DE3106078A1 - >>Circuit for generating signals representing an AC input signal<< - Google Patents

Abstract

A continuously operating converter circuit for generating a voltage output signal, which is proportional to the frequency of an oscillating input signal and an oscillating output signal which has the same frequency and a fixed phase relationship with the oscillating input signal, contains a multiplier circuit which responds to the oscillating input signal and an oscillating feedback signal and supplies as a product of these two signals an error signal which is then integrated in order to generate the voltage output signal. The oscillating feedback signal, which also serves as the oscillating output signal, is obtained from an oscillator within the circuit whose output frequency is a function of a control signal which is proportional to the combined values of the voltage output signal and a reference signal whose value is proportional to the frequency of the oscillating input signal which is to be expected.

Description

Schaltung zum Erzeugen von ein Wechselstromeingangs- Circuit for generating an AC input

signal darstellenden Signalen Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Frequenzwandler und phasenstarre Schleifen und betrifft insbesondere eine neue Schaltung in Form eines kontinuierlich arbeitenden Frequenzwandlers und einer phasenstarre Schleife, die ein kontinuierliches Ausgangssignal liefert, welches die-Augenblicksfrequenz eines schwingenden Eingangssignals darstellt, und darüber hinaus ein schwingenden Ausgangssignal, das dieselbe Frequenz wie das schwingende Eingangssignal und eine feste Phasenbeziehung zu diesem hat. Signal Representing Signals The invention relates generally on frequency converters and phase-locked loops and relates in particular to a new one Circuit in the form of a continuously operating frequency converter and a phase-locked one Loop that provides a continuous output signal that shows the instantaneous frequency represents an oscillating input signal, and also an oscillating one Output signal the same frequency as the vibrating input signal and a has a fixed phase relationship with it.

Es gibt viele Fälle, in denen es äußerst erwünscht ist, eine sehr genaue und schnelle Anzeige der Frequenz eines angelegten Eingangssignals zu erhalten, beispielsweise einer Eingangsspannung. Beispielsweise wird in manchen Energieerzeugungsregelsystemen die Frequenz der Wechselspannung benutzt, um die Stabilität des elektrischen Energieübertragungssystems aufrechtzuerhalten. Diese umfassen die Regelung von Generatorerregersystemen, die typischerweise als Leistungssystemstabilisierer ("Power System Stabilizers") bezeichnet werden, sowie eine Regelung von Hochspannungsgleichstrom-übertragungssystemen, um eine zwangsläufige Dämpfung von Schwingungen auf den Leistungssystemen zu erzielen, die die Läufer von Turbogeneratoreinheiten umfassen. In manchen dieser Anwendungsfälle ist eine sehr schnelle (breitbandige) Messung der Frequenz der Wechselspannung wichtig, um eine Beschädigung von Turbogeneratorwellen zu verhindern.There are many instances when it is highly desirable, one very much get accurate and fast indication of the frequency of an applied input signal, for example an input voltage. For example, in some power generation control systems The frequency of the alternating voltage used to ensure the stability of the electrical power transmission system maintain. These include the regulation of generator excitation systems, the typically referred to as power system stabilizers as well as the regulation of high-voltage direct current transmission systems an inevitable Damping vibrations on the power systems to achieve, which include the rotors of turbo-generator units. In some of these Use cases is a very fast (broadband) measurement of the frequency of the alternating voltage important to prevent damage to turbo generator shafts.

Es gibt zwar eine Anzahl von Methoden zum Bestimmen der Frequenz eines schwingenden Eingangssignals, bei einer der gebräuchlichsten Methoden werden jedoch die Nulldurchgänge des schwingenden Eingangssignals abgefühlt und durch Zeitsteuerung der Dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen wird die Frequenz bestimmt. Diese Methode ist für eine Anzahl von Anwendungsfällen völlig ausreichend, insbesondere für solche Fälle, in denen das Eingangssignal relativ frei von elektrischem Rauschen (d.h. transienten Vorgängen) ist und in denen Frequenzänderungen innerhalb einer Periode kein Problem erzeugen. In vielen Fällen, insbesondere im Bereich der Industrie, ist jedoch die Empfindlichkeit der Nulldurchgangsmethode einfach nicht ausreichend, um zufriedenstellende Ergebnisse zu liefern. Bei niedrigeren Frequenzen, z.B. bei 60 Hz und darunter, kann eine Änderung der Frequenz innerhalb einer einzigen Periode, wenn sie nicht ausreichend kompensiert wird, ausreichen, um starke Änderungen in einem zugeordneten elektromechanischen System zu erzeugen. Ein bekannteres Problem bei der Nulldurchgangsmethode ist jedoch das elektrische Rauschen (transiente Vorgänge), das dem schwingenden Signal, welches abgefühlt wird, überlagert vorhanden sein kann. Dieses Rauschen kann in Systemen, wie großen elektrischen Stromerzeugungsanlagen, ziemlich stark sein, und es liegt auf der Hand, daß, wenn ein solches starkes Rauschen vorhanden ist, die Nulldurchgänge des Signals, das abgefühlt wird, zu Zeiten auftreten werden, die sich von den richtigen Zeiten unterscheiden, welche durch die Grundfrequenz des schwingenden Eingangssignals festgelegt sind.While there are a number of methods for determining the frequency of a vibrating input signal, however, is one of the most common methods the zero crossings of the oscillating input signal are sensed and timed The frequency is determined by the duration between two successive zero crossings. This method is perfectly adequate for a number of use cases, in particular for those cases where the input signal is relatively free of electrical noise (i.e. transient processes) and in which frequency changes within a Period do not create a problem. In many cases, especially in the industrial sector, however, the sensitivity of the zero crossing method is simply not sufficient, to provide satisfactory results. At lower frequencies, e.g. at 60 Hz and below, a change in frequency can occur within a single period, if it is not sufficiently compensated, it will suffice to make strong changes in to generate an associated electromechanical system. A better known problem with the zero crossing method, however, the electrical noise (transient processes), which may be superimposed on the vibrating signal that is being sensed. This noise can be found in systems such as large electrical power plants, be quite strong, and it is obvious that if such a strong noise is present, the zero crossings of the signal that is being sensed occur at times that differ from the correct times, which are determined by the Base frequency of the oscillating input signal.

Es gibt selbstverständlich eine Anzahl von Methoden, die angewandt worden sind, um die Leistungsfähigkeit der bekannten Nulldurchgangsfrequenzwandler zu verbessern. Bei den meisten Methoden dieser Art wird eine Filterung oder irgendeine andere Form der Unterdrückung von transienten Vorgängen bei dem Bemühen benutzt, die mit Rauschen verbundenen Probleme zu vermeiden. Diese Bemühungen sind hinsichtlich der Beseitigung von Rauschproblemen zwar ziemlich erfolgreich gewesen, sie sind jedoch teuer und müssen fein auf die zu erwartende Grundfrequenz des Eingangssignals abgestimmt werden, was somit einen individuellen Aufbau und eine individuelle Abstimmung erforderlich macht. Darüberhinaus geben solche Filter der Wandlerkennlinie, d.h. der Ubergangsfunktion zwischen dem Wandlerausgangssignal und dem tatsächlichen Signal, das der Wandler abfühlen soll, eine komplexe Dynamik. Diese Dynamik kann eine nachteilige Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit eines Regelsystems haben, in welchem der Wandler benutzt wird, um ein Eingangssignal abzufühlen, und wird die Datenreduktion kompliziert machen, wenn der Wandler bei der Ausführung von Systemtests für die Instrumentierung benutzt wird. Selbst wenn das Rauschproblem zufriedenstellend gelöst wird, sind doch immer noch die Probleme vorhanden, die mit Frequenzänderungen innerhalb einer Periode oder innerhalb einer Halbperiode, was von der Art der Vorrichtung abhängig ist, verbunden sind.There are of course a number of methods that have been used have been used to enhance the performance of the well-known zero-crossing frequency converters to improve. Most of these methods use filtering or some uses another form of suppression of transients in the effort to avoid the problems associated with noise. These efforts are concerning While they have been quite successful in eliminating noise problems, they are however expensive and must be fine-tuned to the expected fundamental frequency of the input signal be coordinated, which means an individual structure and an individual coordination makes necessary. In addition, such filters give the converter characteristic, i.e. the transition function between the transducer output signal and the actual signal, that the converter is supposed to sense, a complex dynamic. These dynamics can be detrimental Have an effect on the performance of a control system in which the converter is used to sense an input signal, and data reduction becomes complicated make when the transducer when running system tests for the instrumentation is used. Even if the noise problem is satisfactorily solved, are yet the problems still exist with frequency changes within a Period or within a half period, depending on the type of device is connected.

