NO130173B - - Google Patents

Description

Fasediskriminator for synkronisering

av en lokaloscillator.

Oppfinnelsen angår en fasediskriminator for synkronise-

ring av en lokaloscillator, omfattende en halvlederbryter og et sty-

retrinn som er forbundet med halvlederbryterens styreelektrode og som under innvirkning av et synkroniseringssignal leverer et kop-

lingssignal med korte koplingspulser til styreelektrcden hvilket koplingssignal har en amplitude høyere resp. lavere enn et referansepotensial som sperrer halvlederbryteren, og en kilde for tilførsel av et sammenligningssignal som utledes av oscillatorsignalet, hvilken kilde gjennom en bryter kan forbindes med en kondensator som kan over-

føre en styrespenning for oscillatorens frekvensstyretrinn.

En slik fasediskriminator er kjent fra U.S.-patentskrift nr. 2.906.818 hvor en fjernsynsmottaker er angitt som mulig anvendelsesområde. I fjernsynsmottakeren blir synkroniseringssignalet for linjeavboyningen utskilt fra videosignalet ved hjelp av

en amplitudebegrenser som danner en del av styretrinnet. Styretrinnet tilforer koplingspulser til halvlederbryteren som har form av en symmetrisk transistor. Pulsene tilfores basisen som tjener

som styreelektrode i transistoren. De to andre elektroder kan

tjene som emitter og kollektor, avhengig av amplituden som påtryk-

kes i forhold til amplituden av signal som tilfores styreelektroden.

En elektrode er forbundet med kilden som tilfores sammenligningssignalet som varierer sagtannformet, hvilken kilde kan omfatte en linjeoscillator og et linjeutgangstrinn. Den andre elektrode er forbundet med kondensatoren som overforer styrespenningen for fre-kvensstyretrinnet for linjeoscillatoren.

I fjernsynsmottakeren blir videosignalet tilfort et styregitter i en triode som er koplet som katodefolger. Motstanden i katodeledningen er forbundet gjennom en kondensator med basisen i den symmetriske transistor og til en ende av en motstand hvis andre ende er forbundet med en klemme av et batteri, slik at det

dannes en amplitudebegrenser. Synkroniseringspulsene i videosig-

nalet bevirker at den symmetriske transistor er ledende .'Under den ledende tilstand av pnp-transistoren bygges det opp en ladning i kondensatoren i amplitudebegrenseren gjennom emitter-basisveien i transistoren, og denne ladning ledes bort gjennom en lekkasjemotstand i lopet av transistorens sperretilstand.

Under metningen av den symmetriske transistor på-

virker sammenligningssignalet styrespenningen for frekvensstyre-trinnet. For tilfredsstillende linjesynkronisering, dvs. at koplingspulsene opptrer i halve tilbakelopstiden av sammenligningssignalet som varierer i sagtannform, blir verdien av styrespenningen ikke variert. I tilfelle uriktig linjesynkronisering varierer imidler-

tid middelverdien av styrespenningen på sådan måte at frekvens-styretrinnet korrigerer oscillatoren for tilfredsstillende synkronisering.

I det nevnte patentskrift er angitt at ved midler-

tidig uteblivelse av synkroniseringspulser vil terskelspenningen i amplitudebegrenseren variere. Som folge derav vil sammenligningssignalet bevirke at den symmetriske transistor gjøres ledende i et vilkår-

lig oyeblikk for en hoyere verdi enn den som svarer til avtagende terskelspenning, og det kan påvirke styrespenningen fordi styretrinnet ikke leverer koplingspulser. Resultatet vil bli at fasen og frekvensen av oscillatoren som skulle holdes konstant, vil variere.

For å hindre dette ved den kjente fasediskriminator anvendes tilbakekopling. En del av sammenligningssignalet i tilbakekoplingen tilfores et uttak på en motstand som danner en spenningsdeler i katodeledningen til den nevnte triode. Fase og amplitude blir da slik at ved manglende synkroniseringspulser blir den symmetriske transistor ledende i en retning under den forste halvdel av en linjeperiode og i den andre retning i lopet av den andre halvdel av denne periode. Den totale ladningstransport i en full linjeperiode må da være null for at middelverdien av styrespenningen over kondensatoren ikke skal påvirkes.

Som allerede anfort i det nevnte patentskrift må transistoren som virker som bryter ha en mere eller mindre ideell symmetrisk karakteristikk for en tilfredsstillende virkning av fasediskriminatoren. For å eliminere innvirkningen'av asymmetri som praktisk talt alltid er tilstede, er det foreslått å tilpasse formen av tilbakekoplingssammenligningssignalet. I praksis er dette imidlertid vanskelig å oppnå på grunn av variasjonen i graden av asymmetri i transistorene.

