DE2929127C2 - - Google Patents
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
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- H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
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Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische
Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Ausgangsgröße
mit einstellbarer Frequenz gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist ihrer grundsätzlichen
Art nach aus der DE-AS 22 40 216 bekannt.
Diese bekannte Schaltungsanordnung ist in Form eines
Phasenregelkreises aufgebaut und enthält einen spannungsgesteuerten
Oszillator, dessen Ausgang über einen
Frequenzteiler mit einem ganzzahlig einstellbaren Teilungsfaktor
an den einen Eingang eines Phasenvergleichers
angeschlossen ist. Der andere Eingang des Phasenvergleichers
ist mit einem Referenzfrequenzoszillator verbunden.
Der Phasenvergleicher vergleicht die Phase des frequenzgeteilten
Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators
mit der Phase des vom Referenzfrequenzoszillator
erzeugten Referenzsignals. In Abhängigkeit vom Ergebnis
dieses Phasenvergleiches wird der spannungsgesteuerte
Oszillator so eingestellt, daß Phasengleichheit
erzielt wird. Die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators,
die gleichzeitig die Ausgangsfrequenz der
Schaltungsanordnung darstellt, kann man durch Verstellen
des Teilungsfaktors in Schritten einstellen, die jeweils
gleich der Referenzfrequenz sind. Zur Einstellung einer
gewünschten Ausgangsfrequenz, die nicht ein ganzzahliges
Vielfaches der Referenzfrequenz ist, enthält die bekannte
Schaltungsanordnung einen Impulsbewerter, der zwischen
den Ausgang des die Ausgangsfrequenz bereitstellenden
spannungsgesteuerten Oszillators und den Eingang des
Frequenzteilers geschaltet ist. Der Impulsbewerter arbeitet
derart, daß er ansprechend auf ihm zugeführte
Steuerimpulse in dem dem Frequenzteiler zugeführten Ausgangssignal
des spannungsgesteuerten Oszillators entweder
Impulse unterdrückt oder Impulse einfügt. Jede
Impulsunterdrückung oder Impulseinfügung führt zu
einer schrittartigen Änderung der Phase zwischen dem
am Ausgang des Frequenzteilers auftretenden Signal und
dem Referenzsignal. Dadurch soll die mittlere Frequenz
dieser beiden Signale in Übereinstimmung miteinander
gebracht werden. Darüber hinaus wird bei dieser bekannten
Schaltungsanordnung eine am Ausgang des Phasenvergleichers
auftretende sägezahnförmige Störspannung
dadurch kompensiert, daß eine mit Hilfe eines Digital/
Analog-Umsetzers aus dem Zählerstand von Dezimalteilern
gewonnene sägezahnförmige Spannung dem Referenzsignal
hinzuaddiert wird, das zuvor selbst in eine sägezahnförmige
Schwingungsform gebracht worden ist.
Bei dem Stand der Technik nach der DE-AS 22 40 216
ist es erforderlich, daß der Impulsbewerter unmittelbar
in die relativ hohe Ausgangsfrequenz eingreift, weil
dort einzelne Impulse unterdrückt oder einzelne Impulse
hinzugefügt werden müssen. Dies bedingt relativ hohe
Schaltgeschwindigkeiten.
Aus den Druckschriften Funktechnik, Jahrgang 31,
1976, Nr. 16, Seiten 480 bis 493, und radio mentor
electronic, Jahrgang 44, 1978, Nr. 4, Seiten 136 bis
139, ist es grundsätzlich bekannt, in einer Synthesizer-
Schaltungsanordnung mit einem Phasenregelkreis Frequenzteiler
vorzusehen, deren Teilungsfaktoren bei konstanter
Ausgangsfrequenz der Schaltungsanordnung geändert
werden, um unter Anwendung von programmierbaren schnell
arbeitenden Zählern einen gewünschten Gesamtteilungsfaktor
zu erhalten, der einem ganzzahligen Vielfachen
einer Referenzfrequenz entspricht.
Aus der Druckschrift Electronics Letters,
25. Mai 1987, Vol. 14, Nr. 11, Seiten 342, 343, ist
ein Phasenregelkreis bekannt, der so ausgelegt ist,
daß er unabhängig vom Wert seiner Schwingungsfrequenz
eine konstante Schleifenverstärkung hat. Auf diese Weise
wird ein Oszillator geschaffen, der nicht instabil
wird, wenn der Teilungsfaktor zur Ausführung einer
Änderung in der Ausgangsfrequenz neu eingestellt wird.
Zum weiteren Stand der Technik wird noch auf die
US-PS 33 37 813 sowie die DE-OS 19 23 297 aufmerksam
gemacht.
Ausgehend von einer elektrischen Schaltungsanordnung
zum Erzeugen einer Ausgangsgröße mit einstellbarer
Frequenz der gattungsgemäßen Art liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, die Einstellbarkeit des spannungsgesteuerten
Oszillators innerhalb seines Frequenzbereiches
auf eine beliebige gewünschte Frequenz und
dementsprechend die Steuerung der Ausgangsfrequenz mit
möglichst einfachen schaltungstechnischen Maßnahmen zu
erreichen. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, daß
man im allgemeinen mit einer wesentlich niedrigeren
Schaltgeschwindigkeit als beim Stand der Technik nach
der DE-AS 22 40 216 arbeiten kann, weil beim Erfindungsgegenstand
der Teilungsfaktor für einen vollständigen
Zyklus der Referenzfrequenz verstellt wird, die beträchtlich
niedriger als der obere einstellbare Bereich der
Ausgangsfrequenz ist. Darüber hinaus bewirken die beanspruchten
Steuerschaltungsmittel im Verein mit den
beanspruchten Verminderungsschaltungsmitteln, daß im
Ausgangssignal keine Phasen- oder Frequenzsprünge hervorgerufen
werden und dennoch der Phasenregelkreis eine
hohe Schleifenbandbreite hat, so daß er auf eine Neueinstellung
der Frequenz mit einem guten Einschwingverhalten
schnell anspricht.
Bevorzugte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung sind in Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand des in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer
nach der Erfindung ausgebildeten Schaltungsanordnung
zum Erzeugen einer Ausgangsgröße mit einstellbarer
Frequenz,
Fig. 2A bis 2F Schwingungsformen bzw. Signalverläufe
zur Erläuterung der Arbeitsweise der in der Fig. 1
dargestellten Schaltungsanordnung,
Fig. 3 ein mehr ins einzelne gehende Blockschaltbild
der Schaltungsanordnung,
Fig. 4A bis 4E Schwingungsformen bzw. Signalverläufe
zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung nach
der Fig. 3 und
Fig. 5 weitere Schwingungsformen bzw. Signalverläufe
zur ausführlichen Erläuterung der Arbeitsweise
der Schaltungsanordnung.
