DE2658311A1

DE2658311A1 - Steuerbarer phasenschieber

Info

Publication number: DE2658311A1
Application number: DE19762658311
Authority: DE
Inventors: Leopold Albert Harwood
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1975-12-29
Filing date: 1976-12-22
Publication date: 1977-07-07
Also published as: CA1089036A; PL116552B1; FR2337462B1; GB1567196A; BE849875A; JPS5283051A; AU2086876A; FI763681A; FI64872C; IT1065186B; ZA767602B; DE2658311B2; FI64872B; ATA978776A; US4051519A; AU508569B2; SG20583G; SE428080B; NL7614497A; HK38784A

Description

RCA 69220 Ks/Ri

U.S. Serial No. 644,820

Filed: December 29, 1975 2658311

Pttontanwlt!·

' Dr. Dieter v. Bezold

Dipl.-!ng. Petsr Schütz

Dipl.-Ing. Wolfgang Hcusler

8 München 86, Posten 860668

RCA Corporation New York,N.Y.,V.St.v.A.

Steuerbarer Phasenschieber

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen zur elektronischen Phasenregelung und betrifft speziell Phasenregelschaltungen, wie sie etwa zur Farbtonregelung im Farbartkanal eines Farbfernsehempfängers verwendet werden können.

In vielen elektrischen Geräten werden Phasenregelschaltungen mit einem Arbeitsbereich benötigt, der vorhersagbar ist und sich im wesentlichen symmetrisch zu einem Referenzwert erstreckt. Bekannte Phasenregelschaltungen enthalten typischerweise aus Widerständen und Kapazitäten festen oder veränderbaren Werts (RC-Glieder) gebildete Phasenschieber mit oder ohne aktive Schaltungselemente, um die Mitte und Größe des Arbeitsbereichs der Phasenregelung festzulegen.

Der Arbeitsbereich und die Symmetrieeigenschaften solcher Phasenschieber werden beeinflußt, wenn die Kenngrößen der ohmischen und

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kapazitiven Elemente vom jeweiligen Nennwert abweichen. Dies ist besonders unangenehm im Falle integrierter Schaltungen, da die tatsächlichen Werte integrierter Widerstände und Kondensatoren um 30% oder mehr von einem Nennwert abweichen können. Außerdem gehen bei integrierten Schaltungen irgendwelche Abweichungen der auf einem Schaltungsplättchen vereinigten Elemente von ihrem Nennwert meist alle in die gleiche Richtung (z.B. nach oben oder unten), so daß eine Phasenfehlerakkumulation eintritt, wenn solche Elemente in Kaskade angeordnet sind. Äußere Einstellmittel wie etwa Justierungspotentiometer oder veränderbare Reaktanzschaltungen, mit denen die Eigenschaften der Phasenregelschaltung zur Kompensierung solcher Fehler getrimmt werden können, sind im allgemeinen unerwünscht, da solche Mittel relativ kostspielig sind und für sich einen oder mehrere der in begrenzter Zahl möglichen Anschlüsse der integrierten Schaltung beanspruchen. Es ist daher günstiger, die Anwendung von RC-Netzwerken zu vermeiden, wenn es auf genaue Phasenregelung ankommt. Die Aufgabe der Erfindung besteht somit in der Schaffung eines regelbaren Phasenschiebers, der ohne RG-Netzwerke auskommt.

Ein erfindungsgemäß ausgebildeter regelbarer Phasenschieber enthält eine Quelle für erste Wechselsignale und eine Quelle für zweite Wechselsignale, die eine vorbestimmte Phasenbeziehung zu den ersten Signalen haben. Jede der beiden Wechselsignalquellen ist mit dem Signaleingang jeweils eines gesonderten zweier Verstärker gekoppelt, deren jeder außerdem noch einen Steuereingang zur Beeinflussung seines Verstärkungsfaktors aufweist. Mit den Steuereingängen des ersten und des zweiten Verstärkers ist eine Verstärkungssteuereinrichtung gekoppelt, um die Signalverstärkungen der beiden Verstärker in differentieller Weise zu steuern. Die erste Wechselsignalquelle ist außerdem mit dem Signaleingang des zweiten Verstärkers über eine Schaltung gekoppelt, die an diesen Signaleingang ein drittes Wechselsignal legt, dessen Betrag proportional dem Betrag des ersten Wechselsignals ist und dessen Phase eine vorbestimmte Beziehung zur Phase des ersten Wechselsignals hat. Eine Vereinigungsschaltung summiert die Aus-

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gangssignale des ersten und des zweiten Verstärkers, um ein resultierendes Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Phase innerhalb des Bereichs zwischen der Phase der dem Signaleingang des ersten Verstärkers zugeführten Wechselsignale und der Phase der dem Signaleingang des zweiten Verstärkers zugeführten Wechselsignale liegt und abhängig von der VerstärkungsSteuereinrichtung gesteuert ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Pig. 1 zeigt teilweise in Blockform und teilweise als Detailschaltbild einen mit der Erfindung ausgestatteten Teil eines Fernsehempfängers;

!Figuren 2a und 2b sind Zeigerdiagramme zur Veranschaulichung von Betriebszuständen der Ausführungsform nach Fig. 1 für eine erste Gruppe von EingangsSignalbedingungen;

Fig. 3 ist ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung ;

Figuren 4-a und 4-bsind Zeigerdiagramme zur Veranschaulichung von Betriebszuständen der Ausführungsform nach Fir. 3 für eine zweite Gruppe von Eingangssignalbedingungen.

In der Anordnung nach Fig. Λ werden Farbfernsehsignal von einer Antenne 21 aufgefangen und in Fernsehsignal-Verarbeitungsschaltungen 22 in geeigneter Weise verarbeitet, um neben anderen herkömmlichen Signalkomponenten Horizontalsynchronimpulse (Zeilensynchronimpulse) zu erzeugen, die auf Zeilenablenkschaltungen 25 gegeben werden.

