DE2418396A1 - Phasenstarre schaltungsschleife mit speicherung - Google Patents

Description

Priorität: 26. April 1973, U.S.A., Nr. 354 531

Phasenstarre Schaltungsschleife mit Speienerung

Die Erfindung bezieht sich auf eine phasenstarre Schaltungsschleife mit einem Speicherkreis, die insbesondere dazu verwendbar ist, einen Ausfall des Trägers in einer Vielzahl von Decoderoder Demodulatorsystemen zu vermeiden.

Im speziellen Fall eines quadrophonisehen Decoders zum Decodieren eines quadrophonisehen Signals von einer Plattenaufzeichnung tritt das Problem des Trägerausfalls dann auf, wenn sich die Aufzeichnungsrille abnützt. Wie insbesondere in der USA-Patentschrift 3 686 471 offenbart, liegt in den auf jeder Seite einer Aufzeichnungsrille aufgezeichneten Kanälen ein frequenzmoduliertes AB-Signal mit einer Trägerfrequenz von beispielsweise 30 KHz vor. Beim Decodieren eines derartigen Signals wird in typischen Schaltungen mit einer phasenstarren Schleife gearbeitet. In dem Buch von Floyd M. Gardner, "Phase Locked Techniques", veröffentlicht bei John Wiley & Sons, 1966, Seite 51, ist erwähnt, daß die Speicherung der phasenstarren Schleife so eingestellt werden sollte, daß ein Abfall vermieden wird. Derartige Maßnahmen dürfen natürlich die Fähigkeit der Schaltung, die Modulation des Trägers durchzuführen, nicht stören. Liegt die phasenstarre Schleife ferner als integrierte Schaltung vor, so ist es bei normalen Schaltungs-Konfigurntionen schwierig, einen wirksamen Speicherkreis ohne große Zeitkonstante vorzusehen.

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Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde, Nachteile, wie sie bei phasenstarren Schleifen nach dem Stand der Technik auftreten, zu beseitigen oder wenigstens abzumildern. In Anbetracht des oben geschilderten Standes der Technik kann eine speziellere Aufgabe der Erfindung darin gesehen werden, eine phasenstarre Schleife in integrierter Schaltkreistechnik zu schaffen, die weniger anfällig gegen Trägerabfall ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe vermittelt die Erfindung eine phasenstarre Schleife in integrierter Schaltkreistechnik, wobei ein spannungsgesteuerter Oszillator in Abhängigkeit von der Größe eines Steuereingangssignals ein Ausgangssignal erzeugt, das eine auf die Größe bezogene Frequenz hat. Ein Phasendetektor vergleicht die Phase eines Eingangssignals mit der Phase eines Ausgangssignals des Oszillators und erzeugt in Abhängigkeit von einem Fehler im Phasenvergleich ein Fehlersignal. Vorgesehen ist ferner eine Einrichtung, die das Fehlersignal als Steuereingangssignal auf den Oszillator koppelt und die eine Speichereinrichtung umfaßt, die eine mit einer hohen Impedanzeinrichtung gekoppelte Ladungsspeichereinrichtung umfaßt. Die Einrichtung mit hoher Impedanz umfaßt eine Stromspiegeleinrichtung, die komplementäre Fehlersignalströme von dem Phasendetektor reflektiert und diese Ströme über ein Paar von Abschlußwiderständen mit hoher Impedanz leitet, um für die Speichereinrichtung eine langsame Ladungsabnähme zu erreichen.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Figur 1 ein Blockschaltbild einer Hälfte eines die Erfindung benutzenden quadrophonischen Decoders;

Figur 2 ein stärker detailliertes Blockschaltbild eines Teils der Figur 1; und

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Figur 3 ein noch weiter detailliertes Schaltbild eines Teils _v der Figur 2. ;

