DE2511642B2

DE2511642B2 - Schaltungsanordnung zur amplitudenregelung eines saegezahngenerators

Info

Publication number: DE2511642B2
Application number: DE19752511642
Authority: DE
Inventors: Michael 8000 München; Mallon Dietmar Dipl.-Ing. 8011 Zorneding Koubek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-03-17
Filing date: 1975-03-17
Publication date: 1977-03-24
Also published as: GB1543203A; DE2511642C3; FR2305065B1; CA1069596A; DE2511642A1; JPS51116652A; FR2305065A1; US4047052A; JPS5820167B2; IT1056981B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Amplitudenregelung eines Sägezahngenerators, bei dem ein Kondensator von einer Stromquelle über einen Schalter periodisch aufgeladen und entladen wird, wobei der Schalter von einem Synchronisiersignal gesteuert ist.

Wie beispielsweise aud der DT-AS 11 93 536 bekannt geworden ist, erzeugt ein solcher Sägezahngenerator ein Sägezahnsignal auf einfachste Weise. Der Kondensator wird von der Stromquelle linear aufgeladen. Nach Ablauf einer Sägezahnperiode wird der Kondensator schnell entladen; danach beginnt der Aufladevorgang von Neuem. Gesteuert wird dieser Vorgang von dem Schalter, d. h. von den Impulsen des diesen Schalter steuernden Synchronisiersignals. Ändert sich die Frequenz des Schalters und damit die der periodischen Entladung, so wird die Aufladung des Kondensators bei geänderten Amplitudenwerten beendet. Die Amplitude der Sägezahnspannung am Ausgang des Sägezahngenerators ist damit frequenzabhängig. Steigt beispielsweise die Freqzenz des Schalters, dann hat der Kondensator weniger Zeit sich aufzuladen. Die Aufladung wird bei einem geringeren Wert beendet, und damit wird die Amplitude der Sägezahnspannung geringer. Dieser Sachverhalt ist in der F i g. 1 der Zeichnung dargestellt. Der Abstand a zweier Impulse eines Synchronisiersi

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,So gnals ^bewirkt eine größere Amplitude des Sägezahnsignals VaIs die Synchronisierimpulse mit dem kleineren zeitlichen Abstand b, also mit einer höheren Frequenz.

In vielen Anwendungen kann das unerwünschte Folgen haben. Zum Beispiel bei der Erzeugung des Sägezahnsignals für die Ansteuerung der Vertikalablenkstufe in Fernsehempfängern bedeutet dies, daß eine geänderte Bildfrequenz eine Änderung der Bildhöhe bewirkt Wenn man als Vertikaloszillator einen Sägezahngenerator verwendet, dessen Sägezahnsignal mit konstantem Anstieg zwischen zwei festen Triggergrenzen läuft, dann hat das Sägezahnsignal im unsynchronisierten Zustand eine Leerlauffrequenz, die in praktischen Fällen unterhalb der Synchronfrequenz liegt Europäische Gerätehersteller legen die Leerlauffrequenz auf ungeführ 44 Hz fest, wobei die Synchronfrequenz in Europa 50 Hz und in den USA und in Japan 60 Hz beträgt. Wird der Vertikaloszillator von den Vertikalsynchronimpulsen synchronisiert, so wird der letzte Teil des Sägezahnsignals vor Erreichen der oberen Triggerschwelle abgeschnitten, wie es in der F i g. 1 für den Abstand b der Synchronisierimpulse dargestellt ist. Als Folge davon verringert sich nicht nur die Amplitude des Sägezahnsignals, sondern es verschiebt sich auch der Gleichspannungsmittelwert. Die Verringerung der Sägezahnsignalamplitude im synchronisierten Betrieb gegenüber dem unsynchronisierten Bet.ieb, wie er beim Umschalten der Kanäle oder z. B. bei Senderausfall sogar für längere Zeit auftreten kann, bedeutet, daß die Vertikaiendstufe für den in diesem ungünstigen Fall größeren Strom ausgelegt werden muß. Die Verschiebung des Mittelwerts bewirkt einen instationären Zustand, der sich in einem Einschwingen der Bildlage bemerkbar machi D,is Bild zeigt dabei ein störendes Wippen in vertikaler Richtung.

