DE2218463C3 - Schaltung zum Nachregeln der Frequenz eines Generators auf eine Synchronisierfrequenz - Google Patents
Schaltung zum Nachregeln der Frequenz eines Generators auf eine SynchronisierfrequenzInfo
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Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltung laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
Es sind Schaltungen zum Nachregeln der Frequenz eines Generators auf eine Synchronisierfrequenz
bekannt, bei denen mittels eines Diskriminator eine von der Phasenverschiebung zwischen den beiden zu
synchronisierenden Wechselspannungen abhängige Nachstimmspannung gewonnen wird. Wenn die Generatorwechselspannung
unsymmetrisch ist, beispielsweise eine Sägezahnspannung, eine unsymmetrische
Impulsspannung od. dgl., so können solche bekannten Schaltungen relativ einfach so erweitert werden, daß
der Diskriminator schon im nicht synchronisierten Zustand eine von der Richtung der Frequenzabweichung
abhängige Gleichspannung liefert, denn wegen der Kennzeichnung des zeitlichen Ablaufes der
Generatorwechselspannung kann davon unmittelbar ein Kriterium für die richtige Polarität der Nachstimmspannung
abgeleitet werden kann. Auf diesem Prinzip beruht beispielsweise die bekannte Synchronisierschaltung
für Fernsehgeräte (SEL Technische Mitteilungen T 0922/2, S. 1 — 11). Hierbei wird nach dem an sich
bekannten Regelprinzip (Cassmann, Phasen- und Frequenzvergleichsschaltung AEU, Band 15, 1961, Heft
8, S. 359—376), die am Ausgang eines biskriminators
auftretende SchwebungsfrecjUenz der beiden zu synchronisierenden Wechselspannungen über einen perio*
dischert Schalter, der nur zwischen den beiden
Extremwerten einer Periode der Schwebungsspannung teschlossen ist, einem Speicherkondensator zugeführt
und in diesem wird damit jeweils die letzte Extremwertspannung gespeichert, bis der Schalter erneut geschlossen
wird. Die am Speicherkondensator anstehende Spannung ist für positive und negative Schwebungsfrequenzen
umgekehrt gepolt, und es entsteht damit jeweils ein positiver oder negativer Gleichspannungsmittelwert, der die verstimmungsabhängige Nachstimmspannung
bildet Der periodische Schalter ist bei dieser bekannten Anordnung unmittelbar durch die
Schwellwerteinstellung der Dioden des Phasendiskriminators realisiert, der einerseits mit den Rechteck-Synchronisierimpulsen
des Fernsehgerätes und andererseits mit differenzierten Vergleichsimpulsen angesteuert
wird. Dieses bekannte Prinzip ist allerdings nur für die Synchronisation von solchen Wechselspannungen geeignet,
die als aufeinanderfolgende Spannungspakete mit dazwischenliegenden Lücken auftreten, also im
wesentlichen nur zur Synchronisation von impulsweise auftretenden Spannungen. Eine Synchronisation von
zusammenhängenden Spannungsverläufen symmetrischer Form wie Dreiecksspannungen oder sogar
Sinusspannungen ist nach diesem Prinzip nichl möglich.
Zur Zeitregeneration von binären, z. B. pulsmodulierten Signalen ist es an sich bekannt, einen Taktgenerator
vorzusehen, der auf die Grundfrequenz der zu regenerierenden Impulsfolge nach der Phase durch
einen einen Phasendiskriminator und eine:, vorgeschalteten
Integrator umfassenden Regelkreis synchronisiert wird (DAS 12 99 700). Um hierbei den Schaitungsaufwand
für den Regelkreis zu vereinfachen, werden von der Sinusausgangsspannung des Taktgenerators zwei
gegenphasige Steuerwechselspannungen abgeleitet, mit welchen zusammen mit der zu regenerierenden
Impulsfolge zwei gegenphasige Strom- oder Spannungsquellen so gesteuert sind, daß beim Vorhandensein
eines zu regenerierenden Impulses jeweils während der positiven Halbwellen der Taktgenerator-Sinusspannung
nur die eine Strom- oder Spannungsquelle und anschließend während der negativen Halbwelle der
Taktgenerator-Sinusspannung hur die indere Stromoder
Spannungsquelle wirksam und an den Integrator angeschaltet ist, der schließlich die Nachregelspannung
für den Taktgenerator liefert. Bei dieser zu einem anderen Zweck vorgesehenen Regelschaltung, die an
sich zur Synchronisierung von symmetrischen Spannungen wie Sinusspannungen mit Impulsfolgen geeignet ist,
liefert der Diskriminator im nichtsynchronisierten Zustand keine von der Richtung der Frequenzabweichung
abhängige Gleichspannung, und auch diese bekannte Regelschaltung ermöglicht deshalb kein
schnelles Nachregeln des noch unsynchronisierten Generators in Richtung der Sollfrequenz.
