DE2716044A1

DE2716044A1 - Schaltung zum vergleich der frequenzen zweier elektrischer signale

Info

Publication number: DE2716044A1
Application number: DE19772716044
Authority: DE
Inventors: Werner Ing Grad Henze
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson oHG
Priority date: 1977-04-09
Filing date: 1977-04-09
Publication date: 1978-10-19
Also published as: DE2716044C2

Description

Schaltung zum Vergleich der Frequenzen zweier elektrischer
Signale Es sind Rundfunkempfänger bekannt mit elektronischen Speichern, in denen Frequenzen einzelner Sender als digitale Codewörter gespeichert werden können. Auf einen bestimmten Sender kann durch Abruf des zugeordneten gespeicherten Codewortes abgestimmt werden. Die Abstimmung erfolgt automatisch beispielsweise mittels einer PLL-Schaltung. Bei UKW-Empfängern ist das Ausgangssignal des bei diesen Empfängern vorhandenen Ratio-Detektors ein Maß dafür, wie genau auf einen Sender abgestimmt ist. Der Ratio-Detektor hat den Nachteil, daß er abgeglichen werden muß und durch Alterung verstimmt werden kann. Dieser Nachteil ist bei bekanntcn digital arbeitenden Frequ<:nzvergleichern, in denen das Zwischenfrequenz-Signal des Empfängers mit einem Signal mit fester Frequenz verglichen werden kann, vermieden. Die feste Frequenz kann beispielsweise von einem quarzstabilisierten Oszillator abgeleitet sein. Bei einem bekannten Frequenzvegleicher diesser Art (DT-OS 22 38 964) wird je nachdem, ob die variable Frequenz größer oder kleiner als die Vergleichsfrequenz ist, ein positiver oder negativer Impuls erzeugt.
Auch auf anderen Gebieten der Technik als den beschriebenen werden Frequenzvergleicher angewendet. In machen Anwendungsfällen genügt es, daß dr Frequenzvergleicher eine Information liefert, ob eine veränderliche Frequenz mit einer festen Frequenz übereinstimmt oder nicht.
Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der zuletzt genannten Art zu schaffen, mittels der die Frequenzen zweier Signale auf Gleichheit bzw. Ungleichheit miteinander verglichen werden können.
Dieso Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Ein einfaches Ausführungsbeispiel ist in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig 2 Impulsdiagramme zur Schaltung gemäß Fig. 1.
Bei der Erläuterung der Funktionsweise der Schaltung gemäß Fig.
1 wird auf die Impulsdiagramme in Fig. 2 Bezug genommen. Die den in Fig. 2 dargestellten Impulsreihen 11, 12, 15 und 16 zugeordneten Schaltungspunkte in Fig. 1 sind mit den gloichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 ist ein taktflankengesteuertes D-Flip-Flop 1 dargestellt mit einem Eingang D, im folgenden D-Eingang genannt, und einem Takteingang T und Ausgängen Q und Q.
Ein taktflankengesteuertes D-Flip-Flop übernimmt bekanntlich bei einer Flanke des Taktimpulses, z.B. immer bei der positiven Flanke (13-in Fig. 2), den gerade anliegenden logischen Zustand am Eingang auf den Ausgang Q. Wenn am Eingang der logische Zustand gewechselt wird, so wirkt sich dieses erst bei der nächsten positiven Flanke des Taktimpulses auf die Stellung des Flip-Flops 1 aus, sofern der neue logische Zustand am D-Eingang bis zur nächsten positiven Taktflanke beibehalten wird. Ein solches D-Flip-Flop ist z.B. als integrierte Schaltung SN 7474 käuflich.
Die beschriebene Eigenschaft des D-Flip-Flops wird bei der dargestellten Schaltung für den Frequenzvergleich ausgenutzt. Die zu vergleichenden Signale liegen als Rechteckschwingungen 11 und 12 (Fig. 2) mit den logischen Pegeln Null und Eins vor. Das eine Signal 11 ist über eine Eingangsklemme 2 an den D-Eingang des Flip-Flops 1 gelegt und das andere Signal 12 liegt am Takteingang T des Flip-Flops 1. Im dargestellten Fall ist die Frequenz des am D-Eingang liegenden Signals 11 fest mit 25 k}Iz angenommen. Sie ist von einem Quarzoszillator 10 abgeleitet.
Das andere Signal stellt das heruntergeteilte FM-ZF--Signal eines UKW-Überlagerungsemfängers dar. Das ZF-Signal mit einer Frequenz von etwa 1O,? MHz ist über eine Eingangsklemme 4 zugeführt und wird mittels eines Teilers 3 auf die Größe der Vergleichsfrequenz von 25 kEIz heruntergeteilt. Dazu ist ein Teilerverhältnis von 1: 428 erforderlich. Der Quarzoszillator 10 kann zugleich als Referenzsignalquelle einer PLL-Abstimmschaltung zur Abstimmung'des Überlagerungsemfängers dienen. Eine PLL-Abstimmschaltung ist z.B. in der Zeitschrift "radio fernsehen elektronik", 23 (1974), Heft 2, Seite 45 ff. beschrieben.
