DE4326844A1 - Phasenstarre Schleifenschaltung - Google Patents
Phasenstarre SchleifenschaltungInfo
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine phasenstarre
Schleifenschaltung, im weiteren als PLL-Schaltung bezeichnet,
zum Erzeugen eines Ausgangssignals mit einer
Oszillationsfrequenz gleich in ihrer Größe einem Vielfachen der
Frequenz eines Eingangssignals.
Im allgemeinen wird eine PLL-Schaltung benutzt zum Erzeugen
eines Signals mit einer Frequenz gleich in der Größe einem
Vielfachen der Frequenz eines Eingangssignals, im folgenden als
Referenzsignal bezeichnet. Die vielfache Frequenz wird
ebenfalls benutzt zum Steuern der Frequenz eines Oszillators.
Der Frequenz-Multiplikationsfaktor, d. h. das Verhältnis der
Frequenz des durch die PLL-Schaltung erzeugten Signal s zur
Frequenz des Referenzsignals wird auf einem konstanten Wert
gehalten, sogar falls das letztere fluktuiert. Mit anderen
Worten wird ein Ausgangssignal immer mit einer Frequenz gleich
in der Größe einem Vielfachen der Frequenz des Referenzsignals
erzeugt, zuverlässig folgend Variationen in der
Referenzsignalfrequenz.
Herkömmliche PLL-Schaltungen des obenbeschriebenen Typs
beinhaltet die HD14046B Serie, beschrieben auf Seiten 103 bis
106 des "Hitachi CMOS Datenbuchs", herausgegeben im März 1983
von Hitachi, Ltd. Ein Blockdiagramm der PLL-Schaltung ist in
Fig. 11 gezeigt. Bezugszeichen 1, gezeigt in der Figur, ist ein
Phasenkomparator zum Erkennen einer Diskrepanz in der Zeit
zwischen der ansteigenden Flanke eines Eingangssignals Pi als
ein Referenzsignal und eines Signals PFB, ausgegeben durch
einen Frequenzteiler 2, welches detailliert später beschrieben
wird. Der Phasenkomparator erkennt eine Zeitdiskrepanz als
Phasendifferenz zwischen den zwei Signalen. Der
Phasenkomparator 1 gibt ein Signal P1, darstellend die
Differenz in der Phase, aus. Das Phasendifferenzsignal P1 wird
durch einen Filter 3 geglättet, wobei es gewandelt wird in eine
Gleichstromspannung VCOin, welches ebenfalls die Differenz in
der Phase wiedergibt. Ein spannungsgesteuerter Oszillator 4
erzeugt ein Impulskettensignal Po als Ausgabe der PLL-
Schaltung. Die Kette von Impulsen Po, welche eine Frequenz
proportional zur Gleichstromspannung VCOin, ausgegeben durch
den Filter 3, hat, wird ebenfalls zugeführt an den
Frequenzteiler 2.
Wellenformen der Signale erscheinend in einer Mannigfaltigkeit
von Punkten bei der herkömmlichen PLL-Schaltung, wie oben
beschrieben, sind in Fig. 12 gezeigt. Das Prinzip des Betriebs
der herkömmlichen PLL-Schaltung wird detailliert beschrieben
mit Bezug auf diese Figur. Wenn die Phase des Signals PFB,
ausgegeben durch den Frequenzteiler 2, hinterherläuft hinter
der des Eingangssignals Pi, dienend als
Synchronisationsreferenz um eine Zeitperiode (a), gezeigt in
Fig. 12, d. h. wenn die Frequenz des Impulskettensignals Po zu
niedrig ist, steigt das Signal P1, ausgegeben durch den
Phasenkomparator 1, in seiner Größe an, um anzuzeigen, daß das
Hinterherlaufen der Phase des Signals PFB in einer positiven
Phasendifferenz resultiert. Diese positive Phasendifferenz
wiederum verursacht, daß die Gleichstromspannung VCOin
ausgegeben durch den Filter, welche zuzuführen ist an den
spannungsgesteuerten Oszillator, ebenfalls ansteigt.
Dementsprechend steigt die Frequenz des Impulskettensignals Po,
ausgegeben durch den spannungsgesteuerten Oszillator 4,
ebenfalls an. Daraus resultierend wird die Phase des Signals
PFB, ausgegeben durch den Frequenzteiler 2, nach vorn
verschoben.