Bei Mehrnormen-Geräten werden unterschiedliche Vertikalfrequenzen verlangt, wobei man von einem auf der tiefsten vorkommenden Frequenz schwingenden Vertikaloszillator ausgeht, der mit Hilfe der empfangenen Vertikalsynchronimpulse je nach der Norm auf eine höhere Frequenz synchronisiert wird. Das würde bedeuten, daß, wenn beispielsweise Vertikalfrequenzen zu verarbeiten sind, die bis zu 20 % unterschiedlich sein können, die Bildhöhe ebenfalls um 20 % unterschiedlich sein würde.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schaltungsanordnung anzugeben, mit der die Amplitude eines Sägezahngenerators unabhängig von der Frequenz der den Sägezahngenerator steuernden Synchronimpulse konstant gehalten werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein Regelkreis vorgesehen ist, der einen zweiten Kondensator enthält, an dem der Mittelwert der am ersten Kondensator stehenden Sägezahnimpulse gebildet wird, daß im Regelkreis weiter ein Komparator vorhanden ist, der diesen Mittelwert mit einem Sollwert vergleicht, und daß abhängig von diesem Vergleich der Ladestrom für den ersten Kondensator so gesteuert wird, daß der Mittelwert gleich dem Sollwert ist.

Eine solche erfindungsgemäße Schaltungsanordnung regelt die Amplitude dec Sägezahnimpulse auf einfache Weise über eine Regelung des Mittelwerts. Dadurch werden gleichzeitig die beiden obengenannten Nachteile vermieden, die aus einer Inkonstanz der Sägezahnamplitude und des Mittelwertes herrühren.

Aus der DT-OS 21 58 250 ist eine Bildwiedergabeanordnung mit einem Zeilendiskriminator zum Erzeugen einer Regelspannung bekanntgeworden, bei der ein Zeilenoszillator durch eine Regelspannung geregelt wird, welche durch einen Vergleich der empfangenen Horizontal-Synchronimpulse und der durch den Oszillator erzeugten Zeilenimpulse gewonnen wird. Diese mit dem vorgenannten Diskriminator erzeugte Regelspannung wird durch einen am Ausgang dieses Dlskriminators liegenden Kondensators geglättet.

Weiitrhin liegt an diesem Glättungskondensator über eine Trennstufe ein Reihen-ÄC-Glied, an dessen Kondensator eine dem Mittelwert der Regelspannung entsprechende Spannung erzeugt wird.

Dieser Mittelwert wird über einen vertikalfrequent gesteuerten Schalter auf den Glättungskondensator und damit auf den Diskriminator-Ausgang zurückgeführt. Sinn dieser Maßnahme ist es, Regelspannunsschwankungen während der vertikalfrequen'.en Austastlücken zu vermeiden.

Im Unterschied zur Erfindung wird dabei jedoch der an dem integrierenden ÄC-Glied stehende Mittelwert nicht mit einem Sollwert verglichen, um eine Regelgröße zu erzeugen. Die Erzeugung der Regelgröße erfolgt vielmehr unabhängig von der Mittelwertbildung im Diskriminator. Im Unterschied der Erfindung ist also einerseits ein Kreis zur Erzeugung der Regelspannung und ein weiterer Kreis zur Nachregelung in bestimmten Zeitintervallen vorhanden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer erfin.iungsgemäßen Schaltungsanordnung bestehi darin, daß der Komparator aus einem Difftienzverstärker mit einer Konstantstromquelle besteht, dessen Differenzausgangsstrom über einen sog. Stromspiegel den Ladestrom des ersten Kondensators bestimmt

An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert werden. Dabei zeigt wie oben erwähnt die

F i g. 1 die Verringerung der Sägezahnsignalamplitude durch Erhöhen der Freqzenz des SynchronisiersignalsS.die

F i g. 2 das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und die

F i g. 3 die konkrete Schaltung eines Ausführungsbeispiels für einen Vertikaloszillator eines Fernsehempfängers.

