DE2238964C3

DE2238964C3 - Frequenzregelanordnung

Info

Publication number: DE2238964C3
Application number: DE19722238964
Authority: DE
Inventors: Joel Dr.-Ing. 7150 Backnang Korn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1972-08-08
Filing date: 1972-08-08
Publication date: 1981-07-09
Also published as: DE2238964A1; DE2238964B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Frequenzregelanordnung, die die Frequenz eines Oszillators mit Hilfe der Frequenz eines Vergleichsoszillators regelt und die Regelgröße durch ein integrierendes Glied speichert, wobei ein Frequenzkomparator mit einer bistabilen Eingangsstufe, deren Setzeingang die Vergleichsoszilla-(orspannung und deren Rückstelleingang die zu regelnde Oszillatorschwingung zugeführt ist, ein an den Ausgang der Frequenzkomparators angeschaltetes Integrierglied, an dem eine der Frequenzdifferenz entsprechende sägezahnförmige Spannung auftritt, und eine Einrichtung, die die sägezahnförmige Spannung in ein Regelkrilefium für den Oszillator umwandelt, vorhanden sind.

Es ist aus der DE-AS 11 69 506 eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der eine in einem integrierenden Glied gespeicherte und eine durch einen Frequenz- oder Phasendiskriminator erzeugte Regelgröße zum Nachstellen des Oszillators verwendet wird. Die jeweils auftretende Regelgröße wird nach Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Steuerwicklung eines als Speicher vorgesehenen Transfluxors zugeführt. Die Ausgangswicklung des Transfluxors ist als Steuerglied für die Nachstimmung des zu regelnden Oszillators geschaltet. Zur Feststellung und Auswertung der Richtung oder des Vorzeichens der Frequenzverstimmung sind besondere und aufwendige Einrichtungen erforderlich.

Des weiteren ist eine Frequenzregelanordnung entsprechend dem Gattungsbegriff des vorliegenden Anspruchs 1 aus der DE-OS 20 20 784 bekannt, und zwar zur Ermittlung von phasen- und frequenzabhängigen Steuergrößen zwischen zwei voneinander unabhängig erzeugten Oszillatorschwingungen. Bei dieser Frequenzregelanordnung wird die Richtung der Phasen- und Frequenzverschiebung zwischen den zwei Schwingungen vorzeichenrichtig erhalten. Dabei wird ais Frequenzkomparator eine bistabile Kippstufe verwendet, deren Setzeingang die eine Oszillatorschwingung und deren Rückstelleingang die andere Oszillatorschwingung zugeführt wird. Die bei unterschiedlichen Frequenzen der zugeführten Schwingungen am Ausgang der bistabilen Kippstufe auftretende Rechieckspannung mit variablem Tastverhältnis wird durch ein Tiefpaßfilter derartig geglättet, daß am Ausgang des Tiefpaßfilters eine sägezahnförmige Spannung entsteht, deren Frequenz proportional der Differenzfrequenz und deren Amplitudenänderung proportional der Phasendifferenz zwischen den beiden Oszillatorschwingungen ist Bei Ausfall der Vergleichsfrequenz ist ein Beharren des Oszillators auf dem unmittelbar vor Ausfall aufgetretenen Frequenzwert nicht möglich, obwohl dies wünschenswert ist

Ein Binärzähler mit zwei getrennten Steuereingängen für Vorwärts- und Rückwärtszählen ist bekannt aus Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung, K. Steinbuch, 2. Auflage, 1967, Springer Verlag, Berlin/Heidelberg/New York, Seiten 504 bis 507, insbesondere Abb. 4.4/6. Gelangen Steuerimpulse auf einen Steuereingang, so zählt der Zähler vorwärts. Bei Steuerimpulsen am anderen Steuereingang zählt der Zähler rückwärts.

