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Schaltung zur Erfassung des Phasenunterschiedes von zwei periodischen
Signalen gleicher Grundfrequenz
Für verschiedene Anwendungen benötigt man Schaltungen, die ein Ausgangssignal abgeben, welches eine Funktion F des Phasenunterschiedes zwischen zwei Eingangssignalen ul, u2 gleicher
Grundfrequenz fist.
Ein Anwendungsbeispiel für solche Phasenvergleichsschaltungen ist die automatische
Frequenzregelung.
In einigen bekannten, diese Regelung betreffenden Veröffentlichungen werden Phasenvergleichs- schaltungen angegeben, bei denen die Ausgangsspannung dadurch gewonnen wird, dass eine mit ul in fester Phasenbeziehung stehende Signalspannung mit Hilfe einer andern, in fester Phasenbeziehung zu u2 stehenden Signalspannung abgetastet wird und diese Abtastwerte über mindestens eine Periodendauer der Grundfrequenz f gespeichert werden. Die mit u1 synchrone Spannung soll als Referenzspannung bezeichnet werden. Sie kann auch mit u1 identisch sein. Das erwähnte Prinzip hat die Eigenschaft, dass die Funktion F vom zeitlichen Verlauf und von der Amplitude der Referenzspannung abhängt. Legt man auf langzeitlich Konstanz der Funktion F Wert, so muss auch die Referenzspannung entsprechend konstant sein.
Aus der DDR-Patentschrift Nr. 33445 ist eine Schaltung bekanntgeworden, in der die Bildung der phasenabhängigen Spannung mit Hilfe einer bistabilen Schaltung angegeben wird, wobei bekanntlich bei einer bistabilen Schaltung, welche als Signalspeicher wirkt, das Ausgangssignal nicht nur vom momentanen, sondern fallweise auch von vorhergehenden Zuständen der Eingangssignale abhängt.
In der brit. Patentschrift Nr. 953, 027 ist eine Schaltungsanordnung zur Erhöhung der Sicherheit einer logischen Schaltung beschrieben, wobei eine zweite Schaltung vorgesehen ist, deren Ausgangssignal im störungsfreien Zustand dem der ersten Schaltung antivalent ist. Die Prüfung auf Störungen erfolgt durch überwachung der Antivalenz dieser Signale. Es wird bei dieser Anordnung vorausgesetzt, dass die Eingangssignale der Schaltungsteile einander antivalent sind bzw. es wird eine logische Entscheidung in Abhängigkeit davon getroffen, ob die Antivalenz besteht oder nicht.
In der franz. Patentschrift Nr. 1. 262. 143 wird eine Schaltung beschrieben, die in Abhängigkeit vom Vorzeichen des Phasenunterschiedes zwischen zwei Impulssignalen A, B Impulse auf zwei verschiedenen Ausgängen abgibt. Sie erlaubt somit nur eine Unterscheidung, ob das Signal A gegenüber dem Signal B vor- oder nacheilt, erlaubt aber keine Bewertung der Grösse des Phasenunterschiedes.
Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltung zur Erfassung des Phasenunterschiedes von zwei periodischen Signalen gleicher Grundfrequenz, bestehend aus von den Eingangssignalen gleicher Frequenz gespeisten digitalen Schaltungen, insbesondere Impulsformer, einer diesen nachgeschalteten Messstufe und einem ausgangsseitigen Tiefpass. Gemäss der Erfindung ist die Schaltung der vorstehenden Art dadurch gekennzeichnet, dass als binäre Messstufe ein rückkopplungsfreies Koinzidenz- oder Antizidenzgatter vorgesehen ist.
Falls es nötig ist, können das Eingangssignal u1 und bzw. oder u2, bevor sie der digitalen
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Antivalenzschaltung dienende Spannungen gewinnen, wobei gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung die durch die Signalumformer gewonnenen umgeformten Spannungen ul', u2' ungefähr einen
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Die Ausgangsspannung u4 des Siebgliedes weist eine Welligkeit der Grundfrequenz 2f auf.
Die Funktion F hängt u. a. vom Tastverhältnis der Spannung ul, u2 von den Schaltzeiten der digitalen Schaltung, von der Amplitude der Spannung u3 und von den Eigenschaften des Siebgliedes ab.
Diese Einflussgrössen können jedoch durch geeignete Massnahmen weitgehend konstant gehalten werden.
Zur Ergänzung der oben stehenden Beschreibung ist in Fig. 1 ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf der Signale ul, u2, u3 und in Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Schaltung dargestellt.
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Circuit for detecting the phase difference of two periodic
Signals of the same fundamental frequency
For various applications, circuits are required which emit an output signal which is a function F of the phase difference between two input signals ul, u2 the same
Fundamental frequency fist.
An application example for such phase comparison circuits is the automatic
Frequency control.
In some known publications relating to this regulation, phase comparison circuits are specified in which the output voltage is obtained in that a signal voltage with a fixed phase relationship with ul is sampled with the aid of another signal voltage with a fixed phase relationship with u2 and these sample values over at least a period of the basic frequency f can be stored. The voltage synchronous with u1 shall be referred to as the reference voltage. It can also be identical to u1. The principle mentioned has the property that the function F depends on the time profile and on the amplitude of the reference voltage. If the long-term constancy of the function F value is assumed, the reference voltage must also be correspondingly constant.
From the GDR patent specification No. 33445 a circuit has become known in which the formation of the phase-dependent voltage is specified with the aid of a bistable circuit, where it is known that in a bistable circuit that acts as a signal memory, the output signal is not only from the momentary, but also occasionally depends on previous states of the input signals.
British Patent No. 953,027 describes a circuit arrangement for increasing the security of a logic circuit, a second circuit being provided, the output signal of which is complementary to that of the first circuit in the fault-free state. The check for faults is carried out by monitoring the antivalence of these signals. In this arrangement, it is assumed that the input signals of the circuit parts are complementary to one another, or a logical decision is made as a function of whether the non-equivalence exists or not.
In the French Patent specification No. 1,262,143 describes a circuit which emits pulses at two different outputs depending on the sign of the phase difference between two pulse signals A, B. It thus only allows a distinction to be made as to whether signal A is leading or lagging compared to signal B, but it does not allow any assessment of the size of the phase difference.
The invention relates to a circuit for detecting the phase difference of two periodic signals of the same fundamental frequency, consisting of digital circuits fed by the input signals of the same frequency, in particular a pulse shaper, a measuring stage connected downstream and a low-pass filter on the output side. According to the invention, the circuit of the above type is characterized in that a feedback-free coincidence or anticide gate is provided as the binary measuring stage.
If necessary, the input signal u1 and or or u2 can be used before the digital one
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Win voltages serving as antivalence circuit, according to a further proposal of the invention the converted voltages ul ', u2' obtained by the signal converter approximately one
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The output voltage u4 of the filter element has a ripple of the fundamental frequency 2f.
The function F depends u. a. on the pulse duty factor of the voltage ul, u2 on the switching times of the digital circuit, on the amplitude of the voltage u3 and on the properties of the filter element.
These influencing factors can, however, be kept largely constant through suitable measures.
To supplement the above description, FIG. 1 shows an example of the time course of the signals ul, u2, u3 and FIG. 2 shows a block diagram of the circuit according to the invention.