NL8401661A

NL8401661A - Fasevergelijkingsschakeling.

Info

Publication number: NL8401661A
Application number: NL8401661A
Authority: NL
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1983-05-25
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1984-12-17
Also published as: GB2140993B; US4659949A; DE3419653A1; NL192361B; GB8413269D0; NL192361C; US4629914A; FR2546692B1; JPS59218036A; DE3419653C2; JPH0556049B2; GB2140993A; FR2546692A1; CA1210084A

Description

C/Ca/ar/1629

Fasevergelijkingsschakeling.

De uitvinding heeft betrekking op een fasevergeli jkingsschakeling, en meer in het bijzonder op een dergelijke schakeling voor toepassing bij een als fasever-grendelde lus werkende schakeling.

5 Een als fasevergrendelde lus werkende schake ling wordt bijvoorbeeld toegepast voor vorming van een met een pilootsignaal van bekende frequentie gesynchroniseerd uitgangssignaal.

Zo wordt bijvoorbeeld in de stereodemodulatie-10 schakeling van een FM-ontvanger een als fasevergrendelde lus werkende schakeling toegepast voor vorming van een met een pilootsignaal van 19kHz gesynchroniseerd hulpdraaggolf-signaal van 38kHz. De als fasevergrendelde lus werkende schakeling bevat in het algemeen een fasevergelijkingsschakeling 15 voor fasevergelijking van het fasevergrendelde uitgangssignaal of een signaal met een frequentieveelvoud daarvan met het pilootsignaal, waaruit een faseverschilsignaal resulteert, dat na versterking als regelsignaal wordt toegevoerd aan een spanningsgeregelde oscillator, welke het eerstgenoemde uit-20 gangssignaal vormt.

Tot nog toe is het moeilijk gebleken om de als fasevergrendelde lus werkende schakeling als geïntegreerde schakeling uit te voeren. Dit is onder meer het gevolg van het feit, dat de transistoren van een als fasevergrendelde 25 lus werkende schakeling basisstromen dienen te voeren welke, ten einde in de geleidende toestand van de transistoren zeker te stellen, dat deze een voldoende lage inwendige weerstand vertonen, een zo hoge waarde dienen te hebben, dat het bij een geïntegreerde schakeling onmogelijk blijkt te zijn om 30 te verhinderen, dat tussen de verschillende elementen van de schakeling stroomlekken optreden. Ter verkrijging van een voldoende grote lusversterkingsfactor is het bovendien noodzakelijk om ook het pilootsignaal op een zodanig hoog stroom-niveau aan de vergelijkingsschakeling toe te voeren, dat de 35 aan de ingangsaansluiting van de tot de als fasevergrendelde lus werkende schakeling behorende versterker optredende ge-lijkspanningsverschuiving wordt tenietgedaan, hetgeen bij een 840166 1 1 t -2- geïntegreerde schakeling het probleem van weglekkende stroom vergroot.

Ten einde dit probleem tegen te gaan is reeds een oplossing voorgesteld, waarbij echter een paar weer-5 standen met althans ten minste nagenoeg exact eenzelfde weer-standswaarde dient te worden toegepast. De bij de vervaardiging van geïntegreerde schakelingen toegepaste wijze om weerstanden te vormen verzet ziöh echter tegen het bereiken van dermate nauwkeurig bepaalde weerstandswaarden, terwijl speciale 10 maatregelen voor onderlinge gelijkmaking van de weerstandswaarden zich niet laten combineren met de uitvoering van de als fasevergrendelde lus werkende schakeling als geïntegreerde schakeling.

De onderhavige uitvinding stelt zich ten doel, 15 de hiervoor geschetste nadelen van tot nog toe bekende fase-vergelijkingsschakelingen weg te nemen.

Voorts stelt de uitvinding zich ten doel, om een fasevergelijkingsschakeling te verschaffen, welke zich leent voor toepassing bij en als onderdeel van een als geïnte-20 greerde schakeling uit te voeren, als fasevergrendelde lus werkende schakeling.

Volgens een aspect van de uitvinding is de fasevergelijkingsschakeling, welke wordt gebruikt voor vorming van een regelsignaal, dat een weergave vormt van het fasever-25 schil tussen een ingangssignaal en een pilootsignaal, voorzien van omzetmiddelen voor omzetting van het pilootsignaal in een eerste referentiesignaal en een 180° daarmee in fase verschillend, tweede referentiesignaal, en voorts van basissignaal-opwekmiddelen voor vorming van een eerste en een tweede basis-30 signaal met een voorafbepaald gelijkspanningsniveau, dat althans ten minste nagenoeg gelijk is aan het gelijkspanningsniveau van de referentiesignalen. De fasevergelijkingsschakeling bevat voorts faseverschilopwekmiddelen, welke op de ontvangst van een ingangssignaal reageren door afwisselende voorziening 35 in een eerste en een tweede stroombaan, welke het eerste basissignaal en het tweede referentiesignaal voor eliminatie daaruit van de gelijkspanningscomponenten met elkaar koppelen, 8 4 0 1 6 0 f

) I

-3- en in een derde en een vierde stroombaan, welke het tweede basissignaal en het eerste referentiesignaal voor eliminatie daaruit van gelijkspanningscomponenten met elkaar koppelen, waarbij steeds de eerste en de derde stroombaan tezamen of 5 de tweede en de vierde stroombaan tezamen worden gevormd.

Voorts bevat de fasevergelijkingsschakeling regelsignaal-opwekmiddelen met een regelsignaalstroombaan, welke de eerste en de derde stroombaan met de tweede en de vierde stroombaan koppelt en twee regelsignaaluitgangsaansluiting heeft, waar-10 tussen zich twee met elkaar in serie geschakelde weerstanden bevinden, waarvan het verbindingspunt een instelspannings-potentiaal krijgt toegevoerd.

