FI85433C - Kretsarrangemang foer kompensering av temperaturdriften i en fasdetektor. - Google Patents

Description

1 85433

Piirijärjestely vaihedetektorin lämpöryöminnän kompensoimiseksi 5 Keksintö liittyy PLL-silmukan (vaihelukittu silmukka) analogisen vaihedetektorin DC-tason lämpötilaryömintään patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaisesti. Tulevien signaalien keskinäisen vaihe-eron pysyessä vakiona lähtötaso ryömii lämpötilan muuttuessa. PLL-silmukassa haitallista lämpötila-10 ryömintää esiintyy myös silmukkasuodattimessa ja jänniteoh-jatussa VCO-oskillaattorissa.

Vaihelukittua PLL-silmukkaa voidaan käyttää FM-signaalin ilmaisuun FM-IF-välitaajuuspiireissä.

15

Vaihelukitussa silmukassa, kuvio 1, eri toimintojen lämpö-ryöminnät saavat yhdessä aikaan VCO-oskillaattorin keskitaa-juuden siirtymisen sivuun siinä määrin, että silmukkaa ei saada lukittumaan tai että sen pitäminen lukossa muodostuu 20 ongelmaksi.

Näin tapahtuu erikoisesti silloin, kun silmukkasuodatin on mitoitettu kapeakaistaiseksi ja kun tulevan IF-signaalin taso pienenee nimellisarvostaan. Tämä tilanne esiintyy esim. 25 vastaanottimen kuunnellessa pelkkää kohinaa ja rajoitinvah-vistimen lähtösignaalin amplitudin jäädessä vajaaksi.

Teoriassa on mahdollista tehdä PLL-silmukan jokainen lohko lämpötilan suhteen täysin stabiiliksi, mutta reaalisessa 30 maailmassa esiintyy aina jonkinasteista lämpötilaryömintää.

Yksinkertaisimmillaan PLL-silmukan silmukkasuodatin käsittää vain vastuksia ja kondensaattoreita. Silloin silmukassa voi periaatteessa esiintyä lämpöryömintää vain vaihedetektorissa 35 ja VCO-oskillaattorissa.

Lämpöryömintöjen suhteen voidaan käyttää seuraavia kompen-sointitapoj a: 2 85433 A: Mikäli lohkojen lämpötilaryöminnät ovat toisilleen vastakkaisia, on ongelma poistettu. Tämä kuitenkin sillä edellytyksellä, että lämpötilakertoimet muuttuvat lineaarisesti 5 tai että epälineaarisuudet ovat toisilleen peilikuvia. On odotettavissa, että suurella lämpötilamuutoksella (muutosalue noin 100°C) kertoimet eivät täysin kumoa toisiaan. Tällöin lukossa pysyminen tai lukkiutuminen vaikeutuu ääri-lämpötiloissa. Tämä näkyy myös ilmaisutuloksen säröytymise-10 nä.

B: Silmukkasuodattimeen voidaan summata tarvittava erojänni-te kompensoimaan lämpötilan aiheuttamat ryömintävirheet. Erojännitteen tarkkuusvaatimus muodostuu ongelmaksi, jos 15 ryömintävirheet ovat samansuuntaisia.

Yleisimmät kompensointitavat ovat PLL-piireissä tähän asti olleet kohdan A mukaiset ratkaisut. Toisaalta PLL-IF-piirejä on saatavana kaupallisesti erittäin vähän, joten esimerkki-20 vaihtoehtoja ei ole kovin paljon. Kokemusten mukaan käyttö-lämpötilan ääriarvoilla piirin lukossa pysyminen ja lukkiutuminen on ongelma pienillä signaalitasoilla.

Keksinnön tehtävänä on löytää piirijärjestely, jolla vaihe-25 detektorin lämpöryömintä kompensoidaan yksinkertaisella ja taloudellisella tavalla.