In Figur 1 ist eine Hälfte eines quadrophonisehen Decoders dargestellt» wie er etwa in der USA-Patentschrift 3 686 471 gezeigt ist. Figur 1 veranschaulicht nur einen Kanal eines Decoders, der beispielsweise ein von einer Wand einen Aufζeichnungsrille wiedergegebenes Multiplex-Signal decodieren mag. Wie gezeigt» besteht dieses Signal au· einem Sutnmensignal A + B und einem frequenzmodulierten Differenzsignal F(A-B). Die Signale wer* den in einem Vorverstärker 10 vorverstärkt und dann durch ein Tiefpassfilter 11 und ein Bandpassfilter 12 in zwei Komponenten zerlegt. Das Ausgangssignal A + B des Tiefpassfilters 11 wird einem Matrixverstärker 13 zugeführt. Das Ausgangssignal des Bandpässfilters 12 wird einer Begrenzerstufe 14 und dann einem Demodulator 16 zugeführt, der in Form einer phasenstarren Schleife ausgeführt ist. Die Schleife umfaßt einen Phasendetektor oder -komparator 17» ein Tiefpassfilter 18 und einen spannungsgesteuerten Oszillator 19. Das Ausgangssignal der phasenstarren Schleife tritt als A-B auf einer Leitung 21 auf und wird einem weiteren Matriatverstärker 22 zugeführt, Durch Hatrizieren der Signale A + B und A-B werden Signale A und B erzeugt,-die den vorderen und hinteren Lautsprechern eines quadrophonischen Stereo-Tonsystems zugeführt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung der phasenstarren Schleife nach Figur 1, die in stärkerer Detaillierung auch in Figur 2 gezeigt ist. Das frequenzmodulierte Eingangssignal wird dem Phasendetektor in komplementärer Form über ein Leitungspaar 23 mit den Binzelleitungen 23a und 23b zugeführt. Der Detektor 17 ist an das Filter 18 Über eine Strom-Anpassungßstufe 24 mit den komplementären Strömen 11 und 12 angeschlossen. Weitere Ströme 13 und 14 werden von Stromquellen 26 bzw. 27 erzeugt, die dem Oszillator 19 zur Einstellung des Gleichstrom-Sperrbereichs der phasenstarren Schaltung zugeführt , werden. Im allgemeinen bestimmt das Verhältnis des Stroms 13 zu dem Strom 14 den Sperrbereich.

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Das Filter 18 ist über komplementäre Leitungen 28 an den Oszillator 19 angeschlossen. Eine der Leitungen vermittelt auf der Leitung 21 das Audio-Ausgangssignal. Der Oszillator 19 ist dem in der US-Patentanmeldung auf den Namen Grebene ähnlich; er kann auch entsprechend der USA-Patentschrift 3 582 809 aufgebaut sein.

Der in Figur 3 in dem gestrichelten Kasten gezeigte Phasendetektor 17 ist dem nach der USA-Patentschrift 3 582 809 sehr ähnlich. Die Eingangssignale werden komplementär der Basis von Transistoren Q1 und Q2 zugeführt, deren Emitterelektroden gemeinsam an die Basis eines Transistors Q3 angeschlossen sind. Der Phasendetektor 17 vergleicht das auf einem Leitungspaar 31 von dem Oszillator 19 ankommende hochfrequente Eingangssignal mit den komplementären Eingangssignalen auf den Leitungen 23a und 23b mit Hilfe von Transistoren QA, Q5, Q6 und Q7, die einem angeglichenen bipolaren Analog-Multiplikationskreis bilden.

Die zusammengeschalteten Kollektorelektroden der Transistoren Q4, Q5, Q6 und Q7 erzeugen die komplementären Fehlerstromsignale 11 und 12, die sogenannten Stromspiegeln 32 und 33 zugeführt werden. Diese "Stromspiegel" bilden einen Teil der in Figur 2 gezeigten Anpassungsstufe 24. Die Wirkung der Stromspiegel 32 und 33 besteht darin, daß die Ströme 11 und 12 von der Spannungsquelle Vcc auf Leitungen 34 bzw. 35 umgelegt und durch ein Paar von Abschlußwiderständen 36 bzw. 37 mit hoher Impedanz, typischerweise mit jeweils einem Wert von 18ΚΩ geleitet werden. Die beiden Widerstände 36 und 37 sind über einen als Diode geschalteten Transistor und einen Widerstand 39 geerdet.