Aus der US-PS 33 19 181 ist bekannt, einen Oszillator nachzuregeln unter Anwendung eines Fltp-Flops oder einer sonstigen bistabilen Stufe mit getrennten Takteingängen, das den Oszillator bei Vorhandensein eines Stellsignals in Funktion bringt. Bei Ausfall des Referenzoszillators kann hier überhaupt kein frequenzgeregeltes Ausgangssignai entnommen werden. Weiterhin enthält der Oszillator nach der US-PS 33 19 181 einen D/A-Wandler, dessen Ausgangssignale hier aber einen Phasenschieber beeinflussen.

so Aus der DE-OS 19 53 484 ist ein Phasendiskriminator bekannt, dessen komplementäre Ausgangsspannungen einem Integrations- und Kompensationsnetzwerk zugeführt werden. Bei Ausfall des den Phasendiskriminator steuernden Taktsignals ist keine Nachregelung möglich, da die am Integrationsnetzwerk anstehende Fehlerspannung über einen Entladewiderstand abgebaut wird und keine Korrelation zwischen Phasenfehler und Fehlerspannung mehr besteht.
Die Aufgäbe der Erfindung besteht darin, eine

M Frequenzregelanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Frequenz eines Oszillators mit Hilfe der Frequenz eines Vergleichsoszillators regelt und sehr einfach zu verwirklichen ist. Die Frequenz des zu regelnden Oszillators soll im Rahmen seiner eigenen Fehlergrenzen konstant bleiben, wenn die Vergleichsfrequenz ausfällt. Die Regelung soll Integralcharakter haben;die Anordnung soll integrierbar sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

laß der Frequenzkomparator einen zweiten, komplementären Ausgang aufweist, daß die die sägezahnförmi- »e Spannung umwandelnde Einrichtung aus einem rj-stufigen Vorwärts-Rückwärtszähler mit getrennten Fakteingängen für Vorwärts- und Rückwärtszählen und i mit an seine Ausgänge angeschlossenen binär gestaffelten Abfragewiderständen besteht und daß die Ausgänge des Frequenzkomparators mit den zwei Takteingängen des Zählers verbunden sind.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprü- |₀ chen 2 bis 4 angegeben.

F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Frequenzregelanordnung. Darin sind GO der zu regelnde Oszillator, VO der Vergleichsoszillator, FK der Frequenzkomparator mit zwei Eingängen, BZ der Binärzähler mit ebenfalls zwei Eingängen 7Ί und T2.

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Frequenzkomparators. Den Eingang des eigentlichen Komparator bildet eine bistabile Stufe BS, vor deren Eingänge zur Verbesserung der Wirkungsweise jeweils noch ein Rechteckimpulsformer /Fl und IF2 und ein Differenzierglied DS1 und DS 2 geschaltet sind.

An die beiden Ausgänge sind Integrierschaltungen /Sl und /S 2 angeschlossen, die die dort auftretenden Impulsfolgen in Sägezahnspannungen umwandeln. Bei einer Weiterbildung können dann Differenzieranordnungen DS3 und DS 4 nachgeschaltet werden, die aus Sägezahnspannungen Nadelimpulse machen.

Anhand der Fig.3 und 4 in Verbindung mit der F i g. 2 wird die Wirkungsweise der Erfindung beschrieben. Dazu sind in Fig.2 die Punkte zwischen den einzelnen Teilschaltungen des Frequenzkomparators wie folgt benannt: der Eingang für die zu regelnde Frequenz heißt a, der für die Vergleichsfrequenz b, die entsprechenden Punkte nach den Impulsformern /Fl und /F2, c und d, und die Punkte an den beiden Eingängen der bistabilen Stufe BS e und f. Die Ausgänge der bistabilen Stufe BS sind g und h genannt, die Ausgänge der nachgeschalteten Integrierstufen /S1 und IS 2 k und m, die Ausgänge des Frequenzkomparators nach den Differenzieranordnungen DS3 und DS4 η und p. Mit den gleichen Buchstaben sind die entsprechenden Spannungs-Zeii-Diagramme in Fig.3 und 4 bezeichnet

Die negativen Nadelimpulse aus der Vergleichsfre-

quenz (Diagramm f) setzen die bistabile Eingangsstufe des (Comparators, die negativen Nadelimpulse aus der zu regelnden Frequenz faj stellen sie zurück.