Det er klart at amplituden av sammenligningssignalet som tilfores direkte og gjennom tilbakekoplingen til transistoren, må være liten. I virkeligheten må av hensyn til energiopptaket spenningen over transistoren være liten når transistoren er mettet under hele linjeperioden. Grensen må derfor ligge allerede ved noen få mV.

Hensikten med oppfinnelsen er blant annet å unngå disse ulemper ved den kjente fasediskriminator, og tilveiebringe en fasediskriminator som arbeider mere effektivt og som sikrer tilfredsstillende drift helt automatisk uavhengig av toleranser for komponentene.

Dette oppnås ifolge oppfinnelsen ved at kilden er forbundet med én klemme av en topplikeretterkrets som inneholder en spenningsdeler som innfører en terskelverdi i sammenligningssignalet i forhold til referansepotensialet som opptrer i koplin^Bsignaleb og joa tilf aroo sty reel ekt roden i inalv-lo j.erbry ter en fra. ctyretrinnel irir koplingspulsene ikke opptrer, idet terkselverdien som innfores i sammenligningssignalet holder halvlederbryteren åpen når koplingspulsene ikke opptrer.

Oppfinnelsen er basert på den kjennsgjerning at topplikeretterkretsen automatisk sikrer den mest fordelaktige inn-stilling av fasediskriminatoren. Den maksimale topp-til-topp verdi av sammenligningasignalet kan være så stor at halvlederbryterens karakteristikk praktisk talt settes helt ut av betraktning. Ved manglende synkroniseringspulser sikres det at halvlederbryteren er åpen under alle tilfeller, slik at styrespenningen over kondensatoren forblir konstant. Denne mangel på synkroniseringspulser kan skyldes både intervallet mellom to etter hverandre folgende pulser og midlertidig mangel av pulser i flere perioder.

Et utforelseseksempel på oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen' som viser et koplingsskjema for en fasediskriminator ifolge oppfinnelsen.

Tegningen viser en transistor 1 hvis basis tilfores

et synkroniseringssignal 2 som funksjon av tiden. Synkroniseringssignalet 2 leveres f.eks. av en synkroniseringsseparator (ikke vist på tegningen) som er anordnet i en fjernsynsmottaker for svart-hvitt-eller farvegjengivelse, hvilken separator skiller ut linjesynkroni-seringspulsene fra videosignalet. Som vist for tilnærmet en linjeperiode opptrer pulser i synkroniseringssignalet 2 som strekker seg i positiv retning fra referansepotensialet 0.

Emitteren i transistoren 1 er forbundet med jord og kollektoren er gjennom en motstand 3 forbundet med en klemme med spenningen +V-^. Kollektoren i transistoren 1 er forbundet med basisen i en transistor 4 hvis emitter er forbundet med jord. Kollektoren i transistoren 4 er gjennom en motstand 5 forbundet med en klemme med spenningen +V£•

Transistoren 1 er sperret i intervallet mellom pul-

sene i synkroniseringssignalet 2. Spenningen +V-^ og motstanden 3

er dimensjonert på slik måte at spenningen på basisen i transis-

toren 4 når transistoren 1 er sperret, er hoyere enn basis-emitterterskelverdien Vg-g (overgangsspenningen) i transistoren 4> slik at denne transistor er mettet. Pulsene i synkroniseringssignalet 2 bevirker at transistoren 1 mettes. Spenningsfallet over transis-

toren 1 er mindre enn basis-emitterterskelverdien Vgg i transistoren 4, slik at denne transistor da sperres. Resultatet herav er at et

signal 6 med korte pulser opptrer på kollektoren i transistoren 4. Bortsett fra det lille spenningsfall over den mettede transistor 4> strekker pulsene i signalet 6 seg fra referansepotensialet 0 til tilnærmet spenningen +v"2«

