DE3040380C2 - Anordnung zur Frequenzerkennung - Google Patents

Description

und mit folgenden kennzeichnenden Merkmalen

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D. das Eingangssignal wird durch einen Impulsformer (3) in eine recbieckförmige Schwingung umgeformt, die auf zwei parallel liegende Leitungszweige geleitet wird,

E der Schalter in jedem Leitungszweig ist als steuerbarer Umschalter (5a, 5b) ausgebildet und verbindet den Eingang des zugehörigen Tiefpasses (8a, 9a, Ha, 12\i bzw. 86, 9b, Ub, YIb) entweder mit dem Ausgang des Impulsformers (3) oder dem Ausgang s ^:nes Inverters (4), der das Ausgangssignal des Impulsformers (3) invertiert,

F. die Widerstände der ÄC-Tiefpässe sind als geschaltete Kondensatoren (8a, 9s, Sb, 9b) ausgebildet,

G. der Ausgang eines jeden ÄC-Tiefpasses führt an je zwei Vergleicher (16a, 17a, \Sb, Mb) von denen der eine eine binäre 1 an einen Eingang des ODER-Gatters (18) abgibt, wenn die Ausgangsspannung des Tiefpasses eine erste Vergleichsspannung U₊ überschreitet und der andere eine binäre I an einen weiteren Eingang des ODER-Gatters (18) abgibt, wenn die Ausgangsspannung eine zweite Vergleichsspannung U- unterschreitet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenwinkel, um den die beiden Steuersignale zum Schalten der Umschalter (5a, 6b) gegeneinander verschoben sind, 90° beträgt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichet, daß die Spannung U+ höchstens so groß ist wie der größere und die Spannung U-mindestens so groß ist wie der größere und die Spannung U- mindestens so groß ist wie der «> kleinere der beiden Spannungswerte, die gleichzeitig an den Ausgängen (13a, \3b) der Tiefpässe von den beiden phasenverschobenen und frequenzgleichen, sinusförmigen Schwingungen angenommen werden, die im Eingangssignal der Tiefpässe enthalten sind &5 und diese praktisch ungedämpft durchlaufen können.

Die Erfindung .betrifft eine Anordnung zur Frequenzerkennmig^efliäBidem Oberbegriff des Anspruches 1. Anordnungen zur Frequerizerkennung- gehören '-'zum Stand der Technik. Durch eine derartige Anordnung soll festgestellt werden, ob die Frequenz einer am-Eingang anliegenden Schwingung- innerhalb einstellbarer Grenzen (Bandbreite) mit einer bekannten, vorgegebenen Frequenz übereinstimmt oder nicht ,, - ■' ■

Ein bewährtes Schaltungsprinzip zur Htsbeiführuhg einer solchen Entscheidung — die auch weitgehend unabhängig vom Pegel der Rauschsignale ausfällt, die der Eingangsschwingung überlagert sind — besteht in der Verwendung von zwei Synchrongleichrichtern, deren Ausgangssignale quadriert und anschließend addiert werden. * .

Ein Schaltbild dieses Prinzips findet man z.B. in U.Tietze und CH. Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik (1978), Seite 668, Abb. 25,24.

In der EP-OO 08 160 ist eine Anordnung beschrieben, in der das erwähnte Schaltprinzip in einer Anordnung aus digitalen Bausteinen verwirklicht wird. Die Verwendung digitaler Bausteine hat u.a. den Zweck, die Anordnung auch als integrierten Schaltkreis ausführen zu können.

