DE2336132A1

DE2336132A1 - Einrichtung zur phasenregelung

Info

Publication number: DE2336132A1
Application number: DE19732336132
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl Ing Amend; Toma Dipl Ing Sotirovic
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-07-16
Filing date: 1973-07-16
Publication date: 1975-02-06
Also published as: BE817705A; LU70531A1; US3935541A; FI214874A; AU7106474A; CH573682A5; JPS5029265A; NL7409629A; BR7405871D0; FR2238282A1; IT1017126B; IL45250A0; SE7409128L; AR201956A1

Description

Einrichtung zur Phasenregelung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Phasenregelung eines nichtstabilisierten Oszillators auf eine in der Frequenz stabilisierte Schwingung, bei der das von einem Phasendiskriminator abgeleitete Regelkriterium über einen Verstärker geführt ist und bei der ferner eine Schaltung vorgesehen ist, die bei nicht vorhandener Synchronisation den nichtstabilisierten Oszillator so mit einer niedrigen Frequenz wobbelt, daß seine Frequenz in den Fangbereich der Regelschaltung gelangt.

Bei solchen Frequenz- und Phasenregelschaltungen ist der sogenannte Haltebereich wesentlich enger als der Fangbereich. Es sind daher schon zahlreiche Vorschläge gemacht worden, um den Fangbereich solcher Regelschaltungen zu vergrößern. Ein Beispiel dafür ist in der deutschen Patentschrift 1 140 969 enthalten. Beim erstmaligen Einschalten oder bei Ausfall der Synchronisierung wird aus der dann auftretenden Wechselspannung mit der Differenzfrequenz zwischen der stabilisierten und der nichtstabilisierten Schwingung ein Kriterium abgeleitet, das einen zusätzlichen Wobbeloszillator mit sehr niedriger Schwingfrequenz in Gang setzt. Seine Ausgangsspannung wird der Nachstellspannung für den freischwingenden Oszillator überlagert, so daß dieser in den Synchronisierbereich gelangt. Da im Synchronisierzustand die Wechselspannung mit der Differenzfrequenz entfällt, entfällt dann auch das Steuerkriterium für den Wobbeloszillator, wodurch dieser wieder abgeschaltet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche

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Einrichtung zu verbessern und zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der obenerwähnten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Verstärker im Regelkreis eine nur für Wechcelspannungen wirksame Rückkopplung aufweist, mit solcher Dimensionierung der zugehörigen Zeitglieder im RUckkopplungskreis, daß der Verstärker nach Anstoß durch die bei Ausfall der Synchronisation auftretende Differenzschwingung eine gedämpfte Schwingung ausführt.

Der Verstärker wird zweckmäßig zweistufig ausgebildet und die Rückkopplung aus der Serienschaltung eines Widerstandes und einer Kapazität vom Ausgang der zweiten auf den Ausgang der ersten Stufe vorgenommen.

In der Praxis hat sich ein Differenzverstärker bewährt, von dessen erster Stufe das Regelkriterium abgenommen ist, während die Rückkopplung vom Ausgang der zweiten auf den Eingang der ersten Stufe geführt ist.

Die Zeitkonstante im Rückkopplungszweig wird vorteilhaft so bemessen, daß die kurzzeitig angefachte Schwingung eine Frequenz von ungefähr 1 Hz hat.

Eine vorteilhafte Ausführung besteht darin, daß der Verstärker als Transistorverstärker in Emitterschaltung ausgebildet ist, bei dem die Kollektorwiderstände im Vergleich zum gemeinsamen Emitterwiderstand des Differenzverstärkers relativ hoch bemessen sind, und daß die Abnahme des Regelkriteriums am Kollektorwiderstand des ersten Transistors vorgenommen ist, daß ferner dem Kollektorwiderstand des zweiten Transistors ein Kondensator mit großer Kapazität parallel geschaltet ist.

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Eine derartige Einrichtung hat gegenüber den eingangs genannten Schaltungen besonders den Vorteil eines einfachen Aufbaues.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.

