DE2527971A1 - Schaltungsanordnung fuer eine phasenstarre schleife - Google Patents

Schaltungsanordnung fuer eine phasenstarre schleife

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Description

2527S71
Dr.-Ing. WÜI191 a Rdchel
DipL-Lig.1. IQ Sichel
6 Fronk-Aui a. M. 1
Paiksirciße 13
8215
MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO., LTD., Kadoma-CityjOsaka-Fu, Japan und
VICTOR COMPANY OF JAPAN, LTD., Yokohama-City, Kanagawa-Ken,
Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife
Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife mit einem Phasenvergleicher mit bestimmten Grenzen für den Phasenvergleichsbereich, der ein Eingangssignal durch e;Lnen Eingangsanschluß erhält, und mit einem spannungsgesteuerten Oszillator, der ein schwingendes Ausgangssignal bildet, dessen Schwingungsfrequenz entsprechend einem Steuersignal gesteuert wird, wobei das Schwingungssignal als Ausgangssignal der phasenstarren Schleife nach außen" geleitet wird und gleichzeitig den anderen Eingangsanschluß des Phasenvergleichers zugeführt wird. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Schaltungsanordnung für eine phasenstarre
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Schleife mit einer Steuerschaltung, durch die erreicht wird, daß die phasenstarre Schleife in einem erheblich erweiterten starren Bereich arbeiten kann.
Gewöhnlich weist eine phasenstarre Schleife (im folgenden auch als ELL bezeichnet) einen Phasenvergleicher, einen Tiefpaßfilter und einen spannungsgesteuerten Oszillator (im folgenden auch als VCO bezeichnet) auf. Bei Betrieb einer solchen Schaltung wird ein Eingangssignal f. mit einem Phasenwinkel G. dem Phasenvergleicher zugeführt, in dem es in seiner Phase mit dem Ausgangssignal des VCO verglichen wird, wodurch eine Fehlerspannung entsprechend der sich ergebenden Phasendifferenz am Ausgang des Phasenvergleichers entsteht. Die hochfrequente Komponente dieser Fehlerspannung wird in einem Tiefpaßfilter ausgesiebt und das verbleibende Signal wird dem VCO zugeführt und steuert dessen Schwingungsfrequenz· Das sich ergebende Ausgangssignal des VCO wird einerseits als Ausgangssignal f der phasenstarren Schleife (PLL) mit einem Phasenwinkel ÖQ der nachfolgenden Stufe zugeführt und es wird andererseits zu dem oben erwähnten Phasenvergleicher zurückgeführt.
Der phasenstarre Bereich to der phasenstarren Schleife kann mit Hilfe der IBasetzungsverstärkung K, des Phasenvergleichers und der übertragungsfunktion F(s) des Tiefpaßfilters dargestellt werden und wenn die Umsetzungsverstärkung des VCO durch den Ausdruck KQ/s gegeben ist und die Gleichstromverstärkung des Tiefpaßfilters gleich dem Wert 1 gemacht wird.
WL = Ed # Ko * (öi * V
Wenn also die natürliche Winkel frequenz u>n und der Dämpfungs-
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faktor ^ der phasenstarren Schleife konstant sind, dann wird der phasenstarre Bereich durch die Art des Phasenvergleichers beeinflußt.
Bisher lag der Arbeitsbereich bei der Bestimmung von Phasen durch Phasenvergleicher in phasenstarren Schleifen zwischen dem Radiant - 1Γ/2. und dem Radiant + 1Γ/Ε, wenn ein solcher Phasenvergleicher eine Multipliziereinrichtung verwendete und er lag andererseits zwischen einem Radiant - TT und einem Radiant + TT oder zwischen einem Radiant von -21Γ bis +2iTin einem digitalen Phasenvergleicher, wie es allgemein bekannt ist, und der Bereich, in dem eine Phase festgestellt werden konnte, war in beiden Phasenvergleichern verhältnismäßig eng.
Demzufolge hat eine bekannte phasenstarre Schleife einen schmalen, starren Bereich und aus diesem Grund wird sie sehr leicht durch äußeres störendes Rauschen , das auf die Schaltung einwirkt, beeinflußt und sie arbeitet bei Frequenzänderungen durch Temperaturänderungen oder bei Änderungen des VCO mit der Zeit sehr leicht nicht mehr phasenstarr.