Die Frequenz des Ausgangssignals 15 des D-Flip-Flops 1 entspricht der Differenz der Frequenzen der beiden an den Eingängen T und D liegenden Signale 11 und 12. Sie ist bei vollkommener Übereinstimmung der Frequenzen dieser Signale 11 und 12 gleich Null, weil dann bei jeder positiven Taktflanke der gleiche logische Zustand am D-Eingang vorgefunden wird. Das Signal 15 ist dem Triggereingang eines taktflankengesteuerten monoflops 6 zugeführt. Am Ausgang des Monoflops 6 steht eine Impulsspannung 16 mit Impulsen definierter Länge. Aus dieser Impulsspannung 16 wird in einem Integrierglied 7 der Gleichspannungs-Mittelwert gebildet. Die Schaltungsteile 6 und 7 stellen einen Frequenz/Gleichspannungs-Wandler dar. Der Gleichspannungs-Mittelwert liegt am Eingang eines Schmitt-Triggers 8.
er Ausgang 9 des Schmitt-Triggers 8 stellt den Ausgang der Frequenzvergleichsschaltung dar.
Die Schaltung arbeitet folgendermaßen: Bei Übereinstimmung der Frequenzen der beiden an den Eingängen D und T des Flip-Flops 1 legenden Signale ist die Ausgangsspannung des Integriergliedes gleich Null. Der Schmitt-Trigger 8 behält also seine Grundtellung. Der der Grundstellung des Schmitt-Triggers zugeordnete logische Zustand an seinem Ausgang 9, z.B. logisch "0", bein-Laltet die Information. daß die beiden Frequenzen am Flip-Flop übereinstimmen. Im beschriebenen tnarendungsfall bedeutet dies, daß der Sender richtig eingestellt ist.
Durch die Verwendung des Monoflops 6 zur Bildung der Gleichspannung aus dem Ausgangssignal des D-Flip-Flops 1 ist wegen der konstanten Impulsbreite der Ausgangsimpulse des Monoflops 6 gewährleistet, daß die Gleichspannung linear mit der Frequenz des Ausgangssignals des D-Flip-Flops 1 ansteigt. Es ist auch möglich anstelle des Monoflops 6 ein Differenzierglied zu verwenden, das aus den Taktflanken der Ausgangsimpulse des D-Flip-Flops 1, z.B. jeweils aus der Vorderflanke, Differenzierimpulse mit konstantem Flächeninhalt erzeugt.
Der Schmitt-Trigger 8 besitzt eine Hysterese, die so bemessen ist, daß einerseits das Ausgangssignal bei sehr geringer Ungleichheit der zu vergleichenden Frequenzen nicht hin und her springt, sondern stabil ist, und andererseits die Empfindlichkeit der Schaltung genügend groß ist. Bei einer bestimmten gegenseitigen Abweichung der Frequenzen an den Eingängen D und T des Flip-Flops 1 steigt die Ausgangsspannung des Integriergliedes 7 so weit an, daß die Ansprechschwelle des Schmitt-Triggers erreicht wird. Beim Überschreiten der Ansprechschwelle schaltet der Schmitt-Trigger um. Damit wechselt der logische Zustand am Ausgang des Schmitt-Triggers 8, z.B. auf logisch "1 lt.
Dieses Ausgangssignal bedeutet, daß die Frequenzen voneinander abweichen, bzw. daß der Sender nicht richtig eingestellt ist.
Der Wert für die Abweichung der Frequenzen an den Eingängen D und T des Flip-Flops 1, bei dem das Signal am Ausgang 9 der Schaltung wechselt, kann durch Justierung der Ansprechschwelle des Schmitt-Triggers 8 oder Änderung der Mono-Flop-Zeit eingestellt werden.
Die beschriebene Schaltung ist z.B. anwendbar bei der Steuerung eines Rundfunkempfangsgerätes mit einem Mikroprozessor. Der Mikroprozessor braucht zur Steuerung ein Informations-Signal, das aussagt, ob ein gespeicherter Sender, der angewählt worden ist, richtig eingestellt ist oder nicht. Ein anderes Anwendungsbeispiel sind PLL-Schaltungen mit großen Zeitkonstanten. Dort kann die beschriebene-Schaltung als Fanghilfe dazu verwendet werden, die Zeitkonstante der PLL-Schaltung bei Annäherung an den synchronisierten Zustand von einem zunächst kleinen Wert auf einen großen Wert umzuschalten.
Die Eingänge T und D der beschriebenen Schaltung sind zueinander gleichwertig. Sie können also vertauscht werden. Die Frequenzen der zu vergleichenden Signale können beide variabel sein oder es kann eine der Frequenzen, wic beschrieben, einen festen Wert besitzen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Schaltung zum Vergleich der Frequenzen zweier elektrischer Signale, beispielsweise zum Vergleich der Frequenz des FM-Zwischenfrequenz-Signales eines UKW-Überlagerungsempfängere mit einer festen Bezugsfrequenz, gekennzeichnet durch ein taktflankengesteuertes D-Flip-Flop (1), an dessen D-Eingang (D) das eine Signal und an dessen Takteingang (T) das andere Signal liegt und durch eine von dem Ausgang des D-Flip-Flops gesteuertes Schwellwertschaltung (6,7,8),deren Ausgangssignal bei einem vorgegebenen Frequenz-Schwellwert umschaltet.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter einen Frequenz/Gleich.spannungs-Wandler (6,7) und einen nachgeschalteten Schmitt-Trigger (8) umfaßt.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenz/Gleichspannungs-Wandler als hintereinandergheschaltete Schaltungsteile ein Monoflop (6) und ein Integrierglied (7) enthält.