Als Resultat der Operation, die Phase des Signals PFB,
ausgegeben durch den Frequenzteiler 2, nach vorn zu
verschieben, wie oben beschrieben, führt die Phase des Signals
PFB, ausgegeben durch den Frequenzteiler 2, dieses Mal vor der
des Referenzsignals Pi um eine Zeitperiode (b), gezeigt in
Fig. 12, d. h. die Frequenz des Impulskettensignals Po wird zu
hoch. In diesem Fall nimmt das Signal P1, ausgegeben durch den
Phasenkomparator 1, in seiner Größe ab, um anzuzeigen, daß die
führende Phase des Signals PFB in einer negativen
Phasendifferenz resultiert. Diese negative Phasendifferenz
verursacht, daß die Gleichstromspannung VCOin, ausgegeben durch
den Filter 3, welche zuzuführen ist an den spannungsgesteuerten
Oszillator 4, genauso abfällt. Dementsprechend nimmt die
Frequenz des Pulskettensignals Po, ausgegeben durch den
spannungsgesteuerten Oszillator 4, ebenfalls ab. Daraus
resultierend wird die Phase des Signals PFB, ausgegeben durch
den Frequenzteiler 2, nach hinten geschoben. Die Operationen,
um die Phase des Signals PFB nach hinten und vorne zu
verschieben, wie oben beschrieben, werden wiederholt.
Auf diese Weise bildet die PLL-Schaltung eine automatische
Steuerschaltung mit negativer Rückkopplung, wobei das Signal
PFB, ausgegeben durch den Frequenzteiler 2, als
Rückkopplungssignal für das Referenzsignal Pi benutzt wird. Wie
oben beschrieben, läuft die Phase des Signals PFB, ausgegeben
durch den Frequenzteiler 2, wiederholt hinterher und führt im
Vergleich zu der des Referenzsignals Pi, was resultiert in
positiven und negativen Differenzen in der Phase auf
alternierende Weise. Während diese Operation stattfindet,
werden die zwei Signale letztendlich in einen synchronisierten
Zustand gebracht, in dem es fast keine Phasendifferenz gibt,
und daher gibt es fast keine Differenz in der Frequenz zwischen
diesen beiden Signalen.
Es sei fi die Frequenz des Referenzsignals Pi, fo die Frequenz
des Impulskettensignals Po, ausgegeben durch den
spannungsgesteuerten Oszillator 4, l/n das
Frequenzteilungsverhältnis des Frequenzteilers 2 und fFB die
Frequenz des Signals PFB, ausgegeben durch den Frequenzteiler
2. Im synchronisierten Zustand ist fi = fFB. Daraus
resultierend ist fo = fFB×n = fi×n, was impliziert, daß das
Impulskettensignal Po eine Frequenz von n Mal der des
Referenzsignals Pi hat.
Ein Betrieb in einem Fall, in dem das Referenzsignal Pi
verschwindet aufgrund irgendwelcher Gründe, wird im folgenden
beschrieben. Es sei angenommen, daß das Referenzsignal Pi an
einem Punkt (1) gezeigt in Fig. 12 stoppt. In diesem Fall wird
das Signal PFB ausgegeben durch den Frequenzteiler 2,
identifiziert, eine Phase führend vor der des Referenzsignals
Pi zu haben, d. h. die Frequenz des Impulskettensignals Po wird
als zu hoch betrachtet. Die führende Phase des Signals PFB
verursacht, daß das automatische Steuersystem mit negativer
Rückkopplung anspricht durch einen Versuch, die Phase nach
hinten zu verschieben. Da das Referenzsignal Pi gestoppt ist,
wird ein weiterer Versuch wiedergemacht, das Signal weiter nach
hinten zu verschieben, was verursacht, daß die
Gleichstromspannung VCOin, ausgegeben durch den Filter 3 oder
die Spannung, zugeführt zum spannungsgesteuerten Oszillator 4
einen niedrigsten Pegel in einer kurzen Zeitperiode erreicht.
Daraus resultierend gibt der spannungsgesteuerte Oszillator 4
eine Kette von Impulsen Po bei einer niedrigstmöglichen
Frequenz aus.