Wie es aus einem in der Fig. 1 dargestellten, vereinfachten
Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
hervorgeht, enthält die gezeigte Schaltungsanordnung
einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 10, der an eine
Ausgangsleitung 12 ein Signal mit einer Ausgangsfrequenz Fo
abgibt. Die Ausgangsleitung 12 ist mit dem einen Eingang
einer durch N teilenden Dividierschaltung 14 verbunden. Die
Dividierschaltung 14 gibt über eine Leitung 16 ein Signal
mit einer Frequenz Fd an einen Phasendetektor 18 ab, der
von einer Referenzquelle 21 über eine Leitung 20 noch ein
Signal mit einer Referenzfrequenz Fr erhält. Der Phasendetektor
18 vergleicht die Phasen der Signale mit den Frequenzen
Fd und Fr und erzeugt ein Steuersignal C an einer
Ausgangsleitung 22. Das Steuersignal C hängt von der festgestellten
Phasendifferenz ab. Die Leitung 22 ist über ein
Tiefpaßfilter 23 und eine Leitung 24 mit dem spannungsgesteuerten
Oszillator 10 verbunden. Die bisher beschriebene
Anordnung arbeitet in einer solchen Weise, daß durch Einstellung
der Frequenz Fo versucht wird, die Frequenzen Fd
und Fr phasengleich zu halten.
Eine Leitung 25 leitet das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten
Oszillators mit der Frequenz Fo an einen
Ausgangsanschluß 26.
Einer Steuereinheit 28 wird Information, beispielsweise
Digitalinformation, über Eingabeleitungen 30 zugeführt.
Die zugeführte Information stellt den Sollwert
für die Ausgangsfrequenz Fo dar. Die Steuereinheit 28
steuert über einen Steuerkanal 32 den Teilerfaktor N der
Dividierschaltung 14 in einer solchen Weise, daß die Frequenz
Fo den Sollwert annimmt. Die Steuereinheit 28 weist
noch eine Ausgangsleitung 34 auf, die mit der Leitung 22
verbunden ist.
Es ist ersichtlich, daß eine Einheitsänderung des
Wertes des Teilerfaktors N den Wert der Ausgangsfrequenz Fo
um einen Betrag ändert, der gleich der Referenzfrequenz Fr
ist. Wenn beispielsweise Fr 100 kHz beträgt und N gleich
10 ist, beträgt die Ausgangsfrequenz Fo gleich 1 MHz. Wenn
nun N auf 11 eingestellt wird, ändert sich der Wert des
Steuersignals C in einer solchen Richtung und um einen solchen
Betrag, daß die Ausgangsfrequenz Fo des spannungsgesteuerten
Oszillators 10 einen Wert von 1,1 MHz annimmt,
und zwar in dem Bestreben, die Frequenz Fd auf 100 kHz zu
halten.
In einer an Hand der Fig. 1 kurz zu beschreibenden
Weise, die dann an Hand der Fig. 2 weiter erläutert wird,
ist die Schaltungsanordnung in der Lage, den Wert der
Frequenz Fo um kleinere Beträge als Fr zu ändern. Dazu
sei zunächst angenommen, daß die Leitungen 22 und 24 unterbrochen
sind. Der Phasendetektor 18 ist somit nicht in
der Lage, die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators
10 zu steuern. Weiterhin sei angenommen, daß Fr gleich
100 kHz, Fo gleich 1,01 MHz und N gleich 10 ist. Daraus
folgt, daß Fd gleich 101 kHz beträgt. Dieser Wert stimmt
somit nicht genau mit der Frequenz Fr überein, die gleich
100 kHz ist. Der Phasendetektor 18 stellt daher einen
Phasenfehler fest. Für jede Periode von Fr werden für Fo
anstelle von 10 Impulsen 10,1 Impulse auftreten, so daß
die Phase pro Periode um 0,1 vorgeschoben wird. Nach 10
Perioden von Fr sind somit bezüglich der Frequenz Fo
101 Impulse aufgetreten, so daß die Phase um eine vollständige
Periode vorgeschoben ist. Während dieser Zeit
wird Fd gegenüber Fr vorrücken, so daß das am Ausgang des
Phasendetektors 18 auftretende Steuersignal C fortschreitend
zunehmen wird. Wenn die Leitung 22 mit dem Steuereingang
des spannungsgesteuerten Oszillators 10 verbunden
wäre, würde das Steuersignal C versuchen, die Frequenz Fo
einzustellen, bis sie genau 1 MHz beträgt.
In einer noch im einzelnen zu beschreibenden Weise
ist aber die Steuereinheit 28 so ausgebildet, daß sie, wenn
die Frequenz Fo um eine vollständige Periode vorgerückt ist,
eine vollständige Periode oder einen vollständigen Zyklus
der Frequenz Fo entfernt oder absorbiert. Dabei wird gleichzeitig
die Phase von Fd eingestellt, so daß Fd in Phase mit
Fr ist. Das Steuersignal C des Phasendetektors fällt somit
auf Null ab.
Da die Frequenz Fo immer noch 1,01 MHz beträgt, baut
sich der Phasenfehler zwischen Fd und Fr erneut auf, und
der Wert des Steuersignals C nimmt erneut zu, bis nach
weiteren 101 Perioden der Frequenz Fo (10 Perioden der
Frequenz Fd) die Steuereinheit 28 wiederum eine vollständige
Periode dieser Frequenz entfernt oder absorbiert.
Zu dieser Zeit fällt das am Ausgang des Phasendetektors
auftretende Steuersignal C erneut auf Null ab.
Als Ergebnis des bis jetzt beschriebenen Vorgangs
nimmt das Steuersignal C eine sägezahnförmige Schwingungsform
an.
In der Fig. 2 ist der Vorgang grafisch dargestellt,
obgleich aus Gründen der Einfachheit für N ein Wert von 2
(anstatt von 10 wie in dem vorstehend beschriebenen Beispiel)
angenommen ist und Fo eine Frequenz von 225 kHz
(anstatt von 1,01 MHz wie in dem vorstehenden Beispiel)
hat. Für jede Periode von Fr erzeugt somit Fo 2,25 Impulse
und wird in der Phase um einen Periodenanteil oder Zyklusanteil
von 0,25 vorgeschoben.
In der Fig. 2 ist Fr durch die Schwingungsform 2 A,
eine mit genau 200 kHz angenommene Frequenz Fo durch die
Schwingungsform 2 B, die in diesem Beispiel tatsächlich
225 kHz betragende Frequenz Fo durch die Schwingungsform 2 C
und Fd durch die Schwingungsform 2 D dargestellt.
