NL7905541A - Fasevergelijkschakeling. - Google Patents

Description

* ^ 1 * ΡΗΝ 95^0 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Fasevergelijkschakeling

De uitvinding heeft betrekking op een fasevergelijks chakeling met een eerste ingang voor het ontvangen van een eerste impulsreeks, een tweede ingang voor het ontvangen van een tweede impulsreeks en een uitgang voor 5 het leveren van een signaal dat een maat is voor het faseverschil tussen beide impulsreeksen.

Bij een dergelijke bekende fasevergelijkscha-keling wordt een zaagtandgenerator door de impulsen van de tweede impulsreeks telkens gestart. Een telkens na een im-10 puls uit de tweede impulsreeks optredende impuls uit de eerste impulsreeks bemonstert het uitgangssignaal van de zaagtandgenerator en het verkregen monster is een maat voor , dit faseverschil tussen beide impulsen. Om ook het faseverschil met véórijlende impulsen uit de eerste impulsreeks 15 (negatieve fase) te kunnen bepalen worden de impulsen van de eerste impulsreeks vertraagd met een duur overeenkomstig met de helft van de periode-duur van de tweede impulsreeks toegevoerd aan de eerste bemonsteringsschakeling. Bij een faseverschil gelijk aan nul komt dan het door de eerste 20 bemonsteringsschakeling genomen monster overeen met de waarde van de door de zaagtandgenerator gegenereerde zaagtand op de helft van de periode-duur van die zaagtand.

De bezwaren die aan deze bekende fasevergelijk-schakeling kleven zijn, dat de nauwkeurigheid van de fase-25 detektie van faseverschillen rond nul bepaald wordt door de onderlinge gelijkheid van genoemde tijdsvertraging en de halve periode-duur van de zaagtanden dat bij gebruik van een vaste tijdsvertraging de fasevergelijkschakeling slechts geschikt is voor één bepaalde frequentie van de impulsreek·? 30 sen omdat afwijkingen van die frequentie een verloop van genoemde waarde van de verkregen monsters bij een faseverschil gelijk aan nul tot gevolg heeft.

De uitvinding beoogt een fasevergelijkschake— 790 5 5 41 PHN 95^0 2 * * ling van het in de aanhef genoemde type waaraan genoemde bezwaren niet kleven en wordt daartoe gekenmerkt door een condensator, eerste schakelmiddelen voor bet laden van die condensator gedurende telkens de periode dat een impuls uit 5 de eerste impulsreeks aanwezig is en een impuls uit de tweede impulsreeks afwezig is, tweede schakelmiddelen voor het ontladen van de condensator gedurende telkens de periode dat een impuls uit de eerste impulsreeks afwezig is en een impuls uit de tweede impulsreeks aanwezig is, derde schakel-10 middelen voor het herstellen van de lading op een referen-tieniveau tijdens telkens de periode dat geen impulsen op beide ingangen aanwezig zijn en> vierde schakelmiddelen voor het bemonsteren van de lading op de condensator tijdens telkens de periode dat op beide ingangen impulsen aanwezig 15 zijn.

Hierbij wordt onder "ontladen" verstaan het laden van de condensator met een stroom die een polariteit heeft die tegengesteld is aan de polariteit van de stroom bij "laden".

20 De schakeling volgens de uitvinding gebruikt geen vertragingsinrichting noch een zaagtandgenerator zodat de genoemde bezwaren niet optreden. De schakeling volgens de uitvinding is ongevoelig; voor variaties in -de frequentie van beide impulsreeksen en de fasevergelijking wordt 25 niet verstoord door het wegvallen van impulsen uit een van beide of beide impulsreeksen omdat in dat geval geen bemonstering plaatsvindt.

De fasevergelijkschakeling volgens de uitvinding kan nader worden gekenmerkt doordat de fasevergelijk-30 schakeling omvat een logisch poortschakeling voor het genereren van de signalen A.B, A.B, A.B respectievelijk A.B waarin A het signaal aan de eerste ingang is en B het signaal aan de tweede ingang is, voor het sturen van de eerste, tweede, derde respectievelijk vierde schakelmiddelen.

35 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont

Fig. 1 een bekende fasevergelijkschakeling,

Fig, 2 een uitvoeringsvorm van een fasevergelflk- 790 5 5TÏ " PHN 9540 3 schakeling volgens de uitvinding,

Fig. 3 een aantal signaalvormen ter verklaring van de werking van de schakeling volgens figuur 2 en

Fig. 4 een met een geïntegreerde logische scha-5 keling gerealiseerde fasevergelijkschakeling volgens figuur 2.

