DE2364187B2

DE2364187B2 - Gesteuerter oszillator

Info

Publication number: DE2364187B2
Application number: DE19732364187
Authority: DE
Inventors: Steven Alan Clark N.J. Steckler (V.St.A.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1976-08-26
Also published as: AU6397873A; JPS5617849B2; BE809186A; JPS4999461A; NL7317542A; FR2212683A1; KR780000498B1; DE2364187A1; CA992621A; US3815051A; TR17748A; GB1450134A; IT1001873B; SE384955B; FR2212683B1; DE2364187C3

Description

Derartige Oszillatoren werden in automatischen Phasen- und Frequenzsteuersystemen benutzt in denen die Oszillatorfrequenz bei nicht vorhandenem Korrektursignal durch die Steuerschaltung nicht beeinflußt werden soll, d. h. es handelt sich um solche gesteuerten Oszillatoren, die als Zeilenoszillatoren in Fernsehwiedergabegeräten verwendet werden.

Gesteuerte Oszillatoren nach Art einer Reaktanz-Schaltung, bei denen ein von den Spannungssignalen in einem Oszillator-Schwingkreis abhängende, um 90° phasenverschobener Strom dem Oszillatorschwingkreis in einer einstellbaren Stärke wieder zugeführt wird, um die Abstimmung des Oszillators zu steuern, sind seit langem bekannt. Für gesteuerte Oszillatoren, bei denen die Oszillatorfrequenz durch eine Steuereinrichtung unbeeinflußt bleibt, wenn ein mit dem Oszillator verbundenes automatisches Phasen- und Frequenz-Steuersystem anzeigt, daß keine Frequenzkorrektur vorgenommen werden muß, können vorabgestimmte Schwingkreis-Schaltungsteile verwendet werden. Beispielsweise beschreibt die US-PS 36 36 475 eine Steuereinrichtung mit entgegengesetzt einstellbaren Stromteilern, die jeweils voreilende und nacheilende Ströme dem Schwingkreis eines Oszillators zuführen, um dessen Frequenz zu steuern.

Ausgehend von dieser bekannten Schaltung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Schwierigkeiten zu vermeiden, die bei der Anpassung der einander entsprechenden Schaltungsteiie. wie öeispfeis-

weise bei den Schaltungsteilen zum Bereitstellen von Blindströmen, welche von den Strömen im Schwingkreis abhängen, und bei den Stromteilern auftreten, so daß sich beispielsweise infolge von Temperaturänderungen auftretende Schwankungen, welche die Eigen-

schäften der Schaltungskomponenten ändern können, nicht auf den Schaltkreis auswirken und somit an den Schwingkreis kein Blindstrom angelegt wird, wenn die Steuerspannung einen mittleren, dem richtigen Synchronzustand entsprechenden Spannungswert aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben.

Der erfindungsgemäße gesteuerte Oszillator wird in seiner Arbeitsweise nicht von Temperaturschwankungen beeinflußt, so daß kein Blindstrom an den Schwingkreis angelegt wird, wenn die Steuerspannung einen mittleren, dem richtigen Synchronwert entsprechenden Spannungswert aufweist. Abgesehen von dieser wesentlichen Verbesserung der Arbeitsweise der Schaltung kommt diese auch mit weniger Bauelementen aus und ist daher einfacher und kostengünstiger herstellbar.

Aus der DT-AS 10 38 106 ist eine Synchronisierschaltung bekannt, bei der zwar auch zwei Signalteile voneinander subtrahiert werden. Bei der bekannten Schaltung steuern die in ihrer Phase zu vergleichenden Synchronisierimpulse und eine von der Ablenkspannung abhängige Regelspannung eine Elektronenröhre bzw. entsprechende Transistoren. Demgegenüber wird bei der erfindungsgemäßen Schaltung eine Regelgröße vom Schwingkreis abgegriffen, wobei das Steuersignal in einem Stromteiler in Abhängigkeit von der abgegriffenen Größe aufgeteilt wird. Darüber hinaus werden bei der vorliegenden Schaltung zwei Ströme subtrahiert, die von einem einzigen, in einer Stromteilerschaltung aufgeteilten Strom herrühren. Abgesehen von der gegenüber der vorliegenden Schaltung unterschiedlichen Aufabenstellung der bekannten Synchronisierschaltung, nämlich einerseits über einen weiten Frequenzbereich zu wirken und andererseits eine kurze Synchronisierzeit aufzuweisen, zeigt die bekannte Schaltung gegenüber dem vorliegenden, gesteuerten Oszillator somit auch eine grundsätzlich unterschiedliehe Wirkungsweise.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschallbild einer bekannten Schaltungsanordnung, wie sie aus der US-PS 36 36 475 bekannt ist,

