JPS5940324B2 - 周波数位相同期装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は周波数位相同期装置に関するものである。

第１図に示すものは従来公知の位相同期系（以下ＰＬＬ
という）のブロック図である。

電圧制御発振器１の出力信号と基準周波信号発生器２か
らの出力の位相が位相検波器３で比較され、その誤差電
圧が電圧制御発振器１の制御信号として帰還されてルー
プとして働き、その結果、発振周波数は基準周波数と一
致し、その位相は位相検波器３の入力において互いに９
０°の関係を保って安定する。

第２図は第１図の位相検波器３の特性を示すもので、２
つの入力信号の位相差に比例した誤差出力電圧の特性を
位相差９０°を中心として示している。

第１図および第２図からも解るように、ＰＬＬは本来、
発振器の発振位相を基準周波信号の位相に合わせるもの
であり、発振器の周波数が基準周波数より大きくずれる
と引込まなくなる。

より詳しく説明すると、ＰＬＬは自動位相制御、すなわ
ちＡＰＣ動作を行なうもので、自動周波数制御、すなわ
ちＡＰＣ動作を行う能力は無い。

ＰＬＬにおいては、電圧制御発振器の自走発振周波数が
基準周波数と等しいか、極く近接している場合に位相検
波器が瞬時の位相比較を行なって誤差出力を出して帰還
することにより、完全に位相同期した発振を行なうもの
である。

したがって、電圧制御発振器は非常に温度安定度の高い
ものが必要であり、その実現には色々と配慮が必要であ
り、回路も複雑となり値段も高いものであった。

第３図はＰＬＬをテレビジョン受信機の映像検波系に用
いたもののブロック図である。

４は第１の基準周波信号である高周波映像信号を出力す
る高周波増幅器、５は電圧制御発振器のチューナの局部
発振器、６は高周波増幅器４よりの高周波映像信号を局
部発振器５よりの局部発振信号で映像中間周波（以下Ｖ
ＩＰという）信号に変換する周波数変換器すなわちチュ
ーナのミキサである。

７は第２の基準周波信号のＶＩＰキャリア発振器、８は
ミキサ６の出力であるＶＩＦ信号とＶＩＦキャリア発振
器７の出力であるＶＩＰキャリアの位相を比較し、その
誤差電圧を発生して局部発振器５の制御信号とする位相
検波器である。

このような構成にすれば、ミキサ６で得られるＶＩＰ信
号とＶＩＰキャリア発振器７の発振出力の位相は位相検
波器８の入力において９００の位相差をもって安定する
。

したがって、ＶＩＰ信号と同相のキャリアをＶＩＰキャ
リア発振器７から得て、映像検波器９でＶＩＰ信号を同
期検波すれば、正しい映像信号が得られる。

テレビジョン受信機において、残留側波伝送に基因する
映像信号の直交歪みを除去するには、同期検波は不可欠
であるが、前述のようにＰＬＬの同期引込範囲が狭いた
め、非常に安定なチューナの局部発振器５およびＶＩＰ
キャリア発振器７が必要であり、さらにはそれぞれの発
振器の温度係数も一致しておらねばならず、特殊な業務
用受信機を除いて実現されていない。

したがって、この発明の目的は、引込範囲を大幅に拡大
することができる周波数位相同期装置を提供することで
ある。

第４図はこの発明の実施例のブロック図である。

１．２，３は、第１図の同一符号と同じもので、それぞ
れ電圧制御発振器、基準周波信号発生器。

第１の位相検波器である。

この装置の特徴は、共振器１０と第２の位相検波器１１
の採用であり、共振器１０の同調周波数は基準周波信号
発生器２の基準周波に一致しており、同人力は電圧制御
発振器１の出力に接続されている。

第２の位相検波器１１の入力は電圧制御発振器１の出力
信号と共振器１０の出力信号であり、この第２の位相検
波器１１の出力も電圧制御発振器１の制御信号となる。

共振器１０は基準周波信号発生器２の基準周波に同調し
ているから、同調周波数ではその入出力間の位相差はゼ
ロであるが、入力信号の周波数が同調周波数よりずれる
と、それに比例して入出力間に位相差が生じる。