Zur Lösung dieser Probleme ist die Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, der das Ausgangssignal des Phasenvergleichers zugeführt wird und die so wirkt, daß sie jedes überschreiten der bestimmten Grenzen bei einer Phasenabweichung des Schwingungsausgangssignals, das dem Phasenvergleicher zugeführt wird, feststellt und ein Korrekturausgangssignal bildet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die das Ausgangssignal und ein Fehlerausgangssignal des Phasenvergleichers addiert und dadurch als Ausgangssignal ein addiertes Fehlersignal hervor-
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ruft, und daß das addierte Fehlerausgangssignal als Steuersignal dem ßpannungsgesteuerten Oszillator zugeführt wird.
Gemäß der Erfindung wird eine neue und zweckmäßige Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife vorgesehen, mit der sich die o.g. Schwierigkeiten vermeiden lassen.
Gemäß der Erfindung ist ferner eine Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife vorgesehen, die jedes nicht mehr phasenstarre Arbeiten der phasenstarren Schleife feststellt, wobei der überprüfbare Bereich für den Phasenvergleich des Phasenvergleichers erheblich erweitert ist, wodurch sich der oben erwähnte phasenstarre Bereich erweitern läßt. Durch diese Ausbildung der Schaltungsanordnung für die phasenstarre Schleife gemäß der Erfindung läßt sich der Einfluß von störendem Rauschen erheblich vermindern und die Temperaturkennlinie des spannungsgesteuerten Oszillators und die typischen Änderungen mit der Zeit lassen sich dadurch stabilisieren. Ferner kann man den phasenstarren Bereich der phasenstarren Schleife gegenüber dem spannungsgesteuerten °szillator leichter einstellen.
Die Schaltungsanordnung für die phasenstarre Schleife gemäß der Erfindung läßt sich auch zur Winkelmodulation in einem Frequenzbereich ausnutzen, der höher liegt als der phasenstarre Frequenzbereich der Schleife. Auf diese Weise ist es möglich, einen weiten Dynamikbereich der winkelmodulierten Signale zu erreichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausfuhrungsform einer Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife gemäß der Erfindung;
Fig. 2A bis 2E graphische Darstellungen von Signalverläufen zur Beschreibung der Arbeitsweise des Blockschaltbilds nach Fig. 1 und
Fig. 3A und 3B schematische Schaltbilder einer Ausführungsform der Erfindung,in denen die genaue Schaltung der Schaltungsanordnung für die phasenstarre Schleife dargestellt ist.
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Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform einer Schaltungsanordnung mit einer phasenstarren Schleife gemäß der Erfindung, die als Blockdiagramm dargestellt ist und weiter unten beschrieben wirdjzeigt einen Fall, bei dem diese Schaltungsanordnung als Winkelmodulator in einem Aufzeichensystem für eine mehrkanalige Schallplatte verwendet wird. Das Differenzsignal f aus den Signalen zweiter Kanäle, das über einen Eingangsanschluß 10, der in Fig. 1 dargestellten phasenstarren Schleife zugeführt wird, nimmt eine bestimmte Kennlinie an, wenn es durch eine Pulsmodulations/Frequenzmodulation-Entzerrungsschaltung 11 geleitet wird und es wird dann einer Addierschaltung 16 zugeführt.
Andererseits wird ein Trägerfrequenzsignal (Bezugssignal) £. von beispielsweise 30 KHz, das über einen Eingangsanschluß eingegeben worden ist, als ein Eingangssignal einem Phasenvergleicher 13 zugeführt und es wird in diesem mit einem Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Oszillators 17, der weiter unten beschrieben ist, verglichen. Der Phasenvergleicher 13 bildet damit als Ausgangssignal ein Fehlersignal, das einer Addierschaltung 1 Zf und einem hohe Frequenzen unterdrückenden Filter 20, der das Korrektursignal bildenden Schaltung 19, die im folgenden beschrieben ist, zugeführt wird.
Das Ausgangssignal des Phasenvergleichers 13» das der Addierschaltung I^ zugeführt wird, wird mit dem Ausgangssignal eines Digital-Analog(D/A)-Umsetzer 28, der weiter unten beschrieben ist, addiert. Das sich ergebende Summenausgangssignal wird durch einen Schleifenfilter (Tiefpaßfilter) 15 hindurchgeleitet und der oben erwähnten Addierschaltung 16 zugeführt,
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bei der es zu dem Differenzsignal der oben erwähnten Pulsmodulations/FrequenzmodulationsCPM/FM^Entzerrungsschaltung 11 zuaddiert wird. Das sich ergebende Ausgangssignal der Addierschaltung 16 wird als Steuersignal dem spannungsgesteuerten Oszillator 17 zugeführt, um dessen Schwingungsfrequenz zu steuern. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 17 wird dem oben erwähnten Phasenvergleicher 13 als weiteres Eingangssignal zugeführt und gleichzeitig von einem Ausgangsanschluß 18 als winkelmoduliertes Signal abgegeben, das sich aus der Winkelmodulation des o.g. Trägersignals durch das oben erwähnte Differenzsignal ergibt.