Der Stromspiegel 32 umfaßt Transistoren 09 und Q10, deren Emitterelektroden an die Versorgungsspannung +Vcc angeschlossen sind, wobei der Kollektor des Transistors Q10 den Strom 12 empfängt und der Kollektor des Transistors Q9 den Strom 12

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dem Summierwiderstand 36 zuführt. Ein Transistor Q11 dient als Stromvervielfacher und ist mit einer Basis an die Kollektorelektroden der Transistoren Q4, Q6 und mit seinem Emitter an die zusammengeschalteten Basiselektroden der Transistoren Q9 und Q10 angeschlossen. Der Stromspiegel 33 umfaßt Transistoren Q12, Q13 und Q14, die in ähnlichem Aufbau wie die entsprechenden Elemente des Stromspiegels 32 jedoch bezüglich des Stromes 11 miteinander verbunden sind.

Die. Ströme 11 und 12 auf den Leitungen 34 und 35 werden über das Leitungspaar 28 mit den Leitungen 28a und 28b dem spannungsgesteuerten Oszillator 19 zugeführt. Zwischen den Leitungen 28a und 28b sind zwei Paare von in Darlington-Schaltung verbundenen Transistoren Q16, Q17 und Q18, Q19 eingeschaltet. Diese Transistoren bilden eine hohe Impedanz für die komplementären Ströme 11 und 12. Die Basis des Transistors Q16, ist an die Leitung 28b angeschlossen und vermittelt die Audiosignal-Ausgangsleitung 21. Die Basis des Transistors Q18 ist an die Leitung 28a angeschlossen und bildet einen Teil der Stromquelle 26, die den Strom 13 zur Einstellung des Sperrbereichs des Oszillators 19 erzeugt. Der Strom 14 wird von einem Transistor Q21, der einen Teil der in Figur 2 gezeigten Stromquelle 27 bildet, erzeugt und an einem Verbindungspunkt 39 zu dem Strom 13 addiert. Die zusammengeschalteten Emitterelektroden der Transistoren Q17 und Q19 sind an den Kollektor eines weiteren Transistors Q22 angeschlossen, dessen Basis mit dem Transistor Q8 verbunden ist.

Erfindungsgemäß ist das Filter 18 ferner mit den Leitungen 28a und 28b verbunden und besteht im wesentlichen aus zwei Einzelfiltern. Das erste. Einzelfilter umfaßt einen Widerstand R1 und einen Kondensator C1 mit etwa den in Figur 3 eingetragenen bevorzugten Werten und dient als Speicher, um einen Abfall des Trägers zu verhindern, wie er beispielsweise in dem oben erläuterten Fall einer abgenützten Aufzeichnungsrille auftritt. Der Kondensator C1 weist eine verhältnismäßig hohe Kapazität auf, so daß er bei Frequenzen unterhalb der niedrigsten erwünsch-

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ten Modulationsfrequenz von vorher gespeicherten Ladungspegel aufrecht zu erhalten sucht. Wichtiger ist dabei, daß dies aufgrund der verhältnismäßig hohen Zeitkonstante erreicht wird, die wegen der hohen Impedanz der zugehörigen Schaltung eine langsame Ladungsabnahme ergibt. Die besagte zugehörige Schaltung umfaßt dabei die beiden Widerstände 36 und 37 von jeweils 18 ΚΩ in Verbindung mit den hohen Basis-Eingangsimpedanzen der Transistoren Q16 und Q18. Auch das Leitungspaar 28, über das die Fehlerspannung dem Oszillator 19 zugeführt wird, hat gemäß der oben erwähnten Grebene-Anmeldung und der USA-Patentschrift 3 582 809 ebenfalls hohe Basis-Impedanzen. Schließlich bewirkt auch die Kollektorverbindung der Leitungen 34 und 35, daß die Transistoren Q9 und Q13 wegen ihrer in Sperrichtung vorgespannten Trennschichten als Isolatoren mit hoher Impedanz arbeiten.

