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Schaltungsanordnung zur Steuerung einer intern erzeugten
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Impulsfolgefrequenz, die wesentlich höher ist als eine steuernde,
externe Impulsfolgefrequenz.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung
einer intern erzeugten Impulsfolgefrequenz, die um den Faktor n mindestens tausendmal
höher ist als eine steuernde, externe Impulsfolgefrequenz, wobei die intern erzeugte
Impulsfolgefrequenz mit Hilfe eines steuerbaren Oszillators erzeugt wird, wobei
mit Hilfe eines Frequenzteilers die intern erzeugte Impulsfolgefrequenz um den Faktor
n geteilt und eine interne Vergleichsfrequenz gewonnen wird, wobei mit einem Frequenzdiskriminator
eine Regelspannung gewonnen wird, welche die Phasendifferenzen der internen Vergleichs
frequenz und der externen Impulsfolgefrequenz signalisiert und wobei mit der Regelspannung
der steuernde Oszillator nachgeregelt wird.
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Gemäß einem internen Stand der Technik wird mit einem steuerbaren
Oszillator die interne Impulsfolgefrequenz erzeugt, die mindestens tausendmal höher
ist als die steuernde externe Impulsfolgefrequenz. Mit einem Frequenztei-
ler
wird aus der internen Impulsfolgefrequenz eine interne Vergleichsfrequenz gewonnen.
Mit Hilfe eines Phasendiskriminators wird eine Regelspannung erzeugt, welche die
Phasendifferenzen zwischen der -steuernden externen Impulsfolgefrequenz und der
internen Vergleichs frequenz signalisiert. Mit dieser Regelspannung wird der steuerbare
Oszillator gesteuert.
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Falls gemäß dem beschriebenen internen Stand der Technik der steuerbare
Oszillator einen großen Ziehbereich besitzt, dann ist nur eine relativ kleine Frequenzkonstanz
zu erwarten, so daß sich relativ große Abweichungen der intern erzeugten Vergleichs
frequenz und der steuernden externen Impulsfolgefrequenz ergeben können. Ein derartiger
Oszillator mit großem Ziehbereich hat somit den Nachteil, daß bei der Nachregelung
der intern erzeugten Impulsfolgefrequenz relativ grcße Phasensprünge auftreten.
Der steuerbare Oszillator mit großem Ziehbereich ermöglicht aber eine kurze Phasenabgleichzeit.
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Falls gemäß dem internen Stand der Technik ein steuerbarer Oszillator
mit kleinem Ziehbereich verwendet wird, dann ist eine hohe Frequenzkonstanz zu erwarten.
Unter dieser Voraussetzung ergeben sich relativ kleine Phasensprünge der intern
erzeugten Impulsfolgefrequenz. Die Verwendung eines derartigen Oszillators mit kleinem
Ziehbereich hat aber den Nachteil, daß lange Phasenabgleichszeiten zu erwarten sind.
Dies insbesondere sowohl beim Einschalten der Schaltungsanordnung als auch bei Änderungen
der steuernden externen Impulsfolgefrequenz.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zur Steuerung einer internen Impulsfolgefrequenz anzugeben, die sich einerseits
durch eine kurze Phasenabgleichzeit - insbesondere beim Einschaiten der Schaltungs-
anordnung
- auszeichnet, und bei deren Verwendung andererseits nur kleine Phasensprünge bei
der Nachregelung der intern erzeugten Impulsfolgefrequenz auftreten.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
zwei mit der Regelspannung gesteuerte Oszillatoren vorgesehen sind, von denen der
erste Oszillator einen großen Ziehbereich und der zweite Oszillator als Quarzoszillator
einen kleinen Ziehbereich besitzt, daß ein Regelspannungsbereichindikator vorgesehen
ist, dem die Regelspannung zugeführt wird und der eine Indikatorspannung abgibt,
die relativ große bzw. relativ kleine Phasendifferenzen der internen Vergleichsfrequenz
und der externen Frequenz signalisiert und daß mit der Regelspannung eine Schaltstufe
gesteuert wird, die bei großen bzw. kleinen Phasendifferenzen den ersten Oszillator
bzw. den zweiten Oszillator mit dem Eingang des Frequenzteilers verbindet.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich sowohl durch
kurze Phasenabgleichzeiten als auch durch kleine Phasensprünge aus, weil zur Erzeugung
der internen Impulsfolgefrequenz bei großen Phasendifferenzen immer der Oszillator
mit großem Ziehbereich und bei kleinen Phasendifferenzen immer der Oszillator mit
kleinem Ziehbereich herangezogen wird.
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Zur rationellen Umschaltung der verwendeten Oszillatorfrequenzen ist
es zweckmäßig, daß der Regelspannungsbereichindikator eine erste bzw. zweite Schwellwertstufe
enthält, von denen die erste Schwellwertstufe mit einem ersten Binärsignal Regelspannungen
signalisiert, die größer als eine vorgegebene erste Referenzregelspannung sind,
und von denen die zweite Schwellwertstufe mit einem zweiten Binärsignal Regelspannungen
signalisiert, die kleiner als eine vorgegebene zweite Referenzregelspannung sind
und
daß mit Hilfe einer Logikschaltung in Abhängigkeit vom ersten
bzw. zweiten Binärsignal die Indikatorspannung gewonnen wird.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Figuren 1 bis 4 erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung entsprechend
dem internen Stand der Technik, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, Fig. 3 einen Regelspannungsbereichinaikator und Fig. 4 eine Charakteristik
des in Fig. 3 dargestellten Phasendiskriminators.