E. ist daher Aufgabe der Erfindung, eine im Aufbau
einfache Schaltung zum Nachregeln der Frequenz eines Generators auf eine vorgegebene Synchronisierfrequenz
zu schaffen, deren Diskriminator auch im nichtsynchronisierten Zustand eine von der Richtung
der Frequenzabweichung abhängige Gleichspannung liefert, und zwar auch bei Generatoren mit symmetrisehen
Ausgangsspannungsverläufen wie Dreieckspannungen, Trapezspannungen oder sogar Sjnusspannungen.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Schaltung
laut Oberbegriff des Hauptanspruches, erfindungsge·'
maß durch die kennzeichnenden Merkmale des
Hauptanspruches gelöst
Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird vor dem Diskriminator, in welchem die Schwebungsfrequefiz
zwischen den beiden zu synchronisierenden Wechselspannungen gebildet wird, durch zeitabhängige Steuerung
der einen Wechselspannung in Abhängigkeit von der anderen der Frequenzvergleich im Diskriminator
jeweils nur auf einer Flanke der einen Wechselspannung durchgeführt, beispielsweise jeweils nur auf der
ansteigenden Flanke einer Sinus- oder Dreieckspannung, so daß am Ausgang des Diskriminators jeweils
eine verstimmungsabhängige Nachstimmspannung entsteht. Ober welche die Generator-Wechselspannung in
der Frequenz unmittelbar in Richtung der Sollfrequenz nachgeregelt werden kann. Durch die Einführung einer
gegenüber der einen Wechselspannung phasenverschobenen dritten Wechselspannung wird bei der erfindungsgemäßen
Schaltung also ein Kriterium für die Kennzeichnung des zeitlichen Ablaufes auch von
symmetrischen Spannungen, beispielsweise auch von Sinusspannungen, gewonnen, von denen bekanntlich
auch nicht durch Differentiation oder Integration eine den zeitlichen Verlauf kennzeichnende unsymmetrische
Spannung ableitbar ist Selbstverständlich kann auch in umgekehrter Weise von der Synchronisierfrequenz eine
entsprechend phasenverschobene Wechselspannung abgeleitet werden, so daß über diese und die
unverschobene Generatorfrequenz die Verknüpfungsschaltung angesteuert wird. Als Diskriminator wird
vorzugsweise ein sogenannter Abtastdiskriminator verwendet, bei dem nach dem bekannten Samplingverfahren
der Frequenzvergleich durch Abtasten in aufeinanderfolgenden Perioden der zu synchronisierenden
Wechselspannung durchgeführt wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung hat sich ein 90°-Phasenschieber als besonders einfach
realisierbar erwiesen, der gekennzeichnet ist durch einen Differenzverstärker hohen Verstärkungsgrades,
der am einen Eingang mit der in der Phase zu verschiebenden Eingangswechselspannung und am
anderen Eingang mit einer durch ein vorgeschaltetes Phasendrehglied demgegenüber geringfügig phasenverschobenen
Wechselspannung beaufschlagt ist. Ein solcher erfinaungsgemäßer Phasenschieber hat sich als
besonders geeignet erwiesen zur Ableitung der gegenüber der Generatorspannung phasenvurschobenen
Wechselspannung bei einer Nachregelschaltung nach dem Hauptanspruch, da hierbei am Ausgang eine
phasenverschobene Rechteckimpulsspannung entsteht, mit der unmittelbar die Verknüpfungsschaltung des
Abtastdiskriminators angesteuert werden kann. Ein solcher 90°-Phasenschieber ist im Aufbau sehr einfach
und billig, und er gewährleistet trotzdem in einem breiten Frequenzband eine genügend exakte und stabile
90° -Phasenverschiebung.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Weiterbildungen davon werden im folgenden an Hand schematischer
Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fi g. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen
Nachregelschaltung;
F i g. 2 bis 5 zeigen die zugehörigen Spannungsverläufe
für verschiedene Frequenzverhältnisse;
F i g. 6 zeigt das Prinzipschaltbild eines erfindunsgemäßen 90°-Phasenschiebers, angewendet bei einer
Schaltung nach F i g. 1.
Fig. 1 zeigt einen in der Frequenz durch eine
Nachstimmspannung AFC regelbaren Wechselspannungsgenerator G1 dessen Ausgangsfrequenz fg einem
sog. Abtastdiskrirriinator 2 zugeführt wird, der seiner^
seits über eine Synchro'nisierfrequenz fs angesteuert
wird. In dem dargestellten Beispiel sei angenommen, daß der Generator G eine Dreieckspannung fe abgibt
und die Synchronisierfrequenz /j in Form einer von
außen zugeführten Impulsspannung vorliegt. Dei Regelkreis besteht in üblicher Weise aus einem dem
Diskriminator D nachgeschalteten Filter F und einem darauffolgenden Netzwerk N zur Erzeugung der
eigentlichen Nachstimmspannung AFC für den Generator G.
