DE3314973C1

DE3314973C1 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer stabilen festen Frequenz

Info

Publication number: DE3314973C1
Application number: DE19833314973
Authority: DE
Inventors: Antoine 7730 Villingen-Schwenningen Pery; Jean-Claude Rufray
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1983-04-26
Filing date: 1983-04-26
Publication date: 1984-07-19
Also published as: FR2545300A1; JPS59207746A; NL8401283A; FR2545300B1; JPH0754906B2

Description

mißt bzw. aufsummiert. Das Zählergebnis M wird an den einen Eingang einer Vergleichsstufe 10 geschaltet, die den eingegebenen Wert M mit einem Sollwert P vergleicht. Der Sollwert Pergibt sich aus dem Produkt von D und R, wobei R das Verhältnis von F₁ der Sollfrequenz des Oszillators 1 und Fo, der dem Teiler 4 zugeführten Frequenz, darstellt, im Beispiel ist R gleich F/Fo gleich 4430/62,5 gleich 70,92 und somit P=Dx/? = 32 χ 70,92 = 2270.

Das Vergleichsergebnis Μ—Ρ wird in einer weiteren Addierstufe It zu dem zuvor errechneten Wert N addiert und das Ergebnis auf ein erstes Register (Latch) geschaltet. Dieses Register 12 wird mit Hilfe eines Impulses P1 durchgeschaltet, so daß an seinem Ausgang der digitale Wert N erscheint, der an den Digital-Analog-Wandler 13 gelangt, der diesen Wert in eine analoge Steuerspannung Vo umwandelt, wodurch der Oszillator 1 nachgestellt wird und eine geänderte Frequenz F erzeugt. Der Wert N gelangt gleichzeitig an den Eingang eines zweiten Registers (Latch) 14, dessen Inhalt durch den Impulse P 2 freigegeben und an den zweiten Eingang der Addierschaltung 11 gelegt wird. Die Entstehung und die zeitliche Lage der beiden Steuerimpulse Pl und P2 sind mit Hilfe der Fi g. 2 dargestellt. Durch den P2-Impuls wird der Zähler wieder zurückgestellt, und es kann nach öffnen des Tores 8 ein erneuter Zählvorgang beginnen. Die neu ermittelte Frequenz F des Oszillators 1 gelangt nach Zählung wiederum auf die Vergleichsstufe 10. Das Zählergebnis F wird mit dem Sollwert P verglichen und das Ergebnis der Addierstufe zugeführt. Dieser Vergleichswert wird über das Register 12 wieder auf den Digital-Analog-Wandler 13 gegeben, aus dem eine geänderte Spannung Vo resultiert. Es wird der Fall eintreten, bei dem aus der Vergleichsstufe 10 der Wert 0 abgegeben wird, der zu dem vorhergehenden über das Register 14 eingegebenen Wert hinzuaddiert wird. Das ist der Punkt, an welchem das System die Frequenz Fdes Oszillators 1 nicht mehr ändert und der Regelvorgang abgeschlossen ist.

Da es wegen der Digitalisierung bei der Frequenzerzeugung vorkommen kann, daß bei einer exakten Frequenz F das aus der Vergleichsstufe kommende Ergebnis den digitalen Wert 1 besitzt, bei welchem das System sofort die Frequenz nachregeln würde, muß verhindert werden, daß Ergebnisse, die nur um einen digitalen Schritt von dem Sollwert abweichen, weitergeleitet werden, damit keine Frequenzänderung erfolgt. Hierzu ist hinter der Vergleichsstufe 10 ein Detektor 15 eingefügt, der bei einem Ergebnis des digitalen Wertes 1 den Pl-Impuls über das NAND-Glied 16 und das UND-Glied 17 sperrt. Auf diese Weise wird verhindert, daß das Register 12 durchgeschaltet werden kann. Die Gatter 18 und 19 dienen zur Erzeugung der in_F i g. 2 dargestellten Impulse P1 = ABC und P2 = ABC.

