DE2350316C3 - Demodulator zur Demodulation winkelmodulierter elektrischer Schwingungen - Google Patents

Description

jo 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

η Tonrille einer Mehrkanalschallplatte abgetastet werden. Nach der DE-OS 2058 334 werden in den beiden Wänden einer einzigen Rille einer Schallplatte vier voneinander getrennte einzelne Kanäle untergebracht. Zu diesem Zweck werden von jeweils zwei Kanälen je eine direke Summern .hwingung und je eine winkelmodulierte Differenzschwingung gebildet. Zur Gewinnung der winkelmodulierten Differenzschwingung wird ein Träger mit einer Frequenz von 30 kHz durch die Differenzschwingung winkelmodu-

Y, liert. Die winkelmodulierte Differenzschwingung wird der zugeordnete. Ii Summenschwingung überlagert und die auf diese Weise jeweils zwei Kanälen zugeordneten Überlagerungsschwingungen werden in den beiden Wänden der Tonrille aufgezeichnet.

■so In manchen Fällen tritt bei den mit ein^r Tonna.del abgetasteten Schwingungen eine Unterbrech ing oder eine plötzliche Abnahme der Schwingungsamplitude auf. Dies tritt beispielsweise ein, wenn die Nadel über ein Staubteilchen in der Rille der Schallplatte läuft

γ, 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 die Erhebungen und Vertiefungen hinwegspringt und daher den aufgezeichneten Schwingungen nicht vollständig folgt, oder wenn ein TdI 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 winkelmcdülierten 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 Mchrkanalschaüplatte charakteristiscn. Das Störgeräusch unterscheidet sich im wesentlichen von dem Rauschen, das im allgemeinen bei FM-Ubertragungen auftritt. Bei FM-Übertragungen wird der Träg;er 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 winkelmoduHerten 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 der oben genannten Umstände abnormal niedrig ist, i\e Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators in der phasenverriegelten 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 zugefLhrten winkelmodulierten Tragerschwingung sind. Eine normale Demodulation wird somit nicht mehr ausgeführt Wenn beispielsweise in der Plattentellerdrehzahl Schwankungen von etwa 7>% und Frequenzschwankungen des spanp'-ngsgesteuerten Oszillators sowie Temperaturschwankungen mit der Größenordnung von etwa 3% auftreten, wird in bezug auf eine Trägerfrequenz von 3(1 kHz der winkelmodulierten Differenzschwingung eine Frequenzdifferenz von etwa 1,8 kHz erzeugt.

Wie oben erwähnt behält die phasenverriegelte Regelschleife 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 ii>ne Demodulatorschaltung der eingangs erwähnten Ar» zur Demodulation winkelmodulierter Schwingungen von Mehrkanalschallpiatten vorgeschlagen. Bei dieser vorgeschlagenen Anordnung wird an die Ausgangsschaltung des Phasenvergleichers in der phasenverriegelten Regelschleife eine Zeitkonstantenschaltung mit einem Kondensator und einem Widerstand angeschlossen. Dadurch wird erreicht, daß der Gleichstromverriegelungsbereich (Verriegelungsbereich für die Frequenzkomponente sehr tiefer Frequenz) der phasenverriegelten Regelschleife trotz des Vorhandenseins der Zeitkonstantenschaltung 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 bietet, daß man einen verhältnismäßig schma-Ien Wechselstromverriegelungsbereich erhält, tritt das Problem auf, daß der Gleichstrcverriegelungsbereich nicht verbreitert werden kann. Um somit einen großen Wert für das Verhältnis zwischen dem Gleichstromverriegelungsbereich und dem Wechselstrom-Verriegelungsbereich zu erhalten, muß mau 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 Verkleinerung des Wechselstromverriegelungsbereichs zum Erzielen eines hohen Vernegelungsbereichsverhältnisses nicht erwünscht ist.

Wenn der Pegel des winkelmodulierten Differenzsignals hoch ist und harmonische Komponenten der direkten Summenschwingung, die in das Band des winkelmodulierten Differenzsignals kommen, vernachlässigt werden können, ist es erforderlich, die Demodulation mit einem großen Verriegelungsbereich der phasenverriegelten Regelschleife auszuführen.

