DE3126116A1

DE3126116A1 - Abstimmeinrichtung fuer digitale senderwahl in rundfunkempfaengern, insbesondere in ukw-empfaengern

Info

Publication number: DE3126116A1
Application number: DE19813126116
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 3201 Diekholzen Seibold
Original assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Current assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Priority date: 1981-07-02
Filing date: 1981-07-02
Publication date: 1983-01-20
Also published as: DE3126116C2

Description

Abstimmeinrichtung für digitale
Senderwahl in Rundfunkempfängern, insbesondere in UKW-Empfängern.
Die Erfindung betrifft eine Abstimmeinrichtung für digitale Senderwahl in Rundfunkempfängern, insbesondere in UKW-Empfängern, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Bei einer bekannten Abstimmeinrichtung dieser Art liefert der Komparator eine Steuerspannung, die ein Maß für die Größe und die Richtung der bestehenden Frequenzabweichung ist. Im Regelkreis ist ein Integrator vorgesehen, der die Steuerspannung bzw. die Frequenzabweichung auf integriert, wobei die Frequenz mit einer e-Funktion einschwingt. Bei kleinen Einschwingzeiten treten jedoch Stabilitätsprobleme aufgrund von Verzögerungen, insbesondere aufgrund der durch den Zählvorgang sich ergebenden Torzeit, auf, so daß notwendigerweise die Einschwingzeit groß gehalten werden muß.
Dies bedeutet aber eine relativ lange Abstimmzeit beim übergang von dem einen zu dem anderen Sender.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abstimmeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine sehr schnelle und damit unhörbare Umschaltung zwischen zwei Sendern ermöglicht.
Diese Aufgabe ist bei einer Abstimmeinrichtung für digitale Senderwahl der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Abstimmeinrichtung, die auf der Anwendung eines Approximationsverfahrens nach dem Prinzip der Intervallschachtelung auf einen Frequenzregelkreis basiert, erlaubt eine sehr schnelle Abstimmung, wobei der Regelkreis immer stabil ist. In einem Ausführungsbeispiel beträgt für einen Abstimmbereich von 100 - 120 MHz die Abstimmzeit über den gesamten Bereich nur 1,1 ms.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 3. Durch die Aufteilung des Digital-Analog-Wandlers in mindestens zwei separate Digital-Analog-Umsetzer und die Addition der analogen Ausgangsspannungen der Digital-Analog-Umsetzer können letztere mit geringer Bit-Genauigkeit ausgeführt werden, was die Integrationsfähigkeit der Abstimmeinrichtung wesentlich fördert. In einem Ausführungsbeispiel eines Approximations-Register mit 14 Bit beträgt die Genauigkeitsanforderung an die Digital-Analog-Umsetzer lediglich 8 Bit, wobei die Auflösung des gesamten Digital-Analog-Wandlers ca. 14 Bit ist.
Vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergeben sich auch aus den weiteren Ansprüchen, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben.
Dabei zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Abstimmeinrichtung für digitale Senderwahl in einem UKW-Empfänger, Fig 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Ablauf-Steuervorrichtung in Fig. 1, Fig. 3 ein Impulsdiagramm der Ablauf-SteuerVOrrichtung in Fig. 2.
In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Abstimmeinrichtung für einen UKW-Empfänger dargestellt. Der Abstimmbereich ist für 100 - 120 MHz ausgelegt. Von dem UKW-Empfänger ist lediglich der spannungsgesteuerte Oszillator zu sehen. Die Abstimmeinrichtung weist einen die Oszillatorfrequenz messenden digitalen Zähler 11, einen Sollwertgeber 12 zum digitalen Eingeben einer Empfangsfrequenz, der sogenannten Sollfrequenz, eines gewünschten Senders, einen die Oszillatorfrequenz als Istfrequenz mit der eingegebenen Sollfrequenz vergleichenden digitalen Komparator 13 und eine Vorrichtung 14 zum Erzeugen einer Oszillator-Abstimmspannung in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Komparators 13 auf. Der Sollwertgeber 12 ist dabei als Mikrocomputer 15 mit einer Eingabetastatur für die Senderwahl und einem Speicher fur die eingegebene Empfangssendefrequenz ausgebildet. Als Mikrocomputer kann dabei z.B. ein Baustein Verwendung finden, wie er unter der Handelsbezeichnung C0P 420 angeboten wird.