De uitvinding zal worden verduidelijkt in de nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende 15 tekening van enige uitvoeringsvormen, waartoe de uitvinding zich echter niet beperkt. In de tekening tonen: fig. 1 een schema van een als fasevergrendelde lus werkende schakeling van bekend type, welke bij uitvoering als geïntegreerde schakeling stroomlekproblemen veroorzaakt, 20 fig. 2 een schema van een als fasevergrendel de lus werkende schakeling van ander bekend type, waarbij de zich bij een schakeling volgens fig. 1 voortdoende problemen weliswaar zijn opgelost, doch afzonderlijke waarde-eiking van weerstanden dient plaats te vinden, 25 fig. 3 een schema van een als fasevergrendelde lus werkende schakeling met een fasevergelijkingsschakeling volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding en fig. 4 een schema van de als fasevergrendelde lus werkende schakeling volgens fig. 3, waarbij echter een 30 fasevergelijkingsschakeling volgens een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt toegepast.

Voor een beter begrip van de uitvinding volgt voorafgaande aan een meer gedetailleerde beschrijving daarvan, eerst een beschrijving van twee als fasevergrendelde 35 lus werkende schakelingen van bekend type. Zo toont fig. 1 het schema van een als fasevergrendelde lus werkende schakeling van bekend type met een spanningsgeregelde oscillator 84 0 1 6 6 1 τ » -4- 1, welke een door het niveau van een daaraan toegevoerd ver-grendelsignaal geregeld, fasevergrendelde uitgangssignaal van gewenste frequentie, in dit geval 76kHz, afgeeft. Het uitgangssignaal van de spanningsgeregelde oscillator 1 wordt 5 door een daarop volgende frequentiedeler 2 omgezet in een signaal van 38kHz, dat vervolgens door een frequentie-en-fasedeler 3 wordt omgezet in een signaal van 19kHz. De deler 3 levert twee respectievelijk als eerste en als tweede schakel-signaal bestemde uitgangssignalen +S^ en -S^ van tegengestelde 10 polariteit met een grootte S ten opzichte van het gelijkspan-ningsniveau van het uitgangssignaal. De nominale frequentie van de beide schakelsignalen, welke bij voorkeur een recht-hoekgolfvorm hebben, bedraagt 19kHz. Een pilootsignaalgenera-tor 5 levert een pilootsignaal met een bekende frequentie 15 van 19kHz. De schakelsignalen worden aan een fasevergelijkings-schakeling 41 toegevoerd voor fasevergelijking met het pilootsignaal dat daartoe wordt aangeboden in de gedaante van respectievelijk een eerste pilootsignaalcomponent +S^ en een tweede pilootsignaalcomponent -Sj., welke met elkaar in tegen-20 fase zijn en eveneens een rechthoekgolfvorm hebben.

De fasevergelijkingsschakeling 41 bevat een eerste en een tweede bipolaire transistor , respectievelijk Q2, van het npn-tvpe, benevens twee weerstanden en R2· De schakelsignalen +Sg en -S^ worden aan de bases van de res-25 pectieve transistoren en Q2 toegevoerd, terwijl de collectors van de beide transistoren met elkaar zijn doorverbonden en de tweede pilootsignaalcomponent -S5 krijgen toegevoerd.

De emitters van de beide transistoren en Q2 krijgen de eerste pilootsignaalcomponent +S^ via de respectieve weer-30 standen R^ en R2 toegevoerd. Over de emitters van de beide transistoren en Q2 ontstaat een vergelijkingsuitgangssig-naal, dat via een lusfilter 6 aan een verschilversterker 7 wordt toegevoerd voor omzetting tot een gelijkspanningssig-naal, dat als vergrendelsignaal aan de spanningsgeregelde 35 oscillator 1 wordt toegevoerd. De oscillatiefrequentie van de spanningsgeregelde oscillator 1 varieert met het niveau van het door de verschilversterker 7 geleverde vergrendel- 8401661 / -5- signaal. Het uitgangssignaal van de constante frequentie 38kHz van de frequentiedeler 2, dat met het pilootsignaal gesynchroniseerd is, komt ter beschikking aan een uitgangsaan-sluiting 8, bijvoorbeeld voor toepassing als hulpdraaggolfsig-5 naai voor een FM-stereo-ontvanger.

Bij de als fasevergrendelde lus werkende schakeling volgens fig. 1 is het noodzakelijk, dat de collec-tor-emitterweerstandswaarde van de beide transistoren Q., en Q2 in de door het schakelsignaal teweeggebrachte, gelei-10 dende toestand van de transistoren laag is. In verband daarmede dient het stroomniveau van het schakelsignaal betrekkelijk hoog te liggen. Ter verkrijging van een voldoende grote lusversterkingsfactor voor de als fasevergrendelde lus werkende schakeling volgens fig. 1 moet bovendien het aan de ingangs-15 aansluitingen van de verschilversterker 7 optredende gelijk-spanningsverschil zo gering mogelijk te zijn, hetgeen met zich meebrengt, dat ook het niveau van het pilootsignaal betrekkelijk hoog dient te liggen. De toepassing van stromen van hoog niveau tussen componenten van een geïntegreerde schake-20 ling leidt echter tot het optreden van stroomlekken. In verband daarmede is een als fasevergrendelde lus werkende schakeling van bekend type volgens fig. 1 niet bijzonder geschikt voor uitvoering als geïntegreerde schakeling.

Enige van de problemen van de als fasever-25 grendelde lus werkende schakeling van het type volgens fig.

1 worden weggenomen door toepassing van de als fasevergrendelde lus werkende schakeling van ander bekend type volgens fig. 2. Ook deze schakeling bevat een spanningsgeregelde oscillator 1, een frequentiedeler 2, een frequentie-en-fase-30 deler 3, een pilootsignaalgenerator 5, een lusfilter 6, een verschilversterker 7 en een uitgangsaansluiting 8, waarvan de respectieve functies met die van de bekende schakeling volgens fig. 1 overeenstemmen. De fasevergelijkingsschakeling 41 van de schakeling volgens fig. 1 is in dit geval ver-'35 vangen door een fasevergelijkingsschakeling 42 volgens fig.2, welke nu nader zal worden beschreven.