Fig.1 zeigt eine Phasen- oder Frequenzregelschaltung in Prinzipdarstellung;

Fig.2 zeigt eine zweckmäßige Schaltung des Verstärkers im Frequenznachstellkreis.

In der Fig.1 Ist das Prinzip einer Frequenz- oder Phasenregelung dargestellt, wobei ein freischwingender Oszillator G2, der ein Frequenznachstellglied NG hat, auf die stabile Frequenz eines Quarzoszillators G-1 synchronisiert wird. !Dies geschieht in bekannter Y/eise entweder nach dem Prinzip der Frequenz- oder Phasenregelung, wobei D entweder ein Frequenz- oder Phasendiskriminator ist. Die Ausgangsspannung dieses Diskriminators wird meist über einen Regelspannungsverstärker V dem Nachstellglied NG zugeführt. Gemäß der Erfindung ist dieser Verstärker, der normalerweise nur die sehr langsam sich ändernde Nachstellgleichspannung überträgt, in sich für Wechselspannungen über die Impedanz CR rückgekoppelt. Diese Impedanz besteht zweckmäßig aus einer Kapazität in Serie mit einem Widerstand und ist so zu dimensionieren, daß der Verstärker dann kurzzeitig eine langsame Schwingung ausführt, wenn auf seinen Eingang ein Spannungsstoß gelangt. Ein solcher Spannungsstoß tritt immer dann auf, wenn der Oszillator plötzlich außer Tritt fällt, oder wenn eine Freq.uenzablage beim Einschalten vorliegt. Dann entsteht nämlich am Ausgang des Diskriminators eine Wechselspannung mit der Differenz zwischen Soll- und

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Istschwingung. Bei einer Phasenregelschaltung ist dies normalerweise die Differenz zwischen den Frequenzen der beiden Generatoren G1 und G2.

Damit der Verstärker V die kurzzeitige Schwingung ausführt, und damit die Regelspannung beaufschlagt, muß er über eine Reaktanz rückgekoppelt werden. In der Schaltung gemäß der Fig.2 erfolgt diese Rückkopplung über die Kapazität C1 und den Widerstand R2. Die Dimen3ionierung dieser Rückkopplungsschleife ist so vorgenommen, daß der Verstärker beim Auftreten des obenerwähnten Kriteriums an seinem Eingang einen Schwingungszug mit niedriger Frequenz ausführt. Beim Ausführungsbeispiel ist C1 und R2 so dimensioniert, daß die Frequenz 1 Hz ist. Im die Rückkopplungsbedingungen zu erfüllen, ist der Verstärker zweistufig mit den beiden Transistoren T1 und T2 ausgeführt. Besonders vorteilhaft ist ein Differenzverstärker, wie er bei der Fig.2 vorliegt deshalb, weil dann gleichzeitig die Nachstellspannung, die hier vom Kollektorwiderstand R6 des Transistors T1 abgenommen ist, in eine Größenordnung gebracht v/erden kann, die im günstigen Arbeitsbereich von Kapazitätsvariationsdioden liegt. Solche Dioden werden bekanntlich meist als Nachstellelemente für Oszillatoren benutzt. Mit den Widerständen R3, R4, R5, den Kollektorwiderständen R6 und R7 und den Widerständen R8, R9 zur Einstellung der Basisvorspannung des Transistors T2 wird im wesentlichen der erwähnte mittlere Arbeitspunkt festgelegt. Die Nachsteuerspannung wird am Kollektor des Transistors T1 entnommen und durch die Kapazität C3 weitgehend von Wechselspannungsanteilen der Differenzfrequenz befreit. Zur Erleichterung des Fangvorganges ist es vorteilhaft, die Geschwindigkeit der Frequenzänderung beim Schwingen des Verstärkers im ganzen Suchbereich nahezu konstant zu halten. Aus diesem Grund ist dem Kollektorwiderstand des Transistors T2 ein Kondensator C2 parallel geschaltet,

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der eine hohe Umladezeitkonstante hat und dadurch die Form des Suchvorgang:^ bestimmt.

