DE2350316B2 - Demodulator zur Demodulation winkelmodulierter elektrischer Schwingungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Demodulator zur Demodulation winkelmodulierter elektrischer Schwingungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Anordnungen dienen zur Demodulation von winkelmodulierten Schwingungen, die von einer

J5 Tonrille einer Mehrkanalschallplatte abgetastet werden. Nach der DE-OS 2 058334 werden in den beiden Wänden einer einzigen Rille einer Schallplatte vier voneinander getrennte, einzelne Kanäle untergebracht. Zu diesem Zweck wurden /cn jeweils zwei Kanälen je eine direke Summenschwingung und je eine winkelmodulierte Differenzscliwingung gebildet. Zur Gewinnung der winkelmodulierten Differenzschwingung wird ein Träger mit einer Frequenz von 30 kHz durch die Differenzschwingung winkelmodu- > liert. Die winkelmodulierte Differenzschwingung wird der zugeordneten Summenschwingung überlagert, und die auf diese Weise jeweils zwei Kanälen zugeordneten Oberlagerungsschwingungen werden in den beiden Wänden der Tonrille aufgezeichnet.

ίο In manchen Fällen tritt bei den mit einer Tonnadel abgetasteten Schwingungen eine Unterbrechung oder eine plötzliche Abnahme der Schwingungsamplitude auf. Dies tritt beispielsweise ein, wenn die Nadel über ein Staubteilchen in der Rille der Schallplatte läuft und daher nicht genügend an der Rillenwand anliegt, wenn ein Teil einer Rille beschädigt ist und daher ein Teil der aufgezeichneten Schwingung in der Rille fehlt, wenn die in der Rille aufgezeichnete Schwingung derart fein und kompliziert ist, daß die Nadel über

μ die Erhebungen und Vertiefungen hinwegspringt und daher den aufgezeichneten Schwingungen nicht vollständig folgt, oder wenn ein Teil der Rille durch mehrfaches Abspielen der Platte abgenutzt ist, was insbesondere dann auftritt, wenn Tonabnehmer verwendet werden, deren Nadelspitzen eine zu große äquivalente Masse, also eine zu große Massenträgheit haben. Der Frequenzbereich der in der Rille aufgezeichneten winkelmodulierten Differenzschwingung (20 kHz bis

40 kHz) liegt höher als der Frequenzbereich der direkten Summenschwingungen. Daher ist der Teil der aufgezeichneten Schwingungen, der nur verhältnismäßig schwache Krümmungsradien hat, der direkten Summenschwingung, und der Teil, der durch kleine und feine Veränderungen aufgezeichnet ist, der winkelmodulierten Differenzschwingung zugeordnet. Das Fehlen der Schwingung und der Amplitudenabfall in den wiedergegebenen Schwingungen tritt daher in der winkelmodulierten Differenzschwingung besonders stark in Erscheinung.

In einem Bereich, in dem das abzutastende Signal fehlt und der Amplitudenabfall auftritt, nimmt somit die Fequenz der Trägerschwingung der winkelmodulierten Differenzschwingung plötzlich auf einen sehr niedrigen Wert ab. Daher wird durch den Winkeldemodulator bei der Wiedergabe ein Störgeräusch in demjenigen Bereich erzeugt, in dem der Träger plötzlich auf eine niedrige Frequenz übergeht.

Die plötzliche Abnahme der winkelmodulierten Schwingung und das dabei auftretende Störgeräusch sind bei der Wiedergabe von einer Mehrkanalschallplatte charakteristisch. Das Störgeräusch unterscheidet sich im wesentlichen von dem Rauschen, das im allgemeinen bei FM-Übertragungen auftritt. Bei FM-Übertragungen wird der Träger stets auf einem konstanten Pegel gehalten, und das Störsignal wird mit dem Ergebnis hinzuaddiert, das die Amplitude in ihrer Gesamtheit eher zu- als abnimmt. Außerdem erfolgt die Amplituden- bzw. Pegeländerung bei einer winkelmodulierten Schwingung infolge von Schwund im allgemeinen allmählich und nicht plötzlich. Dagegen ist es bei einer Mehrkanalschallplatte unvermeidbar, daß der Pegel der winkelmodulierten Schwingung plötzlich abfällt, und zwar infolge der Verhältnisse, die zwischen der Spitze der Tonabnehmernadel und der Rille auftreten und durch Staub, Beschädigung und andere Umstände bedingt sind.

Wenn bei einem Fall, bei dem der Eingangsträgerpegel infolge uer oben genannten Umstände abnormal niedrig ist, die Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators in der phasenverriegolten Regelschleife und die Mittenfrequenz des Trägers nicht miteinander übereinstimmen, weil Drehzahlschwankungen des Plattentellers oder Temperaturschwankungen in der Schaltung auftreten, weicht die phasenverriegelte Regelschleife von dem verriegelten Zustand ab und erzeugt Frequenzschwebungen, die gleich der Frequenzdifferenz zwischen der genannten Schwingungsfrequenz und der Frequenz der zugeführten winkelmodulierten Trägerschwingung sind. Eine normaie Demodulation wird somit nicht mehr ausgeführt. Wenn beispielsweise in der Plattentellerdrehzahl Schwankungen von etwa 3% und Frequenzschwankungen des spannungsgesteuerten Oszillators sowie Temperaturschwankungen mit der Größenordnung von etwa 3% auftreten, wird in bezug auf eine Trägerfrequenz von 30 kHz der winkelmodulierten Differenzschwingung eine Frequenzdifferenz von etwa 1,8 kHz erzeugt.

