DE2441549B2

DE2441549B2 - Phasendetektorschaltung

Info

Publication number: DE2441549B2
Application number: DE2441549A
Authority: DE
Inventors: Harold Dean Sharonville Wiebe; Robert George Loveland Wise
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1973-09-13
Filing date: 1974-08-30
Publication date: 1980-08-07
Also published as: CA992608A; GB1436908A; JPS5057570A; DE2441549A1; US3826988A; DE2441549C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Phasendetektorschaltung zum Erzeugen eines Ausgangssignals, dessen Größe der Phasendifferenz zwischen einem ersten und einem zweiten Eingangssignal entspricht, mit einem von einem der beiden Durchgänge des eisten Signals durch einen vorgewählten Pegelwert «steuerten, eine linear verlaufende Bezugs-Sägezahnspannung mit der Periodendauer des ersten Signals erzeugenden Bezugssignalgenerator, mit einem Paar, einer ersten und einer zweiten Abtast- und Halteschaltung, die von Durchgängen des zweiten Signais durch einen vorbestimmten Pegel über einen Abtastimpulsgenerator gesteuert, mit kleiner gegenseitiger Verzögerung zur Speicherung des Augenblickswerts des Sägezahnsignals aktiviert sind und so das der Phasenverschiebung entsprechende Signal erzeugen.

Eine derartige Phasendetektorschaltung entspricht einem älteren Vorschlag entsprechend der DE-OS 2 ".39 496. Bei dieser Phasendetektorschaltung wird eine Sägezahnspannung synchron zu ^iner Ver gleichsspannung erzeugt, welche Spannung im Takt der Meßspannung abgetastet und gehalten und so eine der Phasenverschiebung proportionale Gleichspannung gewonnen wird. Dort ist auch vorgesehen, daß eine erste Abtast- und Halteschaltung, von Durchgängen der Meßspannung durch einen vorgegebenen Pegel gesteuert, den dann vorhandenen Augenblickswert der Sägezahnspannung hält und daß ein /weite Abtast- und Halteschaltung den Wert tier eilen jeweils übernimmt und speichert und zwischen beiden Ühcrnahmcvorgängen eine kurze Verzögerung eingeführt ist. Eine Abtastung durch kurze Impulse findet dabei jedoch nicht statt, vielmehr laufen beide Abtast-UIi(I Halteschaltungeii mit der Sägezahnspannung mit und es erfolgt lediglieh eine Unterbrechung d'eses Mitlaufvorgangcs zum Zeitpunkt tier Speicherung des erreichten Weites, irgendeine Regeleinrichtung zur zusätzlichen Synchronisierung der Bc/iigs-Sägezahiispaiiining ist dort nicht vorgesehen. Die Genauigkeit dieser l'haseiitletektorsclialtung nach dem älteren Vorschlag ist daher vergleichsweise gering.

Die tier Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besieht darin, eine Phasendetektorschaltung in der eingangs definierten Art zu schaffen, die vergleichsweise sein einfach aufgebaut ist und bei tier unter Anwendung der Prolvculnahmctcchnik eine wesentlich genauere Proltcenlnahme und damit erhöhte Genauigkeit bei tier Ermittlung tier Phasendifferenz erreicht werden kann.

Ausgehend von tier l'liaseniietektorschaltung tier eingangs definierten Art wird diese. Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß tier Be/iigssignalgeneralor ein Siige/ahnsigiial mit einer von einem positiven /um entsprechenden negativen Wirt linear verlaufenden Hanke erzeugt, dessen Dauer tier Pcriodeudauer ties ersten I ingangssignals einspricht, daß ein weiteres Paar, uamlicli eine dritte und vierte Ablast- und 1 laltesclialtung vorgesehen sind, die über einen weiteren Ablastimpiilsgenerator von dem anderen der IνUIeη Durchgänge ties ersten Eingangssignals ihiieh einen vorgegebenen Pegel angesteuert sind und die iliilte Ablast- und I laltesehaltung eine Probe ties dann vorhat!' Ι<·ικμ\ '\ugcnblieks\verts des Xagc/ahusiiMials nimmt und speichelt ίικΙ die vielte km/ daiaul • iicscn Speicheren übelnimmt und si ι ι ine Kegel
spannung ei-'t'iigl. daß eine glättende Integi ici -iule ungesehen ist. die das Stelle ι signal im! einem Nullpi
ιίΊ \i -!!'leiihl iiiul die I )ilk : <. m/l'I olle interniert, und daß die so erzeugte Regelspannung an den Sägezahnbezugsgenerator zurückgeführt ist und diesen derart steuert, daß die Nulldurchgänge des Sägezahnsignals jeweils synchron mit dem anderen der beiden Durchgänge des ersten Eingangssignals durch den vorgewählten Pegel gehalten sind und daß die erste und zweite Abtast- und Halteschaltung durch den ihnen zugeordneten Abtastimpulsgenerator in gleicher Weise angesteuert sind wie die dritte und vierte Ab- last- und Halteschaltung, die vierte in gleicher Weise den Speicherwert der dritten übernimmt und dieses Signal den phasenproportionalen Ausgangswert darstellt.