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Fig. 1 zeigt den Phasendiskriminator DIS, den Tiefpaß TP, den steuerbaren
Oszillator VCO und den Frequenzteiler FT. Diese Schaltungsanordnung hat die Aufgabe,
die intern erzeugte Impulsfolgefrequenz F mit Hilfe der externen Impulsfolgefrequenz
fex zu steuern. Die steuernde externe Impulsfolgefrequenz fex kann beispielsweise
75 Hz betragen. Die zu erzeugende interne Impulsfolgefrequenz F beträgt das n-fache
der steuernden Impulsfolge fex. Mit dem Faktor n=25600 ist die interne impulsfolgefrequenz
F wesentlich höher als die steuernde externe Impulsfolgefrequenz fex.
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Die interne Impulsfolgefrequenz F wird mit dem steuerbaren Oszillator
VCO erzeugt. Der Frequenzteiler FT arbeitet mit einem Teilungsverhältnis von n:1,
so daß sich die Vergleichsfrequenz fin ergibt, die ungefähr gleich der steuernden
Impulsfolgefrequenz fex ist. Mit Hilfe des Phasendiskriminators DIS wird die Regelspannung
Ur gewonnen, welche die Phasendifferenzen der steuernden Impulsfolgefrequenz fex
und der internen Vergleichs frequenz fin signalisiert. Der Tiefpaß TP bewirkt eine
Glättung dieser Regel-
spannung Ur. Mit der gewonnenen geglätteten
Regelspannung wird der steuerbare Oszillator VCO gesteuert.
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Falls der Oszillator VCO einen großen Ziehbereich besitzt, dann ist
keine allzu große Frequenzkonstanz zu erwarten.
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Unter dieser Voraussetzung ergeben sich relativ große Abweichungen
der intern erzeugten Vergleichs frequenz fin und der steuernden Frequenz fex. Derartige
große Abweichungen bewirken große Phasensprünge bei der Nachregelung der internen
Impulsfolgefrequenz F. Wenn diese Impulsfolgefrequenz F beispielsweise zur Steuerung
eines in Fig.
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1 nicht dargestellten Modems verwendet wird, dann kann die Synchronisierung
dieses Modems außer Tritt fallen, weil einzelne Schaltungsanordnungen dieses Modems
derartigen großen Phasensprüngen der Impulsfolgefrequenz F nicht folgen können.
Bei dieser Überlegung wurde zunächst eine verhältnismäßig konstante, steuernde Impulsfolgefrequenz
fex vorausgesetzt. Falls zusätzlich auch mit relativ großen Schwankungen der steuernden
Impulsfolgefrequenz fex zu rechnen ist, dann ergeben sich bei der Nachregelung der
Impulsfolgefrequenz F umso größere Phasensprünge, welche beispielsweise ein angeschlossenes
Modem erst recht nicht verkraften kann.
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Um größere Phasensprünge bei der Nachregelung der Impulsfolgefrequenz
F zu vermeiden, kann als Oszillator VCO ein Quarzoszillator mit hoher Frequenzkonstanz
verwendet werden. Unter dieser Voraussetzung sind die Abweichungen der Vergleichsfrequenz
fin von der steuernden Frequenz fex verhältnismäßig klein, so daß bei der Nachregelung
der Impulsfolgefrequenz F nur kleine Phasensprünge zu erwarten sind. Ein Quarzoszillator
hat aber nur einen kleinen Ziehbereich, so daß der Phasenabgleich betreffend die
Vergleichsfrequenz fin und die steuernde Frequenz fex relativ lange dauert. Wenn
beispielsweise die Impulsfolgefrequenz
F zum Betrieb von Modems
verwendet wird, kann es bereits ein entscheidender Nachteil sein, wenn derartige
Modems eine Sekunde lang wegen der langen Phasenabgleichzeit nicht zur Datenübertragung
zur Verfüguna stehen. Es kann auch nachteilig sein, wenn bei Schwankungen der steuernden
Impulsfolgefrequenz fex der Phasenabgleich der Vergleichsfrequenz fin und der steuernden
Impulsfolgefrequenz fex zu lange dauert.
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Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Schaltungsanordnung,
mit Hilfe der die Impulsfolgefrequenz F einerseits relativ schnell und andererseits
mit vergleichsweise kleinen Phasensprüngen nachregelbar ist. Diese Schaltungsanordnung
besteht aus dem Phasendiskriminator DIS, dem-Tiefpaß TP, dem ersten Oszillator VCO1
mit relativ großem Ziehbereich, aus dem zweiten Oszillator VC02 mit kleinem Ziehbereich,
aus dem Regelspannungsbereichindikator RBI, aus der Schaltstufe SCH und aus dem
Frequenzteiler FT. Der Phasendiskriminator DIS erzeugt wieder wie im Fall der Fig.
