —AnaBknlngadag 12.11.76 ^ ' (23) AlkupSIvt — Glltlghatsdtf 12.11.76 (41) Tullut luikituksi — Bllvlt effantlig 20.05-77

Patentti- ja reklfterlhallitua ».. . . , (44) NlhttyUalpanon a kuuL|ulkalnn pvm. — „ D_

Pfttwte- och regiaterstyralMn v 7 Antöktn uttagd och utl.tkrifwn puMkwrad 30.06.83 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus —Begird prlorltet 19-11-75 USA(US) 633^62 (71) RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, N.Y. 10022, USA(US) (72) Leopold Albert Harwood, Somerville, New Jersey, USA(US) (7M Oy Roister Ab (5^) Säädetty oskillaattori - Reglerad oskillator Tämä keksintö kohdistuu signaalioskillaattoripiireihin ja erityisesti jännitesäädettyihin oskilaattoreihin, joille on ominaista helposti toistettavissa oleva amplitudin ja vaiheen ominaisriip-puvuus ja jotka ovat säädettävissä edullisena pidettyyn toimintavaiheeseen ja taajuuteen nähden.

Piirit, joissa tätä keksintöä käytetään soveltuvat erityisen hyvin integroidun piirin tekniikkaan. Kuten tätä sanaa tässä yhteydessä käytetään, tarkoittaa sanonta integroitu piiri yksikkö-rakenteista eli monoliittista puolijohdelaitetta eli sirua, mikä vastaa toisiinsa kytkettyjen aktiivisten ja passiivisten piiriele-menttien muodostamaa piiriä.

Useissa sähkölaitteiden tyypeissä tarvitaan säädettävä oskillaattori, jolle on ominaista oleellisesti symetrinen tai tasapainoi-tettu säätöalue ja yksiköstä toiseen toistettavissa oleva toiminta-riippuvuus. Nämä ominaisuudet ovat erityisen toivottavia jännite-säädetyillä oskillaattoreilla, joita mukavasti käytetään väritele- 2 64257 visiovastaanottimen värikkyyskanavalla, jotta aikaansaataisiin vertailusignaali vastaanotetun värikkyysinforraaation deraoduloimiseksi. Tällaisia oskillaattoreita säädetään tyypillisessä tapauksessa jännitteen mukaisesti, joka on verrannollinen vaihe- ja/tai taajuuseroon paikallisesti käytetyn oskillaattorin vertailusignaalin sekä puls-sisignaalin komponentin välillä vastaanotetussa värikkyyssignaalissa.

Tunnetut jännitesäädettyjen oskillaattoreiden tyypit käyttävät yleisesti yhtä tai useampaa vastus-kapasitanssi (RC) tyyppistä vai-heensiirtopiiriä takaisinkytkennän silmukassa oskillaattorille, jotta toteutettaisiin symetrinen eli tasapainoitettu oskillaattorin säätöalue. Näihin vaiheensäätöpiireihin saattaa sisältyä kiinteäar-voisia komponentteja, jotka aikaansaavat ennakolta määritellyn määrän signaalin vaiheensiirtoa tai sisältyä säädettäviä komponentteja, joita säädetään tähän liittyvällä piiristöllä seurauksena sopivasta säätösignaalista, joka edustaa haluttua vaiheen ja taajuuden toimintaa tällä oskillaattorilla.

Jännitesäädetyillä oskillaattoreilla, joissa käytetään RC vaiheensiirtopiiriä ylläkuvattua tarkoitusta varten saattaa esiintyä tasapainoittamaton säätöalue haitallisena ominaisuutena. Esim. vaiheensiirtopiirin toimintaominaiskäyrä saattaa olla tähän liittyvän piiristön kuormituksen taikka niiden vastus- ja kondesaattori-tyyppisten osien toleranssivaihtelujen häiritsemä, jotka muodostavat vaiheensiirtopiirin. Viimemainittu ominaisuus on erityisen selvästi havaittavissa integroiduissa RC vaiheensiirtopiireissä, koska integroitujen vastuksien ja kondensaattorien absoluuttiarvot saattavat poiketa kolmekymmentäkin prosenttia tai enemmän nimellisarvostaan. Tällaiset tekijät tekevät vaikeaksi ennustaa ennakolta tuloksena olevaa vaiheensiirtoa ja täten ennustaa korjaamattoman oskillaattorin vaihetta ja taajuutta samoinkuin myös oskillaattorin säädön toimialuetta. Yritykset kompensoida näitä tekijöitä, jotta aikaansaataisiin ennakolta ennustettavissa oleva nimellinen ulostulon vaihe ja symetrinen säätöalue tälle oskillaattorille, ovat tyypillisessä tapauksessa sisältäneet "keskittävän" potentiometrin käytön, jotta piiri sovitettaisiin oskillaattorin tasapainotettua säätöä varten. Kuitenkin on suhteellisen suuria diskreettejä komponentteja, kuten potentiometrejä ja tarvetta niiden säätöä varten pidettävä suhteellisen kalliina ja/tai epäluotettavana ja täten yleisesti ottaen vähemmän toivottavana.

3 64257 Tämän mukaisesti tämän keksinnön kohteena on oskillaattori, jonka ulostulo on vaiheeltaan ja/tai taajuudeltaan säädettävissä ennalta määrättyyn vertailutaajuuteen nähden, joka oskillaattori käsittää vahvistinelimet joissa on sisääntulo ja ulostulo, reaktiiviset elimet, joilla on ennalta määrätty resonanssitaajuusvaste, ja jotka on kytketty silmukkaan suljetussa piirissä vahvistinelimien sisääntulon ja ulostulon väliin riittävän suuren regeneraattivisen takaisinkytkennän aikaansaamiseksi, jotta saataisiin vertailuvaihei-nen värähtelysignaali mainitun oskillaattorin ulsotuloon, ja elimet säätösignaalien aikaansaamiseksi, jotka edustavat kyseisen oskillaat-torisignaalin vaihetta ja/tai taajuutta verrattuna ennalta määrättyyn vertailusignaaliin.