Durch die erfindungsgemäfte Phasendetektor- schaltung kann eine Synchronisation zwischen der Rückflanke des ersten Eingangssignals und einer vorbestimmten Größe des Bezugssignals aufrechterhalten werden. Die vorbestimmte Größe des Bezugssignals wird willkürlich als Null gewählt. Im Idealfail entnimmt die Probeentnahmesehaltung bei einer Rückflanke des ersten Eingangssignal eine Probe des Bezugssignals, wenn dieses durch Null läuft. Wenn jedoch durch bestimmte Einflüsse, wie beispielsweise Temperaturschwanklingen oder andere Variable der Schaltung bewirken, daß die Rückflanke des ersten Eingangssignals diese Synchronisation mit dem Null-Wert des Bczugssignals verliert, so stellt die Probeentnahmesehaltung diese Fehlsynchronisation fest und erzeugt ein Steuersignal. Au- diesem Steuersignal wird über eine weitere Stufe ein fehlersignal erzeugt, auf welches der Hezugssignalgeiiurator anspricht und die Steigung ties Bezugs-Sägezahnsignals verändert, so daß der Null-Wert demselben wieder zurück in Synchronisation mit tier Rückflanke des ersten 1 ingangssignals gebracht wird

Erfindungsgcmäß fintlel auch ein /weistufen-Probeentnahmcprozeß Mali, durch -Jen die Genauigkeit der Piobecntnahnie bei relativ einlach aufgebauter Schaltung verhessei I vv ird und damit auch die Genaiiigkeit der ermittelte η I'liasentlilfeit; ν verbessert w.rd.

Besonders vorteilhalte Weiterbildungen und Ausgestaltungen tier Hifiiiilmig ergehen sieh au-, den Ansprüchen 2-f-i.

Im folgender, wird die 1 iliiuluniz anhand eines Ausführungsbeispiels unici 1 iinvvci.·. au! die Zeichnung näher erläuteri. is /eigt

1-ig. 1 em allgemeines lilockschallbild dei Phasendetektorschaltung mit Meikmalcn nach der Hrfiu thing.

l"ig- ein detailliertes Blockschaltbild, bei welchem die einzelnen Bauteile veranschaulicht sind, und

I- ig. .1 einen detaillierten schemalisehcn Sclialiplan von verschiedenen SchaltungskomponciUui. die in lig. 2 gezeigt sind.

l^;ig. 1 zeigt em allgemeines Blockschaltbild dei neuartigen Phasentletektorselialtung. I in Üc/iigssi gtialgenerator IO spricht auf ein erstes icchleekloi im ges Eingangssignal auf einer l-.ingangsleituug 12 an uikI erzeugt ein Sagezahnsignal Fiiit eiiiei Cn olle, die sich zeitlich von einem positivtii Wer! zu einem enl sprecheiulen negativen Wert äiulert. I.ine l'iok ent nahmeschaltiing 14 ist andern üe/ugssigiialgcuciatoi IO angeschlossen und ent nimmt \ »indem üc/ugssigiial als ! imklioii des cisieii l· mganussign.ii-. ; nie l'i.ibe. um ein S Ie ue ι signal au einem A usg.iusj 1(> /u ei -cn gen. Die Slendschaltung IK spi iehl auf das Sieueisi gual an und ist nut dein Be/ugssig na I gene ι. ι i ι j II) »ei I hi in le U. um eine konstante Be/κ I "in ι! /αγ,,Ικίι lein