Die Vorrichtung 14 zum Erzeugen einer Oszillator-Abstimmspannung weist ein Sukzessiv-Approximations-Register (16) und einen Digital-Analog-Wandler 17 auf. Das Sukzessiv-Approximations-Register weist einen Dateneingang D und mehrere parallele Ausgänge Q auf. Der Dateneingang D ist mit dem Ausgang des Komparators 13 verbunden, während die digitalen Ausgänge Q an die digitalen Eingänge des Digital-Analog-Wandlers 17 angeschlossen sind. Das Sukzessiv-Approximations-Register 16 ist beispielsweise aus den beiden integrierten Schaltkreisen aufgebaut, wie sie unter der Handelsbezeichnung MC 14 54 9 B und MC 14 55 9 B von der Firma Motorola angeboten werden. Diese Bausteine ergeben in der von Motorola angegebenen Zusammenschaltung ein 14-Bit-Approximations-Register mit 14 digitalen Ausgängen Q 1 -Q 14. Der Digital-Analog-Wandler 17 ist aus einem 6-Bit-Digital-Analog-Wandler 18 und aus einem 8-Bit-Digital-Analog-Wandler 19 zusammengesetzt. Die höherwertigen Bit-Ausgänge 9 14 - Q 9 des Approximations-Register 16 sind mit den analogen Eingängen des Dgital-Analog-Umsetzers 18 und die niederwertigeren Bit-Eingänge Q 8 - 9 1 sind mit den analogen Eingängen des Digital-Analog-Umsetzers 19 verbunden. Die beiden analogen Ausgänge der Digital-Analog-Umsetzer 18,19 sind über einen Addierer 20 mit dem Steuereingang des Oszillators lo verbunden.
Das Sukzessiv-Approximations-Register 16 ist derart ausgebildet, daß aufeinanderfolgende Ausgänge Q 14 - Q 1 sukzessive mit einem Ausgangssignal belegt sind, wobei vor Belegen des jeweils nächsten Ausgangs das Ausgangssignal des vorherigen Ausgangs entsprechend einer Eingangsinformation an dem Dateneingang D erhalten bleibt oder wieder gelöscht wird. Dabei stellt das Ausgangssignal des Komparators 13 eine Vorzeicheninformation für eine bestehende Frequenzabweichung dar, die von dem Approximations-Register 16 in der Weise ausgewertet wird, daß das Ausgangssignal des jeweils unmittelbar zuvDr belegten Ausgangs bei einem Dateneingangssignal, das eine gegenüber der Sollfrequenz größere Istfrequenz (positive Vorzeicheninformation) charakterisiert, wieder gelöscht wird und bei einem Dateneingangssignal, das eine gegenüber der Sollfrequenz kleinere Istfrequenz charakterisiert (negative Vorzeicheninformation), erhalten bleibt. Die sukzessive Belegung der Ausgänge mit einem Ausgangssignal beginnt bei dem Ausgang mit dem höchstwertigen Bit, also beim Ausgang Q 14.