Wenn das Referenzsignal Pi wiederhergestellt ist, an einem
Punkt (2), an dem das System in einem unsteuerbaren Zustand
ist, wird das Signal PFB, ausgegeben durch den Frequenzteiler
2, wieder identifiziert durch den Phasenkomparator 1 als immer
noch eine Phase habend, die vorausläuft der des Referenzsignals
Pi. Somit wird ein Versuch gemacht, die Phase
zurückzuverschieben, trotz der Tatsache, daß die
Gleichstromspannung VCOin, ausgegeben durch den Filter 3,
gesättigt ist am niedrigsten Pegel. Am nächsten
Phasenvergleichspunkt jedoch wird das Signal PFB, ausgegeben
durch den Frequenzteiler 2, erkennt durch den Phasenkomparator
1 als eine Phase aufweisend, die hinterherläuft hinter der des
Referenzsignals Pi, d. h. die Frequenz des Impulskettensignals
Po wird als zu niedrig betrachtet, und zwar zum ersten Mal seit
dem Stoppen des Referenzsignals Pi. Dementsprechend spricht das
automatische Steuersystem mit negativer Rückkopplung an durch
Unternehmen eines Versuchs, die Phase nach vorne zu
verschieben, um die Frequenz des Impulskettensignals Po zu
erhöhen.
Jedoch enthält der Filter 3 i.a. große Integrationskomponenten.
Dementsprechend steigt die Gleichstromspannung VCOin,
ausgegeben durch den Filter 3, welche einmal gesättigt ist,
langsam an. Erst nachdem der Phasenkomparator 1 die Phase
einige Male verglichen hat und ein Befehl, die Phase des
Signals PFB nach vorne zu verschieben, wiederholt gegeben hat,
nimmt die Gleichstromspannung VCOin, zugeführt dem
spannungsgesteuerten Oszillator 4, letztendlich den Pegel
entsprechend einer synchronisierten Phase an.
Die PLL-Schaltung kann ebenfalls angewendet werden auf
Leistungssteuergeräte, wie z. B. eine nicht unterbrechbare
Leistungsversorgung und eine Reaktiv-Leistungs-
Kompensationsvorrichtung. In dem Fall eines solchen
Anwendungsfeldes wird das Referenzsignal Pi im allgemeinen
abgeleitet von der kommerziellen Leistungsversorgung. Die PLL-
Schaltung wird deshalb benutzt, um ein Signal zu erzeugen mit
einer Frequenz gleich in der Größe einem Vielfachen der
Frequenz der kommerziellen Leistungsversorgung. Mit einem
Frequenzteiler mit einem Frequenzteilungsverhältnis von 1/360
beispielsweise ist die Frequenz des Impulskettensignals Po,
ausgegeben durch die PLL-Schaltung, 360 Mal der des
Referenzsignals Pi. D.h., falls eine Periode der kommerziellen
Leistungsversorgung 360 Grad ist, dann ist eine Periode des
Impulskettensignals Po 1 Grad. Unter Benutzung des Signals Po
als Referenz kann somit die Phase der herkömmlichen
Leistungsversorgung mit einer Auflösung von einem Grad (1 Grad)
gesteuert werden.
Leistungsunterbrechung tritt zufällig auf u. a. aufgrund von
Blitzschlag. Da das Referenzsignal Pi abgeleitet wird von der
kommerziellen Leistungsversorgung verursacht die
Leistungsunterbrechung, daß das Referenzsignal Pi verschwindet.
Trotzdem muß die Leistungssteuervorrichtung, wie oben erwähnt,
kontinuierlich funktionieren, als ob die kommerzielle
Leistungsversorgung fortlaufend verfügbar bliebe, sogar falls
die kommerzielle Leistungsversorgung, dienend als Quelle des
Referenzsignals Pi, unterbrochen wird, wie im Fall bei dem
Blitzschlag. Es ist ebenfalls notwendig, einen weichen und
erschütterungsfreien Übergang zur normalen Steueroperation bei
der Erholung von solch einer Leistungsunterbrechung zu haben,
sogar falls das Referenzsignal Pi abgeleitet wird von der
kommerziellen Leistungsversorgung.
Es ist deshalb notwendig, eine neue PLL-Schaltung zu entwerfen,
die anwendbar ist auf solch ein Steuerfeld, wobei ein
Impulskettensignal Po ausgegeben werden kann mit der gleichen
Oszillationsfrequenz wie der, die erhalten wird in einem
synchronisierten Zustand, sogar falls das Referenzsignal Pi
verschwindet. Das Problem der herkömmlichen PLL-Schaltung ist,
daß, wenn das Referenzsignal Pi nicht verfügbar wird, ein
Oszillationssignal mit einer sehr niedrigen Frequenz inhärent
in der PLL-Schaltung nurmehr erhalten werden kann.