Bezugssignal und dem ersten Eingangssignal aufrechtzuerhalten. Diese Schaltung arbeitet derart, daß sie Temperaturschwankungen, die Drift von Bauelementen und andere Schaltungsvariable kompensiert, die bewirken würden, daß das Bezugssignal sich relativ zum ersten Eingangssignal verschiebt. Eine zweite Probeentnahmeschaltung 20 spricht auf das Bezugssignal und auf ein zweites rechteckförmiges Eingangssignal auf der Eingangsleitung 22 an, um von dem Bezugssignal als Funktion des zweiten Eingangssignals eine Probe zu entnehmen, so daß ein Ausgangssignal auf der Leitung 24 erzeugt wird. Das Ausgangssignal 24 stellt die Beziehung zwischen dem Bezugssignal und dem zweiten Eingangssignal dar und es stellt demzufolge die Phasendifferenz zwischen dem zweiten Eingangssignal und dem ersten Eingangssignal dar.

Die Probeentnahmeschaltung 14 enthält einen Abtastimpulsgenerator 26 und ein Probeentnahme-Schaltnetzwerk 28. Der Abtastimpulsgenerator 26 spricht auf das erste Eingangssignal an und erzeugt zwei Probeentnahmeimpulse. Die Probeentnahmeimpulse treten gleichzeitig auf und sie lösen zwei unabhängige Probeentnahme-Stufen aus. Das Probeentnahme-Schalternetzwerk 28 besteht aus einer ersten Abtast- und Halteschaltung 30 und einer weiteren Abtast- und Halteschaltung 32. Die erste Abtast- und Halteschaltung 30 spricht auf das Bezugssignal und das erste Ausgangssignal auf der Leitung 34 an, um eine Probe der Größe des Bezugssignals in Abhängigkeit von der Anstiegsflanke des ersten Ausgangssignals zu nehmen, um einen ersten Speicherwert auf der Leitung 36 zu erzeugen. Die weitere Abtast- und Halteschaltung 32 spricht auf das erste Ausgangssignal und das zweite Ausgangssignal auf der Leitung 38 an, um den ersten Speicherwert in Abhängigkeit von der Rückflanke des zweiten Ausgangssignals zu nehmen, um dadurch das Steuersignal zu erzeugen.

Die zweite Probeentnahmeschaltung 20 ist identisch mit der ersten Probeentnahmeschaltung 14 und enthält einen Abtastimpulsgenerator 40 und ein Probeentnahme-Schalternetzwerk 42. Das Probeentnahme-Schalternetzwerk 42 enthält Abtast- und Halteschaltungen 44 und 46. Die Probeentnahmeschaltung 20 sorgt für einen Zwei-Stufen-Probeentnahmeprozeß, der funktionsmäßig identisch mit dem Zwei-Stufen-Prozeß in der ersten Probeentnahmeschaltung 14 ist.

Fig. 2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der Teile der Schaltung von Fig. 1. Der Bezugssignalgenerator 10 spricht auf ein erstes Eingangssignal auf der Leitung 12 an, welches positiv verlaufende und negativ verlaufende Flanken aufweist. Ein monostabiler Multivibrator 48 spricht auf die Anstiegsflanken des ersten Eingangssignals an, um daraus einen Triggerimpuls zu erzeugen. Ein Sägezahngenerator 50 ist mit dem Multivibrator 48 verbunden und besitzt einen zweiten Eingang 52a. Der Sägezahngenerator 50 arbeitet in Abhängigkeit von dem Triggerimpuls und erzeugt ein Bezugssignal mit einer Größe, die zeitlich in einer nahezu linearen Weise von einem positiven Wert aus zu einem entsprechenden negativen Wert hin schwankt. Das Bezugssignal gelangt zu den Schaltungen 30 und 44. Der Abtastimpulsgenerator 26 und die Abtast- und Halteschaltungen 30 und 32 bilden die erste Probeentnahmeschaltung 14 von Fig. 1. In ähnlicher Weise stellen der Abtastimpulsgenerator 40 und die Abtast- und Halteschaltungen 44 und 46 die zweite Probeentnahmeschaltung 20 von Fig. 1 dar. Der weitere Abtastimpulsgenerator 26 besteht aus einem monostabilen Multivibrator 52 und aus einem Leistungsimpulsverstärker 54. Der Multivibrator 52 spricht auf die Rückflanken des ersten Eingangssignals an und erzeugt zwei Triggerimpulse auf den Leitungen 55 und 57. Die Triggerimpulse treten gleichzeitig auf, dabei stellt jedoch der eine Impuls das Inverse des anderen dar; demzufolge, wenn der Triggerimpuls auf der Leitung 55 eine positiv verlaufende bzw. Anstiegsflanke aufweist, besitzt der Triggerimpuls auf der Leitung 57 eine Rückflanke. Diese Triggerimpulse gelangen als Eingangsgrößen zu dem Leistungsimpulsverstärker 54, der so arbeitet, daß er die Impulse verstärkt, ohne jedoch dabei ihre zeitliche Beziehung zu verändern. Der Leistungsimpulsverstärker 54 erzeugt einen ersten Probeentnahmeimpuls auf der Leitung 34 und einen zweiten Probeentnahmeimpuls auf der Leitung 38.