Keksinnön mukaisesti asetettu tehtävä ratkaistaan piirijärjestelyllä, jolle on tunnusomaista se, että vaihedetektoril-30 la on differentiaalinen lähtö, joka kytketään silmukkasuo-dattimessa operaatiovahvistimen tulonapoihin (- ja +), jolloin operaatiovahvistimen tulonavoissa esiintyvä yhteis-muotoinen vaihedetektorin lämpötilatoiminta on oleellisesti eliminoitu vahvistimen lähdössä.

. : 35

Vaiheilmaisimen komplementaaristen lähtöjen kytkeminen differentiaalivahvistimeen on sinänsä tunnettua esim. US-patentista 3 389 621 ja 4 155 050. Näissä tunnetuissa rat- 3 85433 kaisuissa on vaihedetektori kuitenkin digitaalinen, jolloin sekä ongelmat että kytkennät ovat erilaisia kuin analogisessa toteutuksessa.

5 Keksinnön mukaisessa kytkennässä vaihedetektorin lämpötila-ryömintä ei näy silmukkasuodattimen lähdössä, joten VCO-os-killaattorin lämpöryömintä jää periaatteessa ainoaksi virhe-tekijäksi .

10 Operaatiovahvistin itse aiheuttaa uuden offset-lämpötilaryh-män, mutta tämä ryömintä on kertaluokkaa pienempi kuin vaihedetektorin ryömintä.

Menetelmän mukainen kytkentä tarjoaa lisäominaisuutena mah-15 dollisuuden säätää kätevästi VCO-oskillaattoria.

Seuraavassa keksintöä selitetään erään suoritusesimerkin ja siihen liittyvän piirustuksen avulla, jossa 20 kuvio 1 esittää lohkokaaviona vaihelukitun silmukan kytkennän, ja kuvio 2 esittää vaihelukitun silmukan, jossa on keksinnön mukainen piirijärjestely.

25 Kuviossa 1 oleva vaihelukittu silmukka käsittää vaihedetektorin 1, silmukkasuodattimen 2 ja jänniteohjatun VCO-oskil-laattorin 3. Välitaajuinen signaali IFin tuodaan vaihedetektorin 1 tuloon. FM-demodulaattorin lähtösignaali on Uout. Stabiilissa tilassa signaalin IFin ja VCO-oskillaattorin 30 lähtösignaalin Fvco vaihe-ero on 90°.

Keksinnön mukaisessa piirijärjestelyssä kuviossa 2 on PLL-silmukan vaihedetektorin 1 lähtö differentiaalinen, ja sil-mukkasuodattimessa 2 käytetään operaatiovahvistinta 4.

35 Tässä keksinnössä käytetään hyväksi differentiaalivahvistimen perusominaisuutta vaimentaa yhteismuotoista signaalia.

4 β 5 4 ό 3

Kun vaihedetektorin 1 lähtö I muuttuu lämpötilan mukana esim. positiivisemmaksi, niin myös lähtö II muuttuu samaan suuntaan vastaavalla määrällä. Koska muutokset ovat differentiaalivahvistimen kannalta yhteismuotoisia signaaleja, 5 ei operaatiovahvistin 4 vahvista muutosta. Yhteismuotoisen signaalin valmennussuhteessa saavutetaan paras tulos, jos kytkennän resistanssit R ovat arvoltaan yhtä suuria.

Toisaalta, kun vaihedetektorin 1 tulosignaalien IFin ja Fvco 10 keskinäinen vaihe-ero muuttuu, muuttuvat lähtöjen I ja II

tasot vastakkaisesti ja operaatiovahvistin 4 vahvistaa tämän vaihe-eromuutoksen.

Silmukkasuodatin 2 voidaan jakaa operaatiovahvistimen takai-15 sinkytkentähaaroihin symmetrisesti, jota kuviossa esittävät lohkot 2a ja 2b.

Keksinnön mukaisessa kytkennässä vaihedetektorin 1 lämpöti-laryömintä ei näy silmukkasuodattimen 2 lähdössä, joten VCO-20 oskillaattorin 3 lämpöryömintä jää periaatteessa ainoaksi virhetekij äksi.

