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Regelschaltung mit einer flankengesteuerten
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Phasenvergleichsschaltung Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Derartige Regelschaltungen sind beispielsweise
aus dem Buch "Einführung in die PLL-Technik", Vieweg-Verlag, 1980, Seiten 3, 4,
16 bis 21 bekannt. Bei den in diesem Buch dargestellten Regelschaltungen ist der
Ausgang einer Phasenvergleichsschaltung über einen Tiefpaß mit dem Steuereingang
eines spannungsgesteuerten Oszillators verbunden. An den einen Vergleichseingang
der Phasenvergleichsschaltung ist eine Referenzimpulsschwingung ange-Legt. Der andere
Vergleichseingang der Phasenvergleichsschaltung ist über einen Frequenzteiler mit
dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators verbunden. Die PhasenvergLeichsschaltung
der bekannten Regelschaltung besteht aus einem flankengesteuerten JK-Flip-Flop,
dem eine Digital-Analogwandlerstufe und ein aktives Filter als Integrator nachgeschaltet
ist. Die den Vergleichseingängen zugeführte Impulsschwingung kann über einstellbare
Frequenzteiler auf einen gewünschten oder vorgegebenen Wert der Frequenz eingestellt
werden. Soll jedoch die Frequenz in sehr kleinen Schritten eingestellt werden können,
sind Frequenzteiler
mit einer sehr hohen Teilezahl und eine Referenzimpulsschwingung
mit einer dementsprechend hohen Frequenz erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelschaltung anzugeben,
in der die Impulsschwingungen an den Vergleichseingängen der Phasenvergleichsschaltung
ohne eine großzahlige Frequenzteilung feinstufig eingestellt werden kann. Diese
Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches
1 angegebenen Maßnahmen in vorteilhafter Weise gelöst.
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Die Erfindung weist nicht nur den Vorteil auf, daß für die feinstufige
Einstellung keine weiteren Frequenzteiler notwendig sind. Vielmehr kann die Frequenz
der Vergleichsschwingungen ohne zu Hilfeonahme eines Frequenzteilers beliebig feinstufig
eingestellt werden. Besonders vorteilhaft ist, daß die Korrekturschaltung mit den
Schaltungsanordnungen eines Mikroprozessors gebildet werden kann und somit vielfach
keine weiterenSchaltungsbauteile für die Bildung der Korrekturschaltung erforderlich
sind.
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Da die Korrekturschaltung einer erfindungsgemäßen Regelschaltung eine
derart feinstufige Einstellung der Vergleichsfrequenzen für den Phasenvergleich
zuläßt, ist die erfindungsgemäße Regelschaltung besonders vorteilhaft für die Regelung
des Motorantriebes fur den Bandtransportoderfür die Kopftrommel in einem Videorekorder
geeignet. Werden in einem solchen Fall Gleichstrommotoren für den Antrieb verwendet,
kann in besonders vorteilhafter Weise der Rotor dieses Gleichstrommotors als Integrationsanordnung
für die Mietelwertbildung des Ausgangssignales der Phasenver-
gleichschaltung
verwendet werden (Anspruch 2).
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiel
näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild einer Regelschaltung
für einen Motorantrieb einer Kopftrommel in einem Videorecorder, Figur 2 die Ein-
und Ausgangssignale einer flankengesteuerten Phasenvergleichsschaltung, Figur 3
in den Diagrammen a) bis c) die der Figur 2 entsprechenden Ein- und Ausgangssignale
einer Phasenvergleichsschaltung der in Figur 1 dargestellten Regelschaltung.
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In Figur 1 ist in einem Blockschaltbild eine Regelschaltung für einen
Gleichstrommotor 1 dargestellt, der in einem Videorecorder eine Kopftrommel 2 antreibt.