Keksinnön mukaisella oskillaattorille on tunnusomaista, että elimistä, jotka on kytketty mainitun oskillaattorin ulostuloon vä-rähtelysignaalin vaihesiirtämiseksi ennalta määrätyn määrän (-90°) mainittuun vertailuvaiheeseen nähden vaihesiirretyn signaalin kehittämiseksi, ohjauselimistö, jotka on kytketty mainittuihin vaiheen-siirtoelimiin vaihesiirretyn signaalin vastaanottamiseksi vastavai-heisten ulostulosignaalien kehittämiseksi, jolloin mainitutohjaus-elimet toimivat mainittujen säätösignaalien perusteella osein valitsemiseksi vastakkaisvaiheisista ulostulosignaaleista, ja elimistä mainittujen ohjauselimien valitsemien osien yhdistämiseksi mainittuun värähtelysignaalien muodostaen yhdistetyn signaalien, joka on resultoiva vaihe ja mainitun yhdistetyn signaalin syöttämiseksi vahvistinelimiin värähtelysignaalien pitämiseksi halutussa riippuvuudessa ennalta määrättyyn vertailusignaaliin nähden.

Oheisissa piirustuksissa:

Kuvio 1 on osittain lohkokaavion ja osittain kaaviokuvan muodossa oleva diagrammi osasta televisiovastaanottimen signaalinkäsit-telypiiristöä, jossa käytetään tätä keksintöä.

Kuvio 2 on kaavioesitys, joka on käyttökelpoinen selitettäessä kuviossa 1 esitetyn piirin toimintaa.

Viitaten nyt kuvioon 1 siinä on esitetty osa väritelevisio-vastaanottimesta, johon sisältyy täydellinen värikkyyden käsittely-piiri ja joka soveltuu valmistettavaksi yhdelle ainoalle monoliittiselle integroidulle piirisivulle 20 (joka on esitetty katkoviivaloh-kona). Kuviossa 1 ei tiettyjä ylimääräisiä värikkyyden käsittelypii- 4 64257 rejä, joilla on tunnettu rakenne, ole yksityiskohtaisesti selitetty, koska tällaisia yksityskohtia ei tule pitää oleellisina nyt kyseessä olevan keksinnön ymmärtämiselle.

Väritelevisiosignaaleja vastaanotetaan antenniin 21 ja ne käsitellään standardeilla väritelevisiosignaalin käsittelypiireillä, joita on osoitettu lohkolla 22. Signaalinkäsittelypiirit 22 sisältävät esim. virittimen, jossa on radiotaajuinen (R.F.) vahvistin ja muunninvaiheet vastaanotettujen signaalien vahvistamiseksi ja siirtämiseksi välitaajuisiksi (I.F.) signaaleiksi. Nämä I.F. signaalit vahvistetaan useissa vahvistinvaiheissa, joihin sisältyy soveliaat taajuusvalinnaiset osat ja ne kytketään videoilmaisimeen, jotka kaikki sijaitsevat lohkon 22 sisällä. Automaattinen vahvistuksen säätö-laitteisto sisältyy myös sekä R.F. että I.F. vahvistimiin. Synkronisoivan signaalin komponenetit, jotka sisältyvät vastaanotettuun signaaliin erotellaan lohkon 22 sisällä ja vaakapoikkeutuspulssit kytketään vastaanottimenjjuovapoikkeutuslaitteistoon 25.

Ylimääräisiä ulostuloja (joita ei ole esitetty), kuten äänisignaalin komponentit, valoisuusarvosignaalin komponentit ja pysty-poikkeutuksen synkronisoinnin komponentit kytketään myös signaalin-käsittelypiireistä 22 muihin osuuksiin vastaanottimessa sinänsä tunnetulla tavalla.

Ilmaistut videosignaalit, jotka aikaansaadaan signaalinkäsit-telypiireissä 22, kytketään värikkyyskaistanpäästösuotimeen 27, joka on järjestetty valitsemaan väriä edustavan signaali-information, joka sisältyy ilmaistuihin videosignaaleihin. Nämä väriä edustavat signaalit muodostavat esim. värierosignaali-informaation (F-Y-, B-Y ja G-Y) muodostettuna amplituudimodulointina tukahdutetun väri-apukantoaallon valittuihin vaiheisiin. Kaistanpäästösuodinpiiri 27 päästää myös läpi väripurskekomponentit lähetetystä signaalista. Niiden yleisradiostandardien vallitessa, joita Yhdysvalloissa käytetään ja jotka ovat tyypillisiä standardeja nyt kyseessä olevan selityksen kannalta asiaa tarkasteltaessa, väripurskeinformaatio lähetetään ainoastaan suhteellisen lyhyen svnkronisointiaikavälin kuluessa, joka seuraa kunkin kuvaa edustavan signaaliosuuden jälkeen vastaten vaakasuuntaista pyyhkäisyjuovaa. Tämä värlpurskesignaali sisältää tyypillisesti noin kahdeksan moduloimattoman aaltomuodon jaksoa, jonka aallontaajuus on yhtä suuri kuin vertailuväriapukantoaalto-signaalissa (likimäärin 3,58 MHz).

5 64257 Väripurskesignaali ja moduloidut, tukahdutetut apukantoaalto-signaalit kytketään suotimesta 27 sisääntulon kytkinnavan 1 kautta integroituun piiriin 20, joka sisältää värikkyyssignaalin käsittely-piiristön. Avaintavat signaalit, jotka saadaan juovapoikkeutuslait-teistosta 25, syötetään porttipiiriin 29 integroidussa piirissä 20 kytkinnavan 2 kautta. Avaintavien signaalien on esitetty sisältävän positiiviseen suuntaan siirtyviä pulsseja, joilla on suhteellisen lyhyt kestoaika (esim. juovan sammutusaikaväli) ja joita erottaa toisistaan suhteellisesti pitempikestoinen aikaväli (kuvaa edustava osuus juovapyyhkäisyjaksosta).