De fasevergelijkingsschakeling 42 volgens 8401661 -6-

t I

fig. 2 bevat een paar bipolaire transistoren Qg en Q^ van het npn-type, welke tot een verschilversterker zijn verenigd en aan hun met elkaar doorverbonden emitters via een referentie-stroombron 9 zijn geaard. Voorts bevat de fasevergelijkings-5 schakeling 42 twee andere stellen bipolaire transistoren, welke steeds in een verschilversterkerschakeling met elkaar zijn opgenomen. Het eerste desbetreffende paar als verschilversterker geschakelde transistoren Qg en Qg is aan zijn met elkaar doorverbonden emitters verbonden met de collector van 10 de transistor Qg, waarvan de basis de eerste pilootsignaal--component +Sg krijgt toegevoerd. Het tweede paar tot een verschilversterker met elkaar verenigde transistoren en Qg is aan zijn met elkaar doorverbonden emitters met de collector van de transistor Q„ verbonden, waarvan de basis de twee- 4 15 de signaalcomponent -Sg krijgt toegevoerd. De bases van de transistoren Qg en krijgen het tweede schakelsignaal -Sg toegevoerd, terwijl de bases van de transistoren Qg en Qg het eerste schakelsignaal +Sg krijgen toegevoerd. De collectors van de transistoren Qg en Qg zijn met elkaar doorverbon-20 den en via een weerstand Rg gekoppeld met een voedingsspan-ningsaansluiting van de voedingsspanningspotentiaal +VCC.

De collectors van de transistoren Qg en Qg zijn eveneens met elkaar doorverbonden en via een weerstand R^ met de voedings-spanningsaansluiting gekoppeld. De met elkaar doorverbonden 25 collectors van de transistoren Qg en Q^ vormen de ene en de eveneens met elkaar doorverbonden collectors van de transistoren Qg en Qg vormen de andere uitgangsaansluiting van de fasevergelijkingsschakeling 42; het via deze uitgangsaan-sluitingen verschijnende vergelijkingsuitgangssignaal wordt 30 weer na omzetting tot een gelijkstroomsignaal door het Iust filter 6 aan de verschilversterker 7 toegevoerd, zoals ook bij de schakeling volgens fig. 1 het geval is.

De schakeling volgens fig. 2 met de fasevergeli jkingsschakeling 42 vertoont niet dezelfde problemen.

35 als de schakeling volgens fig. 1. Ten einde het aan de ingang van de verschilversterker 7 optredende gelijkspanningsver-schil weer zo gering mogelijk te maken (in verband met het 8 4 0 1 6 6 1 -7- verkrijgen van een grote lusversterkingsfactor), dient echter onder alle omstandigheden een gelijkstroom te vloeien, hetgeen echter vereist, dat de weerstanden en R^ een identieke weerstandswaarde hebben. Bij uitvoering van de schakeling 5 als geïntegreerde schakeling brengt dit laatstgenoemde vereiste echter met zich mede, dat speciale maatregelen voor de eiking van de weerstandswaarden van ten minste één van beide weerstanden R^ en R^ worden getroffen hetgeen uit vervaar-digingstechnisch gezichtspunt echter strijdig met de uit-10 voering als geïntegreerde schakeling is.

De als fasevergrendelde lus werkende schakeling volgens fig. 3 bevat een fasevergelijkingsschakeling 43 volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij de in het voorgaande aan de hand van de fig. 1 en 2 beschreven 15 problemen zich niet voordoen. Evenals bij de fig. 1 en 2 bevat de als fasevergrendelde lus werkende schakeling volgens fig. 3 een spanningsgeregelde oscillator 1, een frequentie-deler 2, een frequentie-en-fasedeler 3, een pilootsignaal-generator 5, een lusfilter 6, een verschilversterker 7 en een 20 uitgangsaansluiting 8, waarbij de verschilversterker 7 weer een vergrendelsignaal aan de spanningsgeregelde oscillator 1 voor bepaling van de oscillatiefrequentie daarvan, welke bij de hier beschreven uitvoeringsvorm 76kHz bedraagt. Het uitgangssignaal van de oscillator 1 wordt na frequentiedeling 25 door twee door de frequentiedeler 2 zowel aan de uitgangsaansluiting 8 als aan de frequentie-en-fasedeler 3 toegevoerd, welke een eerste schakelsignaal +S^ en een tweede schakel-signaal -S^ afgeeft, welke tegengestelde polariteiten ten opzichte van het gelijkspanningsniveau van het signaal 30 vertonen en ieder een rechthoekgolfvorm met een arbeidsfactor van 50% vertonen. Dit wil zeggen, dat de beide schakelsig-nalen +S.j en -S^ van "tegengestelde polariteit" zijn en met regelmatige intervallen tussen hun hoge en hun lage niveau wisselen, waarbij het ene een hoog niveau vertoont wanneer 35 het andere een laag niveau vertoont. De pilootsignaalgenera-tor 5 levert op soortgelijke wijze een pilootsignaal met een eerste pilootsignaalcomponent +S,- en een tweede piloot- 8401661 -8- signaalcomponent -S,. van "tegengestelde polariteit". De piloot-signaalcomponenten kunnen worden weergegeven door de volgende vergelijkingen: +S_ = I + i 5 5 -S = I - i , 5 waarbij I het gelijkstrooraniveau of de gelijkstroomcomponent van het pilootsignaal vertegenwoordigt en i de wissel-stroomcomponent van het pilootsignaal S,. vertegenwoordigt.

Uit deze vergelijkingen zal duidelijk zijn, dat de piloot-10 signaalcomponenten +S,. en -S,. tegengestelde polariteiten ten opzichte van het gelijkstroomniveau van het pilootsignaal vertonen.

De fasevergelijkingsschakeling 43 volgens fig. 3 bevat omzetmiddelen en basissignaalopwekmiddelen, 15 welke de pilootsignaalcomponenten respectievelijk voor vorming van referentiesignalen en voor vorming van basissignalen verwerken.

De genoemde omzetmiddelen omvatten een eerste bron 11 van constante stroom voor omzetting van de eerste 20 pilootsignaalcomponent +S,- in een eerste referentiesignaal I + i. De bron 11 van constante stroom omvat op zijn beurt een eerste omzetstroomspiegelschakeling met een ingangstran-sistor ^, waarvan de met de basis doorverbonden collector de eerste pilootsignaalcomponent +S,. krijgt toegevoerd. De 25 ingangstransistor is aan zijn basis voorts verbonden met de basis van een uitgangstransistor Q^2 voor afgifte van een basissignaal en met de basis van een uitgangstransistor voor afgifte van een eerste referentiesignaal, dat aan de collector van de uitgangstransistor ter beschikking komt.