Dieselben potentiellen Probleme, die bei der Bestimmung der Frequenz durch die Nulldurchgangserfassung auftreten, treten bei phasenstarren Schleifen auf, bei denen die Nulldurchgangserfassung benutzt wird, um einen Referenzoszillator auf den neuesten Stand zu bringen, dessen Phasenbeziehung in bezug auf das schwingende Eingangssignal fest sein soll. Es gibt eine große Anzahl von Anwendungsfällen für phasenstarre Schleifen, wobei bei der Mehrzahl von ihnen als Eingangssignalimpulse Signale aus Quellen erhalten werden, wie beispielsweise einem Zahnrad, das auf einer rotierenden Welle einer Maschine befestigt ist, die zu steuern ist. Bei solchen Anwendungsfällen treten im allgemeinen keine Rauschprobleme auf. Es werden jedoch viele Umformer mit gesteuerten Gleichrichtern in elektrischen Systemen benutzt, bei denen Rauschwerte auftreten, die denen nahekommen, welche Schwierigkeiten bei der Bestimmung der Frequenz durch eine Nulldurchgangsmethode erzeugen, wie weiter oben erläutert. Bei den ersten Anwendungsfällen in Hochspannungsgleichstromübertragungssystemen wurden die Nulldurchgänge der Spannungsschwingung benutzt, um die richtige Zeitsteuerung des Zündens der gesteuerten Gleichrichter festzulegen, die die Einrichtung zum Steuern der Spannung und des Energieflusses in solchen Systemen darstellen. Bei dieser Methode traten zahlreiche Schwierigkeiten auf, und zwar einige aufgrund von Rauschen, wie weiter oben erläutert, und andere aufgrund von sogenannten "harmonischen Unstabilitäten", bei denen die ganzzahligen Harmonischen von 60 Hz (d.h. 120 Hz, 180 Hz, usw.), die durch Zünden der gesteuerten Gleichrichter verursacht werden, durch den Nulldurchgangsdetektor abgefühlt und anschließend durch Zünden des gesteuerten Gleichrichters verstärkt wurden. In modernen Hochspannungsgleichstrom-Regelsystemen wird mit "äquidistantem Zünden" gearbeitet, bei dem die Zündimpulse für die gesteuerten Gleichrichter durch einen Referenzoszillator bestimmt werden, der mit der Wechselspannung über Messungen der Frequenz dieser Spannung phasenverklammert ist. Ähnliche Regelsysteme können in statischen Blindleistungsregelsystemen von Wert sein, die derzeit in elektrische Energieübertragungssysteme eingeführt werden.Same potential problems with determining the frequency occur due to zero crossing detection occur in phase locked loops where zero crossing detection is used to provide a reference oscillator to bring up to date, its phase relationship in relation should be fixed on the vibrating input signal. There are a large number of Use cases for phase-locked loops, with the majority of them as Input signal pulses signals are obtained from sources such as a Cogwheel that is mounted on a rotating shaft of a machine that is used to control it is. In such applications, there are generally no problems with noise. However, there are many converters with controlled rectifiers in electrical systems used, in which noise values occur that come close to those, which difficulties in determining the frequency generate by a zero crossing method, as further explained above. For the first applications in high voltage direct current transmission systems The zero crossings of the voltage swing were used to get the correct timing of firing the controlled rectifier set which controls the device the voltage and energy flow in such systems. With this method numerous difficulties arose, some due to noise, such as explained above, and others due to so-called "harmonic instabilities", where the integer harmonics of 60 Hz (i.e. 120 Hz, 180 Hz, etc.), the caused by firing the controlled rectifier by the zero crossing detector sensed and then amplified by igniting the controlled rectifier became. In modern high-voltage direct current control systems, "equidistant" is used Ignition "worked, in which the ignition pulses for the controlled rectifier through a reference oscillator can be determined, which with the AC voltage via measurements the frequency of this voltage is phase-locked. Similar control systems can of value in static reactive power control systems that are currently of value in electrical Energy transmission systems are introduced.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltung in Form eines Frequenzwandlers und einer phasenstarren Schleife zu schaffen.It is accordingly an object of the invention to provide an improved circuit in the form of a frequency converter and a phase-locked loop.

Weiter soll eine Schaltung zum kontinuierlichen Erzeugen eines ersten Ausgangssignals geschaffen werden, das einen Wert hat, der zu der Augenblicksfrequenz eines Eingangssignals proportional ist, und eines schwingenden Ausgangssignals, das dieselbe Frequenz wie das Eingangssignal hat und in der Phase in bezug auf das Eingangssignal fest ist.Next is a circuit for continuously generating a first Output signal can be created that has a value that corresponds to the instantaneous frequency an input signal is proportional, and an oscillating output signal, which has the same frequency as the input signal and in phase with respect to the Input signal is fixed.

Ferner soll eine Schaltung in Form eines Frequenzwandlers und einer phasenstarrenSchleife geschaffen werden, die wenig kostet, genau arbeitet, schnell anspricht und für transiente elektrische Vorgänge in dem Signal, das untersucht wird, relativ unempfindlich ist.Furthermore, a circuit in the form of a frequency converter and a phase-locked loop that costs little, works accurately, quickly responds and for transient electrical processes in the signal being examined is relatively insensitive.

Außerdem soll eine Schaltung in Form eines kontinuierlich arbeitenden(continuous-wave) Frequenzwandlers und einer phasenstarren Schleife geschaffen werden, die für elektrisches Rauschen relativ unempfindlich ist, welches dem Signal überlagert ist, das untersucht wird, und welche keine extrem feine Abstimmung in bezug auf dieses Signal erfordert.In addition, a circuit in the form of a continuously operating (continuous-wave) Frequency converter and a phase-locked loop are created for electrical Is relatively insensitive to noise, which is superimposed on the signal that is being examined and which does not require extremely fine tuning with respect to this signal.

Die vorstehenden sowie weitere Ziele und Merkmale werden gemäß der Erfindung erreicht, indem eine Wandlerschaltung geschaffen wird, die ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Wert proportional zu der Frequenz eines Eingangs- oder Quellenspannungssignals ist. Die Schaltung enthält eine Multiplizierschaltung, die als ein Eingangssignal ein Signal empfängt, welches das Signal darstellt, das untersucht wird, und als ein zweites Eingangssignal ein schwingendes Rückkopplungssignal. Die Multiplizierschaltung multipliziert diese beiden Signale und liefert als Produkt derselben ein Fehlersignal, welches integriert wird, um ein erstes Ausgangssignal zu liefern, das einen Wert hat, der zu der Frequenz des Eingangssignals proportional ist.The above and other objects and features are implemented in accordance with Invention achieved by providing a converter circuit which has an output signal whose value is proportional to the frequency of an input or source voltage signal is. The circuit includes a multiplier circuit that acts as an input signal receives a signal representing the signal under investigation and as a second input signal is an oscillating feedback signal. The multiplier circuit multiplies these two signals and delivers as a product the same an error signal which is integrated to provide a first output signal, that has a value proportional to the frequency of the input signal.

