DE1463036B2 - Schaltung zur frequenzregelung eines oszillators - Google Patents

Description

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und 4. Die Betriebsweise dieser Schaltung ist fol- Bei Stillstand des Impulsgenerators hält sich die

gende: Der auf der Frequenz F arbeitende Impuls- Ausgangsspannung auf unbestimmte Zeit auf dem

generator 1 löst periodisch den Kippkreis 21 aus, erreichten Wert.

dessen Ausgangsspannung die Amplitude V und die Diese Suchspannung wird an eine gesteuerte Frequenz F12 besitzt und ihrerseits den Kippkreis 22 5 Schaltung angelegt, wie sie in Fig. 4 im Blockgleicher Amplitude und mit der Frequenz F/4 aus- schaltbild veranschaulicht ist und die das zu steulöst. Dieser Vorgang pflanzt sich durch die gesamte ernde Schaltungsorgan 1, den Vergleicher 2, ein BeKette dieser bistabilen Kippkreise bis zu dem Kipp- zugsglied 3, einen Steuerkreis 4, einen Verstärker 5, kreis In fort, der durch den vorgeschalteten Kipp- den Suchkreis 6 in seiner Wirkungsweise gemäß kreis 2n-\ ausgelöst wird und ein Signal mit der io Fig. 2 und ein »Stillstand-Betrieb«-Schaltungs-Amplitude V und mit der Frequenz F12 η abgibt. element 7 aufweist. Die Schaltungsrichtung zwischen Das Schaltungsglied 31 des Digital-Analog-Wand- diesen verschiedenen Schaltungselementen ist durch lers ist derart beschaffen, daß es an das nachgeschal- Pfeile angegeben. Diese Schaltung ist besonders antete Schaltungselement 4 eine Spannung 2a V ab- wendbar zur Steuerung eines Frequenzoszillators, gibt, die der vom Kippkreis 21 abgegebenen Span- 15 Bei dieser Anwendungsart ist 1 ein zu steuernder nung V proportional ist. Das Schaltungsglied 32 des Oszillator, 2 ein Phasendiskriminator, 3 ein Bezugs-Wandlers ist derart beschaffen, daß es eine Spannung oszillator, 4 ein Steuerkreis für den zu steuernden abgibt, deren Amplitude doppelt so groß ist wie die Oszillator, der eine Diode mit veränderlicher Kapavom Schaltungsglied 31 abgegebene Spannung ist, zität, eine Blindröhre oder -transistor oder jede anjedoch nur die Hälfte der Frequenz aufweist. Das 20 dere gesteuerte Schaltung sein kann, die die Fre-Schaltungsglied 3 η des Wandlers ist schließlich so quenz eines Oszillators ändern läßt, 5 ein Verstärker ausgebildet, daß es eine Spannung mit der Ampli- für das Fehlersignal, 6 der zuvor beschriebene Suchtude 2 η aV und mit der Frequenz F12 η liefert. kreis und 7 ein »Stillstand-Betriebe-Schaltungsele-

Die von den Schaltungsgliedern des Wandlers ab- ment. Die Betriebsweise ist folgende: Der Generator

gegebenen Spannungen addieren sich algebraisch in 25 des Suchkreises 6 wird in Betrieb gesetzt, und die

dessen Schaltungselement 4, wobei eine treppenartig Ausgangsspannung Ur wächst in aufeinanderfolgen-

anwachsende Spannung erzielt wird, wie sie in den Stufen. Wenn der Diskriminator 2 außerhalb

F i g. 2 dargestellt ist, in der ebenfalls die von den seines normalen Betriebsbereichs ist, tritt an seinem

Schaltungsgliedern 31, 32 ... Zn abgegebenen Si- Ausgang keine Fehlerspannung Ue auf, und der

gnale dargestellt sind. 3° Steuerkreis 4 ist nur dem Suchkreis 6 ausgesetzt.