Operaatiovahvistin 4 itse aiheuttaa uuden offset-lämpötila-ryöminnän, mutta tämä ryömintä on kertaluokkaa pienempi kuin 25 vaihedetektorin 1 ryömintä.

Menetelmän mukainen kytkentä tarjoaa lisäominaisuutena mahdollisuuden säätää kätevästi VCO-oskillaattoria 3 operaatio-vahvistimen 4 ei-invertoivan tulon kautta jännitteellä Uref. 30 Mikäli vaihedetektorin 1 tulojen vaihe-ero on 90° (silmukan ollessa lukossa on IFin- ja Fvco-signaalien välinen vaihe-ero 90°), on lähtöjen I ja II keskinäinen jännite-ero nolla. Tällöin silmukkasuodattimen 2 lähtöjännite on tarkalleen sama kuin jännite Uref ja lähtö Uout seuraa suoraan Uref-35 jännitteen muutosta. Jännitteen Uref potentiaali ei vaikuta vaihedetektorin 1 lämpöryöminnän kompensointiin.

5 85433 Säätämällä jännitettä Uref voidaan VCO-oskillaattori 3 virittää keskitaajuudelleen ja toisaalta tällä säätöjännit-teellä voidaan kompensoida myös oskillaattorin lämpöryömin-tä.

5 Säädöt voidaan tehdä D/A-muuntimen (ei esitetty) avulla ohjelmallisesti, jolloin silmukan viritys keskitaajuudelleen ja ryöminnän kompensointi voi olla automaattinen.

10 Differentiaalivahvistin voidaan tehdä transistoripareista tai siinä voidaan käyttää valmista operaatiovahvistinta. Differentiaalivahvistimen tai transistoriparien valinta liittyy täysin valittuun sovellutukseen, mutta yksinkertainen rakenne saavutetaan valmiiksi integroidulla operaatio-15 vahvistimella.

Mikäli kytkentä integroidaan samalle sirulle PLL-silmukkaan, niin operaatiovahvistin suunnitellaan riittävän hyväksi yh-teismuotoisen vaimennuksen suhteen käyttämällä tarpeellinen 20 määrä transistoreita ja sovitettuja transistoripareja.

Claims (7)

6 85433

1. Piirijärjestely vaihedetektorin (1) lämpöryöminnän kompensoimiseksi vaihelukkosilmukassa, joka käsittää analogisen vaihedetektorin (1), analogisen silmukkasuodattimen 5 (2) ja takaisinkytkentähaarassa vaihedetektoriin (1) kytke tyn jänniteohjatun oskillaattorin (3), tunnettu siitä, että vaihedetektorilla (1) on differentiaalinen lähtö (I ja II), joka kytketään silmukkasuodattimessa (2) operaatiovahvistimen (4) tulonapoihin (- ja +), jolloin operaa-10 tiovahvistimen (4) tulonavoissa esiintyvä yhteismuotoinen vaihedetektorin (1) lämpötilatoiminta on oleellisesti eliminoitu vahvistimen lähdössä (Uout).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piirijärjestely, 15 tunnettu siitä, että analoginen silmukkasuodatin (2) on toteutettu symmetrisesti operaatiovahvistimen ta-kaisinkytkentähaaroissa (2a, 2b).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen piirijärjeste- 20 ly, tunnettu siitä, että jänniteohjatun oskillaattorin (3) keskitaajuus viritetään ja sen lämpötilaryömintä kompensoidaan säätämällä operaatiovahvistimen (4) toiseen tuloon (t) liitettyä säätöjännitettä (Uref).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että säätöjännitettä (Uref) ohjataan D/A-muuntimen kautta ohjelmallisesti.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen piiri- 30 järjestely, tunnettu siitä, että operaatiovahvistin (4) on toteutettu transistoripareilla.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen piiri-järjestely, tunnettu siitä, että operaatiovahvistin 35 (4) on integroitu samalle sirulle muiden silmukan element tien (1, 2, 3) kanssa.

7 85433