Zusätzlich wendet die PLL-Schaltung allgemein einen Filter an
mit großen Integrationskomponenten. Dementsprechend bleibt der
Filter in einem gesättigten Zustand, in den er eintritt bei dem
Entfernen des Referenzsignals Pi, und zwar für eine Weile sogar
nachdem das Referenzsignal Pi wiederhergestellt ist, was ihn
unfähig macht, in prompter Weise anzusprechen. Weiterhin ist
die Differenz in der Frequenz zwischen dem Referenzsignal Pi
und dem Rückkopplungssignal PFB groß zur Zeit, zu der das
Referenzsignal Pi wiederhergestellt wird. Deshalb wird der
Phasenkomparator 1 erst die Phasen der Signale Pi und PFB
einige Male vergleichen und einen Befehl, die Phase des Signals
PFB nach vorn zu verschieben, wiederholt ausgeben, bis die
Gleichstromspannung VCOin, zugeführt an den
spannungsgesteuerten Oszillator 4, letzthin den Pegel
entsprechend einer synchronisierten Phase erreicht.
Wie oben beschrieben, hat die herkömmliche PLL-Schaltung ein
Problem, insofern als daß ein Status mit unsynchronisierten
Phasen verlängert ist bei der Wiederherstellung des
Referenzsignals und zwar eine ganze Weile nach dem Stoppen
davon. Daher benötigt die herkömmliche PLL-Schaltung Zeit, um
in einen synchronisierten Zustand zurückzukehren, in dem die
zwei Phasen miteinander übereinstimmen, und zwar u. a. wegen der
Erholungszeit des Referenzsignals Pi.
Angesichts der obenbeschriebenen Probleme ist es zunächst
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine PLL-Schaltung zu
schaffen, welche in der Lage ist, ein Ausgangssignal zu
erzeugen mit einer Oszillationsfrequenz gleich einer Frequenz
erhalten in einem synchronisierten Zustand, sogar falls ein
Referenzsignal, welches ihr zugeführt wird, unerhältlich wird.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
PLL-Schaltung zu schaffen, die eine sehr kurze Erholungszeit
beim Wiederherstellen des Referenzsignals hat, wenn das einmal
unverfügbar geworden ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine PLL-
Schaltung nach der vorliegenden Erfindung, welche eine
Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung oder einen
Phasenweglauf-Synchronisationsdetektor zum Erfassen eines
Verschwindens des Referenzsignals oder des Auftretens eines
Phasenweglauf-Synchronisationszustands, verursacht durch das
Verschwinden des Referenzsignals, benutzt und im Fall eines
erfaßten Verschwindens des Referenzsignals oder eines erfaßten
Auftretens einer Phasenweg-Synchronisation betätigt die PLL-
Schaltung eine Schalterschaltung, um ein Signal auszugeben, was
äquivalent dem ist, das in einem synchronisierten Zustand
erhalten wird, und um Information, angesammelt in
Integrationskomponenten, verwendet in einem Filter auf einen
Anfangszustand zu setzen. Die PLL-Schaltung ist deshalb in der
Lage, ein Ausgangssignal zu erzeugen bei Oszillationsfrequenz
gleich einer Frequenz, erhalten in dem synchronisierten
Zustand, sogar falls das Referenzsignal, was ihr zugeführt
wird, unerhältlich wird. Zusätzlich kann somit die
Erholungszeit für den synchronisierten Zustand bei der
Wiederherstellung des Referenzsignals verkürzt werden.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform,
vorgesehen durch die vorliegende Erfindung;
Fig. 2 ein Diagramm zum Zeigen eines typischen Filters,
angewandt bei der ersten Ausführungsform, wie gezeigt
in Fig. 1;
Fig. 3 ein Diagramm zum Zeigen von Wellenformen der Signale,
erscheinend bei einer Vielzahl von Punkten bei der
ersten Ausführungsform, wie gezeigt in Fig. 1;
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform,
vorgesehen durch die vorliegende Erfindung;
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform,
vorgesehen durch die vorliegende Erfindung;
Fig. 6 ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform,
vorgesehen durch die vorliegende Erfindung;
Fig. 7 ein Blockdiagramm einer fünften Ausführungsform,
vorgesehen durch die vorliegende Erfindung;
Fig. 8 ein Blockdiagramm einer sechsten Ausführungsform,
vorgesehen durch die vorliegende Erfindung;
Fig. 9 ein Blockdiagramm einer siebten Ausführungsform,
vorgesehen durch die vorliegende Erfindung;
Fig. 10 ein Blockdiagramm einer achten Ausführungsform,
vorgesehen durch die vorliegende Erfindung;
Fig. 11 ein Blockdiagramm der herkömmlichen PLL-Schaltung; und
Fig. 12 ein Diagramm zum Zeigen von Wellenformen der Signale
erscheinend an einer Vielzahl von Punkten bei der
herkömmlichen PLL-Schaltung, wie gezeigt in Fig. 10.