Integroidun piirin 20 puitteissa oleva piiristö sisältää vahvistukseltaan säädetyn ensimmäisen värivahvistimen 30, jonka tehtävänä on säädettävästi vahvistaa sekä tukahdutettua apukantoaaltoa että purskekomponentteja tästä yhdistetystä värikkyyssignaalista, joka syötetään ulos värikkyyskaistanpäästösuotimesta27. Vahvistetut purskesignaalit ensimmäisestä värikkyysvahvistimesta 30 syötetään porttipiirin 29 kautta automaattisen taajuuden ja vaiheen säädön (AFPC) ilmaisimeen 32 sekä myös automaattisen värinsäädön (ACC) piiriin 35.

Mainittuun AFPC-ilmaisimeen 32 syötetään myös värähtelevä vertailusignaali jännitteellä säädetystä värikkyysoskillaattoripii-ristä 55. Tämä AFPC-ilmaisin 32 saattaa esim. olla sitä tyyppiä, jota on kuvattu US-patenttijulkaisussa n:o 3 740 456 myönnetty 19. kesäkuuta 1973 keksijänä Leopold A. Harwood. Tämä AFPC-ilmaisin 32 kehittää ulostulosäätösignaalit edustaen vaiheen ja/tai taajuuden riippuvuutta lähetetyn purskekomponentin ja vertailusignaalin välillä, jonka jännitteellä säädetty oskillaattori 55 kehittää. AFPC-il-maisimen 32 suodatetut ulostulosignaalit syötetään jännitteellä säädetyn oskillaattorin 55 ohjauöasteeseen 90, jonka toimintaa tullaan alempana kuvaamaan yksityiskohtaisemmin.

Mainittu ACC-piiri 35 saa myös purskeinformaation porttipii-ristä 29 ja se kehittää säätöjännitteen, jolla säädetään ensimmäisen värikkyysvahvistimen 30 vahvistuskerrointa. Säätöjännite tästä ACC-piiristä 35 syötetään myös värin sammutuspiiriin 40, joka kehittää säätösignaalin, jolla saatetaan pois toiminnasta toinen värik-kyysvahvistin 44 mustavalkean tai heikon värisignaalilähetyksen aikana, jotta estetään vastaanotin kehittämästä virheellisiä värejä. Moduloitua värikkyysapukantoaaltosignaalikomponenttia, joka aikaan- 6 64257 saadaan porttipiirin 29 toiseen ulostuloon, vahvistetaan edelleen toisessa värikkyysvahvistimessa 44.

Värikkyyden vahvistuksensäätöpotentioraetri 45 on kytkettynä käyttöjännitteen syöttöön, suuruudeltaan noin +11,2 volttia, ja siinä on liuku, joka on kytketty toisen värikkyysvahvistimen 44 sisääntuloon kytkinnavan 3 kautta. Potentiometri 45 muodostaa laitteen, jolla katselija voi säätää niiden kuvien kyllästystilaa (väri-intensiteettiä) , joita televisiovastaanottimen (jota ei ole esitetty) kuvapinnalle aikaansaadaan.

Sävypiirin50 tehtävänä on kehittää säädettävä vaiheensiirto vertailusignaaliin, joka saadaan jännitteellä säädetystä oskillaattorista 55 ennen kuin tämä syötetään värikkyysdemodulaattoriin 53.

Sen vaiheensiirron säätö, jonka sävypiiri 50 kehittää, sallitaan sävyn säätöpotentiometrin 52 avulla, joka on kytketty käyttöjännitteen syöttöön, suuruudeltaan noin +11,2 volttia, ja joka liuku on kytketty sävypiiriin 50 sisääntuloon kytkinnavan 4 kautta. Potentiometriä 52 voi katsoja säätää muuttaakseen purskekomponentin ja sen vertailu-signaalin suhteellista vaihetta, joka syötetään jännitteellä säädetystä oskillaattorista 55 demodulaattoriin 53, niin että katselija saattaa muuttaa toistetun kuvan sävyä siten, että se sopii hänen henkilökohtaiseen käsityskantaansa.

Värikkyysdemodulaattori 53 vastaanottaa myös vahvistetun värik-kyysapukantoaaltosignaalit toisesta värivahvistimesta 44. TTäridemodu-laattori 53 (johon saattaa sisältyä sopivat matrisointipiirit) kehittää värierosignaalit R-Y-, G-Y ja B-Y kytkinnapoihin 5, 6 ja 7. Tällaiset värierosignaalit yhdistetään lopuksi valotiheyssignaaleihin (Y), niin että aikaansaadaan punaista (R), vihreää (G) ja sinistä (B) väriä edustavat signaalikomponentit, jotka syötetään tunnetulla tavalla televisiovastaanottimen kuvaputkelle sopivilla kuvaputken ohjauspiireillä (joita ei ole esitetty).

Värikkyyden käsittelypiiriin 20 sisältyy edelleen jännitteellä säädetty oskillaattori, joka on aikaansaatu tämän keksinnön periaatteiden mukaisesti ja jota yleisesti on merkitty viitenumerolla 55. Oskillaattoriin 55 sisältyy suljetun silmukan oskillaattoriaste 60 sekä erillinen vaiheensäätöaste 90.

Oskillaattoriaste 60 on järjestetty kehittämään jatkuva aalto-signaali nimellisellä värikkyysapukantoaaltotaajuudella (esim. noin 3,58 MHz taajuudella Yhdysvalloissa käytettyjen televisiostandardien mukaisesti). Oskillaattoriaste 60 sisältää vahvistimen, joka muodos- 7 64257 tuu emitterikytketyistä transistoreista 61 ja 62, jotka on järjestetty vahvistamaan ja rajoittamaan oskillaattorisilmukan signaaleja, sekä ulkopuolisen taajuuden määrittelevän resonanssipiirin 63 kytkettynä kytkinnapojen 8 ja 9 väliin. Resonanssipiiri 63 sisältää kaistaleveyden määrävän vastuksen 64, kapeakaistaisen kidesuotimen 65 ja säädettävissä olevan virityskondensaattorin 66 sarjayhdistel-män näiden kaikkien ollessa yhdistetty kytkinnapojen 8 ja 9 väliin. Suodinkondensaattori 67 on yhdistetty vastuksen 64 ja maadoituksen väliin.