Wie oben erwähnt, behält die phasenverriegelte Regeischleife auch hinsichtlich des Auftretens von Schwankungen in der Plattentellerdrehzahl zu Zeiten von abnormal schlechtem Pegel den verriegelten Zustand bei. Um dann die Erzeugung der oben genannten Schwebungen zu vermeiden, wurde bereits in der DE-OS 2248769 eine demodulatorschaltung der eingangs erwähnten Art zur Demodulation winkelmodulierter Schwingungen von Mehrkanalschallplatten vorgeschlagen. Bei dieser vorgeschlagenen Anordnung wird an die Ausgangsschaltung des Phasenvergleichers in der phasenverriegelten Regeischleife eine Zeitkonstantenschaltung mit einem Kondensator und einem Widerstand angeschlossen. Dadurch wird erreicht, daß der Gleichstromverriegelungsbereich (Verriegelungsbereich für die Frequenzkomponente sehr tiefer Frequenz) der phasenverriegelten Regel-

schleife trotz des Vorhandenseins der Zeitkonsiantenschaltung verhältnismäßig breit bleibt, und zwar wie bei einer Anordnung ohne Zeitkonstantenschaltung. Darüber hinaus wird der Wechselstromverriegelungsbereich (Verriegelungsbereich für die Frequenzkomponenten hoher Frequenz) verhältnismäßig schmal, und zwar infolge des Vorhandenseins der Zeitkonstantenschaltung.

Während diese vorgeschlagene Anordnung den Vorteil bieiet, daß man einen verhältnismäßig schmalen Wechselstromverriegelungsbereui< erhält, tritt das Problem auf, daß der Gleichstromveriiegelungsbereich nicht verbreitert werden kann. Um somit einen großen Wert für das Verhältnis zwischen dem Gleichstromverriegelungsbereich und dem Wechselstromverriegeiongsbereich zu erhalten, muß man den Wechselstromverriegelungsbereich klein machen, da der Gleichstromverriegelungsbereich konstant ist und über einen bestimmten Wert hinaus nicht vergrößert werden kann. Im folgenden wird erläutert, daß eine

jo Verkleinerung des Wechselstromverriegelungsbereichs zum Erzielen eines hohen Verriegelungsbereichsverhältnisses nicht erwünscht äst.

Wenn der Pegel des winkelmodulierten Differenzsignals hoch ist und harmonische Komponenten der

r> direkten Summenschwingung, die in das Band des winkelmodulierten Differenzsignals kommen, vernachlässigt werden können, ist es erforderlich, die Demodulation mit einem großen Verriegelungsbe.eich der phasenverriegelten Regelschleife auszuführen.

jo Wenn andererseits der infolge der Tonrillenabnutzung auftretende Rauschpegel hoch ist oder wenn die Störung durch die harmonischen Komponenten der direkten Summenschwingung beachtlich sind, ist es erforderlich, die Demodulation mit einem kleinen

■r. Verriegelungsbereich der phasenverriegelten Regelschleife auszuführen. Aus diesem Grund ist es erwünscht, daß das oben genannte Verriegelungsbereichsverhältnis groß ist. Das bedeutet, daß es bei einem guten Zustand der wiedergegebenen winkelin modulierten Differenzschwingung erforderlich ist, den Verriegelungsbereich der phasenverriegelten Regelschleife zu erweitern und die Demodulation breitbundig mit hoher Wiedergabetreue auszuführen, während es bei einem schlechten Zustand der winkel-

-,-> modulierten Schwingung notwendig ist, den Verriegelungsbereich der phasenverriegelten Kegelschleife einzuengen und die Schwingung lediglich in einem besonderen Frequenzbereich zu demodulieren.

Wenn man als Ergebnis dieser Forderung den Wert

«ι des oben genannten Verriegelungsbereichsverhältnisses groß wählt, beispielsweise 10:1, wird dnr .naximale Wert des Wechselstromverriegelungsbereichs bei der vorgeschlagenen Anordnung derart klein, daß eine hochwertige wiedergabegetreue Demodulation

b·: nicht mehr durchführoar ist. Die obige Forderung stellt somit ein ungelöstes Problem dar.

Weiterhin hat man versucht, bei der vorgeschlagenen Demodulationsanordnune den Wechselst mm-

verriegelungsbefelch auf einem festen Wert zu halfen und den Gleichstromverriegelungsbereich dadurch groß zu machen, daß die Verstärkung des in der phasenverriegelten Regelschleife vorgesehenen spannungsgesteuerten Oszillators gleichstrommäßig auf > einem hohen Wert und wechselstrommäßig auf einem kleinen, d. h. einem nicht besonders hohen Wert gehalten wird, um damit ein großes Verriegelungsbereichsverhältnis zu erzielen.

Wenn man dies jedoch praktisch durchzuführen "> versucht, wird die phasenverriegelte Regelschleife im Falle eines großen Verriegelungsbereiches veranlaßt, fehlerhafte Verriegelungen vorzunehmen, und zwar selbst bei Schwingungen, die in das Band des Summensignals fallen (weniger als 15 kHz). Dadurch i> kommt es vor, daß eine Schwingung in dem Summenfrequenzband unterhalb von 15 kHz demoduliert wird und als Störschwingung auftritt. Zusätzlich zu dem gewünschten demodulierten Differen7.<;ignal «rhält man somit in der gewonnenen Schwingung eine Geräusch- ->" komponente.