Wenn andererseits der infolge der Tonrillenabnutzung auftretende Rauschpegel hoch ist oder wenn die Stö- TUT-I₁ durch die harmonischen Komponenten der direkten Summenschwingung beachtlich sind, ist es erforderlich, die Demodulation mit einem kleinen Verriegelungsbereich der phasenverriegelten Regelschleife auszuführen. Aus diesem Gi und ist es erwünscht, daß das oben genannte Verriegelungsbereichsverhältnis groß ist. Das bedeutet, daß es bei einem guten Zustand der wiedergegebenen winkelmodulierten Differenzschwingung erforderlich ist, den Verriegelungsbereich der phasenverriegelten Regelschleife zu erweitern und die Demodulation breitbandig mit hoher Wiedergabetreue auszuführen, während es bei einem schlechten Zustand der winkelmodulierten Schwingung notwendig ist, den Verriegelungsbereich der phasenverriegelten Pegelschleife einzuengen und die Schwingung lediglirh in einem besonderen Frequenzbereich zu demodulieren.

Wenn man als Ergebnis dieser Forderung den Wert des oben genannt-n Verriegelungsbereichsverhältnisses groß wählt, beispielsweise 10:1, wird der maximale Wert des Wechselstromverriegelungsbereichs bei der vorgeschlagenen Anordnung derart klein, daß eine hochwertige wiedergabegetreue Demodulation

nicht mehr durchführbar ist. Die obige Forderung stellt somit ein un^löstes Problem dar.

Weiterhin hat man versucht, bei der vorgeschlagenen Demodulationsanordnung den Wechselstrom-

verriegelungsbereich auf einem festen Wert zu halten und den Gleichstromverriegelungsbereich dadurch groß zu machen, daß die Verstärkung des in der phasenverriegelten Regelschleife vorgesehenen spannungsgesteuerten Oszillators gleichstrommäßig auf einem höhen Wert und wechselströmmäßig auf einem kleinen, d. h. einem nicht besonders hohen Wert ge^ halten wirdj 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 kommt es vor, daß eine Schwingung in dem Sutnmenfrequenzband unterhalb von 15 kHzdemoduliert wird Und als Störschwingung auftritt. Zusätzlich zu dem gewünschten demodulierten Differenzsignal erhält man SOmii in ucr gewonnenen Schwingung eine Geiäusciikomponente.

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

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

2. Es soll ein maximaler Wechselstromverriegelungsbereich mit einem großen Wert vorliegen, beispielsweise in einer Größenordnung von ±10 kHz.

3. Essoll ein maximaler Gleichstromverriegelungsbereich vorliegen, der nichi in unerwünschte 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) kHz reicht.

Es ist bereits andererseits aus der US-PS 3 209 271 eine phasenverriegelte Regelschleife mit einem Tiefpaßfilter als Schleifenfilter bekannt. Dieses Schleifenfilter ist automatisch elektrisch zu steuern. Die Größe 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 Durchlaßbereiches 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« 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 Wechselstrom verriegelungsbereich verkleinert werden muß.

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

Nach der Erfindung wird somit ein Demodulator

ίο für winkelmodulierte elektrische Schwingungen geschaffen, der ohne Geräuscherzeugung die gewünschte Demodulation dadurch ausführt, daß, wenn es erforderlich ist, der Verriegelungsbereich der phasenverriegelter. 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 phasenverriegelte Regelschleife einen Wechselstromver-

iö ricgciungsbcrcicii auf, der breit genug ist, so daß eine Demodulation mit hoher Wiedergabegüte erfolgt, und wenn der Pegel des winkelmodulierten Signals gering ist oder die Amplitudenschwankungen des Pegels groß werden, dann ist das Verhältnis des Gleichstromverriegelungsbereichs zum Wechselstromverriegelungsbereich mit Hilfe der veränderbaren Dämpfungsschaltung auf einem genügend großen Wert, wobei die phasenverriegelte Regelschleife einen verhältnismäßig 'iieiten Gleichstromverriegelungsbereich auf-

jo weist.

Wesentlich für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist auch die Begrenzerschaltung, die eine Amplitudenbegrenzung ausführt, so daß die untere Frequenzgrenze des Gleichstromverriegelungsberei-

j5 ches 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 Dämpfungs-

.•5 steuersignal 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 Tonfrequenzkomposo nenten in der veränderbaren Dämpfungsschaltung 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 an-

hand 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 besonderen Schaltungsteils in der in der Anordnung nach der Fig. 2 benutzten phasenverriegelten Regelschleife,

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

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

Fig. 6A bis 6D Signalverläufe zur Beschreibung des Dit'iektionsvorganges für den Fall, daß im Pegel der zugeführten winkelmodulierten Schwingung große Schwankungen auftreten,

Fig. 7 A bis 7 D Schwingungsverläufe 2i/r 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.