30 De emitters van de transistoren Q^,Q^2 en 3 zijn geaard.

De genoemde basissignaalopwekmiddelen omvatten een tweede bron 12 van constante stroom, welke een eerste basissignaalstroomspiegelschakeling met een ingangstransistor en een uitgangstransistor bevat. De ingangstransistor 35 is aan zijn basis zowel met de eigen collector als met de basis van de uitgangstransistor verbonden. De uitgangstransistor levert aan zijn collector een met het eerste 8401661 -9- referentiesignaal identiek, eerste basissignaal 1+1.

De omzetmiddelen omvatten voorts een derde bron 13 van constante stroom met een tweedevomzetstroom-spiegelschakeling, welke uit een ingangstransistor niet 5 daaraan toegevoegd zowel een uitgangstransistor Q22 voor afgifte van een tweede basissignaal als een uitgangstransistor Q22 voor afgifte van een tweede referentiesignaal. Op soortgelijke wijze als bij de reeds beschreven stroombron is de ingangstransistor aan zijn basis niet alleen met de 10 eigen collector doch tevens met de bases van de beide uitgangs-transistoren en Q23 doorverbonden, terwijl'de emitters van alle drie de transistoren zijn geaard. De ingangstransistor van de tweede omzetstroomspiegelschakeling ontvangt de tweede pilootstroomcomponent -S,. als collectorstroom, zodat 15 de uitgangstransistor Q23 als collectorstroom het tweede referentiesignaal I - i levert.

De collectorstroom van de uitgangstransistor Q22 wordt als tweede basissignaal ter grootte I - i toegevoerd aan een vierde bron 14 van constante stroom, welke 20 een tweede basissignaalstroomspiegelschakeling met een ingangstransistor Q24 en een uitgangstransistor bevat. Van deze beide laatstgenoemde transistoren zijn de bases met elkaar en met de collector van de ingangstransistor Q24 doorverbonden en zijn de emitters met de voedingsspanningsleiding 25 van de potentiaal +Vcc verbonden. De uitgangstransistor Q^ levert als collectoruitgangssignaal het tweede basissignaal I - i, dat identiek is met het tweede referentiesignaal. Ter zijde wordt opgemërkt, dat ook de emitters van de beide transistoren Q^4 en van de eerste basissignaalstroomspiegel-30 schakeling met de voedingsleiding T van de potentiaal +VCC zijn verbonden.

Duidelijk zal nu zijn, dat het eerste basissignaal en het eerste referentiesignaal althans ten minste nagenoeg identiek zijn en dat ook het tweede referentie-35 signaal en het tweede basissignaal een dergelijke relatie vertonen, waarbij de beide laatstgenoemde signalen echter een ten opzichte van hun gelijkstroomniveau aan die van de 8401661 -10- beide eerstgenoemde signalen tegengestelde polariteit vertonen. De bronnen 11 en 13 van constante stroom vormen derhalve omzetmiddelen voor omzetting van het pilootsignaal in een eerste en een tweede referentiesignaal van onderling 5 tegengestelde polariteit. De bronnen 12 en 14 van constante stroom vormen daarentegen basissignaalopwekmiddelen voor levering van een eerste en een tweede basissignaal van voorafbepaald gelijkstroomniveau, dat althans ten minste nagenoeg hetzelfde als dat van het referentiesignaal is.

10 De als fasevergrendelde lus werkende schakeling volgens fig. 3 omvat voorts een faseverschilsig-naalopwekeenheid 30, welke op het ingangssignaal reageert en acht bipolaire transistoren Qg-j-^g bevat. De eerste transistor Q31 en de tweede transistor Q^ zijn van het npn-15 type en zijn aan hun emitters met elkaar doorverbonden en met de collector van de transistor verbonden. De derde transistor Q33 en de vierde transistor zijn van het pnp-type en zijn aan hun met elkaar doorverbonden emitters met de collector van de transistor verbonden. De vijfde transis-20 tor Q33 en de zesde transistor Q^g zijn van het npn-type en zijn aan hun met elkaar doorverbonden emitters met de collector van de transistor Q3g verbonden. De zevende transistor en de achtste transistor zijn van het pnp-type en zijn aan hun met elkaar doorverbonden emitters met de collector 25 van de transistor Q^ doorverbonden. De bases van de eerste, de derde, de zesde en de achtste transistor ,Q_0,Q_- en Q^g zijn met elkaar doorverbonden voor ontvangst van het eerste schakelsignaal +Sg. Op soortgelijke wijze zijn de bases van de tweede, de vierde, de vijfde en de zevende tran-30 sistor $32^34^35 en Q37 met el^aar doorverbonden voor ontvangst van het tweede schakelsignaal -S^. De collectors van de eerste, de derde, de vijfde en de zevende transistor Qg-j > 033,035 en Q^y zijn met elkaar doorverbonden, evenals de collectors van de tweede, de vierde, de zesde en de achtste 35 transistor £)32^34^36 en Q38'

De als fasevergrendelde lus werkende schakeling volgens fig. 3 omvat voorts een regelsignaalopwek- 8401661 -11- eenheid 50 met twee regelsignaaluitgangsaansluitingen, waartussen de serieschakeling van twee weerstanden ^ en is opgenomen, terwijl friet het verbindingspunt van de beide weerstanden een bron van de instelpotentiaal is verbon-5 den. De regelsignaaluitgangsaansluitingen zijn verbonden met respectieve regelsignaalstroombanen en Lq2/ welke respectievelijk met de collectors van de oneven genummerde en de collectors van de even genummerde transistoren 03^“Q33 zijn verbonden en het samengestelde uitgangssignaal van de fase-10 verschilopwekeenheid 30 als regelsignaal via het lusfilter 6 aan de verschilversterker 7 toevoeren.