Virtalähdetransistori 68 on yhdistetty vahvistintransistorei-den 61 ja 62 toisiinsa kytketyiltä emittereiltä vertailujännitteen (maadoituksen) pisteeseen esijännitevastuksen 79 kautta. Kuormitus-vastus 69 on yhdistetty transistorin 61 kollektorin ja käyttöjännitteen syötön, suuruudeltaan noin +11,2 volttia, väliin, joka viimemainittu on kytkinnavassa 10. Transistorin 62 kollektori on kytketty suoraan käyttöjännitteeseen. Regeneratiivinen vaihtovirtatakaisinkytkentä värähtelyjen ylläpitämiseksi aikaansaadaan takaisinkytkentä-silmukalla, johon sisältyy emitteriseuraajakytketty puskuritransis-tori 70, resonanssipiiri 63 ja toinen emitteriseuraajakytketty pus-kuritransistori 71. Transistorin 70 kanta on yhdistetty vahvistin-transistorin 61 ulostulon kollektorielektrodille vastaanottaakseen niitä signaaleja, joita kehitetään kuormitusvastuksen 69 yli, kun taas transistorin 71 emitteri on kytketty vahvistintransistorin 62 kannan sisääntuloon. Esijännitevastus 81 on yhdistetty kytkinnapaan 8 ja se yhdistää transistorin 70 emitterin maadoitukseen.

Esijännite oskillaattorivahvistimen transistoreiden 61 ja 62 käyttöä varten aikaansaadaan järjestelyllä, johon sisältyy kahden emitterin esijännitetransistori 72, jonka kollektori on yhdistetty käyttösyöttöön, kanta on yhdistetty esijännitteen syöttöön (suuruudeltaan noin +5,4 volttia) esijännitevastuksen 73 kautta ja toinen emitteri on kytketty vahvistintransistorin 61 kannalle. Esijännite-vastus 74 yhdistää esijännitesyötön transistorin 71 kannalle. Esi-jännitejärjestely sisältää edelleen esijännitetransistorin 75, jonka kanta on yhdistetty virtalähdetransistorin 68 kannalle, jonka kollektori on yhdistetty transistorin 72 emitterille ja jonka emitteri on takaisinkytketty maadoitukseen esijännitevastuksen 76 kautta. Vielä toinen esijännitetransistori 74 on kollektoriltaan yhdistetty pusku-ritransistoriin 71 emitterille, sen kanta on yhdistetty virtalähteen 8 64257 transistorin 68 kannalle ja sen emitteri on takaisinkytketty maadoitukseen esijännitevahvistuksen 78 kautta. Tasajännitteisen esi-jännitteen syöttölähde (suuruudeltaan noin +1,2 volttia) tuodaan transistoreiden 68, 75 ja 77 kantaelektrodeille lepotilavirtojen aikaansaamiseksi.

Oskillaattorisignaalit vaiheeltaan ja taajuudeltaan vastaanotetun värikkyyssignaalin purskekomponentista riippuvaisina syötetään transistorin 71 emitteriltä sävypiiriin 50 sekä AFPC-ilmaisimeen 32. Vastaavasti vaiheistetut oskillaattorisignaalit kytketään vastuksien 64 ja kondensaattorin 67 liitospisteestä ulkopuoliseen vaiheensiirto-piiriin 80, joka sijaitsee takaisinkytkentäsilmukan ulkopuolella os-killaattoriasteeseen 60 verrattuna.

Vaiheensiirtopiiri 80 sisältää induktanssin 82, jonka toinen pää on kytketty vastuksen 64 ja kondensaattorin 67 liitospisteeseen. Kondensaattori 83 yhdistettynä induktanssin 82 toisen pään ja maadoituksen väliin ohitetaan vastuksen 85 ja kondensaattorin 86 sarja-yhdistelmällä. Vaiheensiirtopiiri 80 on järjestetty siten, että sillä on suhteellisen alhainen Q (hyvyyskerroin) suuruudeltaan!noin yksikön verran, sen aikaansaadessa viivyttävän vaiheensiirron suuruudeltaan noin 90° resonanssitaajuudella (esim. 3,58 MHz) siihen signaalin, joka syötetään oskillaattoriasteesta 60.

Vaihesiirretyt signaalit piiristä 80, joita tämän jälkeen tullaan kutsumaan kvadratuurisignaaleiksi yhdistetään jännitteellä säädetyn oskillaattorin 55 vaiheensiirtoasteeseen 90 sekä sävy- ja ACC-piireihin 50 ja 35 kytkinnavan 11 sekä emitteriseuraajakytketyn purskuritransistorin 88 kautta.

Vaiheensiirtoaste 90 sisältää tasapainoitetun vahvistimen, jossa on kaksi samanlaista paria differentiaalisesti kytkettyjä transis-toreita 91, 92 sekä 93 ja 94, jotka toimivat säätösignaalien perusteella, joita syötetään AFPC-ilmaisimesta 32 sekä kolmas pari diffe-rentiaalisesti kytkettyjä transistoreita 95 ja 96, joihin syötetään kvadratuurisignaali transistorin 88 emitteriltä. Transistorien 91 ja 92 emitterielektrodit on kytketty yhteen ja niiden kollektorielektro-dit on kytketty vastaavasti transistoreiden 94 ja 93 kollektorielek-trodeille. Transistoreiden 92 ja 93 yhteen liitetyt kollektorit on kytketty suoraan käyttöjännitesyöttöön ja transistoreiden 91 ja 92 yhteenliitetyt kollektorit on kytketty kuormitusvastukseen 69. Transistoreiden 91 ja 93 kantaelektrodit on liitetty yhteisesti säätösig- 64257 9 naalin ulostuloon AFPC ilmaisimesta 32 ja transistoreiden 92 ja 94 kantaelektrodit on yhteisesti yhdistetty AFPC-ilmaisimen 32 esijän-niteulostuloon.