Der in Serie zum Siebkondensator C3 noch eingeschaltete Widerstand R10 dient dazu, um den Frequenzgang der Regelschleife mitzubestimmen. Diese wird bekanntlich noch durch die Empfindlichkeit des Diskriminators, die Verstärkung des Verstärkers V und die Eigenschaften der Rachctimmdioden beeinflußt.

Der Widerstand R1 am Eingang E der Schaltung dient der Entkopplung gegenüber dem vorgeschalteten Diskriminator. Im Ausführungsbeispiel liegen folgende Werte der Schaltelemente vor.

R5 = 4,7 K; R3 = 100 Q; R4 = 100 Q;

R8 = 3,9 K; R1 = 100 Ω; R2 = 20 K;

C1 = 2yuF; R9 = 12 K; R10 = 160 Qj

R6 = 20 K; R7 = 20 K; C2 = 22^uF;

C3 = 330 nF.

Dabei wurde der freischwingende Oszillator bei etwa 700 MHz auf die achte Oberwelle eines Quarzoszillators stabilisiert.

Ist beim Einschalten dieser Schaltung der freischwingende Oszillator so eingestellt, daß seine Frequenz im Haltebereich der Phasenregelung liegt, so schwingt der Verstärker T1, T2 einmal durch. Die Differenzfrequenz wird bei Annäherung an die Synchronisierung schnell kleiner, wodurch die Wirksamkeit der Y/eehselspannungsrückkopplung des Verstärkers abnimmt und den Suchvorgang beendet. Liegt die Frequenz des freischwingenden Oszillators so weit von der Sollfrequenz ab, daß die Phasenregelung nicht fangen kann, so tritt auf der Regelspannungsleitung im ganzen Nachstimm-

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"bereich eine Schwingung von 1 Hz auf, die als Anzeigekriterium für Nichtsynchronisierung verwendet werden kann.

5 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Phasenregelung eines nichtstabilisierten Oszillators auf eine in der Frequenz stabilisierte Schwingung, bei der das von einem Phasendiskriminator abgeleitete Regelkriterium über einen Verstärker geführt ist und bei der ferner eine Schaltung vorgesehen ist, die bei nicht vorhandener Synchronisation den nichtstabilisierten Oszillator so mit einer niedrigen Frequenz wobbelt, daß seine Frequenz in den Fangbereich der Regelschaltung gelangt, dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärker im Regelkreis eine nur für Wechselspannungen wirksame Rückkopplung aufweist, mit solcher Dimensionierung der zugehörigen Zeitglieder im Rückkopplungskreis, daß der Verstärker nach Anstoß durch die bei Ausfall der Synchronisation auftretende Differenzschwingung eine gedämpfte Schwingung ausführt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärker zweistufig ausgebildet ist und die Rückkopplung aus der Serienschaltung eines Widerstandes und einer Kapazität vom Ausgang der zweiten auf den Eingang der ersten Stufe vorgenommen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärker ein Differenzverstärker ist, von dessen erster Stufe das Regelkriterium abgenommen ist, während die Rückkopplung vom Ausgang der zweiten auf den Eingang der ersten Stufe geführt ist.

4·. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet , daß die Zeitkonstante der Serien-

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schaltung von Widerstand und Kapazität im Rückkopplungszweig so bemessen ist, daß die angefachten Schwingungen eine Frequenz von ungefähr 1 Hz haben.

Einrichtung nach Anspruch 3_} dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärker als Transistorverstärker in Emitterschaltung ausgebildet ist, bei dem die Kollektorwiderstände im Vergleich zum gemeinsamen Emitterwiderstand des Differenzverstärkers relativ hoch bemessen sind, und daß die Abnahme des Regelkriterium3 am Kollektorwiderstand des ersten Transistors vorgenommen ist, daß ferner dem Kollektorwiderstand des zweiten Transistors ein Kondensator mit großer Kapazität parallel geschaltet ist.

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