De schakeling volgens fig. 3 werkt op de volgende wijze. De faseverschilsignaalopwekeenheid 30 creëert afwisselend een eerste en een tweede stroombaan, welke respec-15 tievelijk het eerste basissignaal en het tweede referentie-signaal doorlaten, en een derde en een vierde stroombaan, welke respectievelijk het tweede basissignaal en het eerste referentiesignaal doorlaten, waarbij de gelijkstroomcompo-nenten door vereffening uit de referentie- en basissignalen 20 worden geëlimineerd. De eerste en de derde stroombaan worden / gelijktijdig gevormd, evenals de tweede en de vierde, in reactie op het ingangssignaal S^·

Meer in het bijzonder geldt, dat indien +S2 een laag niveau, respectievelijk de waarde "0", heeft en 25 indien -S^ een hoog niveau, respectievelijk de waarde "1", heeft, de beide transistoren en in hun geleidende toestand verkeren voor vorming van een eerste stroombaan van de collector van de transistor Q„c, waaraan het eerste basis- 1 o signaal verschijnt, naar de collector van de transistor Q^/ 30 waar het tweede referentiesignaal verschijnt. Tegelijkertijd verkeren de transistoren en Q^g in hun niet-geleidende toestand, waardoor de tweede stroombaan tussen hët eerste basissignaal en het tweede referentiesignaal wordt geblokkeerd, terwijl de transistoren Q^ en 033 in hun geleidende 35 toestand verkeren, waardoor de derde stroombaan voor combinatie van het tweede basissignaal en het eerste referentiesignaal wordt gevormd, zodat de met een gebroken lijn in fig.

8401661 -12- 3 weergegeven stroom ter waarde 2i door de beide weerstanden van de regelsignaalopwekeenheid 50 vloeit, daar deze in hun serieschakeling de eerste en de derde stroombaan met elkaar verbinden. De vierde stroombaan via de transistoren Q.^ en 5 wordt niet gevormd, aangezien +S3= "0" en -S^ "1" de niet-geleidende toestand van deze transistoren veroorzaken.

Wanneer +S_ = "1" en -S_ = "0", zijn de ó ό geleidingstoestanden van alle transistoren aan het voorgaande tegengesteld, respectievelijk omgekeerd, waardoor 10 de tweede en de vierde stroombaan worden gevormd en de eerste en de derde stroombaan zijn verbroken. Ook in dat geval zal derhalve de stroom 2i, in fig. 3 met een volle lijn aangeduid, door de beide weerstanden van de regelsignaalopwekeenheid 50 vloeien.

15 Het zal nu duidelijk zijn, dat de eerste en de derde stroombaan slechts worden gevormd, wanneer de tweede en de vierde stroombaan zijn verbroken, en omgekeerd. Door de regelsignaalopwekschakeling 50 zal de stroom 2i vloeien, aangezien een regelsignaalstroombaan wordt gevormd, 20 welke de eerste en de derde stroombaan, respectievelijk de tweede en de vierde stroombaan, van de faseverschilsignaal-opwekeenheid 43 met elkaar verbindt. Als gevolg daarvan wordt een vergelijkingsuitgangsspanning of regelspanning over de beide weerstanden R ^ en gevormd, welke het resultaat 25 van de fasevergelijking van en S,_ vertegenwoordigt. Het regelsignaal in de regelsignaalstroombaan kan uiteraard met het faseverschil tussen het pilootsignaal en het ingangssignaal variëren, waarbij deze variaties door de verschilverster-ker 7 in een vergrendelsignaal voor fasevergrendeling van de 30 spanningsgeregelde oscillator 1 wordt omgezet.

Aangezien de fasevergelijkingsschakeling 43 stroomgestuurd is, kan de referentiespanningspotentiaal +V een lage waarde van bijvoorbeeld 1,8V hebben, zoals bij beproeving van de schakeling volgens de uitvinding is vast-35 gesteld.

Indien de gelijkstroomcomponent I van het pilootsignaal gelijk is aan die bij de fasevergelij- 8401661 -13- kings schakeling 42 van bekend type volgens fig. 2, zal de uit-gangsstroom van de in fig. 3 weergegeven schakeling 43 volgens de uitvinding tweemaal zo groot als die bij de bekende schakeling 42 zijn.De uitgangsspanning van de regelsignaalopwek-5 eenheid 50, dat wil zeggen de daardoor geleverde regelspan-ning, respectievelijk de gevoeligheid van de schakeling, kan worden vergroot door vergroting van de weerstandswaarden van de beide weerstanden en R^. Bij de bekende schakeling volgens fig. 2 leidt een op vergroting van de fasevergelij-10 kingsuitgangsspanning gerichte vergroting van de weerstands-waarde van de weerstanden R^ en R^ echter noodzakelijkerwijs tot een verhoging van de referentiespanningswaarde +V . Aan-gezien bij de schakeling volgens de onderhavige uitvinding slechts het signaaldeel 2i van het pilootsignaal aan de beide 15 weerstanden R^ en R^ wordt toegevoerd, kan bij toepassing van een lage referentiepotentiaanlwaarde +Vcc desondanks een betrekkelijk grote fasevergelijkingsuitgangsspanning of regel-spanning worden verkregen.

Een ander voordeel van de schakeling vol-20 gens de onderhavige uitvinding kan worden herkend in de afwezigheid van een gelijkspanningsverschil aan de ingang van de verschilversterker 7, hetgeen de mogelijkheid verschaft om de lusversterkingsfactor van de als fasevergrendelde lus werkende schakeling te vergroten. Indien de karakteristieken 25 voor de verschillende transistoren van het pnp-type en de verschillende transistoren van het npn-type van de fasever-schilsignaalopwekeenheid 30 overeenstemmend worden gekozen, kan het rendement van de fasevergelijkingsschakeling 43 volgens fig. 3 nog verder worden vergroot.

30 Aangezien het aan de uitgangsaansluitingen van de regelsignaalopwekeenheid 50 verschijnende regelsig-naal, respectievelijk de regelspanning over de beide weerstanden R^ en R^f 9een van de gelijkstroomcomponent van het pilootsignaal S,- afkomstige gelijkspanningscomponent bevat, 35 wordt de potentiaal aan de ingang van de verschilversterker 7 uitsluitend door de grootte van de door de bron geleverde instelpotentiaal bepaald. Dit wil zeggen, dat uitslui- 8401661 -14- tend deze van de bron afkomstige instelpotentiaal de aan de ingang van de verschilversterker verschijnende gelijkspanning bepaalt, zodanig, dat het gelijkspanningsniveau aan de omkeeringangsaansluiting en aan de niet-omkeeringangsaanslui-5 ting van de verschilversterker 7 dezelfde is.