Die Verarbeitungsächaltungen 22 liefern außerdem an einem Ausgang demodulierte Videosignale, die auf ein Farbart-Bandfilter 27 ge-

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koppelt werden, welches ein Farbsynchronsignal (Burst) und ein für die Farbinformation charakteristisches Signal selektiert. Dieses letztgenannte "Farbartsignal" bestehe beispielsweise aus Farbinformationen, die ausgewählten Phasen einer unterdrückten Hilfsträgerwelle als Amplitudenmodulation aufgeprägt sind. Das Farbsynchronsignal und das Farbartsignal werden über eine Eingangsklemme 1 einer farbsignalverarbeitenden integrierten Schaltung 20 einem ersten Farbartverstärker 30 zugeführt.

Die verstärkten Signale vom ersten Farbartverstärker 30 gelangen zu einer Torschaltung 29, die außerdem Tastsignale von der Zeilenablenkeinheit 25 empfängt. Das Tastsignal ist als Folge positiv gerichteter Impulse relativ kurzer Dauer (z. B. von jeweils einem Zeilenaustastintervall) dargestellt, zwischen denen Intervalle längerer Dauer (jeweils entsprechend dem mit der Bildinformation ausgefüllten Teil der Zeilenablenkperiode) liegen. Die Torschaltung 29 liefert verstärkte Farbsynchronsignale (Bursts) an einen Detektor 32 zur automatischen Frequenz- und Phasenregelung (AFPR) und an eine Schaltung 35 zur automatischen Farbregelung (AFR).

Der AFPR-Detektor 32 empfängt außerdem ein Farbbezugssignal von einer ersten Ausgangsklemme T^. (Quadratur-Ausgang) eines spannungsgesteuerten Oszillators 55·

Der AFPR-Detektor 32 liefert Steuersignale an einen Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators 55» um das Bezugsschwingungssignal in Phase und Frequenz synchron mit dem empfangenen Burstsignal zu halten. Eine als AFPR-Detektor 32 geeignete Schaltung ist in der USA-Patentschrift 3 740 456 beschrieben, und der spannungsgesteuerte Oszillator 55 kann beispielsweise gemäß der USA-Patentanmeldung Nr. 633,462 ausgebildet sein.

Die Schaltung 35 zur automatischen Farbregelung (AFR-Schaltung) empfängt ebenfalls ein Bezugssignal, und zwar von einer zweiten Ausgangsklemme T2 (In-Phase-Ausgang) des spannungsgesteuerten

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Oszillators 55· Sie liefert eine Steuerspannung zur Regelung der Verstärkung des ersten Farbartverstärkers 30. Die von der AFR-Schaltung 35 erzeugte Steuerspannung wird außerdem einer Farbsperre 40 zugeführt, die mit einem zweiten Farbartverstärker 44 gekoppelt ist.

Ein die Verstärkung des Farbartsignals (d.h. die Farbsättigung) steuerndes Potentiometer 45 liegt an einer Betriebsspannung von z.B. +11,2 Volt, während sein Schleifer über eine Klemme 3 mit einem Eingang des zweiten Farbartverstärkers 44 gekoppelt ist.

Ein Farbdemodulator 53 (der geeignete Matrixschaltungen enthalten kann) empfängt die verstärkten als Hilfstragermodulation vorliegenden Farbartsignale vom zweiten Farbartverstärker 44 und gewinnt daraus Farbdifferenzsignale R-Y, G-T und B-Y, die an den Klemmen 5» 6 und 7 erscheinen. Diese Farbdifferenzsignale werden am Ende mit dem Leuchtdichtesignal (Y) kombiniert, um getrennte Signale für die Farbkomponenten rot (R), grün (G-) und blau (B) zu erzeugen, die der Bildröhre (nicht dargestellt) des Fernsehempfängers zugeführt werden.

Die farbsignalverarbeitende Schaltung 20 enthält ferner eine Farbtonregelstufe, die gemäß der Erfindung aufgebaut und allgemein mit 100 bezeichnet ist.

Die Farbtonregelstufe 100 besteht aus einem ersten und einem zweiten Differenzverstärker 130 und 110 und einer Verstärkungs-Steuerschaltung 140.

Der Verstärker 110 enthält emittergekoppelte Transistoren 112 und 114, einen Lastwiderstand 115» der vom Kollektor des Transistors 114 über eine Klemme 10 zu einem Versorgungspotential (+11,2 Volt) führt, sowie einen Lastwiderstand 116, der vom Kollektor des Transistors 112 zum Versorgungspotential führt. Eine Vorspannungsquelle (+ 4,7 Volt) ist über einen Widerstand 122 mit der Basis des Transistors 112 und über einen zusätzlichen Trennwi-

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derstand 119 mit der Basis des Transistors 114 gekoppelt. Die zweite Ausgangsklemme T~ äes spannungsgesteuerten Oszillators 55 ist über einen Widerstand 124 mit der Basis des Transistors 114 verbunden, um dieser Basis eine ungedämpfte Welle als Farbbe zugs-Hilfsträger (z.B. 3»58MHz)zuzuführen.