その特性を第５図に示す。横軸は入力周波数、中心は同
調周波数、縦軸は入出力間の位相差であり、ある周波数
の範囲内で周波数に比例した位相差が生じることを示し
ている。

今、第４図の系において、電圧制御発振器１の自走発振
周波数が基準周波数とずれている場合には、異なった２
つの周波数の間での位相比較が不可能となり、位相検波
器３の出力は画周波数のビートの周波数を有する変動出
力となって系は安定した正常動作は行なわない。

しかるに第２の位相検波器１１の入力は電圧制御発振器
１からの直接入力と電圧制御発振器１から共振器１０を
介しての入力とであり、同人力は周波数が全く等しい信
号である。

ただし、一方の入力信号が共振器１０を介しているため
、他方に対し位相変移を有している。

共振器１０は、基準周波数に同調しているから、電圧制
御発振器１からの信号が基準周波数に一致していれば前
記位相変移量はゼロであり、基準周波数からずれるに従
って正または負の位相変移量を生じる。

したがって、電圧制御発振器１の周波数が基準周波数か
らずれている場合には、位相検波器１１は、そのずれに
応じた位相差を検出して誤差出力を発生し、帰還するた
め、系は正しい周波数に合わせようとするＡＦＣ動作を
行なう。

こうなると、第１の位相検波器３が正常に動作してＡＰ
Ｃ動作により位相まで同期し、完全なＰＬＬ系が達成さ
れる。

このように構成した結果、第］の位相検波器３だけで引
込み得なかった広い周波数範囲にわたって同期させるこ
とができるので、系の安定度が増すと同時に、電圧制御
発振器１の温度安定度を実用的に低下させても差しつか
えがなく工業的価値が太きい。

第６図はこの発明をテレビジョン受信機の映像検波系に
適用したもののブロック図である。

４゜５，６，７，８，９は第３図の同一符号と同じもの
で、それぞれ第１の基準周波数信号である高周波映像信
号を出力する高周波増幅器、電圧制御発振器の局部発振
器２周波数変換器のミキサ、第２の基準周波信号のＶＩ
Ｐキャリア発振器、第１の位相検波器、映像検波器であ
る。

この装置の特徴は共振器１２と第２の位相検波器１３の
採用である。

共振器１２は第２の基準周波信号のＶＩＰキャリア発振
器７に同調しており、その入出力の位相差は、同調周波
数でゼロ、それより周波数がずれるとずれた周波数に比
例した値となる。

今、局部発振器５の周波数が正しい値よりずれていたと
すると、ミキサ６より得られるＶＩＰの周波数も正規の
値、すなわちキャリア発振器７のＶＩＰキャリア周波数
とはずれたものとなる。

この場合、第１の位相検波器８は正常動作しない。

しかるに第２の位相検波器１３の入力は、そのずれた周
波数において位相差を有する２つの信号であることから
正しい誤差電圧を生じ、これが電圧制御発振器５に帰還
されるから系はＡＦＣ動作を行ない各部を正しい周波数
に安定化しようとする。

こうなると第１の位相検波器８が正常に動作してＡＰＣ
動作により位相まで同期し、完全なＰＬＬ系が達成され
るのである。

その結果、第１の位相検波器８のみでは引込み得なかっ
た広い周波数範囲にわたって同期させることができ、系
の安定度が増して安定な映像信号が得られると同時に、
チューナの局部発振器５の安定度およびＶＩＰのキャリ
ア発振器７の安定度を実用的なレベルまで低下させても
よく、また、両全振器５，７の温度係数も完全に一致さ
せなくてもよいので工業的価値が格段に大きくなる。

なお、ＡＰＣが必要であるのはつぎの理由によるもので
ある。

すなわち、テレビジョンの映像検波には、従来はダイオ
ード等を用いての包絡線検波が一般的に用いられていた
。

しかし、この方法では残留側波伝送に寄因する映像信号
の直交歪みが除去できない。

これを解決する唯一の方法は同相で同期検波するしかな
いのであるのみならず位相も完全に一致した基準信号が
必要となる。

この発明では、ＶＩＰ信号の位相に基準信号の位相を合
わせるのではなく、基準信号の位相にＶＩＰ信号の位相
を合わせるようにチューナの局部発振器を制御するＡＰ
Ｃ構成を採用しているのであり、ＡＦＣ系のみでは、周
波数は一致するが、位相が一致しないため、映像検波と
しての同相同期検波が実現できない。