Der zweite typischere Teil des Filters 18 umfaßt einen Widerstand R2 und einen Kondensator C2 mit den wiederum in Figur 3 angegebenen typischen Werten. Dieser Teil dient als Tiefpassfilter, dessen Sperrfrequenz gerade oberhalb der höchsten erwünschten zu demodulierenden Audiofrequenz liegt. Zusätzlich wirken der Kondensator C1 und die hohe Eigenimpedanz der Schaltung als Tiefpassfilter, dessen Sperrfrequenz unter der untersten erwünschten Modulationsfrequenz liegt. Der Widerstand R1 dient zur Einstellung des Wechselstrom-Sperrbereichs der Schaltung.

Anstelle der Überlegung, daß das Filter 18 an einer hochimpedanten Schaltung lüegt, kann somit festgestellt werden, daß an den Widerständen 36 und 37 über die Transistoren Q9 und Q13 der Stromspiegel eine hohe Spannung in der Größenordnung der Versorgungsspannung Vcc abfällt.

Die Erfindung vermittelt also eine Decoderschaltung vom Typ der phasenstarren Schleife, die sowohl Frequenzänderungen als auch intermittierenden Trägerverlusten folgen kann, ohne den

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Gleichlauf der Trägermodulation zu stören. Zusätzlich zu ihrer Verwendung als quadrophonischer Decoder findet die Schaltung auch Anwendung in frequenzmodulierten Empfängern und Systemen zur Taktwiedergewinnung für Platten und Bänder.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   1/ Phasenstarre integrierte Schaltungsschleife, gekennzeichnet durch einen spannungsgesteuerten Oszillator (19)» der in Abhängigkeit von der Größe eines Steuereingangssignal ein Ausgangssignal mit einer auf die Größe bezogenen Frequenz erzeugt, einen Phasendetektor (17), der die Phase eines Eingangssignals mit der Phase des Ausgangssignals des Oszillators (19) vergleicht und gemäß dem Fehler in der Phasenkoinzidenz ein Fehlersignal in Form komplementärer Ströme erzeugt, wobei das Fehlersignal als Steuereingangssignal dem Oszillator (19) über eine Schaltung zugeführt wird, die eine Speichereinrichtung (18) mit einem an eine Einrichtung mit hoher Impedanz angeschlossenen Ladungsspeicher (C) umfaßt, und wobei die Einrichtung mit hoher Impedanz eine Stromspiegele inrichtung (24) umfaßt, die an den Phasendetektor (17) angeschlossen 1st und die komplementären Fehlersignalströme von dem Phasendetektor (17) reflektiert und einem Paar von Abschlußwiderständen (36, 37) mit hoher Impedanz zuführt, um eine langsame Ladungsabnahme für die Speichereinrichtung (18) zu vermitteln, wobei der Ladungsspeicher (C) parallel zu dem Widerstandspaar (36, 37) liegt und das Fehlersignal von der Speichereinrichtung' (18) dem Oszillator (19) zugeführt wird.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß die Strofflspiegeleinriehtung (24) as eine Ver-

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   soigmgsgleichspannung (+Vcc) angeschlossen ist und einen hohen Spannungsabfall in der Größenordnung der Versorgungsspannung an dem Widerstandspaar (36, 37) vermittelt.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die komplementären Fehlersignalströme einem Audioverstärker (13, 22) bzw. einer Sperrbereichsteuerung des Oszillators (19) über in Darlington-Schaltung verbundene Transistoren (Q16... 19) zugeführt werden, die für die komplementären Ströme eine hohe Impedanz bilden.

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