DE3030271C2 - Batteriebetriebener Oszillator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen batteriebetriebenen Oszillator laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Batteriebetriebene Oszillatoren dieser Art sind bekannt (DE-AS 15 91621 und 12 55 736). Um bei solchen Oszillatoren möglichst Batteriestrom mi sparen, wird entweder die gesamte die Frequenzzählerschaltung und die Soilwert-Istwert-Vergleichseinrichtung aufweisende Regelschleife über den taktgebergesteuerten Schalter periodisch von der Speisebatterie abgeschaltet (DE-AS 15 91 b21) oder es wird nur derjenige Teil der Regelschleife, der besonders viel Strom braucht nämlich der Frequenzteiler und gegebenenfalls auch der Phasendiskriminator, periodisch außer Betrieb gesetzt, d.h. von der Speisebatterie abgeschaltet (DE-AS 12 55 736). Damit kann bei den bekannten Oszillatoren zwar Batteriestrom gespart werden, es leidet durch die bekannte Maßnahme jedoch die Schnelligkeit einer eventuellen Oszillatorabstimmung, da bei zur Stromsparung abgeschalteter Regelschleife die Oszillatorfrequenz ja nicht geändert werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen batteriebetriebenen Oszillator der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der minimalen Stromverbrauch besitzt und der trotzdem wie üblich sehr schnell und genau in der Frequenz einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem batteriebetriebenen Oszillator laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Oszillator ist dafür gesorgt, daß das periodische Abschalten der relativ viel Strom verbrauchenden Frequenzzählerschaltung von der Speisebatterie nur dann erfolgt, wenn eine gewünschte Frequenzeinstellung .:^!es Oszillators abgeschlossen ist, also beispielsweise die von Hand betätigbare Einstelleinrichtung nicht mehr betätigt wird und die Sollwert-Istwert-Vergleichseinrichtung anzeigt, daß der Regelvorgang abgeschlossen ist und nur noch ein bei solchen Regelschleifen üblicher vernachlässigbarer Regelrest vorhanden ist, der nicht weiter ausgeregelt werden kann. Damit ist gewährleistet, daß die eigentliche Frequenzeinstellung sehr schnell und genau wie bei solchen Oszillatoren üblich durchgeführt werden kann und die Umschaltung auf Batteriestrom-Sparbetrieb erst nach erfolgter Frequenzabstimmung erfolgt. Es genügt, nur diejenigen Teile der Regelschleife, beispielsweise den Istwertspeicher der Vergleichseinrichtung und die ebenfalls nur wenig Strom verbrauchende Ziffernanzeigeeinrichtung für die Frequenzanzeige immer mit der Batterie verbunden zu halten, um so einen einwandfreien Betrieb des Oszillators und die entsprechende Frequenzanzeige zu gewährleisten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt das Prinzipschaltbild eines in einer Regelschleife liegenden und damit in seiner Frequenz auf einen vorbestimmten Wert nachregelbaren Hochfrequenzoszillators 1, der beispielsweise als Überlagerungsoszillator für einen Funkempfänger 2 dient. Die digitale Frequenzeinstellung und Frequenzanzeige erfolgt mit einer in der Regelschleife liegenden Frequenzzählerschaltung 3, die in bekannter Weise ausgebildet ist

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und nach einem der bekannten Frequenzzählverfahren zur Frequenzanzeige bzw. Frequenznachregelung arbeitet. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel wird die Ausgangsfrequenz des Oszillators 1 über eine Entkopplungsstufe 4 einem Vorverstärker 5 zugeführt, in einem anschließenden Frequenzteiler 6 herabgeteilt und dem einen Eingang eines Zähltores 7 zugeführt. Ober einen Referenzoszillator 8 mit nachgeschaltetem Frequenzteiler 9 und einer darauffolgenden Tor-Flipflop-Stufe 10 wird der andere Eingang dieses Zähltores 7 angesteuert, und zwar so, daß während einer über die Tor-Flipflop-Stufe 10 vorbestimmten Zählzeit das Zähltor 7 offen ist und damit während dieser Zählzeit in den anschließenden Zähldekaden 11 die Frequenz des Oszillators 1 gezählt wird. Nach dieser Zählzeit wird über die Tor-Flipflop-Stufe iO mit einer vorbestimmten Verzögerung (Verzögerungsstufe 12) das Zählergebnis der Zähldekaden in den Ergebnisspeicher 13 eingegeben und anschließend der Sollwert-Istwert-Vergleich in der Vergleichseinrichtung 14 durchgeführt Der Sollwert vfb.-d der Vergleichseinrichtung 14 über einen Sollwertspeicher 15 eingegeben, dem die e^;rjentliche Frequenzeinstellvorrichtung zugeordnet ist, beispielsweise ein geeigneter von Hand betätigbarer Einstellknopf, Drucktasten oder dgL Das Zählergebnis aus dem Ergebnisspeicher 13 wird außerdem in einer üblichen stromsparenden Ziffernanzeigeeinrichtung 16 beispielsweise mit Flüssigkristallanzeige angezeigt Über den Ausgang der Vergleichseinrichtung 14 wird der Oszillator 1 in seiner Frequenz nachgeregelt, bis seine x> Ausgangsfrequenz mit der eingegebenen Sollfrequenz übereinstimmt