Der Verstärker 130 enthält emittergekoppelte Transistoren 132 und 134. Der Kollektor des Transistors 132 ist mit dem Kollektor des Transistors 114 und mit dem Lastwiderstand 115 verbunden, um einen Anschluß zur Entnahme eines ersten kombinierten Ausgangssignals der Farbtonregelstufe 100 zu bilden. Der Kollektor des Transistors 134 ist mit dem Kollektor des Transistors 112 und mit dem Lastwiderstand 116 verbunden, um einen Anschluß für ein zweites kombiniertes Ausgangssignal zu bilden. Die Vorspannungsquelle (+4,7 Volt) ist über einen Widerstand 136 mit der Basis des Transistors 132 und über einen zusätzlichen Widerstand 135 mit der Basis des Transistors 134 gekoppelt. Die Ausgangsklemme T2 des spannungsgesteuerten Oszillators 55 ist über einen Widerstand 137 mit der Basis des Transistors 134 gekoppelt, während die Ausgangsklemme Ty. des spannungsgesteuerten Oszillators 55 über einen Widerstand 138 mit der Basis dieses Transistors 134 gekoppelt ist. Die zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 114 und 132 "und die zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 112 und 134 sind mit Bezugssignaleingängen des IParbdemodulators 53 verbunden, um diesen Eingängen Bezugssignale im Gegentakt und mit steuerbarer Phase zuzuführen.

Die Steuerschaltung 140 enthält Transistoren 142 und 144, die für Eingangssignale in Differenzschaltung angeordnet sind, sowie einen Vorspannungs-Steuertransistor 160. Der Kollektor des Transistors 142 ist mit den zusammengekoppelten Emittern der Transistoren 112 und 114 des Verstärkers 110 verbunden, und der Emitter des Transistors 142 ist über einen Vorspannungswiderstand 143 mit Masse verbunden. Zwischen der Basis des Transistors 142 und Masse liegt die Serienschaltung eines Vorspannungswiderstands 148 mit einer Temperatureinflüsse kompensierenden Diode 149. Der

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Kollektor des Transistors 14-4- ist mit den zusammengekoppelten Emittern der Transistoren 132 und 134· des Verstärkers 130 verden, und der Emitter des Transistors 144 ist über einen Vorspannungswiderstand 151 mit Masse verbunden. Die Basis des Transistors 144 ist mit einer Vorspannungsquelle von etwa +1,7 Volt gekoppelt. Zwischen dem Emitter des Transistors 144 und der Basis des Transistors 142 liegen zwei hintereinander geschaltete Vorspannungswiderstande 154- und 155· Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 154· und 155 ist an den Emitter des Vorspannungs-Steuertransistors 160 angeschlossen. Der Transistor 160, der als Emitterfolger geschaltet ist, liegt mit seinem Kollektor an der Versorgungsspannung (+11,2 Volt), und seine Basis ist über eine Klemme 4- mit dem Schleifer eines Farbton-Steuerpotentiometers 52 gekoppelt.

Wie in der weiter oben genannten USA-Patentanmeldung beschrieben, liefert der spannungsgesteuerte Oszillator 55 an seiner Ausgangsklemme T^. ein erstes Bezugsschwingungssignal M (von z.B. 3»58 MHz) einer ersten Phase und an seiner Ausgangsklemme To ein zweites Schwingungssignal P, dessen Phase der Phase des Signals M um 90° nacheilt. Um das empfangene Farbartsignal richtig zu demodulieren, kann das Farbbezugssignal M dem empfangenen Farbsynchronsignal (Burst) entweder um 90° voreilen /~-(R-Y)-Phase__7 oder um 90° nacheilen /""(R-Y)-Phase_7· Im letzteren Fall hat das Signal P dann eine dem Burst entgegengesetzte Phase. Diese Bedingung ist in Fig. 2a veranschaulicht, auf die bei der nachstehenden Erläuterung Bezug genommen wird.

Der Widerstand 124-, der mit den Widerständen 119 und 122 einen Spannungsteiler bildet, koppelt einen phasengleichen Anteil (p) des Signals P auf die Basis des Transistors 114-, Am Ausgang des Transistors 114- erscheint ein gegenphasiges Bezugssignal (-p), und am Ausgang des Transistors 112 erscheint ein gleichphasiges Bezugssignal (p). Der Widerstand 138, der mit den Widerständen 136 und 135 einen Spannungsteiler bildet, koppelt einen gleichphasigen Teil (m) des Signals M auf die Basis des Tran-

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sistors 134·· In diesem Beispiel erzeugen die Spannungsteiler 124-, 119, 122 und 138, 135, 136 Eingangs signale ρ bzw. in im wesentlichen gleichen Betrags, wenn die Ausgangssignale P und M des Oszillators 55 ihrem Betrag nach gleich sind.

Das Signal P wird außerdem über den Widerstand 137» eier den Widerständen 135 und 136 einen Spannungsteiler bildet, auf die Basis des Transistors 134· gekoppelt, um dort einen gleichphasigen Anteil (p¹) des Signals P zu erzeugen. Der Betrag des Signals p¹ wird gemäß dem Bereich der von der Farbtonregelstufe 100 zu bewirkenden Phasenregelung gewählt.

Das Signal ρ' wird mit dem Signal m an der Basis des Transistors 134- summiert, un ein kombiniertes Signal (m+p¹) zu bilden, welches im folgenden mit Signal r bezeichnet wird und dessen resultierende Phase zwischen m und ρ liegt· Das kombinierte Signal r wird an den Kollektorausgängen der Transistoren 134- und 132 in einer verstärkten gegenphasigen Version (~r) bzw« einer verstärkten gleichphasigen Version (r) wiedergegeben. Das Ausgangssignal, welches über den Lastwiderstand 115 an den zusammengekoppelten Kollektoren der Transistoren 114- und 132 entwickelt wird, entspricht daher dem Ausdruck (-p+^), und das über den Lastwiderstand 116 an den zusammengekoppelten Kollektoren der Transistoren 112 und 134- entwickelte Ausgangssignal entspricht dem Ausdruck (p-r). Diese beiden Signale haben zueinander entgegensetzte Phase.