Emitterikytkettyjen transistorien 95 ja 96 kollektorielektro-dit on kytketty vastaavasti transistoreiden 91, 92 sekä 93 ja 94 yh-teenliitetyille emittereille. Virtalähdetransistorin 97 kollektori-emitteritie yhdistää transistoreiden 95 ja 96 yhteenkytketyt emit-terit maadoitukseen esijännitevastuksen 98 kautta. Tasavirtaesiiän-nitelähde, suuruudeltaan noin +1,2 volttia, tuodaan transistorin 97 kannalle lepovirran määrittämiseksi. Käyttöesijännite syötetään transistorin 96 kannalle +5,4 voltin esijännitteen syötöstä transistorin 75 kollektorin kautta ja samanlainen käyttöesijännite syötetään transistorin 95 kannalle transistorin 88, induktanssin 80, induktanssin 82 ja vastuksen 74 kautta. Transistorin 95 kanta vastaanottaa myös kvadratuurisignaalin transistorin 88 emitteriltä.

Jännitesäädetyn oskillaattorin 55 toimintaa, joka laite on esitetty kuviossa 1, tullaan kuvaamaan alla.

Normaalissa toimintavatavassa vastaanotetun värikkyyssignaalin oikeaa demodulointia varten on suotavaa, että oskillaattoriasteesta 60 kytkinnapaan 9 aikaansaatu ulostulosignaali on taajuudeltaan yhtä suuri kuin vastaanotettu purskekomponentti ja kvadratuurivaiheessa (90°) tähän nähden. Haluttu signaalisuhde aikaansaadaan vaiheensäätö-asteella 90 yhteistoiminnassa oskillaattoriasteen 60 kanssa seuraa-vaan tapaan.

Oskillaattoriasteen 60 transistorit 61 ja 62 saavat esijännit-teen itsensä rajoittavaa toimintaa varten sallien oskillaattorisig-naalin saavuttavan ennakolta määrätyn amplitudin kuormitusvastuksen 69 yli. Tämä signaali syötetään suhteellisen alhaisella ulostuloimpe-danssilla seuraajatransistorin 70 emitteriltä viritettyyn piiriin 63. Se taso, jolla rajoittaminen tapahtuu, määrittelee huipusta huippuun jännitteen oskillaattorin ulostulosignaalille kytkinnavassa 9.

Kiteen 65 resonanssitaajuus on värikkyysapukantoaallon taajuuden noin 3,58 MHz läheisyydessä, ja resonanssitaajuus on tarkemmin määritelty säätämällä säädettävää kondensaattoria 66. Kide 65 suodattaa myös suuremman kertaluokan harmoniset aallot oskillaattorin suorakaiteen muotoisesti aaltomuodosta kytkinnavassa 8 aikaansaaden sinimuotoisen aaltomuodon kytkinnapaan 9 (mitä tämän jälkeen tullaan kutsumaan "samavaiheiseksi signaaliksi”). Tätä signaalia siirretään 10 64257 vaiheeltaan oleellisesti yhdeksänkymmentä astetta piirin 80 avulla.

Tuloksena oleva jatkuva-aaltoinen kvadratuurisignaali syötetään kolmanteen pariin differentiaalisesti kytkettyjä transistorei-ta 95 ja 96 kytkinnavan 11 kautta ja transistorille 88 kehittämään yhtä suuret, mutta vastakkaisvaiheiset ulostulot, jotka säädettäväs-ti syötetään kuormitusvastukseen 69 muuttamalla transistoreiden 91-94 kohduktanssia ylemmissä differentiaalisissa pareissa funktiona säätömerkkien suuruudesta AFPC-ilmaisimen 32 ulostulossa. Tämä AFPC-ilmaisin 32 saa pursketiedon porttipiiristä 29 ja samavaiheisen signaalin oskillaattoriasteesta 60 kehittäen säätösignaaleja, jotka edustavat vaihetta ja/tai taajuuden erotusta samavaiheisen signaalin ja purskekomponentin välillä. Mainitun AFPC-ilmaisimen 32 toimintaa kuvataan yksityiskohtaisemmin US-patentissa 3 740 456, johon jo edellä on viitattu.

Kun oskillaattorin vertailusignaali kytkinnavassa 9 on vastaanotettu purskesignaali ovat oikeassa vaihe- ja taajuus riippuvuudessa toisiinsa nähden (toisin sanoen samataajuisia ja yhdeksän-kymmenen asteen vaihesiirrossa keskenään), kehittää AFPC-ilmaisin 32 kuhunkin ulostulojohtoon säätösignaaleja, jotka ovat keskenään yhtä suuria. Transistorit 91 ja 94 johtavat tämän takia kumpikin samanlaiset, mutta vastakkaissuntaiset signaalivirrat vastaten kvadratuu-risignaalia, joka syötetään transistoreista 95 ja 96, jotka signaali-virrat yhdistettynä kumoavat toisensa vastuksessa 69. Täten, kun oskillaattoriasteen 60 ulostulo on vaiheeltaan ja taajuudeltaan oikein purskeeseen verrattuna, ei vaiheensäätöaste 90 vaikuta oskillaattoriasteen 60 ulostuloon. Kun oskillaattori ja purskesignaalit poikkeavat keskenäisestä halutusta riippuvuudesta, kehittää AFPC-ilmaisin 32 säätösignaaleja, jotka ovat suuruudeltaan erilaiset. Transistorit 91 ja 94 johtavat tällöin keskenään eri suuruiset määrät kvadratuuri-signaalivirtoja kehittäen tuloksena olevan kvadratuurisignaalikompo-nentin vastukseen 69, jonka suuruuden ja napaisuuden määrää suhteellinen suuruus ja napaisuus säätösignaaleissa, joita AFPC-ilmaisin 32 aikaansaa. Tällä tavoin kehitetään kvadratuurisignaalien positiivisia tai negatiivisa osuuksia vastuksen 69 yli säätösignaalien suuruuden ja napaisuuden mukaisesti, jotka syötetään AFPC-ilmaisimesta 32 transistoreiden 91, 92 sekä 93 ja 94 kantaelektrodeille (syöttäen ne sinne) . Symmetrinen säätö aikaansaadaan tasapäinoitetun vahvistimen toi- 11 64257 minnalla vaiheensäätöasteessa 90.