Ein Beispiel für das Verhältnis zwischen der Phasendifferenz zwischen dem Trägerfrequenzsignal, das durch den Eingangsanschluß 12 zum Phasenvergleich dem oben erwähnten Phasenvergleicher 13 zugeführt wird, und dem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 17,. und einer Phasenvergleichs-Fehlerspannung ist durch die ausgezogene Linie I in Fig. 2 (A) dargestellt. Für den Fall, daß wie in dieser Figur der Arbeitsbereich bei dem Phasenvergleich des Phasenvergleichers 13 beispielsweise von einem Radianten von -2TT bis zu einem Radianten von +21Γ in Bezug auf Phasendifferenzen verläuft, und daß die Phasendifferenz der oben erwähnten beiden Signale zwischen einem Radianten von -2TT und einem Radianten von +2¥verläuft, ist das Verhältnis zwischen Ausgangsfehlerspannung gegenüber der Phasendifferenz linear und die phasenstarre Schleife, die den Phasenvergleicher 13, den Tiefpaßfilter 15 und den spannungsgesteuerten Oszillator 17 aufweist, befindet sich in einem starren Zustand.
Wenn jedoch ein Signal mit einem hohen Pegel von dem Eingangsanschluß 10 über die PM/FM-Entzerrungsschaltung 11 und die
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Addierschaltung 16 und dann den spannungsgesteuerten Oszillator 17 zugeführt wird, dann wird die Ausgangsschwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 17 groß und sie nimmt einen Verlauf an wie die Kurve II in Fig. 1 (A), wobei die Phasenabweichung des Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators 17 den Grenzwert des Radianten von + 2TF des oben erwähnten Phasenvergleichs-Arbeitsbereichs überschreitet7 und die phasenstarre Schleife arbeitet nicht mehr phasenstarr. Insbesondere für den Fall, daß das durch die Kurve II in Fig. 2 (A) dargestellte Signal dem spannungsgesteuerten Oszillator 17 zugeführt wird, wird die Ausgangs fehler spannung aus dem Phasenvergleich des Phasenvergleichers 13, wie es in Fig. 2 (B) dargestellt ist, und die Phasendifferenz wird zu einer Zeit ti zwei Radianten, wobei der phasenstarre Zustand beendet wird. In ähnlicher V/eise wird zu den Zeiten t2, t3, tif, t6, t7, t$>, tiO, til, t13, tlif, t15» ... die Phasendifferenz gleich einem Radianten von + 2.ΤΓ * η (wobei η eine ganze Zahl ist) und die phasenstarre Schleife arbeitet nicht mehr phasenstarr. Als Folge davon erhält man von dem Phasenvergleicher 13 ein Ausgangs fehler signal eines Verlaufs, wie er in Fig. 2 (B) dargestellt ist.
Dieses Ausgangssignal des Phasenvergleichers 13, das in Fig. 2 (B) dargestellt ist, wird dem hohe Frequenzen unterdrückenden Filter 20 mit Tiefpaßeigenschaften zugeführt, das eine Eckfrequenz zwischen 12 und IJf KHz aufweist, wobei der Trägerfrequenz Schwingungsanteil ausgefiltert wird. Das Signal, das durch das für hohe Frequenzen undurchlässige Filter 20 hindurchgegangen ist,wird einer Differenzierschaltung 21 zugeführt, in der es differenziert wird und in Impulse negativer und positiver Polarität umgeformt wird, so wie es in Fig. 2 (C) dargestellt ist. Da das Eingangssignal eine Wechselstromkennlinie aufweist, erhält man immer differenzierte Impulse negativer und positiver Polarität.
