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Schaltungsanordnung zur Einstellung der Phasenlage einer Wechselspannung
mit einer Steuerspannung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
zur Einstellung der Phasenlage einer Wechselspannung mit einer Steuerspannung über
einen bereich von 0° bis 3600 In der Farbfernsehtechnik, insbesondere der Farbfernsehstudiotechnik,
besteht vielfach der Wunsch, die Phasenlage eines Farbträgers ferngesteuert einzustellen.
Bei großen Studiokomplexen sind beispielsl-reise die Laufzeiten zwischen einzelnen
Farbfernseheinrichtungen für Farbfernsehsignale sowie für Farbträger so groß daß
Phasenkorrekturen mit Hilfen von Phasenschiebern erforderlich werden, da schon geringe
Abweichungen der Phasenlagen der Farbträger zu Farb- oder Sättigungsfehler führen.
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Weiterhin ist bekannt in Empfängern sehr schneller Daten-Übertragungssysteme
Phasenschieber zu verwenden, um Übereinstimmung der Phasen zwischen dem demodulierenden
Träger und dem Datenträger zu erhalten. -Da sich die Laufzeiten durch Umschalten
der Signalwege häufig ändern, sind Systeme zur automatischen Anpassung der Phasenlagen
von verschiedenen Signalen zueinander bekannt geworden.
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Diese Systeme erfordern ebenfalls Phasenschieber, die mit Hilfe zugeführter
Steuerspannungen einstellbar sind.
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Die stufenlose Einstellung der Phasenlage über einen Bereich von 0°
bis 360° einer Wechselspannungsperiode mit bekannten Phasenschiebern bereitet Schlvieriglieiten,
da Abhängkeit zwischen der Amplitude der Wechselspannung und der einige stellten
Phasenlage besteht. Außerdem sind bekannten Phasenschieber
nicht
genügend temperaturstabil und nicht über große Entfernungen fernbedienbar. Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Schaltungsanordnung zur Einstellung der
Phasenlage einer Wechselspannung mit einer Steuerspannung über einen Bereich vol
60 bis 3600 einer Wechselspannungsperiode anzugehen, welche die vorgenannten Nachteile
vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung zur
Frequenzteilung der Wechselspannung, eine Einrichtung zur Ableitung einer rampenförmigen
Spannung aus der frequenzgeteilten Wechselspannung, einen Schwellenschalter zur
Erzeugung einer Schaltspannung beim Überschreiten eines bestimmten Spannungspegels
der rampenförmigen Spannung, wobei der bestimmte Spannungspegel mit der Steuerspannung
innerhalb einer Periodendauer der Wechselspannung einstellbar ist, einen Impulsformer
zur Erzeugung eines Impulssignals mit konstantem Tastverhältnis aus der Schaltspannung,
und einen Frequenzverdoppler zur Erzeugung einer Wechselspannung doppelter Frequenz
aus dem Impulssignal.
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Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist dadurch
gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Regelspannung die der Einrichtung zur Frequenzteilung
zugeführte Wechselspannung zusätzliche einem ersten Eingang eines Phasendiskriminators
und die am Ausgang des Frequenzverdopplers abnehi;ibare Wechselspannung einem zweiten
Eingang des Phasendiskriminators zugführt ist} daß die Regelspannung am Ausga.ng
des Phasendiskriminators einem Eingang eines Differenzverstärkers und die Steuerspannung
einem anderen Eingang des Differellzverstärkers zugeführt ist und daß der Ausgang
des Differenzverstärkers mit einem Steuereingang des Schwellenschalters verbunden
ist.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist den Vorteil nuf, daß
neben der sicheren Fernbedienbarkeit der Phasenlage sich auch eine hohe Temperaturstabilität
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung durch die Verwendung eines Phasendiskriminators
und eines Differenzverstärkers ergibt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung besteht darin, daß zwischen der Steuerspannung und der nit der
Steuerspannung einstellbaren Phasenlage ein proportionaler Zusammenhang besteht.
Außerdem kann bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung auf Abgleichmaßnahmen
verzichtet werden.
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Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sehaltungsanordnung
für die Gewilmung eines konjugiert-komplexen Farbträgersignals ist dadurch gekennzeichnet,
daß ein in der Frequenz geteiltes Farbträgersignal einmal einer ersten Einrichtung
zur Ableitung einer sägezahnförmigen Spannung mit positiver Rampe zugeführt ist
und zum anderen einer zweiten Einrichtung zur Ableitung einer sägezahnförmigen Spannung
mit negativer Rampe, daß der Ausgang dieser ersten Einrichtung mit einem Eingang
eines ersten Schwellenschalters und der Ausgang dieser zweiten Einrichtung mit einem
Eingang eines zweiten Schwellenschalters verbunden ist, daß den Steuer eingängen
des ersten und zweiten Schwellenschalters parallel die Steuerspannung zugeführt
sind und daß jedem Ausgang der Schwellenschalter Impulsformer und Frequenzverdoppler
nachgeschaltet sind. Auch diese Weiterbildung ist durch zusätzliche Phasendiskriminatoren
und Differenzverstärker gegen temperaturbedingte Phasenänderungen stabilisierbar.