Die Abtast- und Halteschaltung 30 besteht aus einem Trennverstärker 56, einem Abtastschalter 58 und einer Kapazität 60. Der Abtastschalter 58 arbeitet in Abhängigkeit von dem ersten Probeentnahmeimpuls, um eine Probe während der Anstiegsflanke des Bezugssignals, welches von dem Sägezahngenerator 50 erzeugt wurde, zu gewinnen. Der Abtastschalter 58 erzeugt einen ersten Speicherwert, der in der Kapazität 60 gespeichert wird. Die Abtast- und Halteschaltung 32 besteht aus einem Trennverstärker 62, einem Probeentnahmeschalter 64 und einer Kapazität 66. Der Probeentnahmeschalter 64 arbeitet in Abhängigkeil von dem zweiten Ausgangssignal auf der Leitung 38, um eine Probe der Rückflanke des ersten Speicherwertes zu erhalten, der in der Kapazität 60 gespeichert wurde, um dadurch ein Steuersignal zu gewinnen, welches in der Kapazität 66 gespeichert wird. Die Größe des Steuersignals auf der Leitung 16 stellt die Eingangsgröße zur Steuerschaltung 18 dar, die aus einer Integrierstufe 67 besteht. Das Steuersignal wird mit einem vorherbestimmten Bezugswert verglichen und die dabei erhaltene Differenz wird integriert, um ein Fehlersignal auf der Leitung 52 zu erzeugen. Das Fehlersignal wird zum Sägezahngenerator zurückgeleitet und dient dazu, die Steigung des Bezugssignals in einer Weise zu ändern, so daß das Steuersignal auf der Leitung 16 nach Null strebt.

Der endgültige Zweck der Schaltung, die eben beschrieben wurde, besteht darin, eine Synchronisation zwischen der Rückflanke des ersten Eingangssignals und einer vorherbestimmten Größe des Bezugssignals aufrechtzuerhalten. Die vorherbestimmte Größe des Bezugssignals wird willkürlich als Null gewählt. In dem Idealfall wird bei einer Rückflanke des erster Eingangssignals durch die Abtast- und Halteschaltung eine Probe des Bezugssignals genommen, welches Null ist. Wenn jedoch die Drift der Bauelemente, Temperaturschwankungen oder anderen Variable dei Schaltungen bewirken, daß die Rückflanke des erster Eingangssignals die Synchronisation mit dem Null-Wert des Bezugssignals veriiert, so stellen die Abtast- und Halteschaltungen 30 und 32 diese Fehlsynchronisation fest und erzeugen ein Steuersignal auf der Ausgangsleitung 16; und die Steuerschaltung 18 erzeugl eine Fehlersignaländerung auf der Leitung 52a. Der Sägezahngenerator spricht auf die Änderung in dem Fehlersignal an und stellt die Steigung des Bezugssignals ein, so daß der Null-Wert desselben wieder zu-

rück in Synchronisation mit der Rückflanke des ersten Eingangssignals gebracht wird. Die feste Beziehung zwischen dem Bezugssignal und dem ersten Eingangssignal stellt einen wesentlichen Gesichtspunkt des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung dar.