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Diese differenzierten Ausgangsimpulse der Differenzierschaltung 21 werden Detektoren 22 und 2lf zugeführt, in denen die Impulse positiver Polarität und diejenigen negativer Polarität entsprechend festgestellt werden. Die Ausgangsimpulse positiver Polarität des Detektors 22 werden in eine rechteckförmige Kurve mit Hilfe einer Kurvenformschaltung 23 umgeformt und dann einem Auf-Ab-Zähler 27 zugeführt, der dadurch in "Auf"-RLchtung zählt. Andererseits werden die Ausgangsimpulse negativer Polarität des Detektors Zk- in einem Inverter 25 in der Phase invertiert, und mit Hilfe einer Kurvenformschaltung 26 in eine rechteckförmige Kurvenform gebracht und dann dem Auf-Ab-Zähler 27 zugeführt, damit dieser in "Ab"-Richtung zählt. Das heißt, der Auf-Ab-Zähler 27 führt jedesmal dann einen Additionsvorgang aus, wenn beispielsweise ein Impuls von der Kurvenformschaltung 23 ankommt und er führt einen Subtraktionsvorgang aus, jedesmal dann, wenn ein Impuls von der Kurvenformschaltung 26 ankommt.
Das sich ergebende Ausgangssignal des Auf-Ab-Zählers 27 wird dem oben erwähnten Digital-Analog(D/A)-Umsetzer 28 zugeführt, in dem es in ein Analogsignal umgesetzt wird und indem es dann in ein Korrektursignal eines stufenförmigen Verlaufs umgeformt wird, wie es in Fig. 2 (D) dargestellt ist. Dieses Korrektursignal mit einem stufenförmigen Verlauf, das als Ausgangssignal des D/A-Ümsetzers abgegeben wird, wird der oben erwähnten Addierschaltung lij. zugeführt, in der es mit dem Fehlerspannungssignal, das vom Ausgang des Phasenvergleichers 13 abgegeben wird, so wie es in Fig. 2(B) dargestellt ist, addiert wird. Dabei ist der absolute Wert der Spannung einer Stufe der stufenförmigen Kurve, die in Fig. 2(D) dargestellt ist, im wesentlichen gleich dem absoluten ^ert der Ausgangsspannung, beispielsweise bei einer Phasendifferenz 2IT in Fig. 2(A). Aus diesem Grund erhält das Ausgangssignal der Addierschaltung \k einen Kurvenverlauf, wie
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er in Fig. 2 (E) dargestellt ist.
Folglich wird die Ausgangsspannung des Phasenvergleichers 13, wenn sie durch die Addierschaltung 1*f hindurchgeht, in ein Signal umgeformt, wie es in Fig. 2 (E) dargestellt istyUnd nachdem es durch das o.g. Schleifenfilter 15 und die Addierschaltung 16 hindurchgegangen ist, wird es dem spannungsgesteuerten Oszillator 17 zugeführt, um dessen Schwingungsfrequenz zu steuern.
Folglich wird entsprechend dem Ausgangssignal des Phasenvergleichers 13, das in ein Signal mit einem Kurven verlauf, wie er im Prinzip in Fig. 2 (E) dargestellt ist, umgeformt wird, die Ausgangsspannung des Phasenvergleichers 13 in der Zeit zwischen den Zeitpunkten ti und t2 beispielsweise eine Spannung, wie sie an der Stelle 30 in Fig. 2 (A) für eine konventionelle Anordnung dargestellt ist, während sich gemäß der Erfindung eine Spannung ergibt, wie sie an der Stelle 31 dargestellt ist. Folglich ist der lineare Bereich (der Phasenvergleichsarbeitsbereich) der Ausgangsfehlerspannung gegenüber der Phasendifferenz des Eingangssignals des Phasenvergleichers 13 ausgedehnt, und er beträgt mehr als ein Radiant von + 2JT und er erreicht entsprechend in einem weiten Bereich,der größer als ein Radiant von + 2 JT ist, eine Linearität, wie es durch die gestrichelte Linie III in Fig. 2 (A) dargestellt ist. Als eine Folge davon ist der phasenstarre Bereich der phasenstarren Schaltung erweitert.
Wenn das Eingangssignal einen Kurvenverlauf aufweist, wie es durch die Kurve II in Fig. 2 (A) dargestellt ist und ein Signal darstellt, welches sich auf einem Wert unter der entsprechenden Phasendifferenz von einem Radianten von + 2X befindet, dann
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arbeitet die das Korrektursignal bildende Schaltung 19 nicht mehr und die Ausgangsfehlerspannung des Phasenvergleichers wird direkt, wie sie sich aus dem Schleifenfilter 15, der Addierschaltung 16 und dem spannungsgesteuerten Oszillator ergibt, zugeführt. Die phasenstarre Schleife arbeitet damit in der gleichen Weise wie bei einer bekannten Anordnung.