Bij de in fig. 3 weergegeven uitvoeringsvorm van de uitvinding vindt fasevergelijking van het piloot-signaal met het ingangssignaal plaats. Als gevolg van de toepassing van de stroomspiegelschakelingen 11-14 voor vorming 10 van de basis- en referentiesignalen uit het pilootsignaal, bereiken geen gelijkstroomcomponenten de weerstanden en R^2* Doch zelfs indien de gelijkstroomcomponenten als gevolg van eventuele onbalans van de stroomspiegelschakelingen niet geheel worden geëlimineerd, zullen zij bij de schakeling 15 volgens de onderhavige uitvinding zodanig gering zijn, dat de weerstanden R^ ^ en R^ kunnen werken met respectieve weer-standswaarden, waarvan de toleranties binnen de mogelijkheden van uitvoering als geïntegreerde schakeling liggen. Aangezien de enige andere componenten worden gevormd door symme-20 trisch aangesloten transistoren, kan de fasevergelijkings- schakeling 43 volgens fig. 3 gemakkelijk als een geïntegreerde schakeling worden uitgevoerd.

Fig. 4 toont het schema van een fasever-gelijkingsschakeling 44 volgens een andere uitvoeringsvorm 25 van de uitvinding. De met die volgens fig. 3 overeenkomende componenten zijn in fig. 4 weer met de respectieve zelfde verwijzingssymbolen aangeduid. Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 4 worden de basissignalen geleverd door een bron 12' van constante stroom, welke een referentiegelijkstroom 30 I van een referentiestroombron 10 krijgt toegevoerd. Deze referentiestroom I heeft hetzelfde geliij.kstroomnive.au als het pilootsignaal S^. De bron 121 van constante stroom omvat een basissignaalstroomspiegelschakeling met een ingangstran-sistor Qwaarvan de collector is verbonden met de stroom-35 bron 10. De basis van de ingangstransistor Q^' is behalve met de collector daarvan tevens met de bases van twee uit-gangstransistoren Q. ' en .Q ' verbonden, welke respectieve- 84 0 1 6 6 1 -15-

lijk het eerste en het tweede basissignaal produceren. De emitters van de transistoren Q^'/Q^g' en 025' zijn verbonden met de voedingsspanningsaansluiting van de voedingsspan-ningspotentiaal +V

00 5 Zoals fig. 4 laat zien, heeft de stroom in de regelsignaalstroombaan bij deze uitvoeringsvorm de waarde i in plaats van 2i, zoals bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 3. Hoewel deze stroom derhalve kleiner is dan bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 3, verschaft de uitvoerings-10 vorm volgens fig. 4 de mogelijkheid om minder transistoren toe te passen ter verkrijging van dezelfde voordelen als bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 3. Meer in het bijzonder kunnen de basissignaaluitgangstransistoren en Q22 en de in-gangstransistor van de tweede basissignaalstroomspiegel-15 schakeling volgens fig. 3 worden weggelaten. De werking van de uitvoeringsvorm volgens fig. 4 komt overeen met die volgens fig. 3.

De onderhavige uitvinding verschaft derhalve de mogelijkheid om te komen tot een fasevergelijkings-20 schakeling, welke geen bijzondere instelling of bijregeling vereist en uiterst gevoelig is voor faseverschillen tussen het uitgangssignaal en het pilootsignaal. Voorts kan de schakeling volgens de uitvinding bij een lage referentiepotentiaal-waarde werken, terwijl geen verschilgelijkspanningscomponent 25 in het fasevergelijkingsuitgangssignaal optreedt. Bovendien kan de schakeling als geïntegreerde schakeling of als onderdeel van een als fasevergrendelde lus werkende, geïntegreerde halfgeleiderschakeling worden uitgevoerd.

De uitvinding beperkt zich niet tot de 30 in het voorgaande beschreven en in de tekening weergegeven uitvoeringsvormen. Verschillende wijzigingen kunnen in de beschreven details en in hun onderlinge samenhang worden aangebracht, zonder dat daarbij het kader van de uitvinding wordt overschreden.

35 — 8401661

Claims

1. Fasevergelijkingsschakeling voor vorming van een regelsignaal, dat een weergave vormt van het faseverschil tussen een ingangssignaal en een pilootsignaal, gekenmerkt door: omzetmiddelen voor omzetting van 5 het pilootsignaal in een eerste referentiesignaal en een tweede referentiesignaal van aan het eerste tegengestelde polariteit, basissignaalopwekmiddelen voor levering van een eerste en een tweede basissignaal met een voorafbepaald, althans ten minste nagenoeg aan dat van de referentiesignalen gelijk 10 gelijkstroom- of gelijkspanningsniveau, faseverschilsignaal-opwekmiddelen, welke op een ingangssignaal reageren door afwisselende vorming van een eerste en een tweede stroombaan, welke respectievelijk het eerste basissignaal en het tweede referentiesignaal doorlaten voor vereffening van de gelijk-15 stroom- of gelijkspanningscomponenten daarvan en door afwisselende vorming van een derde en een vierde stroombaan, welke respectievelijk het tweede basissignaal en het eerste referentiesignaal doorlaten voor vereffening van de gelijkstroom-of gelijkspanningscomponent daarvan, waarbij steeds de eerste 20 en de derde stroombaan gelijktijdig en de tweede en de vierde stroombaan gelijktijdig worden gevormd, en door reg'elsignaal-opwekmiddelen met een regelsignaalstroombaan, welke de eerste en de derde stroombaan met de tweede en de vierde stroombaan verbindt en twee regelsignaaluitgangsaansluitingen heeft, 25 waartussen een serieschakeling van twee weerstanden is opgenomen, terwijl aan het verbindingspunt van de beide weerstanden een instelpotentiaal wordt aangelegd.

2. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de faseverschilsignaal- 30 opwekmiddelen een aantal bipolaire transistoren bevatten, waarvan de geleidbaarheidstoestanden door het ingangssignaal worden bestuurd.

3. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het ingangssignaal 35 een eerste schakelsignaal en een tweede schakelsignaal van aan die van het eerste tegengestelde polariteit omvat. 8401661 0 -17-

4. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclusie 3,met het kenmerk, dat het aantal bipolaire transistoren ten minste acht bedraagt en een eerste, een tweede, een vijfde en een zesde transistoren van het ene en 5 een derde, een vierde, een zevende en een achtste transistor van het andere geleidbaarheidstvpe omvat, waarbij de emitters van de eerste en de tweede transistor, die van de derde en de vierde transistor, die van de vijfde en de zesde transistor en die van de zevende en de achtste transistor respec-10 tievelijk zijn aangesloten voor ontvangst van het eerste referentiesignaal, het eerste basissignaal, het tweede referen-tiesignaal en het tweede basissignaal, terwijl de collectors van de eerste, de derde, de vijfde en de zevende transistor zijn verbonden met de ene van de regelsignaaluitgangsaanslui-15 tingen en de collectors van de tweede, de vierde, de zesde en de achtste transistor zijn verbonden met de andere regelsig-naaluitgangsaansluiting, en waarbij de bases van de eerste, de derde, de zesde en de achtste transistor zijn aangesloten voor ontvangst van het ene schakelsignaal en de bases van de 20 tweede, de vierde, de vijfde en de zevende transistor zijn aangesloten voor ontvangst van het andere schakelsignaal.

5. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het eerste referentiesignaal en het eerste basissignaal althans ten minste nage- 25 noeg identiek en met elkaar in fase zijn en dat het tweede referentiesignaal en het tweede basissignaal althans ten minste nagenoeg identiek en met elkaar in fase zijn.

6. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclusie 5,met het kenmerk, dat het pilootsignaal een 30 eerste pilootsignaalcomponent en een tweede pilootsignaal-component van aan die van de eerste tegengestelde polariteit omvat, en dat de omzetmiddelen en de basissignaalopwekmidde-len een aantal bronnen van constante stroom omvatten voor levering van het eerste referentiesignaal en het eerste basis-35 signaal in reactie op de eerste pilootsignaalcomponent en voor levering van het tweede referentiesignaal en het tweede basissignaal in reactie op de tweede pilootsignaalcomponent. 8401661 -18-

7. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclusie 6,met het kenmerk, dat de omzetmiddelen een eerste omzetstroomspiegelschakeling met een ingangstransistor voor ontvangst van de eerste pilootsignaalcomponent en een 5 eerste referentiesignaaluitgangstransistor voor afgifte van het eerste referentiesignaal, benevens een tweede omzetstroomspiegelschakeling met een ingangstransistor voor ontvangst van de tweede pilootsignaalcomponent en een tweede referentie-signaalafgiftetransistor voor afgifte van het tweede.referen-10 tiesignaal omvatten, terwijl de basissignaalopwekmiddelen een eerste en een tweede basissignaaluitgangstransistor in de respectieve omzetstroomspiegelschakelingen omvatten, waarbij met die eerste en die tweede basissignaaluitgangstransistor respectievelijk een eerste en een tweede basissignaalstroom-15 spiegelschakeling zijn gekoppeld voor vorming van respectievelijk het eerste en het tweede basissignaal.

8. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede basissignaalstroomspiegelschakeling onder een referentiepotenr 20 tiaal van ongeveer 1,8V werken.

9. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclusie 6,met het kenmerk, dat het ingangssignaal een eerste schakelsignaal en een tweede schakelsignaal van aan die van het eerste tegengestelde polariteit omvat, de fase- 25 verschilsignaalopwekmiddelen ten minste acht bipolaire tran-sistoren omvatten, waarvan een eerste, een tweede, een vijfde, en een zesde van het ene en een derde, een vierde, 'een zevende en een achtste van het andere geleidbaarheidstype zijn, waarbij de emitters van de eerste en de tweede transistor, die van 30 de derde en de vierde transistor, die van de vijfde en de zesde transistor en die van de zevende en de achtste transistor respectievelijk zijn aangesloten voor ontvangst van het eerste referentiesignaal, het eerste basissignaal, het tweede referentiesignaal en het tweede basissignaal, terwijl de collec-- 35 tors van de eerste, de derde, de vijfde en de zevende transis tor zijn verbonden met de ene van de regelsignaaluitgangsaan-sluitingen en de collectors van de tweede, de vierde, de zesde 8401661 i ν· -19- en de achtste transistor zijn verbonden met de andere regel-signaaluitgangsaansluiting, en waarbij de bases van de eerste, de derde, de zesde en de achtste transistor zijn aangesloten voor ontvangst van ëén van de schakelsignalen, terwijl de 5 bases van de tweede, de vierde, de vijfde en de zevende transistor zijn aangesloten voor ontvangst van het andere schakel-signaal.

10. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het eerste en het 10 tweede basissignaal een gelijkspannings- of gelijkstroomsig-naal van althans ten minste hetzelfde niveau als dat van het pilootsignaal vertonen.

11. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het pilootsignaal 15 een eerste pilootsignaalcomponent en een tweede pilootsignaal-component van aan die van de eerste tegengestelde polariteit bevat, waarbij de omzetmiddelen een aantal bronnen van constante stroom voor levering van het eerste en het tweede referentiesignaal in reactie op de eerste en de tweede piloot-20 signaalcomponent bevatten, terwijl de basissignaalopwekmidde-len een bron van constante stroom voor levering van het eerste en het tweede basissignaal in reactie op een referentiestroom bevatten.

12. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclu-25 sie 11,met het kenmerk, dat de omzetmiddelen een eerste omzetstrocmspiegelschakeling met een ingangstransistor voor ontvangst van de eerste pilootsignaalcomponent en een uitgangs-transistor voor afgifte van het eerste referentiesignaal, benevens een tweede omzetstroomspiegelschakeling met een in-30 gangstransistor voor ontvangst van de tweede pilootsignaalcomponent en een uitgangstransistor voor afgifte van het tweede referentiesignaal omvatten, terwijl de basissignaal-opwekmiddelen een basissignaalstroomspiegelschakeling met een ingangstransistor voor ontvangst van de referentiestroom 35 en een eerste en een tweede uitgangstransistor voor afgifte van de respectieve basissignalen omvatten. Λ . λ λ

* 13. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclu- 8401661 ί. *- -20- sie 12,met het kenmerk, dat de basissignaalstroom-spiegelschakeling bij een referentiepotentiaal van ongeveer 1,8V werkt.

