DE3441226A1 - Phasenregelkreis - Google Patents

Description

• Phasenregelkreis
• Die Erfindung betrifft einen Phasenregelkreis mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Merkmalen.
• Ein derartiger Phasenregelkreis ist in der Deutschen Patentanmeldung P 33 24 919.9 -beschrieben.
• Bei diesem Phasenregelkreis wird z.B. bei Unterbrechung der Führungsgröße - also des Signales, auf dessen Frequenz die Frequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators geregelt wird - die Stellgröße digital in einem als Speicher dienendem Vorwärts-Rückwärts-Zähler festgehalten. Der spannungsgesteuerte Oszillator schwingt dann im Idealfall während der Unterbrechungszeit der Führungsgröße mit praktisch der gleichen Frequenz weiter wie vor der Unterbrechung. Die mit der Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators versorgten Bauteile arbeiten also im Idealfall auch bei Ausbleiben der Führungsgröße im richtigen Takt und in der richtigen Phasenlage, bis die Störung behoben ist, die die Unterbrechung der Führungsgröße verursacht hat.
• Wird der Phasenregelkreis für besonders schnelle Regelung ausgelegt, treten aus folgendem Grund Abweichungen vom Idealfall auf: Zwischen der Detektion der Störung in der Führungsgröße und dem Festhalten der Stellgröße dadurch, daß der Vorwärts-Rückwärts-Zähler angehalten wird, verstreicht eine von den verwendeten Bauteilen abhängige Zeit. Während dieser Zeit versucht der Regelkreis die Frequenz- und Phasendifferenz zwischen der u. U. erheblich gestörten Führungsgröße und der Schwingung des spannungsgesteuerten Oszillators auszuregeln, indem er die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators verstellt. Je schneller der Regelkreis reagiert, desto größer ist die Frequenzverstellung. Daher wird beim Anhalten des Vorwärts-Rückwärts-Zählers ein Wert der Stellgröße gespeichert, der den spannungsgesteuerten Oszillator mit störender Frequenzabweichung weiterlaufen läßt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Phasenregelkreis entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs anzugeben, dessen Oszillator bei Unterbrechung der Führungsgröße mit vernachlässigbarer Frequenzabweichung weiterläuft.
• Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.
• Anhand der Figur soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
• Die Figur zeigt einen Phasenregelkreis mit einem Phasenvergleicher P, dessen einem Eingang die Führungsgröße f und dessen anderem Eingang die Schwingung eines spannungsgesteuerten Oszillators O zugeführt wird. Die Ausgangsspannung des Phasenvergleichers P wird als analog angenommen. Ein Integrator IN mittelt die Ausgangsspannung des Phasenvergleichers P, sodaß am Ausgang des Integrators eine langsam veränderliche Spannung auftritt. Mit dieser Spannung und einem Umschalter U wird die Zählrichtung (vorwärts V, rückwärts R) eines Zählers Z gesteuert, der seine Zählimpulse von einem Pulsgenerator T über einen Schalter S und die Kontaktstrecke des Umschalters U erhält.
• Da die Steuerspannung des Umschalters U eine langsam veränderliche Funktion der Zeit ist, ist die Änderung der Zählrichtung des Zählers Z in diesem Zusammenhang als seltenes Ereignis anzusehen. Mit entsprechend geringer Frequenz gibt auch der Pulsgenerator T seine Impulse ab, sodaß das Verstellen des Zählers Z ebenfalls als seltenes Ereignis anzusehen ist. Der Zählerstand ZS des Zählers Z gibt folglich die gemittelte, langsam veränderliche Ausgangsspannung des Phasenvergleichers P in digitaler Form an.
• Die Wahl der Impulsfolgefreqenz des Pulsgenerators T und die der Zeitkonstanten des Integrators IN gehören zur Frage der Bemessung und Auslegung des Phasenregelkreises, die wiederum vom Anwendungsfall abhängt und hier nicht weiter behandelt werden soll.
• Der Zählerstand ZS des Zählers Z liegt in dualer Darstellung an seinen N Ausgängen Q1, Q2...QN an und wird über N Leitungen an ein Rechenwerk W weitergegeben, in dem die Zahl ZS in der weiter unter geschilderten Weise bedingt verändert wird. Vom Rechenwerk W gelangt die veränderte oder auch nicht veränderte Zahl ZS über weitere Leitungen ebenfalls in dualer Form an die N Eingänge El, E2... EN einer Schaltmatrix M. Die Schaltmatrix M setzt die Dualzahl, die in paralleler Form an ihren N Eingängen anliegt, in die Steuergröße für die Oszillator O um.
• Zur Steuerung des Rechenwerks W wird die nicht gemittelte Ausgangsspannung des Phasenvergleichers P einem Schwellwertdetektor SW zugefügt und der Ausgang des Schwellwertdetektros SW mit einem ersten Steuereingang des Rechenwerkes W verbunden. Die schnellen Änderungen der Ausgangs spannung des Phasendetektors P spiegeln sich in häufigen Wechseln des Ausgangssignales des Schwellwertdetektors SW wieder. Je nach Zustand ("0" oder "1") am Ausgang des Schwellwertdetektors SW wird nun durch das Rechenwerk W die Zahl ZS, die den Zählerstand des Zählers Z darstellt, um die ganze Zahl n vergrössert oder verkleinert. Es wird also entweder die Zahl ZS + n oder die Zahl ZS - n an die Schaltmatrix M weitergegeben und so, ausgehend von einem langsam veränderlichen Mittelwert, die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators O im schnellen Wechsel erhöht oder erniedrigt. Die ganze Zahl n ist dabei so gewählt, daß der schnelle Frequenzwechsel in einem kleinen Bereich erfolgt; sie kann z.B. die Werte 1 oder 2 haben.
• Tritt nun eine Unterbrechung der Führungsgröße f auf, so reagiert der erfindungsgemäße Phasenregelkreis zunächst über das Rechenwerk W mit einer Erhöhung oder einer Ernierdrigung der Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 0 gegebenüber der mittleren Frequenz, die sich vor Auftreten der Unterbrechung eingestellt hat. Bevor jedoch aufgrund der Störung auch die mittlere Frequenz verändert werden kann, öffnet eine Überwachungsschaltung B mit ihrem Ausgangssignal einen Schalter S und unterbricht damit die Zufuhr von Zählimpulsen an den Zähler Z. Über eine Verbindung des Ausganges der Überwachungsschaltung B mit einem zweiten Steuereingang des Rechenwerkes W wird beim Öffnen des Schalters S das Rechenwer W dazu veranlaßt, nur den Zählerstand ZS an die Schaltmatrix M weiterzugeben. Während der Unterbrechung der Führungsgröße f läuft daher der spannungsgesteuerte Oszillator O mit der mittleren Frequenz weiter, die sich vor der Unterbrechung eingestellt hat und deren zugehörige Stellgröße digital im Zähler Z gespeichert ist.
• Auf diese Weise wird der nachteilige Einfluß, den eine Unterbrechung der Führungsgröße f auf das Verhalten des Eingangs erwähnten Phasenregelkreises hat, beim erfindungsgemäßen Phasenregelkreis verhindert.
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Claims (1)

