DE2951283A1

DE2951283A1 - Phasenregelkreis

Info

Publication number: DE2951283A1
Application number: DE19792951283
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim 1000 Berlin Liehn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1981-07-02

Description

Phasenregelkreis
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Phasenregelkreis nach der Gattung des Hauptanspruchs. Solche Phasenregelkreise (PLL) sind im Prinzip Regelsysteme, bei denen die Regelgröße, die den Regelvorgang bestimmt, aus der Phasenlage eines Signals besteht. In den Zeitschriften Ejektor", Oktober 1974, Seiten 16 bis 21, "Internationale Elektronische Rundschau", 1972, Nr. 10, Seiten 227 bis 231, und "Der Elektroniker", Nr. 1/1973, Seiten 14 bis 19, sind solche Systeme beschrieben und ihre Problematik dargelegt.
Diese Problematik besteht im wesentlichen in der Qualität des Fangverhaltens, das heißt in der Sicherheit und Schnelligkeit, eine Phasenverschiebung von Null zwischen Referenzfrequenz und variabler Frequenz zu erreichen, was eine Gleichheit dieser Frequenzen bedeutet. PLL's sind zum Beispiel auch als integrierte Schaltungen im Handel (zum Beispiel Bauteil CD 4046 von RCA). Da dieses Regelverhalten wesentlich durch ein in den Phasenregelkreis geschaltetes Tiefpaßfilter bestimmt wird, wurde eine Vielzahl von Ausführungen dieses Tiefpaßfilters vorgeschlagen, die mehr oder weniger kompliziert sind, sofern ein gutes Regelverhalten erreicht werden soll.
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Phasenregelkreis mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch bei einem sehr einfachen und billigen Tiefpaßfilter (einfachen RC-Glied) ein sehr gutes und schnelles Regelverhalten erreicht werden kann.
Durch die im Unteranspruch aufgeführten Maßnahmen ergibt sich eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im Hauptanspruch angegebenen Phasenregelkreises, indem die Verkürzung der Einrastzeit mit wenigen zusätzlichen Bauteilen erreicht werden kann.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schaltungsmäßige Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels, Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung des Einrastverhaltens ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen und Fig. 3 eine entsprechende, durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erreichte Einrastkurve.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Referenz-Frequenzgenerator 10 mit dem Sollwert-Eingang eines Phasendetektors 11 verbunden, dessen erster Ausgang 19 über ein aus einem Widerstand 12 und einem Kondensator 13 bestehendes RC-Glied 14 mit dem Steuereingang zur Einstellung der Frequenz eines spannungsgesteuerten Frequenzgenerators (VCO) 15 verbunden ist. Ein Ausgang 21 des VCO 15 ist sowohl mit dem Istwert-Eingang des Phasendetektors 11 als auch mit einer Ausgangsklemme 16 verbunden, an der die Ausgangsspannung des PLL abnehmbar ist.
Soll die Ausgangsfrequenz des VCO 15 bzw. des PLL von der Referenzfrequenz abweichen, so wird üblicherweise zwischen den Ausgang des VCO 15 und den Istwert-Eingang des Phasendetektors 11 ein Frequenzteiler geschaltet.
Der Widerstand 12 ist durch einen üblicherweise als Transistor ausgebildeten Schalter 17 überbrückt, dessen Steuereingang mit einem zweiten Ausgang 20 (lock output) des Phasendetektors 11 über einen Integrator 18 verbunden ist.
Der Ausgang 20 gibt während des Fangvorgangs Impulse ab und im eingeschwungenen Zustand des Phasenregelkreises ein statisches Signal.
Anstelle der vollständigen Überbrückung des Widerstandes 12 kann auch eine teilweise Überbrückung vorgesehen sein, die zum Beispiel auch durch wenigstens einen weiteren, parallelgeschalteten Widerstand in Abhängigkeit der Schaltstellung des Schalters 17 realisiert sein kann.
Die Wirkungsweise eines PLL ist aus den eingangs angegebenen Literaturstellen sowie aus einer Vielzahl weiterer Literatur bekannt. Es soll daher hier nur- noch auf die Wirkungsweise des für die vorliegende Schaltung bedeutsamen RC-Glieds 14 eingegangen werden. Dieses Tiefpaßfilter integriert die der Regelabweichung entsprechenden Impulse am Ausgang 19 des Phasendetektors 11, wodurch dem VCO 15 eine Gleichspannung zugeführt wird, die den VCO 15 derart nachsteuert, daß die VCO-Frequenz gleich der Referenzfrequenz wird. Voraussetzung für das Einrasten des PLL ist, daß die Differenz zwischen Referenz- und VCO-Frequenz gleich Null und die Phasendifferenz annähernd gleich Null wird. Die Dimensionierung des Tiefpasses atellt einen Kompromiß zwischen Fangzeit, Fangbereich, Störempfindlichkeit und Dämpfung dar.
Bei dem Schaltungsbeispiel nach Fig. 1 werden die Signale am Ausgang 20 des Phasendetektors 11 dem Integrator 18 zugeführt. Im nichteingerasteten Zustand bestehen diese Signale aus Impulsen kleinerer Impulsbreite, die bei Annäherung an den Einrastzeitpunkt zunimmt. Die Impulse werden im Integrator 18 integriert. Die am Ausgang des Integrators 18 in diesem Fall auftretende Steuerspannung für den Schalter 17 kann einen vorgegebenen Schwellenspannungswert nicht erreichen, der zum öffnen des Schalters nötig wäre. Somit ist der Schalter 17 geschlossen und der Widerstand 12 überbrückt. Dies bewirkt eine schnelle Umladung des Kondensators 13, wodurch die Fangzeit sehr kurz wird; vgl. Fig. 3, T.
In Fig. 2 ist lediglich zum Vergleich der zeitliche Verlauf der Steuerspannung für den VCO bei nicht vorhandenem Integrator 18 und Schalter 17 gezeigt.
Nach dem Einrasten des Regelkreises gibt der Phasendetektor 11 an seinem Ausgang 20 Signale mit maximaler Impulsbreite ab, wodurch die Integratorspannung den vorgegebenen Schwellenspannungswert übersteigt. Dadurch wird der Schalter 17 geöffnet und die Zeitkonstante des Regelkreises auf ihren Sollwert zurückgeführt.

Claims

Ansprüche t9 Phasenregelkreis (PLL) mit einem Phasendetektor, der ingangsseitig mit einem Referenz-Frequenzgenerator sowie einem spannungsgesteuerten Frequenzgenerator (VCO) und ausgangsseitig über einen Tiefpaß mit dem Steuereingang des VCO verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (17) vorgesehen ist, durch den während des Einrastvorgangs (Fangvorgangs) der Widerstand (12) des als RC-Glied ausgebildeten Tiefpasses (14) wenigstens teilweise überbrückbar ist.
2. Phasenregelkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendetektor (11) einen zweiten Ausgang (20) aufweist, der während des Fangvorgangs Impulse und im eingeschwungenen Zustand des Phasenregelkreises ein statiscnes Signal abgibt, und daß der zweite Ausgang über einen integrator (18) mit einem Steuereingang des Schalters (17) verbunden ist.