DE1169506B

DE1169506B - Schaltungsanordnung zur Frequenz- oder Phasenregelung eines Oszillators

Info

Publication number: DE1169506B
Application number: DEST19257A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Rieger
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1962-05-18
Filing date: 1962-05-18
Publication date: 1964-05-06
Also published as: GB987519A; NL292887A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H04f

Deutsche Kl.: 21 al - 35/12

Nummer: 1169 506

Aktenzeichen: St 19257 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 18. Mai 1962

Auslegetag: 6. Mai 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Frequenz- oder Phasenregelung eines Oszillators mit Hilfe eines Synchronisationssignals, in der die durch einen Frequenz- oder Phasendiskriminator erzeugte Regelgröße durch ein integrierendes Glied gespeichert wird.

Bei vielen Anordnungen zur Frequenzstabilisierung wird es als störend empfunden, daß die erzeugte Regelspannung bei vorübergehendem Ausbleiben des Synchronisationssignals verschwindet und der Oszillator hierdurch außer Tritt fällt. Deshalb wird vielfach ein Suchoszillator vorgesehen, der die Frequenz des Oszillators so lange verändert, bis diese wieder in den Haltebereich des Diskriminators gelangt. Muß mit einem häufigen Außertrittfallen der Synchronisation gerechnet werden, so ist es notwendig, die jeweils anstehende Regelgröße zu speichern. Dies konnte bisher nur mit HiKe eines Regelmotors oder mit dem unter der Firmenbezeichnung »Flotor« bekannten, elektromagnetisch gesteuerten Kondensator erfolgen. Mechanische Stellglieder genügen aber nicht mehr allen Anforderungen, die derzeit gestellt werden müssen.

Es ist auch ein elektrischer Regelkreis unter Verwendung eines Transfluxors bekannt (deutsche Auslegeschrift 1089 045), bei dem die Führungsgröße und die vom Stellstrom abgeleitete Regelgröße dem Transfluxor als einander entgegengesetzte Steuergrößen zugeführt werden und über die Bohrung mit der einstellbaren Kopplung der Stellstrom geführt wird. Dieser Regelkreis ist aber für eine Frequenzregelschaltung nicht geeignet.

Ferner sind Schaltungsanordnungen zur elektronischen Abstimmung von Schwingungskreisen durch Magnetvariometer bekannt. Dabei wird aber eine möglichst geringe Remanenz der Eisenkerne angestrebt oder Kunstschaltungen angewendet, die die Auswirkungen der Remanenz rückgängig machen sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Frequenz- oder Phasenregelung eines Oszillators mit einem speichernden Element zu schaffen.

Die Erfindung ist demnach dadurch gekennzeichnet, daß als Speicher ein Transfluxor vorgesehen ist, dessen Steuerwicklung die jeweils auftretende Regelgröße nach Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes als Gleichstrom zugeführt wird und dessen Ausgangswicklung als Steuerglied für die Nachstimmung des zu regelnden Oszillators geschaltet ist.

Der Aufbau und die Wirkungsweise von Ausfüh-Schaltungsanordnung zur Frequenz- oder
Phasenregelung eines Oszillators

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Walter Rieger, Ispringen bei Pforzheim

rungsbeispielen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird nachstehend an Hand der Fig. 1 bis 5 erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Schaltung zur Ausregelung von Frequenz- oder Phasenabweichungen, die vorzugsweise in einer Richtung erfolgen;

F i g. 2 zeigt die Abhängigkeit der Regelspannung von dem durch die Steuerwicklung des Transfluxors fließenden Gleichstrom;

F i g. 3 zeigt eine Schaltung zur Ausregelung von Frequenz- oder Phasenabweichungen in beiden Richtungen;

Fig. 4 und 5 zeigen Ausführungsbeispiele für den Aufbau des gesamten Regelsystems.

