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Schaltung zur Erzeugung eines Trägers In der Rundfunk- und Fernsehtechnik
werden oft Träger benötigt, deren Frequenz f0 ein bestimmtes Vielfaches einer vorgegebenen
Frequenz fl ist. Dies ist z.B. der Fall bei dem nur auf bestimmten Frequenzen schwingenden
Überlagerungsoszillator in einem Eipseitenband-Rundfunkempfänger und in der Farbfernsehtechnik
zur Erzeugung eines Farbträgers, dessen Frequenz mit der Zeilenfrequenz verkoppelt
ist.
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Es ist bekannt, zur Erzeugung des Trägers einen Oszillator vorzusehen,
der auf die gewünschte Frequenz fO = n . fl abgestimmt ist, die erzeugte Schwingung
und einen Vergleichsimpuls mit der Frequenz fl einer Phasenvergleichsstufe zuzuführen,
die eine den Oszillator steuernde Regelspannung erzeugt. Je größer hierbei n ist,
desto größer muß auch die Frequenzkonstanz des Oszillators sein, damit die Oszillatorschwingung
sich stets auf das gewünschte Vielfache von fl
einstellt. Durch Amplitudenbegrenzung der Regelspannung kann z.B. dafür gesorgt
werden, daß der.Oszillator nicht auf der unerwünschten Frequenz (n + 1) . fl oder
(n - 1) . fl einrastet.
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Will man Frequenzabweichungen ausregeln, die ein Mehrfaches von sind,
was z.B. dann der Fall ist, wenn n eine große Zahl ist oder die Frequenzkonstanz
des Oszillators schlecht ist, so braucht man eine entsprechend große Amplitude für
die Regelspannung. Die oben erwähnte Begrenzung der Regelspannung kann dann nicht
angewendet werden.
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Zur Vermeidung der genannten Unsicherheit ist es bekannt (DT-OS 1
537 491), die Frequenz des im Oszillator erzeugten Trägers so mit einem Frequenzteiler
herabzusetzen, z.B. auf die Frequenz fl, und den Phasenvergleich bei dieser Frequenz
zwischen zwei Impulsfölgen gleicher Frequenz vorzunehmen. Der Frequenzteiler kann
bis auf fl oder bis auf ein niedrigzahliges Vielfaches von fl, z.B. 2 . fl herunterteilen.
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Im synchronen Zustand arbeitet der Frequenzteiler wie ein Zähler,
indem er zwischen zwei f-Impulsen stets die gleiche Schwingungszahl von f zählt.
Vor dem Einrasten kann jedoch der Teiler nicht 0 als Zähler arbeiten, da der Zustand
seiner Stufen z.Zt. des Vergleichsimpulses, d.h. die Ausgangsposition des Zählers,
undefiniert ist. Die Schaltung kann deshalb nur dann von selbst einrasten, wenn
die Frequenz des Oszillators im nichtgeregelten Zustand dicht bei der gewünschten
Frequenz n . fl liegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer solchen bekannten
Schaltung mit einem Frequenzteiler das Fangverhalten, d.h. das Einrasten des Oszillators
in den synchronisierten Zustand, zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Frequenzteiler bereits
vor dem Einrasten der Regelschaltung einwandfrei als Zähler arbeitet. Erfindungsgemäß
wird der Zustand des Frequenzteilers nach jeden Vergleichsimputs in eine definierte
Ausgangslage gebracht.
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Von diesem Zeitpunkt an zählt also der Frequenzteiler exakt die Perioden
des Trägers am Ausgang des Oszillators.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.
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Darin zeigen
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Erfindung,
Fig. 2 ein praktisch erprobtes Ausführungsbeispiel, Fig. 3 ein einzelnes Flip-Flop
des Zählers gemäß Fig. 2, Fig. 4 die Zusammenschaltung der Flip-Flop gemäß Fig.
3 zu dem Zähler und Fig. 5 das Impulsschema zu Fig. 4 In Fig. 1 schwingt ein Oszillator
1 auf der Frequenz fO = n . f1.
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Der Oszillator 1 wird über eine Leitung 2 von einer Regelspannung
UR gesteuert, die in einer Phasenvergleichsstufe 3 erzeugt wird.
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Diese wird einerseits mit einem Vergleichsimpuls 4 mit der Frequenz
f1 und andererseits mit dem an einer Klemme 5 stehenden Träger über einen als Frequenzteiler
dienenden Zähler 6 gespeist.
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Der Zähler 6 ist ein Frequenzteiler mit dem Teilerverhältnis n:p und
erzeugt jeweils nach n/p Schwingungen des Trägers eine Impulsflanke bestimmter Richtung.
Bei p = 1 werden in der Phasenvergleichsstufe 3 Impulse gleicher Frequenz verglichen
und zu einer Regelspannung UR verarbeitet. Die Regelspannung UR regelt die Frequenz
und Phase des im Oszillator 1 erzeugten Trägers so, daß der Träger an der Klemme
5 die gewünschte Frequenz f0 = n . f1 hat. Die soweit beschriebene Schaltung ist
bekannt.
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Erfindungsgemäß wird der Zähler 6 über eine Leitung 7 kurz nach jedem
Vergleichsimpuls 4 in seine Nullstellung zurückgestellt.
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Dadurch wird stets ein definierter Zeitpunkt für den Zählbeginn der
Perioden des Trägers an der Klemme 5 geschaffen, so daß auch im nichteingerasteten,
d.h. nicht synchronisierten Zustand des Oszillators 1 der Frequenz teiler als echter
Zähler arbeitet und stets eine im richtigen Sinne wirkende Regelspannung UR erzeugt.