Tulisi todeta, että vaiheensäätöasteen 90 lepotilan olosuhteissa virtalähdetransistorin 97 kehittämä virta jakaantuu oleellisesti yhtäsuuriin osuuksiin samalla tavoin esijännitettä saavien transistoreiden 95 ja 96 kesken. Kun AFPC-ilmaisimen 32 lepotilaulos-tulot ovat yhtä suuret (toisin sanoen ei mitään virhesignaalia), jakautuvat transistoreiden 95 ja 96 kollektorivirrat oleellisesti yhtä suuriksi tämän jälkeisissä ensimmäisessä ja toisessa parissa diffe-rentiaalisesti kytkettyjä transistoreita 91, 92 sekä 93 ja 94. Transistoreiden 91 ja 94 kollektorivirrat yhdistyvät kuormitusvastukses-sa 69 kehittäen lepotilan kuormitusvirran, joka on puolet siitä virrasta, joka syötetään transistorin 97 kautta. Tulisi myös todeta, että kun oskillaattoriaste 60 on viritetty oikein värin apukanto-aallon taajuuteen, niin kuin oikein vaiheistettu signaali aikaansaadaan kuormitusvastuksen 69 yli, palaavat AFPC-ilmaisin sekä vai-heensäätöaste 90 nollavirheen tilanteeseen.

Oskillaattoriasteen 60 ja vaiheensäätöasteen 90 signaalien yhdistämisen vaikutusta havainnollistetaan kuvion 2 kaaviossa.

Kuvio 2 kuvaa vektoridiagrammaa, joka havainnollistaa vaihe-vaihteluiden aluetta siinä yhdistetyssä signaalissa, joka muodostuu vastuksen 69 yli. Vektori Rg edustaa ulostulosignaalia oskil-laattoriasteesta 60 nimellisine vertailuvaiheineen suuruudeltaan nolla astetta. Oskillaattorisignaalinmerkin PQ suuruus on oleellisesti vakio, mikä määräytyy oskillaattorivahvistimen 61 ja 62 rajoittavasta toiminnasta. Tässä esimerkkitapauksessa vastaa signaali Rg myös tuloksena olevaa signaalia, joka kehitetään vastuksen 69 yli kvadra-tuurisignaalin puuttuessa, joka syötetään vaiheensäätöasteesta 90 (toisin sanoen kun vastaanotettu purskesignaali ja vertailusignaali oskillaattoriasteesta 60 ovat keskenään kvadratuurisuhteessa).

Vektori P^ edustaa kvadratuurisignaalia vaiheensäätöasteesta 90 kun riippuvuus purskesignaalin ja oskillaattoriasteen 60 signaalin välillä poikkeaa normaalista toiseen äärimmäisyyteen (se tahtoo sanoa maksimisuuruinen säätösignaalinulostulo toiseen suuntaan AFPC-ilmai-simesta 32). Tässä tilanteessa kvadratuurisignaaliin P^ suuruus on yhtä suuri kuin esim. oskillaattorisignaalin Rg suuruus ja tuloksena oleva signaali R^ vaihekulmineen θ-^ suuruudeltaan noin +4 5° vektoriin Rg verrattuna muodostuu, kun signaalit P^ ja Rg yhdistetään keskenään vastuksessa 69. Kun pienempi vaiheen/taajuuden poikkeama samaan suun- 12 64257 taan on olemassa kehittäen pienemmän säätösignaalin AFPC-ilmaisimes-ta 32, muodostetaan tuloksena oleva signaali Rj vaihekulmineen kun oskillaattorisignaalimerkki RQ ja pienempi osuus kvadratuurisignaalista V2 yhdistetään keskenään. Kun haluttu riippuvuus purske- ja oskillaattorisignaalienmerkkien välillä poikkeaa toiseen äärimmäisyyteensä saakka, syötetään napaisuudeltaan vastakkainen kvadratuuri-signaali P^ vaiheensäätöasteesta 90. Tätä tilannetta varten on signaalin P^ suuruus yhtä suuri kuin esim. mitä on oskillaattorisignaa-lin RQ suuruus ja tuloksena oleva signaali vaihekulmineen suuruudeltaan noin -45° vektoriin RQ verrattuna saadaan muodostumaan, kun signaalit P^ ja Rg yhdistetään keskenään.

Ylläkuvatun toiminnan ansiosta voidaan ennakolta ennustettavissa oleva ja oleellisesti symmetrinen vaiheensäätöalue noin 90° suuruudeltaan (se on + 45°) olettaa saatavan yhdistetystä signaalista, joka kehitetään vastuksen 69 yli. Yhdistetty signaali kytketään transistorin 70 avulla resonanssipiiriin 63 oskillaattoriasteessa 60 ja sen tehtävänä on säätää toimintataajuutta ja vaihetta oskillaattoriasteessa 60. Muutos käyttötaajuudessa on fuktio resonanssipiirin 63 kaistanleveydestä ja se vaiheensiirron määrä, joka oskillaattorisil-mukkaan muodostetaan, määräytyy yhdistetystä signaalista, joka muodostetaan vastuksen 69 yli. Tämän johdosta taajuuden muutos (Af) oskillaattoriastessa 60 on matemaattisesti määriteltävissä lausekkeella: Δ f = 1/2 B tan Θ jossa: B = resonanssipiirin 63 kaistanleveys ja Θ = yhdistetyn signaalin vaihekulma kehitettynä vastuksen 69 yli.

Oskillaattoriasteen 60 toimintataajuus pysyy muuttumattomana kvadratuurisignaalin puuttuessa, joka syötetään vastukseen 69 vaiheensäätöasteesta 90, kun oskillaattorisignaalin taajuus ja purske-signaalin taajuus ovat oleellisesti yhtä suuria keskenään. Vastuksen 69 yli kehitetty signaali, joka syötetään resonanssipiiriin 63, vastaa täten oskillaattorin vertailusignaalin nimellisellä nolla-asteen vertailuvaiheella. Positiiviset tai negatiiviset poikkeamat halutusta taajuusriippuvuudesta johtavat vastaavan positiivisen tai negatiivisen 13 64257 kvadratuurisignaalimäärän syöttämiseen vaiheensäätöasteesta 90 tuloksena olevan signaalin muodostamiseksi, jossa vaihekulma Θ edustaa vaiheenpoikkeamaa kun kvadratuurisignaali ja vertailusignaali yhdistetään vastuksessa 69. Oskillaattoriasteen 60 käyttötaajuus muuttuu ylläesitetyn lausekkeen mukaisesti vastaten purskesignaalin taajuutta ja nettosuuruinen vaiheensiirto takaisinkytkennän silmukan yli oskillaattoriasteessa 60 pysyy nollasuuruisena värähtelyn ylläpitämiseksi.