Die viel Betriebsstrom verbrauchenden Schaltungsteile der Frequenzzählerschaltung 3 sind von den übrigen weniger Strom verbrauchenden Schaltungstei- *? len getrennt zu einem Speiseanschluß 17 zusammengefaßt der über einen elektronischen Schalter 18 mit der Speisebatterie 19 verbunden ist. Die übrigen weniger Strom verbrauchenden Schaltungsteile der Schaltung stehen in bekannter Weise unmittelbar mit der Batterie 19 in Verbindung, beispielsweise die Anzeigeeinrichtung 16 sowie der Ergebnisspeicher 13. Der Batterie 19 kann gegebenenfalls noch ein Speicherglied 20 zugeordnet sein, das als Puffer Stromstöße auffängt und mitgeringem Strom wieder aufladbar ist ■«

Der elektronische Schalter 18 wird über ein Flipflop 21 betätigt, dessen einem Schalteingang 22 die Taktimpulse aus einem Taktimpulsgeber 23 zugeführt werden und dessen anderer Eingang 24 über den Ausgang der Tor-FlipflopStufe 10 gesteuert ist. Die >" Tor-Flipfiop-Stufe 10 ist so geschaltet, daß sie beim Einschalten in der dargestellten Ruhelage zu liegen kommt und dort bleibt, bis sie durch einen ersten Impuls aus dem Referenzfrequenzteiler 9 gekippt wird. Der Referenzteiler 9 ist jo geschaltet, daß er diesen ersten 5^r> Impuls um mindestens die Zeit verzögert nach dem Einschalten liefert, die der Verstärker 5 zum Einstellen seines Arbeitspunktes benötigt.

Der Taktimpulsgenerator 23 ist beispielsweise als astabiler Impulsgenerator ausgebildet, der über eine ^b0 Steuerspannung U aus einer geschalteten Stromquelle 25 in seiner Frequenz steuerbar ist. Die geschaltete Stromquelle 25 wird ihrerseits über eine Steuerschaltung 26 gesteuert und zwar sowohl von einem Verstimmungsmelder 27, der mit der eigentlichen Frequenzeinstelleinrichtung 15 gekoppelt ist als auch über die Sollwert-Istwert-Vergleichseinrichtung 14. Der Verstimmungsmelder stellt auf elektrischem oder mechanischem Wege fest ob eine Frequenzeinstellung durchgeführt wird oder diese ruht Im einfachsten Fall ist dies ein mit dem Drehknopf der Frequenzeinstellvorrichtung gekoppelter Wandler, der bei Betätigung des Drehknopfes ein entsprechendes Steuersignal an die Steuerschaltung 26 abgibt

Die Steuerspannung Uder Stromquelle 25 wird durch die Größe der Sollwert-Istwert-Differenz der Vergleichseinrichtung 14 bestimmt, sie ist vorzugsweise dieser Abweichung proportional. Wird über die Vergleichseinrichtung 14 eine große Frequenzdifferenz festgestellt so verursacht die Stromqu- ^!le 25 eine relativ große Spannung U und der Takiimpu'sfieber 23 eine entsprechend hohe Taktfrequenz f_m3X, wie dies in der Figur als Impulszug schematisch angedeutet ist Durch jeden einzelnen Impuls J wird also über den Eingang 22 das Flipflop 21 gekippt und damit der Schalter 18 geschlossen, sämtliche Zählerschaltungen sind also an die Batterie angeschlossen und es kann während der Zeit f_e ein üblicher Zählzyklus ablaufen. Ist der Zählzyklus abgeschlossen, so wird über den Eingang 24 gesteuert durch die Tor-Flipflop-Schaltung 10, das Flipflop 21 wieder gekippt und hierdurch der Schalter 18 geöffnet. Nachdem bei dem Impulszug f_mx anschließend sofort wieder der nächste Schaltimpuls / dem Eingang 22 zugeführt und damit der Schalter 18 sofort wieder geschlossen wird, bleibt praktisch bei f_m„ der Frequenzzähler mit all seinen Schaltungsteilen ständig eingeschaltet und der Anzeige- und Regelvorgang kann wie üblich ablaufen. Es ist zweckmäßig, daß der Eingang 22 dem Eingang 24 bevorrechtigt ist Damit kann der Schalter 18 bei f_nm ganz geschlossen bleiben. Die maximale Steuerspannung U wird nicht nur bei großer Frequenzablage über die Steuerschaltung 26 erzeugt, sondern über den Verstimmungsmelder 27 auch bei einer Betätigung der Frequenzeinstelleinrichtung.