Γ)-*·· Λ .>pr."U_r..»>.pJu)jrn|n| eines De mod Vl!ü ίθϊ*5 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 Tonf 'mehmerkopf 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 Vj-RIAA-Charakteristik zugeführt und in entsprechender Weise ausgeglichen oder entzerrt.

Danach wird die abgenommene Wiedergabeschwingung über einen Entzerrer 13 mit einer ¹I₁-RIAA-Charakteristik einem Tiefpaßfilter 14 zugeführt. Dort wird die winkelmodulierte Schwingungskomponente entlernt, und nur die direkte 5>ummenkomporiente zu einer Matrixschaltung 15 weitergeleitet.

Weiterhin wird die Ausgangsschwingung des Entzerrers 12 einem Bandpaßfiiter 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 Phasenvergleicher (Phasendetektor) 18 und andererseits zu einem Detektor 31, der das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein der winkelmodulierten Differenzkomponente feststellt und dementsprechend eine Geräuschsperre 26 steuert.

Der Phasenvergleicher 18 bildet zusammen mit einem Verstärker 19, 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 Iokked loop) genannt wird. Der Phasenvergleicher 18 führt zwischen der zugeführten winkelmodulierten Differe.nzschwingung 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 Dämpfungsschal- -> tung 30 mit Widerständen R₀ und Rl einem Transistor Ql und einem Kondensator Ci einer Ver^ stärker- und Begfenzefschallung 21 zugeführt.

Die Dämpfungsschaltung 30 und die Verstärkerund Begrenzerschaltung 21 stellen äußerst wichtige ι» Schaltungsteile dar und werden noch im einzelnen be* schrieben.

Eine am Ausgang der Verstärker- und Begferizefschaltung 21 auftretende demodulierte Differenzkomponente wird über eine Deemphasisschaltung 24. υ 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 27 α Γι!:* 2'i und 27Z?der Msirixschsliufi" 15 treten soiriit zwei Ksnalschwingungen 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 öegrenzerschaitung i\ 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 Kanalseitc 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 GleichstromveFriegelungsbereiches wird durch das Vorhandensein oder Nichtvor-

hanclensein 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 Wechselstromverriegelungsbereiches (Verriegelungsbereich für die Frequenzkomponenten hoher Frequenz) ist die infolge des Vorhandenseins der DämpfUngichaltung 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 Wechselstromverriegelungdie in der Fig. 2gestrichelteingezeichncte 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 Wechselstromverriegelungsbereiche eine zehnfache Pegeidifferenz 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 .st. 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 Verriegelungsbereidisbreite der PLL-Schaltung klein, so daß die PLI.-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 Wechsclstromverriegelungsbereich kann sich daher innerhalb einer großen Zone andern, und selbst bei Trägerfrequenzschwankungen, die infolge von Dreh-7:ihkchwankunpen des Plattenteller«; auftreten können, oder bei Temperaturschwankungen der Schaltungsanordnungoder ähnlichen Einflüssen tritt keine nachteilige Wirkung auf.

Die Verstärker- und Begrenzerschaltung 21 übernimmt die Verstarkungsfunktion und führt gleichzeitig die Funktion aus, über einer besonderen Spannung einen Teil des Hingangssignals 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 -■Begrenzerschaltung21 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 Ausgangsspanrturtg des Verstärkers in der Verstärker-Und Begrenzer^cchaltung 21 derart eingestellt ist, daß sie abnimmt, wenn die Abweichungsfrequenz der zugeführten wiiikelmodulierten Differenzschwingung ι abnimmt.

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

in 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

r> 20 kHz wird nicht überschritten. In bezug auf 30 kHz sind daher die Charakteristikkurven asymmetrisch. Da sich die Verriegelungsbereichscharakteristil; nicht nach unten über 20 kHz hinaus erstreckt, wenden eine fehlerhafte Verriegelung der PLL-Schaltung

in und die Erzeugung vun Rciusdispininuiigeii iiifüigc 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-

JIi 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-

r> 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

■in 31 diesen Pegelabfall fest und erzeugt eine entsprechende Ausgangsspannung. Diese Ausgangsspannung des Detektors 31 wird von einem Verstärker 32 verstärkt und dann der Basis des Transistors Ol der Schaltung 30 mit veränderbarer Dämpfung zugeführt.