Das schwingende Rückkopplungssignal wird einem geeigneten Oszillator entnommen, der das Rückkopplungssignal mit einer Frequenz liefert, die eine Funktion des ersten Ausgangssignals ist. Vorzugsweise wird das Oszillatorausgangssignal nicht nur als Funktion des ersten Ausgangssignals gesteuert, sondern auch als Ergebnis eines mit dem Ausgangssignal verknüpften Referenzsignals, welches bei Nichtvorhandensein des Ausgangssignals bewirkt, daß der Oszillator mit einer Frequenz schwingt, die gleich der zu erwartenden Grundfrequenz des Eingangssignals ist. Das schwingende Rückkopplungssignal dient außerdem als schwingendes Ausgangssignal, das dieselbe Frequenz wie das Eingangssignal hat und zu diesem in fester Phasenbeziehung steht.The oscillating feedback signal is fed to a suitable oscillator which provides the feedback signal at a frequency that has a function of the first output signal. Preferably the oscillator output is not controlled only as a function of the first output signal, but also as a result a reference signal linked to the output signal, which in the absence of of the output signal causes the oscillator to oscillate at a frequency equal to is equal to the expected fundamental frequency of the input signal. The swinging one The feedback signal also serves as an oscillating output signal, the same The same frequency as the input signal and has a fixed phase relationship to it.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bei Anwendung auf ein einphasiges Eingangssignal, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer möglichen Implementierung eines Teils des Blockschaltbildes von Fig. 1, Fig. 3 ein Blockschaltbild, das die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bei Anwendung auf ein dreiphasiges Eingangssignal zeigt, Fig. 4 ein Funktionsblockschaltbild, das eine mögliche Implementierung des Phasenverschiebungsnetzwerks zeigt, welches in Blockform in Fig. 3 dargestellt ist, und Fig. 5 ein Blockschaltbild einer möglichen Implementierung des Funktionsblockschaltbildes von Fig. 4.Several embodiments of the invention are discussed below Described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows Fig. 1 a Block diagram of the preferred embodiment of the invention when applied to a single-phase input signal, FIG. 2 shows a block diagram of a possible implementation part of the block diagram of Fig. 1, Fig. 3 is a block diagram showing the preferred embodiment of the invention when applied to a three-phase input signal Fig. 4 is a functional block diagram showing a possible implementation of the phase shift network shown in block form in FIG and FIG. 5 is a block diagram of one possible implementation of the functional block diagram of Fig. 4.

Fig. 1 zeigt die als kontinuierlich arbeitenden Frequenzwandler und phasenstarre Schleife ausgebildete Schaltung nach der Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform bei Anwendung auf ein einphasiges Eingangssignal. Das einphasige Eingangssignal ist an der Stelle 10 als eine im wesentlichen sinusförmige Schwingung dargestellt und wird eine bestimmte Frequenz haben. Das Eingangssignal 10 wird an eine Leitung L angelegt und dient als ein Eingangssignal einer Multiplizierschaltung 14. Das zweite Eingangssignal der Multiplizierschaltung 14 auf einer Leitung 16 wird einem spannungsgeregelten Oszillator (VCO) 18 entnommen, der weiter unten erläutert ist. Die Multiplizierschaltung 14 ist, wie dargestellt, ein Analogmultiplizierer. Es sind zwar viele derartige Schaltungen im Handel erhältlich, die bei der tatsächlichen Implementierung der Erfindung verwendete Schaltung war jedoch das Modell 432J der Firma Analog Devices, Inc., Norwood, Massachusetts, USA. Die Multiplizierschaltung 14 liefert auf einer Ausgangsleitung 20 ein Fehlersignal, das zu dem Produkt seiner beiden Eingangssignale proportional ist. Das Fehlersignal auf der Leitung 20 wird an die Schaltungsanordnung angelegt, die innerhalb des gestrichelten Blockes 22 gezeigt ist. Die Hauptfunktion der Schaltungsanordnung in dem Block 22 ist die einer Integrationsfunktion, es hat sich aber gezeigt, daß das Gesamtsystem eine.größere Stabilität hat, wenn eine Vorhalt- bzw.Fig. 1 shows as continuously operating frequency converters and Phase-locked loop circuit according to the invention in its preferred Embodiment when applied to a single-phase input signal. The single phase The input signal is at point 10 as a substantially sinusoidal oscillation and will have a certain frequency. The input signal 10 is on a line L is applied and serves as an input to a multiplier circuit 14. The second input signal of the multiplier circuit 14 on a line 16 is taken from a voltage controlled oscillator (VCO) 18, which is explained below is. As shown, the multiplier circuit 14 is an analog multiplier. While there are many such circuits commercially available, the actual However, the circuit used to implement the invention was the Model 432J's Analog Devices, Inc., Norwood, Massachusetts, USA. The multiplier circuit 14 supplies an error signal on an output line 20 which is the product of its is proportional to both input signals. The error signal on line 20 becomes applied to the circuit arrangement within the dashed block 22 is shown. The main function of the circuitry in block 22 is one Integration function, but it has been shown that the overall system has a larger Has stability if a lead or

Voreilfunktion mit der Integrationsfunktion verknüpft wird.Lead function is linked to the integration function.

Deshalb ist in Fig. 1 in dem gestrichelten Block 22 ein Block 24 gezeigt, der eine Ubergangsfunktion hat, die mit 1/S angegeben ist (d.h. eine Integration, bei der S gleich dem Laplace-Transformation-Operator ist), und der ein Signal auf einer Leitung 26 an ein Vorhaltnetzwerk 28 abgibt, das die Übergangsfunktion 1 + ST hat. Das Ausgangssignal des Vorhaltnetzwerks 28 erscheint an einem Ausgangsknotenpunkt 30 und auf einer Ausgangsleitung 32. Der Block 22 liefert im wesentlichen die mathematische Beziehung: 1 + ST S wobei T = Zeitkonstante des Vorhaltnetzwerks.Therefore, in Fig. 1 in the dashed block 22 is a block 24, which has a transition function denoted by 1 / S (i.e. a Integration, where S is equal to the Laplace transform operator), and the emits a signal on a line 26 to a lead network 28, which the transition function 1 + ST has. The output of the lead network 28 appears at an output node 30 and on an output line 32. The block 22 essentially supplies the mathematical Relationship: 1 + ST S where T = time constant of the lead network.

Das Signal, das an dem Knotenpunkt 30 erscheint, ist das Ausgangssignal, das, wie weiter unten noch näher erläutert, einen Wert hat, der zu der Frequenz des Eingangssignals proportional ist. Bevor das jedoch näher-erläutert wird, sollte die Beschreibung des übrigen Teils der in Fig. 1 dargestellten Schaltung vervollständigt werden. Das Signal an dem Knotenpunkt 30 wird als ein Eingangssignal an einen Summierpunkt 34 angelegt, dessen Ausgangssignal das Eingangssignal des spannungsgeregelten Oszillators 18 bildet.The signal that appears at node 30 is the output signal, which, as will be explained in more detail below, has a value that corresponds to the frequency is proportional to the input signal. Before that is explained in more detail, however, should the description of the remaining part of the circuit shown in FIG. 1 completes will. The signal at node 30 is used as an input to a summing point 34 applied, the output signal of which is the input signal of the voltage-controlled oscillator 18 forms.