Als digitale Bausteine werden unter anderem mehrere aufwendige Vorwärts-Rückwärts-Zähler verwendet

Bei einem Frequenzdetektor, wie er in der DE-OS 21 60851 beschrieben ist, wird das Eingangssignal auf mehrere parallel liegende Leitungszweige geleitet von denen jeder einen steuerbaren Schalter und einen ÄC-Tiefpaß enthält Die Schalter werden mit Steuersignalen geschaltet, die alle die gleiche· vorgegebene Frequenz haben Jedoch gegeneinander phasenverschoben sind. Die Ausgänge der Tiefpässe sind mit den Eingängen eines ODER-Gatters verknüpft, dessen Ausgangssignal anzeigt, ob die Frequenz der Eingangsschwingung mit der vorgegebenen Frequenz der Steuersignale übereinstimmt oder nicht Bei verrauschtem Eingangssignal sowie durch störende Frequenzanteile sind hier Fehlentscheidungen möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere derartige Anordnung zur Frequenzerkennung anzugeben, die als integrierter Schaltkreis ausführbar ist und sich durch Verwendung relativ einfacher Bauteile und Störsicherheit auszeichnet

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches i angegebenen Merkmale gelöst

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der beiden Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Die

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die

F i g. 2-dient der Erläuterung von Bemessungsregeln.

Liegt an einer Eingangsklemme 1 der Schaltung nach F i g. 1 eine — gegenüber Bezugspotential — sinusförmige Spannung an und liegt ihre Frequenz unterhalb der Grenzfrequenz eines Tiefpasses 2, so wird sie durch einen darauffolgenden Signalformer 3 in eine Rechteckschwingung mit dem Tastverhältnis '/2 umgeformt.

Ein Inverter 4 bildet für die weitere Verarbeitung einen invertierten Anteil der Rechteckschwingung und ein steuerbarer Umschalter 5a verbindet abwechselnd den Ausgang des Impulsformers 3 und den des Inverters 4 mit einer Leitung 7a. Entsprechendes gilt für einen Umschalter 5b und eine Leitung Tb.

Die Wirkung der Umschalter ist die, daß die

Leitungen _U7a und Jb ein Signal führen,, .das aus dem Prqdukt₍der, vom irnpulsformer 3; kpjniijenden,Impulsfolge, unä einer Umpolfunktipn.besfehu deren Grundfrequenz mJt der Taktfrequenz^ Oberem mit der die beiden Umschalter 5a und 56 geschaltet werden. Die Taktimpuise^für;:die.beiden .Umschalter 5a und 56 werden an Klemmen 6a und 66 gelegt und haben eine Phasenwinkeidifferenz, die zum Beispiel 90° beträgt. Die Taktfrequenz Ω ist die eingangs erwähnte zu ermittelnde bekannte und vorgebbare Frequenz. ι ο

Das Signal auf der Leitung 7a wird nun einem ÄC-Tiefpaß zugeführt, der aus einem Kondensator 8a, einem Umschalter 9a, einer Leitung tla und einem weiteren Kondensator 12? besteht Der Widerstand des ÄC-Tiefpasses wird durch den Kondensator 8a und den Umschalter 9a nachgebildet (switched capacitor), der die Leitungen 7a und 11a — im Rhythmus des an einer Klemme 10 anüegenden Taktes — abwechselnd mit einem Anschluß des Kondensators 8a verbindet Der andere Anschluß des Kondensators 8a ist auf Bezugspotential gelegt

Die Grenzfrequenz des /?C-Tiefpasses ist abhängig von der Taktfrequenz, mit der der Schalter 9a geschaltet wird. Die Grenzfrequenz ist daher auch noch nach dem Aufbau der Schaltungsanordnung einstellbar und bestimmt die Bandbreite der Anordnung.

Gleichartige Schaltungsteile wie die eben geschilderten folgen auf die Leitung 76, nämlich ein Kondensator 86, ein Umschalter 96, eine Leitung 116 und ein weiterer Kondensator 126. Die beiden ÄC-Tiefpässe unterdrükken aus ihrem Eingangssignal alle Frequenzanteile, die oberhalb der gleichgroßen Grenz/requenzen der Tiefpässe liegen. Fällt die Teilschwingung mit der Frequenz !ß — ω| (ω ist die Frequenz der Schwingung am Eingang 1) in den Durchlaßbereich der Tiefpässe, so treten auf den Leitungen 13a und 136 zwei gegeneinander verschobene, sinusförmige Schwingungen mit der Frequenz |ß — ω| auf. So lange dieser Zustand anhält, soll an einer Ausgangsklemme 19 der Anordnung eine binäre Eins anliegen. Zu diesem Zweck sind vier Vergleicher löa, 166,17a und 176 sowie ein ODER-Gatter 18 und zwei Vergleichsspannungen U₊ und U-vorgesehen.