第７図はこの発明の他の実施例のブロック図であり、４
，５，６，７，９，１２はそれぞれ第６図の同一符号の
ものと同じである。

この装置の特徴は、第６図における第１と第２の位相検
波器８゜１３を共通の位相検波器１４とした点であり、
位相検波器１４の入力の一方を、共振器１２の出力信号
と発振器１よりの第２の基準周波信号とにスイッチ１５
で切替えるようにしたものである。

このように位相検波器を共用できるのは以下に述べると
おりである。

すなわち、第６図において、ＡＰＣ系を構成する第１の
位相検波器８もＡＦＣ系を構成する第２の位相検波器１
３もその回路構成は全く同一であってよい。

一般に、位相検波器は、２つの入力の論理積を得る回路
と低域沖波器とで構成できる。

したがって取扱う信号は必ずしも特定の周波数に限定さ
れるものではない。

よって、第１図に示すように第１と第２の位相検波器を
１４として共用し、ある時にはＡＰＣ系の位相検波器と
して動作させ、またある時にはＡＦＣ系の位相検波器と
して時分割に動作させることができるのである。

スイッチ１５が図示の実線のように共振器１２側に接続
されている場合、系はＡＦＣ動作を行ない、スイッチが
点線のようにＶｉＦキャリア発振器７側に接続されてい
る場合、系はＡＰＣ動作を行なう。

なお、電源オンまたはチャンネル切替えの都度、ＡＦＣ
動作を行なうと同時にタイマを作動させ、一定時間後タ
イマの出力により自動的にＡＰＣ動作に切替えるように
スイッチ１５を自動的に動作させてもよいし、また、Ａ
ＰＣ系において位相検波器１４への２つの入力信号の周
波数がずれている場合には位相検波器１４の出力信号は
２つの入力信号のビート周波数に相当する周期で交流的
に変化するので、スイッチ１５をＡＰＣ側に接続し、位
相検波器１４の出力が安定すればＡＰＣ側に自動的に切
替えるように位相検波器の出力変動を検出する交流検波
器をスイッチ制御用に具えてもよい。

また、スイッチ１５の切替えの検出を映像検波器９の出
力で行なうことができるのも当業者が容易に考え得るこ
とである。

すなわち、位相検波器である映像検波器９の出力が交流
的に変化すればスイッチ１５をＡＦＣ側に接続し、出力
が安定すればＡＦＣ側に自動的に切替えるために、映像
検波器９の出力変動を検出する交流検波器をスイッチ制
御用に具えればよい。

この実施例は位相検波器１４が共用できる点、第６図の
ものより有利である。

第８図はこの発明の他の実施例のブロック図であり、４
，５，６，９はそれぞれ第６図の同一符号と同じもので
ある。

この装置の特徴は、第６図におけるＶＩＰキャリア発振
器７を、共振器１６と正帰還発振器１７の系で構成した
点である。

切替えスイッチ１９が図示の点線のように接続されてい
ると、共振器１６がＶＩＰキャリア周波数に同調してい
るから共振器１６と増幅器１７の系は正帰還発振器とし
て働き位相検波器１８により全体の系はＡＰＣ動作を行
なって正しい映像検波が行なわれる。

電圧制剤発振器５の周波数がずれて、ＰＬＬがはずれる
と、スイッチ１９が図示の実線の側に接続されて系は第
７図のスイッチ１５が実線側に接続された場合と全く同
様にＡＦＣ動作をする。

したがって、第７図の場合と同様に、周波数がずれてい
るとＡＦＣ動作を行ない、周波数が正しくなるとスイッ
チ１９の切替わりによりＡＰＣ動作のＰＬＬが達成され
る。

スイッチ１９の切替えは第７図の説明で述べたと同様に
自動的に行なうことができるのは言うまでもない。

この実施例は第７図のものに比べ共振器１６が第２の基
準発振器の一部を成しているので、回路が簡単であると
いう利点の他に、ＡＦＣとして動作する時の中心周波数
とＡＰＣとして動作する時の第２の基準周波数とが一元
的に一致するという点で非常に有利であり、調整個所が
少ないものである。