In F i g. 3 isi der Fall dargestellt, daß die zu regelnde Oszillatorfrequenz größer als die Vergleichsfrequenz ist,

in F i g. 4 der Fall, daß die Vergleichsfrequenz größer als die Oszillatorfrequenz ist

Aus F i g. 3 ergibt sich, daß am Ausgang π des Frequenzkomparators in F i g. 2 negative, am Ausgang ρ positive Nadelimpulse auftreten, wenn die am Eingang a angelegte Schwingung eine höhere Frequenz als die am Eingang b angelegte hat Diese Nadelimpulse werden auf die Eingänge eines n-stufigen Vorwärts-Rückwärtszählers (BZ in Fig. 1) gegeben, zum Beispiel wird der Punkt η mit dem Vorwärtszähleingang und der Punkt ρ mit dem Rückwärtszähleingang verbunden. Wenn der Zähler positive Impulse verarbeitet, wird er im Falle des in F i g. 3 dargestellten Zustandes rückwärts zählen, und die Gleichspannung an den an sr'.en Ausgängen angeschalteten Abfragewiderständen wird beispielsweise kleiner. Dadurch kann dann, wie in F i g. 1 angegeben, das Stellglied des zu regelnden Oszillators beeinflußt werden.

Bei gleicher Schaltung, wie oben angegeben, wird der Zähler im Falle des Zustandes nach Fig.4 vorwärts zählen, die Gleichspannung an seinem Ausgang wird steigen, und das Stellglied des zu regelnden Oszillators wird in umgekehrter Weise beeinflußt

Sind die zu regelnde Frequenz und die Vergleichsfrequenz gleich, treten an den Ausgängen π und ρ des Frequenzkomparators keine Impulse auf, da die Sägezahnspannungen an den Punkten Ar und m verschwinden, und der Zähler bleibt stehen.

Wenn die Vergleichsfrequenz ausfällt, treten ebenfalls keine Sägezahnspannungen mehr auf, und der Zähler bleibt auch in diesem Fall stehen, die Frequenz des zu regelnden Oszillators bleibt im Rahmen seiner Fehlergrenzen konstant

Die Frequenz der Sägezahnspannungen und die der daraus abgeleiteten Taktfrequenz ist gleich der Differenz zwischen der zu regelnden Frequenz und der Vergleichsfrequenz. Daher ist die Regelgeschwindigkeit proportional der Frequenzabweichung. Das ist das Kennzeichen für eine Integralregelung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Frequenzregelanordnung, die die Frequenz eines Oszillators mit Hilfe der Frequenz eines Vergleichsoszillators regelt und die Regelgröße durch ein integrierendes Glied speichert, wobei ein Frequenzkomparator mit einer bistabilen Eingangsstufe, deren Setzeingang die Vergleichsoszillatorspannung und deren Rückstelleingang die zu regelnde Oszillatorschwingung zugeführt ist, ein an den Ausgang des Frequenzkomparators angeschaltetes Integrierglied, an dem eine der Frequenzdifferenz entsprechende sägezahnförmige Spannung auftritt, und eine Einrichtung, die die sägezahnförmige Spannung in ein Regelkriterium für den Oszillator umwandelt, vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzkomparator (FK) einen zweiten, komplementären Ausgang (T2) aufweist, daß die die sägezahnförmige Spannung umwandelnde Einrichtung aus einem n-stufigen Vorwärts-Rückwärtszähler (BZ) mit getrennten Takteingängen für Vorwärts- und Rückwärtszählen und mit an seine Ausgänge angeschlossenen binär gestaffelten Abfragewiderständen besteht und daß die Ausgänge des Frequenzkomparators (FK) mit den zwei Takteingängen des Zählers verbunden sind.

2. Frequenzregelanordnung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß vor die Eingänge der bistabilen Eingangsstufe (BS) Rechteckimpulsformer (IFi, IF2) vorgeschaltet sind.

3. Frequeuzregelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß .^wischen die Rechteckimpuisformer (TFl₁ IF2) und die Eingänge der bistabilen Eingangsstufe (BS) D^ferenzierschaltungen (DS 1,DS 2) geschaltet sind.

4. Frequenzregelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die zwei Ausgänge des Frequenzkomparators (FK) und die zwei Eingänge des Vorwärts-Rückwärtszählers (BZ) Differenzierschallungen (DS3, DS4) geschaltet sind.