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Die Erfindung soll nunmehr an IIand der Ausführungsbeispiele darstellender
Figuren näher erlautert werden. Von den Figuren zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Figur 2 Spannungs-Zeit-Diagramme
zur Erläuterung des Blockschaltbildes nach Figur 1, Figur 3 Vektor-Diagramme eines
konjugiert-komplexen Farbträgersignals und Figur 4 ein Blockschaltbild nach einer
Weiterbildung der Erwindung zur Erzeugung eines konjugiert-komplexen Farbträgersignals.
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In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen,
Der Schaltungsanordnung nach Figur i wird über Klemme 1 eine Wechselspannung i:iit
gegebener Phasenlage zugeführt. Die Wechselspannung wird einen Frequenzteiler 2
und einem Eingang eines Phasendiskriminators 3 zugeführt, Am Ausgang des Frequenz
teilers 2 ist eine in der Frequenz geteilte Wechselspannung abnehmbar, welche einem
Funktionsgenerator 4 zugeführt wird.
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Dieser Funktionsgenerator 4 formt aus der frequenzgeteilten Wechselspannung
eine sägezahnförmige Spannung. Bei bekannten Funktionsgeneratoren wird beispielsweise
ein Kondensator durch den Strom einer-Eonstantstroulquelle aufgeladen und schlagartig
wieder entladen. Der Ausgang des Funktionsgenerators 4 ist mit den Eingang eines
Schwellenschalters 5 verbunden, welcher über einen Steuereingang 6 verfügt. Schwellenschalter
schalten bein Überschreiten eines vorgegebenen Spannungspegels vom nichtleitenden
in den leitenden Zustand. Der Spannungspegel, bei welchem der Umschaltvorgang erfolgt,
ist mit einer Steuerspannung an Klemme 6 dos Schwellenschalters 5 kontinuierlich
einstellbar. Mit einem Impulsformer 7 wird das Schaltsignal an Ausgang des Schwellenschalters
5 in ein impulsförmiges Signal mit konstantem Tastverhältnis umgeformt und zum Eingang
eines Frequenzverdopplers 8 weitergeleitet. Am Ausgang des Frequenz~
verdopplers
8 mit Klemme 9 ist dann wieder eine Wechselspannung gleicher Frequenz wie an Klemme
1 abnehmbar jedoch anderer Phasenlage. Um die auf diese Schaltungsanordnung einwirkenden
Temperatureinflüsse zu eliminieren, wird ein Teil der Wechselspannung an Klemme
9 abgegriffen und einem zweiten Eingang des Phasendiskriminators 3 zugeführt. Am
Ausgang des Phasendiskrininators - 3 ist eine Regelspannung abnehmbar, welche sich
proportional nit den durch Temperatureinflüsse bedingten Phasenabweichungen ändert.
Die Regelspannung wird dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 10
zugeführt, an dessem nichtinvertierten Eingang i;her Klemme 11 die Steuerspannung
zugeführt ist. Am Ausgang des Differenzverstärkers 10 liegt eine Spaltung, die der
Differenz der den Differenzverstärker 10 zugefiniten Spannung entspricht, Die Differenzspannung
wird über Klemme 6 dem Steuereingang des Sohwellenschalters 5 zugeführt. Selbstverständlich
ist es auch möglich, die an Klemme ii liegende Steuerspannung direkt den Steuereingang
des Schwellenschalters 5 zuzuführen Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach
Figur 1 wird im folgenden an Hand der Spannungs-Zeit-Diagramme der Figur 2 erläutert.
An Klemme 1 (Figur i) liegt beispielsweise eine sinusförmige Wechselspannung der
Periodendauer T. Figur 2 a zeigt diese sinusförmige Vechselspannung. Der Frequenzteiler
2 (Figur i) teilt die sinusförmige Wechselspannung in der Frequenz im Verhältnis
2:1. Am Ausgang des Frequenzteilers 2 ist somit ein Signal der Periodendauer 2 T
(Figur 2 b) abnehmbar. Das Signal nach Figur 2 b steuert den Funktionsgenerator
4 derart, daß am Ausgang des Funktionsgenerators ein sägezahnförmiges Signal nach
Figur 2 c abnehmbar ist.
