DE2238964C3 - Frequenzregelanordnung - Google Patents
FrequenzregelanordnungInfo
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/14—Details of the phase-locked loop for assuring constant frequency when supply or correction voltages fail or are interrupted
- H03L7/146—Details of the phase-locked loop for assuring constant frequency when supply or correction voltages fail or are interrupted by using digital means for generating the oscillator control signal
- H03L7/148—Details of the phase-locked loop for assuring constant frequency when supply or correction voltages fail or are interrupted by using digital means for generating the oscillator control signal said digital means comprising a counter or a divider
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Description
Die Erfindung betrifft eine Frequenzregelanordnung, die die Frequenz eines Oszillators mit Hilfe der
Frequenz eines Vergleichsoszillators regelt und die Regelgröße durch ein integrierendes Glied speichert,
wobei ein Frequenzkomparator mit einer bistabilen Eingangsstufe, deren Setzeingang die Vergleichsoszilla-(orspannung
und deren Rückstelleingang die zu regelnde Oszillatorschwingung zugeführt ist, ein an den
Ausgang der Frequenzkomparators angeschaltetes Integrierglied, an dem eine der Frequenzdifferenz
entsprechende sägezahnförmige Spannung auftritt, und eine Einrichtung, die die sägezahnförmige Spannung in
ein Regelkrilefium für den Oszillator umwandelt, vorhanden sind.
Es ist aus der DE-AS 11 69 506 eine Schaltungsanordnung
bekannt, bei der eine in einem integrierenden Glied gespeicherte und eine durch einen Frequenz- oder
Phasendiskriminator erzeugte Regelgröße zum Nachstellen des Oszillators verwendet wird. Die jeweils
auftretende Regelgröße wird nach Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Steuerwicklung eines
als Speicher vorgesehenen Transfluxors zugeführt. Die Ausgangswicklung des Transfluxors ist als Steuerglied
für die Nachstimmung des zu regelnden Oszillators geschaltet. Zur Feststellung und Auswertung der
Richtung oder des Vorzeichens der Frequenzverstimmung sind besondere und aufwendige Einrichtungen
erforderlich.
Des weiteren ist eine Frequenzregelanordnung entsprechend dem Gattungsbegriff des vorliegenden
Anspruchs 1 aus der DE-OS 20 20 784 bekannt, und zwar zur Ermittlung von phasen- und frequenzabhängigen
Steuergrößen zwischen zwei voneinander unabhängig erzeugten Oszillatorschwingungen. Bei dieser
Frequenzregelanordnung wird die Richtung der Phasen- und Frequenzverschiebung zwischen den zwei
Schwingungen vorzeichenrichtig erhalten. Dabei wird ais Frequenzkomparator eine bistabile Kippstufe
verwendet, deren Setzeingang die eine Oszillatorschwingung und deren Rückstelleingang die andere
Oszillatorschwingung zugeführt wird. Die bei unterschiedlichen Frequenzen der zugeführten Schwingungen
am Ausgang der bistabilen Kippstufe auftretende Rechieckspannung mit variablem Tastverhältnis wird
durch ein Tiefpaßfilter derartig geglättet, daß am Ausgang des Tiefpaßfilters eine sägezahnförmige
Spannung entsteht, deren Frequenz proportional der Differenzfrequenz und deren Amplitudenänderung
proportional der Phasendifferenz zwischen den beiden Oszillatorschwingungen ist Bei Ausfall der Vergleichsfrequenz ist ein Beharren des Oszillators auf dem
unmittelbar vor Ausfall aufgetretenen Frequenzwert nicht möglich, obwohl dies wünschenswert ist
Ein Binärzähler mit zwei getrennten Steuereingängen für Vorwärts- und Rückwärtszählen ist bekannt aus
Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung, K. Steinbuch, 2. Auflage, 1967, Springer Verlag, Berlin/Heidelberg/New
York, Seiten 504 bis 507, insbesondere Abb. 4.4/6. Gelangen Steuerimpulse auf einen Steuereingang,
so zählt der Zähler vorwärts. Bei Steuerimpulsen am anderen Steuereingang zählt der Zähler
rückwärts.