Beim Abstimmvorgang wird nunmehr mittels des Approximations-Registers 16 und der beiden Digital-Analog-Umsetzer 18 und 19 sehr schnell, und zwar innerhalb von ca. 100 ,uns, über 6 Bit iteriert und zu diesem Ergebnis dann langsamer und zwar ca. 1 ms,und wesentlich genauer (mit einem Frequenzfehler von ca. 0,1 %)die Spannung entsprechend weiterer 8 Bit addiert . Hierzu weist der Zähler 11 mit einerZählkapazität von 14 Bit eine umschaltbare Torzeit auf, die für die ersten 6 Bit jeweils 8 Us und für die zweiten 8 Bit jeweils 128 ps beträgt. Die Umschaltung der Torzeit sowie das Zusammenwirken der einzelnen Baugruppen der Abstimmeinrichtung während eines Abstimmvorgangs erfolgt durch eine Ablauf-Steuervorrichtung 21, die mit dem Zähler 11, dem Mikrocomputer 15 und dem Sukzessiv-Approximations-Register 16 verbunden ist. Dabei erhält die Ablauf-Steuervorrichtung 21 von dem Mikrocomputer 15 einen Startimpuls, der erstere aktiviert, und die Ablauf-Steuervorrichtung 21 belegt den Mikroprozessor 15 mit einem Übertrag-Impuls, der die Übertragung des in dem Mikrocomputer 15 gespeicherten Bit-Musters der gewi1ten Sende-oder Empfangsfreqms an den xrpaator 13 bewirkt. Die Ablauf-Steuervorrichtung 21 gibt über eine Startleitung 22 einen Startimpuls und über eine Taktleitung 23 Taktimpulse an das Approximations-Register 16. Des weiteren erhält der Zähler 11 von der Ablauf-Steuervorrichtung 21 einen Rücksetzimpuls über seinen Reset-Eingang und einen Torzeitimpuls über seinen Enable-Eingang.
Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Ablauf-Steuervorrichtung 21 ist in Fig. 2 dargestellt. Sie weisteinenSynchronzähler 24, einen programmierbaren Festwertspeicher 25 in Form eines EPROM und einen Latch 26 auf. Der Latch 26 weist sechs Steuerausgänge auf, an welchen die bereits erwähnten Steuerimpulse in der in Fig. 3 dargestellten zeitlichen Ablauffolge auftreten. Zwei Ausgänge des Latch 26 sind mit dem Zähler 11, zwei Ausgänge mit dem Approximations-Register 16 und ein Ausgang mit dem Mikrocomputer 15 verbunden. Der.sechste Ausgang ist über ein NAND-Gatter 27 an den Reset-Eingang des Synchronzählers 24 geführt und dient der Selbsthaltung der Ablauf-Steuervorrichtung 21 bei Abschluß des Absimmvorgangs. Der zweite Eingang des NAND-Gatters 27 ist mit dem Mikrocomputer 15 verbunden und erhält vom letzteren den Startimpuls.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Abstimmeinrichtung ist wie folgt: Zur automatischen Umschaltung von einem gerade empfangenen Sender auf einem anderen ist der Abstimmvorgang zu starten.
Wie das Impulsdiagramm in Fig.3verdeutlicht, gibt zunächst der Mikrocomputer 15 einen Start impuls an die Ablauf-Steuervorrichtung 21. Der Synchronzähler 24 wird zurückgesetzt und beginnt zu zählen. Über den Latch 26 und die Startleitung 23 wird ein Startimpuls an das Sukzessiv-Approximations-Register 16 ausgegeben, der letzteres aktiviert. Gleichzeitig gelangt ein Übertragungsimpuls an den Mikrocomputer 15, wodurch das Bitmuster der im Speicher abgelegten Soll-Sendefrequenz an den Komparator 13 gelegt wird. Mit dem ersten Taktimpuls am Takt- oder Clock-Eingang des Registers 16 wird in diesem das höchstwertige Bit gesetzt, d.h. der Q 14-Ausgang des Registers 16 wird mit einem Ausgangssignal belegt, logisch "1". Alle anderen Ausgänge des Registers 16 weisen logisch "0" auf. Ist Umax die maximale Abstimmspannung für den Abstimmbereich 100 - 120 MHz, so liegt am Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 18 beim ersten Schritt (N=l) die Ausgangsspannung wobei Ii das Ausgangssignal an den O-Ausgängen des Registers 16 ist. Im vorliegenden Fall bei i= 1 ist 11 logisch "1".
Diese Ausgangsspannung liegt als Abstimmspannung am Ausgang des Addierers 20, da der ananloge Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 19 spannungslos ist. Die Abstimmspannung zieht den Oszillator 10 auf eine bestimmte Istfrequenz.