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Das sägezahnförmige Signal nach Figur 2 c wird dem Schwellenschalter
5 zugeführt, dessen Schaltschwelle mit einer Steuerspannung an Klemme 6 in einem
Amplitudenbereich A (Figur 2 c) kontinuierlich einstellbar ist. Der Amplitudenbereich
A umfaßt
auf der positiven Rampe des Sägezahnsignals (Figur 2 c)
mindestens die Periodendauer T einer an Klemme 1 liegenden Wechselspannung, Die
strichpunktierte Linie in Figur 2 c soll beispielsweise den Umschaltpunkt des Schwellenschalter
5 kennzeichnen. Figur 2 d zeigt die Schaltspannung ara Ausgang des Schwellenschalters
5. Ein positiver Spannungspegel (Figur 2 d) erscheint immer dann, wenn die sägezahnförmige
Spannung den zuvor bestimmten Spaimungspegel des Schwellenschalters 5 überschreitet.
Die Schaltspannung nach Figur 2 d wird nit Impulsformer 7 in ein impulsförmiges
Signal rJit konstanten Tastverhältnis umgeformt. Durch Frequenzverdopplung des Signals
nach Figur 2 e mit Frequenzverdoppler 8 (Figur 1) erhält nan wieder eine sinusförmige
Wechselspannung (Figur 2 f) gleicher Frequenz, die sich jedoch durch eine Phasenverschiebung
gegenüber der Phasenlage der sinusförmigen Wechselspannung nach Figur 2 a unterscheidet.
Bei der gezeichneten Spannungsschwelle (strichpunktierte Linie in Figur 2 c) ergibt
sich eine Phasenverschiebung von # zlvischen den Pha.senlagen der Wechselspannungen
nachflgur 2 f und Figur 2 In Figur 3 ist ein Koordinatensystem zur Darstellung konjupiertkomplexer
Farbträgervektoren dargestellt. Auf der Ordinate ist "imaginär" das Farbdifferenzsignal
V=R-Yund auf der Abzisse "reell" das Farbdifferenzsignal U=B-Y aufgetragen. Beim
PAL-Farbfernsehverfahren wird ein in diesem Koordinatensystem eingezeichneter Farbträger
F = F.e## zeilenweise alternierend (konjugiert-komplex) zu einem Farbträger F* =
F.e Jf ungeschaltet. Einrichtungen zur Umwandlung eines Farbträgers F in F* oder
F* in F werden als Farbträgermodifikatoren bezeichnet.
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Ein neuartiger Farbträgermodifikator nach einer Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist in Figur 4 dargestellt. Über Klemme 1
wird ein Farbträgersignal einem
Frequenzteiler 2 zugeführt. Das
am Ausgang des Frequenzteilers 2 in der Frequenz gctoilte Farbträgersignal wird
je einen Eingang eines Funktionsgenerators 4' bzw. 4'' zugeführt. Die Funktionsgeneratoren
4' bzw. 4'' unterscheiden sich durch die abgeleiteten Sägezahnspannungen. Mit Funktionsgenerator
4' wird ein Sägezahn mit positiver Rampe und mit Funktionsgenerator 4'' eine sägezahnförmige
Spannung mit negativer Rampe erzeugt. Den Fwlktionsgeneratoren 4' und 4'' ist je
ein Schwellenschalter 5' bzw. 5'' nachgeschaltet. Die zugehörigen Steuereingänge
mit den Klemmen 6t bzw. 6'' sind parallel geschaltet, d.h. den Steuereingängen der
Schwellenschalter 5' und 5'' wird gleichzeitig das an Klemme 11 liegende Steuersignal
zugeführt. Durch die verschieden gepolten sägezahnförmigen Spannungen erhält man
nach entsprechender Aufbereitung mit den Impulsformern 7' bzw. 7'' und den Frequenzverdopplern
8' bzw. 8'' an den Klemmen 9' bzw. 9'' Farbträgersignale, die sich in der Phasenlage
wie zwai konjugiert komplexe Vektoren verhalten. Die Einrichtung 4'' kann auch als
Inverter geschalter sein, wenn dann diesem Inverter die am Ausgang des Funktionsgenerators
4' liegende sägezahnförmige Spannung zugeführt wird. Die gleichzeitige Änderung
der Steuerspannung an Klemme 61 und 6'' bewirkt, daß der Vektor des Farbträgers
an Klemme 9' und der Vektor des Farbträgers an Klemme 911 proportional um einen
Winkel # gedreht werden.
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Das konjugiert-komplexe Farbträgersignal läßt sich nach einer weiteren
Ausgestaltung des neuartigen Farbträgermodifikators auch als Signalquelle für einen
Farbträgenerator verwenden.
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Hierzu ist an den Klemmen 9t und 911 ein elektronischer Umschalter
anzuschließen, dessen Kontaktstrecke zeilenweise umgeschaltet wird. Die Farbart
ist mit IIilfe der Steuerspannung einstellbar.