Das zweite Eingangssignal an dem Summierpunkt 34 ist ein positives Gleichstromreferenzsignal, das gemäß der Darstellung in Fig. 1 von dem Schleifer eines geeigneten Potentiometers 36 abgenommen wird, welches zwischen der Quelle positiven Potentials (+V) und Masse liegt. Die Potentiometerdarstellung soll irgendeine geeignete Einrichtung zum Liefern eines Gleichstromreferenzsignals veranschaulichen und es ist klar, daß andere Einrichtungen zum Liefern dieses Signals ebenfalls benutzt werden könnten. Es ist somit zu erkennen, daß das Ausgangssignal des Summierpunktes 34, d.h. das Eingangssignal des spannungsgeregelten Oszillators 18,die Summe aus dem Ausgangssignal und dem Gleichstromreferenzsignal ist. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Gleichstromreferenzsignal auf einen Wert eingestellt, der bei Nichtvorhandensein irgendeines Ausgangssignals an dem Knotenpunkt 30 bewirkt, daß der spannungsgeregelte Oszillator 18 bei einer Frequenz arbeitet, die gleich der zu erwartenden Frequenz des Eingangssignals 10 auf der Leitung L ist. Deshalb wird die Addition irgendeines Spannungssignals an dem Knotenpunkt 30 zur Folge haben, daß der Oszillator 18 bei einer Frequenz arbeitet, die entweder größer oder kleiner als die zu erwartende Eingangsfrequenz ist, je nach der relativen Polarität des Ausgangssignals. Die Größe der Differenz in der Oszillatorfrequenz gegenüber der zu erwartenden Frequenz ist selbstverständlich eine Funktion der Größe des Ausgangssignals an dem Knotenpunkt 30.The second input at summing point 34 is a positive one DC reference signal, as shown in Fig. 1 from the grinder a suitable potentiometer 36 is taken, which is between the source positive potential (+ V) and ground. The potentiometer representation should be any illustrate suitable means for providing a DC reference signal and it is clear that other means of providing this signal are also used could become. It can thus be seen that the output signal of the summing point 34, i.e. the input signal of the voltage controlled oscillator 18, the sum of the output signal and the DC reference signal. According to the preferred Embodiment of the invention, the DC reference signal is set to a value set, which in the absence of any Output signal at the node 30 causes the voltage controlled oscillator 18 at a Frequency works that is equal to the expected frequency of the input signal 10 is on the L line. Therefore the addition of any voltage signal is on the node 30 have the consequence that the oscillator 18 operates at a frequency, which is either greater or less than the expected input frequency, depending according to the relative polarity of the output signal. The size of the difference in the Oscillator frequency compared to the expected frequency is a matter of course a function of the magnitude of the output signal at node 30.

Die Arbeitsweise der Schaltung von Fig. 1 kann folgendermaßen verständlich gemacht werden. Es ist bekannt, daß die Multiplikation von zwei Wechselspannungssignalen, beispielsweise durch die analoge Multiplizierschaltung 14, ein-Ausgangssignal auf der Leitung 20 ergibt, das eine Funktion der Phasendifferenz zwischen diesen Signalen ist. Das stellt eine Analogie zu den Blind-VA dar, die in einer Wechselstromschaltung erzeugt werden, wenn die Spannung und der Strom nicht in Phase sind. In Fig. 1 wird das Anlegen der beiden Signale an die Multiplizierschaltung 14 auf der Leitung 20 ein Signal ergeben, das eine Größe hat, die zu der Differenz zwischen den Phasen dieser beiden Signale proportional ist. Dieses Signal wird durch die Schaltung 22 integriert, so daß an dem Knotenpunkt 30 ein Signal vo erscheint, welches gleich dem Produkt einer Konstanten (k), die der Schaltung 22 und der Multiplizierschaltung 14 zugeordnet ist, und der Differenz zwischen der Frequenz der beiden Signale ist. Diese Beziehung kann mathematisch folgendermaßen ausgedrückt werden: vo = k (fin - fo) wobei f. = Augenblicksfrequenz des Eingangssignals, In fo = Augenblicksfrequenz des Oszillators 18, wenn v null ist.The operation of the circuit of Figure 1 can be understood as follows be made. It is known that the multiplication of two AC voltage signals, for example by the analog multiplier circuit 14, input-output signal line 20 is a function of the phase difference between these signals is. This is an analogy to the dummy VA used in an AC circuit generated when the voltage and current are out of phase. In Fig. 1, applying the two signals to multiplier circuit 14 on line 20 result in a signal having a magnitude related to the difference between the phases is proportional to these two signals. This signal is passed through circuit 22 integrated, so that a signal vo appears at the node 30, which is the same the product of a constant (k) that of the circuit 22 and the multiplier circuit 14, and the difference between the frequency of the two signals is. This relationship can be expressed mathematically as follows: vo = k (fin - fo) where f. = instantaneous frequency of the input signal, In fo = Instantaneous frequency of the oscillator 18 when v is zero.

Das Ausgangssignal vo, das an dem Knotenpunkt 30 und auf der Ausgangsleitung 32 erscheint, wird somit die Frequenz des Eingangssignals darstellen oder zu dessen Frequenz proportional sein, da die Konstante k aus dem Schaltungsaufbau bekannt ist und da f eine Konstante ist, die aus dem Wert des Gleichstromreferenzsignals und den bekannten Kenndaten des Oszillators 18 ermittelbar ist. Aus vorstehenden Darlegungen ist zu erkennen, daß, solange eine Frequenzdifferenz zwischen den beiden Eingangssignalen an der Multiplizierschaltung 14 vorhanden ist (und von Natur aus eine von 900 verschiedene Phasendifferenz erzeugt), wird das Signal auf der Leitung 20 einen von null verschiedenen Wert haben. Dieses Signal auf der Leitung 20 wird durch die Schaltung 22 integriert und der Wert des Ausgangssignals an dem Knotenpunkt 30 und auf der Leitung 32 wird sich ändern, um so die Ausgangsfrequenz des spannungsgeregelten Oszillators 18 zu ändern. Diese Änderung der Oszillatorausgangsfrequenz setzt sich bis zu der Zeit fort, zu der die Frequenzen der beiden Multiplizierschaltungseingangssignale auf den Leitungen L und 16 gleich sind und die beiden Eingangssignale um 90 Grade1. außer Phase sind.The output signal vo appearing at node 30 and on the output line 32 appears, will thus represent the frequency of the input signal or its Frequency proportional as the constant k is known from the circuit design and since f is a constant derived from the value of the DC reference signal and the known characteristics of the oscillator 18 can be determined. From the above Discussions it can be seen that as long as there is a frequency difference between the two Input signals to the multiplier circuit 14 is present (and inherently generates a phase difference different from 900), the signal on the line 20 have a non-zero value. This signal on line 20 becomes integrated by circuit 22 and the value of the output signal at the node 30 and on line 32 will change so the output frequency of the voltage regulated To change oscillator 18. This change in the oscillator output frequency continues until the time when the frequencies of the two multiplier circuit input signals on lines L and 16 are equal and the two input signals by 90 degrees1. are out of phase.