Mit Hilfe der Fig. 3 soll abschließend die Wirkungsweise der Schaltung an einem einfachen Beispiel erläutert werden. Aufgetragen ist die Funktion M = f(N), d. h. das sich ergebende Zählergebnis M in Abhängigkeit von der dem Digital-Analog-Wandler 13 zugeleiteten digitalen Informationen N und damit in Abhängig- eo keit von der Steuerspannung Vo, von der die Frequenz F des Oszillators 1 abhängt. Es sei angenommen, der Punkt für N = 5, d. h. M = 2270, der Sollwert sei. Das System sei zunächst mit seiner Frequenz Fderart eingestellt, daß M = 2263 ist. Bei einem fest vorgegebenen Wert von P = 2270 ergibt sich nach der Vergleichsstufe 10 ein Wert von —7, der, zu dem Wert von π = 15 in der Additionsstufe 11 hinzuaddiert, den Wert 8 ergibt. Dieses neue N erzeugt eine höhere Frequenz F, die als Zählergebnis den Wert M = 2268 liefert. Das Vergleichsergebnis liefert den Wert —2. Dieses zum vorhergehenden addiert ergibt ein neues N = 6, welches wiederum ein M — 2269 liefert. Nach dem Rücksetzen des Zählers 9 und nochmaliger Messung liefert die Vergleichsstufe 10 den Wert —1, woraus der neue Wert N = 5 entsteht. Bei diesem Wert stellt sich der Oszillator 1 auf die Sollfrequenz ein, so daß der Zähler 9 ein M = 2270 liefert, so daß die Differenz 0 entsteht und das System eingeregelt ist.

Aus Gründen der Stabilität muß die Neigung dM/dN der Funktion M = f(N) negativ und der Betrag der Neigung kleiner als 1 sein, um Schwingungen zu vermeiden.

Der Wert für den Vergleichwert P ist abhängig von der Frequenz, die der Oszillator 1 abgeben soll. So ist dieser Wert verschieden groß, je nachdem, ob der Oszillator eine Frequenz zur Demodulation eines PAL-Signals, SECAM-Signals oder NTSC-Signals erzeugen soll. Bei einem angenommenen fest eingestellten Vergleichswert P und einem festen Teilungsfaktor D sollen sich die beiden Frequenzen Fo/F wie D/P verhalten, so daß die anzulegende Referenzfrequenz Fo aus den gegebenen Werten leicht ermittelt werden kann.

Die in F i g. 1 gezeigte Datenverarbeitung, die dort parallel erfolgt, kann gegebenenfalls auch seriell vorgenommen werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

- Leerseite -

Claims

1 2

Eine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs aufPatentansprüche: gebaute Schaltungsanordnung ist bekannt (FR

22 94 587). Sie dient zur Regelung eines Oszillators auf

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer sta- eine feste Frequenz, welche ein Vielfaches der Frequenz bilen festen Frequenz F mit Hilfe einer Referenzfre- 5 eines periodischen binären Signals ist. Hierbei sind die quenz F₀, die eine im Verhältnis zur erzeugten Fre- Anzahl der binären Übergänge, die in einem bestimmquenz F niedrige Frequenz ist, mit einer Torschal- ten Zeitraum auftreten, bekannt. Es werden während tung, die durch ein durch Teilung der niedrigen Refe- einer Dauer von mehreren Perioden des binären Signals renzfrequenz F₀ gewonnenes Torsignal geöffnet die Schwingungen des zu regelnden Oszillators gezählt, wird, sowie mit einem an den Eingang der Torschal- 10 Das Ergebnis wird in einem Speicher gespeichert. In tung angeschalteten spannungsgesteuerten Oszilla- Abhängigkeit vom Speicherinhalt wird ein analoges Retor (VCO), wobei die Torschaltung an einen Zähler gelsignal für den Oszillator erzeugt. Danach wird der angeschlossen ist, der die von dem Oszillator wäh- Zähler in Abhängigkeit von Speicherinhalt neu voreinrend der Durchlaßzeit des Tores abgegebenen Im- gestellt. Damit die Regelschleife arbeiten kann, muß der pulse zählt, dadurch gekennzeichnet, daß 15 Wert für die Voreinstellung des Zählers laufend neu das Zählergebnis an eine Vergleichsstufe (10) ge- errechnet werden. Das erfordert einigen Aufwand, schaltet ist, der ein fest vorgegebener Vergleichs- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen wert (P) zugeführt wird, daß an den Ausgang der Aufwand zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch die Vergleichsstufe (10) eine Addierstufe (11) geschaltet im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeist, an die ein erstes Register (12) zur Zwischenspei- 20 führten Merkmale gelöst.

cherung des errechneten Wertes geschaltet ist, daß Die beanspruchte Schaltungsanordnung besitzt den

dieses erste Register (12) an einen Digital-Analog- Vorteil, daß durch einen fest eingestellten Sollwert eine

Wandler (13) geschaltet ist, an den der Steuer-Ein- bestimmte Frequenz erzeugt werden kann, so daß durch

gang des Oszillators (1) zu dessen Abstimmung ge- Verändern der vorgegebenen Sollwerteinstellung die

schaltet ist, daß der Ausgang des ersten Registers 25 erzeugte Frequenz auf einfache Weise variiert werden

(12) an ein zweites. Register (14) geschaltet ist, wel- kann. Das ist für den Fall wichtig, wenn mit der gleichen

ches mit einem weiteren Eingang der Addierstufe Schaltungsanordnung mehrere stabile Frequenzen für