F i g. 2 das Blockschaltbild einer Schaltung, in der die vorliegende Erfindung angewandt würde und
Fig.3 das Blockschaltbild einer Schaltung, die eine

bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt und als Zeilenoszillator eines Fernsehwiedergabegerätes verwendet werden kann.

In F i g. 1 ist eine Induktivität 10 und eine Kapazität 12 zu einem Schwingkreis 15 zusamme ogeschaltet und mit einer Quelle 17 verbunden, um Schwingkreisverluste auszugleichen. Dementsprechend werden im Schwingkreis 15 die Schwingungen aufrechterhalten, d.h. die Schwingungen sind nicht gedämpft Die Blindströme sowohl in der Induktivität 10 als auch in der Kapazität 12 werden in Strommeßgliedern 20/bzw. 20cabgetastet. Jedes der Strommeßglieder 20/' 20c stellt eine sehr kleine Impedanz für den durchfließenden Strom dar, so daß die Induktivität 10 und die Kapazität 12 praktisch parallel geschaltet sind. Die Stromquellen 30/ und 30c erzeugen Blindströme, die von den Strömen in der Induktivität 10 bzw. in der Kapazität 12 abhängen und durch die Strommeßgiieder 20/ bzw. 20c gemessen werden. Diese Ströme werden als Eingangssignale den Klemmen 43/ bzw. 43c der Stromteiler 40/ bzw. 40c zugeführt.

Der Stromteiler 40/ teilt den am Eingang 43/ anliegenden Strom in einen ersten Teü, der der Klemme 41/des Oszillator-Schwingkreises 15 zugeführt wird und in einen zweiten Teil, der über die Klemme 45/ an die Gleichspannungs-Bezugsschaltung 50 weitergeleitet wird. Das vom Stromteiler 40/ erzeugte Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Stromteil wird in Abhängigkeit von Steuersignalen festgelegt, die von einer Steuersignalquelle 42 an die Klemme 44/ gelegt werden, wobei das Verhältnis bei einer ersten Abweichrichtung des Steuersignals vergrößert und bei einer zweiten Abweichrichtung verkleinert wird.

In entsprechender Weise teilt der Stromteiler 40cden an der Klemme 43c anliegenden Strom in einen ersten, 35-an der Klemme 41c des Schwingkreises 15 anliegenden Teil und in einen zweiten Teil, der über die Klemme 45c der Gleichspannungs-Bezugsschaltung 50 zugeführt wird. Das Verhältnis von erstem und zweitem Stromteil, das vom Stromteiler 40c geliefert wird, wird in Abhängigkeit von Steuersignalen festgelegt, die von einer Steuersignalquelle 42 an die Klemme 44c gelegt werden, wobei das Stromverhältnis für eine erste Abweichrichtung des Steuersignals vergrößert wird und für eine zweite entgegengesetzte Abweichrichtung verkleinert wird.