In Anbetracht der Frequenzdifferenz zwischen Fr und Fd
stellt der Phasendetektor 18 einen Phasenfehler fest, wenn
er die Phase jedes Impulses von Fr mit der Phase jedes Impulses
von Fd vergleicht. In der Fig. 2E sind die vom Phasendetektor
erzeugten laufenden Abtastungen dargestellt.
In der Fig. 2F sind diese Abtastungen durch senkrechte Linien
entsprechender Höhe gezeigt. Man sieht, daß als Ergebnis
diese Abtastungen linear mit dem Phasenfehler zunehmen.
An Hand eines eingezeichneten Zeitpunktes t 1 kann man
erkennen, daß sich die Frequenz Fo nach vier Zyklen oder
Perioden der Frequenz Fr um eine vollständige Periode oder
um einen vollständigen Zyklus gegenüber ihrem nominellen
Korrekturwert vorgeschoben hat (vgl. gestrichelt eingezeichnete,
geneigte Linien), so daß ein Phasenfehler von
360° auftritt. Während dieser Zeit liefert der spannungsgesteuerte
Oszillator für Fo neun Zyklen oder Perioden,
und zwar anstelle von acht Zyklen oder Perioden, die bei
Fo gleich 200 kHz auftreten würden.
Wie bereits erwähnt, ist die Steuereinheit 28 so ausgebildet,
daß sie beim Auftreten dieser Situation tätig
wird, um eine vollständige Periode der Frequenz Fo zu entfernen
oder zu absorbieren.
Dies ist in der Fig. 2C bei der Stelle A gezeigt.
Dieser Vorgang hat eine entsprechende Wirkung auf die Frequenz
Fd (vgl. Fig. 2D), wobei Fd zurück in Phasengleichheit
mit Fr gebracht wird und eine schrittartige Änderung
im Ausgangssignal des Phasendetektors 18 (vgl. Fig. 2F)
auftritt. Wie man der Fig. 2F entnehmen kann, fällt somit
das Steuersignal C auf Null ab.
Da die Frequenz Fo immer noch 225 kHz beträgt, wird
der Phasenfehler zwischen Fd und Fr erneut aufgebaut, so
daß der Wert des Steuersignals C erneut zunimmt, bis nach
weiteren acht Perioden von Fo die Steuereinheit 28 wiederum
eine vollständige Periode dieser Frequenz entfernt oder
absorbiert, wobei das am Ausgang des Phasendetektors auftretende
Steuersignal C wiederum auf Null abfällt.
Die Entfernung einer vollständigen Periode von Fo wird
in der Praxis durch eine zeitweilige Erhöhung des Wertes
von N um 1 erreicht. Wenn die Dividierschaltung 14 nach
Art eines Ringzählers ausgebildet ist, kann ein vollständiger
Impuls von Fo entfernt werden, vorausgesetzt, daß
N für eine Periode von Fr auf einem erhöhten Wert gehalten
wird.
Falls die Leitung 22 wieder mit dem Steuereingang
des spannungsgesteuerten Oszillators 10 verbunden wäre,
würde sich die gemäß der obigen Erläuterung erzeugte
sägezahnförmige Schwingungsform einem Gleichpegel überlagern.
Der Gleichpegel würde von einem endlichen, aber
sehr kleinen Phasenfehler stammen, der zwischen Fd und
Fr vorhanden sein würde, um die Ausgangsfrequenz Fo
des spannungsgesteuerten Oszillators auf ihren nominell
richtigen Wert zu treiben (1 MHz oder 200 kHz bei den
beiden betrachteten Beispielen), während die sägezahnförmige
Schwingungsform (aufgrund der bereits erläuterten
Umstände) von den zusätzlichen 0,01 MHz oder 25 kHz
stammen würde. Eine bloße Wiederverbindung der Leitung 22
in dieser Weise wäre jedoch nicht ausreichend, da die
sägezahnförmige Schwingungsform eine unannehmbare Modulation
der Frequenz Fo bewirken würde. Andererseits könnte
die sägezahnförmige Schwingungsform auch nicht durch
Filtern beseitigt werden, weil die notwendige Filterung
eine unannehmbare Erhöhung der Ansprechzeit des Systems
mit sich brächte.
Die Steuereinheit 28 ist daher unter Bezugnahme auf
die folgende Beschreibung so ausgebildet, daß sie die
sägezahnförmige Schwingungsform in zwei Stufen entfernt.
Als erstes führt die Steuereinheit zusätzliche Einstellungen
für den Wert von N zwischen den bereits erwähnten
Schrittänderungen aus, wobei die Amplitude der sägezahnförmigen
Schwingungsform begrenzt und ihre Gestalt verändert
wird, und als zweites erzeugt sie (an der Leitung
34) ein Signal, das die Restmodulation zurückdrängt.
Das Ergebnis hiervon ist, daß der Phasendetektor 18
die Ausgangsfrequenz Fo des spannungsgesteuerten Oszillators
genau auf den Sollwert (1,01 MHz oder 225 kHz bei
den beiden Beispielen) steuert, und dennoch in der Steuerschleife
eine zusätzliche Glättung nicht erforderlich ist,
die eine Verzögerung einführen bzw. das Ansprechverhalten
verschlechtern würde. Die Ausgangsfrequenz Fo kann daher
nicht nur in Schritten geändert werden, von denen jeder
einen mit dem Wert von Fr übereinstimmenden Minimalwert
hat, sondern in viel kleineren Schritten oder Inkrementen,
und zwar durch Vornahme momentaner Einstellungen am Teilerfaktor N.
Die im folgenden mit T bezeichnete Periode der sägezahnförmigen
Schwingungsform ändert sich in Abhängigkeit von
der tatsächlichen Frequenzdifferenz zwischen Fo/N und Fr.
Der Mittelwert von Fd wird gleich Fr .
In der Fig. 3 ist die Schaltungsanordnung mit weiteren
Einzelheiten dargestellt, und die Fig. 4 zeigt Schwingungsformen,
die zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung
dienen.
Einander entsprechende Teile sind in den Fig. 1 und 3
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei dem Beispiel nach der Fig. 3 hat der spannungsgesteuerte
Oszillator 10 einen Bereich von 39,4 bis 69,4 MHz,
und der Teilerfaktor N der Dividierschaltung 14 kann zwischen
394 und 694 verändert werden. Die Referenzfrequenz Fr, die
von der Referenzquelle 21 erzeugt wird, beträgt 100 kHz.
Die Steuereinheit 28 weist einen Serien-Parallel-Datenumsetzer
62 auf, der über die Leitung 30 Eingabedaten in serieller
Form erhält. Diese Daten stellen den Sollwert der Ausgangsfrequenz
Fo dar, die am Ausgangsanschluß 26 auftreten soll.