Ein weiterer ungewöhnlicher Gesichtspunkt besteht in der Anwendung eines Zwei-Stufein-Sampling-Prozesses. Während der Dauer des Probeentnahmeimpulses ist es zur Erzielung einer Korrekturmaßnahme erforderlich, daß der Probeentnahmeimpuls eine ziemliche Breite besitzt, wodurch die Genauigkeit des Probeentnahmeprozesses vermindert wird. Darüber hinaus ist auch bei einer beträchtlichen Probeentnahmeimpulsbreite eine Schaltung, die in einer kurzen Zeitperiode richtig reagiert, sehr komplex und kostspielig. Eine weitere Alternative bestünde nun darin, einen einzelnen Probeentnahmeschalter für die Rückflanke zu verwenden. Eine solche spezielle Schaltung ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß die Genauigkeit der gewonnenen Ausgangsgröße eine Funktion der Genauigkeit der Probeentnahme-Impulsbreite ist. Sehr kleine Abweichungen in der Probeentnahme-Impulsbreite führen zu beträchtlichen Schwankungen in dem Ausgangssignal; es wird daher ein Zwei-Stufen-Probeentnahmeprozeß zur Anwendung gebracht. Die erste Probeentnahmestufe ist für die Anstiegsflanke vorgesehen. Hierdurch erhält man eine sehr schnelle und genaue Probe des gewünschten Wertes des Bezugssignals und dieses Signal wird auf einem relativ niedrigen Wert gespeichert. Als nächstes entnimmt die Rückflanken-Probeentnahmestufe einen niedrigen, jedoch konstanten Signalwert, um ein Probeentnahmesignal zu erzeugen, welches genau ist und die erforderliche Größe besitzt. Sofern die Eingangsgröße konstant ist, halsen kleine Schwankungen in der Impulsbreite der Rückflanken-Probeentnahme keine Wirkung.

Der Abtastimpulsgenerator 40 besteht aus einem monostabilen Multivibrator 70 und einem Leistungsimpulsverstärker 72 und spricht auf das zweite Eingangssignal auf der Leitung 22 an, welches Signal positiv gerichtete und negativ gerichtete Flanken aufweist und die gleiche Frequenz wie das erste Eingangssignal besitzt. Diese Elemente sprechen auf die Rückflanke des zweiten Eingangssignals an, um zwei Probeentnahmeimpulse zu erzeugen, die gleichzeitig auftreten, wobei jedoch der eine Impuls das Inverse des anderen Impulses darstellt. Die Abtast- und Halteschaltung 44 besteht aus einem Trennverstärker 74, einem Probeentnahmeschalter 76 und einer Kapazität 78. Der Probeentnahmeschalter 76 spricht auf das Bezugssignal und den dritten Probeentnahmeimpuls auf der Leitung 80 an, um eine Probe während der Anstiegsflanke von dem Bezugssignal zu entnehmen, um einen zweiten Speicherwert auf der Leitung 82 zu erhalten. Dieser zweite Speicherwert wird in der Kapazität 78 gespeichert. Die Abtast- und Halteschaltung 46 besteht aus einem Trennverstärker 84, einem Probeentnahmeschalter 86, einer Kapazität 88 und dem Pufferverstärker 90. Der Probeentnahme- t schalter 86 ermöglicht eine Probe während der Rückflanke des Bezugssignals zu erhalten, und zwar in Abhängigkeit vom vierten Probeentnahmeimpuls auf der Leitung 92, wobei das Ergebnis in der Kapazität 88 gespeichert wird. Der Pufferverstärker 90 spricht auf _t die Kapazität 88 an und erzeugt ein Ausgangssignal auf der Leitung 24. Das Ausgangssignal besteht aus einer sehr genauen Wiedergabe der Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangssignal. Fig. 3 zeigt eine schematische Schaltung der Elemente, die in Fig. 2 wiedergegeben sind. Der Multivibrator 48 spricht auf jede Anstiegsflanke des ersten