In F i g. 1 wird die Spannung eines Oszillators mit der Frequenz Fo und die Spannung eines Synchronisationssignals mit der Frequenz Fi einer Stufe 1 zugeführt, die bei Frequenz- oder Phasengleichheit der Wechselspannungen eine Gleichspannung abgibt, die ausreicht, um die nachfolgende Röhre 5 zu sperren. Diese Spannung gelangt über das Zeitkonstantenglied 2/3 und den Widerstand 4 an das Gitter dieser Röhre. Parallel zum Kathodenwiderstand 6 liegt die Steuerwicklung des Transfluxors 7. Dessen Ausgangswicklung erhält von der Klemme 13 über den Widerstand 14 und den Kondensator 23 eine Wechsel- oder Impulsspannung beliebiger Frequenz. Der an der Wicklung liegende Anteil dieser Spannung wird durch die aus der Diode 9, dem Widerstand 10 und dem Kondensator 11 bestehenden Schaltung gleichgerichtet, gesiebt und über den Widerstand 12 dem zu regelnden Oszillator als Regelspannung UR zugeführt. Liegt an der Klemme 13 eine Impulsspannung, so kann zur Glättung noch ein Kondensator 15 vorgesehen werden. Soll ferner die Regelspannung beide Polungen (+ UR) aufweisen, so ist es zweckmäßig, aus der an der Klemme 13 vorhandenen Spannung

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durch die Schaltung 16 eine Gleichspannung Ug zu erzeugen, die mit der Spannung am Kondensator 11 in Serie geschaltet wird.

Hat der Transfluxor 7 noch keine Speicherung aufgenommen und besteht Frequenz- oder Phasengleichheit der Spannungen am Eingang der Schaltung 1, so fließt kein Strom durch die Steuerwicklung des Transfluxors 7 (Jk=O), und die Regelspannung — UR hat den in Fig. 2 eingezeichneten Mindestwert. Weicht die Frequenz Fo des Oszillators von der Synchronisationsfrequenz Fs ab, so verschwindet die Gleichspannung am Ausgang der Stufe 1, und die Vorspannung der Röhre 5 sinkt mit der Entladezeit des Gliedes 2/3. Von einem bestimmten Wert der Gittervorspannung an beginnt der Strom Jk durch die Steuerwicklung zu fließen und bewirkt, daß die Regelspannung UR ansteigt. Ist durch die Regelung wieder eine Übereinstimmung der Frequenzen Fo und Fs erreicht, so hat die Regelspannung z. B. den Punkt χ auf der ausgezogenen Kurve in F i g. 2 erreicht. Daraufhin sinkt der Strom Jk infolge der wieder auftretenden Sperrspannung der Stufe 1 auf den Wert Null. Durch die Remanenz des Transfluxors wird eine Regelspannung UR gespeichert, die auf der gestrichelten Kurve in F i g. 2 mit x' angegeben ist. Erfolgen weitere Abweichungen der Frequenzen Fo von Fs in gleicher Richtung, so wird die Regelspannung schrittweise auf die in F i g. 2 mit y und ζ bezeichneten Werte gebracht und mit den Werten gemäß >■' und z' gespeichert. Ändert sich die Frequenz Fo aber in umgekehrter Richtung, so daß z. B. eine Regelspannung unterhalb des Punktes χ der Kurve in F i g. 2 erforderlich ist, dann steigt, da der Transfluxor in dieser Schaltung nur in einer Richtung arbeitet, die Regelspannung weiterhin an, bis der Kathodenstrom der Röhre 5 den Wert JR (F i g. 2) erreicht hat. Bei diesem Wert, der auch der maximale Steuerstrom des Transfluxors ist, zieht das Relais A an. Der Kontakt O₁ lädt über den Widerstand 18 den Kondensator 19 mit einer negativen Spannung — U auf, die über die Widerstände 20 und 4 an das Gitter der Röhre 5 gelangt und diese sperrt. Über den Kontakt a.₂ fließt gleichzeitig ein Strom durch die Steuerwicklung des Transfluxors, wodurch dieser unmagnetisiert wird. Inzwischen fällt infolge der Speicherung des Kondensators 17 das Relais A verzögert ab, der Kondensator 19 kann sich über die Widerstände 18, 20, 2, 21, 22 entladen, so daß bei einem bestimmten Kathodenstrom Jk die erforderliche Regelspannung entsteht. In diesem Augenblick wird die Röhre 5 wieder durch die negative Spannung am Ausgang der Stufe 1 gesperrt, und der Regelvorgang ist beendet.