Aus der US-PS 33 19 181 ist bekannt, einen Oszillator nachzuregeln unter Anwendung eines Fltp-Flops oder
einer sonstigen bistabilen Stufe mit getrennten Takteingängen, das den Oszillator bei Vorhandensein eines
Stellsignals in Funktion bringt. Bei Ausfall des Referenzoszillators kann hier überhaupt kein frequenzgeregeltes
Ausgangssignai entnommen werden. Weiterhin enthält der Oszillator nach der US-PS 33 19 181
einen D/A-Wandler, dessen Ausgangssignale hier aber einen Phasenschieber beeinflussen.
so Aus der DE-OS 19 53 484 ist ein Phasendiskriminator
bekannt, dessen komplementäre Ausgangsspannungen einem Integrations- und Kompensationsnetzwerk zugeführt
werden. Bei Ausfall des den Phasendiskriminator steuernden Taktsignals ist keine Nachregelung möglich,
da die am Integrationsnetzwerk anstehende Fehlerspannung über einen Entladewiderstand abgebaut wird
und keine Korrelation zwischen Phasenfehler und Fehlerspannung mehr besteht.
Die Aufgäbe der Erfindung besteht darin, eine
Die Aufgäbe der Erfindung besteht darin, eine
M Frequenzregelanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Frequenz eines Oszillators mit Hilfe
der Frequenz eines Vergleichsoszillators regelt und sehr einfach zu verwirklichen ist. Die Frequenz des zu
regelnden Oszillators soll im Rahmen seiner eigenen Fehlergrenzen konstant bleiben, wenn die Vergleichsfrequenz ausfällt. Die Regelung soll Integralcharakter
haben;die Anordnung soll integrierbar sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
laß der Frequenzkomparator einen zweiten, komplementären
Ausgang aufweist, daß die die sägezahnförmi- »e Spannung umwandelnde Einrichtung aus einem
rj-stufigen Vorwärts-Rückwärtszähler mit getrennten Fakteingängen für Vorwärts- und Rückwärtszählen und i
mit an seine Ausgänge angeschlossenen binär gestaffelten Abfragewiderständen besteht und daß die Ausgänge
des Frequenzkomparators mit den zwei Takteingängen des Zählers verbunden sind.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprü- |0
chen 2 bis 4 angegeben.
F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Frequenzregelanordnung. Darin sind GO der zu
regelnde Oszillator, VO der Vergleichsoszillator, FK der Frequenzkomparator mit zwei Eingängen, BZ der
Binärzähler mit ebenfalls zwei Eingängen 7Ί und T2.
F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Frequenzkomparators. Den Eingang des eigentlichen Komparator
bildet eine bistabile Stufe BS, vor deren Eingänge zur Verbesserung der Wirkungsweise jeweils noch ein
Rechteckimpulsformer /Fl und IF2 und ein Differenzierglied DS1 und DS 2 geschaltet sind.
An die beiden Ausgänge sind Integrierschaltungen /Sl und /S 2 angeschlossen, die die dort auftretenden
Impulsfolgen in Sägezahnspannungen umwandeln. Bei einer Weiterbildung können dann Differenzieranordnungen
DS3 und DS 4 nachgeschaltet werden, die aus Sägezahnspannungen Nadelimpulse machen.
Anhand der Fig.3 und 4 in Verbindung mit der
F i g. 2 wird die Wirkungsweise der Erfindung beschrieben. Dazu sind in Fig.2 die Punkte zwischen den
einzelnen Teilschaltungen des Frequenzkomparators wie folgt benannt: der Eingang für die zu regelnde
Frequenz heißt a, der für die Vergleichsfrequenz b, die entsprechenden Punkte nach den Impulsformern /Fl
und /F2, c und d, und die Punkte an den beiden
Eingängen der bistabilen Stufe BS e und f. Die Ausgänge der bistabilen Stufe BS sind g und h genannt, die
Ausgänge der nachgeschalteten Integrierstufen /S1 und
IS 2 k und m, die Ausgänge des Frequenzkomparators nach den Differenzieranordnungen DS3 und DS4 η
und p. Mit den gleichen Buchstaben sind die entsprechenden Spannungs-Zeii-Diagramme in Fig.3
und 4 bezeichnet
quenz (Diagramm f) setzen die bistabile Eingangsstufe
des (Comparators, die negativen Nadelimpulse aus der zu regelnden Frequenz faj stellen sie zurück.