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Damit wird der Übergang der Regelschaltung vom nichtsynchronen in
den synchronen Zustand nicht nur beschleunigt, sondern bei großen Frequenzabweichungen
überhaupt erst ermöglicht.
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Fig. 2 zeigt-ein praktisch erprobtes Auführungsbeispiel, bei dem aus
einer Folge von Zeilensynchronimpulsen S mit der Frequenz H ein Träger mit der Frequenz
32 fH = 500 kHz an der Klemme 5 erzeugt
wird. Die Vorderflanke
des negativ gerichteten Impulses S öffnet kurz den Transistor T1. Dabei entsteht
an der Gegentaktspule Spl ein Vergleichs-Nadelimpuls 4 im Gegentakt für die Phasenvergleichsstufe
3, der, wie in Fig. 1, die Ausgangsspannung des Zählers 6 über eine Leitung 8 zugeführt
wird. Der Phasenvergleich erfolgt zwischen den Frequenzen fH und 2 fH, wobei der
Zähler 6 ein Teilerverhältnis von 32 : 2 hat. Zwecks Vermeidung eines Nachschwingens
nach der Sperrung des Transistors T1 ist die Spule Spl durch eine Diode 9 überbrückt.
Als Oszillator 1 dient ein Multivibrator mit den Transistoren T3 und T4, der über
die Leitung 2 an den Basen der Transistoren mit der Regelspannung UR gesteuert wird.
Im eingerasteten Zustand, d.h. bei synchronisiertem Oszillator 1, wird jede zweite
ansteigende Rechteckflanke an der Leitung 8 durch die Phasenvergleichsstufe 3 auf
die am Widerstand R1 eingestellte Spannung geklemmt. In welchem Punkt der Rechteckflanke
die Klemmung erfolgt, hängt von der jeweils erforderlichen Regelspannung UR ab.
Während des Teilbildsynchronsignals fällt jede ansteigende Rechteckflanke, die den
Zähler 6 verläßt, mit einem Impuls 4 zusammen. Dadurch wird die Störung der Regelspannungserzeugung
durch die verdoppelte Impulsfrequenz weitgehend ausgeschaltet. Ein Transistor T2
dient als Impedanzwandler für die am Ausgang der Phasenvergleichsstufe 3 erzeugte
Regelspannung UR. Der Transistor 6 erzeugt aus der Rückflanke des in der Phasenvergleichsstufe
3 zur Klemmung dienenden Nadelimpulses 4 einen Impuls 11 mit steil abfallender Flanke,
der erfindungsgemäß zur Rückstellung des Zählers 6 an einer Rückstellklemme R dient.
Durch diesen Impuls 11 werden z.B. vier Flip-Flops des Zählers 6 in eine definierte
Ausgangsstellung gebracht.
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Fig. 3 zeigt ein einzelnes Flip-Flop des Zählers 6. Es hat einen Eingang
E, dem die zu zählende Impulsfolge von der Klemme 5 zugeführt wird, und einen Eingang
R, dem der Rückstellimpuls 11 zugeführt wird, sowie zwei Ausgänge A1 und A2. Das
Flip-Flop wird jeweils durch abfallende Spannungen an den Klemmen E und R weitergeschaltet.
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Fig. 4 zeigt die Zusammenschaltung der vier Flip-Flops gemäß Fig,
3 zu einem Zähler 6 gemäß Fig. 2. Der Transistor T7 dient als Trennstufe. Der an
der Klemme R zugeführte Rückstellimpuls löst bei jedem Flip-Flop eine Weiterschalt-Impulsflanke
aus. Die ser Rückstellimpuls wird daher am zweiten, dritten und vierten Flip-Flop
so zugeführt, daß der fast gleichzeitig an der Klemme E erscheinde Weiterschaltimpuls
sich nicht auswirken kann. Am 1. Flip-Flop wird der Rückstellimpuls mit kleiner
.Zeitkonstante zugeführt, damit das Flip-Flop nach möglichst kurzer Zeit wieder
über den Eingang E weitergeschaltet werden kann.
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Fig. 5 zeigt das Impulsschema für den Zähler gemäß Fig. 4. Die Symbole
A,E,R zeigen, an welchen Punkten in Fig. 4 die Impulse gem. Fig. 5 stehen. Daraus
geht hervor, daß bei eingerasteter Regelung die Zuführung des Rückstellimpulses
keine Auswirkung.hat, da dann bereits alle Flip-Flops in der Stellung sind, in die
sie durch den Rückstellimpuls gebracht werden sollen. Wird die Oszillatorfrequenz
von zu hoher Frequenz auf den gewünschten Wert n . fl geregelt, so ist gemäß Fig.
5 der Rückstellimpuls bereits kurz vor Erreichen der richtigen Frequenz nicht mehr
wirksam. Deshalb fängt die Regelung besonders sicher, wenn die Eigenfrequenz des-ungeregelten
Multivibrators 1 oberhalb der Sollfrequenz n . f1 liegt. Die beschriebene Schaltung
gemäß Fig. 2,4 hat einen Fangbereich zwischen 500 und 580 kHz sowie eine hohe Regelgeschwindigkeit
mit großem Haltebereich. Die kann daher gut als Trägerregenerator bei der Wiedergabe
eines auf einem Aufzeichnungsgerät aufgezeichneten PAL-Farbfernsehsignals dienen.