Ist die Frequenzeinstellung abgeschlossen bzw. der Regelvorgang beendet, und liefert die Vergleichsschaltung 14 ein entsprechendes Ausgangssignal, so wird über die Steuerschaltung 26 eine geringere Spannung U dem spannungsgesteuerten Taktimpulsgeber 23 zugeführt, und dieser liefert eine entsprechend herabgesetzte Taktfrequenz [_m,„ an den Eingang 22. Der Schalter 18 ist also nunmehr nur noch während kurzer, durch die Impulse / bestimmter S'chließzeiten t_e geschlossen, dazwischen während relativ großer Pausen f., offen. Während dieser Pausen sind die viel Strom verbrauchenden Schaltungsteile des Zählers von der Batterie getrennt, und diese wird daher minimal belastet.

Der Übergang von (_m3X zu f_mi„ erfolgt vorzugsweise kontinuierlich und, ^ie dies durch das /?C-Glied 28 angedeutet ist. nach einer Exponentialfunktion.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Batteriebetriebener Oszillator, der durch eine eine Frequenzzählerschaltung und eine Sollwert-Istwert-Vergleichseinrichtung aufweisende Regelschleife stabilisiert und über eine insbesondere von Hand betätigbare Einstelleinrichtung in der Frequenz einstellbar ist, wobei mindestens ein Teil der Frequenzzählerschaltung Ober einen von einem Taktgeber gesteuerten Schalter periodisch von der Speisebatterie abschaltbar ist, dadurch gekenn ζ e i c h η e t, daß der Taktgeber (23) über die Frequenzeinstelleinrichtung (15) und/oder die Sollwert-Istwert-Vergleichseinrichtung (14) so gesteuert ist, daß der Schalter (18) nur dann periodisch geöffnet wird, wenn die Frequenzeinstelleinrichtung (15) nicht betätigt wird bzw. ein vorbestimmter Wert der Sollwert-Istwert-Differenz der Vergleicnseinrichtung (14) unterschritten wird.

2. Oszillator nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung der Frequenzeinstelleinrichtung (15) bzw. bei Oberschreiten des vorbestimmten Sollwert-Istwert-Differenzwertes in der Vergleichseinrichtung (14) der Taktgeber (23) eine maximale Taktfrequenz (f_mli abgibt, durch die der Schalter (18) ständig geschlossen bleibt, und nur bei Nichtbetätigung der Frequenzeinstelleinrichtung (15) bzw. bei Unterschreiten des vorbestimmten Sollwert-Istwert-Differenzwertes in der Vergleichseinrichtung 'f4) die Taktfrequenz auf einen den Schalter (18) periodisch /iffnenden niedrigeren Taktfrequenzwert (f_mi„) abgesenkt wird

3. Oszillator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absenken der Impulsfrequenz }5 kontinuierlich, insbesondere nach einer Exponentialfunktion erfolgt

4. Oszillator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Taktimpulsen (J) des Taktimpulsgebers (23) ein Fiipflop (21) gesteuert ist, das zusätzlich durch die das Ende eines Zählzyklus bestimmende Schaltung (Tor-Flipflop-Stufe 10) der Frequenzzählerschaltung (3) gesteuert ist und seinerseits den Schalter (18) so steuert, daß jeder Taktimpuls (J) den Schalter (18) schließt und jeder Zählzyklus-Endimpuls diesen Schalter (18) öffnet

5. Oszillator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz des Taktimpulsgebers (23) von einer Steuerspannungsquelle (25) eingestellt wird, deren Ausgangsspannung (U) durch einen der Frequenzeinstellvorrichtung (15) zugeordneten Verstimmungsmelder (27) bzw. durch ein der Sollwert-Istwert-Differenz entsprechendes Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung (14) gesteuert wird.

6. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertspeicher (13) und die Anzeigeeinrichtung (16) der Sollwert-Istwert-Vergleichseinrichtung direkt von der Batterie (19) gespeist werden. to

7. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Batterie und Schalter und/oder zwischen Batterie und wenig Strom verbrauchenden Schaltungsteilen Tiefpässe geschaltet sind. *>">

8. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Batterie und wenig Strom verbrauchenden Schal

tungsteilen ein Spannungsregler vorgesehen ist