DE976528C - Verfahren zur Frequenzregelung eines Impulsgenerators - Google Patents

Description

AUSGEGEBENAM 31. OKTOBER 1963

F ιIi31 Villa/21 a¹

ist als Erfinder genannt worden

Fernseh G.m.b.H., Darmstadt

Patentanmeldung bekanntgemacht am 26. Juli 1956

Patenterteilung bekanntgemacht am 3. Oktober 1963

Die Erfindung bezieht sich, auf ein Verfahren zur Regelung der Frequenz eines Impulsgenerators durch Phasenvergleich zwischen einer mit Oberwellen behafteten sinusförmigen Steuerschwingung und der von dem Impulsgenerator gelieferten Spannung.

Es ist bereits bekannt, eine automatische Frequenzregelung einer Oszillatorschwingung dadurch zu erzielen, daß eine Steuerschwingung und eine — von der zu regelnden Oszillatorschwingung — abgeleitete Schwingung hinsichtlich der Phasenlage beispielsweise in einer Diskriminatorschaltung miteinander verglichen werden. Die gewonnene Regelspannung wird dann einer Impedanzröhre zugeführt, die parallel zum frequenzbestimmenden Glied der Impulsgeneratorschaltung liegt.

Bei einer dieser bekannten Schaltungen wird eine rein sinusförmige Steuerspannung verwendet, während der in der Frequenz nachzuregelnde Oszillator eine impulsförmige Spannung liefert. Bei derartigen Schaltungen treten nun Schwierigkeiten auf, wenn die Steuerspannung nicht mehr rein sinusförmig ist, sondern durch eine mit Oberwellen behaftete Sinusschwingung gebildet wird, wie sie beispielsweise in Fig. ι durch die Kurve a dargestellt wird. Diese setzt sich in dem angegebenen Beispiel zusammen aus der Grundwelle b und der ersten harmonischen Oberwelle c. Wird nun der Impulsgeber so geregelt, daß der von ihm gelieferte Impuls, der zum Phasenvergleich herangezogen wird, während des absteigenden Astes der Kurve α auftritt, so besteht, bedingt durch die

309 714/1

Nichtlinearität der Steuerspannung auch kein linearer Zusammenhang mehr zwischen Phasenlage und erzeugter Regelspannung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung anzugeben, bei der diese Nachteile beseitigt sind.

Erfindungsgemäß werden aus einer mit Oberwellen behafteten sinusförmigen Steuerspannung zunächst annähernd rechteckförmige Impulse gewonnen, deren Flanken mit den Nulldurchgängen ίο der Steuerschwingung zusammenfallen. Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird aus diesen rechteckförmigen Impulsen eine vorzugsweise symmetrische Dreieckspannung (Sägezahnspannung) gewonnen und diese zum Phasenvergleich herangezogen.