Die vorliegende Erfindung wird klarer erscheinen aus der
folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitende Zeichnung.
Ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform, vorgesehen
durch die vorliegende Erfindung, ist in Fig. 1 gezeigt.
Dieselben Bezugszeichen wie die in Fig. 12 werden in Fig. 1
benutzt, um gleiche oder äquivalente Komponenten und Elemente
wie bei Fig. 12 zu bezeichnen, deren Beschreibung hier nicht
wiederholt wird. Ebenfalls werden, falls nicht andersweitig
spezifiziert, die gleichen Notationen, wie die benutzt in der
Beschreibung der herkömmlichen PLL-Schaltung, bei der folgenden
Beschreibung benutzt, um die gleichen elektrischen Größen zu
bezeichnen. Bezugszeichen 6, gezeigt in Fig. 1, bezeichnet eine
Konstantspannungs-Leistungsversorgung, wohingegen Bezugszeichen
7 ein Addierer zum Addieren eines Signals P2, ausgegeben durch
einen Filter 3, zu einem Signal E1, ausgegeben durch die
Konstantspannungs-Leistungsversorgung 6, darstellt.
Ein Resultat der Addition wird somit zugeführt an einen
spannungsgesteuerten Oszillator 4.
Bezugszeichen 5 ist eine Referenzsignal-
Eingabeerfassungsschaltung zum Überwachen des Eintretens eines
Referenzsignals Pi. Im Fall des erfaßten Verschwindens des
Referenzsignals Pi gibt die Referenzsignal-
Eingabeerfassungsschaltung 5 ein Signal Sd aus, um den Filter 3
zu benachrichtigen, daß das Referenzsignal Pi unerhältlich
geworden ist. Beim Empfangen des Signals Sd setzt der Filter 3
Integrationskomponenten an, welche darin angewendet werden in
eine Kurzschlußbedingung, um die Information, angesammelt in
den Integrationskomponenten, auf einen Anfangszustand zu
setzen. Typischerweise umfaßt der Filter 3 einen Kondensator C,
Widerstände R1 und R2, einen Operationsverstärker und Schalter,
wie gezeigt in Fig. 2. Wenn das Signal Sd empfangen wird,
werden der Kondensator C und der Widerstand R2 in einen
Kurzschlußzustand durch die Schalter gesetzt.
Das Frequenzteilungsverhältnis eines Frequenzteilers 2 sei 1/n
und die Frequenz des Referenzsignals Pi fast konstant und habe
einen Mittelwert von fiAVR. Die Konstantspannungs-
Leistungsversorgung 6 wird auf eine Spannung E1 gesetzt, welche
den spannungsgesteuerten Oszillator 4 antreibt, um ein
Impulskettensignal Po mit einer Frequenz von (fiAVR×n) zu
erzeugen.
Bei Zuführung des Referenzsignals Pi weist die Referenzsignal-
Eingabeerfassungsschaltung 5 den Filter 3 an, die
Integrationskomponenten nicht in einen Kurzschlußzustand zu
setzen und daher die Filterfunktionen normal zu
bewerkstelligen.
Wellenformen einer Vielzahl von Punkten der Schaltung, wie
gezeigt in Fig. 1, sind in Fig. 3 gezeigt. Genau wie bei der
herkömmlichen PLL-Schaltung, wie vorher beschrieben,
funktioniert während einer Periode (c), gezeigt in Fig. 3, die
PLL-Schaltung, gezeigt in Fig. 1, als ein automatisches
Steuersystem mit negativer Rückkopplung des Signals PFB,
ausgegeben durch den Frequenzteiler 2, als negatives
Rückkopplungssignal und nimmt das Signal Pi als Referenz.
Während dieser Periode läuft das Signal PFB, ausgegeben durch
den Frequenzteiler 2, wiederholt hinterher und führt im
Vergleich zum Referenzsignal Pi mit kleinen Differenzen in der
Phase. Während diese Phänomene stattfinden, nimmt die PLL-
Schaltung letzthin einen synchronisierten Zustand an und gibt
ein Impulskettensignal Po mit einer Frequenz fo = fi×n aus.