Bei der in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform wird die phasenstarre Schleife gemäß der Erfindung als Winkelmodulationsschaltung für Differenzsignale in einer diskreten mehrkanaligen SchallplattenaufZeichenanordnung verwendet, wobei die winkelmodulierten Differenzsignale und die direkten Summensignale multiplexiert und aufgezeichnet werden; die phasenstarre Schleife gemäß der Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt und kann natürlich auch für andere Anwendungen, beispielsweise gewöhnliche Winkelmodulatoren und Demodulatoren für winkelmodulierte Schwingungen verwendet werden.
Ferner kann anstelle des Phasenvergleichers 13 der oben beschriebenen Ausführungsform eine Multiplizierschaltung verwendet werden und es kann auch ein Schieberegister anstelle des Auf-Ab-Zählers 27 vorgesehen sein. Darüber hinaus kann eine Integrierschaltung anstelle des D/A-Umsetzers 28 vorgesehen sein.
Im folgenden wird nun eine Ausführungsform einer speziellen Schaltung der Schaltungsanordnung mit phasenstarrer Schleife gemäß der Erfindung anhand der Fig. 3A und 3B beschrieben, wobei Schaltungsabschnitte, die den Blöcken in Fig. 1 entsprechen, durch gestrichelte Linien eingerahmt sind und mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind.
Gemäß Fig. 3A wird ein Differenzsignal fn, das dem Eingangsanschluß 10 zugeführt wird, mit Hilfe eines veränderbaren
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Widerstands VR1 auf einen bestimmten Wert eingestellt und es wird dann über einen Eopplungskondensator C1 der PM/FM-Ent-Zerrungsschaltung 11 zugeführt, die Widerstände R1, E2 und R3, einen Kondensator C2 und eine integrierte Schaltung id aufweist. Wenn die Schaltung nur zur Frequenzmodulation verwendet werden soll, dann wird die Entzerrungsschaltung 11 nicht verwendet. Das Signal, das durch die Verzerrungsschaltung 11 hindurchgeleitet worden ist, wird mit Hilfe eines Kopplungskondensators C3 der Addierschaltung 16 zugeführt, die Widerstände RZf bis R9 und Transistoren TI bis Tk enthält, und es wird am Emitter des Transistors T3 mit dem Ausgangs fehler signal des Schleifenfilters 15 gemischt.
Das sich ergebende Ausgangssignal der Addierschaltung 16 wird dem 8. Anschluß einer integrierten Schaltung ic2 des spannungsgesteuerten Oszillators 1? zugeführt, der veränderbare Widerstände VR2 bis VR5, einen Kondensator Ck und die integrierte Schaltung ic2 enthält. Am zweiten Anschluß der integrierten Schaltung ic2 des spannungsgesteuerten Oszillators 17 erhält man ein moduliertes Ausgangssignal mit einem sinusförmigen Verlauf und dieses Signal wird durch den Ausgangsanschluß 18 nach außen abgegeben. Darüberhinaus erhält man an dem 9· Anschluß der integrierten Schaltung ic2 ein moduliertes Ausgangssignal f , das einen rechteckförmigen Verlauf hat und dieses Signal wird dem ersten Anschluß einer integrierten Schaltung ic3 des Phasenvergleichers 13 zugeführt, der veränderbare Widerstände VR6 und VR7, Widerstände RIO, R11 und R12 und die integrierte Schaltung ic3 enthält.
Dem Phasenvergleicher 13 wird am 3. Anschluß seiner integrierten Schaltung ic3 von dem Eingangsanschluß 12 ein Bezugsträgersignal f-L zugeführt und er führt einen Phasenvergleich dieses Bezugsträgersignals f^ mit dem Ausgangssignal fQ des spannungsgesteuerten Oszillators 17 aus. Dieser Phasenvergleicher 13 hat
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einen bestimmten Phasenvergleichsarbeitsbereich von einem Radianten von -2F bis zu einem Radianten von + 2TT .
Das Ausgangssignal des 10. Anschlusses der integrierten Schaltung ic3 dieses Phasenvergleichers 13 wird durch ein für hohe Frequenzen undurchlässiges Filter k9 geleitet, das Widerstände R13 und Rl if und einen Kondensator C5 enthält und in dem der Trägerfrequenzanteil entfernt wird, und es wird dann der Addierschaltung 14 zugeführt. Die Ausgangssignale des zweiten, des vierten und des siebten Anschlusses der integrierten Schaltung ic3 werden entsprechend über Leitungen 12, 13 und Ik integrierten Schaltungen ic/f, ic5 und ic6 der Korrektursignale bildenden Schaltung 19, die in Fig. 3B dargestellt ist, zugeführt. Wenn der V/ert des Eingangssignals f , das durch den Eingangsanschluß 10 zugeführt wird, zunimmt, dann übersteigt die Phasenabweichung des modulierten Ausgangssignals, das am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 1? gebildet wird, den Wert der Radianten + 2T , die phasenstarre Schleife arbeitet nicht mehr phasenstarr und an dem Anschluß des Kondensators C5 des für hohe Frequenzen undurchlässigen Filters erhält man ein Fehlersignal, dessen Verlauf in Fig. 2 (B) dargestellt ist.