■ Eingangssignals auf der Leitung 12 an, um einen Triggerimpuls zu erzeugen, der eine negativ verlaufende Flanke und eine positiv verlaufende Flanke besitzt. Der Generator 50 besteht aus einem Sägezahngenerator 51, der bei der Vorderflanke des Triggerimpul-

ses zurückgestellt wird und ein Sägezahnsignal bei der Hinterflanke des Triggerimpulses einleitet. Die Sägezahnfunktion beginnt bei einem positiven Wert und fällt durch Null auf einen entsprechenden negativen Wert ab. Die Sägezahnspannung wird dann in Abhän-

• gigkeit von einem nachfolgenden Triggerimpuls zurückgestellt. Das Sägezahnsignal gelangt durch den Trennverstärker 56 zum Schalter 58. Zu diesem Zweck erzeugt der Leistungsimpulsverstärker 54 einen positiven Spannungswert auf der Ausgangsleitung 34; demzufolge wird der Transistor 94 in dem Abtastschalter 58 ausgeschaltet. Gleichfalls werden auch die Transistoren 96 und 98 ausgeschaltet und der Abtastschalter 100 befindet sich in leitendem Zustand. Der Abtastschalter 100 besteht aus zwei Feldeffekttransistoren, die so kombiniert sind, daß sie einen idealen Schalter darstellen. Bei einer Rückflanke des ersten Eingangssignals erzeugt der Leistungsimpulsverstärker 54 einen ersten Probeentnahmeimpuls auf der Leitung 34, durch den der Transistor 94 eingeschaltet bzw. in den leitenden Zustand gebracht wird. Durch diesen Leitzustand des Transistors 94 werden die Transistoren 96 und 98 in den leitenden Zustand gebracht; und demzufolge wird der Leitzustand des Abtastschalters 100 beendet. Der Wert des Bezugssignals zum Zeitpunkt des Ausschaltens des Schalters 100 wird in der Kapazität 60 gespeichert. Die Kapazität 60 besitzt einen relativ kleinen Wert, so daß der Einfluß des Spannungsabfalls über dem Abtastschalter 100 minimal gehalten wird.

Der Abtastschalter 64 ist hinsichtlich der Konstruktion identisch mit dem Abtastschalter 58, seine Betriebsweise stellt jedoch das Inverse der Betriebsweise des Abtastschalters 58 dar. Wenn daher der Abtastschalter 58 sich im leitenden Zustand befindet, ist der Abtastschalter 64 nicht leitend. In Abhängigkeit von einer Rückflanke des ersten Eingangssignals erzeugt der Leistungsimpulsverstärker 54 ein zweites Signal, welches dazu dient, den Abtastschalter 64 in den leitenden Zustand zu versetzen. Während der Probeentnahmeperiode des ersten und des zweiten Probeentnahmeimpulses befindet sich daher der Abtastschalter 64 im leitenden Zustand. Am Ende des zweiten Probeentnahmeimpulses wird der Abtastschalter 64 ausgeschaltet und die Kapazität 66 speichert einen Wert, der den Signalfluß durch den Abtastschalter zum Zeitpunkt der Beendigung des Leitzustandes wiedergibt. Dieser Wert ist eine Funktion des ersten Speicherwertes, der in der Kapazität 60 gespeichert wurde und stellt ein Steuersignal dar, welches als Eingang 102 auf der Leitung 16 zur Integrierstufe 67 gelangt. Die Integrierstufe erhält einen vorherbestimmten Spannungswert an einem anderen Eingang 102. Die Differenz zwischen den Eingangsgrößen zur Vergleichsstufe wird in der Verstärkerschaltung 104 integriert und es wird auf der Leitung 52 ein Fehlersignal erzeugt. Dieses Fehlersignal wird zum Sägezahngenerator 50 zurückgeleitet und dient dazu, die Größe der positiven und negativen Werte

der Sägezahnspannung zu ändern. Demzufolge wird die Steigung der Sägezahnspannung geändert und es wird auch der Zeitpunkt, bei welchem diese Spannung durch Null läuft, zeitlich verschoben. Die Schaltung kann daher in geeigneter Weise den Null-Wert des Bezugssignals mit der Rückflanke des ersten Eingangssignals synchronisieren. Durch die Probeentnahmeschalter 76 und 78, die hinsichtlich der Konstruktion und Betriebsweise identisch mit den Abtastschaltern 58 und 64 sind, wird, von dem Bezugssignal in Abhängigkeit von den Rückflanken des zweiten Eingangssignals auf der Leitung 22 eine Probe gewonnen. Demzufolge besteht das Ausgangssignal auf der Leitung 24 aus einer sehr genauen Darstellung der Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen. Der Aufbau der Verstärker 56, 62, 74, 84 und 90 ist im wesentlichen ähnlich und dem Fachmann gut bekannt.