In der Fig.2 ist mit 1 ein schematisch dargestellter Sägezahngenerator bezeichnet, der einen Kondensator 2 und einen Schalter 3 enthält. Der Kondensator 2 wird periodisch aufgeladen und über den Schalter 3 periodisch entladen. Der Schalter 3 wird dabei von Synchronisierimpulsen 5 eines Eingangs 4 gesteuert. Der Sägezahngenerator 1 führt zu einem Ausgang 5 für ein Sägezahnsignal V. Der Ausgang des Sägezahngenerators 1 ist außerdem mit einem Mittelwertbildner 6 verbunden, der einen Kondensato. 7 enthält. Der Ausgang des Mittelwertbildners 6 führt zu einem Komparator 8, in dem der vom Mittelwertbildner 6 gebildete Mittelwert des Sägezahnsignals V mit einem von einem Sollwertgeber 9 gelieferten Sollwert verglichen wird. Zur Vervollständigung des Regelkreises ist der Komparator 8 über einen Regler 10 mit einem Steuereingang des Sägezahngenerators 1 verbunden. Das von dem Komparator 8 gelieferte Differenzsignal sorgt über den Regler JO dafür, daß der Ladestrom des Kondensators 2 in der Weise beeinflußt wird, daß die Differenz des Mittelwerts zum Sollwert ausgeregelt wird. Ist beispielsweise der Mittelwert des Sägezahnsignals V geringer als der Sollwert, dann wird der Ladestrom des Kondensators 2 vergrößert Das heißt, daß das Sägezahnsignal V spätestens dann seine Sollamplitude erreicht, wenn ein Synchronisierimpuls den Entladevorgang einleüet

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig.3 enthält wieder den Kondensator 2 und den Kondensator 7. Dabei besteht der Mittelwertbildner 6 außer aus diesem Kondensator 7 noch aus einem ohmschen Widerstand 11. Der Kondensator 2 liegt zwischen dem Ausgang 5 für das Sägezahnsignal V und dem Bezugspotential. Parallel dazu liegt die Reihenschaltung aus dem ohmschen Widerstand 11 und dem Kondensator 7. Der Komparator 8 besteht aus einem Differenzverstärker, der aus zwei Transistoren 12 und 13 gebildet ist. Deren Emitter sind zusammengeschaltet und über eine Konstantstromquelle 31 mit dem Bezugspotential verbunden. Die Basis des Transistors 12 liegt an dem Verbindungspunkt des Kondensators 7 mit dem ohmschen Widerstand fi, der Kollektor führt ein Versorgungspotential. Die Basis des Transistors 13 ist mit dem Teilerpunkt eines ohmschen Spannungsteilers aus den ohmschen Widerständen 14 und 15 zwischen Versorgungspotential und Bezugspotential gelegt, der den Sollwertgeber darstellt.