Im folgenden sind die Hauptanforderungen zusammengestellt, die bei der Demodulation einer von einer Mehrkanalschallplatte abgetasteten winkelmodulierten Schwingung bei Verwendung einer phasenverrie- :> gelten Regelschleife erwünscht sind:

1. Das Verriegelungsbereichsverhältnis soll groß sein, beispielsweise in einer Größenordnung von 10:1 bis 30:1.

2. Es soll ein maximaler Wechselstromverriege- κ ι lungsbereich mit einem großen Wert vorliegen, beispielsweise in einer Größenordnung von ±10 kHz.

3. Essoll ein maximaler Gleichstromverriegelungsbereich vorliegen, der nicht in unerwünschte r. Frequenzbänder eingreift (unter 15 kHz). Damit ergibt sich ein idealer Verriegelungsbereich von (30 - 14) kHz bis (30 + 29) kHz. In der Praxis treten jedoch keine Schwierigkeiten auf, wenn der Bereich von (30-19) kHz bis (30 + 50) -m kHz reicht.

Es ist bereits andererseits aus der US-PS 3209271 eine phasenverriegelte Regelschleife mit einem Tiefpaßfilter als Schleifenfilter bekannt. Dieses Schleifenfilter ist automatisch elektrisch zu steuern. Die Größe 4 ·- der Schleifenverstärkung der phasenverriegelten Schleife ist proportional zur Größe der Verstärkung des Schleifenfilters. Die Verstärkung des Filters ist bei Frequenzen innerhalb des Durchlaßbereiches des Filters 1 jedoch bei Frequenzen außerhalb des Durch- v· laßbereiches nahezu 0. Folglich weist die phasenverriegelte Regelschleife keinen Verriegelungsbereich bei Frequenzen außerhalb des Durchlaßbereiches des Schleifenfilters auf, und sie weist nur einen einzigen spezifischen Verriegelungsbereich bei Frequenzen im Durchlaßbereich des Schleifenfilters auf. Die Gleichstromkomponenten des Ausgangssignals des Phasendetektors der phasenverriegelten Schleife und mindestens die tieffrequenten Komponenten des demodulierten Signals gehen durch das Schleifenfilter mit einer Verstärkung von 1 hindurch. Es liegt also nur ein Gleichstromverriegelungsbereich vor.

Es ist eine ähnliche Demodulatorschaltung in einer phasenverriegelten Regelschleife bekannt (US-PS 3363194), bei der die »Gleichstromkomponente« b5 ebenfalls keine Dämpfung erfährt. Das zu diesem Zweck vorgesehene Filter der Regelschleife weist Kondensatoren in Parallelschaltung auf, durch die eine Gleichspannung nicht gedämpft wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Demodulator der eingangs erwähnten Art das Verriegelungsbereichsverhältnis jeweils möglichst groß zu machen, ohne daß der Wechselstromverriegelungsbereich verkleinert werden muß.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Nach der Erfindung wird somit ein Demodulator für winkelmodulierte elektrische Schwingungen geschaffen, der ohne Geräuscherzeugung die gewünschte Demodulation dadurch ausführt, daß, wenn es erforderlich ist, der Verriegelungsbereich der phasenverriegelten Regelschleife bei der Demodulation des winkelmodulierten Signals vermindert wird.

Wenn bei dem Demodulator nach der Erfindung die winkelmodulierte Schwingung einen normalen Pegel hat, d. h. einen hohen Pegel, dann weist die phasf^nvprripopjtp Rc°c!^cch!cifc einen WechselstroiTiverriegelungsbereich auf, der breit genug ist, so daß eine Demodulation mit hoher Wiedergabegüte erfolgt, und wenn der Pegel des winkelmodulierten Signais gering ist oder die Ampiitudenschwankungen des Pegels groß werden, dann ist das Verhältnis des Gleichstromverriegelungsbereichs zum Wechselstromverriegelungsbereich mit Hilfe der veränderbaren Dämpfungsschaltung auf einem genügend großen Wert, wobei die phaserverriegelte Regelschleife einen verhältnismäßig breiten Gleichstromverriegelungsbereich aufweist.

Wesentlich für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist auch die Begrenzerschaltung, die eine Amplitudenbegrenzung ausführt, so daß die untere Frequenzgrenze des Gleichstromverriegelungsbereiches und des Wechselstromverriegelungsbereiches auf eine höhere Frequenz eingestellt werden, als die maximale Frequenz der direkten Summenschwingung, so daß die ausreichend verbreiterten Gleichstrom- und Wechselstromverriegelungsbereiche nicht in den Frequenzbereich der direkten Summenschwingung eindringen. Ferner dient der nach der Erfindung vorgesehene Detektor dazu, den Pegel und ferner die Pegelamplitudenänderung der winkelmodulierten Schwingung festzustellen und dann ein Dämpfungssteuersignal zu erzeugen, dessen Amplitude umgekehrt proportional zur Amplitude des Pegels und proportional zur Amplitude der Pegeländerung ist. Entsprechend der Amplitude des Dämpfungssteuersignals wird die Dämpfung der Tonfrequenzkomponenten in der veränderbaren Dämpfungsschaitung gesteuert.