Um das Absinken der Regelspannung nach erfolgter Speicherung zum Teil auszugleichen, ist noch der Spannungsteiler 21/22 vorgesehen, durch den der Regelspannung der erforderliche mittlere Differenzbetrag hinzugefügt wird, sobald die negative Spannung am Ausgang der Stufe 1 vorhanden ist.

Die Stufe 1 ist den verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten entsprechend aufzubauen. Handelt es sich um die Synchronisierung der Horizontal- oder Vertikalablenkung eines Fernsehempfängers, so ist die Stufe als Koinzidenzstufe ausgebildet, der die Signale Fo und Fs als Impulse zugeführt werden. Sind die Signale Fo und Fs Sinusschwingungen, dann enthält die Stufe 1 einen Frequenz- oder Phasendiskriminator und einen geeigneten Schwellenschalter, der die negative Sperrspannung an den Verbindungspunkt der Widerstände 2 und 21 legt. Stehen die Signale Fo und Fj nicht mit ausreichender Amplitude zur Verfügung, sondern nur deren Schwebungsfrequenz, so kann diese zur Auslösung des als Stufe 1 vorzusehenden Schwellenschalters dienen.

Gegebenenfalls sind in der Stufe auch Vorkehrungen zu treffen, die die Auslösung eines Nachstimmvorganges verhindern, wenn eines der Signale Fo

ίο oder Fs ausbleibt.

Anordnungen nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 können für viele Anwendungsfälle vollkommen zufriedenstellend arbeiten. Ändert sich aber ständig die Richtung der jeweiligen Frequenz- oder Phasenabweichung, dann ist eine Anordnung nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 vorzusehen, damit der Transfluxor nur bei einer Änderung der Regeltendenz gelöscht wird. In Fig. 3 sind die Bezugszeichen der F i g. 1 mit gleicher Bedeutung übernommen. Die Schaltung unterscheidet sich gegenüber der in Fig. 1 dadurch, daß durch einen weiteren Kontakt a₃ des Relais A eine aus dem Relais B und C bestehende Schaltung 24 betätigt wird. Diese kann wie die in der Fernsprechtechnik übliche Viertakt-Wiederholungsschaltung aufgebaut sein und bewirkt, daß bei jeder Löschung des Transfluxors die Regelspannung durch die Kontakte b_l und b_t umgepolt wird.

Die Schaltung nach F i g. 3 läßt sich auch derart abändern, daß nicht die Regelspannung, sondern der Stromfluß durch die Steuerwicklung des Transfluxors umgepolt wird. Besteht noch die Möglichkeit, aus der Stufe 1 (Fig. 1) ein Kriterium für die Richtung der Verstimmung abzuleiten, so kann dieses zur Umpolung der Regelspannung oder des Steuerstromes dienen. Die Schaltung arbeitet in dem zuletzt genannten Fall in beiden Richtungen, ohne daß bei einer Änderung der Verstimmungstendenz eine Löschung des Transfluxors notwendig ist. Das ist sinngemäß dieselbe Arbeitsweise wie mit einem Regelmotor.

