DE2940368A1

DE2940368A1 - Phasenverriegelbare regelschleife

Info

Publication number: DE2940368A1
Application number: DE19792940368
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 3200 Hildesheim Seibold
Original assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Current assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Priority date: 1979-10-05
Filing date: 1979-10-05
Publication date: 1981-04-23
Also published as: IT8024937A0; JPS5683134A; FR2466801A1; IT1132769B

Description

BLAUPUNKT-WERKE GMBH » h_{ILD M},

PLI Schneider-tnd/texl

' 900

3. Oktober 1979 R. Nr. 1642

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Regelverhaltens einer phasenverriegelbaren Regelschleife (PLL) gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und Schaltungen zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Phasenverriegelbare Regelschleifen enthalten im wesentlichen ein Phasenvergleichsglied, in dem die Frequenz (bzw. Phase) eines Referenzsignals mit der Frequenz (bzw. Phase) eines in der Regelschleife gewonnenen Signals verglichen wird, ein dem Phasenvergleichsglied nachgeschaltetes, beeinflußbares Übertragungsglied, in aller Regel einen Tiefpaß, und einen gesteuerten, z. B. spannungsgesteuerten Oszillator, der vom Ausgangssignal des beeinflußbaren Übertragungsglieds angesteuert wird und dessen Ausgangssignal an den einen Eingang des Phasenvergleichsglieds zurückgeführt wird. Gegebenenfalls kann im Rückwärtszweig ein Teiler vorgesehen sein.

Bekannte phasenverriegelbare Regelschleifen enthalten in dem übertragungsglied einen Tiefpaß, der prinzipiell aus einem RC-Clied gebildet ist. Soll eine derartige phasenverriegelbare Regelschleife im Rahmen eines anderen Anwendungszwecks eingesetzt werden, ist häufig eine andere Dimensionierung des Widerstands und des Kondensators des RC-Glieds zu wählen. Um ein und dieselbe PLL verschiedenen Anwendungszweckeη zugänglich zu machen, ist es bekannt, im übertragungsglied Parallelschaltungen von Widerständen und Kondensatoren vorzusehen, wobei mittels vorgeschalteter Umschalter für einen bestimmten Anwendungszweck jeweils ein Widerstand und eine Kondensator in den Signalweg eingeschaltet sind.

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ORIGINAL INSPECTED

BLAUPUNKT-WERKE GMBH PLI Schneider-md/texl

12 HILOESHEIM. Robwt-BoschStraee 200

3. Oktober 1979 R.Nr. 1642

Derartige bekannte Schaltungen sind sehr aufwendig und kostenungünstig, und sie beanspruchen ein recht großes Bauvolumen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beeinflussung des Regelverhaltens einer PLL zu entwickeln, bei dem eine Umschaltung von Widerständen und Kondensatoren für verschiedene Anwendungsbereiche der PLL nicht mehr erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zu entnehmen.

Anspruch 3 beschreibt eine Schaltungsanordnung, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daB mit Hilfe der elektronischen Steuergrößen, z. B. der mittels elektronischer Schalter ansteuerbaren Stromquellen eine nahezu beliebige Anwendungsvielfalt für ein und dieselbe PLL erhalten wird.

Ein weiterer Vorteil besteht in der einfachen Fernsteuerbarke it der Umschaltung des beeinflußbaren Übertragungsglieds für verschiedene Anwendungsbereiche.

Schließlich wird in vorteilhafter Weise eine leichte Integrierbarkeit der Schaltung erreicht.

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ORIGINAL INSPECTED

BLAUPUNKT-WERKE GMBH

PLI Schneider-md/texl

traS· 200

3. Oktober 1979 R.Nr. 1642

Es ist anzumerken, daß der erfindungsgemäße Gedanke, ein Eingangssignal eines Übertragungsglieds auf mehrere Signalwege aufzuteilen, in jedem Signalweg mindestens eine elektrische Steuergröße vorzusehen und die Signalwege am Ausgang des Übertragungsgliedes wieder zusammenzuführen, nicht auf reine PLL-Schaltungen beschränkt ist, sondern auf andere elektronische Regelkreise anwendbar ist, in denen von einem übertragungsglied ein gleiches übertragungsverhalten gefordert wird. Deshalb ist im Hauptanspruch die Möglichkeit der Einfügung des Differentialanteils einer übertragungsfunktion vorgesehen worden.