1 die Regelspannung Ur, welche die Phasendifferenz zwischen der Vergleichsfrequenz
fin und der steuernden Frequenz fex signalisiert. Die Regelspannung Ur wird mit
dem Tiefpaß TP geglättet und mit der geglätteten Regelspannung werden die beiden
Oszillatoren VC01 und VC02 geregelt. Dabei wird als Oszillator VC02 ein regelbarer
Quarzoszillator vorausgesetzt. ueber den Schalter SW der Schaltstufe SCH erhält
der Frequenzteiler FT entweder die Impulsfolgefrequenz des Oszillators VC01 oder
diejenige des Oszillators VC02. Die Schalterstellungen des Schalters SW werden mit
Hilfe der Indikatorspannung Ui eingestellt. Bei einer großen Phasendifferenz zwischen
der Vergleichs frequenz fin und der steuernden Frequenz fex wird die 1-Stellung
des Schalters SW hergestellt, bei der der Ausgang des ersten Oszillators VCO1 mit
dem Eingang des Frequenzteilers FT verbunden ist. Bei großen
Phasenab
weichungen wird auf diese Weise eine kurze Phasenabgleichzeit ermöglicht. Bei kleinen
Phasendifferenzen zwischen der Vergleichs frequenz fin und der steuernden Frequenz
fex wird die O-Stellung des Schalters SW eingestellt, bei der der Ausgang des Oszillators
VC02 mit dem Eingang des Frequenzteilers FT verbunden ist. Da der Oszillator VC02
voraussetzungsgemäß eine hohe Frequenzkonstanz besitzt, sind bei kleinen Phasendifferenzen
nur kleine Phasensprünge bei der Nachregelung der Impulsfolgefrequenz F zu erwarten.
Die Indikatorspannung Ui wird in Abhängigkeit von der jeweiligen Regelspannung Ur
mit dem Regelspannungsbereichindikator RBI gewonnen.
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Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Regelspannungsbereichindikators
RBI. Er enthält die beiden Schwellwertstufen SCH1, SCH2 und eine Logikschaltung
LOG, die im vorliegenden Fall aus einem einzigen Exklusiv-ODER-Glied EX besteht.
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Fig. 4 zeigt die Regelcharakteristik des in Fig. 3 dargestellten Phasendiskriminators
DIS. Die Abszissenrichtung bezieht sich auf die Phasendifferenzen df zwischen der
Vergleichs frequenz fin und der steuernden Frequenz fex.
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Die Ordinatenrichtung bezieht sich auf die Regelspannung Ur. Je größer
die positiven bzw. negativen Phasendifferenzen df sind, desto größer sind die positiven
bzw. negativen Werte der Regelspannung Ur. Der in Fig. 3 dargestellte Regelspannungsbereichindikator
RBI hat die Aufgabe, die binäre Indikatorspannung Ui=O immer dann abzugeben, wenn
die Regelspannung Ur Werte im Bereich zwischen der ersten Referenzregelspannung
Ur1 und der zweiten Referenzregelspannung Ur2 annimmt. Um dies zu erreichen, gibt
die in Fig. 3 dargestellte Schwellwertstufe SCHi das Binärsignal sl=l immer dann
ab, wenn positive Werte der Regelspannung Ur größer sind als die erste Referenzregelspannung
Ur1. Sie gibt das Binärsignal sol=0 ab, falls positive Werte
der
Regelspannung Ur kleiner als die erste Referenzregelspannung Url sind oder falls
negative Werte der Regelspannung Ur auftreten. Die zweite Schwellwertstufe SCH2
gibt das Signal s2=1 immer dann ab, wenn die Werte der Pgelspannung Ur negativer
sind als die negative zweite Referenzregelspannung Ur2. Sie gibt das Binärsignal
s2=0 ab, wenn die Regelspannung Ur positive Werte annimmt oder wenn die negativen
Werte der Regelspannung Ur kleiner sind als die negative Referenzregelspannung Ur2.
Der Regelspannungsbereich zwischen den beiden Werten Url und Ur2 wird somit durch
das gleichzeitige Auftreten der Signale s1=0 und s2=0 signalisiert. Unter dieser
Voraussetzung gibt das in Fig. 3 dargestellte Glied EX die Indikatorspannung Ui=O
ab, welche gemäß Fig. 2 die O-Stellung des Schalters SW bewirkt. Wenn dagegen die
Binärwerte der beiden Binärsignale sl und s2 ungleich sind, dann werden damit relativ
große Phasendifferenzen signalisiert und es wird mit der Indikatorspannung Ui=l
die 1-Stellung des Schalters SW eingestellt.
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Fig. 2 zeigt auch schematisch, daß im Regelspannungsbereich zwischen
den Regelspannungen Url und Ur2 der zweite Oszillator VC02 die Impulsfolgefrequenz
F liefert, wogegen außerhalb dieses Regelspannungsbereiches der Oszillator VCO1
die Impulsfolgefrequenz F liefert.
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2 Patentansprüche 4 Figuren
L e e r s e i t e