Mit dem Reset-Impuls (Fig. 3) wird der Zähler 11 zurückgesetzt und mit dem TorzZtimpuls von 8 >is die Torzeit des Zählers bestimmt. Während diese 8 ps mißt der Zähler 11 die Istfrequenz und legt das digitale Meßergebnis an den Komparator 13. Je nachdem,ob die Istfrequenz größer oder kleiner als die Sollfrequenz ist, erscheint am Ausgang des Komparators die Vorzeicheninformation logisch "0" oder logisch "1", die als Dateneingangssignal an dem Dateneingang D des Registers 16 liegt. (Selbstverständlich ist auch eine Umkehrung der Zuordnung von logisch "0" und "1" möglich).
Im vorliegenden Fall soll das Vergleichsergebnis eine Vorzeicheninformation "O" ergeben, d.h., daß die Istfrequenz größer als die vorgegebene Sollfrequenz ist. Diese Vorzeicheninformation "0" bewirkt im Register 16 ein Löschen des Ausgangssignals am 9 14-Ausgang, so daß auch hier wieder logisch "0" liegt.-Mit dem nächsten Taktimpuls wird der nächste Ausgang des Registers 16, also der Q 13-Ausgang mit logisch "1" belegt. Am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 18 und damit am Ausgang des Addierers 20 liegt die Abstimmspannung: Diese Abstimmspannung zieht den Oszillator 10 auf eine Istfrequenz. Mit dem nächsten Reset-Impuls wird der Zähler 11 erneut zurückgesetzt und während des nächsten Torzeitimpulses wird die Istfrequenz erneut gemessen. Ist nunmehr die Istfrequenz kleiner als die Sollfrequenz, so erscheint am Ausgang des KaTlparators 13 die Vorzeicheninformation "1". Diese bewirkt über den Dateneingang des Registers 16, daß das Ausgangssignal "1" am Q 13-Ausgang des Registers 16 erhalten bleibt.
Mit dem nächsten Taktimpuls am Clock-Eingang des Registers 16 wird der 0 12-Ausgang mit logisch 2'1" belegt. Die Ausgangsspannung am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 18 und damit die Abstimmspannung am Ausgang des Addierers 20 beträgt dann Diese Abstimmspannung zieht wiederum den Oszillator 10 auf eine neue Istfrequenz,die von dem Zähler 11 gemessen und von dem Komparator 13 mit der Sollfrequenz verglichen wird. Das Ergebnis dieses Vergleichs, die Vorzeicheninformation,bewirkt ein Löschen oder ein Belassen des Ausgangssignals am Q 12-Ausgang des Registers 16, je nachdem ob die Istfrequenz größer oder kleiner als die Sollfrequenz ist.
Die vorstehend beschriebenen Vorgänge wiederholen sich fortlaufend, wobei jeweils ein weiterer Q-Ausgang des Registers mit einem Ausgangssignal "1" belegt wird. Bei N=14 ist der Abstimmvorgang beendet und der neue Sender ist eingestellt.
Anzumerken ist, daß ab dem siebten Wiederholzyklus, also nach N=6 und Belegen des Q 9-Ausgangs des Registers 16, die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Umsetzers 18 konstant bleibt und in dem Addierer 20 die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Umsetzers 19 hinzuaddiert wird. Außerdem wird ab diesem Wiederholzyklus die Länge des Torzeitimpulses also die Torzeit des Zählers 11, umgestellt und beträgt nunmehr bei jeder Frequenzmessung 128 Sus. Auf diese Weise wird innerhalb von ca. 1,1 ms der neue Sender mit einem Frequenzfehler von 0,1 ; eingestellt. Die Aufteilung des Digital-Analog-Wandlers 17 in zwei Digital-Analog-Umsetzer 18 und 19 erfolgt lediglich aus Gründen der besseren Integrationsfähigkeit, da die beiden Digital-Analog-Umsetzer 18,19 zum Erzielen des fast gleichen Ergebnisses eine wesentlich geringere Bit-Genauigkeit aufzuweisen brauchen als ein 14 Bit-Digital-Analog-Wandler.