Der Schaltkreis ist also, soweit dies bis jetzt beschrieben wurde, so ausgelegt, daß die ersten Blindstrom-Teilströme, die von den Klemmen 41/bzw. 41cder Stromteiler 40/und 40cgeliefert werden, gleiche Amplituden aufweisen, wenn das von der Quelle 42 gelieferte Steuersignal einen mittleren, dem richtigen Synchronzustand entsprechenden Spannungswert aufweist. Diese ersten Stromteile des Blindstroms, die einerseits durch induktive Blindströme und andererseits durch kapazitive Blindströme gebildet werden, weisen entgegengesetzte Phasen auf. Wenn diese ersten Blindstrom-Teile addiert und dem Schwingkreis 15 zugeführt werden, so heben sich die Wirkungen dieser Teilströme bezüglich der Abstimmung des Schwingkreises 15 gegeneinander auf. Bei dem mittleren Wert des Steuersignals wird also die Oszillatorfrequenz des Schwingkreises 15 durch die Induktivität 10 und die Kapazität 12 bestimmt. Dadurch ist es möglich, eine vorabgestimmte Kombination aus der Induktivität 10 und der Kapazität 12 zu verwenden, um die Nominal-Oszillator-Frequenz genau festzulegen.

Wenn das von der Quelle 42 gelieferte Steuersignal in der ersten Abweichrichtung zunimmt, hat der als erster Stromteil vom Stromteiler 40/ gelieferte induktive Bündstrom das Übergewicht über den als zweiten Stromteil vom Stromteii2?i* 40c gelieferten Blindstrom. Der gesamte induktive Blindstrom, der durch den Schwingkreis 15 fließt, wird vergrößert, wodurch eine kleinere Induktivität im Schwingkreis 15 simuliert wird, so daß die Schwingungsfrequenz ansteigt. Wenn das von der Quelle 42 gelieferte Steuersignal in einer zweiten Abweichrichtung größer wird, so hat der als erster Stromteil vom Stromteiler 40c gelieferte kapazitive Blindstrom das Übergewicht über den als zweiten Stromteil vom Stromteiler 40/ gelieferten induktiven ülindstrom. Der durch den Schwingkreis iS fließende gesamte kapazitive Blindstrom wird erhöht, wodurch im Schwingkreis 15 eine vergrößerte Kapazität simuliert wird, so daß die Schwingungsfrequenz abnimmt.

In Fig. 2 sind die Schaltungsteile 10, 12, 17, 20/, 3OJ. 40/ und 42 so geschaltet, so daß sie im wesentlichen dieselben Funktionen ausüben, nämlich den durch die Induktivität 10 fließenden Blindstrom zu messen, einen Strom proportional zum induktiven Blindstrom (von Quelle 30/) in einen ersten und einen zweiten Stromteil /1, /2 aufzuspalten (in 40/) und den ersten Stromteil /Ί an den Schwingkreis 15 mit der Induktivität 10 zu legen. Den Stromteil des kapazitiven Blindstroms, der an den Schwingkreis 15 gelegt wird, erhält man in diesem Falle nicht mittels eines selbständigen Strommeßgliedes 20c, einer selbständigen Stromquelle 30c und eines selbständigen Stromteils 40c, sondern durch Subtrahieren des zweiten vom Stromteiler 40/ gelieferten Stromteils /2 vom ersten Stromteil /Ί, in einem Stromsubtrahierglied 60, wobei der resultierende Strom an den Schwingkreis 15 geleitet wird.

Wenn die Quelle 42 als Steuersignal einen mittleren Wert liefert, sind der erste und der zweite Blindstromteil /1, h einander gleich. Werden diese Stromteile in dem Stromsubtrahierglied 60 voneinander abgezogen, so ergibt sich ein Null-Differenzsignalstrom, der an den Schwingkreis 15 angelegt wird. Die Oszillatorfrequenz wird daher durch die natürlich Frequenz des Schwingkreises 15 bestimmt, d. h. nur durch die Induktivität 10 und die Kapazität 12.

Wenn das Steuersignal in einer ersten Abweichrichtung eingestellt ist, so erhöht sich /ι und i₂ nimmt ab, so daß der induktive Blindstrom im Ausgangsstrom (;Ί —h) überwiegt, der von dem Stromsubtrahierglied 60 an den Schwingkreis 15 geliefert wird. Wenn das Steuersignal in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzten Abweichrichtung eingestellt wird, nimmt /Ί ab und /2 nimmt zu, so daß der gegenphasige Blindstrom gegenüber dem induktiven Blindstrom im Ausgangssignal (/Ί — /2) überwiegt, der vom Stromsubtrahierglied 60 an den Schwingkreis 15 geliefert wird. D.h., das Stromsubtrahierglied 60 liefert dem Schwingkreis 15 einen entsprechenden kapazitiven Blindstrom.