Die Beträge der einzelnen Signalkomponenten ρ und r in den an den Lastwiderständen 115 und 116 entwickelten Signalen können gesteuert werden, indem man das Maß der Leitung oder die Spannungsverstärkung der Verstärker 110 und 130 ändert· Die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 110 und 130 werden in differentieller Weise durch die Stromversorgungstransistoren 14-2 und 14-4- der Steuerschaltung 14-0 gesteuert. Die Transistoren 14-2 und 14-4- werden ihrerseits als Funktion der Steuerspannung gesteuert, die vom Farbton-Steuerpotentiometer 52 über die Klemme 4-, den Emitterfolger 160 und die Vorspannungswiderstände 154- und 155 an

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die Basis des Transistors 142 bzw. an den Emitter des Transistors 144 gelegt wird. Die Widerstände 154 und 155 sind so dimensioniert, daß sich die relative Leitfähigkeit der Transistoren 142 und 144 in einem gewünschten Maß steuern läßt.

Wenn beispielsweise der Schleifer des Potentiometers 52 in die Extremstellung zur Versorgungsspannung (+11,2 Volt) hin gebracht wird, wird der Transistor 144 und somit der Verstärker 130 praktisch nicht-leitend gemacht, während der Transistor 142 und der Verstärker 110 maximale Leitfähigkeit erreichen. Bei dieser Steuerstellung werden an den Lastwiderständen 116 und 115 gleichphasige und gegenphasige Komponenten nur des Signals ρ erzeugt. Umgekehrt erreicht die Leitfähigkeit des Transistors 144 und des Verstärkers 130 ein Maximum, wenn das Potentiometer 52 in die andere Extremstellung nach Masse hin gebracht wird. In diesem Fall sind der Transistor 142 und der Verstärker 110 praktisch gesperrt, so daß gleichphasige und gegenphasige Komponenten nur des Signals r an den Lastwiderständen 115 bzw. erzeugt werden. Wenn das Potentiometer 52 so eingestellt ist, daß die Transistoren 142, 144 und die zugeordneten Verstärker 110, 130 gleich stark leiten, dann werden an den Lastwiderständen 115 und 116 Signale ρ und r gleichen Betrags erzeugt. Unter dieser Bedingung erscheint am Widerstand 115 ein kombiniertes Ausgangssignal (-p+r), während am Widerstand 116 ein kombiniertes Ausgangssignal (p-r) der entgegengesetzten Phase erzeugt wird.

In Fig. 2a ist ein Signal +1 dargestellt, welches der für einen Fleischfarbton charakteristischen Phase der empfangenen Bildinhalt-Farbartsignale entspricht. Unter normalen Betriebsbedingungen hat das +I-Signal eine Phase, die um einen Winkel θ^, von etwa 57° nacheilend gegenüber der Phase des Burstsignals versetzt ist. Die Farbtonregelstufe 100 kompensiert positive oder negative Phasenschwankungen, indem sie dafür sorgt, daß sich die Phase eines Farbbezugs-Ausgangssignals symmetrisch um die +I-Signalachse über einen vorbestimmten Arbeitsbereich zwischen

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den Phasen der Signale ρ und r ändert. Das Signal p¹ wird (mittels der Widerstände 137, 135* 136) gewählt, um diesen Steuerbereich symmetrisch um die I-Phase zu machen. Das heißt, das +I-Signal wird durch Kombinieren der Signale -p und r im Lastwiderstand 115 abgeleitet, um an den zusammengekoppelten Kollektoren der Transistoren 114- und 132 ein kombiniertes Signal -p+r (+1) zu erzeugen. Wenn das Potentiometer 52 so eingestellt ist, daß die Verstärker 110 und 130 gleich stark leiten, dann werden im ausgangsseitigen Lastwiderstand 115 gleiche Beträge der Signale -p und r miteinander kombiniert. Das +I-Signal hat dann also unter den normalen Signalbedingungen eine Phase, die der Phase des Burstsignals um einen Winkel Θ. von etwa 57° nacheilt und der Phase des Signals r um einen Winkel θ~ voreilt, der gleich dem Winkel Θ- ist. Die Größe des Phasenwinkels 9^ wird dadurch festgelegt, daß in der oben beschriebenen Weise der vorbestimmte Teil des Signals p, der dem Signal p¹ entspricht, mit dem Signal m kombiniert wird, um das Signal r zu erzeugen.

Die Fig. 2b zeigt das Phasenverhalten der Färbtonregelstufe 100, wenn das Farbbezugssignal M gegenüber dem Burstsignal eine um 90° voreilende Phase hat und das Signal P in Phase mit dem Burstsignal ist. Gemäß Fig. 2b wird das +I-Signal durch Vereinigen der Signale ρ und -r im Lastwiderstand 116 abgeleitet, um an den zusammengekoppelten Kollektoren der Transistoren 112 und 13^· ein kombiniertes Signal p-r zu erzeugen. Das kombinierte Signal entspricht dem gewünschten +I-Signal mit einer Phase und einem symmetrischen Phasenregelbereich, wie sie vorstehend in Verbindung mit dem +I-Signal nach Fig. 2a beschrieben worden sind.

Die Fig. 3 zeigt eine Farbtonregelstufe 200, die aus zwei ähnlich ausgebildeten Differenzverstärkern 230 und 210, deren gleichphasige Ausgänge jeweils zusammengeschaltet sind, und einer Steuerschaltung 24-0 besteht. Die Farbtonregelstufe 200 ist in vieler Hinsicht der Stufe 100 ähnlich, der Unterschied -liegt bei

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dem dargestellten Beispiel in der Art und V/eise, wie die Kollektorausgänge der Verstärker 210 und 230 angeschlossen sind und wie die Eingangssignale zugeführt werden.

In der Regelstufe 200 ist der Kollektor eines Transistors des Verstärkers 210 mit dem Kollektor eines Transistors 232 des Verstärkers 230 verbunden, und der Kollektor eines Transistors 214- des Verstärkers 210 ist mit dem Kollektor eines Transistors 234 des Verstärkers 230 verbunden. Ein erster signalvereinigender Ausgangslastwiderstand 215 koppelt die zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 212 und 232 mit der Versorgungsspannung an der Klemme 10, und ein zweiter signalvereinigender Ausgangslastwiderstand 216 koppelt die zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 214- und 234· mit der Versorgung sspannung. Die zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 212, 232 und die zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 214-, 234- sind mit jeweils zugeordneten Eingängen des Farbdemodulators 53 gekoppelt.