Von der Generatorspannung fg wird über einen
Von der Generatorspannung fg wird über einen
ίο Phasenschieber P eine gegenüber der Synchronisierfrequenz
fs phasenverschobene Wechselspannung fv erzeugt,
die durch einen Impulsformer / in eine Rechteckspannung umgeformt wird. Vorzugsweise wird
ein 90°-Phasenschieber P verwendet Mit der phasenverschobenen Ausgangsrechteckspannung des Impulsformers
/ und den Synchronisierimpulsen /j wird eine Und-Schaltung U angesteuert, die ihrerseits den
Abtastdiskriminator D steuert Der Absastdiskriminator D besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus
einem Feldeffekttransistor T mit nachgeordnetem Ladekondensator C.
In Fig. 1 sind mit Ziffern jeweils die Snannungsverläufe
bezeichnet, durch welche an Hand der F i g. 2 bis 5 die Funktion der erfindungsgemäßen Fangschaltung
erläutert wird.
F i g. 2 zeigt die Verhältnisse für den Fall, daß die
Frequenz fg der Generatorwechselspannung größer ist
als die Frequenz der Synchronisierimpulse U Ohne erfip lungsgemäße Ansteuerung des Diskriminators D
über die Verknüpfungsschaltung U wü-de die Schwebungsfrequenz
am Ausgang des Diskriminators D den Verlauf 5' einnehmen. Daraus könnte kein Kriterium für
das Vorzeichen der Frequenzablage abgeleitet werden. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird durch die
am Ausgang der Und-Schaltung U entstehenden Impulse 4, die ihrerseits abgeleitet werden durch das
zeitliche Zusammentreffen der um 90° gegenüber der Generatorfrequenz verschobenen Rechteckimpulse 3
und den Synchronisierimpulsen 2, der Abtas'diskri-riina-
tor D so gesteuert, daß in dem gezeigten Fall nur die
positiven oder ansteigenden Flanken der Dreieckspannung 1 der Generatorwechselspannung abgetastet
werden. Im Bereich der negativen oder abfallenden Flanken dieser Generatorwechselsparnung 1 wird der
letzte Abtastwert der positiven Flanke im Kondensator C des Diskriminators bis zum Erscheinen der nächsten
positiven Flanke gespeichert, wie dies in Fig. 2 durch den schraffierten Bereich der stark ausgezogenen
Kurve 5 dargestellt ist.
F i g. 3 zeigt die entsprechenden Spannungsverläufe für den Fall, daß die Generatorfrequenz fg kleiner ist als
die Synchronisierfrequenz f* Hierbei wird während der negativen oder abfallenden Flanken der Generatorwechsp'.spannung
1 der negative Spitzenwert gespeichert, wie dies in F i g. 3 durch den stark ausgezogenen
Kurvenzug 5 dargestellt ist. Aus diesen beiden Kurvenverläufen 5 nach F i g. 2 bzw. 3 läßt sich durch
Flächenintegration ein Kriterium für die Richtung der Frequenzablage zwischen den beiden zu synchronisie-
renden Wechselsp^nnungen ableiten. Dies kann beispielsweise
durch den Kondensator im Filter Ferfolgen, wie dies schematisch in F i g<
5 erläutert isL
In F ι g, 4 ist schließlich der Fall der Synchronisation
dargestellt, d. h. der Fall für 4=4 Hier stellt sich eine
vorbestimmte mittlere Gleichspannung 5 am Ausgang des Diskriminators ein.
Am Punkt 6 des Filters Fentsteht nach Integration für
die in Fig.2 Und 3 dargestellten Fälle jeweils eine
Gleichspannung, die bezogen auf die sich nach F i g. 4 im synchronisierten Zustand einstellende mittlere Gleichspannung
ein Kriterium für die Richtung der Frequenz^ ablage ist. In F i g. 5 ist als Beispiel angenommen, daß die
Dreieckwechselspannung 1 des Generators zwischen den Extremwerten +5 Volt und +15 Volt schwankt.
Unter diesen Voraussetzungen stellt sich nach F i g. 4 im synchronisierten Zustand am Ausgang des Filters Feine
mittlere /tFC-Nachstimmspannung von iÖ Volt ein, bei
fg größer als fs eine Spannung zwischen IO und 15 Volt
und für den Fall Fg kleiner als fs eine Nachstimmspannung
zwischen 10 und 5IVoIt.