Die Schaltungsteile 20c, 30c und 40c der bekannten Schaltung gemäß Fig. 1 werden beim gesteuerten Oszillator gemäß Fig.2 nicht mehr benötigt. Die Anpassung der Strommeß-Schaltungen 20/und 20c, der Stromquellen 30/und 30c sowie der Stromteiler 40/und 40c im Hinblick auf die jeweils entsprechenden Schaltungsteile ist nicht mehr erforderlich, so daß kein Blindstrom an den Schwingkreis angelegt wird, wenn die Steuerspannung einen einen mittleren, dem richtigen Synchronzustand entsprechenden Spannungswert aufweist. Schwankungen der Stromverstärkung im Strommeßglied 20/ und in der von dem Strommeßglied

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gesteuerten· Stromquelle 30/,, beispielsweise in Abhängigkeit von Tempecatüränderungen, die: beispielsweise wiederum die Charakteristika der Schaltungskompöi· nenten verändern, wirken; sich nicht auf die Mittelabstimmungides Schwingkreises 15 äusi '; Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden !Erfindung, bei der def^rBlindstrom in.der Induktivität 10 abgetastet wird, während der in der Kapazität 12 nicht abgetastet wird. Es ist aber auch möglich, den Blindstrom in der Kapazität 12 abzutasten, um die Stromquelle zu steuern, die mit dem Stromteiler verbunden ist, und den Blindstrom in der Induktion 10 nicht abzutasten.

Fig.3 zeigt eine schematische Darstellung einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die zeigt, wie wirtschaftlich das Stromsubtrahierglied 60 hergestellt werden kann. Der Ausgangsstrom, der von der Signalkombinationsschaltung 303 an der Klemme 311 bereit gestellt wird, ist innerhalb des linearen Arbeitsbereichs gleich dem Eingangsstrom an der Klemme 313 abzüglich dem Eingangsstrom an der Klemme 315. Der Verstärker 303 subtrahiert die an den Eingangsklemmen 313,315 anliegenden Eingangssignalströme voneinander.

Die Schwankungen· des an der Klemme 315 anliegenden Kollektorstroms von Transistor 301 werden innerhalb der Signal-Kombinationsschaltung 303 invertiert. Diese invertierten Stromschwankungen werden der Basis des Transistors 302 zugeführt, der mit dem Transistor 301 in einer Darlingtonschaltung verbunden ist. Der Strom wird verstärkt und durch die Transistoren 301, 302 wieder invertiert Diese regenerierende Verstärkeranordnung bildet ein effektives negatives Widerstandselement, das parallel zum Schwingkreis 305 liegt, der aus einer Induktion 307 und einer Kapazität 309 besteht und dessen Schwingkreisverluste ausgeglichen werden, um die Schwingungen aufrechtzuerhalten.

Der induktive Blindwiderstand in der Induktivität 307 wird in der Strommeßschaltung 317 abgetastet, und ein dementsprechender Strom wird von der Stromquelle 319 dem Stromteiler 321 zugeführt

Der mit den Transistoren 322, 324 versehene Stromteiler 321 ist von der Art eines üblichen Differentialverstärkers mit emittergekoppelten Transistoren, der lauf Steuersignalspannungen anspricht die zwischen den Klemmen 323 und325 liegen, um den von der Quelle 319 gelieferten Blindstrom in einen ersten Stromteil an der Klemme 313 und einen zweiten Stromteil an der Klemme-315 aufzuteilen.

Die Begrenzerwirkung zur Steuerung der Sehwingungsämplituden; im Schwingkreis 305' wird dadurch erzeugt, daß der in Emitterschaltung angeordnete Verstärker-Transistor 301 in einer aus emittergekoppelten Transistoren aufgebauten Begrenzer-Anordnung 327 mit dem Transistor 329 verbunden ist. Deren zusammengeschaltete Emitter erhalten einen konstanten Strom von der Stromquelle 331, die eine wirksame obere Begrenzung der Kollektorströme darstellt. Die Ausgangssignale des gesteuerten Oszillators werden am Kollektor des Transistors 329 abgenommen. Diese Ausgangssignalströme sind Rechteck-Signale, die den Rechteck-Signalen des Kollektorstroms vom Verstärkertransistor 301 komplementär sind und die dem Strom-Invertier-Verstärker 333 zugeführt werden.