Zwei Widerstände 224- und 237 koppeln Signale von der Ausgangsklemme To des spannungsgesteuerten Oszillators 55 auf die Basis des Transistors 214- des Verstärkers 210 bzw. auf die Basis des Transistors 232 des Verstärkers 23O. Ein Widerstand 238 koppelt Signale von der Ausgangsklemme T,, des spannungsgesteuerten Oszillators 55 auf die Basis des Transistors 234- des Verstärkers 230.

Es sei daran erinnert, daß der spannungsgesteuerte Oszillator 55 ausgangsseitig ein BezugsSchwingungssignal M liefert, welches gegenüber den Burstsignalen eine Phasenverschiebung von 90 hat (Phasenquadratur). Diese Phasenverschiebung kann im Grunde voreilend oder nacheilend sein. Im Falle der Fig. 3 liefert der spannungsgesteuerte Oszillator 55 ein erstes Signal M, welches dem Burstsignal um 90° nacheilt, und ein zweites Bezugssignal P, welches dem Signal M um 90° voreilt. Die Farbtonregelstufe 200 arbeitet ähnlich wie die Farbtonregelstufe 100, mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Besonderheiten. ^₀

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Der Widerstand 237 der Farbtonregelstufe 200 koppelt das P-Signal auf jenes Ende des Widerstands 235, cLas dem Basiseingang des Transistors 234- des Verstärkers 230 abgewandt ist. Ein Teil (p¹) des Signals P erscheint an der Basis des Transistors 232. An der Basis des Transistors 234- wird ein Signal m entwickelt, wie es oben in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Durch den Widerstand 235 fließen den Signalen ρ' und m entsprechende Signalströme in entgegengesetzten Richtungen (die Basisströme der Transistoren 232 und 234- sind vernachlässigbar), so daß am Widerstand 235 eine von den Signalen p¹ und m abhängige Differenzsignalspannung abfällt. Was den Ausgang des Transistors 234- angeht, kann die am Widerstand 235 erscheinende Spannung als gleich mit (m-p¹) betrachtet werden, die, im folgenden als Signal r bezeichnet_? am Kollektor des Transistors 234- ein Ausgangssignal -r erzeugt. Außerdem verstärkt der Differenzverstärker 230 das am Widerstand 235 erscheinende Signal₉ um am Kollektor des Transistors 232 ein Ausgangssignal +r zu erzeugen_β

Der Verstärker 210 liefert am Kollektor des Transistors 2*12 ein Aus gangs signal +p und am Kollektor des Transistors 214- ein Ausgangssignal ~p_a Somit entspricht das an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 212 und 232 über den Lastwiderstand 215 erzeugte Ausgangssignal der Größe p+r, und das an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 214- und 234- über den Lastwiderstand 216 erzeugte Signal entspricht der Größe -p-r. Die relativen Beträge der Signale ρ und r und die Phasen dieser kombinierten Signale werden abhängig von der Einstellung des Potentiometers 52 gesteuert, wie es in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde.

Die Fig. 4-a veranschaulicht das Phasenverhalten der Farbtonregelstufe 200 für den Fall, daß das Signal P vom spannungsgesteuerten Oszillator 55 dem Signal M um einen Phasenwinkel von 90° voreilt und das das Signal M seinerseits dem Burstsignal um

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einen Phasenwinkel von 90° nacheilt. In Fig. 4-a entspricht das

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Signal +1 dem kombinierten Ausgangssignal p+r an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 212 und 232. Die Fig. 4b veranschaulicht das Phasenverhalten der Farbtonregelstufe 200 für den Fall, daß das Signal M dem Burstsignal um einen Phasenwinkel von 90° voreilt. In Fig. 4b entspricht das Signal +1 dem kombinierten Ausgangssignal -p-r an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 214 und 234.

Die in den Figuren 4a und 4b eingetragenen Phasenwinkel Θ. und &2 ^un<3- das dort gezeigte Signal +1 sind verwandt mit den entsprechend bezeichneten Phasenwinkeln und dem +I-Signal in den Figuren 2a und 2b. Die Farbtonregelstufe 200 liefert das gewünschte +1-Signal mit einer Phase und symmetrischem Phasenregelbereich, wie es in Verbindung mit der Farbtonregelstufe 100 beschrieben wurde.

Es ist zu bemerken, daß die Signale ρ und m in Fig. 2a gegenphasig (d.h. um 180° phasengedreht) zu den entsprechenden Signalen ρ und in in Fig· 2b sind. Für jede der in den Figuren 2a und 2b gezeigten Signalbedingungen wird das gewünschte Ausgangssignal +1 und symmetrisches Phasenverhalten an den Gegentaktausgangen der Farbtonregelstufe 100 erhalten. Mit der Farbtonregelstufe 100 wurde zwar eine Ausführung beschrieben, die Gegentakt-Ausgangssignale an zwei Widerständen 115 und 116 erzeugt; es sei Jedoch angemerkt, daß die Figuren 2a und 2b und die dazugehörige Beschreibung auch veranschaulichen sollen, wie eine gewünschte Signalphase (z.B. +1) für jede von zwei Eingangssignalbedingungen (mit den Figuren 2a und 2b angedeutet) von einem Verstärker erzeugt und symmetrisch gesteuert werden kann, der nur einen Eintakt-Signalausgang haben mag (z.B. ein Verstärker, in dem nur ein einziger Lastwiderstand entsprechend dem Widerstand 115 oder 116 der Verstärker 110, 130 verwendet werde). Vorstehendes gilt entsprechend auch für die Farbtonregelstufe 200 nach Fig. 3 und die zugehörigen Diagramme nach den Figuren 4a und 4b, die eine zweite Gruppe von Eingangssignalbedingungen zeigen.