1. Patentanspruch Phasenregelkreis, bei dem die Zählrichtung eines Zählers (Z) durch einen Phasenvergleicher (P) gesteuert wird und die Impulse eines Pulsgenerators (T) den Zähler (Z) takten und die Taktzufuhr an den Zähler (Z) unterbunden wird, wenn eine Überwachungsschaltung (B) eine Störung in der Führungsgröße (f) feststellt und eine Schaltmatrix (M) vorgesehen ist, deren Schaltzustand die Frequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators (0) festlegt und zwischen dem Zähler (Z) und der Schaltmatrix (M) ein Rechenwerk (W) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung der Zählrichtung zwischen dem Ausgang des Phasenvergleichers (P) und dem Zähler (Z) ein Integrator (IN) eingefügt ist, daß die Frequenz des Plusgenerators (T) möglichst klein bemessen wird, daß das Rechenwerk (W) die Schaltmatrix (M) bei störungsfreiem Betrieb entsprechend einer Zahl einstellt, die größer oder kleiner als der Stand des Zählers (Z) ist, je nachdem ob das Ausgangssignal des Phasenvergleichers (P) eine Schwelle über- oder unterschreitet und daß bei einer Störung in der Führungsgröße (f) die Schaltmatrix (M) mit dem Stand des Zählers (Z) eingestellt wird.