Hierbei wird die Summe der Spannung E1, ausgegeben durch die
Konstantspannungs-Leistungsversorgung E1, und eine Spannung P2,
ausgegeben durch den Filter 3, zugeführt an den
spannungsgesteuerten Oszillator 4 als
Gleichstromeingangsspannung VCOin. Die Spannung E1, ausgegeben
durch die Konstantspannungs-Leistungsquelle 6, wird auf einen
Wert eingestellt, der bewirkt, daß der spannungsgesteuerte
Oszillator 4 oszilliert bei (fiAVR×n), einer Frequenz fast
gleich der des synchronisierten Zustands. Deshalb gibt der
Filter 3 die Spannung P2 mit einer Größe gerade erforderlich
zum Kompensieren entsprechend kleiner Fluktuationen der
Frequenz fi des Referenzsignals Pi von dem Mittelwert fiAVR.
Kleine Anstiege und Abnahmen in der Größe der Spannung P2,
ausgegeben durch den Filter 3, kompensieren bezüglich der
Fluktuationen der Frequenz fi, was in einem Betrieb mit einem
hohen Grad an Stabilität resultiert.
Als nächstes sei ein Betrieb betrachtet, wenn das
Referenzsignal Pi unverfügbar aus irgendwelchen Gründen wird.
Das Referenzsignal Pi sei beispielshalber gestoppt an einem
Punkt (1), gezeigt in Fig. 3. In diesem Fall erfaßt die
Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung 5 das Verschwinden
des Referenzsignals Pi, und gibt das Signal Sd aus. Beim
Empfangen des Signals Sd betätigt der Filter 3 die Schalter
davon. Die Betätigung der Schalter setzt die
Integrationskomponenten einschließlich des Kompensators C und
des Widerstandes R in einen Kurzschlußzustand, was sie in die
Anfangsbedingung zurückbringt. Zur selben Zeit gibt der Filter
3 ein Signal mit einer Spannung von 0 V aus.
Daraus resultierend wird nur die Spannung E1, ausgegeben durch
die Konstantspannungs-Leistungsversorgung 6, jetzt angewendet
auf den spannungsgesteuerten Oszillator 4 als die
Gleichstromeingangsspannung VCOin. In diesem Zustand erzeugt
der spannungsgesteuerte Oszillator 4 das Impulskettensignal Po
mit einer Frequenz von (fiAVR×n), während der Frequenzteiler
2 das Signal PFB mit seiner Frequenz fFB gleich der mittleren
Frequenz fAVR ausgibt.
Als nächstes sei ein Fall betrachtet, in dem das Referenzsignal
Pi wiederhergestellt wird, während die PLL-Schaltung im
obenbeschriebenen Zustand ist.
Wenn das Referenzsignal Pi wiederhergestellt wird in einem
Punkt (2), wie gezeigt in Fig. 3, erfaßt die Referenzsignal-
Eingangserfassungsschaltung 5 das Wiederauftauchen des
Referenzsignals Pi, und unterbricht die Ausgabe des Signales
Sd. Das Einstellen der Ausgabe des Signals Sd stellt die
ursprünglichen Funktionen des Filters 3 wieder her, was
verursacht, daß die PLL-Schaltung normal operiert.
Am Punkt (2), gezeigt in Fig. 3, arbeitet die PLL-Schaltung,
als ob das Referenzsignal Pi nicht verschwunden gewesen wäre.
Wenn das Referenzsignal Pi wiederhergestellt ist nach einer
kurzen Abwesenheitsperiode, während die PLL-Schaltung ein
Ausgangssignal produziert mit einer Phase, als ob das
Referenzsignal Pi nicht verschwunden wäre, sind die Phase und
Frequenz des wiederhergestellten Referenzsignals Pi fast gleich
denen des Signals PFB, ausgegeben durch den Frequenzteiler 2.
Dementsprechend kann die PLL-Schaltung in einem
synchronisierten Zustand in einer extrem kurzen Zeitperiode
gesetzt werden.