Es sei auch erwähnt, daß die Größe des Phasenwinkels 0 zwischen den Signalen m und r und somit die Größe von θρ durch Justierung

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des Betrags des Signals p¹ geändert werden kann, um für jeden speziellen Anwendungsfall den jeweils erforderlichen Phasenregelbereich zu erhalten. Eine solche Änderung bedeutet nur die Bildung eines anderen Widerstandsverhältnisses (eine relativ genau kontrollierbare Größe) und erfordert nicht die Verwendung von Kondensatoren oder anderer reaktiver Elemente. Obwohl die Erfindung vorstehend anhand spezieller schaltungstechnischer Ausführungsformen erläutert wurde, sind auch andere Anordnungen möglich, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Beispielsweise kann das Signal M auch über Mittel wie etwa einen zusätzlichen Widerstand (nicht dargestellt) auf den Basiseingang des Transistors 114- in Fig. 1 (oder im Falle der Fig. 3 auf den Basiseingang des Transistors 212) gekoppelt werden, um so durch Erzeugung eines zusätzlichen Eingangs-Wechselsignals (d.h. m¹ oder -m¹) eines gewünschten Betrags und einer gewünschten Phase an diesen Eingängen eine größere Flexibilität im Betrieb der jeweiligen Schaltung zu haben. Das zusätzliche Eingangssignal bringt in Verbindung mit dem an den besagten Eingängen liegenden Eingangssignal ρ einen noch mehr gedehnten Phasenregelbereich, und zwar auf eine Art, die analog der beschriebenen Dehnung des Phasenregelbereichs durch die Signale p¹ und -p¹ ist. Aus der vorangegangenen Beschreibung und den zugehörigen Figuren läßt sich ferner erkennen, daß die Signale p¹ und -p¹ dazu verwendet werden können, eine Kompression des Phasenregelbereichs (auf weniger als den Bereich zwischen P und M) zu bewirken und daß die Signale m¹ und -m¹ zusätzlich herangezogen werden können, das Maß der Kompression des Phasenregelbereichs weiter zu erhöhen. Man kann also die verschiedensten Kombinationen von Bezugs-Eingangssignalen ausgewählter Phasen und Beträge benutzen, um das Phasenverhalten der Schaltung auf den jeweiligen Anwendungsfall zuzuschneiden.

Man kann anstelle der beschriebenen signalvereinigenden Lastwiderstände 115» 116 und 215» 216 auch aktive SignalVereinigungsschaltungen vorsehen und Eintakt-Verstärkerausgänge heranziehen.

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Außerdem können die Steuerschaltungen 140 und 240 aus emittergekoppelten Differenzverstärkerstufen bestehen, und die Rollen der Verstärkerstufen 110, 130 und 210, 2JO und der zugeordneten Steuerschaltungen 140 und 240 können vertauscht werden.

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Claims

Patentansprüche

Steuerbarer Phasenschieber mit einer ersten Signalquelle für erste Wechselsignale, einer zweiten Signalquelle für zweite Wechselsignale, die in vorbestimmter Phasenbeziehung zu den ersten Wechselsignalen stehen, und mit einem ersten Verstärker, der einen mit der ersten Signalquelle gekoppelten Signaleingang und einen Verstärkungssteuereingang aufweist, gekennzeichnet durch:

einen zweiten Verstärker (110; 21O)₉ der einen Signaleingang und einen Verstärkungssteuereingang aufweist;

eine den Signaleingang des zweiten Verstärkers mit der zweiten Signalquelle (To) koppelnde Anordnung (124;

eine von der zweiten Signalquelle zum Signaleingang des ersten Verstärkers (1305 230) führende Schaltungsanordnung (137; 237)9 <3-ie ^a _v ⁿ diesem Signaleingang ein drittes Wechselsignal (p¹) erzeugt₉ dessen Betrag dem Betrag der zweiten Wechselsignale (P) proportional ist und dessen Phase in vorbestimmter Beziehung zur Phase der zweiten Wechselsignale steht;

eine mit den Verstärkungssteuereingängen des ersten und des zweiten Verstärkers gekoppelte Verstärkungssteuereinrichtung (14-0; 24-0) zur differenziellen Steuerung der Signalverstärkungen beider Verstärker;

eine Vereinigungsanordnung (115» 116; 215, 216), welche die Ausgangssignale des ersten und zweiten Verstärkers miteinander summiert, um ein resultierendes Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Phase innerhalb des Bereichs zwischen der Phase der dem Signaleingang des ersten Verstärkers zugeführten Wechselsignale (r) und der Phase der dem Signaleingang des zweiten Verstärkers

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zugeführten Wechselsignale liegt und abhängig von der Verstärkungssteuereinrichtung gesteuert ist.
2. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des ersten Wechselsignals (M) in einem vorbestimmten Proportionalverhältnis zum Betrag des zweiten Wechselsignals (P) steht und daß die Phase des resultierenden Ausgangssignals innerhalb des Bereichs zwischen der Phase des zweiten Wechselsignals und der Phase der Summe (r) des ersten und zweiten Wechselsignals liegt.
3. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beträge der ersten und zweiten Wechselsignale (M und P) im wesentlichen einander gleich sind.
4-, Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Wechselsignale (M und 3?) in Phasenquadratur zueinander stehen.
5. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Wechselsignale (M und P) in Phasenquadratur zueinander stehen und ihrem Betrag nach einander im wesentlichen gleich sind.
6. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 1,2 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Wechselsignal (P) eine gegenüber dem ersten Wechselsignal (M) nacheilende Phase hat und daß die besagte Schaltungsanordnung (137; 237) von der zweiten Signalquelle (Q^) ^zum Signaleingang des ersten Verstärkers (130, 230) gekoppelt ist, um das dritte Wechselsignal (p¹) phasengleich mit dem zweiten Wechselsignal zu erzeugen, und daß die Yereinigungsanordnung (115, 116; 215, 216) zueinander gegenphasige Ausgangssignale des ersten Verstärkers (110, 210) und des zweiten Verstärkers (130; 230) summiert.
7. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß von der ersten Signalquelle (T.) zum