(11) verbunden ist, und daß die beiden Register (12, verschiedene Betriebsarten erzeugt werden sollen, wie

14) als Latch-Register wechselweise durchgeschaltet z. B. für die verschiedenen Referenzfrequenzen beim

werden. 30 Empfang von Farbfernsehsignalen der verschiedenen

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- Normen.

durch gekennzeichnet, daß das Torsignal (C) mit HiI- Nachstehend soll anhand eines Ausführungsbeispiels

fe von in Serie geschalteten Teilerstufen (4, 5, 6, 7) das Wesentliche der Erfindung mit Hilfe der Zeichnung

gebildet wird, wobei die Teilerstufe (4) die Referenz- erläutert werden. Das Beispiel bezieht sich auf die Er-

frequenz (F₀) durch den Faktor 2 und die nachfol- 35 zeugung einer Steuerspannung für einen Referenzoszil-

genden Teilerstufen (5,6,7) die geteilte Referenzfre- lator in einem Farbfernsehempfänger.

quenz durch einen Faktor D teilen, wobei D ein Maß Fig. 1 zeigt die wesentlichen Baugruppen in einem

für die Auflösung AF der erzeugten Frequenz F ist Blockschaltbild.

und den Wert AFJAF besitzt, F die erzeugte Fre- F i g. 2 zeigt die Herleitung einiger Steuerimpulse für

quenz, F₀ die Referenzfrequenz und D ein die Refe- 40 die Anordnung nach F i g. 1.

renzfrequenz teilender, das Auflösungsvermögen F i g. 3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Wir-

der erzeugten Frequenz Fbestimmender Faktor ist. kungsweise der Schaltung nach F i g. 1.

In F i g. 1 dient ein Oszillator 1 zur Erzeugung einer

festen Frequenz F, die an eine Multiplizierstufe 2 gelegt

45 wird, an deren anderem Eingang das zu demodulierende Farbsignal FR, FB liegt. Am Ausgang der Multiplizier-

DLe Erfindung geht aus von einer Schaltungsanord- stufe kann das demodulierte Farbsignal R oder B ange-

nung zur Erzeugung einer stabilen festen Frequenz mit nommen werden. Das demodulierte Signal gelangt au-

Hilfe einer Referenzfrequenz gemäß dem Oberbegriff ßerdem an einen Eingang einer Stufe 3, an deren ande-

des Patentanspruchs 1. 50 rem Eingang die später näher beschriebene Steuer-

Bekanntlich wird eine feste, genaue und stabile Fre- gleichspannung für den Oszillator liegt. Diese von einem

quenz benötigt zur Demodulation von Farbsignalen in Digital-Analog-Wandler 13 gelieferte Spannung wird

einem Farbfernsehempfänger. Dabei wird die erzeugte auf folgende Weise gewonnen:

feste Frequenz an einen Multiplizierer gelegt, an dessen Zunächst wird eine in der Nähe der Zeilenfrequenz anderen Eingang das modulierte Farbsignal anliegt. Am 55 liegende Frequenz Fo über eine aus den Stufen 4, 5, 6 Ausgang des Multiplizierers kann dann das demodulier- und 7 bestehende Teilerkette heruntergeteilt. Im gete Farbsignal entnommen werden. Das Demodulations- zeigten Beispiel handelt es sich um eine Frequenz Fo produkt und dessen Genauigkeit bzw. Qualität hängt von 62 500 Herz, die mit Hilfe des Teilers 4 zunächst von der erzeugten festen Frequenz ab. Diese Frequenz durch zwei und durch nachfolgenden Stufen durch einen wird heute meist mit Hilfe eines spannungsgesteuerten 60 Faktor D geteilt wird. Im gezeigten Beispiel ist D gleich Oszillators (VCO) in einer Phase-locked-loop-Schaltung 32. Der Faktor D ist bestimmend für das Auflösungsver-(PLL) erzeugt. Diese PLL-Schaltung benötigt hierzu ei- mögen der erzeugten Oszillatorfrequenz. Mit der Frene möglichst konstante Referenzfrequenz, wobei die quenzteilung wird ein Torimpuls gewonnen, der im geGenauigkeit der Schleife von der Höhe dieser Referenz- wählten Beispiel eine Länge von 512 \is besitzt. Dieser frequenz abhängt. Es wird meist ein Quarz zur Liefe- 65 Torimpuls wird auf eine Torschaltung 8 gegeben, und rung dieser Referenzfrequenz verwendet. Dieser ist je- öffnet diese für die angegebene Zeitspanne, um die von doch teuer und erhöht dadurch die Kosten einer Schal- dem Oszillator 1 erzeugten Impulse durchzulassen, die tung der eingangs geschilderten Art erheblich. auf einen Zähler 9 gegeben werden, der die Impulse