Diese Kopftrommel, um die das Videoband des Videorecorders geschlungen ist, enthält
die Aufnahme- und Wiedergabeköpfe 3 und erfordert deshalb eine hohe Genauigkeit
ihrer Drehgeschwindigkeit und ihrer Phasenlage bezüglich der Impulse einer Synchronimpulsschwingung
S .Deshalb enthält die Kopftrommel 2 einen sync Drehzahlgeber 4, an dessen Signalausgang
5 eine Impulsschwingung S1 die Drehzahl der rotierenden Kopftrommel anzeigt, und
einen Drehwinkelgeber 6, an dessen Signalausgang 7 Impulse P die augenblickliche
Phasenlage der rotierenden Kopftrommel anzeigen. Die Impulsschwingung S1 des Drehzahl
gebers 4 ist im Diagramm a) der Figur 3 dargestellt. Sie
gelangt
an den ersten Vergleichseingang 8 einer ersten Phasenvergleichsschaltung 9. Die
Impulse P des Signalausganges 7 des Drehwinkelgebers 6 gelangen an den ersten Vergleichseingang
30 einer zweiten Phasenvergleichsschaltung 31. Die zweite Phasenvergleichsschaltung
31 vergleicht die aus den Phasenlageimpulsen P gebildete Impulsschwingung mit der
an ihrem zweiten Vergleichseingang 10 liegenden Synchronimpulsschwingung 5 und bildet
bei einer Phasenablage der syn c Impulse der verglichenen Impulsschwingungen an
ihrem Signalausgang 11 ein Phasenablagesignal, das in einer Sollwertgeberschaltung
12 ausgewertet wird. Die Sollwertgeberschaltung bildet daraus ein Steuersignal für
den Steuereingang 13 einer Korrekturschaltung 14 einer Referenzimpulsquelle 15,
die eine Referen-zimpulsschwingung S2 an den zweiten Vergleichseingang 16 der ersten
Phasenvergleichsschaltung 9 liefert.
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Die Phasenvergleichsschaltungen 9 und 31 sind flankengesteuert. Die
Wirkungsweise einer derartigen flankengesteuerten Phasenvergleichsschaltung wird
anhand der Figur 2 kurz erläutert. In Figur 2 ist als Block beispielsweise die Phasenvergleichsschaltung
9 mit ihrem ersten Vergleichseingang 8 und ihrem zweiten Vergleichseingang 16 dargestellt.
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Neben den Vergleichseingängen sind die Impulse 17 und 18 der Impulsschwingungen
S1 und S2 dargestellt. Im ungeschaltexten Zustand liefert der Signalausgang 19 der
Phasenvergleichsschaltung 9 einen Mittelwert Svo seines Ausgangssignales Sv an seinem
Signalausgang 19. Bei einer positiven Impulsflanke 20 am ersten Vergleichseingang
8 wird das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung um einen bestimmten Betrag
erniedrigt, beispielsweise des Betrages des Mittelwertes Svo, bei einer positiven
Impulsflanke 21 am zweiten Vergleichseingang 16 der Phasenvergleichsschaltung
9
wird deren Ausgangssignal um den gleichen Betrag erhöht, wie im Impulszug 22 für
das Ausgangssignal Sv der Phasenvergleichsschaltung 9 in Figur 2 dargestellt ist.