Der Umsetzer 62 hat fünf Ausgangskanäle 68 A, 70 A, 72 A,
74 A und 76 A. Die Kanäle 68 A bis 74 A sind der Übertragung
von Daten zugeordnet, die der Anzahl von 10 Hz, der Anzahl
von 100 Hz, der Anzahl von 1 kHz und der Anzahl von 10 kHz
der Ausgangsfrequenz Fo zugeordnet sind. Diese Kanäle geben
die genannten Daten an einen ersten Akkumulator 78 weiter.
Der fünfte Kanal 76 A überträgt die Daten, die der Anzahl
von 100 kHz der Ausgangsfrequenz Fo zugeordnet sind.
Dieser Kanal ist mit einem Datenaddierer 80 verbunden. Der
Datenaddierer 80 hat einen Ausgangskanal 82, der mit der
Dividierschaltung 14 verbunden ist, um dort den Teilerfaktor
N zu setzen.
Wenn die gewünschte Ausgangsfrequenz oder Sollausgangsfrequenz
Fo 100 kHz oder ein Vielfaches von 100 kHz
betragen soll, befinden sich die Kanäle 68 A bis 74 A jeweils
auf einem Wert von Null, und der Addierer 80 spricht auf
die Information im Kanal 76 A an, um den Teilerfaktor N auf
den geeigneten Wert einzustellen, der fortlaufend beibehalten
wird (unter der Annahme, daß der Akkumulator 78 leer
ist). Wenn die gewünschte Ausgangsfrequenz Fo nicht ein
Vielfaches von 100 kHz betragen soll, befinden sich wenigstens
einige der Kanäle 68 A bis 74 A nicht auf dem Wert Null.
In einer noch zu beschreibenden Weise führt dies dazu, daß
durch den Akkumulator 78 periodische Einheitsänderungen im
Teilerfaktor N vorgenommen werden (in einer zur Entfernung
eines Impulses von Fo äquivalenten Weise).
Der Akkumulator 78 hat vier Stufen 78-1, 78-2, 78-3
und 78-4, und zwar mit je einem Eingang, an den ein entsprechender
der Eingangskanäle 68 A, 70 A, 72 A und 74 A angeschlossen
ist, und mit je einem Ausgang, an den ein entsprechender
der vier Kanäle 68 B, 70 B, 72 B und 74 B angeschlossen
ist. Jede Stufe kann irgendeine der zehn Dezimalzahlen
speichern. Die Stufen sind in Kaskade geschaltet,
so daß eine Stufe, die auf 0 gesetzt wird oder durch 0
läuft, einen Übertragungsimpuls für die nächste Stufe der Reihe
erzeugt. Der Übertragausgang der vierten Stufe (das ist
die Stufe 78-4) ist mit einer Übertragausgabeleitung 86
verbunden.
Der Akkumulator wird von Taktsignalen gesteuert, die
von der Referenzquelle 21 stammen und an einer Leitung 87
auftreten. Die Taktsignale erscheinen somit alle 10 µs.
Die Stufen sind so angeordnet, daß in Abhängigkeit von jedem
Taktimpuls an der Leitung 87 jede Stufe ihren zuvor
akkumulierten Gesamtwert den Eingabedaten hinzuaddiert, die
über die betreffenden Eingangskanäle 68 A, 70 A, 72 A oder
74 A empfangen werden, und an ihrem betreffenden Ausgangskanal
68 B, 70 B, 72 B oder 74 B den neuen akkumulierten Gesamtwert
abgibt (und selbstverständlich diesen Ausgabewert
zur nächsten Stufe weiterleitet).
Der erste Akkumulator 78 hat daher eine Kapazität von
9999. Wenn die Eingangskanäle 68 A bis 74 A eine Frequenz von
10 Hz anfordern, wobei der Kanal 68 A auf die Dezimale 1 und
die Kanäle 70 A, 72 A und 74 A auf Null gesetzt werden, erhöht
sich der Gesamtwert im Akkumulator 78 um 1 bei jedem Taktimpuls
an der Leitung 87. Jeder 10 000. Taktimpuls (alle 0,1 s)
erzeugt daher ein Übertragausgabesignal an der Leitung 86. Die
Übertragausgabesignale erscheinen somit zehnmal pro Sekunde.
Wenn beispielsweise die Eingangssignale an den Kanälen
68 A bis 74 A eine Frequenz von 500 Hz aufrufen, wobei der
Kanal 70 A auf die Dezimale 5 und die Kanäle 68 A, 72 A und
74 A auf Null gesetzt sind, wird der Gesamtwert im Akkumulator
78 bei jedem Taktimpuls um 50 erhöht, so daß an der Leitung
86 ein Übertragausgabesignal bei jedem 200. Taktimpuls
und damit fünfhundertmal pro Sekunde auftritt.
In der Fig. 4A ist gezeigt, wie die Zahl, die durch
die Signale an den Kanälen 68 B, 70 B, 72 B und 74 B dargestellt
ist, fortlaufend bis auf 9999 zunimmt. Die Zunahmegeschwindigkeit
hängt dabei vom Wert der Frequenz ab, die
von den Signalen an den Kanälen 68 A, 70 A, 72 A und 74 A dargestellt
ist. Wenn der Übertragausgabeimpuls (gezeigt in
der Fig. 4B) an der Leitung 86 auftritt, kommt es zu einem
Abfall auf Null.
Der Akkumulator 78 erzeugt somit ein Übertragausgabesignal
an der Leitung 86 mit einer auf eine Sekunde bezogenen
Anzahl, die gleich der Frequenz ist, die dem Akkumulator
über die Kanäle 68 A bis 74 A einprogrammiert wird. Ein Übertragausgabesignal
erscheint somit am Ende einer jeden Periode
T (vgl. Fig. 2F), was noch im einzelnen erläutert
wird.
Es soll ein Fall betrachtet werden, bei dem der gewünschte
Wert bzw. der Sollwert der Ausgangsfrequenz Fo
gleich AB,CD MHz betragen soll. Dies ist gleich ABC,D mal
100 kHz. Im Kanal 76 A treten daher Daten auf, die ABC darstellen,
wohingegen im Kanal 74 A eine Zahl auftritt, die
D mal 10 kHz darstellt. Die Kanäle 68 A, 70 A und 72 A sind
auf Null gesetzt.
In Abhängigkeit von den Eingabedaten am Kanal 76 A
setzt der Addierer 80 den Teilerfaktor N des Dividierers
oder der Teilerschaltung 14 auf ABC, wodurch veranlaßt
wird, daß die phasenverriegelte Schleife die Ausgangsfrequenz
Fo des spannungsgesteuerten Oszillators 10 auf das
ABCfache von 100 kHz oder auf AB,C MHz bringen will. Damit
die Ausgangsfrequenz Fo tatsächlich AB,CD MHz anstatt
AB,C MHz beträgt, ist es erforderlich, daß der Teilerfaktor
N am Ende jeder Periode T um 1 erhöht wird. Die Länge
der Zeitperiode T ist gleich der Zeit, die die Frequenz Fo
benötigt, um genau 360°vorzurücken. Während jeder Periode
(10 µs) von Fr wird die Frequenz Fo um D/10 einer Periode
vorgeschoben. Nach 10/D Perioden von Fr, d. h. nach 100/D µs,
tritt eine Voreilung um eine ganze Periode auf.