Der erfindungsgemäße Demodulator ermöglicht mit einfachen Mitteln eine bessere Demodulation, der auf einer Mehrkanalschallplatte aufgezeichneten Signale, wobei Störsignale weitestgehend unterdrückt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Detektors ist im Unteranspruch beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels eines Demodulators nach der Erfindung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Verriegelungsbereiche einer phasenverriegelten Regelschleife,

Fig. 3 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines besonderer! SchaltungsteSs in der in der Anordnung nach der Fig. 2 benutzten phasenverriegelten Regelschleife,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Detektors zum Feststellen von Abnormalitäten in der Anordnung nach der Fig. 2,

Fig. 5 A bis 5D Signalverläufe zur Beschreibung des Detektionsvorganges für den Fall, daß der Pegel der zugeführten winkelmodulierten Schwingung klein ist,

Fig. <*/A bis 6 D Signal verlaufe zur Beschreibung des Detektionsvorganges für den Fall, daß im Pegel der zugeführten winkelmodulierten Schwingung große Schwankungen auftreten,

Fig. 7 A bis 7D Schwingungsverläufe zur Beschreibung des Detektionsvorganges für den Fall, daß der Pegel der zugeführten winkelmodulierten Schwingung normal ist und

Fig. 8 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer besonderen Schaltung der in der Fig. 4 dargestellten Detektoreinrichtung zum Feststellen von Abnormalitäten.

Das Ausführungsbeispiel eines Demodulators für winkelmodulierte Schwingungen wird anhand der Fig. 1 beschrieben.

Auf einer Vierkanal-Schallplatte 10 sind die Schwingungen von insgesamt vier Kanälen unter Anwendung des durch die DT-OS 2058334 bekannten Verfahrens aufgezeichnet. Das bedeutet, daß in jeder Wand der Tonrille der Schallplatte eine zwei Kanälen zugeordnete Multiplexschwingung aufgezeichnet ist, die aus einer direkten Summenschwingung und einer winkelmodulierten Differenzschwingung besteht. Die aufgezeichneten Schwingungen werden von einem Tonabnehmerkopf 11 von der Rille der Schallplatte 10 abgenommen. Die den Schwingungen von zwei Kanälen zugeordneten, in der rechten Wand der Rille aufgezeichneten Multiplexschwingungen aus einer direkten Summenschwingung und einer winkelmodulierten Differenzschwingung werden einem Entzerrer 12 mit einer V₂-RIAA-Charakteristik zugeführt und in entsprechender Weise ausgeglichen oder entzerrt.

Danach wird die abgenommene Wiedergabeschwingung über einen Entzerrer 13 mit einer V₂-RIAA-Charakteristik einem Tiefpaßfilter 14 zugeführt. Dort wird die winkelmodulierte Schwingungskomponente entfernt, und nur die direkte Summenkomponente zu einer Matrixschaltung 15 weitergeleitet.

Weiterhin wird die Ausgangsschwingung des Entzerrers 12 einem Bandpaßfilter 16 zugeführt, dessen Durchlaßband von 20 kHz bis 40 kHz reicht. Dort wird die winkelmodulierte Differenzkomponente gewonnen und weitergeleitet. Die ausgefilterte winkelmodulierte Differenzschwingung gelangt dann über einen Begrenzer 17 einerseits zu einem Phasenvergieicher (rnasendetektor) 18 und andererseits zu einem Detektor 31, der das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der winkelmodulierten Differenzkomponente feststellt und dementsprechend eine Geräuschsperre 26 steuert.

Der Phasenvergleicher 18 bildet zusammen mit einem Verstärker IS, einem spannungsgesteuerten Oszillator 22, der im folgenden auch kurz VCO (voltage controlled oscillator) genannt wird, und weiteren Schaltungsteilen eine phasenverriegelte Regelschleife, die im folgenden auch kurz PLL (phase lokked loop) genannt wird. Der Phasenvergleicher 18 führt zwischen der zugeführten winkelmodulierten Differenzschwingung und der Ausgangsschwingung des Oszillators 22 einen Phasenvergleich durch und

erzeugt in Abhängigkeit von der auftretenden Phasendifferenz eine Fehlerspannung. Das Ausgangssignal des Phasenvergleichers 18 wird von dem Verstärker 19 verstärkt und dann über eine Dämpfungsschaltung 30 mit Widerständen R₀ und Rl einem Transistor Ql und einem Kondensator Cl einer Verstärker- und Begrenzerschaltung 21 zugeführt.

Die Dämpfungsschaltung 30 und die Verstärkerund Begrenzerschaltung 21 stellen äußerst wichtige Schaltungsteile dar und werden noch im einzelnen beschrieben.

Eine am Ausgang der Verstärker- und Begrenzerschaltung 21 auftretende demodulierte Differenzkomponente wird über eine Deemphasisschaltung 24, ein Tiefpaßfilter 25, und die bereits genannte Geräuschsperre 26 der Matrixschaltung 15 zugeführt. Dort wird die demodulierte Differenzschwingung mit der vom Tiefpaßfilter 14 kommenden Summenschwingung matriziert. An Ausgangsanschlüssen 27a und 276 der Matrixschaltung 15 treten somit zwei Kanalschwingungen auf, beispielsweise der linke vordere (erste) und der linke hintere (zweite) Kanal.