Es ist zwar bereits bekannt, zum Phasenvergleich eine sinusförmige Oszillatorspannung in eine angenäherte Dreieckspannung zu verwandeln und diese letztere dann gemeinsam mit einer impulsförmigen S teuer spannung hinsichtlich der Phase in einer Phasenvergleichsschaltung zu vergleichen. Eine derartige Anordnung hat den Nachteil, daß Störungen irgendwelcher Art, die der impulsförmigen Spannung überlagert sind, in die Phasenvergleichsschaltung gelangen und die Erzeugung der Regelspannung stören können. Demgegenüber wird bei einer Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die schon mit Oberwellen oder anderen Störungen belastete angenähert sinusförmige Steuerspannung in eine störungsfreie angenähert symmetrische Dreieckspannung umgewandelt, während die vom Impulsgenerator erzeugte Spannung impulsförmig ist. Da diese normalerweise nicht mit Störungen behaftet ist, ermöglicht die erfindungsgemäße Schaltung eine Frequenzregelung, die sich hinsichtlich der Störfreiheit wesentlich gegenüber den bisher bekanntgewordenen Schaltungen auszeichnet.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßeii Verfahrens besteht darin, daß die annähernd symmetrische Dreieckspannung mittels rechteckförmiger Impulse erzeugt wird, deren Flanken mit den Nulldurchgängen der sinusförmigen Steuerimpulsfolge zeitlich zusammenfallen. Aus diesem Grunde wird eine phasenstarre Verkettung der sinusförmigen Steuerimpulsfolge mit der annähernd symmetrischen Dreieckspannung auch dann gewährleistet, wenn die Amplituden der sinusförmigen Steuerimpulsfolge nicht konstant gehalten werden. Dies ist im Hinblick darauf, daß die Konstanthaltung der Amplituden, z. B. der Netzspannung, in der Praxis immer mit einem gewissen Aufwand verbunden ist, besonders zu betonen. Demgegenüber ist es ein entscheidender Nachteil der obengenannten bekannten Schaltung, daß dabei die Dreieckspannung aus der sinusförmigen Oszillatorspannung im wesentlichen mittels eines Schwingkreises und eines Gleichrichters abgeleitet wird, so daß die sinusförmige Oszillatorspannung und die Dreieckspannung nur dann phasenstarr verkettet sind, wenn die Amplituden der sinusförmigen Oszillatorspannung konstant bleiben. In der Praxis ist dies fast nie der Fall. Es sei in diesem Zusammenhang nur an Betriebsspannungsänderungen und an Temperaturänderungen erinnert, wodurch Amplitudenänderungen bewirkt werden können. Bei einer Amplitudenänderung der sinusförmigen Oszillatorspannung ändert sich also die Amplitude der Dreieckspannung auch dann, wenn die Frequenz der sinusförmigen Oszillatorspannung konstant bleibt. Da die Regel spannung, mittels der die sinusförmige Oszillatorspannung nachgeregelt werden soll, von der Dreieckspannung abgeleitet wird, so ist mit dieser Schaltung nur eine fehlerhafte bzw. ungenaue Frequenzregelung möglich.

Zweckmäßigerweise erfolgt der Phasenvergleich beim erfindungsgemäßen Verfahren derart, daß das beim Auftreten der impulsförmigen Spannung vorhandene Potential der Dreieckspannung — gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von entsprechend bemessenen Siebgliedern — als Regelspannung dem frequenzbestimmenden Glied des Impulsgenerators zugeführt wird.

Erfolgt die Regelung derart, daß die impulsförmige Spannung zeitlich in die Mitte der abfallenden Flanke der Dreieckspannung zu liegen kommt, so ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß der Aussteuerbereich nach beiden Seiten gleich ist.

Es ist vorteilhaft, zur Durchführung des Verfahrens eine Anordnung zu verwenden, bei der zur Erzeugung einer dreieckförmigen Spannung aus einer sinusförmigen Spannung letztere nach entsprechender Umformung dem Steuergitter einer Verstärkerröhre zugeführt wird, in deren Anoden-. kreis ein Kondensator liegt, welcher über einen gegebenenfalls veränderlichen Widerstand aufgeladen und über den Innenwiderstand der Verstärkerröhre entladen wird. io<

Hierbei ist es günstig, wenn die sinusförmige Steuerschwingung in an sich bekannter Weise zunächst einem Gleichrichter zugeführt wird und dann durch Übersteuerung einer Verstärkerstufe im wesentlichen reehteckförmige Impulse gewonnen 10; werden, deren Flanken mit den Nulldurchgängen der sinusförmigen Steuerschwingung zusammenfallen.

Die Erfindung wird im folgenden au Hand der Fig. ι bis 4 beschrieben. Es zeigt n<

Fig. ι Steuerimpulsformen,

Fig. 2 angenähert reehteckförmige Impulse, deren Flanken zeitlich mit den Nulldurchgängen der Steuerimpulsformen zusammenfallen,