Die integrierten Schaltungen icij- bis ic9 stellen diskriminierend die Anstiegszeitdauer der Signale (zu den Zeiten 0 bis tif, ti2
bis ti 6 .) und deren Abfallzeitdauer (zu den Zeiten t^ bis
t12) fest. Es sei dazu'festgestellt, daß die Arbeitsweise des Abschnittes 1+0 der Detektorschaltung, der diese integrierten Schaltungen icif bis ic9 enthält, der Arbeitsweise des Schaltungsabschnitts der Detektoren 22 und 2% und des Inverters 25 in dem Blockschaltbild, das in Fig. 1 dargestellt ist, entspricht.
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Ein abnehmendes Fehlersignal, das man von der integrierten Schaltung ic9 erhält, wird durch ein für hohe Frequenzen undurchlässiges Filter ZfI geleitet, das Widerstände RI6 bis 523, Kondensatoren C6 bis C9, eine Spule Ll und Transistoren T5 und T6 aufweist, und-es wi^d in diesem Filter seine Trägerfrequenzkomponente entfernt, und das Signal wird dann durch eine Differenzierschaltung 20 differenziert, die einen Kondensator CI1+ und einen Widerstand R23 enthält. Die sich ergebenden differenzierten Impulse werden mit Hilfe einer Phasenumkehr-Verstärkerschaltung 45, die Widerstände R34 und R35 und einen Verstärker ic10 in Form einer integrierten Schaltung enthält, in der Phase umgekehrt und stark verstärkt und sie werden dann einer Treiberschaltung 47 zugeführt, die Widerstände R38, R39 und R40, einen Kondensator CI6, Dioden D1 und DE und einen Transistor T9 enthält. Die sich ergebenden differenzierten Ausgangsimpulse dieser Treiberschaltung 47 werden der Kurvenformschaltung eines monostabilen Multivibrators zugeführt, der Widerstände R44 und R45, Kondensatoren C18 und C19 und eine integrierte Schaltung ic12 enthält, und sie steuern diese an.
Andererseits wird ein zunehmendes Fehlersignal, das man durch die integrierte Schaltung ic8 erhält, durch ein für hohe Frequenzen undurchlässiges Filter 42, das Widerstände R24 bis R31» Kondensatoren C10 bis C13, eine Spule 12. und Transistoren T? und T8 enthält, geleitet, wobei die Trägerfrequenzkomponente dieses Signals entfernt wird, und das Signal wird dann mit Hilfe einer Differenzierschaltung 44» die einen Kondensator C15 und einen Widerstand R33 enthält, differenziert. Die sich ergebenden differenzierten Impulse werden mit Hilfe einer Phasenumkehr-Verstärkerschaltung 46, die Widerstände R36 und R37 und einen Verstärker ic11 in Form einer integrierten Schaltung enthält, in der Phase umgekehrt und stark verstärkt und sie werden daraufhin einer Treiberschaltung 48 zugeführt, die Widerstände R4I,
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R42 und Rlf3, einen Kondensator Cl 7, Dioden D3 und DZf und einen Transistor PlO enthält. Die sich ergebenden differenzierten Ausgangsimpulse der Treiberschaltung if8 werden einer Kurvenformschaltung 23 eines monostabilen Multivibrators, der Widerstände Rif6 und RV?, Kapazitäten C20 und C21 und eine integrierte Schaltung ic13 enthält zugeführt und sie steuern diese an, ■
Die sich ergebenden Ausgangsspannungsimpulse der Kurvenformschaltungen 26 und 23 werden dem Auf-Abzähler 27 zugeführt, der einen Widerstand Rif8, Dioden D5, D6 und D7 und integrierten Schaltungen icUf his ic20 enthält. Das sich am Auf-Ab-Zähler 2? ergebende Ausgangssignal wird dem D/A-Umsetzer 28 zugeführt, der Widerstände && bis R52, einen veränderbaren Widerstand VR8, einen Kondensator C22 und eine integrierte Schaltung ic21 enthält. Das sich ergebende Korrektursignal der stufenförmigen Ausgangsspannung, des D/A-Umsetzers 28, das in Fig. 2 (D) dargestellt ist, wird der Addierschaltung 1if zugeführt, die einen Widerstand RI5» einen parallelgeschalteten kombinierten Widerstand aus dem Ausgangswiderstand des vierten Anschlusses der integrierten Schaltung ic21 und dem Widerstandswert des Widerstands Rif9> Widerstände R53> R5*f und R55» einen Kondensator C23 und eine integrierte Schaltung ic22, die in Fig. 3A dargestellt ist, enthält, und es wird dann zu dem Ausgangssignal des Phasenvergleichers 13 hinzuaddiert, das durch ein für hohe Frequenzen undurchlässiges Filter ^9 hindurchgegangen ist.