Weiterhin wird die am Ausgang der Verstärkerund Begrenzerschaltung 21 auftretende Ausgangsschwingung dem spannungsgesteuerten Oszillator 22 als Steuerspannung zugeführt, um die Frequenz der Oszillatorausgangsschwingung zu steuern. Wenn der Phasenvergleicher 18 von dem Begrenzer 17 keine Eingangsspannung erhält, oder die phasenverriegelte Regelschleife nicht verriegelt ist, liefert der spannungsgesteuerte Oszillator 22 freilaufend eine Schwingung mit einer Frequenz, die der Trägerfrequenz zur Winkelmodulation der Differenzschwingung in der Aufzeichnungsanordnung entspricht. Diese Trägerfrequenz beträgt bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel 30 kHz. Im übrigen wird der spannungsgesteuerte Oszillator 22 von der am Ausgang der Verstärker- und Begrenzerschaltung 21 auftretenden Steuerspannung derart spannungsgesteuert, daß die Frequenz der Oszillatorausgangsschwingung gleich der Frequenz der vom Begrenzer 17 dem Phasenvergleicher 18 zugeführten winkelmodulierten Eingangsschwingung ist. Die am Ausgang der Verstärker- und Begrenzerschaltung 21 auftretende Spannung, also die Eingangsspannung des spannungsgesteuerten Oszillators 22, hängt somit von dem Frequenzhub der dem Phasenvergleicher 18 zugeführten winkelmodulierten Schwingung ab. Die phasenverriegelte Regelschleife liefert daher die demodulierte Schwingung der winkelmodulierten Differenzschwingung.

In der Fig. 1 ist lediglich diejenige Schaltungsanordnung dargestellt, die der einen Rillenwand der Schallplatte 10, beispielsweise der linken Kanalseite mit dem ersten und zweiten Kanal zugeordnet ist. Für die rechten Kanäle, also den rechts vorderen (dritten) und den rechts hinteren (vierten) Kanal ist eine gleichartige Schaltung vorgesehen. Infolge der Identität erübrigt sich eine Einzelbeschreibung dieser Schaltung.

Die o. g. PLL-Schaltung hat einen Gleichstromverriegelungsbereich (Verriegelungsbereich für die Frequenzkomponenten tiefer Frequenz) mit einer Charakteristik, die durch die Verstärkung der Gesamtschleife, also durch die durch die Kurve II in der Fig. 2 dargestellte Schleifenverstärkung bestimmt ist. Diese Charakteristik des Gleichstromverriegelungsbereiches wird durch das Vorhandensein oder Nichtvor-

handensein der Dämpfungsschaltung 30 nicht beeinflußt. Die Kapazität des Kondensators Cl wird hinreichend hoch gewählt, um zu verhindern, daß die Dämpfungscharakteristik tonfrequenzbedingte Änderungen erfährt. Bei der Betrachtung der Charakteristik des Wechsslstromverriegelungsbereiches (Verriegelungsbereich für die Frequenzkomponenten hoher Frequenz) ist die infolge des Vorhandenseins der Dämpfungschaltung 30 kleine Schleifenverstärkung zu berücksichtigen. Gleichzeitig ist zu beachten, daß die Breite des maximalen Verriegelungsbereiches durch den Verstärker 21 erweitert wird, so daß die Bereichscharakteristik für die Wechselstromverriegclungdie in der Fig. 2gestrichelt eingezeichnete Kurve I annimmt. Ein Vergleich zwischen den in den Fig. 2 dargestellten Kurven II und I zeigt, daß im Eingangspegel eine Differenz von 20 dB auftritt. Das bedeutet, daß zum Erzielen derselben Gleichstrom- und »»cCiiSCiStrornvcrricgciungsbcrcichc eine zehnfache Pegeldifferenz vorliegen muß. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt somit das Verriegelungsbereichsverhältnis 10:1.

Wie es aus der Bereichscharakteristikkurve I für die Wechselstromverriegelung hervorgeht, führt die PLL-Schaltung den Demodulationsvorgang mit einer großen Verriegelungsbereichsbreite aus, wenn sich die abgenommene winkelmodulierte Schwingung in einem guten Zustand befindet und der Pegel hoch ist. Auf diese Weise wird eine getreue hochwertige Wiedergabe erreicht. Wenn jedoch der Pegel der zugeführten winkelmodulierten Schwingung infolge einer beschädigten Stelle auf der Schallplatte, infolge Staub oder einer anderen Abnormalität plötzlich abfällt, wird die Verriegelungsbereichsbreite der PLL-Schaltung klein, so daß die PLL-Schaltung entriegelt wird und Rauschkomponenten nicht wiedergegeben werden. Aus der Charakteristikkurve II geht hervor, daß die Gleichstromverriegelungsbereichsbreite bis in einen Bereich mit geringem Eingangspegel groß ist. Der Wechselstromverriegelungsbereich kann sich daher innerhalb einer großen Zone ändern, und selbst bei Trägerfrequenzschwankungen, die infolge von Drehzahlschwankungen des Plattentellers auftreten können, oder bei Temperaturschwankungen der Schaltungsanordnung oder ähnlichen Einflüssen tritt keine nachteilige Wirkung auf.

Die Verstärker- und Begrenzerschaltung 21 übernimmt die Verstärkungsfunktion und führt gleichzeitig die Funktion aus, über einer besonderen Spannung einen Teil des Eingangssignals zu beschränken, so daß der Schaltung 21 noch eine Begrenzungsfunktion zukommt, um die Ausgangsschwingung unter einem besonderen Spannungswert zu halten. Die Ausgangsspannung des Verstärkers in der Verstärker- und Begrenzerschaltung 21 ist derart eingestellt, daß diese Spannung zunimmt, wenn die Abweichungsfrequenz der zugeführten winkelmodulierten Differenzschwingung abnimmt. Dementsprechend ist der Begrenzer derart eingestellt, daß er über einer besonderen Spannung den Spannungspegel begrenzt. Die Folge davon ist, daß der untere Teil der Abweichungsfrequenz der Verriegelungsbereichscharakteristik beschränkt und derart begrenzt ist, daß ein Abfall unter eine vorbestimmte Frequenz nicht auftritt. Der Begrenzer in der Verstärker- und Begrenzerschaltung 21 ist derart ausgebildet, daß er hinsichtlich von Spannungen unter einer vorgegebenen Spannung eine Spannungspegelbegrenzung ausführt, und zwar für den Fall, daß die Ausgangsspannung des Verstärkers in der Verstärkerund Begrenzerschaltung 21 derart eingestellt ist, daß sie abnimmt, wenn die Abweichungsfrequenz der zugeführten winkelmodulierten Differenzschwingung > abnimmt.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Begrenzungswert der Verstärker- und Begrenzerschaltung 21 derart gewählt, daß die Verriegelungsbereichscharakteristik nicht weniger als 20 kHz wird.