Die Schaltungsglieder 31, 32 ... 3 η und 4 des Unter dem Einfluß des Steuerkreises 4 ändert sich Wandlers können einfach entsprechend der Schal- die Frequenz des Oszillators 1 und gelangt in den tung der Fig. 3 ausgebildet sein. Gemäß dieser Betriebsbereich des Diskriminators 2. In diesem Schaltung sind Widerstände R1/2, R1/2², . .. R1/2" Augenblick wird die Wirkung kumulativ. Hieraus einerseits jeweils an die Kippkreise 21, 22 ... 2 η 35 ergibt sich, daß sich die Frequenz des Oszillators und andererseits unmittelbar an einen gemeinsamen und die Fehlerspannung Ue des Diskriminators 2 Widerstand R 2 geschaltet, dessen anderer Anschluß sehr rasch ändern. Diese plötzliche Änderung der an einem Bezugspotential wie Masse liegt; der Wert Spannung Ue und demzufolge der Spannung Uma, des Widerstandes R 2 ist gering gegenüber dem Wert die sich nur im Zeitpunkt der Steuerung einstellt, des Widerstandes R1/2". Die von den Widerständen 40 sperrt nach Differenzierung in dem Schaltungs-.R1/2, R1/2- ... R1/2" abgegebenen Ströme addie- element 7 und durch alle sonstigen geeigneten Mitren sich annähernd in dem Widerstand R2. Wie aus tel den Generator der Suchschaltung 6, der auf unihren Kennzeichnungssymbolen hervorgeht, fallen die bestimmte Zeit die im Zeitpunkt der Sjeuerung er-Werte der Widerstände R1/2, R1/2² . . . R1/2" nach reichte Spannung abgibt; diese fügt sich der von und nach gemäß einer geometrischen Progression 45 dem Diskriminator 2 abgegebenen Fehlerspannung (1/2) ab. Hieraus folgert, daß die diese Widerstände hinzu, um so den Steuerkreis 4 zu steuern. Da das durchfließenden Ströme nacheinander entsprechend Wahlsignal auf seinem im Zeitpunkt der Steuerung einer quadratischen geometrischen Progression (2) erreichten Wert Uf gehalten wird, ergibt sich, daß ansteigen. das Fehlersignal sehr gering ist und der Diskrimi-

Die an den Anschlüssen des Widerstandes R 2 er- 50 nator auf seiner mittleren Kennlinie arbeitet. Da der

zielte Spannung ist periodisch mit der Periode 2nT Frequenzabstand zwischen dem gesteuerten Oszil-

und besitzt Treppenform mit einer Amplitude lator und dem Bezugsoszillator eine Funktion des

.!-,„ Fehlersignals ist, ist dieser Abstand sehr gering, so

V" - V. daß die Schaltung unter ihren optimalen Bedingun-

i-i jo -|_ j5L 55 gen arbeitet. Dies führt zu einer größeren Betriebs-

²' sicherheit und einer höheren Empfindlichkeit gegen-

In dieser Gleichung stellt V die Amplitude der über Stoßen, Schwingungen, Temperaturänderungen

Ausgangsspannung der Kippkreise dar. Jede Stufe usw. Die hier vorgeschlagene Schaltung wird daher

des treppenartigen Kurvenverlaufs besitzt einen mit besonderem Vorteil für alle elektronischen

Wert T und eine Amplitude gleich 60 Steuersysteme mit größerer Betriebssicherheit angewendet, und zwar mit einfachen und billigen Schal-

V · R 2/(R 2 + R1/2). tungsmitteln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 über einen Schalter die integrierte Spannung an den Patentansprüche: Klemmen des Kondensators gespeichert und weiter hin an den zu regelnden Oszillator angelegt werden.

1. Schaltung zur selbsttätigen Regelung der Bei einer weiteren Ausführungsform dieser vorFrequenz eines elektrisch abstimmbaren Oszil- 5 bekannten Schaltung kann außerdem ein Suchsignal lators auf die Frequenz einer Bezugsschwingung, an das 2?C-Glied angelegt werden; dieses Suchsignal bestehend einerseits aus einer Phasenvergleichs- bleibt jedoch außerhalb der Suchzeitabschnitte nicht regelschleife und andererseits aus einer Such- an dieses i?C-Glied angelegt, sondern wird durch das schaltung, dadurch gekennzeichnet, von dem Diskriminator stammende integrierte Signal daß die Suchschaltung einen Impulsgenerator io an den Klemmen des Kondensators des i?C-Gliedes (10) enthält, der lediglich während der Suchzeit- ersetzt.

abschnitte einen elektronischen Zähler (21 bis Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

2 ή) speist, dessen Ausgänge mit den Eingängen Schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen,

eines Digital/Analog-Wandlers (31 bis 3n, 40) bei welcher der Phasendiskriminator stets mit einem verbunden sind, der das Suchsignal in Form 15 geringen Fehlersignal arbeitet und bei der das hierzu

eines Treppensignals liefert, und daß nach einem an den Oszillator angelegte Gleichspannungssignal

Suchzeitabschnitt das Ausgangssignal des Digi- über unbegrenzte Zeit gespeichert werden kann, was

tal/Analog-Wandlers weiterhin an dem Oszillator bei einer mittels eines Kondensators gespeicherten

(1) gleichzeitig mit dem in der Regelschleife (2, Spannung nicht der Fall ist.
S, 9) erzeugten Fehlersignal angelegt bleibt. 20 Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch ge-

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- löst, daß die Suchschaltung einen Impulsgenerator kennzeichnet, daß der elektronische Zähler ein enthält, der lediglich während der Suchzeitabschnitte /O, Binärzähler ist, bestehend aus in Serie geschal- einen elektronischen Zähler speist, dessen Ausgänge ^ teten, bistabilen Kippstufen. mit den Eingängen eines Digital/Analog-Wandlers