Wenn das Referenzsignal Pi wiederhergestellt ist nach einer
langen Abwesenheitsperiode und die Phase des
wiederhergestellten Referenzsignals Pi willkürlich ist, kann
die Differenz in der Phase zwischen dem Referenzsignal Pi und
dem Signal PFB, ausgegeben durch den Frequenzteiler 2, in
bestimmten Fällen groß sein. In solchen Fällen jedoch ist die
Zeit, um die PLL-Schaltung zurück in den synchronisierten
Zustand zu bringen, kürzer als bei der herkömmlichen PLL-
Schaltung. Das kommt daher, weil der spannungsgesteuerte
Oszillator 4 bereits oszilliert mit einer Frequenz nahe der
Frequenz, erhalten im synchronisierten Zustand, und die
integrierenden Kompenten, verwendet im Filter 3, in einen
Kurzschlußzustand gesetzt worden sind während der
Abwesenheitsperiode des Referenzsignals Pi, was den Filter 3
von einer gesättigten Bedingung wegzieht.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
Fig. 4 gezeigt. Es sei bemerkt, daß die gleichen Bezugszeichen
wie die in Fig. 1 in Fig. 4 benutzt sind, um die gleichen oder
äquivalente Komponenten oder Elemente zu bezeichnen. Ebenfalls
werden, falls nicht anderweitig spezifiziert, die gleichen
Notationen wie die, benutzt in der Beschreibung der ersten
Ausführungsform, benutzt in der folgenden Erklärung, um die
gleichen elektrischen Größen zu bezeichnen. Bezugszeichen 6,
gezeigt in der Figur, ist eine Konstantspannungs-
Leistungsversorgung. Beim Empfangen eines Signals Sd von einer
Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung 5 wählt ein Schalter
8 entweder ein Signal, ausgegeben durch einen Filter 3, oder
ein Signal, ausgegeben durch die Konstantspannungs-
Leistungsversorgung 6, als eine Eingangsspannung VCOin zum
Zuführen an einen spannungsgesteuerten Oszillator 4.
Wenn das Signal Sd ausgegeben wird, betätigt der Filter 3
Schalter darin, um die Integrationskomponenten, verwendet im
Filter 3, in einen Kurzschlußzustand zu setzen, und zwar zum
Initialisieren der in den Integrationskomponenten angehäuften
Informationen. Es sollte jedoch hier bemerkt werden, daß die
Konstantspannungs-Leistungsversorgung 6 eine Art von Quelle
sein kann, welche eine vorbestimmte Spannung erzeugt durch
Halten von elektrischer Ladung, wie im Fall eines Kondensators.
Die Konstantspannungs-Leistungsversorgung 6 ist eingestellt auf
eine Spannung E1, welche verursacht, daß der
spannungsgesteuerte Oszillator 4 ein Impulskettensignal Po mit
einer Frequenz gleich (fiAVR×n) erzeugt.
Wenn ein Referenzsignal Pi zugeführt wird, wählt der Schalter 8
das Signal, ausgegeben durch den Filter 3, als die
Eingangsspannung VCOin, die eingespeist wird an den
spannungsgesteuerten Oszillator 4. In diesem Zustand führt die
PLL-Schaltung ihre ursprünglichen eigentümlichen Funktionen
durch, und treibt den spannungsgesteuerten Oszillator 4, das
Signal Po mit einer Frequenz gleich (fi×n) auszugeben.
Wenn das Referenzsignal Pi unverfügbar wird, erfaßt die
Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung 5 das Verschwinden
des Referenzsignals Pi und gibt das Signal Sd aus. Betätigt
durch das ausgegebene Signal Sd, ändert der Schalter 8 seine
Position von der Seite des Filters 3 zur Seite der
Konstantspannungs-Leistungsversorgung 6, was die Spannung E1,
ausgegeben durch die Konstantspannungs-Leistungsversorgung 6 an
den spannungsgesteuerten Oszillator 4 an die Eingangsspannung
VCOin ausgibt. Dementsprechend erzeugt der spannungsgesteuerte
Oszillator 4 das Impulskettensignal Po mit einer Frequenz
gleich (fiAVR×n). In dem Fall eines Referenzsignals Pi mit
kleinen Fluktuationen in seiner Frequenz fi ist die Frequenz
(fiAVR×n) etwa gleich fo. In diesem Fall kann die PLL-
Schaltung somit das Signal Po mit etwa der gleichen Frequenz
ausgeben wie der, die erhalten wird in einem synchronisierten
Zustand, sogar wenn das Referenzsignal Pi unverfügbar wird.
Wenn das Referenzsignal Pi wiederhergestellt ist mit einer
beliebigen Phase, kann die Differenz in der Phase zwischen dem
Referenzsignal Pi und dem Signal PFB, ausgegeben durch den
Frequenzteiler 2, in einigen Fällen groß sein. Sogar in solchen
Fällen jedoch ist die Zeit, die benötigt ist für die PLL-
Schaltung, um stabilisiert zu werden in dem synchronisierten
Zustand, kürzer als die für die herkömmliche PLL-Schaltung. Das
kommt daher, weil der spannungsgesteuerte Oszillator 4 schon
das Ausgangssignal Po mit einer Frequenz etwa gleich der,
erhalten im synchronisierten Zustand, erzeugt, und zwar während
der Periode, in dem das Referenzsignal Pi abwesend war, die
Integrationskomponenten, verwendet in dem Filter 3, in einen
Kurzschlußzustand versetzt waren, was den Filter 3 aus einer
gesättigten Bedingung wegzog.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
Fig. 5 gezeigt. Es sei bemerkt, daß die gleichen Bezugszeichen
wie die in Fig. 1 in Fig. 5 benutzt werden, um die gleichen
oder äquivalente Komponenten oder Elemente zu bezeichnen.