Wenn diese beiden Multiplizierschaltungseingangssignale eine 900-Phasendifferenz haben, wird das mittlere Multiplizierschaltungsausgangssignal auf der Leitung 20 null sein und das Ausgangssignal vo wird einen Wert haben, der zu der Frequenz des Eingangssignals auf der Leitung L proportional ist. Die Hauptfunktion der Schaltung 22 ist zwar, wie beschrieben, die der Integration, es ist jedoch erwähnenswert, daß diese Schaltung von Natur aus für eine gewisse Filterwirkung sorgt, so daß die auftretende Welligkeit des Fehlersignals auf der Leitung 20 unterdrückt wird.When these two multiplier circuit input signals have a 900 phase difference will have the average multiplier circuit output on line 20 will be zero and the output signal vo will have a value corresponding to the frequency of the Input signal on line L is proportional. The main function of the circuit 22 is, as described, that of integration, but it is worth mentioning that that this circuit naturally provides a certain filter effect, so that the occurring ripple of the error signal on line 20 is suppressed will.

Es ist somit eine einfache und relativ wenig kostende Schaltung zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das zu der Frequenz eines Eingangssignals proportional ist, geschaffen worden.It is therefore a simple and relatively inexpensive circuit for Generating an output signal proportional to the frequency of an input signal has been created.

Bezüglich der Beschreibung in dem unmittelbar vorangehenden Absatz sei daran erinnert, daß die Frequenz des Oszillatorausgangssignals (Leitung 16) sich solange ändern wird, bis sie gleich der Frequenz des Eingangssignals 10 (Leitung L) und gegenüber dieser 900 phasenverschoben ist. Es ist somit zu erkennen, daß das Ausgangssignal auf der Leitung 16 als schwingendes oder phasenstarres Ausgangssignal einer phasenstarren Schleife dienen kann. In Fig. 1 ist dieses schwingende (phasenstarre) Ausgangssignal als auf der Leitung 17 vorhanden dargestellt und mit vp-1 bezeichnet.Referring to the description in the immediately preceding paragraph remember that the frequency of the oscillator output signal (line 16) will change until it equals the frequency of the input signal 10 (line L) and is out of phase with this 900. It can thus be seen that the output signal on line 16 as an oscillating or phase-locked output signal can serve as a phase-locked loop. In Fig. 1 this oscillating (phase-locked) Output signal shown as being present on line 17 and denoted by vp-1.

Es könnte eine Anzahl von Bauelementen in der in Fig. 1 gezeigten Implementierung benutzt werden. Eine geeignete Multiplizierschaltung 14 ist bereits als ein von der Firma Analog Devices, Inc., hergestelltes Bauelement angegeben worden. Die Einrichtung zum Erzeugen des Gleichstromreferenzsignals wurde ebenfalls bereits erläutert. Der spannungsgeregelte Oszillator 18 kann irgendein bekannter Oszillator sein, welcher eine lineare Ånderung in seinem Ausgangssignal in bezug auf den Wert seines Eingangs- oder Steuersignals aufweist. In ähnlicher Weise könnte das Integrier- und Vorhaltnetzwerk.in dem gestrichelten Block 22 auf verschiedenerlei Weise implementiert werden, es ist aber eine Möglichkeit-der Implementierung dieses Netzwerks in Fig. 2 gezeigt.There could be a number of components in that shown in FIG Implementation. A suitable multiplier circuit 14 is already in place has been reported as a device manufactured by Analog Devices, Inc. The means for generating the DC reference signal has also already been made explained. The voltage controlled oscillator 18 can be any known oscillator which is a linear change in its output with respect to the value having its input or control signal. Similarly, the integrating and provision network implemented in the dashed block 22 in various ways but there is one possibility - the implementation of this network in Fig. 2 shown.

Gemäß Fig. 2 wird die Integrierfunktion zusammen mit der Vorhaltnetzwerksfunktion einfach durch die Verwendung einer Standardschaltung erfüllt, die einen Operationsverstärker enthält, dessen nichtinvertierender Eingang mit Masse verbunden ist und dessen invertierender Eingang das Fehlersignal auf der Leitung 20 über einen Eingangswiderstand 40 empfängt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 42 ist mit seinem invertierenden Eingang über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 44 und einem Kondensator 46 verbunden.According to FIG. 2, the integration function is used together with the lead network function simply by using a Standard circuit meets that contains an operational amplifier whose non-inverting input is connected to ground is connected and its inverting input the error signal on the line 20 receives via an input resistor 40. The output of the operational amplifier 42 is with its inverting input via a series circuit of a resistor 44 and a capacitor 46 are connected.

Bekanntlich versetzt der Kondensator den Operationsverstärker im wesentlichen in den Integrierbetrieb, während der Widerstand 44 in Verbindung mit diesem Kondensator die Voreilfunktion erfüllt.As is known, the capacitor essentially offsets the operational amplifier in the integrating mode, while the resistor 44 in connection with this capacitor the lead function is fulfilled.

Fig. 3 zeigt die bevorzugte Implementierung der Erfindung in einer dreiphasigen Ausführungsform. Schaltungsteile, die mit denen von Fig. 1 identisch sind, sind, soweit zweckmäßig, mit demselben Bezugszeichen versehen, während diejenigen, die eine enge Ähnlichkeit mit solchen vom Fig.Figure 3 shows the preferred implementation of the invention in one three-phase embodiment. Circuit parts which are identical to those of FIG are, where appropriate, provided with the same reference number, while those, which have a close resemblance to those in Fig.

1 aufweisen, sich aber von ihnen geringfügig unterscheiden, durch hochgesetzte Striche gekennzeichnet sind. Gemäß Fig.1, but differ slightly from them raised dashes are indicated. According to Fig.

3 werden Phasenspannungen 10', 10" und 10 ''', die das dreiphasige Eingangssignal darstellen, über Leitungen L1, L2 bzw. L3 an drei gleiche Multiplizierschaltungen 14 angelegt, welche in derselben Weise wie die Multiplizierschaltung von Fig. 1 benutzt werden. Die Ausgangssignale der drei Multiplizierschaltungen 14, die Phasenfehlersignale, werden an einen Summierpunkt 50 angelegt, dessen Ausgangssignal, ein verknüpftes Fehlersignal, als Eingangssignal an einer Schaltung 22 dient, die mit der in Fig. 1 benutzten identisch sein kann. Das Ausgangssignal der Schaltung 22 erscheint, wie zuvor, an dem Knotenpunkt 30 und auf der Ausgangsleitung 32. Dieses Ausgangssignal hat einen Wert vo, der wiederum gleich dem Produkt einer Konstanten k und der Differenz zwischen der tatsächlichen Eingangsfrequenz des Signals auf den Leitungen L1, L2 und L3 und der Frequenz des Ausgangssignals eines spannungsgeregelten Oszillators 18' ist. Das Signal an dem Knotenpunkt 30 dient als ein Eingangssignal an einem Summierpunkt 34, dessen anderes Eingangssignal ein Gleichstromreferenzsignal ist, das gemäß der Darstellung wieder an einem Potentiometer 36 abgenommen wird. Das Ausgangssignal des Summierpunktes 34 wird an den spannungsgeregelten Oszillator 18' angelegt, der, obgleich er grundsätzlich ein spannungsgeregelter Oszillator ist, vorzugsweise Ausgangssignale hat, die etwas von dem in Fig. 1 gezeigten verschieden sind. Da in dieser Ausführungsform ein dreiphasiges Eingangssignal angelegt wird, sind die Eingangssignale auf den Leitungen L1, L2 und L3 um 120 Gradel phasenverschoben zueinander. Damit die Schaltung richtig arbeitet, werden auch die beiden Eingangssignale an jeder der drei Multiplizierschaltungen 14 in einem entsprechenden Ausmaß phasenverschoben sein müssen. Zum Erzielen dieser Phasenverschiebung ist der spannungsgeregelte Oszillator 18' vorzugsweise ein Oszillator, der Ausgangssignale liefert, die sowohl als in Phase als auch als um 900 phasenverschoben angesehen werden können.3 phase voltages are 10 ', 10 "and 10'" 'which are the three-phase Represent the input signal via lines L1, L2 and L3 to three equal multiplier circuits 14, which in the same manner as the multiplier circuit of FIG to be used. The output signals of the three multiplier circuits 14, the phase error signals, are applied to a summing point 50, the output signal of which is a linked Error signal, is used as an input signal to a circuit 22, which with the in Fig. 1 used can be identical. The output signal of circuit 22 appears as before, at node 30 and on output line 32. This output signal has a value vo, which in turn is equal to the product of a constant k and the difference between the actual input frequency of the signal on lines L1, L2 and L3 and the frequency of the output signal of a voltage controlled oscillator 18 ' is. The signal at node 30 serves as an input signal at a summing point 34, the other input of which is a DC reference signal is, which is taken off again on a potentiometer 36 according to the illustration. The output signal of the summing point 34 is sent to the voltage controlled oscillator 18 'which, although it is basically a voltage-controlled oscillator preferably has output signals somewhat different from that shown in FIG are. Since a three-phase input signal is applied in this embodiment, the input signals on lines L1, L2 and L3 are out of phase by 120 degrees to each other. In order for the circuit to work properly, the two input signals are also at each of the three multiplier circuits 14 out of phase by a corresponding amount must be. The voltage controlled oscillator is used to achieve this phase shift 18 'is preferably an oscillator that provides output signals that are both in Phase as well as being out of phase by 900.