Kollektoren i transistoren 4 er gjennom motstander

7 og 8 forbundet med basisen i transistorer 9 og 10. Emitteren i transistoren 9 er forbundet med kollektoren i transistoren 10 som er av samme ledningsevnetype som transistoren 9- Transistorene 9 og 10 er f.eks. npn-transistorer. Forbindelsesledningen mellom emitteren i transistoren 9 og kollektoren i transistoren 10 er forbundet med utgangsklemmen 11 for fasediskriminatoren. Den andre utgangsklemme 12 er gjennom en kondensator 13 forbundet med den forste klemme 11. Utgangsklemmen 12 er gjennom en motstand 14 forbundet med en forbindelse mellom kollektoren i transistoren 9 og emitteren i transistoren 10. Den ende av motstanden 14 som er forbundet med klemmen 12 er forbundet med jord gjennom en elektro-lyttkondensator 15. Den andre ende av motstanden 14 er forbundet med emitteren i en transistor l6 hvis kollektor gjennom en motstand 17 er forbundet med spenningen Basisen i transistoren l6 er forbundet med en spenningsdeler som er dannet av en motstand 18 og to seriekoplede dioder 19 og 20. Den ende av motstanden 18 som ikke er forbundet med diodene, er forbundet med spenningen +V2. Anoden i dioden 19 er forbundet med motstanden 18 og katoden i dioden 20 er forbundet med jord. Spenningsfallet over diodene 19 og 20 er derfor lik spenningen på basisen i transistoren 16 som er <+><2V>BE

En seriekopling av en motstand 21 og en signalkilde 22 som er parallellkoplet med en kondensator 23 er parallellkoplet med seriekoplingen av motstanden 14 og kondensatoren 15. Signalkilden 22 tilforer et pulsformet signal 24 og dette signal gir etter integrering ved hjelp av motstanden 21 og kondensatoren 23 et signal 25- Signalet 25 over kondensatoren 23 får derfor sagtannform. Signalkilden 22 kan bestå av en viklirg som er anordnet på utgangstransformatoren i linjeutgangstrinnet i en ikke vist fjernsynsmottaker. Linjeutgangstrinnet er styrt av linjeoscillatoren som har et, frekvensstyretrinn som er forbundet med utgangsklemmene 11 og 12 av fasediskriminatoren. På denne måte danner signalet 25 et sammenligningssignal som utledes fra oscillatorsignalet, og dette sammenligningssignal leveres av en kilde som består

av komponentene 21,.22 og 23 til en klemme som er betegnet 26.

Til forklaring av virkemåten av komponentene i fasediskriminatoren skal bemerkes at komponentene 14 til 21 danner en topplikeretterkrets for sammenligningssignalet 25- De asymmetriske npn-transistorer 9 °g 10 tjener som en halvlederbryter og erstatter tilsammen en symmetrisk npn-transistor. Basisen i transistorene 9

og 10 tjener tiisamrnen som styreelektrode for halvlederbryteren 9j 10. Referansenummerne 1 til 8 danner styretrinnet som frembringer et koplingssignal 6 med korte koplingspulser for halvlederbryteren 9, 10.

Fasediskriminatoren virker på folgende måte. Kondensatoren 13 tilforer en spenning til utgangsklemmene 11 og 12, slik at etter at en svingning fra en linjeavboyningskrets er tilfort fre-kvensstyretrinnet, utledes fra dette et sammenligningssignal 25 som bevirker at styrespenningen over kondensatoren 13 ikke varierer. Det er da oppnådd synkronisering. Fjernsynsmottakeren synkroniseres på vanlig måte for linjeavbdyning og oyeblikket for midten av en puls i synkroniseringssignalet 2 svarer til midten av en puls av signalet 24- Videre vil pulsene i signalet 6 opptre ved halve tilbakelopstiden av sagtannspenningen over kondensatoren 23-

Pulsene i koplingssignalet 6 gir transistorene 9 °g

10 mulighet for metning. Naturligvis må spenningen på kollektorene i transistorene 9 °S 10 da være hoyere enn spenningen på emitterne.

I synkron tilstand er spenningen på klemmen 26 avtakende noe hoyere enn på klemmen 11 for den forste halvdel av koplingspulsens varig-

het i signalet 6, slik at transistoren 9 er mettet. I den andre halvdel av varigheten av koplingspulsen blir spenningen på klemmen 26 okende noe lavere enn på klemmen 11, slik at transistoren 10 er mettet. Resultatet er at i forste halvdel av pulsens varighet vil kondensatoren 13 bli noe oppladet, og denne ladning fjernes igjen i den andre halvdel.

Det er klart at i lopet av intervallet mellom to koplingspulser i signalet 6, er ingen av transistorene 9> 10 mettet. Resultatet skulle da bli at styrespenningen over kondensatoren 13 vil variere, hvilket vil være utillatelig fordi det ble antatt at synkroniseringstilstand er nådd. Under dette intervall vil styretrinnet 1-8 påtrykke tilnærmet jordpotensial på basisen i transistorene 9 °S 1°- Som folge herav vil emitteren i transistoren 10. aldri nå jordpotensial, eller med hensyn til basis-emit-

terterskelspenningen VBE' et noe ■Lavere potensialnivå.