Claims

Patentansprüche iiAbstimmeinrichtung für digitale Senderwahl in Rundfunk empfängern, insbesondere in UKW-Empfängern, mit einem die Oszillator-Frequenz (Ist-Frequenz) messenden digitalen Zähler, einem Sollwertgeber zum digitalen Eingeben der Empfangsfrequenz (Soll-Frequenz) eines gewünschten Senders, einem die Ist-Frequenz mit der Soll-Frequenz vergleichenden digitalen Komparator und mit einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Oszillator-Abstimmspannung in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Komparators, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Vorrichtung (14) zum Erzeugen einer Oszillator-Abstimmspannung ein Sukzessiv-Approximations-Register (16) mit einem Dateneingang (D) und mehreren parallelen Ausgängen (Q 14 - Q 1) und einen Digital-Analog-Wandler (17) aufweist, daß aufeinanderfolgende Ausgänge (Q 14 - Q 1) des Registers (16) sukzessive mit einem Ausgangssignal belegt sind, wobei vor Belegen des jeweils nächsten Ausgangs (Q 13 - Q 1) das Ausgangssignal des vorherigen Ausgangs (Q 14 - Q 2) entsprechend einer Eingangsinformation an dem Dateneingang (D) erhalten bleibt oder wieder gelöscht wird, daß der Dateneingang (D) des Registers (16) mit dem Ausgang des Komparators (13) verbunden ist, dessen Ausgangssignal lediglich eine Vorzeicheninformation für eine bestehende Frequenzabweichung darstellt, daß die Digitaleingänge des Digital-Analog-Wandlers (17) mit den Ausgängen (Q 14 -Q 1) des Registers (16) folgerichtig in der Weise verbunden sind, daß der Eingang mit dem höchstwertigen Bit an dem zuerst mit einem Ausgangssignal belegten Ausgang (Q 14) des Registers (16) liegt, und daß die analoge Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers (17) dem Steuereingang des Oszillators (10) zugeführt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Approximations-Register (16) derart ausgebildet ist, daß das Ausgangssignal des jeweils unmittelbar zuvor belegten Ausgangs (Q 14 -Q 2) bei einem eine gegenüber der Soll-Frequenz größere Ist-Frequenz charakterisierenden Dateneingangssignal wieder gelöscht wird und bei einem eine gegenüber der Sollfrequenz höhere Ist-Frequenz charakterisierenden Dateneingangssignal erhalten bleibt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Digital-Analog-Wandler (17) von mindestens zwei separaten Digital-Analog-Umsetzern(18,19) gebildet ist, deren analoge. Ausgänge über einen Addierer (20) mit dem Steuereingang des Oszillators (10) verbunden sind.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, g e k e n n -z e i c h n e t durch eine den Abstimmvorgang steuernde Ablauf-Steuervorrichtung (21), die mit dem Zähler (11), dem Komparator (13), dem Sollwertgeber (15) und dem Approximations-Register (16) verbunden ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, d a -d r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Zähler (11) eine über die Ablauf-Steuervorrichtung (21) umschaltbare Torzeit aufweist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß des Approximatiorwzegister - (16)eine Kapazität von 14 Bit aui;eist und die Tbrzeit das Zählers(ll)für die ersten 6 Bit jeweils 8 ps und die zweiten 8 Bit jeweils 128 µs beträgt.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Sollwertgeber (12) als Mikrocomputer (15) mit Eingabetastatur für die Senderwahl und Speicher für die gewählte Sendefrequenz ausgebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Mikrocomputer (15) mit der Ablauf-Steuervorrichtung (21) derart verbunden ist, daß ein den Abstimmvorgang auslösender Startimpuls des Mikrocomputers (15) die Ablauf-Steuervorrichtung (21) aktiviert und ein von der Ablauf-Steuervorrichtung (21) abgegebenerUbergabeimpuls den Ubertrag des in dem Mikrocomputer (15) gespeicherten Bitmusters der gewählten Sendefrequenz an den Komparator (13) bewirkt.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ablauf-Steuervorrichtung (21) über eine mit einem Startimpuls für das Approximations-Register (16) belegbar Startleitung .(23) und über eine Taktimpulse führende Taktleitung (22) mit dem Approximations-Register (16) verbunden ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 9, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Reset-Eingang und der Enable-Eingang des Zählers (11) mit der Ablauf-Steuervorrichtung (21) verbunden sind.