Es ist weiterhin davon auszugehen, daß anstelle der beanspruchten Stromquellen selbstverständlich auch Spannungsquellen mit nachgeschalteten Widerständen eingesetzt werden können.

Der Einzelbeschreibung von drei Schaltungsbeispielen sollen einige allgemeine theoretische Betrachtungen vorangestellt werden.

PLL-Regelkreise benötigen bekanntlich ein übertragungsglied mit einem übertragungsverhalten, das im wesentlichen durch folgende übertragungsfunktion beschrieben wird:

χ (t) dt + χ (o)
e a

Dabei bedeuten χ das Ausgangssignal und χ das Eingangssignal des Übertragungsgliedes. Der erste Term beschreibt den Proportionalanteil und der zweite den Integralanteil der Übertragungsfunktion.

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Ist χ ein Strom I und χ eine Spannung U, läßt sich ein dere a

artiges übertragungsverhalten durch ein bekanntes übertragungsglied gemäß Figur 2 realisieren, das durch die übertragungsfunktion

(2) U (t) - R I (t) + 1/C J I (t) dt + U (o)

beschrieben wird.

Es ist zu beachten, daß in der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit alle vorkommenden Stromquellen in das übertragungsglied und nicht in das Phasenvergleichsglied eingezeichnet wurden, so daß die Größe I (t) am ausgangsseitigen Anschluß der jeweiligen Stromquelle abgreifbar ist, w:\hrend am Eingang des Übertragungsgiledes genaugenommen ein Signal £ if liegt, das proportional der Phasendifferenz der an den Eingängen des Phasenvergleichsgliedes liegenden Signale ist.

Wenn verschiedene Anforderungen aufgrund unterschiedlicher Regelkreisglieder, z. B. gesteuerte Oszillatoren für die einzelnen Wellenbereiche eines Rundfunkempfängers, bestehen, müssen der Proportionalanteil und der Integralanteil entsprechend angepaßt werden. Bisher erfolgte eine derartige Anpassung durch Einstellung der Faktoren K. und K₂ gemäß Gleichung (1) bzw. R und 1/C gemäß Gleichung (2) in der Weise, daß Widerstände und Kondensatoren umgeschaltet wurden.

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R. Nr. 1642

Wird nun geraüß der Erfindung das dem übertragungsglied zugeführte Signal auf zwei Signalwege aufgeteilt, so läßt sich mit zwei Teilsignalen, welche im wesentlichen unabhängig voneinander steuerbar sind, die Gleichung (1) ebenfalls erfüllen:

(3) x. (t) - K₁ x, (t) + K₀ ( x__o (t) dt + x„ (o)

K. und K₂ stellen Konstanten dar, die für alle Anwendungsfälle der PLL, also für unterschiedlich ausgelegte Oszillatoren, denselben Wert haben. Demzufolge sind auch bei verschiedenen Proportional- und Integralanteilen an der übertragungsfunktion nur ein Widerstand und ein Kondensator erforderlich.

Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer PLL,

Fig. 2 ein erstes bekanntes übertragungsglied,

Fig. 3 ein zweites bekanntes übertragungsglied,

Fig. 4 ein erstes Übertragunsglied gemäß der Erfindung,

Fig. 5 ein zweites Übertragungsglied gemäß der Erfindung,

Fig. 6 ein drittes übertragungsglied gemäß der Erfindung.

Genuiß Fig. 1 besteht eine PLL aus einem Phasenvergleichsglied 1, einem übertragungsglied 2 und einem gesteuerten Oszillator 3, die einander nachgeschaltet sind. Der gesteuerte Oszillator 3 soll nachfolgend als spannungsgesteuert angenommen werden. An

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32 HILOCtHEIM, Hob»n SotöiSIr.»· 200

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einem ersten Eingang des Phasenvergleichsgliedes 1 liegt ein Referenzsignal. An einem zweiten Eingang liegt das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 3. Gegebenenfalls kann in den Rückwärtszweig ein Teiler geschaltet sein. Am Ausgang des Phasenvergleichsgliedes 1 liegt ein Signal, das proportional der Phasendifferenz der Eingangssignale 1st.