Figuur 1 toont een bekende fasevergelijkschakeling. Deze heeft een eerste ingang 1 en een tweede ingang 2 voor ontvangst van een eerste (a) respectievelijk tweede (b) impulsreeks. In een motorregelsysteem kan bijvoorbeeld im-1Q pulsreeks B een referentieimpulsreeks zijn en impulsreeks A een van een tachogenerator afkomstige impulsreeks. Ingang 2 is verbonden met een zaagtandgenerator 3 die telkens bij het optreden van een impuls aan ingang 2 teruggesteld wordt. Ingang 1 is via een tijdvertragingsnetwerk 6, dat een tijd-15 vertraging gelijk aan de helft van de nominale periode-duur van de zaagtand Vg aan de uitgang van zaagtandgenerator 3 geeft, verbonden met de stuuringang van een bijvoorkeur elektronisch uitgevoerde schakelaar 4 die telkens bij het optreden van een impuls een bemonsteringscondensator 5 ver-20 bindt met de uitgang van de zaagtandgenerator 3· De spanning op condensator 5 kan van een uitgang 7 afgenomen worden.

De werkingswijze van de schakeling volgens figuur 1 is als volgt. Een op ingang 2 optredende impuls uit impulsreeks B start de generatie van een zaagtand. Als op 25 een bepaald moment tengevolge van het optreden van een impuls uit impulsreeks A, die een tijd gelijk aan de vertraging van netwerk 6 voor dat moment optrad, schakelaar 4 kortstondig gesloten wordt wordt de spanning op condensator5 en dus aan uitgang 7 gelijk aan de waarde van de zaagtand op 3Q dat moment:·. Die waarde is lineair evenredig met het tijdverschil tussen het moment van starten van die zaagtand en het moment van bemonsteren van die zaagtand. Dit tijdsverschil minus de tijdvertraging van netwerk 6 is evenredig met het faseverschil tussen de impulsreeksen A en B waarbij 35 bij een faseverschil gelijk aan nul de waarde van de zaagtand op de helft van de periode-duur bemonsterd wordt, mits de vertragingstijd van netwerk 6 met de helft van de periode-duur. overeenstemt.

79055 41 PHN 9540 4

Fig. 2 toont e.en uitvoeringsvoorbeeld van een fasevergelijkschakeling volgens de uitvinding. Deze omvat een logische poortschakeling 12, waarop beide ingangen 1 en 2 zijn aangesloten, met uitgangen 8, 9> 10 respectievelijk 5 11 waarop signalen C, D, E respectievelijk F optreden vol gens de volgende logische relaties: C — A.B.

D = A.B.

E = A.B.

10 F = A.B.

De schakeling omvat verder een condensator 17 met daarop een signaal Gr. Deze condensator 17 is via een schakelaar 13, die door het signaal C bediend wordt, en een laadweerstand 15 met een positieve spanningsaansluiting +V

Ό 15 verbonden en via een schakelaar 14, die door het signaal E bediend wordt, en een ontlaadweerstand 16 met een negatieve spanningsaansluiting -V^ verbonden. Parallel aan condensator 17 is een schakelaar 18, die door het signaal D bediend wordt geschakeld. De spanning G over condensator 17 kan 20 worden bemonsterd doordat condensator 17 via een schakelaar 4, die door het signaal F bediend wordt, is verbonden met een uitgang 7» waarmee een bemonsteringsuondensator 5 met daarover een spanning H is verbonden.

Figuur 3 toont de tijdrelatie tussen de signalen 25 A t/m H voor twee verschillende situaties namelijk de situatie waarin de impulsreeks A vóórijlt op de impulsreeks B en de situatie waarin impulsreeks B vóórijlt op de impulsreeks A.

Als op moment t^ de voorflank van een impuls uit 30 de impulsreeks A optreedt wordt het signaal C hoog totdat op . moment t2 de voorflank van een impuls uit impulsreeks B optreedt, op welk moment het signaal C weer laag wordt. Gedurende de tijd t^ tot t^ is dus condensator 17 via schakelaar 13 en laadweerstand 15 met positieve spanning +VD ver-

JD

35 bonden en de spanning G over condensator 17 neemt toe tot een met het tijdverschil t^ - t en dus met het faseverschil tussen de impulsreeksen A en B corresponderende waarde. Op .......moment t^ tot het moment t^, waarop de achterflank van. de 790 55 4 1 ΡΗΝ 954ο 5 impuls uit reeks A optreedt, is het signaal F hoog en is schakelaar 4 gesloten zodat condensator 5 -mits zijn capaciteit swaarde verwaarloosbaar klein is ten opzichte van de capaciteitswaarde van condensator 17- tot het niveau van de g spanning G over condensator 17 opgeladen wordt. Op moment t^ tot het moment t^, waar de achterflank uit impulsreeks B optreedt, is het signaal E hoog en is condensator 17 via schakelaar 14 en ontlaadweerstand 16 met de negatieve spanning -V- verbonden en wordt condensator 17 ontladen. Bij

Jj jg gelijkheid van de impulsbreedten van de impulsen uit de reeksen A en B, gelijkheid van de waarden van weerstanden 15 en 16 en gelijkheid van de grootten van spanningen +VTr en -V_ ontlaadt condensator 17 daarbij tot nagenoeg het V n oorspronkelijke niveau. Tussen de momenten t^ en t^ is het 15 signaal D tengevolge van de afwezigheid van impulsen op ingangen 1 en 2 hoog en is condensator 17 via schakelaar 18 kortgesloten, waardoor condensator 17 volledig ontladen wordt tot nul volt.