In F i g. 3 isi der Fall dargestellt, daß die zu regelnde
Oszillatorfrequenz größer als die Vergleichsfrequenz ist,
in F i g. 4 der Fall, daß die Vergleichsfrequenz größer als die Oszillatorfrequenz ist
Aus F i g. 3 ergibt sich, daß am Ausgang π des Frequenzkomparators in F i g. 2 negative, am Ausgang ρ
positive Nadelimpulse auftreten, wenn die am Eingang a angelegte Schwingung eine höhere Frequenz als die am
Eingang b angelegte hat Diese Nadelimpulse werden auf die Eingänge eines n-stufigen Vorwärts-Rückwärtszählers
(BZ in Fig. 1) gegeben, zum Beispiel wird der Punkt η mit dem Vorwärtszähleingang und der Punkt ρ
mit dem Rückwärtszähleingang verbunden. Wenn der Zähler positive Impulse verarbeitet, wird er im Falle des
in F i g. 3 dargestellten Zustandes rückwärts zählen, und
die Gleichspannung an den an sr'.en Ausgängen angeschalteten Abfragewiderständen wird beispielsweise
kleiner. Dadurch kann dann, wie in F i g. 1 angegeben, das Stellglied des zu regelnden Oszillators beeinflußt
werden.
Bei gleicher Schaltung, wie oben angegeben, wird der
Zähler im Falle des Zustandes nach Fig.4 vorwärts
zählen, die Gleichspannung an seinem Ausgang wird steigen, und das Stellglied des zu regelnden Oszillators
wird in umgekehrter Weise beeinflußt
Sind die zu regelnde Frequenz und die Vergleichsfrequenz gleich, treten an den Ausgängen π und ρ des
Frequenzkomparators keine Impulse auf, da die Sägezahnspannungen an den Punkten Ar und m
verschwinden, und der Zähler bleibt stehen.
Wenn die Vergleichsfrequenz ausfällt, treten ebenfalls
keine Sägezahnspannungen mehr auf, und der Zähler bleibt auch in diesem Fall stehen, die Frequenz des zu
regelnden Oszillators bleibt im Rahmen seiner Fehlergrenzen konstant
Die Frequenz der Sägezahnspannungen und die der daraus abgeleiteten Taktfrequenz ist gleich der
Differenz zwischen der zu regelnden Frequenz und der Vergleichsfrequenz. Daher ist die Regelgeschwindigkeit
proportional der Frequenzabweichung. Das ist das Kennzeichen für eine Integralregelung.
Claims (4)
1. Frequenzregelanordnung, die die Frequenz eines Oszillators mit Hilfe der Frequenz eines
Vergleichsoszillators regelt und die Regelgröße durch ein integrierendes Glied speichert, wobei ein
Frequenzkomparator mit einer bistabilen Eingangsstufe, deren Setzeingang die Vergleichsoszillatorspannung
und deren Rückstelleingang die zu regelnde Oszillatorschwingung zugeführt ist, ein an
den Ausgang des Frequenzkomparators angeschaltetes Integrierglied, an dem eine der Frequenzdifferenz
entsprechende sägezahnförmige Spannung auftritt, und eine Einrichtung, die die sägezahnförmige
Spannung in ein Regelkriterium für den Oszillator umwandelt, vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Frequenzkomparator (FK) einen zweiten, komplementären Ausgang (T2)
aufweist, daß die die sägezahnförmige Spannung umwandelnde Einrichtung aus einem n-stufigen
Vorwärts-Rückwärtszähler (BZ) mit getrennten Takteingängen für Vorwärts- und Rückwärtszählen
und mit an seine Ausgänge angeschlossenen binär gestaffelten Abfragewiderständen besteht und daß
die Ausgänge des Frequenzkomparators (FK) mit den zwei Takteingängen des Zählers verbunden sind.
2. Frequenzregelanordnung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß vor die Eingänge der
bistabilen Eingangsstufe (BS) Rechteckimpulsformer (IFi, IF2) vorgeschaltet sind.
3. Frequeuzregelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß .^wischen die Rechteckimpuisformer
(TFl1 IF2) und die Eingänge der
bistabilen Eingangsstufe (BS) D^ferenzierschaltungen (DS 1,DS 2) geschaltet sind.
4. Frequenzregelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen die zwei Ausgänge des Frequenzkomparators (FK) und die zwei Eingänge des Vorwärts-Rückwärtszählers
(BZ) Differenzierschallungen (DS3, DS4) geschaltet sind.
Priority Applications (1)
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DE19722238964 DE2238964C3 (de) | 1972-08-08 | 1972-08-08 | Frequenzregelanordnung |
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Family Applications (1)
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-
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- 1972-08-08 DE DE19722238964 patent/DE2238964C3/de not_active Expired
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