Fig. 3 Dreieckimpulse, abgeleitet von den Recht- 11; eckimpulsen nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Wie schon erwähnt, stellt die Kurve α in Fig. 1 die mit einer ersten Oberwelle behaftete sinus- i2< förmige Steuerschwingung dar, mit der eine von dem Impulsgenerator gelieferte impulsförmige Spannung hinsichtlich der Phasenlage verglichen werden soll. Diese Wechselspannung α wird einem Gleichrichter zugeführt und anschließend durch 12; Übersteuerung aus ihr steile positive Impulse ge-

wonnen, deren Vorder- und Rückflanken mit den XuI!durchgängen der ursprünglichen Steuerschwingung zusammenfallen (Fig. 2). Diese werden dem Steuergitter der in Fig. 4 dargestellten Röhre 1 vom Typ ECC 81 mit positiver Polarität zugeführt. Die Röhre 1 ist so geschaltet, daß sie zwischen den positiven Impulsen gesperrt ist. Während dieser Zeit wird der Kondensator 2 von beispielsweise ι μΡ über den veränderlichen Widerstand 3 von beispielsweise 60 kQ von der positiven Spannungsquelle aufgeladen. Für die Dauer der am Steuergitter liegenden positiven Impulse ist die Röhre geöffnet, und der Kondensator wird über den Innenwiderstand der Röhre 1 wieder entladen. Es tritt somit am Kondensator 2 eine dreieckförmige Spannung auf, deren Spitzen mit den Nulldurchgängen der Steuerschwingung zusammenfallen (Fig. 3). Zur Erzielung einer ausreichenden Linearität wird nur ein geringer Teil der Auf- und Entladekurve benutzt. Durch geeignete Anpassung des Widerstandes 3 an den Innenwiderstand der Röhre 1 wird durch diese Schaltung eine nahezu vollkommene Symmetrie der Dreieckspannung erzielt. Erfolgt nun die Regelung so, daß, wie in Fig. 3 dargestellt, der vom Impulsgenerator gelieferte Impuls etwa in der Mitte der abfallenden Flanke der Dreieckspannung auftritt, so besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Phasenabweichung und Regelspannung.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Regelung der Frequenz eines Impulsgenerators durch Phasenvergleich zwischen einer mit Oberwellen behafteten sinusförmigen Steuerschwingung, vorzugsweise der durch Oberwellen verzerrten Netzspannung und der von dem Impulsgenerator gelieferten impulsförmigen Spannung, dadurch gekennzeich net, daß aus der mit Oberwellen behafteten

   4-5 sinusförmigen Steuerspannung zunächst annähernd rechteckförmige Impulse gewonnen werden, deren Flanken zeitlich mit den Nulldurchgängen der Steuerschwingung zusammenfallen, daß daraus eine vorzugsweise symmetrische Dreieckspannung gewonnen und erst diese zum Phasenvergleich herangezogen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Auftreten der impulsförmigen Spannung vorhandene Potential der Dreieckspannung als Regelspannung verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die impulsförmige Spannung zeitlich in die Mitte der abfallenden Flanke der Dreieckspannung zu liegen kommt, sobald Phasengleichheit herrscht.
4. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer dreieckförmigen Spannung aus einer mit Oberwellen behafteten sinusförmigen Spannung letztere nach Umformung in eine annähernd rechteckförmige Spannung dem Steuergitter einer Verstärkerröhre zugeführt wird, in deren Anodenkreis ein Kondensator liegt, welcher über einen gegebenenfalls veränderlichen Widerstand aufgeladen und über den Innenwiderstand der Verstärkerröhre entladen wird.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufladewiderstand gleich dem Innenwiderstand der Verstärkerröhre gewählt wird.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Oberwellen behaftete sinusförmige Steuerschwingung zunächst einem Gleichrichter zugeführt wird und dann durch Übersteuerung einer Verstärkerstufe die annähernd rechteckförmigen Impulse gewonnen werden, deren Flanken mit den Nulldurchgängen der Steuerschwingung zusammenfallen.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen der annähernd symmetrischen Dreieckspannung mit den Nulldurchgängen der Steuerschwingung zeitlich zusammenfallen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 707 304, 835 902, 275;

   USA.-Patentschrift Nr. 2 570 013;
   schweizerische Patentschrift Nr. 201 785;
   britische Patentschrift Nr. 472 686.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 576/157 7.56 (309 714/1 10.63)