Die Erfindung schafft somit eine Phasendetektorschaltung, um ein Ausgangssignal als Funktion der Phasendifferenz zwischen zwei Eingangssignalen der gleichen Frequenz zu erzeugen. Ein Signalgenerator spricht auf eines der Eingangssignale an, um ein Sägezahnsignal zu erzeugen, dessen Null-Wert nahezu in der Mitte der Sägezahnspannung gelegen ist. Eine erste Probeentnahmeschaltung entnimmt von der Sägezahnspannung in Abhängigkeit von dem ersten Eingangssignal eine Probe, um ein Steuersignal /u erzeugen. Eine Steuerschaltung spricht auf das Steuersignal an und ist mit dem Signalgenerator verbunden, um den Null-Wert der Sägezahnspannung mit einem vorherbestimmten Punkt in jeder Periode des ersten Eingangssignals zu synchronisieren. Es besteht somit eine feste Beziehung zwischen der Sägezahnspannung und dem ersten Eingangssignal, die in sich anpassender Weise durch die Steuerschaltung aufrechterhalten wird. Eine zweite Probeentnahrr.escha!- tung entnimmt von der Sägezahnspannung in Abhängigkeit von dem zweiten Eingangssignal einer Probe und erzeugt ein Ausgangssignal, welches die Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen darstellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Phasendetektorschaltung zum Erzeugen eines Ausgangssignals, dessen Größe der Phasendifferenz zwischen einem ersten und einem zweiten Eingangssignal entspricht, mit einem von einem der beiden Durchgänge des ersten Signals durch einen vorgewählten Pegelwert gesteuerten, eine linear verlaufende Bezugs-Sägezahnspannung mit der Periodendauer des ersten Signals erzeugenden Bezugssignalgenerator, mit einem Paar, einer ersten und einer zweiten Abtast- und Halteschaltung, die von Durchgängen des zweiten Signals durch einen vorbestimmten Pegel über einen Abtastimpulsgenerator gesteuert, mit kleiner gegenseitiger Verzögerung zur Speicherung des Augenblickswerts des Sägezahnsignals aktiviert sind und so das der Phasenverschiebung entsprechende Signal erzeugen, dadurch gekenn zeichnet, daß der Bezugssignalgenerator ein Sä gezahnsignal mit einer von einem positiven zum entsprechenden negativen Wert linear verlaufen den Flanke erzeugt, dessen Dauer der Periodendauer des ersten Eingangssignals entspricht, daß ein weiteres Paar, nämlich eine dritte und vierte Abtast- und Halteschaltung (30, 32) vorgesehen sind, die über einen weiteren Abtastimpulsgenerator (26) von dem anderen der beiden Durchgänge des ersten Eingangssignals durch einen vorgegebenen Pegel angesteuert sind und die dritte Abtast- und Halteschaltung (30) eine Probe des dann vorhandenen Augenblickwerts des Säge-/ahnsignals nimmt und speichert und die vierte kurz darauf diesen Speicherwert übernimmt und so eine Regelspannung erzeugt, daß eine glättende Integrierstiife (67) vorgesehen ist, die das Steuersignal mit einem Nullpegcl vergleicht und die Diflerenzgröße integriert, und daß die so erzeugte Regelspannung an den Sägezahnbezugsgenerator zurückgeführt ist und diesen derart steuert, daß die Niilldurchgäiigc des Sägezahnsignals jeweils synchron mit dem anderen tier beiden Durchgänge des ersten Eingangssignals durch den vorgewählten l'egel gehalten sind und daß die eiste und /weite Abtast- und Halteschaltung (44, 46) durch ilen ihnen zugeordneten Abtastimpulsgenerator (4(1) in gleicher Weise angesteuert sind wie die dritte und vierte Abtast- und Halteschaltung (30, 32), die vierte in gleicher Weise den Speieherwert der dritten übernimmt und dieses Signal den phasenproportionalen Ausgangswert darstellt.