Eine bekannte Anordnung gemäß Figur 2 erfüllt die Gleichung (2).

Selbstverständlich kann statt der Stromquelle mit dem Parallelwiderstand eine Spannungsquelle mit einem Widerstand in Reihe dazu vorgesehen sein.

In Fig. 3 ist ein übertragungsglied 20 dargestellt, wie es von der Anmelderin bisher verwendet wurde. In den Signalweg sind mit Hilfe von Schaltern 4 und 5 Widerstände R mit unterschiedlichen Werten und Kondensatoren C einschaltbar, wobei für einen bestimmten Anwendungsfall genau ein Widerstand R. und genau ein Kondensator C durchgeschaltet sind. Jeder Widerstand R₁ liegt zwischen einer Stromquelle 6 und dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 7. Jeder Kondensator C ist zwischen diesem Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers 7 geschaltet. Am zweiten Eingang des Operationsverstärkers 7 liegt eine Bezugsspannung von U «₂·

In Fig. 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Übertragungsgliedes gemäß der Erfindung skizziert. Das am übertragungsglied 21 liegende Eingangssignal mit der Phasendifferenz^ γ der im Phasenvergleichsglied 1 verglichenen Signale wird auf zwei Signalwege aufgeteilt. In jedem dieser Signalwege 1st jeweils eine von

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mehreren vorhandenen Stromquellen 8, 9 geschaltet, und zwar mittels elektronischer Schalter 10, 11, die fernbedienbar sein können. Die Ansteuerung kann dabei unter Einsatz eines Mikroprozessors erfolgen.

Jeder der beiden Signalwege wird an je einen Eingang eines Operationsverstärkers 70 geführt. Zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang, der gleichzeitig den Ausgang des Ubertragungs— gliedes 21 bildet, ist ein Kondensator 12 geschaltet. Der nicht invertierende Eingang ist über einen Widerstand 13 und eine Bezugsspannungsquelle 14 gegen Masse geschaltet. Das beschriebene Ausfiihrungsbeispiel hat ein übertragungsverhalten, bei dem der Proportionalanteil und der Integralanteil der Übertragungsfunktion unabhängig voneinander steuerbar sind.

In Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Übertragungsgliedes 22 gemäß der Erfindung dargestellt. Es ist mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 eingangsseitig bis zu den elektronischen Schaltern 10, 11 identisch, so daß insoweit auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Den elektronischen Schaltern 10, 11 ist in einem Querzweig ein Widerstand 15 nachgeschaltet, dessen einer Anschluß an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 71 gelegt ist und dessen zweiter Anschluß über einen Kondensator 16 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 71 verbunden ist. Der nichtinvertierende Ausgang des Operationsverstärkers 71 liegt an einer Bezgusspannung U #_. Das Übertragungsverhalten dieses Übertragungsgliedes wird beschrieben durch die Gleichung

U (t) - R Ι,,4υ+ I₁₁ + I₀, f/JZ/'dt + U (t ' ο)

+ I_n ♦ I₂₁ foydt ₊U

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)2 HILOfSHEIM. Rob«rl-8oicfl Slr.6. »0

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Eine weitere, nicht gezeichnete Realisierungsmöglichice it eines übertragungsgliedes ist dadurch gegeben, daß in Fig. 5 der Widerstand 15 und der Kondensator 16 vertauscht werden.

In Fig. 6 ist ein drittes Ausfiihrungsbeispiel eines übertragungsgliedes 23 gemäß der Erfindung dargestellt. Es ist mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 eingangsseitig bis zu den elektronischen Schaltern 10, 11 identisch, so daß insoweit auf die obige Beschreibung verwiesen wird. \fom elektronischen Schalter 10 führt der erste Signalweg direkt zum Ausgang des Übertragungsgliedes 23, während der zweite Signalweg vom Schalter 11 über einen Widerstand 17 an den Ausgang geführt ist, wobei der Widerstand 17 in einem Querzweig angeordnet und über einen Kondensator 18 nach Masse geschaltet ist.

Es ist anzumerken, daß die Erfindung sowohl auf analoge PLL-Regelkreise als auch auf digitale Regelkreise anwendbar ist.