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Signaleingang des zweiten Verstärkers (110; 210) eine zusätzliche Schaltungsanordnung führt, um an diesem Signaleingang ein viertes Wechselsignal zu erzeugen, dessen Betrag dem Betrag des ersten Wechselsignals (M) proportional ist und welches phasengleich mit dem ersten Signal ist·
8. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal (P) eine gegenüber dem ersten Signal (M) voreilende Phase hat und daß die besagte Schaltungsanordnung (137, 237; 235, 236, 237) von der zweiten Signalquelle (Tp) ^zum Signaleingang des ersten Verstärkers (130; 230) gekoppelt ist, um das dritte Signal (-p¹) gegenphasig zum zweiten Signal (P) zu erzeugen, und daß die Vereinigungsanordnung (115* 116; 215, 216) zueinander phasengleiche Ausgänge des ersten und zweiten Verstärkers miteinander summiert.
9. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß von der ersten Signalquelle eine zusätzliche Schaltungsanordnung zum Signaleingang des zweiten Verstärkers (110, 210) führt,um an diesem Signaleingang ein fünftes Wechselsignal (-m¹) zu erzeugen, dessen Betrag proportional dem Betrag des ersten Wechselsignals (M) ist und dessen Phase derjenigen des ersten Signals entgegengesetzt ist.
10. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 1,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinigungsanordnung aus einem breitbandigen Widerstandsnetzwerk (115, 116; 215, 216) besteht.
11. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 1,3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet,

daß die vorbestimmte Phasenbeziehung des zweiten Wechse!signals (P) eine nacheilende Phasenbeziehung zum ersten Wechselsign-·=.! (M) ist;

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daß der erste Verstärker aus einem ersten Differenzverstärker (130; 230) besteht, der einen ersten und einen zweiten Transistor enthält, deren Emitter miteinander gekoppelt sind und deren jeder einen Signaleingang, einen Verstärkungssteuereingang und einen Kollektorausgang aufweist;

daß der zweite Verstärker aus einem zweiten Differenzverstärker (110$ 210) besteht, der einen dritten und einen vierten Transistor enthält, deren Emitter miteinander gekoppelt sind und deren jeder einen Signaleingang, einen Verstärkungssteuereingang und einen Kollektorausgang aufweist, wobei die Kollektorausgänge des dritten und vierten Transistors mit den jeweils dazu gegenphasigen Kollektorausgängen des zweiten und ersten Transistors verbunden sind;

daß die besagte koppelnde Anordnung (119, 122, 124-) ein erstes Eingangsnetzwerk ist, welches von der zweiten Signalquelle (Tg) zu einem Signaleingang des zweiten Verstärkers (110) gekoppelt ist;

daß die besagte Schaltungsanordnung (137; 237) ein zweites Eingangsnetzwerk (135 bis 138) aufweist, welches von der zweiten Signalquelle (T^)zu einem Signaleingang des ersten Verstärkers (130) gekoppelt ist, um dort ein drittes Wechselsignal (p¹) zu erzeugen, dessen Betrag dem Betrag des zweiten Signals (P) proportional ist und welches gleichphasig mit dem zweiten Signal ist, und daß auch die erste Signalquelle (T.) über das zweite Eingangsnetztwerk mit diesem Signaleingang gekoppelt ist;

daß die Verstärkungssteuereinrichtung einen dritten Differenzverstärker (14-0 ) mit einem fünften und einem sechsten Transistor (144, 14-2) aufweist, deren Kollektorausfänge mit den Verstärkungssteuereingängen des ersten bzw. des zweiten Verstärkers (130 bzw· 110) gekoppelt sind, um die Signalverstärkungen des ersten und zweiten Ver-

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stärkers differenziell zu steuern;

daß die Vereinigungsanordnung aus einem signalvereinigenden Impedanznetzwerk besteht, welches an mindestens ein Paar zueinander gegenphasiger Kollektorausgänge des ersten und zweiten Verstärkers angeschlossen ist, um unter Summierung von Ausgangssignalen des ersten und zweiten Verstärkers ein resultierendes Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Phase innerhalb des Bereichs zwischen den Phasen der den Signaleingängen des ersten und zweiten Verstärkers zugeführten Wechselsignale liegt und abhängig vom dritten Verstärker gesteuert ist.
12. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorausgang des fünften Transistors (144) mit den zusammengeschalteten Emittern des ersten und des zweiten Transistors (132, 134) des ersten Verstärkers (130) gekoppelt ist und daß der Kollektorausgang des sechsten Transistors (142) mit den zusammengeschalteten Emittern des dritten und vierten Transistors (112, 114) des zweiten Verstärkers gekoppelt ist und daß das erste Eingangsnetzwerk (1*19, 122, 124) mit den Basiselektroden der Transistoren des zweiten Verstärkers gekoppelt ist und daß das zweite Eingangsnetzwerk (135 "bis 137) mit den Basiselektroden der Transistoren des ersten Verstärkers gekoppelt ist.
13. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanznetzwerk aus einem mit den zusammengeschalteten Kollektoren des ersten und vierten Transistors (132, 114) gekoppelten ersten Widerstand (115) und. einem mit den zusammengeschalteten Kollektoren des zweiten und dritten Transistors (134, 112) gekoppelten zweiten Widerstand (116) besteht.
14. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 11, 12, oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Eingangsnetzwerk