Das heißt, er liefert zwei Ausgangssignale, die in bezug aufeinander um 900 phasenverschoben sind. Daß das ratsam ist, wird deutlich, wenn man überlegt, daß, da die Ausgangsfrequenz des spannungsgeregelten Oszillators 18' sich ändern wird und da eine vorgeschriebene Verschiebung zwischen den an jede der Multiplizierschaltungen 14 angelegten zweiten Signale erforderlich ist, einfache RC-Phasenverschiebunysnetzwerke, die frequenzempfindlich sind, die erforderliche Verschiebungsgenauigkeit nicht aufrechterhalten werden. Durch Liefern der in Phase befindlichen und um 900 phasenverschobenen Ströme ist es möglich, eine ausreichende Phasenverschiebung über einem breiten Bereich von Frequenzen zu erzielen, ohne daß die Genauigkeit verloren geht, was unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 noch ausführlicher beschrieben wird. Es sind deshalb am Ausgang des spannungsgeregelten Oszillators 18' zwei Signale gezeigt, von denen eines mit I bezeichnet ist, das das In-Phase-Signal darstellt, und von denen das zweite mit Q bezeichnet ist, das das um 900 phasenverschobene Signal darstellt. Diese beiden Signale, die Signale I und Q, sind um 90 Gradel. phasenverschoben zueinander. Es könnte zwar eine Vielzahl von Oszillatoren benutzt werden, ein geeigneter Oszillator ist jedoch derjenige, der auf S. 402 des Buches "OPERATIONAL AMPLIFIERS Design And Applications"von Tobey-Graeme-Huelsman, den Herausgebern, Copyright 1971, der Burr-Brown Research Corporation, Kongressbibliothekskatalog Nr. 74-163297, gezeigt ist.That is, it delivers two output signals that are related to each other are out of phase by 900. That this is advisable becomes clear when you consider that as the output frequency of the voltage controlled oscillator 18 'change becomes and there is a prescribed shift between the inputs to each of the multiplier circuits 14 applied second signals is required, simple RC phase shift networks, which are frequency sensitive do not maintain the required displacement accuracy will. By delivering the currents in phase and out of phase by 900 it is possible to have a sufficient phase shift over a wide range of frequencies without loss of accuracy, what with reference 4 and 5 will be described in more detail. They are therefore at the exit of the voltage-controlled oscillator 18 'two signals are shown, from of which one is denoted by I, which represents the in-phase signal, and of which the second is labeled Q, which represents the 900 phase shifted signal. These two signals, signals I and Q, are 90 degrees. out of phase with each other. A variety of oscillators could be used, one suitable oscillator however, is the one mentioned on page 402 of the book "OPERATIONAL AMPLIFIERS Design And Applications "by Tobey-Graeme-Huelsman, the editors, copyright 1971 by Burr-Brown Research Corporation, Library of Congress Catalog No. 74-163297.

Gemäß Fig. 3 wird das Signal I aus dem Oszillator 18' direkt an die Multiplizierschaltung 14 angelegt, die mit der Leitung L1 verbunden ist, um ein Signal Va dieser Multiplizierschaltung zu liefern, das mit dem an sie angelegten Eingangssignal (Leitung L1) eng in Phase ist. Die Signale I und Q werden jeweils an ein geeignetes Phasenverschiebungsnetzwerk angelegt, von dem eine mögliche Ausführungsform im folgenden noch näher beschrieben ist, um den anderen beiden Multiplizierschaltungen 14 die zweiten Signale zu liefern. Es ist daher am Ausgang des Phasenverschiebungsnetzwerks 56 ein mit Vb bezeichnetes Signal gezeigt, das an die Multiplizierschaltung 14 angelegt wird, die mit der Leitung L2 verbunden ist, und ein zusätzliches Signal Vo, welches als ein zweites Eingangssignal an der Multiplizierschaltung 14 dient, die mit der Leitung L3 verbunden ist. Die Ausgangssignale der drei Multiplizierschaltungen 14 werden an den Summierpunkt 50 angelegt, und ihre Summe wird der Schaltung 22 zugeführt, wie weiter-oben beschrieben.According to FIG. 3, the signal I from the oscillator 18 'is sent directly to the Multiplier circuit 14 connected to line L1 is applied to a Signal Va to supply this multiplier circuit with that applied to it Input signal (line L1) is closely in phase. The signals I and Q are respectively applied to a suitable phase shift network, one possible embodiment of which is described in more detail below to the other two multiplier circuits 14 to deliver the second signals. It is therefore at the output of the phase shift network 56 shows a signal labeled Vb which is applied to the multiplier circuit 14 which is connected to the line L2, and an additional signal Vo which serves as a second input to the multiplier circuit 14 associated with the Line L3 is connected. The output signals of the three multiplier circuits 14 are applied to summing point 50, and their sum is fed to circuit 22, as described above.

Es sei angemerkt, daß die dreiphasige Ausführungsform der Erfindung bei der Erzeugung des Signals vo weniger Welligkeit als die einphasige Version haben wird.It should be noted that the three-phase embodiment of the invention have less ripple in generating the signal vo than the single-phase version will.

Ähnlich wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 können die zweiten Eingangssignale Va, Vb und V an den drei Multiplizierschaltungen 14 als das phasenstarre oder schwingende Ausgangssignal dienen. Das ist in Fig. 3 durch die drei Leitungen 17' dargestellt, die gemeinsam mit v'p-1 bezeichnet sind.Similar to the embodiment of FIG. 1, the second Input signals Va, Vb and V to the three multiplying circuits 14 as the phase locked or oscillating output signal. This is in Fig. 3 by the three lines 17 ', which are designated together with v'p-1.

