DE2354871B2 - Schaltung zum Gewinnen einer Stellgleichspannung für die Phasenregelung eines Oszillators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Gewinnen einer Stellgleichspannung für die Phasenregelung eines Oszillators gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine solche Schaltung ist bekannt aus der Veröffentlichung »Aufbau und Anwendung digitaler Synthesizer« von Ulrich L Rohde, Funkschau, 1973, Heft 9, Seite 325—327. Das Integrierglied ist bei dieser Veröffentlichung aber vor dem ersten Schalter angeordnet, so daß ständig ein Entladestrom gegen Masse über den Verlustwiderstand des Querkondensators fließen kann, der den Oszillator unnötig belastet und Verlustenergie erzeugt Am Integrierglied wird sich daher immer eine zu kleine Regelgröße einstellen, die die Stellgleichspannung verfälscht. Außerdem wird bei dieser Schaltung durch das Vorhandensein von Kondensatoren vor und hinter dem ersten Schalter die Einschwingzeit des Phasenregelkreises für viele Anwendungsfälle zu hoch.

Die Phasenregelung eines Oszillators ist von besonderer Wichtigkeit bei der Erzeugung von Trägerfrequenzen in Trägerfrequenzanlagen der Weitverkehrsnachrichtentechnik.

Eine Schaltung zur Phasenregelung eines Oszillators ist bekannt aus der DE-OS 17 66 323. Dort wird eine Stellspannung zur Feinregelung des Oszillators aus dem Vergleich der Oszillatorfrequenz mit einer Normalfrequenz gewonnen und über eine Siebkette an das Stellglied gelegt. Die zu regelnde Oszillatorfrequenz wird in eine Rechteckspannung mit dem Tastverhältnis 1 :1 und der Periodendauer der Normalfrequenz umgewandelt. Die Siebkette, die hierbei als Tiefpaß ausgelegt ist, wirkt sich besonders ungünstig auf die Regelzeitkonstante aus. Diese hängt von der Siebwirkung des Tiefpasses ab. Je weniger der Tiefpaß siebt, um so mehr störende Frequenzen gelangen über das Stellglied des Regelkreises auf den Ausgang des geregelten Gerätes. Je größer dagegen die Siebwirkung ist, um so größer wird auch die Zeitkonstante der Regelung.

Zur Grobregelung des Oszillators ist ein Integrierglied vorhanden, das zwischen den Ausgang des Phasendiskriminators und das Stellglied des Oszillators geschaltet ist

Aus der DE-AS 20 47 682 ist eine Synchronisation» schaltung für einen frei schwingenden mit Hilfe einer => Steuerspannung mitziehbaren Oszillator bekannt Die Steuerspannung wird dabei in einer Diskriminatorschaltung, bestehend aus Transistorschaltern gewonnen. An die Steuereingänge der Transistorschalter werden von einem Referenzoszillator abgeleitete Impulse und vom

ίο zu regelnden Oszillator gewonnene Impulse gelegt Der Ausgang der Phasendiskriminatorschaltung ist mit dem Stellglied des zu regelden Oszillators verbunden. Der Phasendiskriminator arbeitet nach Art einer UND-Schaltung, wie auch die aus der DE-OS 17 66 323 bekannte Schaltung und weist daher im wesentlichen die gleichen Nachteile auf. So ist bei der Schaltung gemäß DE-AS 20 47 682 eine zweistufige Siebkette erforderlich, die die Zeitkonstante der Regelung ungünstig beeinflußt

Aus »Philips Technische Rundschau«, April 1952, 13. Jahrgang, Heft 10, S. 315 ist eine Synchronisierschaltung mit automatischer Phasenregelung mittels eines Phasendiskriminators, ebenfalls nach Art einer UND-Schaltung bekannt. An die beiden Steuereingänge dieser

2^r> UND-Schaltung werden wie bei den beiden Schaltungen zuvor Referenzimpulse und vom zu regelnden Oszillator gewonnene Impulse gelegt Die Steuereingänge der Schalter werden dabei durch zwei Gitter eines Röhrensystems gebildet Es fließt in diesem

jo Röhrensystem also nur dann ein Anodenstrom, wenn sowohl Referenzimpulse als auch vom zu regelnden Oszillator gewonnene Impulse gleichzeitig an den beiden Gittern anliegen. Der Ausgang dieses Röhrensystems ist mit dem Stelleingang des Oszillators verbunden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs anzugeben, die in Regelkreisen sehr kurze Einschwingzeiten, d. h. Regelzeitkonstanten erlaubt, und die in

4» hohem Maße verhindert, daß störende Frequenzen an den Ausgang des geregelten Gerätes gelangen. Außerdem soll der Eingangswiderstand des Stellgliedes sehr hoch sein.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichende Merkmal des Patentanspruchs gelöst.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, daß der Oszillator sehr wenig durch den Phasenregelkreis belastet wird.
Anhand der Figuren soll jetzt die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltung erläutert werden.