Sen lisäksi että jänniteohjatulla oskillaattorilla 55 on ennakolta ennustettavissa oleva ja symmetrinen säätöalue aikaansaa se,kun sitä käytetään väritelevisiovastaanottimessa, suotavasti myös samavaiheisen ja kvadratuurivaiheisen oskilloivan vertailusignaalin B-Y ja R-Y väriero apukantoaaltosiqnaalien demoduloimiseksi. Tässä tapauksessa kehitetään (R-Y) ja (B-Y) vertailusignaalit vastaavasti oskillaattoriasteella 60 ja vaiheensiirtopiirillä 80. Muita riippuvuuksia voidaan luonnollisestikin käyttää. Esim. voidaan oskillaattoriasteen 60 ulostuloa siirtää 90° kytkemällä AFPC-ilmaisimen 32 sisääntulo vaiheensiirtimen 80 ulostuloon.

Voidaan todeta, että vastus 64 on mitoitettu aikaansaamaan resonanssipiirille 63 kaistanleveyden suuruusluokaltaan 1000 Hz (keskittyy nimelliselle, 3,58 MHz oskillaattoritaajuudelle) -3 db pisteessä. Tämä 1000 Hz kaistanleveys muodostaa + 500 HZ lukitusalueen os-killaattoriasteelle 60, mikä on riittävä ottaen huomioon tyypillisesti esiintyvä oskillaattorin ryömintä, joka ovat peräisin lämpötilan ja kosteuden muutosten vaikutuksista esim. kiteeseen 65. Tällainen kaistanleveys sallii myös riittävän piirivahvistuksen tuomatta mukanaan taipumusta aikaansaada satunnaisia signaaleja. Vastus 64 yhdessä kondensaattorin 67 kanssa toimii myös vaimentaen signaalin korkeamman kertaluokan harmonisia eli yliääniä, joita saattaa kehittyä seurauksena loiskapasitansseista kiteen 65 kytkinnapojen yli. Tällainen vaimenninjärjestely välttää yliäänivärähtelyjen haitalliset vaikutukset häiritsemättä takaisinkytkentäsilmukan vahvistusta.

Voidaan myös todeta, että vaiheensiirtopiiri 80 voidaan valita kehittämään muukin kuin 90° vaiheensiirto riippuen sen laitteen tarpeista, jonka kanssa säädettyä oskillaattoria käytetään. Esitettyä tyyppiä oleva vaiheensiirtopiiri 80 omaa toivottuna luontaisena ominaisuutenaan sen, että se aikaansaa resonanssissa ennakolta ennustettavissa olevan määrän vaiheensijrtoa myöhemmin piiristön vaiheen- 14 64257 siirtopiiriin aiheuttamasta kuormituksesta riippumatta. Vaiheen-siirtopiiri 80 aikaansaa minimisuuruiset sisäänsyötön vaihevirheet ja on täten edullisesti käytettävissä piireissä, joissa nimellinen vaihe tulisi säilyttää.

Vaiheensiirtopiirin 80 induktanssi 82 on suhteellisen halpa ja helposti saatavissa oleva. Induktanssille 82 ei tarvitse olla korkeata toleranssia ja vaihtelut tämän induktanssin arvossa johtuen vanhentumisesta ja lämpötilamuutoksista ovat siedettävissä.

Suhteellisen alhainen tekijä Q (likimäärin yksikkö tässä tapauksessa) , joka on valittu vaiheensiirtopiiriä 80 varten johtaa kaistanleveyteen, joka on oleellisesti suurempi kuin kaistanleveys korkean Q tekijän resonanssipiirillä 63. Vaiheensiirtopiiri 80 ei täten aikaansaa haitallista reaktiivista vaiheensiirtokomponenttia, joka estäisi oskillaattoriasteen 60 toimintaa. Vielä toinen toivottu seuraus vaiheensiirtopiirin 80 leveästä kaistanleveydestä on se, että kondensaattorin 67 sallitaan suodattaa harmonisia aaltoja, joita kiteessä 65 saattaa muodostua ilman että aikaansaataisiin ylimääräistä haitallista vaihesiirtymää.

Vaikkakin tätä keksintöä on kuvattu erityisen piirisuoritus-muodon yhteydessä, tulisi huomata, että muita järjestelyjä pystyy alan asiantuntija toteuttamaan poikkeamatta tämän keksinnön puitteista. Esim. voidaan käyttää aktiivisia, signaaleja yhdistäviä piirejä esitetyn yhdistävän vastuksen 69 sijaan ja myös muita järjestelyjä voidaan käyttää esitetyn LC piirin 80 sijaan, jotta aikaansaataisiin vaihesiirretty (kvadratuurinen) signaali. Tämän lisäksi voidaan sää-tösignaali syöttää vaiheensäätöasteen 90 transistoreihin 95 ja 96 yksinapaisella tai tasapainotetulla tavalla. Edelleen voidaan vaiheensäätöasteen 90 ylemmän ja alemman lohkon tehtävät vaihtaa keskenään.

Vastaavasti vaiheensiirtopiiri 80 voidaan sisällyttää ja tehdä osaksi resonanssipiiriä 63 kuten esim. kaskadikytkemällä kaksi 90° vaiheensiirtopiiriä kytkinnapojen 8 ja 9 väliin JC:ssä 20 ja kytkemällä kytkinnapa 11 suoraan vaiheensiirtopiirien liitoskohtaan.