Der Kollektor des Transistors 13 ist mit den Basen zweier Transistoren 16 und 17 verbunden, deren Emitter auf Versorgungspotential liegen. Außerdem ist der Kollektor des Transistors 17 mit den Basen verbunden und führt über eine Konstantstromquelle 18 zum Bezugspotcntial. Der Kollektor des Transistors 16 führt zu der mii dem Ausgang 5 verbundenen Seite des Kondensators 2. Die beiden Transistoren 16 und 17 bilden einen sog. Stromspiegel. Das heißt, daß der durch den Transistor 17 fließende Strom in gleicher Größe über den Transistor 16 in den Kondensator 2 fließen muß. Der Transistor 16 bildet damit die den Kondensator 2 ladende Stromquelle, deren Strom abhängig ist von dem Vergleich der beiden an den Basen der beiden Transistoren 12 und 13 stehenden Spannungen. Ist die an der Basis des Transistors 12 vom Kondensator 7 als Mittelwert der am Kondensator 2 stehenden Sägezahnspannung gebildete Spannung kleiner als die von dem Spannungsteiler 14, 15 als Sollwert an die Basis des Transistors 13 gelegte Spannung, dann übernimmt der Transistor 13 einen größeren Anteil an dem von der Konstantstromquelle 31 gelieferten Strom als der Transistor 12. Damit steigt der vom Stromspiegel 16, 17 in den Kondensator 2 fließende Ladestrom, so daß die Abweichung des Mittelwerts vom Sollwert ausgeglichen wird. Die Konstantstromquelle 18 bildet eine Anlaufschaltung, die dafür sorgt, daß beim Einschalten der Schaltungsanordnung in jedem Falle der Kondensator 2 geladen wird. Die Transistoren 12 und 13 des Differenzverstärkers sind in diesem Ausführungsbeispiel vom npn-Typ, die Transistoren 16 und 17 des Stromspiegels vom pnp-Typ.

Der Schalter zum Steuern des Lade- und Entladevorgangs des Kondensators 2 ist folgendermaßen aufgebaut: Der Kollektor eines Transistors 19 ist mit dem Kondensator 2 und mit der Basis eines Transistors 20 verbunden. Der Emitter des Transistors 19 liegt auf Bezugspotential. Die Basis führt zur Basis eines Transistors 21 und zum Kollektor eines Transistors 22. Die Emitter der beiden Transistoren 20 und 22 sind zusammengeschaltet und führen über eine Konstantstromquelle 23 zum Versorgungspotential. Die Kollektoren der beiden Transistoren 20 und 22 führen über

einen Stromspiegel zum Bezugspotential. Dazu ist der Kollektor des Transistors 20 mit den Basen zweier Transistoren 24 und 25 und mit dem Kollektor des Transistors 25 verbunden. Der Kollektor des Transistors 24 ist mit den Basen der Transistoren 19 und 21 s und mit dem Kollektor des Transistors 22 zusammengeschaltet. Die Emitter der beiden Transistoren 24 und 25 und auch der Emitter des Transistors 21 liegen auf Bezugspotential. Die Basis des Transistors 22 liegt an dem dritten, obersten Teilerpunkt eines aus vier ohmschen Widerständen 26 bis 29 gebildeten Spannungsteilers zwischen Bezugs- und Versorgungspotential. Am zweiten mittleren Teilerpunkt ist der Kollektor des Transistors 21 angeschaltet. Mit dem unteren Teilerpunkt ist der Kollektor eines Transistors 30 verbunden, dessen Emitter auf Bezugspotential liegt, und dessen Basis mit dem Eingang 4 für das Synchronisiersignal Sverbunden ist.

Bei leitendem Transistor 20 wird der Kondensator 2 über die Transistoren 13, 16 und 17 aufgeladen, und seine Spannung steigt an. Beim Erreichen der oberen durch das Potential des dritten Teilerpunkts bestimmten Triggerschwelle wird der Transistor 22 leitend und der Transistor 20 gesperrt. Durch die Sperrung des Transistors 20 führen die Transistoren 24 und 25 des Stromspiegels keinen Storm mehr. Dadurch bekommt die Basis des Transistors 21 höheres Potential, so daß dieser und der Transistor 19 leitend werden. Der von der Konstantstromquelle 23 über den Transistor 22 gelieferte Strom fließt dann über die Basis-Emitter-Diöden der beiden Transistoren 19 und 21 ab. Da nun der Transistor 19 leitend geworden ist, wird der Ladevorgang des Kondensators 2 unterbrochen. Er entlädt sich über den Transistor 19, und seine Spannung sinkt schnell ab.