Das Phasenverschiebungsnetzwerk 56 ist, wie angegeben, vorzugsweise von dem Typ, der frequenzunempfindlich ist. Eine Möglichkeit der Implementierung dieses Netzwerks ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Fig. 4 ist ein Funktionsblockschaltbild dieser Implementierung. In Fig. 4 ist das Signal I als ein Signal angegeben, daseinen Wert hat, der zu Asin #t proportional ist. Das Signal Q wird deshalb einen Wert haben, der gleich A cos #t ist. Das Signal I dient erstens, wie weiter oben angegeben, als das Signal Va. V Das Signal I wird außerdem an eine geeignete Multiplizierschaltung 60 angelegt, die eine Multiplikations- oder Übergangsfunktion von 1/2 hat, und das Ausgangssignal dieser Multiplizierschaltung wird an einen Summierpunkt 62 angelegt. Das Signal Q dient erstens als ein Eingangssignal an einer zweiten Multiplizierschaltung 64, die eine Übergangsfunktion von hat, deren Ausgangssignal als ein zweites Eingangssignal an dem Summierpunkt 62 dient. Die Summe dieser beiden Signale, das Ausgangssignal des Summierpunktes 62, wird deshalb einen Wert von A sin (#t + 60°) haben. Dieses Signal wird dann an eine geeignete Inverterschaltung 66 angelegt, so daß das Ausgangssignal dieses Inverters ein Signal Vb ist, das einen Wert von A sin (#t - 120°) hat, d.h. das Signal Vb wird dem Signal va um 1200 nacheilen.The phase shift network 56, as indicated, is preferably of the type that is frequency insensitive. One way of implementing this network is shown in FIGS. Figure 4 is a functional block diagram of this implementation. In Fig. 4, the signal I is indicated as a signal having a value proportional to Asin #t. The signal Q will therefore have a value which is equal to A cos #t. The signal I first serves as the signal Va. V, as indicated above. The signal I is also applied to a suitable multiplier circuit 60 having a multiplication or transition function of 1/2 and the output of this multiplier circuit becomes a summing point 62 created. The signal Q serves firstly as an input to a second multiplier circuit 64 which is a transition function of whose output signal serves as a second input signal at summing point 62. The sum of these two signals, the output signal of the summing point 62, will therefore have a value of A sin (#t + 60 °). This signal is then applied to a suitable inverter circuit 66 so that the output signal of this inverter is a signal Vb which has a value of A sin (#t - 120 °), ie the signal Vb will lag the signal va by 1200.

In etwa ähnlicher Weise werden die Signale I und Q benut, um das Signal Vc zu erzeugen. Gemäß Fig. 4 wird das Signal I an eine Multiplizierschaltung 68 angelegt, die eine Ubergangsfunktion von 1/2 hat und deren Ausgangssignal an einen Summierpunkt 74 angelegt wird. Das Signal Q wird an einen Inverter 70 angelegt, dessen Ausgangssignal an eine Multiplizierschaltung 72 angelegt wird, die eine Ubergangsfunktion von hat. Das Ausgangssignal der Multiplizierschaltung 72 bildet das zweite Eingangssignal an dem Summierpunkt 74, so daß dessen Ausgangssignal gleich der Summe derselben oder gleich A sin (#t-60°) ist. Dieses Signal wird durch einen Inverter 76 invertiert und ist das Signal Vc, das einen Wert hat, der gleich A sin (#t + 1200) ist. Das Signal Vc eilt deshalb dem Signal Va um 120° vor. Es ist somit zu erkennen, daß die drei Signale, die an die drei Multiplizierschaltungen 14 in Fig. -3 angelegt werden, richtig gegeneinander phasenverschoben werden, damit die geeignete Multiplikation erzielt und das geeignete-Fehlersignal geliefert wird.In a somewhat similar manner, signals I and Q are used to generate signal Vc. According to FIG. 4, the signal I is applied to a multiplier circuit 68 which has a transition function of 1/2 and whose output signal is applied to a summing point 74. The signal Q is applied to an inverter 70, the output of which is applied to a multiplier circuit 72 which has a transition function of Has. The output of the multiplier 72 forms the second input to the summing point 74 so that its output is equal to the sum thereof or equal to A sin (# t-60 °). This signal is inverted by an inverter 76 and is the signal Vc which has a value equal to A sin (#t + 1200). The signal Vc therefore leads the signal Va by 120 °. It can thus be seen that the three signals applied to the three multiplier circuits 14 in Figure -3 are properly out of phase with one another in order to achieve the appropriate multiplication and provide the appropriate error signal.

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild, das eine Mögliche Implementierung des Blockschaltbildes von Fig. 4 unter Verwendung von Operationsverstärkern veranschaulicht. Die Widerstandswerte, die. in Fig. 5 angegeben sind, sind relativ. In Fig.Fig. 5 shows a circuit diagram showing a possible implementation of the 4 illustrates the block diagram of FIG. 4 using operational amplifiers. The resistance values that. in Figure 5 are relative. In Fig.

5 dient wieder das Signal I als das Signal Va, und es wird außerdem über einen Widerstand 80, der einen-Wert 2R hat, an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 82 angelegt, dessen nichtinvertierender Eingang mit Masse verbunden ist. Das Signal Q wird über einen Widerstand 84, der einen Wert von hat, an denselben invertierenden Eingang angelegt. Ein Widerstand 86, der einen Relativwert von R hat, ist zwischen den Ausgang des Verstärkers 82 und dessen invertierenden Eingang geschaltet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 82 wird daher das Signal Vb sein.5 again the signal I serves as the signal Va, and it is also applied via a resistor 80, which has a value 2R, to the inverting input of an operational amplifier 82, the non-inverting input of which is connected to ground. The signal Q is across a resistor 84, which has a value of has applied to the same inverting input. A resistor 86, which has a relative value of R, is connected between the output of amplifier 82 and its inverting input. The output of amplifier 82 will therefore be signal Vb.

Zum Erzeugen des Signals Vc wird das Signal 1 über einen Widerstand 88, der einen Relativwert von 2R hat, an den invertierenden Eingang eines Verstärkers 90 angelegt, dessen nichtinvertierender Eingang mit Masse verbunden ist.To generate the signal Vc, the signal 1 is passed through a resistor 88, which has a relative value of 2R, to the inverting input of an amplifier 90 is applied, the non-inverting input of which is connected to ground.

Das Signal Q wird über einen Widerstand 92 (Relativwert R) an den invertierenden Eingang eines weiteren-Verstärkers 94 angelegt, dessen nichtinvertierender Eingang mit Masse verbunden ist und dessen Ausgang Über einen Widerstand 96, der einen Wert von R hat, zu dem invertierenden Eingang zurückgeführt ist. Der Operationsverstärker 94 und die zugeordneten Widerstände werden daher eine Invertergunktion erfüllen. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 94 wird über einen Widerstand 98, der einen Relativwert von hat, an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 90 angelegt, dessen Ausgang ebenfalls mit seinem invertierenden Eingang über einem Widerstand 100 verbunden ist, der einen Relativwert von R hat. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 90.ist das Signal Vc. Dieser Typ der Implementierung des Phasenverschiebungsnetzwerks 56 <Fig. 3) ist für die Frequenz relativ unempfindlich, da die Phasenverschiebung durch mathematische Beziehungen und nicht durch RC-Glieder erzielt wird.The signal Q is applied via a resistor 92 (relative value R) to the inverting input of a further amplifier 94, the non-inverting input of which is connected to ground and the output of which is fed back to the inverting input via a resistor 96, which has a value of R is. The operational amplifier 94 and the associated resistors will therefore fulfill an inverter function. The output signal of the operational amplifier 94 is via a resistor 98, which has a relative value of has, applied to the inverting input of the operational amplifier 90, the output of which is also connected to its inverting input via a resistor 100 which has a relative value of R. The output signal of the operational amplifier 90 is the signal Vc. This type of implementation of the phase shift network 56 <Fig. 3) is relatively insensitive to the frequency, since the phase shift is achieved through mathematical relationships and not through RC elements.