Somit ist T = 100/D µs.
Wie erwähnt, ist bei diesem Beispiel der Kanal 74 A
auf eine Zahl gesetzt, die D mal 10 kHz entspricht. Der
Akkumulator 78 erzeugt daher ein Übertragausgabesignal an
der Leitung 86 bei jedem 10/D Taktimpuls an der Leitung 84.
Da die Taktimpulse alle 10 µs auftreten, sind die Übertragausgabesignale
an der Leitung 86 um 100/D µs getrennt. Die
Übertragausgabesignale erscheinen daher an der Leitung 86
mit der Periode T, wie es notwendig ist.
Die Werte der Ausgangssignale an den Kanälen 68 B, 70 B,
72 B und 74 B stellen Bruchteile der Periode T dar. Die Werte
aufeinanderfolgender Ausgangssignale am Kanal 68 B sind daher
um eine Zahl getrennt, die 0,0001 × T darstellt. Im ähnlicher
Weise sind die Werte aufeinanderfolgender Ausgangssignale am
Kanal 70 B um eine Zahl getrennt, die 0,001 × T darstellt.
Die Werte aufeinanderfolgender Ausgangssignale am Kanal 72 B
sind um eine 0,01 × T darstellende Zahl und die Werte aufeinanderfolgender
Ausgangssignale am Kanal 74 B um eine 0,1 × T
darstellende Zahl getrennt. Für irgendein gegebenes Frequenzinkrement,
das mittels der Kanäle 68 A bis 74 A eingestellt
ist, ist die tatsächliche Zahl, die in Abhängigkeit
von jedem Taktimpuls durch die Signale an den Kanälen 68 B
bis 74 B dargestellt ist, dem momentanen Phasenfehler zwischen
Fr und Fd proportional. Dieser Umstand ist aber (in
einer noch zu erläuternden Weise) durch die Tatsache modifiziert,
daß die Kanäle 68 B, 70 B, 72 B und 74 B mit einem
Akkumulator 90 verbunden sind.
Der Akkumulator 90 hat vier Stufen 90-1, 90-2, 90-3
und 90-4. Diese Stufen sind in ähnlicher Weise wie die
Stufen 78-1, 78-2, 78-3 und 78-4 des Akkumulators 78
angeordnet. Dem Akkumulator 90 werden über die Leitung 87 die
Taktimpulse mit dem Intervall von 10 µs zugeführt. Der
Übertragausgang der Stufe 90-4 ist mit einer Übertragausgabeleitung
92 verbunden.
Der Akkumulator 90 integriert somit effektiv das an
den Kanälen 68 B, 70 B, 72 B und 74 B empfangene Signal, und
die an der Leitung 92 auftretenden Übertragausgabesignale
sind in der Fig. 4C dargestellt. An der Leitung 92 erscheint
somit ein Signal mit variablem Tastverhältnis, das
zunimmt, wenn der Inhalt des Akkumulators 78 in Richtung
auf seinen Maximalwert ansteigt. Wenn anfangs der Gesamtwert
im Akkumulator 78 relativ niedrig ist, existiert jedes
Übertragausgabesignal an der Leitung 92 für die Dauer
lediglich eines Taktsignals an der Leitung 87, jedoch füllt sich
der Akkumulator 90 schneller auf als der Gesamtwert im
Akkumulator 78 zunimmt, so daß die Übertragausgabesignale an
der Leitung 92 häufiger auftreten. Während des Auffüllens
des Akkumulators 78 wird zusätzlich jedes Übertragausgabesignal
an der Leitung 92 für einige Taktimpulse gehalten,
da jeder Taktimpuls vom Akkumulator 78 eine Zahl hinein
taktiert, die ausreicht, um unmittelbar den Akkumulator 90
wieder anzufüllen und damit das Übertragausgabesignal an
der Leitung 92 aufrechtzuerhalten. Wenn die in Abhängigkeit
von einem Taktimpuls vom Akkumulator 78 dem Akkumulator
90 zugeführte Zahl mehr als ausreichend ist, und zwar
in Kombination mit dem bereits akkumulierten Gesamtwert
im Akkumulator 90, um den Akkumulator aufzufüllen, wird an
der Leitung 92 ein Übertragausgabesignal erzeugt, und der
verbliebene Rest wird nach der Rücksetzung des Akkumulators
auf Null im Akkumulator 90 gehalten und steht bereit,
um der nächsten Zahl hinzuaddiert zu werden, die in Abhängigkeit
vom nächsten Taktimpuls aus dem Akkumulator 78
in den Akkumulator 90 gegeben wird.
Aus der Fig. 3 geht hervor, daß die Leitung 92 mit
dem Addierer 80 über eine Leitung 94 verbunden ist. Wenn
die Leitung 94 durch das Übertragausgabesignal an der
Leitung 92 erregt ist, zählt der Addierer 80 eine 1 zum
Teilerfaktor N hinzu. Die Leitung 92 ist außerdem über
eine Leitung 96 und ein Verzögerungsglied 98 mit einem
weiteren Eingang des Addierers 80 verbunden. Das Verzögerungsglied
98 wird in Abhängigkeit von Taktimpulsen
betrieben, die an der Leitung 87 auftreten.
Jedes Übertragausgabesignal an der Leitung 92 veranlaßt
somit den Addierer, den Teilerfaktor N der Dividierschaltung
14 um 1 auf (N + 1) zu erhöhen. Am Ende des Taktimpulses,
der dieses Übertragausgabesignal hervorrief,
hat der Teilerfaktor die Tendenz, nach N zurückzukehren.
Der nächste Taktimpuls veranlaßt jedoch das Verzögerungsglied
98 an einer Leitung 99 ein Ausgangssignal abzugeben,
das den Addierer 80 in die Lage versetzt, vom Teilerfaktor
eine 1 zu subtrahieren, so daß er auf (N - 1) umschaltet.
Am Ende dieses Taktimpulses kehrt der Teilerfaktor
nach N zurück. Das Verzögerungsglied 98 und der Addierer
80 bewirken eine Differenzierung der Übertragausgabesignale,
die das Integral der Phase darstellen.