Erreicht dann die an ihm stehende Spannung die untere Triggerschwelle, die durch die beiden ohmschen Widerstände 28 und 29 festgelegt ist (weil der Transistor 21 nun leitend war und die beiden ohmscher Widerstände 26 und 27 kurzgeschlossen hat), dann werden die Transistoren 19, 21, 22, 24 und 25 wieder gesperrt und der Transistor 20 wieder leitend, so daß der Aufladevorgang des Kondensators 2 neu beginnen kann. Zur Fremdsteuerung des Entladevorgangs wird ein Synchronisierimpuls 5 an den Transistor 30 gelegt Das bewirkt, daß der ohmsche Widerstand 26 kurzgeschlossen wird und das Potential an der Basis des Transistors 22 soweit heruntergesetzt wird, daß dieser leitend wird.

Für die Anwendung als Vertikaloszillator in Fernsehgeräten besteht ein Vorteil des in der F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels darin, daß der an dem Kondensator 7 stehende Mittelwert der Sägezahnspannung einen Parabelanteil enthält. Das bietet die Möglichkeit, ein S-förmig verzerrtes Sägezahnsignal zu erzeugen, wie es zur Korrektur des Tangens-Fehlers in Fernsehbildröhren benötigt wird. Diese Schwankung des Mittelwerts bewirkt über den Vergleich im Komparator und über die Steuerung des Stromspiegels eine nichtlineare Verzerrung der Aufladung des Kondensators 2. Durch die Symmetrie des Parabelanteils geht die Aufladung des Kondensators 2 am Beginn und am Ende einer Sägezahnperiode langsamer vor sich. Dadurch entsteht eine S-förmige Abflachung des an sich linearen Aufladevorgangs. Die S-Korrektur isl vollkommen symmetrisch und wird auf einfache Weise ohne komplizierte ÄC-Netzwerke erreicht.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung isl nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Da« erfindungsgemäße Prinzip läßt sich bei jedem Säge zahngenerator, der auf der periodischen Aufladung unc Entladung eines Kondensators beruht, zur Konstanthaltung der Sägezahnamplitude anwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Amplitudenregelung eines Sägezahngenerators, bei dem ein Kondensator s von einer Stromquelle über einen Schalter periodisch aufgeladen und entladen wird, wobei der Schalter von einem Synchronisiersignal gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelkreis vorgesehen ist, der einen zweiten Kondensator (7) enthält, an dem der Mittelwert der am ersten Kondensator (2) stehenden Sägezahnimpulse (V) gebildet wird, daß im Regelkreis weiter ein Komparator (8) vorhanden ist, der diesen Mittelwert mit einem Sollwert vergleicht und daß abhängig von diesem Vergleich der Ladestrom ^für den ersten Kondensator (2) so gesteuert wird, daß der Mittelwert gleich dem Sollwert ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Komparator (8) aus einem Differenzverstärker (12, 13) mit einer Konstantstromquelle (31) besteht, dessen Differenzausgangsstrom über einen Stromspiegel (16, 17) den Ladestrom des ersten Kondensators (2) bestimmt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Transistoren (12, 13) an ihren Emittern zusammengeschaltet sind und über die Konstantstromquelle (31) mit dem Bezugspotential verbunden sind, daß an der Basis des ersten Transistors (12) der zweite Kondensator (7) liegt und am Kollektor das Versorgungspotential steht, daß über einen Spannungsteiler (14,15) an der Basis des zweiten Transistors (13) der Sollwert steht und der Kollektor mit den Basen eines dritten und vierten Transistors (16, 17) verbunden ist, wobei der Kollektor des vierten (17) mit dessen Basis, der Kollektor des dritten (i6) mit dem ersten Kondensator (2) verbunden ist und beide Emitter am Versorgungspotential angeschlossen sind.