2. Schaltung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahii-Bezugssignalgciierator folgende Hinrichtungen enthalt: Einen mouostabilen Multivibrator (48), der bei positiv verlaufenden Durchgängen des ersten Eingangssignals einen Triggerimpuls erzeugt, einen Sägezahngenerator (50) zum Erzeugen der Sägezahn-Hezugsspannung in zeitlicher Abhängigkeit von dem genannten Triggerinipuls, wobei ein Steucrcingang des Sägezahngenerator (50) mit dem ■\usgaiigdei Ii ile μι iei st nie (67) \ erblinden ist. die die Steigung ilei Sägezahnspannung steuert.

i. Schaltung nach Aiispiuch I oiler 2, dailuuh gekennzeichnet, dall sic lit dem der dritten und Meilen Ablast und Halteschaltung (30. 32) /ti genidiiclen Abiastiiupulsgcncralni (26) enthält einen monostabilen Multivibrator (52), der bei negativ verlaufenden Durchgängen des ersten Eingangssignals einen Triggerimpuls erzeugt, einen Leistungs-Impulsverstärker (54) zur Verstärkung dieser Triggerimpulse, dessen Ausgangssignale die dritte Abtast- und Halteschaltung (30) steuern, einen Trennverstärker (56) zur Verstärkung des Sägezahn-Bezugssignals, einen dem Trennverstärker (56) nachgeschalteten, von den ersten Probenahmeimpulsen gesteuerten Abtastschalter (58), der bei Auftreten der Anstiegsflanke des Abtastimpulses die ersten Abtastwerte liefert, sowie eine dem Abtasthalter (58) zugeordnete Kapazität (60) zur Speicherung des ersten Abtastwerts.

4. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die dritte und die vierte Abtasi- und Halteschaltung (30,32) ein Trennverstärker (56) geschaltet ist, daß an den Trennverstärker (56) ein Probeentnahmeschalter (64) angeschlossen ist, der auf eines der Ausgangssignale des Leistungsimpulsverstärkers (54) anspricht, und daß an den Probeentnahmeschalter (64) eiiie Speicherkapazität (66) angeschaltet ist.

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des zweiten Speicherwerics folgendem enthält:

a) einen monostabilen Multivibrator (70), der auf jede Rückflanke des zweiten Eingangssignals zum Erzeugen eines dritten und vierten Triggerimpulses anspricht;

b) einen auf den dritten Triggerinipuls ansprechenden Eeistungsimpuls-Verstärker (72) zum Erzeugen des dritten Probeentnahmeimpuises;

c) einen auf das Heziigssignal ansprechenden dritten Trennverstärker (74);

d) einen auf dem dritten Trennverstärker (74) verbundenen I'robeeutnahmeschalter (76), der auf den dritten I'robccntnahmcimpuls (80) anspricht, um das Mezugssignal in Abhängigkeit vomier Anstieg-.iflanke des dritten Pfobeentnahmeimpiilses zur Erzeugung des zweiten Speicherwertes zu lasten; und

e) eine an den Probecntnahmcsehaltci (44) angeschal te to Kapazität (78)zum Speicherndes zweiten Speieherwertes.

(i. Schaltung nach Anspruch S dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen iles Aiisgangssigiials noch folgende Einrichtungen enthält:

a) eiven auf den zweiten Speicherweit ansprechenden vierten Trennverstärker (84);

b) einen an den vierten I'rennverstärker (84) angeschlossenen Probecut nahmcschaltcr (86), der auf den vierten l'iobeentnahnieiin puls anspricht, um vomier Größe des zweiten Speieherweites in Abhängigkeit von der Rüekflanke des vierten l'robccntnahi.ieimpulses eine Probe zu entnehmen;

c) eine an den l'robcentnahnicschallci (86) geschaltete Kapazität (88); und

d) einen an die Kapazität (88) angeschlossenen Pullcr-Vcislai kei (')()) zum 1.1/engen des Ausgangssignals. welche¹· die I'liaseni'Mli¹ lenz /w isi b Ii ilen I .ingaiigssignalen .lai
stellt.