35 verbunden sind, der das Suchsignal in Form eines Treppensignals liefert, und daß nach einem Suchzeit-

■ _ abschnitt das Ausgangssignal des Digital/Analog-Wandlers weiterhin an dem Oszillator gleichzeitig mit dem in der Regelschleife erzeugten Fehlersignal Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur selbst- 30 angelegt bleibt.

tätigen Regelung der Frequenz eines elektrisch ab- Diese Ausbildung der Schaltung nach der Er-

stimmbaren Oszillators auf die Frequenz einer Be- findung hat den Vorteil, daß am Ende eines Suchzugsschwingung, bestehend einerseits aus einer Zeitabschnittes der Zähler die Rolle eines Speichers Phasenvergleichsregelschleife und andererseits aus spielt, der das Suchsignal auf demjenigen Wert hält, einer Suchschaltung. 35 der die Frequenz des Oszillators (wieder) in den Ar-

Derartige Schaltungen sind bekannt. Die Regel- beitsbereich der Phasenregelschleife gebracht hat; schleife arbeitet dabei nach dem Prinzip des Phasen- dieses Signal kann nun beliebig lange (solange kein Vergleichs zwischen dem Oszillatorsignal und dem neuer Suchvorgang ausgelöst wird, beispielsweise Bezugssignal. Sie ermöglicht jedoch die gewünschte zufolge einer abrupten Frequenzänderung des Be-Frequenzregelung nur, wenn die Ablage zwischen 40 zugssignals) an den zu regelnden Oszillator zusamder Oszillatorfrequenz und der Frequenz des Bezugs- men mit dem Fehlersignal angelegt bleiben. Hiersignals nicht zu groß ist. durch wird erreicht, daß der Phasendiskriminator

Im anderen Fall wird die Suchschaltung wirksam; stets in seinem günstigsten Arbeitsbereich betrieben •■·■>, hierzu läßt sie beispielsweise mittels eines Sägezahn- wird, solange kein Suchvorgang stattfindet. \£>

Steuersignals den Oszillator einen geeigneten Fre- 45 Eine vorteilhafte Ausfühningsform der Schaltung quenzbereich in steigenden oder fallenden Werten zeichnet sich dadurch aus, daß der elektronische abtasten. Zähler ein Binärzähler ist, bestehend aus in Serie

Wenn sich bei den bekannten Schaltungen die geschalteten, bistabilen Kippstufen.
Oszillatorfrequenz auf diese Weise der Frequenz des In der Zeichnung ist die Schaltung nach der Er-

Bezugssignals genügend genähert hat, so daß die 50 findung an Hand von Diagrammen sowie Block-Regelschleife wirksam werden kann, erhält der Os- Schaltbildern, die eine beispielsweise gewählte Auszillator das Suchsignal der Suchschaltung nicht mehr, führungsform zeigen, veranschaulicht. Es zeigt
sondern nur noch das von dem Phasendiskriminator F i g. 1 ein Blockschaltbild der Suchschaltung in

gelieferte Fehlersignal. Es kommt vor, daß unter einer Regelschaltung nach der Erfindung;
diesen Umständen der Phasendiskriminator der 55 Fig. 2 veranschaulicht idealisierte Wellenformen, Regelschleife ziemlich weit von seinen optimalen welche die Entstehung des Wahlsignals erklären Bedingungen entfernt arbeitet. Hieraus kann sich lassen;

eine instabile Arbeitsweise ergeben, bei der häufig · F i g. 3 stellt in einem vereinfachten Schaltbild den die Regelung verlorengeht, so daß dann ein neuer in F i g. 1 gestrichelt umrahmten Teil der Steuer-Suchvorgang erfolgt. 60 schaltung in einer besonderen Ausführungsform dar; Andererseits ist es aus der deutschen Patentschrift Fig. 4 bringt in einem Blockschaltbild eine be-886 025 bekannt, bei einer Frequenzregelschaltung sondere Ausführungsform eines Steuersystems gedas Ausgangssignal des Diskriminators in einem maß der Erfindung.

/?C-Glied zu integrieren und die am Kondensator Der in Fig. 1 dargestellte Suchkreis besitzt einen

anhegende Spannung dem zu regelnden Oszillator 65 Impulsgenerator 1 mit der Frequenz F, bistabile gleichzeitig mit dem gesamten Ausgangssignal des Kippkreise 21, 22 ... 2 rc, vorzugsweise in Form Diskriminators zuzuführen. Sobald eines der zu ver- einer Eccles-Jordan-Schaltung, und einen Digitalgleichenden Signale kurzzeitig verschwindet, kann Analog-Wandler mit seinen Gliedern 31, 32 ... 3«