Claims (9)

1. Oskillaattori, jonka ulostulo on vaiheeltaan ja/tai taajuudeltaan säädettävissä ennalta määrättyyn vertailutaajuuteen nähden, joka oskillaattori käsittää vahvistinelimet (60) joissa on sisääntulo (9) ja ulostulo (8), reaktiiviset elimet (63), joilla on ennalta määrätty resonanssitaajuusvaste, ja jotka on kytketty silmukkaan suljetussa piirissä vahvistinelimien (60) sisääntulon (9) ja ulostulon (8) väliin riittävän suuren regeneratiivisen takaisinkytkennän aikaansaamiseksi, jotta saataisiin vertailuvaiheinen väräh-telysignaali mainitun oskillaattorin ulostuloon, ja elimet (32), sää-tösignaalien aikaansaamiseksi, jotka edustavat kyseisen oskillaatto-risignaalin vaihetta ja/tai taajuutta verrattuna ennalta määrättyyn vertailusignaaliin, tunnettu elimistä (80) , jotka on kytketty mainitun oskillaattorin ulostuloon värähtelysignaalin vaihesiirtämiseksi ennalta määrätyn määrän (-90°) mainittuun vertailuvaiheeseen nähden vaihesiirretyn signaalin kehittämiseksi, ohjaus-elimistö, (90), jotka on kytketty mainittuihin vaiheensiirtoelimiin (80) vaihesiirretyn signaalin vastaanottamiseksi vastavaiheisten ulostulosignaalien (P^ ja P^) kehittämiseksi, jolloin mainitut oh-jauselimet toimivat mainittujen säätösignaalien perusteella osien valitsemiseksi vastakkaisvaiheisista ulostulosignaaleista ja elimistä (69) mainittujen ohjauselimien valitsemien osien yhdistämiseksi mainittuun värähtelysigraaliin muodostaen yhdistetyn signaalin, joka on resultoiva vaihe (β) ja mainitun yhdistetyn signaalin syöttämiseksi vahvistinelimiin värähtelysignaalin pitämiseksi halutussa riippuvuudessa ennalta määrättyyn vertailusignaaliin nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen oskillaattori, tunnet-t u siitä, että elimet (80) värähtelysignaalin vaihesiirtoa varten ja ohjauselimet (90) on kytketty vahvistinelimien (60) suljetun piirin takaisinkytkentäsilmukan ulkopuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen oskillaattori, tunnet-tu siitä, että ohjauselimet (90) sisältävät tasatun vahvistimen (90) jossa on signaalisisääntulo vaihesiirretyn signaalin vastaanottamiseksi, ohjaussisääntulo säätösignaalien vastaanottamiseksi sekä ulostulo säädettävissä olevien määrien mainitusta vaihesiirretystä signaalista aikaansaamiseksi vasteena säätösignaalin. ie 64257

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen oskillaattori, tunnettu siitä, että tasattu vahvistin (90) sisältää ensimmäisen vahvistimen (91), jossa on signaalisisääntulo ja ulostuloineen, toisen vahvistimen (94), joka on samanlainen kuin ensimmäinen vahvistin (91) ja jossa on signaalisisääntulo sekä ulostulo, kolmas vahvistin (95, 96) jossa on sisääntulo, johon syötetään mainittu vaihesiir-retty signaali ja vastakkaisvaiheisten signaalien ulostulot jotka on kytketty ensimmäisen (91) ja toisen (94) vahvistimen vastaaviin sig-naalisisääntuloihin, elimet säätösignaalien syöttämiseksi ensimmäiselle (91) ja toiselle (94) vahvistimelle niin, että niiden keskinäistä virranjohtavuutta vaihdellaan ja elimet toistensa suhteen vastakkaisvaiheisiksi sovitettujen ensimmäisen (91) ja toisen (94) vahvistimen ulostulojen summaamiseksi yhdistetyn ulostulosignaalin aikaansaamiseksi tasattua vahvistinta (90) varten vastaten vaihe-siirretyn signaalin osaa, jonka suuruus ja napaisuus määräytyy säätösignaalien suuruudesta ja napaisuudesta.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen oskillaattori, tunnet-t u siitä, että ensimmäinen vahvistin sisältää edelleen ensimmäisen (91) ja toisen (92) emitterikytketyn transistorin parin, että toinen vahvistin edelleen sisältää toisen, kolmannen (93) ja neljännen (94) emitterikytketyn transistorin parin, että toisen (92) ja kolmannen (93) transistorin kollektorielektrodit on kytketty yhteen ja liitetty käyttöjännitelähteeseen, että kolmas vahvistin sisältää kolmannen, viidennen (95) ja kuudennen (96) emitterikytketyn transistorin parin, joiden kollektorit on liitetty ensimmäisen vastaavasti toisen parin transistoreiden yhteenliitettyihin emittereihin ja joiden emitterit on kytketty yhteisesti käyttötasavirtalähteeseen ja joilla on samalla tavoin esijännitetyt kantaelektrodit, joista ainakin toista syötetään mainitulla vaihesiirretyllä signaalilla, että mainitut elimet säätösignaalien syöttämiseksi ensimmäiseen ja toiseen vahvistumeen käsittävät ensimmäisen (91) ja kolmannen (93) transistorin kantaelekt-rodien yhteenkytkennän ja toisen (92) ja neljännen (94) transistorin kantaelektrodien yhteenkytkennän, jolloin ainakin toista yhteenkyt-kettyjen kantaelektrodien paria syötetään mainitulla säätösignaalilla ja että mainitut summauselimet käsittävät ensimmäisen (91) ja neljännen (94) transistorin kollektorielektrodien yhteenkytkennän.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen oskillaattori, tunnet-t u siitä, että mainittu yhdistämiselin käsittää laajakaistaisen impe- 17 64257 danssin (69).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen oskillaattori, tunnet-t u siitä, että mainittu yhdistämiset in käsittää vastuksen (69).

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen oskillaattori, tunnet-t u siitä, että mainitut elimet (80) värähtelysignaalin vaihesiir-toa varten käsittävät LC-sarjaresonanssipiirin (80).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen oskillaattori, tunnet-t u siitä, että mainittu LC-verkko (80) sisältää induktanssikelan (82), jonka toiseen päähän syötetään mainittu värähtelysignaali ja vastuksen (85) ja kondensaattorin (83) rinnakkaisyhdistelmän kytkettynä tämän induktanssikelan toiseen päähän muodostamaan suhteellisen pienen Q-arvon omaavan resonanssiverkon mainitun induktanssikelan kanssa. ιβ 64257