Das Ausgangssignal der Addier schaltung 1üf, das einem in Fig. 2(E) dargestellten Verlauf aufweist, geht durch einen Fehlersignalverstärker 50, der Widerstände R% bis R61, einen veränderbaren Widerstand VR9, einen Kondensator C2if und eine integrierte Schaltung ic23 enthält, sowie durch das Schleifenfilter 15 hindurch, das V/iderstände R62 und R63 und einen Kondensator C25
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aufweist, wodurch es beträchtlich verstärkt wird und wodurch gleichzeitig die Gleichlaufwinkelfrequenz Wn der Schleife eingestellt wird. Anschließend wird das Signal der Basis des Transistors TJf der oben erwähnten Addierschaltung 16 zugeführt. Das Ausgangssignal der Addierschaltung 16 wird dem spannungsgesteuerten Oszillator 17, so wie es oben beschrieben ist, zugeführt. Es sei festgestellt, daß die Widerstände T60 und R61 und der veränderbare Widerstand VR9 des Verstärkers 50 zusätzlich als eine Gleichspannungsquelle für den spannungsgesteuerten Oszillator 17 dienen.
Wenn die Phasenabweichung in dem Phasenvergleicher 13 nicht einen Radianten von + 2 F enthält, dann arbeitet die das Korrektursignal bildende Schaltung 19 nicht und es wird lediglich das Ausgangssignal des Phasenvergleichers 13» das durch das für hohe Frequenzen undurchlässige Filter if 9 hindurchgegangen ist, der Addierschaltung 1If zugeführt.
Wie bereits oben erwähnt, kann der phasenstarre Bereich der phasenstarren Schleife entsprechend durch das Vorhandensein der Korrektursignale bildenden Schaltung 19 erweitert werden. Dieser phasenstarre Bereich kann hierbei dadurch noch mehr erweitert werden, daß die Zahl der Kopplungsschaltungen in dem Auf-Ab-Zähler 27 und dem D/A-Umsetzer 28 erhöht wird. Wenn insbesondere die Grenzen des Bereichs für den Phasenvergleich des Phasenvergleichers 13 auf Radianten von + 2"JT eingestellt sind und die Anzahl der gekoppelten Schaltungen des Auf-Ab-Zählers 27 und des D/A-Umsetzers 28 η beträgt, dann lassen sich die Grenzen für den entsprechend erweiterten Bereich des Phasenvergleichs durch die Radianten +(2JT+ 2ηίί) darstellen.
Bei der in Fig. 3B dargestellten Ausfuhrungsform sind die Schaltungen durch sechs Leitungen a bis _f miteinander verbunden
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und es werden gewöhnlich fünf miteinander verbundene Schaltungen verwendet. Deshalb sind die Grenzen des Phasenvergleichsbereiches (d.h. die Phasenabweichungsgrenzen) bei einer bekannten phasenstarren Schleife, bei der keine ein Korrektursignal bildende Schaltung 19 vorgesehen ist, gleich den Radianten + 2 JT oder etwa gleich dem Radianten 6,28 und diese Grenzen sind bei der vorliegenden Ausführungsform auf Y/erte erweitert, die bei den Radianten +(27Γ + 2%) liegen, d.h. bei den Radianten oder etwa bei den Radianten 106,8·
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife mit einem Phasenvergleicher mit bestimmten Grenzen für den Phasenvergleichsbereich, der ein Eingangssignal durch einen Eingangsanschluß erhält, und mit einem spannungsgesteuerten Oszillator, der ein schwingendes Ausgangssignal bildet,dessen Schwingungsfrequenz entsprechend einem Steuersignal gesteuert wird, wobei das Schwingungssignal als Ausgangssignal der phasenstarren Schleife nach außen geleitet wird und gleichzeitig dem anderen Eingangsanschluß des Phasenvergleichers zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (19) vorgesehen ist, der das Ausgangssignal des Phasenvergleichers (13) zugeführt wird und die so wirkt, daß sie jedes überschreiten der bestimmten Grenzen bei einer Phasenabweichung des Schwingungsausgangssignals, das dem Phasenvergleicher zugeführt wird, feststellt und ein Korrekturausgangssignal bildet, dass eine Einrichtung (14·) vorgesehen ist, die das Korrekturausgangssignal und ein Fehlerausgangssignal des Phasenvergleichers addiert und dadurch als Ausgangssignal ein addiertes Fehlersignal hervorruft, und daß das addierte Fehlerausgangssignal als Steuersignal dem spannungsgesteuerten Oszillator (17) zugeführt wird.