ίο Die Charakteristikkurven I und II erstrecken sich somit auf der über 30 kHz liegenden Seite bis zu einer Frequenz von etwa 45 kHz, jedoch auf der unterhalb von 30 kHz liegenden Seite lediglich bis zu einer Frequenz von 20 kHz. Diese untere Frequenzgrenze von

ι "> 20 kHz wird nicht überschritten. In bezug auf 30 kHz sind daher die Charakteristikkurven asymmetrisch. Da sich die Verriegelungsbereichscharakteristik nicht nach unten über 20 kHz hinaus erstreckt, wer-

j : r-ui^-u^r^^ \j : 1 j__ r»i ι c_i-_i -

uvii viiiv IvIIiVi ιιαΐ iv τ vi ι ivgviuiig UCl I l^l^-ovlldliuilg

-Ή und die Erzeugung von Rauschspannungen infolge Erfassung der direkten Summenschwingungskomponente zusammen mit der winkelmodulierten Differenzschwingungskomponente vermieden.

In der genannten Dämpfungsschaltung 30 kann

.'■> man anstelle des festen Widerstands Rl einen veränderbaren Widerstand verwenden.

Bei dem Demodulator werden Abnormalitäten in der zugeführten winkelmodulierten Schwingung von dem Detektor 31 festgestellt, der dann die Dämp-

Hi fungsschaltung 30 mit veränderbarer Dämpfung ansteuert.

Eine derartige Anordnung soll anhand eines Falles beschrieben werden, bei dem der Detektor 31 beispielshalber ein Trägerpegeldetektor ist. Die am Aus-

)> gang des Bandpaßfilters 16 auftretende Schwingung wird dem Detektor 31 zugeführt.

Wenn nun aus irgendeinem Grund, beispielsweise einem der og. Gründe, der Pegel der winkelmodulierten Schwingung plötzlich abfällt, stellt der Detektor

an 31 diesen Pegelabfall fest und erzeugt eine entsprechende Ausgangsspannung. Diese Ausgan^spannung des Detektors 31 wird von einem Verstärker 32 verstärkt und dann der Basis des Transistors Ql der Schaltung 30 mit veränderbarer Dämpfung zugeführt.

■r, Der Widerstandswert des Transistors Ql, der einem Widerstand Al parallelgeschaltet ist, nimmt ab, wenn die seiner Basis zugeführte Spannung zunimmt. In diesem Fall wird der aus dem Widerstand Rl und dem Transistor Ql gebildete Gesamtparallelwiderstand

ίο klein, so daß die Schleifenverstärkung der PLL-Schaltung abnimmt.

Die Folge davon ist, daß sich die Wechselstromverriegelungsbereichscharakteristik I der PLL-Schaltung in bezug auf die Gleichstromverriegeiungsbereichscharakteristik II in der Darstellung nach der Fig. 2 nach oben bewegt, und zwar in Übereinstimmung mit der Pegeldämpfung der zugeführten winkelmodulierten Schwingung. Auf diese Weise kann in Übereinstimmung mit Jem Pegel der zugeführten winkelmo-

bo duüerten Schwingung der optimale Wechselstromverriegelungsbereich eingestellt werden.

Weiterhin wird die am Ausgang des Detektors 31 auftretende Schwingung über eine Zeitkonstantenschaltung 33 der Geräuschsperre 26 zugeführt, um die Geräuschsperre derart zu steuern, daß sie die Ausgangsschwingung des Tiefpaßfilters 25 nicht durchläßt, wenn der Pegel der zugeführten winkelmodulierten Schwingung plötzlich abfällt.

Eine bevorzugte Ausführungsform für die PLL-Schaltung des in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbilds ist in der Fig. 3 als integrierte Schaltung dargestellt. In der Fig. 3 sind diejenigen Schaltungsblöcke, die die entsprechenden Böcke in Fig. 1 darstellen, mit denselben Bezugszahlen versehen.

Der Verstärker 19 wird von einer Schaltung mit Transistoren Q12 und Q23 sowie mit Widerständen Λ11 und Ä25 gebildet. Der Phasenvergleicher 18 besteht aus einer Schaltung mit Transistoren QH und Q13 bis Q22 sowie Widerständen RlO und /?12 bis R16. Die Verstärker- und Begrenzerschaltung 21 wird durch eine Schaltung mit Transistoren Q27 bis Q32 sowie mit Widerständen /?17bis Λ24 dargestellt. Der spannungsgesteuerte Oszillator 22 besteht aus einer Schaltung mit Transistoren Q35 bis Q49 und mit Widerständen Λ28 bis Λ36. In der Verstärker- und Begrenzerschaltung 21 arbeiten die Widerstände RIl und Ä22 als DHsisvurspanrumgswiuersiünue für die Transistoren Q27 und Q30 und gleichzeitig übernehmen sie die Funktion von Widerständen, die dem Widerstand RO in der Dämpfungsschaltung 20 und in der Dämpfungsschaltung 30 mit variabler Dämpfung entsprechen. Die Verstärker- und Begrenzerschaltung 21 führt die Spannungsbegrenzung dadurch aus, daß die Transistoren Q28 und Q29 gesättigt werden.