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einen das zweite Wechselsignal (P) auf die Basis des vierten Transistors (114) koppelnden dritten Widerstand (124), einen die Basis des dritten Transistors (112) mit einem Vorspannungspotential koppelnden vierten Widerstand (122) und einen zwischen die Basiselektroden des dritten und vierten Transistors geschalteten fünften Widerstand (119) aufweist.
15. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 11, 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Eingangsnetzwerk einen das erste Wechselsignal (M) auf die Basis des zweiten Transistors (134) koppelnden sechsten Widerstand (138), einen das zweite Wechselsignal (P) auf die Basis des zweiten Transistors koppelnden siebten Widerstand (137)» einen die Basis des ersten Transistors (132) mit einem ■Vorspannungspotential koppelnden achten Widerstand (136) und einen zwischen die Basiselektroden des ersten und zweiten Transistors geschalteten neunten Widerstand (135) aufweist.
16. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 11, 12 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte Transistor (142) im dritten Differenzverstärker (140) außerdem einen mit einem Bezugspotential gekoppelten Emitter und eine mit einem Schaltungspunkt gekoppelte Basis hat; daß der sechste Transistor mit seiner Basis an ein Vorspannungspotential und mit seinem Emitter an das Bezugspotential und an den besagten Schaltungspunkt gekoppelt ist, daß mit dem besagten Schaltungspunkt eine Steuerspannungsquelle (160) gekoppelt ist, um die Leitfähigkeit des fünften und des sechsten Transistors abhängig vom Betrag der Steuerspannung differentiell zu ändern.
17. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 1,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die vorbestimmte Phasenbeziehung des zweiten Wechselsignals eine voreilende Phasenbeziehung zum

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ersten Wechselsignal ist;

daß der erste Verstärker aus einem ersten Differenzverstärker mit einem ersten und einem zweiten Transistor besteht, deren Emitter miteinander gekoppelt sind und deren jeder einen Signaleingang, einen Verstärkungssteuereingang und einen Kollektorausgang aufweist;

daß der zweite Verstärker aus einem zweiten Differenzverstärker mit einem dritten und einem vierten Transistor besteht, deren Emitter zusammengekoppelt sind und deren jeder einen Signaleingang, einen Verstärkungssteuereingang und einen Kollektorausgang aufweist, wobei die Kollektorausgänge des dritten und vierten Transistors mit den jeweils dazu gegenphasigen Kollektorausgängen des ersten und zweiten Transistors verbunden sind;

daß die besagte koppelnde Anordnung aus einem ersten Eingangsnetzwerk besteht, welches.von der zweiten Signalquelle (T2) zu einem Signaleingang des zweiten Verstärkers führt; daß die. besagte Schaltuiagsanordnung aus einem zweiten Eingangsnetzwerk: besteht,- das von der zweiten Signalquelle zu einem Signaleingang des. ersten Verstärkers führt-, um dort ein: drittes.. Wechselsignal zu erzeugen, dessen Betrag proportional dem Betrag, des zweiten Wechselsignals ist und welches gegenphasig zum ..zweiten Wechselsignal ist, und daß das zweite Eingangsnetzwerk auch die erste Signal-■quelle mit dem besagten Signaleingang koppelt; daß" die Verstärkungssteuereinrichtung einen dritten Differenzverstärker mit einem fünften'und einem sechsten Transistor aufweist,' deren Kollektorausgänge mit den Verstärkungssteuereingängen des ersten und zweiten Verstärkers gekoppelt sind, um die Signalverstärkungen des ersten und zweiten Verstärkers differentiell zu steuern;

daß die Vereinigungsanordnung aus einem signalvereinigenden Impedanznetzwerk besteht, welches an mindestens ein Paar von zueinander gegenphasigen Kollektorausgängen des ersten und zweiten Verstärkers gekoppelt ist, um unter Summierung

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von AusgangsSignalen des ersten und zweiten Verstärkers ein resultierendes Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Phase innerhalb des Bereichs zwischen den Phasen der den Signaleingängen des ersten und zweiten Verstärkers zugeführten Wechselsignale liegt und abhängig vom dritten Verstärker gesteuert ist.
18. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorausgang des fünften Transistors mit den zusammengeschalteten Emittern des ersten und zweiten Transistors des zweiten Verstärkers gekoppelt ist und daß der Kollektorausgang des sechsten Transistors mit den zusammengeschalteten Emittern des dritten und vierten Transistors des ersten Verstärkers gekoppelt ist und daß das erste und das zweite Eingangsnetzwerk mit den Basiselektroden der Transistoren des zweiten bzw. des ersten Verstärkers gekoppelt sind·
19· Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanznetzwerk einen mit den zusammengeschalteten Kollektoren des ersten und dritten Transistors gekoppelten ersten Widerstand und einen mit den zusammengeschalteten Kollektoren des zweiten und vierten Transistors gekoppelten zweiten Widerstand aufweist.
20. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Eingangsnetzwerk einen das zweite Wechselsignal auf die Basis des vierten Transistors koppelnden dritten Widerstand, einen die Basis des dritten Transistors mit eine Vorspannungspotential koppelnden vierten Widerstand und einen zwischen die Basiselektroden des dritten und vierten Transistors geschalteten fünften Widerstand aufweist.
21. Steuerbarer Phasenschieber nach Anspruch 17, 18 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Eingangsnetzwerk einen das erste Wechselsignal auf die Basis des zweiten

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Transistors koppelnden sechsten Widerstand, einen das zweite Weehselsignal auf die Basis des ersten Transistors koppelnden siebten Widerstand, einen die Basis des ersten Transistors mit einem Vorspannungspotential koppelnden achten Widerstand und einen zwischen die Basiselektroden des ersten und zweiten Transistors geschalteten neunten Widerstand aufweist.

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