    2. , Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
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    daß die Einrichtung (19) zur Bildung des Korrektursignals Vorrichtungen (21, itf, Vf, 27, 28) enthält, durch die eine Spannung mit einem stufenförmigen Verlauf als Korrekturausgangssignal gebildet wird und zwar in Abhängigkeit davon, um welches Maß die Phasenabweichung des Ausgangsschwingungssignals des spannungsgesteuerten Oszillators einen bestimmten Grenzwert des Phasenvergleichsbereichs überschreitet.
    3. Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (19) zur Bildung des Korrekturausgangssignals eine Vorrichtung (21) zur Bildung differenzierter Ausgangsimpulse aufweist, die immer dann auftreten, wenn die Phasenabweichung des Schwingungsausgangssignals einen bestimmten Grenzwert des Phasenvergleichsbereichs überschreitet, daß ein Auf-Ab-Zähler (27) in zunehmender Richtung und in abnehmender Richtung entsprechend der Polarität der differenzierten Ausgangsimpulse zählt und daß ein Digital-Analog-Umsetzer (28) das sich ergebende Ausgangssignal des Auf-Ab-Zählers digital-analog umsetzt und noch als Ausgangssignal ein". Korrekturausgangssignal mit einem stufenförmigen Verlauf bildet.
    k» Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (19) zur Bildung des Korrektursignals eine Differenzierschaltung (21) zur Differenzierung des Ausgangssignals des Phasenvergleichers (13) aufweist und differenzierte Ausgangsimpulse positiver Polarität und negativer Polarität bildet, daß sie ferner Detektor-509882/0788
    schaltungen (22, 2Zf) enthält, die die differenzierten Impulse als differenzierte Impulse positiver Polarität und differenzierte Impulse negativer Polarität unterscheiden, die einen Auf-Ab-Zähler (27) zur Zählung in zunehmender Sichtung und in abnehmender Richtung entsprechend der Polarität der differenzierten in der angegebenen Weise unterschiedenen Impulse aufweist, und die ferner einen Digital-Analog-Umsetzer (28) aufweist, der das sich ergebende Ausgangssignal des Auf-Ab-Zählers digital-analog umsetzt und eine Korrekturausgangsspannung mit einem stufenförmigen Verlauf bildet.
    5. Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (19) zur Bildung des Korrektursignals eine Detektorschaltung (Zj-O) aufweist, die die Polarität der Ausgangssignale des Phasenvergleichers unterscheidet, ferner eine Differenzierschaltung (i+3» hh) zur Differenzierung des sich an der Detektorschaltung ergebenden Ausgangssignals und zur Bildung differenzierter Ausgangsimpulse positiver und negativer Polarität aufweist, die einen Auf-Ab-Zähler (27) aufweist, der in zunehmender Richtung, und in abnehmender Richtung entsprechend der Polaritäten der differenzierten Ausgangsimpulse zählt, und die einenDigital-Analog-ümsetzer (28) enthält, der das sich ergebende Ausgangssignal des Auf-Ab-Zählers digital-analog umsetzt und ein Korrekturspannungssignal stufenförmigen Verlaufs als Ausgangssignal bildet.
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    6. Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal, das dem einen Eingangsanschluß des Phasenvergleichers zugeführt wird, eine Trägerschwingung ist, daß ferner eine Vorrichtung (16) vorgesehen ist, die das addierte Fehlerausgangssignal der Addierschaltung und ein moduliertes Eingangssignal addiert und das sich ergebende Ausgangssignal als Steuersignal dem spannungsgesteuerten Oszillator (17) zuführt,und daß ein winkelmoduliertes Signal, das durch Winkelmodulation des Signals mit Hilfe des Eingangsmodulationssignals gebildet wird, als Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators auftritt.
    Rei/Pi.
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