Die vom Begrenzer 17 abgegebene winkelmodulierte Schwingung wird dem Phasenvergleicher 18 über Eingangsanschlüsse 40a ui>d 40b zugeführt. Die demodulierte Ausgangsschwingur.g wird an einem Ausgangsanschluß 41 abgenommen. Zwischen Klemmen 42 und 43 wird die Schaltung mit dem Widerstand Al, dem Kondensator Cl und dem Transistor Ql geschaltet.

Die Widerstände können beispielsweise die folgenden Werte haben:

RIO = 1 ΚΩ RU = 1 ΚΩ

Ä12 = 1 ΚΩ R13 = 2 ΚΩ

R14 = 2 ΚΩ «15= 1,2 ΚΩ

«16= 4 ΚΩ «17= 18 ΚΩ

R18 = 75 ΚΩ Ä19 = 200 Ω

R20 = 200 Ω R21 = 75 ΚΩ

«22= 18 ΚΩ R23 = 1,2 ΚΩ

R24 = 1 ΚΩ R2S = 1 ΚΩ

«26= 15 ΚΩ /?27 = 3,6 ΚΩ

R28 = 4 ΚΩ R29 = 1,3 ΚΩ

Ä30 = 4,7 ΚΩ R31 = 3 ΚΩ

R32 = 20 ΚΩ R33 = 40 ΚΩ

«34= 10 ΚΩ R35 = 2,4 ΚΩ

R36 = 10 ΚΩ

Als Ausführungsform für den Detektor 31 in einer Schaltungsanordnung entsprechend dem Blockschaltbild nach der Fig. 1 wird im folgenden eine Anordnung beschrieben, die in der Lage ist, einen Abfall im Pegel der winkelmodulierten Schwingung und darüber hinaus eine vibrierende Schwankungskomponente in dieser Schwingung festzustellen.

Ein besonderes Blockschaltbild des Detektors 31 ist in der Fig. 4 gezeigt. Die winkelmodulierte Schwingung vom Bandpaßfilter 16 wird über einen Eingangsanschluß 50 einem Hüllkurvendetektor 51 zugeführt. Die Ausgangsspannung des Detektors 51 nimmt daher die in den Fig. 5B, 6B oder 7B dargestellten Kurvenformen an, je nachdem, ob es sich bei der Schwingung am Anschluß 50 um eine Schwingung mit einem niedrigen Pegel, wie in der Fig. 5 A, um eine Schwingung dessen Amplitudenänderungen groß sind, wie bei der Fig. 6 A, oder um eine Schwingung handelt, bei dem der winkelmodulierte Pegel normal ist, wie bei der Fig. 7 A.

Die Ausgangsspannung des Hüllkurvendetektors 51 wird von einem Phasenumkehrer 52 ph"seninvertiert, so daß man die in den Fig. 5C, 6C bzw. 7C dargestellten Kurvenformen für die drei gsnannlen Fälle erhält. Die phaseninvertierten Schwingungen werden von einer Oleichrichterschaltung 52 gleichgerichtet, so daß an einem Ausgangsanschluß 54 für die drei genannten Fälle jeweils eine Steuerspannung auftritt, die den Fig. 5 D, 6D und 7D entnommen werden kann. Diese Steuerspannung wird über den Vers.'ärker 32 der Basis des Transistors Ql zugeführt, und die Steuerung des Wechselstromverriegelungsbereiches der PLL-Schaltung wird in der zuvor beschriebenen Weise vorgenommen.

Mit einem entsprechend der Fig. 4 aufgebauten Detckior 31 kann man die roigencen Arten von otcuerspannungen erhalten. Für den Fall, daß der Pegel der winkelmodulierten Schwingung normal ist, wie bei der Darstellung nach der Fig. 7 A, ist die Steuerspannung entsprechend der Darstellung nach der Fig. 7D gering. Für den Fall, daß der Pegel der winkelmodulierten Schwingung sehr niedrig ist, wie es in der Fig. 5 A dargestellt ist, und für den Fall, daß die Amplitude der winkelmodulierten Schwingung stark schwankt und somit eine Amplitudenmodulationskomponente aufweist, wie es in der Fig. 6 A dargestellt ist, treten hohe Steuerspannungen auf, und zwar entsprechend den Darstellungen nach der Fig. 5 D und 6D.

In irgendeinem Abnormaiitätsfaii, bei dem beispielsweise der Pegel der winkelmodulierten Schwingung abrupt abfällt oder eine Amplitudenmodulationskomponente in der Schwingung auftritt, ist es möglich, mit einem einzigen Detektor 31, diese Abnormalität festzustellen.