Ih analoger Weise kann selbstverständlich das
Gleiche auch dadurch erreicht werden, daß die jeweilige Abtastung des Diskriminators nur auf den abfallenden
Flanken der Generatorfrequenz durchgeführt wird. Dabei ergeben sich die gleichen Spannungsverläufe wie
in den F i g. 2 bis 4 nur für umgekehrte Frequenzlagen.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltung ist der Frequenzfangbereich gleich dem Ziehbereich der
Synchronisierschaltung. Die Regelsteilheit und der Ziehbereich werden am Netzwerk N eingestellt. Die
Schaltung ist so bemessen, daß bei Ausfall der Abtastimpulse 4 am Eingang des Transistors T die
vorhandene Ladung am Kondensator C und am Ausgang des Filters F bestehen bleibt und damit auch
der jeweils eingestellte Frequenzwert des Generators G. Die Schaltung eignet sich daher auch zum
intermittierenden Synchronisierbetrieib.
Fig.6 zeigt die Schaltung eines erfindungsgemäßen
90°-Phasenschiebers, der aus einem Differenzverstärker V hohen Verstärkungsgrades von etwa v= IO5
besteht. Dem einen Eingang A dieses Diffefehzvefstäf-
Ib kers V wird die in der Phase zu verschiebende
Eingangswechselspannung zugeführt, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Dreieckwechselspannung 1 der
Schaltung nach Fig. 1. Dem anderen Eingang B wird
eine gleichgroße Und im KürVenverlaüf gleichartige
Ϊ5 Wechselspannung zugeführt, die jedoch gegenüber der
am Eingang A anliegenden Wechselspannung geringfügig in der Phase verschöben ist, beispielsweise nur um
einige Grad. Dies wird durch ejn dem Eingang B vorgeschaltetes Phasendrehglied E erreicht. Am AUs-
2Ö gang Cdes Differenzverstärkers Ventsteht damit eine
Rechteckspannung, deren Nulldurchgänge gegenüber der ursprünglichen Wechselspannung 1 um 90°
phasenverschoben ist.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Schaltung zum Nachregeln der Frequenz eines
Generators auf eine Synchronisierfrequenz mit einem Diskriminator, der eine von der Phasenverschiebung
zwischen den beiden zu synchronisierenden Wechselspannungen abhängige Nachstimmspannung
liefert und der über eine Verknüpfungsschaltung, die von der Synchronisierfrequenz und
einer von der Generatorwechselspannung abgeleiteten phasenverschobenen Spannung angesteuert ist,
gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung (4) so gesteuert ist,
daß der Diskriminator (D) entweder nur während der ansteigenden oder nur während der absteigender.
Flanken der Generatorwechselspannung (1) zur Wirkung kommt.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß von der Generatorwechselspannung (fg) eine etwa um 90° phasenverschobene Rechteckspannung
(3) abgeleitet wird, die zusammen mit von der Synchronisierfrequenz abgeleiteten impulsen (2)
einer Und-Schaltung (4) zugeführt wird, durch welche der Diskriminator (^gesteuert ist
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber der Generatorwechselspannung
(fg) um 90° phasenverschobene Rechteckspannung
(3) durch einen Differenzverstärker (V) hohen Verstärkungsgrades gebildet wird der am
einen Eingang (A) mit der Generatorwechselspannung und am anderen Eingang mit einer durch ein
vorgeschaltetes Phasendrehglied (7FJ demgegenüber
geringfügig in der Phase verschobenen Wechselspannung
beaufschlagt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19722218463 DE2218463C3 (de) | 1972-04-17 | 1972-04-17 | Schaltung zum Nachregeln der Frequenz eines Generators auf eine Synchronisierfrequenz |
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DE19722218463 DE2218463C3 (de) | 1972-04-17 | 1972-04-17 | Schaltung zum Nachregeln der Frequenz eines Generators auf eine Synchronisierfrequenz |
Publications (3)
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DE2218463A1 DE2218463A1 (de) | 1973-10-25 |
DE2218463B2 DE2218463B2 (de) | 1978-07-27 |
DE2218463C3 true DE2218463C3 (de) | 1979-03-29 |
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ID=5842182
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19722218463 Expired DE2218463C3 (de) | 1972-04-17 | 1972-04-17 | Schaltung zum Nachregeln der Frequenz eines Generators auf eine Synchronisierfrequenz |
Country Status (1)
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DE (1) | DE2218463C3 (de) |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
US5455540A (en) * | 1994-10-26 | 1995-10-03 | Cypress Semiconductor Corp. | Modified bang-bang phase detector with ternary output |
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1972
- 1972-04-17 DE DE19722218463 patent/DE2218463C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2218463B2 (de) | 1978-07-27 |
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