Wenn sowohl der vorangegangene Inhalt des Akkumulators
90 (vor dem Taktimpuls, der das Übertragausgabesignal
erzeugt) als auch der Eingang an den Kanälen 90-1,
90-2, 90-3 und 90-4 hinreichend groß ist, ruft der Taktimpuls
nicht nur ein Übertragausgabesignal hervor, sondern
läßt auch in dem Akkumulator 90 einen solchen Rest,
daß der nächste Taktimpuls ebenfalls ein Übertragausgabesignal
erzeugt. Die Wirkung des Verzögerungsglieds 98
ist derart, daß der Addierer 80 während dieses zweiten
Taktimpulses Eingangssignale über die beiden Leitungen
94 und 99 erhält, und daher der Teilerfaktor auf N
gehalten wird. Der Teilerfaktor wird dann auf (N - 1)
umgeschaltet, und zwar durch das Verzögerungsglied 98 für
die Dauer des ersten Taktimpulses nach Beendigung des
Übertragausgabesignals an der Leitung 92.
Die Wirkung dieses Vorgangs ist in der Fig. 4D
dargestellt, die auch den Ausgang des Phasendetektors 18
zeigt. Dabei hat dieser Ausgang die Form einer Reihe
vertikaler Linien, die die Vorzeichen und Beträge der
laufenden Abtastungen darstellen, die der Detektor 18 beim
Vergleich der Phase jedes Impulses von Fd mit dem entsprechenden
Impuls von Fr erzeugt.
Zu einem Zeitpunkt t 0 wird angenommen, daß Fd und
Fr miteinander in Phase sind. Für die Frequenz Fo wird
angenommen, daß sie sich auf dem Wert befindet, der durch
die Eingabedaten eingestellt ist, und daß sie deshalb nicht
ein ganzzahliges Vielfaches von Fr ist (wegen des Frequenzinkrementes,
das durch die Signale an den Kanälen 68 A,
70 A, 72 A und 74 A eingestellt ist). Vom Phasendetektor 18
wird daher zwischen Fd und Fr ein zunehmender Phasenfehler
erfaßt, der über die Zeitspanne zwischen t 0 und t 1 dargestellt
ist (Fig. 4D). Zur Zeit t 1 tritt aber das erste
Übertragausgabesignal an der Leitung 92 auf (vgl. Fig. 4C).
Wie oben erläutert, wird dadurch veranlaßt, daß N auf
(N + 1) anwächst, dann auf (N - 1) abnimmt und schließlich auf
N zurückkehrt. Dies findet innerhalb dreier Taktimpulse
statt, und verzögert Fd gegenüber Fr, so daß die Voreilung
von Fd gegenüber Fr in eine Nacheilung von Fd gegenüber
Fr geändert wird. Das Ausmaß der Phasenverzögerung ist im
wesentlichen gleich der Anhäufung der Phasenvoreilung,
die vom Phasendetektor 18 bis zum Zeitpunkt t 1 erfaßt wird.
Der Phasendetektor 18 spricht daher durch Erzeugen eines
Ausgangssignals (bei t 1, vgl. Fig. 4D) von entgegengesetztem
Vorzeichen gegenüber den vorangegangenen Ausgängen und
von einem Betrag, der etwa gleich deren Summe ist. Das Ausgangssignal
C des Phasendetektors fällt daher im wesentlichen
auf Null ab.
Nach der Zeit t 1 wenn N seinen vorangegangenen Wert
angenommen hat, baut sich das Ausgangssignal C des Phasendetektors
erneut in derselben Richtung wie zwischen den
Zeitpunkten t 0 und t 1 auf, bis zur Zeit t 2 ein weiteres
Ausgabeübertragsignal an der Leitung 92 auftritt (vgl.
Fig. 4C), und wiederum eine Zunahme des Wertes N (um 1)
verursacht wird, der dann eine Abnahme auf (N - 1) folgt
mit anschließender Rückkehr zu N. Das Ausgangssignal C
des Phasendetektors ändert daher erneut sein Vorzeichen
und wächst im Betrag an, um die vorausgegangenen akkumulierten
laufenden Abtastungen zurückzubringen. Das Steuersignal
C kehrt dann wieder etwa auf Null zurück.
Dieser Vorgang wird fortgeführt, wie man es durch
Vergleich der Fig. 4C und 4D erkennen kann. Aus den Fig. 4C
und 4D geht hervor, daß, wenn der Inhalt des Akkumulators
90 während der Periode T zunimmt, jedes Übertragausgabesignal
an der Leitung 92 für mehr als einen Taktimpuls
existieren kann und daß daher nach der anfänglichen
Umschaltung auf (N + 1) der Teilerfaktor für diese
Zeitspanne auf N gehalten wird, bis nach Beendigung des
Übertragausgabesignals eine vorübergehende Umschaltung
auf (N - 1) erfolgt. Das bedeutet, daß Fd für diese Zeit,
während der sich das Ausgangssignal C des Phasendetektors
in der entgegengesetzten Richtung aufbaut (positiv
in Fig. 4D), in einer phasennacheilenden Beziehung zu Fr
gehalten wird, bis, nachdem der Teilerfaktor auf (N - 1)
gegangen ist und dann auf N zurückgekehrt ist, Fd und Fr
zurück in ihre ursprüngliche Phasenbeziehung gebracht
werden und das Signal C jetzt sein Vorzeichen ändert und
sich wieder im negativen Sinne aufbaut.
Zur Zeit t n tritt somit das Übertragausgabesignal an
der Leitung 86 auf (vgl. Fig. 3 und 4B), wenn Fd und Fr
in Phase sind und das Ausgangssignal C des Phasendetektors Null ist.
Der Vorgang wiederholt sich dann.
Das Ergebnis hiervon ist, daß das Signal C keine
sägezahnförmige Schwingungsform, sondern eine wesentlich
kleinere Restschwingungsform aufweist, die sich innerhalb
der Periode T um Null herum verändert.
In der Fig. 5 ist der erläuterte Vorgang in einer
anderen Weise dargestellt.
In der Fig. 5 ist lediglich zur Vereinfachung der
graphischen Darstellung angenommen, daß der Akkumulator 78
eine Kapazität von 20 hat und daß die durch die Signale an
den Kanälen 68 A bis 74 A dargestellte Eingabezahl gleich 1
ist. In der Fig. 5 ist bei A der Inhalt des Akkumulators
78 dargestellt, der beim Auftreten der aufeinanderfolgenden
Taktimpulse anwächst. Bei B ist der anwachsende Inhalt
des Akkumulators 90 gezeigt.
Sobald der Akkumulator 78 oder 90 den Wert 20
erreicht, erzeugt er ein Übertragausgabesignal an der Leitung
86 oder 92. In der Fig. 5 sind bei C die
Übertragausgabesignale
an der Leitung 92 vom Akkumulator 90 gezeigt
(dargestellt durch 1), und bei D sind die Signale
an der Ausgangsleitung 99 vom Verzögerungsglied 98
gezeigt (dargestellt durch -1).