Op de momenten tg t/m t^Q geschiedt hetzelfde 2Q als op de momenten t^ t/m t^ met dien verstande dat doordat het signaal B voorijlt op het signaal A eerste tussen de momenten tg en t^ condensator 17 ontladen wordt, waardoor tussen de momenten t^ en tg een negatieve waarde van het signaal G bemonsterd wordt, en tussen de momenten tg en t^ 25 condensator 17 geladen wordt.

Het bemonstering op commando van het signaal F heeft als voordeel dat wanneer er een impuls uit impulsreeks A of B wegvalt er geen foutieve waarde bemonsterd wordt omdat er dan geen monster genomen wordt.

3g Het terugstellen van de lading op condensator 17 met schakelaar 17 heeft als voordeel dat eventuele ongelijkheden in de impulsbreedten van de impulsen uit de impulsreeksen A en B, in de waarden van weerstanden 15 en 16 en in de waarden van de spanningen +V_ en -V^, geen verloop van de 35 spanning op condensator 17 tot gevolg heeft. Bovendien is dit terugstellen nodig om te voorkomen dat waarneer er een impuls uit het signaal A of B weggevallen is, waardoor een foutieve waarde van het signaal G ontstaat, deze foutieve 790 55 41

Z

PHN 9540 6 waarde door werkt naar volgende perioden.

De schakeling volgens figuur 2 kan op vele punten verbeterd worden, hetgeen natuurlijk ten koste gaat van de eenvoud. Zo kunnen om betere lineariteit tussen de span-5 ning over condensator 17 en de duur dat schakelaar 13 c.q.

14 gesloten zijn, te bereiken weerstanden 15 en 16 met schakelaars 13 en 14 vervangen worden door geschakelde stroombronnen. Ook kan om te voorkomen dat bemonsterings-condensator 5 de condensator 17 tijdens bemonstering belast, 10 een bufferversterker tussen de condensator 5 en condensator 17 opgenomen worden.

Figuur 4 toont hoe eenvoudig de schakeling volgens figuur 2 gerealiseerd kan worden met een bestaande geïntegreerde schakeling die door de firma Philips' G-loei-15 lampenfabrieken N.V. onder type aanduiding HEF 4052B geleverd wordt. Figuur 4 toont deze geïntegreerde schakeling zoals deze omschreven is in 'Philips Datahandbook, Semiconductors and Integrated Circuits, Part 6, October 1977· De pennen 1 t/m 5 worden niet benut, pennen 6, 8 en 12 zijn 20 met massa verbonden, pen 7 met negatieve voedingsspanning -VB, pen 16 met positieve voedingsspanning +Vg, pen 15 via weerstand 16 met negatieve voedingsspanning -Vg, pen 14 via weerstand 15 met positieve voedingsspanning +Vg, pen 13 via condensator 17 met massa, pen 11 met uitgang 7 en via con-25 densator 5 met massa, pen 10 met ingang 2 en pen 9 met ingang 1 . Door punt 6 via een schakelaar van massa naar 4-V^, te schakelen kan de fasevergelijkschakeling volgens figuur 4 buitenwerking gesteld worden.

Op deze wijze wordt de schakeling volgens fi-30 guur 2 gerealiseerd met behulp van één geïntegreerde schakeling, twee weerstanden en twere condensatoren.

35

790 5T4T

Claims (2)

1. Fasevergelijkschakeling met een eerste ingang voor het ontvangen van een eerste impulsreeks, een tweede ingang voor het ontvangen van een tweede impulsreeks en g een uitgang voor het leveren van een signaal dat een maat is voor het faseverschil tussen beide impulsreeksen, gekenmerkt door een condensator, eerste schakelmiddelen voor het laden van die condensator gedurende telkens de periode dat een impuls uit de eerste impulsreeks aanwezig is en een IQ impuls uit de tweede impulsreeks afwezig is, tweede schakelmiddelen voor het ontladen van die condensator gedurende telkens de periode dat een impuls uit de eerste impulsreeks afwezig is en een impuls uit de tweede impulsreeks aanwezig is, derde schakelmiddelen voor het herstellen van de lading 15 op een referentieniveau tijdens telkens de periode dat geen impulsen op beide ingangen aanwezig zijn en vierde schakelmiddelen voor het bemonsteren van de lading opcfe condensator tijdens telkens de periode dat op beide ingangen impulsen aanwezig zijn. 20

2. Fasevergelijkschakeling volgens conclusie 1 met het kenmerk,-dat de fasevergelijkschakeling omvat een logische poortschakeling voor het genereren van de signalen A.B, A.B, A.B respectievelijk A.B waarin A het signaal aan de eerste ingang is en B het signaal aan de tweede in-2g gang is, voor het sturen van de eerste, tweede, derde respeo-tievelijk vierde schakelmiddelen. 30 35 79055 41 " “