Es sind zwar nur eine einphasige und eine volle dreiphasige Ausführungsform der Erfindung im einzelnen dargestellt und beschrieben worden, dieselben Prinzipien können jedoch ebenso wie die Erfindung gleichermaßen auf andere mehrphasige Systeme angewandt werden. Darüber hinaus ist es in einem mehrphasigen System nicht erforderlich, daß alle Phasen bei der Bildung der resultierenden Ausgangssignale benutzt werden. Daher könnten, beispielsweise, in einem dreiphasigen System zufriedenstellende Ergebnisse für viele Verwendungszwecke bei Verwendung von nur einer oder von nur zwei Phasen statt aller drei Phasen erzielt werden. LeerseiteThere are only a single-phase and a full three-phase embodiment of the invention has been illustrated and described in detail using the same principles However, like the invention, they can equally well be applied to other multiphase systems can be applied. In addition, in a multi-phase system it is not necessary to that all phases are used in the formation of the resulting output signals. Therefore, for example, in a three-phase system, results could be satisfactory for many purposes using only one or only two phases instead of all three phases. Blank page

Claims (9)

Patentansprüche: Schaltung zum Erzeugen von ein Wechselstromeingangssignal darstellenden Signalen, gekennzeichnet durch: eine Multiplizierschaltung (14) zum Empfangen des Eingangssignals (10) und eines Rückkopplungssignals (16) zum Erzeugen eines Fehlersignals (20), das zu dem Produkt aus dem Eingangssignal und dem Rückkopplungssignal proportional ist; eine Integrierschaltung (22), die auf das Fehlersignal anspricht und ein erstes Ausgangssignal liefert, das einen Wert hat, der zu der Frequenz des Wechselstromeingangssignals proportional ist; und eine Rückkopplungsschaltung (34, 36, 18), die einen Oszillator (18) enthält und auf das erste Ausgangssignal hin und als Funktion desselben ein phasenstarres Ausgangssignal liefert, das eine Frequenz hat, die zu der des Eingangssignals proportional ist, und eine feste Phasenbeziehung in bezug auf das Eingangssignal, wobei das Ausgangssignal (16) der Rückkopplungsschaltung weiter als das Rückkopplungssignal dient. Claims: Circuit for generating an AC input signal representing signals, characterized by: a multiplier circuit (14) for Receiving the input signal (10) and a feedback signal (16) for generating an error signal (20) which is the product of the input signal and the feedback signal is proportional; an integrating circuit (22) responsive to the error signal and provides a first output signal having a value corresponding to the frequency of the AC input signal is proportional; and a feedback circuit (34, 36, 18), which contains an oscillator (18) and on the first output signal and as a function thereof, provides a phase locked output signal having a frequency proportional to that of the input signal and has a fixed phase relationship with respect to the input signal, the output signal (16) of the feedback circuit further serves as the feedback signal. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (18) ein spannungsgeregelter Oszillator ist.2. Circuit according to claim 1, characterized in that the oscillator (18) is a voltage controlled oscillator. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrierschaltung (14) eine Schaltung enthält, die eine Vorhaltnetzwerksfunktion beim Erzeugen des ersten Ausgangssignals erfüllt.3. A circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the Integrating circuit (14) contains a circuit which has a lead network function met when generating the first output signal. 4. Schaltung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrierschaltung als das erste Ausgangssignal (24) ein Spannungssignal liefert, das eine Spannungsgröße hat, die zu der Frequenz des Wechselstromeingangssignals proportional ist.4. A circuit according to claim 1 or 3, characterized in that the Integrating circuit supplies a voltage signal as the first output signal (24), that has a voltage magnitude that corresponds to the frequency of the AC input signal is proportional. 5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (36) zum Liefern eines Referenzsignals, das zu der zu erwartenden Frequenz des Eingangssignals proportional ist, und durch eine Schaltung (34) zum Verknüpfen des Referenzsignals und des ersten Ausgangssignals, um ein Steuersignal zu erzeugen.5. Circuit according to one of claims 1 to 4, characterized by means (36) for providing a reference signal corresponding to the expected Frequency of the input signal is proportional, and through a circuit (34) to Combining the reference signal and the first output signal to form a control signal to create. 6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen mehrphasigen Frequenzwandler zum Erzeugen eines Frequenzausgangssignals, das einen Wert hat, der zu der Frequenz eines angelegten mehrphasigen Eingangssignals proportional ist, wobei die Multiplizierschaltung (14) jeder Phase des Eingangssignals zugeordnet ist und jede Multiplizierschaltung das Eingangssignal (10', 10", 10''') als ein erstes Eingangssignal empfängt, welches eine Phase des mehrphasigen Eingangssignals darstellt, und als ein zweites Eingangssignal ein Rückkopplungssignal (Va, Vb, Vc) und auf diese Eingangssignale hin ein Phasenfehlersignal erzeugt, das zu dem Produkt derselben proportional ist; eine Schaltung (50) zum Verknüpfen des Fehlersignals aus jeder der Multiplizierschaltungen zum Bilden des verknüpften Fehlersignals vorgesehen ist; und die Integrierschaltung (22) auf das verknüpfte Fehlersignal anspricht, um das Frequenzausgangssignal zu erzeugen; und wobei die Rückkopplungsschaltung, die den Oszillator (18') enthält, auf das Frequenzausgangssignal anspricht, um mehrere Rückkopplungssignale zu erzeugen, die als die zweiten Eingangssignale an den Multiplizierschaltungen dienen und jeweils in bezug auf die übrigen Rückkopplungssignale in einem Ausmaß phasenverschoben sind, das der Phasenverschiebung des angelegten mehrphasigen Eingangssignals entspricht.6. Circuit according to one of claims 1 to 5, characterized by a polyphase frequency converter for generating a frequency output signal that has a value corresponding to the frequency of an applied polyphase input signal is proportional, the multiplier circuit (14) each phase of the input signal is assigned and each multiplier circuit receives the input signal (10 ', 10 ", 10' '') receives as a first input signal representing a phase of the polyphase input signal and as a second input signal a feedback signal (Va, Vb, Vc) and in response to these input signals, generates a phase error signal corresponding to the product the same is proportional; a circuit (50) for combining the Error signal from each of the multiplier circuits for forming the combined error signal is provided; and the integrating circuit (22) to the combined error signal is responsive to generate the frequency output signal; and wherein the feedback circuit, which contains the oscillator (18 ') is responsive to the frequency output signal by several Generate feedback signals as the second input signals to the multiplier circuits serve and each with respect to the remaining feedback signals to an extent are phase shifted, that of the phase shift of the applied polyphase input signal is equivalent to. 7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschaltung eine Phasenverschiebungsschaltung (56) enthält, die auf das Ausgangssignal des spannungsgeregelten Oszillators (18') anspricht.7. A circuit according to claim 6, characterized in that the feedback circuit a phase shift circuit (56), which is based on the output of the voltage regulated Oscillator (18 ') responds. 8. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal ein dreiphasiges Eingangssignal ist.8. A circuit according to claim 6 or 7, characterized in that the Input signal is a three-phase input signal. 9. Schaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (36) zum Erzeugen des Referenzsignals eine Gleichstromreferenzsignaleinrichtung ist.9. Circuit according to one of claims 5 to 8, characterized in that that the means (36) for generating the reference signal is a direct current reference signal means is.