■r. Der Widerstandswert des Transistors Ql, der einem Widerstand Rl 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

w 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 Gleichstromverriegelungsbereichs-

Ti charakteristik 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 dem Pegel der zugeführten wmkelmo-

bo dulierten 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 winkelmoduiierten Schwingung plötzlich abfällt.

bevorzugte Ausführungsform für die PLL-SchaltungdesinFig. 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 «11 und R2S gebildet. Der Phasenvergleicher 18 besteht aus einer Schaltung mit Transistoren QIl und ßl3 bis Q22 sowie Widerständen RIO und R12 bis «16. Die Verstärker- und Bcgrenzerschaltung 21 wird durch eine Schattung mit Transistoren Q27 bis ß32 sowie mit Widerständen R17 bis «24 dargestellt. DerspaniKingsgesteuerte Oszillator 22 besteht aus einer Schaltung mii Transistoren Q35 bis Q49 und mit Widerständen «28 bis «36. In der Verstärker- und Begrenzerschaltung21 arbeiten die Widerstände «17 und R22 als Basisvorspannungswiderstände für die Tiaiibibiufcn Q21 üi'id Q3v und gleichzeitig übernehmen sie die Funktion von Widerständen, die dem Widerstand «V in der Dämpfungsschaltung 20 und in der Dämpfungsschaicung 30 mit variabler Dämpfung entsprechen. Die Verstärker- und Begrenzerschaltung 11 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 und 40b zugeführt. Die demodulierte Ausgangsschwingung wird an einem Ausgangsanscnluß 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 folgen-

■j Ώ	uen vve RIO =	xte nai 1	Den: ΚΩ	«11 =	1	ΚΩ
	R12 =	1	ΚΩ	«13 =	-ι	ΚΩ
I	«14 =		ΚΩ	«15 =	1,2	ΚΩ
I	«16 =	4	ΚΩ	«17 =	18~	ΚΩ
	«18 =	75	ΚΩ	«19 =	200	Ω
I	/?20 =	200	Ω	«21 =	75	ΚΩ
i	/?22 =	18	ΚΩ	«23 =	1.2	ΚΩ
Ϊ	R24 =	1	ΚΩ	«25 =	1	ΚΩ
	«26 =	15	ΚΩ	«27 =	3,6	ΚΩ
S	«28 =	4	ΚΩ	«29 =	1,3	ΚΩ
%■	R3Q =	4,7	ΚΩ	«31 =	3	ΚΩ
	R32 ■=	20	ΚΩ	«33 =	40	ΚΩ
	«34 =	K)	ΚΩ	«35 =	2,4	ΚΩ
	«36 =	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 winkelrmodu'ierten Schwingung und darüber hinaus eine vibrierende Schwankungskomponente in dieser Schwingung festzustellen.

Ein besonderes Blockschaltbild des Detektors 31 isi in der Fig. 4 gezeigt. Die winkelmodulierte Schwingung vom Bandpaßfilter 16 wird über einen Eingangsanschluß 50 Einern Hüllkurvendetektor 51 zugeführt. Die Ausgangsspannung des Detektors 51 nimmt daher die in den Fig. 5 B, 6 B oder 7 B 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 Ampiitudenänderungen groß sind, wie bei der Fig. 6 A, oder um eine Schwingui g handelt, bei dem der winkelmodulierte Pegel normal ist, wie bei der Fig. 7 A.

Die Ausgangsspannung des Hüllkurvendetektors > 51 wird von einem Phasenumkehr 52 phaseninvertiert, so daß man die in den Fig. 5C, 6C bzw. 7C dargestellten Kurvenformen für die drei genannten Fälle erhält. Die phaseninvertierten Schwingungen werden von einer Gleichrichterschaltung 52 gleichge-

i» richtet, so daß an einem Ausgangsanschluß 54 für die drei genannten Fälle jeweils eine Steuerspannung auftritt, die den Fig. 5D, 6D und 7D entnommen werden kann. Diese Steuerspannung wird über den Verstärker 32 der Basis des Transistors Ql zugeführt,

i"> imd die Steuerung des Wechselstromvcn iegelungsbeteiches der PLL-Schaltung wird in der zuvor beschriebenen Weise vorgenommen.