Eine Ausführungsform Mner bevorzugten Schaltungsausbildung des als Blockschaltbild in der Fig. 4 dargestellten Detektors ist in der Fig. 8 gezeigt. Die vom Bandpaßfilter 16 herrührende winkelmodulierte Schwingung wird über einen Kopplungskonde ^sator ClO dem Hüllkurvendetektor 51 mit einer durch Widerstände R40 and R41 vorgespannten Diode DlO, einem Kondensator CIl und einem Widerstand Λ42 zugeführt. Dort wird die Schwingung einer Hüllkurvendetektion unterworfen. Die sich ergebende Schwingung wird dann in der Phase umgekehrt, und zwar durch die Phasenumkehrschaltung 52 mit Widerständen /?43, Ä44 und R4S sowie mit einem Transistor QSl. Danach erfolgt die Gleichrichtung in der Gleichrichterschaltung 53 mit einem Transistor Q52 und einem Kondensator C12, dessen eine Klemme zum Ausgangsanschluß 54 führt, an dem die Steuerspannung auftritt.

Die einzelnen Schaltungselemente können vorzugsweise die folgenden Werte haben:
Widerstände:

Ä40 = 220 ΚΩ Ä41 = 22 ΚΩ

R42 = 100 ΚΩ Ä43 = 10 ΚΩ

Ä44 = 2,2 ΚΩ R4S = 4,7 ΚΩ

Ä46 = 1,5 ΚΩ

Kondensatoren:
ClO = 0,02 nF
C12 = 0,1 vF

CIl = 1000 pF

Hierzu 4 BIa.; Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Demodulator zur Demodulation winkelmodulierter elektrischer Schwingungen, die in einem multiplexer! Signalgemisch zusammen mit einem direkten elektrischen Signal enthalten sind, das auf einer Mehrkanalschallplatte aufgezeichnet ist und von dieser wiedergegeben wird, mit einer Trennschaltung, die die winkelmodulierten Schwingungen und das direkte elektrische Signal von dem multiplexen Signalgemisch trennt, mit einer phasenverriegelten Regelschleife, enthaltend einen spannungsgesteuerten Oszillator, einen Phasenvergleicher zur Erzeugung eines Ausgangssignals entsprechend der Phasendifferenz zwischen der Phase der Trägerschwingung der abgetrennten winkelmodulierten Schwingung und der Phase des von dem spannungsgesteuerten Oszillator gebildeten Signals und eine Dämpfungsschaltung veränderbarer Dämpfung, die auf das Ausgangssignal des Phasenvergleichers derart anspricht, daß sie Tonfrequenzkomponenten im Ausgangssignal des Phasenvergleichers mehr dämpft, als Frequenzkomponenten, deren Frequenzen tiefer liegen als die Tonfrequenzen, wobei die Tonfrequenzkomponenten entsprechend einem zugeführten Dämpfungssteuersignal verändert werden, so daß das Ausgangssignal der Dämpfungsschaltung veränderbarer Dämpfung ein Demodu-Iationssignal rfsr winkelmodulierten Schwingung ist und wobei der spannungsgesteuerte Oszillator seine Frequenz entsprechend einem Teil des Ausgangssignals der Dämpfungsschaltung veränderbarer Dämpfung ändert, um der Frequenz der Trägerschwingung zu folgen, wodurch die phasenverriegelte Regelschleife einen ersten Verriegelungsbereich aufweist, in dem die Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators den Frequenzabweichungen der Trägerschwingung folgt, die tiefer liegen als die Tonfrequenzen, sowie einen zweiten Verriegelungsbereich, der schmaler ist als der erste Verriegelungsbereich und in dem die Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators den Tonfrequenzabweichungen der Trägerschwingung folgt, wobei der zweite Verriegelungsbereich entsprechend dem Dämpfungssteuersignal verändert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzerschaltung (21) zwischen die Dämpfungsschaltung (30) veränderbarer Dämpfung und den spannungsgesteuerten Oszillator (22) geschaltet ist, um einen bestimmten Amplitudenwert des Ausgangssignals der Dämpfungsschaltung mit veränderbarer Dämpfung zu begrenzen, daß der spannungsgesteuerte Oszillator (22) auf das Ausgangssignal der Begrenzerschaltung (21) anspricht und die Frequenz des erzeugten Schwingungssignals ändert, wodurch die untere Frequenzgrenze des ersten und zweiten Bereichs höher liegt als die Frequenzen des direkten elektrischen Signais und daß eine Detektoreinrichtung (31) vorgesehen ist, der auf die abgetrennten winkelmodulierten Schwingungen anspricht, indem er ein Dämpfungssteuersignal erzeugt, dessen Amplitude umgekehrt proportional zum Amplitudenwert der winkelmodulierten Schwingung ist und proportional zur Amplitude der Hüllkurve der winkelmodulierten

Schwingung ist, so daß die Dämpfungsschaltung (30) veränderbarer Dämpfung die Tonfrequenzkomponente im Ausgangssignal des Phasenvergleichers (18) entsprechend der Amplitude des Dämpfungssteuersignals dämpft,

2. Demodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (31) einen Detektor (51) enthält, der auf die winkelmodulierte Schwingung, die durch die Trennschaltung (16) zur Feststellung der Hüllkurve der abgetrennten winkelmodulierten Schwingung abgetrennt ist, durch Erzeugung eines Ausgangssignals anspricht, ferner einen auf das Ausgangssignal des Detektors (51) ansprechenden Phasenumkehrer (52) zur Erzeugung eines in der Phase invertierten Ausgangssignals aufweist, und eine Gleichrichterschaltung (53) zur Gleichrichtung des in der Phase invertierten Ausgangssignals enthält, das das Dämpfungssteuersignal darstellt, und daß die Schaltung veränderbarer Dämpfung (30) auf das Ausgangssignai der Gieichrichterschaitung (53) als das Dämpfungssteuersignal anspricht, indem sie die Größe der Dämpfung der Tonfrequenzkomponenten entsprechend ändert.