For å oppnå tilfredsstillende drift av diskriminatoren uten komponentene 14 til 20, er det nodvendig at en forspenning påtrykkes emitteren i transistoren 10. Denne forspenning må være så hoy at potensialet på emitteren i transistoren 10 aldri når potensialet på basisen ved den storst mulige amplitude i negativ retning av sammenligningssignalet 25• Den hoyest tillatelige spenning på emitteren i transistoren 10 er begrenset av gjennomslagsspenningen mellom emitter og basis. Dette forer til at på den ene side en hoy forspenning er nodvendig og på den annen side at bare en begrenset variasjon er tillatelig i amplituden av sammenligningssignalet 25- Amplitudevariasjoner skriver seg bl.a. fra at med samme fase og frekvens av det signal som leveres av linjeoscillatoren, kan amplituden av pulsene i signalet 24 variere som funksjon av belastningen av linjeutgangstrinnet. I tillegg hertil har anvend-elsen av en fasediskriminator i en massefremstillet fjernsynsmottaker hvor toleransen av de anvendte komponenter er stor, den folge at amplituden av sammenligningssignalet 25 kan ligge mellon vide grenser.

I fasediskriminatoren ifolge oppfinnelsen frembringes en varierende forspenning som er avhengig av amplituden av sammenligningssignalet 25 og som opprettholdes automatisk på den minst mulige verdi. I den hensikt påtrykker spenningsdeleren som inneholder motstanden 18 og diodene 19 og 20 en spenning +2Vgg på basisen i transistoren 16 i topplikeretterkretsen 14 - 21. Hvis man går ut fra en basis-emitterterskelverdi på +Vgg, vil transistoren l6 være mettet når emitteren har spenningen +Vgg. Resultatet er at spenningen på klemmen 26 ikke kan bli mindre enn +Vgg- En prikket linje viser spenningen +Vgg sammenlignet med signalet 25-Transistoren 16 er mettet ved minimumverdien av sagtannspenningen

i sammenligningssignalet 25, og sagtannspenningen er avflatet som vist med de sorte triangler i signalet 25- En streket linje angir spenningen +V cli signalet 25 som opptrer på den pol av kondensatoren 15 som er forbundet med utgangsklemmen 12, avhengig av amplituden av sagtannspenningen i signalet 25- Lekkasjemotstanden for kondensatoren 15 dannes av motstandene 14 og 21. Spenningskilden 22 er f.eks. dannet av en vikling på en transformator og represen-terer således en kortslutning.

Manglende synkroniseringspulser i signalet 2 for flere linjeperioder kan ikke påvirke styrespenningen over kondensatoren 13. I virkeligheten opprettholder sammenligningssignalet 25 sammen med topplikeretterkretsen 14 - 21 åpningen av halvlederbryteren 9> 10« Som folge herav vil frekvensen av linjeoscillatoren bli holdt konstant, f.eks. når fjernsynsmottakeren koples om fra en kanal til en annen. Det er bare nodvendig å justere fasen av linjeavbdyningen for samme linjefrekvens i begge kanaler.

Spenningsdeleren i topplikeretterkretsen 14 - 21

kan bestå av bare en diode f.eks. dioden 19. Resultatet er at den minst mulige spenning på klemmen 26 vil være fastlagt til jordpotensial 0. Hvis imidlertid basis-emitterterskelspenningen for transistoren 10 er så liten at man kan se bort fra den, mens spenningsfallet over den mettede transistor 4 ikke kan sees bort fra, kan transistoren 10 være mettet utover varigheten av koplingspulsen. På bakgrunn av spredning av dataene for de transistorer som anvendes, kan terskelspenningen i sammenligningssignalet 25 fastsettes på

<+V>gg slik at innvirkning av en slik spredning elimineres.

Uttaket på spenningsdeleren 18 - 20 som tilveie-bringer spenningen +2Vg-g kan være forbundet med motstanden 3- Det er bare nodvendig at spenningen +V-^ er så hoy at for sperring av transistoren 1, må en spenning litt hoyere enn + v~-gg påtrykkes basisen i den mettede transistor 4*

Halvlederelementene i spenningsdeleren 18 - 20 som dannes av diodene 19 og 20 kan erstattes med en transistor. An-vendelsen av diodene gir den fordel at variasjoner i spenningen +V 2 praktisk talt ikke påvirker terskelverdispenningen +2Vg-g.

Sagtanndelen av sammenligningssignalet 25 utledes

fra det pulsformede signal 24 som leveres av kilden 22 ved hjelp av integreringsnettverket 21, 23- Kilden 22 kan være dannet av en vikling på transformatoren i linjeutgangstrinnet i en fjernsynsmottaker. Sammenligningssignalet 25 kan alternativt utledes ved hjelp av differensiering fra et parabolsk signal.