Mit einem entsprechend der Fig. 4 aufgebauten Detektor 31 kann man die folgenden Arten von Steu-

*" crSpänriUrigeri οΓιιαίιοΠ. ι UT uoil ι Sn, uuu uCT i CgCi der winkelmodulierten Schwingung normal ist, wie bei der Darsteliung nach der Fig. 7 A, ist die Steuerspannung entsprechend der Darstellung nach der Fig. 7D gering. Für den Fall, daß der Pegel der winkelmodu-

.25 lierten 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. 6A darge- stellt ist, treten hohe Steuerspannungen auf, und zwar entsprechend den Darstellungen nach der Fig. 5D und 6D.

In irgendeinem Abnormalitätsfall, bei dem beispielsweise der Pegel der winkelmodulierten Schwin-

r> gung abrupt abfällt oder eine Amplitudenmodulationskomponente in der Schwingung auftritt, ist es möglich, mit einem einzigen Detektor 31, diese Abnormalität festzustellen.

Eine Ausführungsform einer bevorzugten Schälen tungsausbildung 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 Kopplungskondensator ClO dem Hüllkurvendetektor 51 mit einer dvch Wi-

■ii derstände «40 und «41 vorgespannten Diode DlO, einem Kondensator CIl und einem Widerstand «42 zugeführt. Dort wird die Schwingung einer Hüllkurvendetektion unterworfen. Die sich ergebende Schwingung wird dann in der Phase umgekehrt, und

■511 zwar durch die Phasenumkehrschaltung 52 mit Widerständen «43, «44 und «45 sowie mit einem Transistor Q51. Danach erfolgt die Gleichrichtung in der Gleichrichterschaltung 53 mil einem Transistor Q52 und einem Kondensator C12, dessen eine Klemme

r> zum Ausgangsanschluß 54 führt, an dem die Steuerspannung auftritt.

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

ω «40 = 220 ΚΩ «41 = 22 ΚΩ

«42 = 100 ΚΩ «43 = 10 ΚΩ

«44 = 2,2 ΚΩ «45 = 4,7 ΚΩ

«46= 1,5 ΚΩ

Kondensatoren:
ClO = 0,02 μ¥ C12 = 0,1 .LiF

CIl = 1000 pF

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Demodulator zur Demodulation winkelmodulierter elektrischer Schwingungen, die in einem multiplexen 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 Dämpfungsschahung veränderbarer Dämpfung, die auf das Ausgangssigna! des Phasenvergleichcrs derart anspricht, daß lie Tonfrequenzkomponenten im Ausgangssignal des Phasenvergleichers mehr dämpft, als Frequenzkomponenten, deren Frequenzen tiefer liegen als die Tonfrequenzen, wobei die Tonfrequenzkomponenten entsprechend einem zugefiihrten Dämpfungssteuersignal verändert werden, so daß das Ausgangssignal der Dämpfungsschaitung veränderbarer Dämpfung ein Demodubtionssignal der winkelmodulierten Schwingung ist und wob > der spannungsgesteuerte Oszillator leine Frequenz entsprechend einem Teil des Ausgangssignals der Därnpfungsschaltung veränderbarer Dämpfung ändert, um 'ler Frequenz der Trägerschwingung zu folgen, wodurch die phasenverriegelte Regelschleife einen ersten Verriege-Itingsbereich aufweist, in dem die Schwingungsfrequenz des .Npannungsgcsteucrten Oszillators den Frequenzabweichungen der Trägerschwingung folgt, die liefer liegen als die Tonfrequenzen, sowie einen zweiten Verriegelungsbereich, der •chmaler ist als der erste Verriegelungsbereich unc> in dem die Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators den Tonfrcquenzabweichungen der Trägerschwingung folgt, wobei der iweite Verriegelungsbereich entsprechend dem Dämpfungssteuersignal verändert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrcnzerschaltung (21) zwischen die Dämpfungsschaltung (30) veränderbarer Dämpfung und den spannungsgesteuerten Oszillator (22) geschaltet ist, um einen be-■timmten Amphtudenwert des Ausgangssignals der Dämpfungsschaltung mit veränderbarer Dämpfung /u begrenzen, daß der spannungsgclteuerte Oszillator (22) auf das Ausgangssignal der Begrenzerschaltung (21) anspricht und die Frequenz des erzeugten Schwingungssignals ändert, wodurch die untere Frequenzgrenze des er-Acη und zweiten Bereichs höher liegt als die Frequenzen des direkten elektrischen Signals 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 Ausgangssigna! 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 Ausgangssigna! 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 Ausgangssignal der Gleichrichterschaltung (53) als das Dämpfungssteuersigna! anspricht, indem sie die Größe der Dämpfung der Tonfrequenzkomponenten entsprechend ändert.