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Mit der Korrekturschaltung 14 wird die von der ReferenzimpuLsquelle
15 für den zweiten Vergleichseingang 16 der Phasenvergleichsschaltung 9 erzeugte
Impulsreferenzschwingung S2 feinstufig sorrigiert. Dazu enthält die Korrekturschaltung
eine Umsetzungsanordnung 24 und eine Impulskorrek ranordnung 25. Die Umsetzungsanordnung
24 enthält eine Umsetzungsfunktion 26, mittels der in der Umsetzungsordnung für
einen bestimmten Wert s des von der Sollwertgeberschaltung 12 erzeugten Steuersignals
eine der Umsetzungsfunktion 26 entsprechende Anzahl n Impulskorrekturbits 27 pro
Zeitreinheit berechnet oder bestimmt werden und mit denen die Referenzimpulsschwingung
der Referenzimpulsquelle 15 korrigiert wird. In Diagramm b) der Figur 3 ist eine
derartige Korrektur mit dem Korrekturbit 27 dargestellt. In dem dargesteLLten Beispiel
ist jedem fünften Impuls 68 der Referenzimpulsschwin3ung SZ ein positives Impulskorrekturbit
zugeordnet, so daß die korrigierten Impulse 28 nunmehr um den Betrag der zeitlichen
Bitlänge d der Impulskorrekturbits 27 zeitlich verlängert sind. Bei einem negativen
Impulskorrekturbit, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist, werden die korrigierten
Impulse 28 entsprechend in ihrer ImpuLslänge um den Betrag der zeitlichen Bit länge
d der Korrekturbi ts verkürzt. Eine derart korrigierte Referenzimpulsschwingung
gelangt als Referenzimpulsschwingung 52 an den zweiten Vergleichseingang 16 der
Phasenvergleiciassshaltung 9. Für die Betrachtung der Diagramme a) s C) der Figur
3 soll davon ausgegangen werden, daß dìe drehsahl und urld Phasenlage der Kopftrsmmel
2 gerade in die
von der Referenzimpulsschwingung S2 am Ausgnag der
Referenzimpulsquelle 15 vorgegebenen Drehzahl und Phasenlage eingeregelt wird. Im
Diagramm c) der Figur 3 ist schematisch das Ausgangssignal Sv der ersten Phasenvergleichsschaltung
9 dargestellt, das für die am Motor 1 eingestellte Drehzahl D einen konstanten Mittelwert
Svo aufweist. Infolge der Impulskorrekturbits 27 an einzelnen Impulsen 28 der Referenzimpulsschwingung
S2 erzeugt die Phasenvergleichsschaltung 9 auf diesem Mittelwert Svo positive Stellimpulse
32 und negative Stellimpulse 33. Im eingeregelten Zustand ist die mittlere Impulszeitfläche
der positiven Stellimpulse 32 gleich der mittleren Impulszeitfläche der negativen
Stellimpulse, die von dem Rotor des Gleichstrommotors 1 in den Mittelwert der Drehgeschwindigkeit
dieses Rotors integriert werden und die Drehzahl dieses Rotors geringfügig erhöhen.
Der geringfügig asynchrone Lauf mit der Referenzimpulsschwingung wird durch die
integrierende Masse des Rotors ausgeglichen.
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In einem Videorecorder vollführt die Kopftrommel 2 normalerweise in
40 msec eine volle Umdrehung. Der zugehörige Drehwinkelgeber 6 erzeugt bei einer
bestimmten Drehwinkelstellung der Kopftrommel für jede der beiden Videoköpfe 3 auf
der Kopftrommel einen Zeitimpuls am Ausgang 7 des Drehwinkelgebers, der in der zweiten
Phasenvergleichsschaltung 31 mit einer Synchronschwingung 5syn c verglichen wird.
Der Drehzahlgeber 4 erzeugt bei einer Umdrehung der Kopftrommel an seinem Ausgang
5 vierungzwanzig Halbperioden, sodaß an diesem Ausgang eine Impulsschwingung S1
mit einer Impulsfrequenz von 300 Hz entsteht. Die Frequenz der Impulsschwingung
52 der Referenzimpulsquelle 15 beträgt ebenfaLls 300 Hz. Weicht die Frequenz der
Synchronschwingung Ssync um 0,1% von der Frequenz der Impuls-
schwingung
S2 ab, stellt das am Ausgang 11 der zweiten Phasenvergleichsschaltung 31 erzeugte
Ablagesignal über die Sollwertgeberschaltung 12 ein Steuersignal für den Steuereingang
13 der Korrekturschaltung 14 ein, das jedem drei zehnten Impuls 28 der Impulsschwingung
S2 ein Impulskorrekturbit 27 von t=2psec Bitbreite zuordnet. Selbst noch kleinereAblagen
der Frequenz der Referenzschwingung 5 können mittels des angegebenen Verfahrens
ausgeglisync chen werden.
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