Die an der Leitung 86 durch den Akkumulator 78 erzeugten
Übertragausgabesignale sind in der Fig. 5 bei E
zu sehen.
Wie bereits erwähnt, veranlaßt jedes Signal an der
Leitung 94, daß der Addierer 80 den Teilerfaktor N auf
(N + 1) erhöht, wohingegen jedes Signal an der Leitung 99
den Addierer 80 veranlaßt, den Teilerfaktor N auf (N - 1)
zu vermindern. Wenn die beiden fraglichen Signale gleichzeitig
an den Leitungen 94 und 99 vorhanden sind, hält der
Addierer 80 einen Teilerfaktor von N aufrecht. In der
Fig. 5 ist bei F die Gesamtwirkung der Übertragausgabesignale
an der Leitung 92 auf den Teilerfaktor dargestellt.
In der Fig. 5 sind bei G die sich ergebenden Änderungen
im Wert von Fd graphisch dargestellt. Dabei ist
der Wert, den Fd hat, wenn der Teilerfaktor gleich N ist,
mit Fd (N) bezeichnet. In entsprechender Weise ist der Wert
von Fd für den Teilerfaktor von (N + 1) mit Fd (+) und für
den Teilerfaktor von (N - 1) mit Fd (-) bezeichnet.
Die entsprechende Änderung in der Phase von Fd in
bezug auf Fr ist in der Fig. 5 bei H gezeigt.
Die Darstellungen bei I und bei J in der Fig. 5
entsprechen den Darstellungen bei G und H, zeigen aber den
Verlauf für die Frequenz und die Phase bei fehlendem Akkumulator
90. Die bei H und J eingezeichneten gestrichelten
Linien stellen die ideale Phasenänderung dar.
Ein Vergleich zwischen den bei H und bei J in der
Fig. 5 dargestellten Verläufen zeigt, daß die Wirkung des
Akkumulators 90 darin besteht, während jeder Periode T die
Frequenz Fd und die Frequenz Fr teilweise miteinander in
Phase zu bringen, so daß die gesamte Phasenänderung bis
zum Ende der Periode nicht verzögert wird.
Wie es an Hand der Fig. 4D erläutert wurde, ist das
Restphasensignal am Detektorausgang ein Signal, das sich
um einen Mittelwert herum (nominal Null) ändert und das in
der Fig. 5 bei H in der Änderung der eingezeichneten Kurve
bezüglich der gestrichelten Linie wiederspiegelt.
Um diese restliche Schwingungsform zu entfernen, weisen
die Stufen 90-3 und 90-4 des Akkumulators 90
Ausgangskanäle 72 C und 74 C auf. An diesen Kanälen erscheinen die
momentanen Gesamtwerte in den Stufen 90-3 und 90-4. Diese
Gesamtwerte werden einem Digital-Analog-Umsetzer 100 zugeführt.
Die Ausgangsleitung dieses Digital-Analog-Umsetzers
ist die Leitung 34, die über einen kleinen Kondensator
104 angeschlossen ist, um ihr Ausgangssignal mit
dem Ausgangssignal des Phasendetektors 18 auf der Leitung
22 zu summieren.
Der einer Dezimalzahl entsprechende Ausgang an den
Kanälen 72 C und 74 C nimmt schrittweise in Abhängigkeit von
dem Auftreten jedes Taktimpulses an der Leitung 87 zu, bis
der Akkumulator angefüllt ist und mit dem Zählvorgang von
neuem beginnt. Die Größe oder der Betrag jeder schrittweisen
Zunahme dieser Zahl hängt von der Größe oder dem
Betrag der Phasenausgangssignale an den Kanälen 68 B, 70 B,
72 B und 74 B des Akkumulators 78 ab. Diese Phasenausgänge
hängen wiederum von der Frequenz ab, die die Daten an den
Kanälen 68 A, 70 A und 72 A und 74 A aufrufen. Die Änderung in
der Zahl, die in Abhängigkeit von jedem Taktimpuls durch
die Phasenausgänge an den Leitungen 68 B, 70 B, 72 B und 74 B
dargestellt wird, ist dem Phasenfehler proportional, der
während der entsprechenden Periode der Referenzfrequenz
Fr zwischen dieser Frequenz und der Frequenz Fd herrscht.
Die durch die Ausgangssignale an den Kanälen 72 C und 74 C
dargestellte Zahl ändert sich somit proportional mit dem
akkumulierten Phasenfehler zwischen Fd und Fr und ist in
der Fig. 4E dargestellt. Dieses Ausgangssignal stimmt
daher mit der resultierenden Schwingungsform des Steuersignals
C überein.
Nach Umsetzung in die analoge Form im Digital-Analog-Umsetzer
100 und nach entsprechender Maßstabseinstellung
wird die in der Fig. 4E dargestellte Schwingungsform über
den kleinen Kondensator 104 gegen das Signal C an der
Leitung 22 geschaltet. Der Kondensator 104 dient zum Differenzieren
des analogen Ausgangssignals, das infolge seiner
Erzeugung durch den Akkumulator 90 das Integral der Phase
darstellt.
Das Ausmaß der Maßstabseinstellung, die erforderlich
ist, damit das analoge Ausgangssignal vom Umsetzer 100
genau mit den Änderungen im Signal C übereinstimmt, hängt
von der Frequenz Fd ab. Diese Frequenz wird daher über
eine Leitung 106 einen Impulsfrequenz-Spannung-Umsetzer
108 zugeführt, der an einer Leitung 110 ein Steuersignal
abgibt, das die geeignete Maßstabsänderung des Ausgangssignals
des Umsetzers 100 vornimmt.
Auf diese Weise kann die Ausgangsfrequenz Fo
inkremental in Schritten eingestellt werden, die viel kleiner
(in diesem Beispiel bis hinunter zu 10 Hz) als der
Frequenzwert der Referenzfrequenz Fr sind. Dies wird durch
periodische Einheitseinstellungen des Teilerfaktors N
erreicht. Dabei wird die sich ergebende sägezahnförmige
Schwingungsform, die der Phasendetektor sonst liefern
würde, ohne Filterung, die sonst die Ansprechzeit des
Systems beeinträchtigen würde, im wesentlichen auf Null
reduziert. Dieses Reduzieren der sägezahnförmigen
Schwingungsform des Phasendetektors wird
hauptsächlich durch die halbkontinuierlichen Einstellungen
in der Phasendifferenz zwischen Fd und Fr erreicht,
wodurch der Aufbau einer zu großen Phasendifferenz verhindert
wird. Es ist daher lediglich noch erforderlich,
die sich ändernde Restschwingungsform des Phasendetektors
mit Hilfe eines analogen Signals zu beseitigen. Die
Genauigkeitsanforderungen des dabei verwendeten Analog-Digital-Umsetzers
bewegen sich in praktischen Grenzen.