Die Schaltung nach F i g. 1 soll im folgenden Diskriminator genannt werden. Dieser Diskriminator besteht aus einer Reihenschaltung des Schalters 51, des Integriergliedes Al, Cl und des Schalters 52, die zwischen Eingang E und Ausgang A liegt. Am Ausgang ist ein Kondensator C 2 parallelgeschaltet. Die Schalter werden durch eine an der Klemme B liegende Spannung gesteuert, und zwar 51 über ein invertierendes Glied U und 52 direkt, so daß die Schalter 51 und 52 immer wechselweise geschlossen und geöffnet sind.

F i g. 2 zeigt, wie der Diskriminator D in einer Phasenregelschaltung eingebaut wird.

In F i g. 2 wird die Eingangsspannung des Diskriminators D durch den Frequenzteiler T2 aus der Frequenz des Oszillators G gewonnen und die Steuerspannung für die Schalter des Diskriminators aus dem Normalfrequenzrechteckgenerator Nüber eine Impulsformerstufe F.

Fig.3 gibt in einer Reihe von Diagrammen die Spannungs-Zeit-Funktionen an den einzelnen Stellen der Schaltungen der Fig. 1 und 2 wieder. Die einzelnen Diagramme sind durch die Buchstaben a bis / den entsprechenden Stellen zugeordnet.

Fig.4 schließlich zeigt Spannungs-Fiequenz-Funktionen der Stellgleichspannung.

Die Diagramme der F i g. 3 sollen jetzt, auf F i g. 1 und 2 bezogen, näher erläutert werden. In F i g. 3 zeigt a eine Schwingung, wie sie der Oszillator G liefert, lediglich durch Teilung des mittels des Teilers T2 auf die gleiche Frequenz gebracht, die auch der Normalfrequenzrechteckgenerator N abgibt In F i g. 3 zeigt b die aus der geteilten Oszillatorfrequenz G abgeleitete Rechteckspannung, die ein Tastverhältnis von 1 :1 aufweist. Aus der Normalfreqiienz des Normalfrequenzrechteckgenerators N werden mittels der Impulsformerstufe F schmale Impulse gebildet, die in Fig.3, Zeile c, dargestellt sind.

Diese schmalen Impulse dienen zur Steuerung der Schalter 51 und 52 des Diskriminators in Fig. 1. Am Ausgang des Schalters 51 erscheint dann eine Spannung, wie sie in F i g. 3d dargestellt ist Über die Zeit τ 1 (F i g. 3c) ist der Schalter 51 geöffnet und der Schalter 52 geschlossen, über die Zeit τ 2 ist der Schalter 51 geschlossen und der Schalter 52 geöffnet Durch öffnen und Schließen entsteht hinter dem Integrierglied R 1, Cl (Fi g, 1) eine Spannung, wie sie in Fig.3e gezeigt ist Hinter dem Schalter 52 erscheint dann die Steillgleichspannung von der Größe UST über dem Kondensator C2, wie in F i g. 3f gezeigt Die Größe • der diese Gleichspannung überlagernden Brummspannung hängt ab von der Zeitkonstanten, die sich errechnet aus der Größe von C2 und dem Eingangswiderstand des Stellgliedes. Die Geschwindigkeit mit der sich Änderungen der Stellspannung an C 2

in bemerkbar machen, hängt dagegen aD von der Größe des Durchlaßwiderstandes des Schalters 52. Da sich dieser sehr klein halten läßt ergibt sich leicht eine hohe Regelgeschwindigkeit während der Eingangswiderstand des Stellgliedes sehr hoch und dadurch die

ι -> Brummspannung sehr klein sein kann.

In F i g. 4 zeigt die Kurve 1 eine Spannung, die ähnlich wie zum Stande der Technik geschildert und die Kurve 2 eine Spannung, die mit Hilfe der Schaltung nach der Erfindung gewonnen wurde. Die Regelgeschwindigkeit

jo war in beiden Fällen die gleiche.

Es ergibt sich daraus, daß bei gleichen Regelgeschwindigkeiten die Störenergie durch die Brummspannung aus der Regelgleichspannung bei der erfindungsgemäßen Schaltung wesentlich geringer ist Das

r> bedeutet aber auch, daß bei gleicher Störenergie die Regelgeschwindigkeit bei der Schaltung nach der Erfindung größer ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltung zum Gewinnen einer Stellgleichspannung für die Phasenregelung eines Oszillators, unter Verwendung von Schaltern, durch Vergleich der zu regelnden Oszillatorfrequenz mit einer Normalfrequenz, wobei erste Impulse aus der zu regelnden Oszillatorfrequenz mit der Periodendauer der Normalfrequenz gebildet werden, der Ausgang der Schaltung mit dem Stellglied des zu regelnden Oszillators verbunden ist und sehr schmale zweite Impulse über ein invertierendes Glied an den ersten Schalter und direkt an den zweiten Schalter gelegt sind und wobei ein Integrierglied und ein Querkondensator in Reihe zu den beiden Schaltern und ein Frequenzteiler vorhanden sind und letzterer die zu regelnde Oszillatorfrequenz derart teilt, daß sie in etwa die Periodendauer der Normalfrequenz aufweist, und der Frequenzteiler zudem eine Rechteckspannung mit einem Tastverhältnis von 1 :1 abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrierglied (R 1, C1) zwischen dem ersten und dem zweiten Schalter (S 1,52) angeordnet ist