En s~korreksjonskondensator i serie med linjeavboyningsspolen i

et linjeutgangstrinn kan anvendes som kilde for det parabolske signal. Kondensatoren 23 kan sloyfes og motstanden 21 kan erstattes med en kondensator som sammen med motstanden 14 danner et differen-sieringsnettverk. En lekkasjemotstand må anordnes parallelt med kondensatoren 15, fordi utladningen gjennom den kapasitive kilde er umulig.

Det er klart at kilden 22 kan levere et signal som er av-ledet fra linjeutgangstrinnet eller direkte fra en styrt linjeoscillator. Det er da ikke nødvendig at sammenligningssignalet 25 har sagtannformet variasjon. Andre funksjoner er eventuelt mulig.

Fasediskriminatoren kan stort sett integreres i et halv-lederlegeme på enkel måte. Halvlederbryteren 9, 10 som på figuren er vist som to npn-transistorer kan ha symmetrisk transistorkonfigura-sjon. Diodene 19 og 20 kan være utformet som seriekoplede npn-transistorer, hvor basisen i hver av de to transistorer er kryssforbun-det med en kollektor, Likeretteren i topplikeretterkretsen er vist som en transistor 16, men kan alternativt bestå av en diode. Konden-.satorene 13, 15 og 23 og motstandene 14 og 21 kan være innkorporert f.eks. i en integrert krets.

Komponentene i fasediskriminatoren ifølge oppfinnelsen kan i form av en integrert krets ha følgende verdier:

Claims (6)

1. Fasediskriminator for synkronisering av en lokaloscillator, omfattende en halvlederbryter (9,10) og et styretrinn (1-8) som er forbundet med halvlederbryterens styreelektrode og som under innvirkning av et synkroniseringssignal (2) leverer et koplings signal (6) med korte koplingspulser til styreelektroden, hvilket koplingssignal har en amplitude høyere resp. lavere enn et referansepotensial som sperrer halvlederbryteren, og en kilde (21-23) for tilførsel av et sammenligningssignal (25) som utledes av oscillatorsignalet, hvilken kilde gjennom halvlederbryteren (9510) kan forbindes med en konden-

sator.(13) som kan overføre en styrespenning for oscillatorens frekvensstyretrinn, karakterisert ved at kilden (21-23) er forbundet med én klemme (26) av en topplikeretterkrets (14-21), som inneholder en spenningsdeler (18-20) som innfører en terskelverdi i sammenligningssignalet (25) i forhold til referansepotensialet som opptrer i koplingssignalet (6) og som tilføres styreelektroden i halvlederbryteren (9, 10) fra styretrinnet (1-8) når koplingspulsene ikke opptrer, hvilken terskelverdi i sammenligningssignalet holder halvlederbryteren (9, 10) ledende når koplingspulsene ikke opptrer. 2. Fasediskriminator ifølge krav 1, karakterisert ved at en seriekopling av halvlederbryteren (9, 10) og en motstand (14) er forbundet parallelt med den nevnte kondensator (13)> og forbindelsespunktet mellom motstanden og kondensatoren er forbundet med den ene pol av en ladekondensator (15), idet den andre ende av motstanden som er forbundet med bryteren, danner en klemme (26) for topplikeretterkretsen.

3. Fasediskriminator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den nevnte klemme (26) av topplikeretterkretsen (14-21) er forbundet med en likeretter (16) hvis andre en-de er forbundet med et uttak på spenningsdeleren (18-20) som inneholder en seriekopling av en motstand (18) og minst ett halvleder-element (19, 20).

4. Fasediskriminator ifølge krav 2 eller 3»karakterisert ved at kilden (21-23) i"°r tilførsel av sammenligningssignalet (25) er parallellforbundet med seriekoplingen av ladekondensatoren (15) og motstanden (14).

5. Fasediskriminator ifølge hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at kilden (21-23) for tilførsel av sammenligningssignalet (25) inneholder et inte-grerende nettverk som omfatter en kondensator (23) som er forbundet med den nevnte klemme (26) av topplikeretterkretsen (14-21).

6. Fasediskriminator ifølge hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at halvlederbryteren består av to transistorer (9, 10) av samme ledningsevnetype, idet emitteren i den ene transistor er forbundet med kollektoren i den andre transistor hvis basis er forbundet med styretrinnet (1-8), og det ene par med hverandre forbundne elektroder er forbundet med den nevnte klemme (26) av topplikeretterkretsen (14-21) og det andre par med hverandre forbundne elektroder er forbundet med den ene pol (H) av kondensatoren (13) for styrespenningen.