Bei einer Modifikation kann die Steuereinheit 28 derart
ausgebildet werden, daß sie periodische Einstellungen
am Wert von Fr vornimmt. Dies gestattet, daß man die
Zeitperiode T hinsichtlich ihrer Länge vermindern kann.
Claims (5)
1. Elektrische Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Ausgangsgröße
mit einstellbarer Frequenz, enthaltend einen spannungsgesteuerten
Oszillator zum Erzeugen eines Ausgangssignals
mit einer gewünschten Frequenz, einen Frequenzteiler mit einem
ganzzahlig einstellbaren Teilungsfaktor zur Teilung der ihm
zugeführten Ausgangsfrequenz, einen Referenzfrequenzoszillator
zum Erzeugen eines Referenzsignals, einen Phasenvergleicher zum
Vergleich der Phase des frequenzgeteilten Ausgangssignals mit
der Phase des Referenzsignals und zur Abgabe einer aus diesem
Vergleich hervorgegangenen Ausgangsgröße, deren Vorzeichen und
Betrag von der ermittelten Phasendifferenz abhängen, und eine
Verbindung zum Zuführen der Ausgangsgröße des Phasenvergleichers
zu dem spannungsgesteuerten Oszillator zur Steuerung der
Ausgangsfrequenz, gekennzeichnet durch
Steuerschaltungsmittel (28; oder 78, 80) zum periodischen Erzeugen
einer Änderung der Phasendifferenz zwischen dem frequenzgeteilten
Ausgangssignal (Fd) und dem Referenzsignal (Fr) durch
Verstellen des Teilungsfaktors (N) für einen vollständigen Zyklus
des Referenzsignals mit einer solchen Periode und einem
solchen Ausmaß, daß das frequenzgeteilte Ausgangssignal (Fd)
und das Referenzsignal (Fr) zeitweilig in Phase gebracht werden
und die Ausgangsgröße des Phasenvergleichers (18) am Ende einer
jeden solchen Periode im wesentlichen auf einen Bezugswert gebracht
wird, jedoch innerhalb einer jeden solchen Periode Änderungen
in dieser Ausgangsgröße auftreten, und durch Verminderungsschaltungsmittel
(28; oder 90 und 100) zur wesentlichen
Verminderung der durch das Verstellen des Teilungsfaktors (N)
bedingten Änderungen in der Ausgangsgröße des Phasenvergleichers
(18) innerhalb einer jeden solchen Periode, so daß der
Mittelwert der geteilten Frequenz (Fd) der gleiche wie der der
Referenzfrequenz (Fr) ist, der Wert der Ausgangsfrequenz (Fo)
vom Wert der Referenzfrequenz (Fr), vom Wert des Teilungsfaktors
(N) sowie von der Länge der genannten Periode abhängt und
die Änderung der Phasendifferenz zwischen dem frequenzgeteilten
Ausgangssignal (Fd) und dem Referenzsignal (Fr) keine
Phasen- oder Frequenzsprünge im Ausgangssignal (Fo) hervorruft.
2. Schaltungsanordnungen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerschaltungsmittel zum Verursachen der Änderung der
Phasendifferenz zwischen dem frequenzgeteilten Ausgangssignal
und dem Referenzsignal (Fr) enthalten: eine Schaltung (62, 68 A
bis 76 A), die auf den gewünschten Wert für die Ausgangsfrequenz
(Fo) anspricht, um daraus denjenigen Teil abzuleiten, der nicht
ein ganzzahliges Vielfaches der Referenzfrequenz (Fr) ist, eine
Schaltung (78), die auf den abgeleiteten Teil anspricht, um eine
Folge von ersten Steuersignalen (86) mit der Periode des genannten
abgeleiteten Teils zu erzeugen, und eine Schaltung (80), die
auf jedes erste Steuersignal anspricht, um den Teilungsfaktor
um eins zu verstellen.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verminderungsschaltungsmittel eine Einstellschaltung
(28; oder 90, 80) aufweisen, die innerhalb jeder Periode der
Änderung der Phasendifferenz zwischen dem frequenzgeteilten
Ausgangssignal (Fd) und dem Referenzsignal (Fr) wirksam ist,
um wiederholte und zeitweilige Verschiebungen in der Phase des
frequenzgeteilten Ausgangssignals (Fd) in bezug auf das Referenzsignal
(Fr) zu veranlassen, und zwar durch eine zeitweilige
Änderung des Wertes des Teilungsfaktors (N) des Frequenzteilers
(14) in einem Sinn, gefolgt durch eine zeitweilige
Änderung vom gleichen Betrag im entgegengesetzten Sinn, wodurch
die Wirkung, die sonst auf das Ausgangssignal von den bis zu
dieser Verschiebung vom Phasendetektor (18) erfaßten Phasendifferenzen
ausgeübt werden würde, aufgehoben wird, und daß eine
Schaltung (28, 34; oder 100) vorgesehen ist, die die Restveränderungen
im Ausgangssignal des Phasendetektors (18) zwischen
den genannten Verschiebungen aufhebt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verminderungsschaltungsmittel enthalten: eine Interpolationsschaltung,
die bei jedem einer Vielzahl von innerhalb
jeder genannten Periode verteilten Zeitpunkten wirksam ist,
um die zeitweilige relative Phasenverschiebung zwischen der
geteilten Frequenz und der Referenzfrequenz mit einem solchen
Wert zu erzeugen, daß die von dem Phasendetektor (18) bis zu
dem Zeitpunkt bestimmte, akkumulierte Phasendifferenz zwischen
dem frequenzgeteilten Ausgangssignal (Fd) und dem Referenzsignal
(Fr) im wesentlichen aufgehoben wird, und eine Analogschaltung
(100), die ein in bezug auf die Restveränderung in
der Ausgangsgröße des Phasendetektors (18) entgegengesetztes,
aber sonst im wesentlichen gleiches analoges Ausgangssignal
liefert.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Interpolationsschaltung enthält: eine Schaltung (78),
die bei der Referenzfrequenz (Fr) wirksam ist, um eine Folge
zweiter Steuersignale (68 B bis 74 B) zu erzeugen, deren Werte
sich fortschreitend synchron mit dem Referenzsignal (Fr) um
einen Betrag ändern, der vom Wert desjenigen Teils des gewünschten
Wertes für die Ausgangsfrequenz (Fo) abhängt, der
nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Referenzfrequenz (Fr)
ist, und eine Schaltung (90), welche die Werte der zweiten
Steuersignale integriert und jedesmal, wenn der integrierte
Wert einen vorbestimmten Pegel erreicht, ein drittes Steuersignal
(92) erzeugt, das jeweils die genannte momentane
Phasenverschiebung verursacht.
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