14. Fasevergelijkingsschakeling volgens conclu-5 sie 11,met het kenmerk, dat het ingangssignaal een eerste schakelsignaal en een 180° in fase ten opzichte daarvan verschoven, tweede schakelsignaal bevat; de fase-verschilsignaalopwekmiddelen ten minste acht bipolaire tran-sistoren, waaronder een eerste, een tweede, een vijfde en een 10 zesde van het ene en een derde, een vierde, een zevende en een achtste van het andere geleidbaarheidstype, omvatten; de emitters van de eerste en de tweede transistor, die van de derde en de vierde transistor, die van de vijfde en de zesde transistor en die van de zevende en de achtste transistor 15 respectievelijk zijn aangesloten voor ontvangst van het eerste referentiesignaal, het eerste basissignaal, het tweede referen-tiesignaal en het tweede basissignaal; de collectors van de eerste, de derde,de vijfde en de zevende transistor zijn verbonden met de ene van de regelsignaaluitgangsaansluitingen en 20 de collectors van de tweede, de vierde, de zesde en de achtste transistor zijn verbonden met de andere regelsignaaluitgangs-aansluiting; en dat de bases van de eerste, de derde, de zesde en de achtste transistor zijn aangesloten voor ontvangst van het ene schakelsignaal, terwijl de bases van de tweede, 25 de vierde, de vijfde en de zevende transistor zijn aangesloten voor ontvangst van het andere schakelsignaal.

15. Als fasevergrendelde lus werkende schakeling voor levering van een met een uit een eerste en een tweede pilootsignaalcomponent van onderling tegengestelde 30 polariteit bestaand pilootsignaal gesynchroniseerd, fasever-grendeluitgangssignaal, voorzien van een spanningsgeregelde oscillator voor afgifte van het fasevergrendelde uitgangssignaal bij een door een vergrendelsignaal bepaalde frequentie, en van ingangssignaalopwekmiddelen voor levering van een met 35 het fasevergrendelde uitgangssignaal gesynchroniseerd ingangssignaal, gekenmerkt door: omzetmiddelen voor omzetting van de eerste 8401661 κ ^ -21- pilootsignaalcomponent in een daarmee in fase verkerende, eerste referentiesignaal met een voorafbepaald gelijkspan-nings- of gelijkstroomniveau en voor omzetting van de tweede pilootsignaalcomponent in een in fase daarmede verkerend, 5 tweede referentiesignaal met een voorafbepaald gelijkspan-nings- of gelijkstroomniveau; basissignaalopwekmiddelen voor vorming van een eerste en een tweede basissignaal met het voorafbepaalde gelijkspannings- of gelijkstroomniveau; 10 faseverschilopwekmiddelen, welke op een ingangs signaal reageren door afwisselende vorming van een eerste en een tweede stroombaan, welke het eerste basissignaal en het tweede referentiesignaal doorlaten voor vereffening daaruit van de gelijkspannings- of gelijkstroomcomponenten en voor af-15 wisselende vorming van een derde en een vierde stroombaan, welke het tweede basissignaal en het eerste referentiesignaal doorlaten voor vereffening daaruit van de gelijkspannings-of gelijkstroomcomponent daarvan, waarbij de eerste en de derde stroombaan tezamen worden gevormd en de tweede en de 20 vierde stroombaan tezamen worden gevormd; regelsignaalopwekmiddelen met inbegrip van een regelsignaalstroombaan, welke de eerste en de derde stroombaan met de tweede en de vierde stroombaan verbindt en twee regelsignaaluitgangsaansluitingen bevat, waartussen een 25 serieschakeling van twee weerstanden is opgenomen, waarvan het verbindingspunt op een instelpotentiaal wordt gehouden;en door een met de eerste en de tweede regelsignaal-uitgangsaansluiting verbonden versterker voor vorming van het vergrendel signaal uit het regelsignaal 30

16. Schakeling volgens conclusie 15, geken merkt door een tussen de regelsignaaluitgangsaansluitingen enerzijds en de versterker anderzijds opgenomen lusfilter voor omzetting van het regelsignaal in een gelijkspannings-signaal.

17. Schakeling volgens conclusie 16, m e t het kenmerk, dat de versterker een verschilversterker met een omkeeringangsaansluiting en een niet-omkeeringangs- 8401661 -22- ». r aansluiting voor respectieve ontvangst van de aan de respectieve regelsignaaluitgangsaansluitingen verschijnende signalen is.

18. Schakeling volgens conclusie 17, m e t 5 het kenmerk, dat de faseverschilsignaalopwekmiddelen een aantal bipolaire transistoren bevat, waarvan de geleid-baarstoestand door het ingangssignaal wordt bestuurd.

19. Schakeling volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat: 10 het ingangssignaal een eerste schakelsignaal en een tweede schakelsignaal van aan het eerste tegengestelde polariteit bevat; het aantal bipolaire transistoren ten minste acht bedraagt en een eerste, een tweede, een vijfde en een 15 zesde van het ene en een derde, een vierde, een zevende en een achtste transistor van het andere geleidbaarheidstype omvat; de emitters van de eerste en de tweede transistor, die van de deide en de vierde transistor, die van de 20 vijfde en de zesde transistor en die van de zevende en de achtste transistor respectievelijk zijn aangesloten voor ontvangst van het eerste referentiesignaal, het eerste basissignaal, het tweede referentiesignaal en het tweede basissignaal; 25 de collectors van de eerste, de derde, de vijfde en de zevende transistor zijn verbonden met de ene van de regelsignaaluitgangsaansluitingen en de collectors van de tweede, de vierde, de zesde en de achtste transistor zijn verbonden met de andere regelsignaaluitgangsaansluiting; en dat 30 de bases van de eerste, de derde, de zesde en de achtste transistor zijn aangesloten voor ontvangst van het ene schakelsignaal, terwijl de bases van de tweede, de vierde de vijfde en de zevende transistor zijn aangesloten voor ontvangst van het andere schakelsignaal.

20. Als fasevergrendelde lus werkende schakeling volgens conclusie 19, welke een geïntegreerde schakeling bevat. 8401661