Der Vergleicher 16a, an dessen einer Eingangsklemme 15a die Spannung LA₊ angelegt ist, gibt genau dann eine binäre Eins an das ODER-Gatter 18 ab, wenn die Spannung an seiner anderen Eingangsklemme, die mit der Leitung 13a verbunden ist, über der Spannung U₊ liegt Gleiches gilt für den Vergleicher 166 mit der einen Eingangsklemme 156 und der Leitung 136, die an den anderen Eingang des Vergleichers geführt ist. Die Leitungen 13a und 136 sind außerdem jeweils an eine Eingangsklemme der Vergleicher 17a und 176 geführt Diese geben nur dann eine binäre Eins ab, wenn die Spannungen auf den Leitungen 17a und 176 unterhalb der Spannung U- liegen. Die Spannung U- ist an eine Klemme 14 gelegt

Zur Erläuterung der'Bemessung der Spannungen U₊ und U- dient die Fig.2. In der Figur ist der Verlauf zweier sinusförmiger Schwingungen aufgetragen, deren Frequenz \Q — ω\ in den Durchlaßbereich der beiden ÄC-Tiefpässe fällt und auf die auf der. ,«Leitungen 13a und 136 anliegen. Die Schwingungen sind uni 90° gegeneinander phasenverschoben und haben eine Amplitude, die in der Größe der halben Versorgungsspannung UB der Anordnung liegt Die Spannungswerte, die gleichzeitig von beiden Schwingungen angenommen werden, liegen bei ±/2/2 UB (gilt nur bei einer Phasenverschiebung von 90°). Wird nun die Spannung U₊ kleiner als +/2/2 UB und die Spannung U- größer als — j/2/2 UB gewählt, so geben die Vergleicher mit der Vergleichsspannung U₊ für die Zeitabschnitte, die unter der waagerecht schraffierten Fläche in Fig.2 liegen, eine binäre Eins ab, während die Vergleicher mit der Vergleichsspannung U- für die Zeitabschnitte, die über den senkrecht schraffierten Flächen liegen, eine binäre Eins abgeben. Da die Zeitabschnitte sich überschneiden, liegt — so lange eine Schwingung mit der Frequenz Ω — ω die Tiefpässe (ungedämpft) durchläuft — am Ausgang mindestens eines Vergleichers eine binäre! Eins an, so daß der Ausgang des ODER-Gatters 19 eine Dauereins anzeigt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ' Patentansprüche: _: ν

   ^: 1.'Anordnung zur Frequenzerkennung mit folgenden gatttungsbestmimenden Merkmalen

   AC die Anordnung weist parallel Hegende, identi-■' '■ ^: sehe Leitüngszweige auf, von denen jeder einen steuerbaren Schalter und einen ÄC-Tiefpaß enthält, " : .

   B.¹ die Steuersignale, mit denen die Schalter in den ' "■' Einzelnen Leitungszweigen geschaltet werden, ^J'-haben "alle die gleiche vorgegebene Frequenz "'"'und sind gegeneinander um einen vorwählbaren '"Winkel phasenverschoben, rs

   C'^! den Ausgang der Anordnung bildet ein ODER-Gatter (18), durch dessen Ausgangssignal angezeigt wird, ob die Frequenz eines Eingangssignales mit der vorgegebenen Frequenz innerhalb von Toleranzgrenzen überein- stallt, die durch die Grenzfrequenz der ÄC-Tiefpässe festgelegt sind