Es ist üblich, die Induktivität 307 und die Kapazität 309 so zu bemessen, daß die Mittelfrequenz des gesteuerten Oszillators gleich viermal der Fernseh-Zeilenfrequenz (62,936 Hz) ist. Die Induktivität 307 ist kleiner als, im Falle, daß der Oszillator mit einer Frequenz schwingt, die gleich der Zeilenfrequenz ist. Daher ist die Induktivität 307 wirtschaftlicher herzustellen. Dabei wird die Schwierigkeit gemildert, die dadurch auftritt, daß abgestrahlte Abtastsignale vom Bildröhrenjoch in den Schwingkreis 305 eingekoppelt werden und den Phasenabgleich beeinflussen, wodurch das Bild auf dem Bildschirm nicht linear, sondern gekrümmt ist

Die Ausgangssignale mit Rechteck-Form des strominvertierenden Verstärkers 33 werden als Trigger-Signal einer Zählerschaltung 335 zugeführt, die eine Teilung durch vier vornimmt. Die Zählerschaltung 335 erzeugt Rechteck-Signale mit der Zeilenfrequenz von 15,734Hz an der Ausgangsklemme 337, um diesen Rechteck-Impuls dem Zeilen-Abtastverstärker und der (nicht dargestellten) Bildröhren-Ablenkanordnung zuzuführen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gesteuerter Oszillator mit einer Steuersignalquelle, einem eine Induktivität und eine Kapazität enthaltenden Schwingkreis, einer Schaltung zum Ausgleich der Verluste im Schwingkreis, Schaltungsteilen zum Bereitstellen von Blindströmen, die von den Schwingungen im Schwingkreis abhängen und die eine Grundfrequenz-Komponente aufweisen, welche gegenüber der jeweiligen im Schwingkreis auftretenden Schwingung im wesentlichen um 90° phasenverschoben ist, Stromteiler-Schaltungen^ die die Blindströme einstellbar in erste und zweite Sigralteile aufteilen, wobei das Verhältnis des ersten Signalteiles zum zweiten Signalteil in Abhängigkeit von den Steuersignalen festgelegt wird, die von der Steuersignalquelle geliefert werden, gekennzeichnet durch ein Schaltungsglied (60, 303), das das zweite Signalteil vom ersten Signalteil subtrahiert und ein Differenzsignal erzeugt, und durch eine Verbindung (301, 302), die das Diflerenzsignal dem Schwingkreis (15,305) zuleitet.

2. Oszillator nach Anspruch 1, mit einer Versorgungsspannungsquelle und mit Schaltungselementen, die einen ersten und einen zweiten zum Strom in einem der Schwingkreiselemente gegenphasigen Blindstrom, der jeweils durch die Steuersignale steuerbar ist, liefern, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (301, 302) einen invertierenden Verstärker enthält, an dessen Eingang (311) der Schwingkreis (305) geschaltet ist und der über Schaltungselemente (331) mit dem Bezugspotential (Masse) verbunden ist, daß das Schaltungsglied (60, 303) einen ersten, zweiten und dritten Transistor (304,306,308) enthält, daß die Emitter des ersten und zweiten Transistors (304,306) verbunden sind und an der Versorgungsspannungsquelle (B+) liegen, daß der Kollektor des ersten Transistors (304) und die Basis des dritten Transistors (308) mit dem Ausgang (315) des invertierenden Verstärkers verbunden sind und den ersten Blindstrom aufnehmen, daß die Basis und der Kollektor des zweiten Transistors (306), die Basis des ersten Transistors (304) und der Emitter des dritten Transistors (308) miteinander verbunden sind und den zweiten Blindstrom aufnehmen und daß der Kollektor des dritten Transistors (30-8) mit dem Eingang (311) des invertierenden Verstärkers (301, 302) verbunden ist.