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Claims

Patentansprüche ^:

I /^Λ i

/ 1. J Verfahren zur Beeinflussung des Regelverhaltens einer j

V_/ phasenverriegelbaren Regelschleife (PLL) mit einem Phasen- \

i Vergleichsglied, einem gesteuerten Oszillator und einem j

dazwischengeschalteten, beeinflußbaren Übertragungsglied,
dessen Ausgangssignal in einer übertragungsfunktion darstell-: bar ist, die einen Proportionalanteil und/oder einen Tnte- j

gralanteil und/oder einen Differentialanteil des beim Phasen-,

vergleich entstehenden Signals enthält, dadurch gekenn- j zeichnet, daß das beim Phasenvergleich entstehende Signnl

auf mindestens zwei Signalwege aufgeteilt wird, daß in |

jedem Signalweg mindestens eine elektrische Steuergröße \

vorgesehen wird, mit der ein Term der Übertragungsfunktion \ beeinflußbar ist, und daß die Signalwege am Ausgang des

Ubertragungsgliedes wieder zusammengeführt werden. !
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
beim Phasenvergleich entstehende Signal auf zwei Signalwe«e
aufgeteilt wird, daß es in jedem Signalweg mittels Stromquellen, die mit einem elektronischen Schalter einschaltbar
sind, beeinflußt wird, daß im ersten Signalweg ein Proportionalanteil und im zweiten Signalweg ein Integralanteil
der zugehörigen übertragungsfunktion beeinflußt wird.

..J

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ORIGINAL INSPECTED

BLjAUPUNKi -WERKE OIVIBH

12 hildesheim, Roben

PLI Schneider-md/texl - 2 - 3. Oktober 1979

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3. Schaltungsanordnung einer phasenverriegelbaren Regelschleife mit einem gesteuerten Oszillator und einem Phasenvergleichsglied, an dessen Eingängen ein Referenzsignal und das Ausgangssignal des gesteuerten Oszillators anlegbar sind, und einem zwischen Phasenvergleichsglied und gesteuertem Oszillator geschalteten, beeinflußbaren Übertragungsglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (2, 21, 22, 23) eine Parallelschaltung von mindestens zwei Signalwegen aufweist, daß in mindestens einem Signalweg mittels eines elektronischen Schalters (10, 11) ansteuerbare Stromquellen (8, 9) schaltbar sind und daß die Signalwege vor dem Ausgang des Übertragungsgliedes (2, 21, 22, 23) einer Mischstufe zugeführt werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, j daß das übertragungsglied (2, 21, 22, 23) eine Parallelschal- j tung von zwei Signalwegen aufweist, und daß mittels elek- \ ironischer Schalter (10, 11) ansteuerbare Stromquellen (8, 9) j in die Signalwege schaltbar sind.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalweg an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers (70) geführt ist, daß zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Operationsverstär- , kers (70) ein Kondensator (12) geschaltet ist, daß der zweite Signalweg an den zweiten Eingang des Operationsverstärkers i (70) geführt ist und daß in einem Schaltungszweig zwischen '

dem zweiten Eingang und Masse ein Widerstand (13) geschaltet ^: ist. I

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12 NILDESHEIM, Rotxrt-Boicfl Str«6« 300

PLI Schneider-md/texl - 3 - 3. Oktober 1979

R.Nr. 1642

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch j gekennzeichnet, daß den elektronischen Schaltern (10, 11) j in einem Querzweig ein Widerstand (15) nachgeschaltet 1st, ; dessen einer Anschluß an einen Eingang eines Operationsver- ι stärkers (71) gelegt ist und zwLschen dessen anderem Anschluß und dem Ausgang des Operationsverstärkers (71) ein Kondensator (16) geschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste elektronische Schalter (10) mit dem Ausgang des Übertragungsgliedes (23) und mit einem Anschluß eines Widerstandes (17) verbunden ist, daß der zweite elektronische Schalter (11) mit dem anderen Anschluß des Widerstandes (17) und über einen Kondensator (18) mit Masse verbunden ist.

8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schalter (10, 11) und die Stromquellen (8, 9) in integrierter Technik ausgeführt sind.

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