F i g. 4 zeigt ein vollständiges Regelsystem mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Darin wird die Spannung mit der Frequenz Fo und das Synchronisationssignal Fs dem Frequenz- oder Phasendis- kriminator 2 zugeführt. Die jeweils auftretende Regelspannung gelangt über die Speicherstufe 4 zur Impedanzstufe 5 und bewirkt die sofortige Feinregelung des Oszillators 1. Die Ausgangsspannung des Diskriminators wird außerdem noch dem Schwellenschalter 3 zugeführt. Dieser betätigt, nachdem die Diskriminatorspannung einen vorgegebenen Wert in positiver oder negativer Richtung angenommen hat, eine Speicherstufe 4 nach F i g. 1 oder 2, die an die Impedanzstufe 5 eine zusätzliche Regelspannung zur Grobregelung abgibt, die mit der dem Diskriminator entnommenen in Serie geschaltet ist.

In dem Regelsystem nach F i g. 5 sind dem Oszillator zur Erzeugung der Frequenz Fo zwei Impedanzstufen 5 und 6 zugeordnet. Die Impedanzstufe 5 erhält die Regelspannung direkt aus dem Diskriminator 2 zur Feinregelung. Die Impedanzstufe 6 zur Grobregelung wird über den Schwellenschalter 3 und die Speicherstufe 4 gesteuert.
Je nach der Frequenzlage des zu stabilisierenden Oszillators ist es bei einer Speicherstufe nach F i g. 1 auch möglich, auf die Gleichrichtung einer der Ausgangswicklung des Transfluxors zugeführten Wechselspannung zu verzichten und den Transfluxor selbst

zur Frequenzregelung des Oszillators heranzuziehen. Ferner sei bemerkt, daß an Stelle der lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 1 und 3 angegebenen Relaisschalter auch elektronische Schalter oder geeignete Kippschaltungen verwendet werden können.

Schließlich kann auch die an die Ausgangswicklung des Transfluxors angeschlossene Gleichrichterschaltung als Spannungsvervielfacher ausgebildet werden, um so den Regelbereich der Nachstimmschaltung zu vergrößern.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Frequenz- oder Phasenregelung eines Oszillators mit Hilfe eines Synchronisationssignals, in der die durch einen Frequenz- oder Phasendiskriminator erzeugte Regelgröße durch ein integrierendes Glied gespeichert wird, dadurchgekennzeichnet, daß als Speicher ein Transfluxor vorgesehen ist, dessen Steuerwicklung die jeweils auftretende Regelgröße nach Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes als Gleichstrom zugeführt wird und dessen Ausgangswicklung als Steuerglied für die Nachstimmung des zu regelnden Oszillators geschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerwicklung des Transfluxors über eine elektromechanische oder elektronische Steuerung ein Strom mit umgekehrter Polung zugeführt wird, der die Speicherung löscht, wenn die Sättigung des Kernes erreicht ist. ·

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine an der Ausgangswicklung des Transfluxors liegende, aus einer Wechsel- oder Impulsspannungsquelle entnommene Spannung gleichgerichtet und dem Oszillator als Regelspannung zugeführt wird.

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Steuerung zur Löschung der Speicherung des Kernes ein Polwender verbunden ist, der die Regelspannung am Ausgang der Schaltung jeweils bis zur nächsten Löschung umpolt.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerung zur Löschung der Speicherung des Kernes oder durch ein Kriterium für die Richtung der Verstimmung ein Polwender betätigt wird, der den Stromfluß durch die Steuerwicklung des Speicherkernes umpolt.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Frequenz- oder Phasendiskriminator entstehende Regelspannung mit der an der Ausgangswicklung des Transfluxors entnommenen Regelspannung in Serie geschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Frequenz- oder Phasendiskriminator entstehende und die an der Ausgangswicklung des Transfluxors entnommenen Regelspannungen dem zu regelnden Oszillators getrennt zugeführt werden.

8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichterschaltung an der Ausgangswicklung des Transfluxors nach erfolgter Regelung eine Spannung zugeführt wird, die die durch die Remanenz des Speicherkernes bedingte Regelspannungsänderung zum Teil ausgleicht.

9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung an der Ausgangswicklung des Transfluxors als Spannungsvervielfacher ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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