以上の説明においては、電圧制御発振器１あるいは５の
発振周波数を安定状態において固定していたが、現実の
動作においては、安定状態の周波数を微少に変化、調整
したい場合が多い。

特にテレビジョン受像機の映像検波系に適用する場合に
は、局部発振器の周波数を正規の周波数から少しオフセ
ットさせ、混信や隣接チャンネル妨害を避けたり、妨害
で発生しているビートの周波数を見えにくくする必要が
生じる。

このような場合には、第４図の実施例では、基準周波信
号発生器２の周波数と共振器１０の共振周波数を連動さ
せて変えてやれば前述のオフセットが容易に実施可能で
ある。

また第６，７図の実施例においては、ＶＩＰキャリア発
振器７の発振周波数と共振器１２の共振周波数を連動さ
せて変えてやればよい。

第８図の実施例では共振器１６そのものが発振系をも構
成するから上述の目的にはこの共振器１６の共振周波数
を変えてやるだけでよい。

なお、いずれの実施例も集積回路に適していることは言
うまでもない。

以上のように、この発明によれば、ＰＬＬの同期引込範
囲を大幅に広げることができるとともに、電圧制御発振
器の安定度を実用的なレベルまで低下させても差しつか
えがなくなるため安価なＰＬＬが達成できる効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＰＬＬの原理を示すブロック図、第２図
はその位相検波器の特性図、第３図はテレビジョン受信
機にＰＬＬ映像検波を採用した従来例のブロック図、第
４図はこの発明の基本的構成の実施例を示すフ七ツク図
、第５図はその共振器の特性図、第６図、第７図、第８
図はそれぞれこの発明の実施例を適用したテレビジョン
受信機の要部を示すブロック図である。 １・・・・・・電圧制御発振器、２・・・・・・基準周
波信号発生器、３・・・・・・第１の位相検波器、１０
・・・・・・共振器、１１・・・・・・第２の位相検波
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の出力信号
   および基準周波信号を入力とする第１の位相検波器と、
   前記基準周波信号の周波数に同調するとともに前記電圧
   制御発振器の出力信号を入力とする共振器と、前記電圧
   制御発振器の出力信号および前記共振器の出力信号を入
   力とする第２の位相検波器と、前記第１および第２の位
   相検波器の出力信号を前記電圧制御発振器の制御信号入
   力端に供給する手段を備えた周波数位相同期装置。 ２ 電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の出力信号
   および第１の基準周波信号を入力とする周波数変換器と
   、前記周波数変換器の出力信号および第２の基準周波信
   号を入力とする第１の位相検波器と、前記第２の基準周
   波信号の周波数に同調し前記周波数変換器の出力信号を
   入力とする共振器と、前記周波数変換器の出力信号およ
   び前記共振器の出力信号を入力とする第２の位相検波器
   と、前記第１および第２の位相検波器の出力信号を前記
   電圧制御発振器の制御信号入力端に供給する手段を備え
   た周波数位相同期装置。 ３ 第１および第２の位相検波器を共通の１個の位相検
   波器とし、その一方の入力として前記周波数変換器の出
   力信号を供給し、他方の入力とじて前記第２の基準周波
   信号と前記共振器の出力信号とをスイッチにより選択的
   に切替えて供給するようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の周波数位相同期装置。 ４ 電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の出力信号
   および基準周波信号を入力とする周波数変換器と、共振
   器と、この共振器の出力に直列に接続された正帰還増幅
   器と、前記共振器の入力端に前記周波数変換器の出力信
   号と前記正帰還増幅器の出力信号とを選択的に切替えて
   供給するスイッチと、前記周波数変換器の出力信号およ
   び前記共振器の出力信号を入力とする位相検波器と、前
   記位相検波器の出力信号を前記電圧制御発振器の制御信
   号入力端に供給する手段を備えた周波数位相同期装置。