Ebenfalls werden, falls nicht andersweitig spezifiziert, die
gleichen Notationen wie die, benutzt in der Beschreibung der
ersten Ausführungsform, benutzt in der folgenden Erklärung, um
die gleichen elektrischen Größen zu bezeichnen. Wie in der
Figur gezeigt, umfaßt ein Filter 3 typischerweise einen
Widerstand R und einen Kondensator C, welche erlauben, daß der
Filter 3 als Tiefpaßfilter mit einer großen Zeitverzögerung
erster Ordnung arbeitet. Wenn ein ausgegebenes Signal Sd
empfangen wird von einer Referenzsignal-
Eingangserfassungsschaltung 5, wird der Kondensator C
abgeschnitten von dem Widerstand R.
Bei Zuführung eines Referenzsignals Pi fordert die
Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung 5, daß der Filter 3
einen Schalter 8 innerhalb des Filters 3 einschaltet. In diesem
Zustand führt der Filter 3 seine normalen Filterfunktionen
durch, was in demselben Betrieb wie bei der herkömmlichen PLL-
Schaltung resultiert. In diesem Zustand hat die
Ausgangsfrequenz einen Wert gleich (fi×n), wobei fi die
Frequenz des Referenzsignals Pi und 1/n das
Frequenzteilungsverhältnis eines Frequenzteilers 2 ist. Falls
die Frequenz fi fast die gleiche wie ihr Durchschnittswert
fiAVR ist, dann wird der Kondensator C, verwendet in dem Filter
3, etwa auf die Spannung E1 aufgeladen.
Wenn das Referenzsignal Pi unverfügbar wird, erfaßt die
Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung 5 das Verschwinden
des Referenzsignals Pi und gibt das Signal Sd aus. Betätigt
durch das ausgegebene Signal Sd, schneidet der Schalter 8 die
Verbindung zwischen dem Widerstand R und dem Kondensator,
welche in dem Filter 3 verwendet werden, ab, und die Spannung
E1 der elektrischen Ladung, angesammelt in dem Kondensator C
wird an den spannungsgesteuerten Oszillator 4 angelegt.
Es sei fi⁻ die Frequenz des Referenzsignals Pi unmittelbar vor
seinem Verschwinden. Zu dieser Zeit wird ein Impulskettensignal
Po mit einer Frequenz fo gleich (fi⁻×n) ausgegeben durch den
spannungsgesteuerten Oszillator 4. Im Fall eines
Referenzsignals Pi mit kleinen Fluktuationen in seiner Frequenz
fi, ist die Frequenz fi⁻ gleich fiAVR. In diesem Fall kann
somit die PLL-Schaltung das Signal Po mit etwa der gleichen
Frequenz ausgeben wie der, erhalten in einem synchronisierten
Zustand, sogar falls das Referenzsignal Pi verschwindet.
Wenn das Referenzsignal Pi wiederhergestellt ist, fordert die
Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung 5 den Filter 3 auf,
den Schalter 8 zurück in einen Ein-Zustand zu setzen, und die
normalen Filterfunktionen wiederherzustellen. Die PLL-Schaltung
geht dann in den gleichen Zustand über, wie den
synchronisierten Zustand vor dem Verschwinden des
Referenzsignals Pi.
Es soll bemerkt werden, daß die Spannung, zugeführt dem
spannungsgesteuerten Oszillator 4, vor dem Verschwinden des
Referenzsignals Pi gehalten wird durch den Kondensator C,
verwendet durch den Filter 3. Dementsprechend ist es nicht
notwendig, im voraus die Größe einer Spannung zu kennen, die
resultiert in einer Oszillationsfrequenz des synchronisierten
Zustandes.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
Fig. 6 gezeigt. Es sei bemerkt, daß die gleichen Bezugszeichen
wie die in Fig. 1 in Fig. 6 benutzt werden, um die gleichen
oder äquivalente Komponenten oder Elemente zu bezeichnen.
Ebenfalls werden, falls nicht andersweitig spezifiziert, die
gleichen Notationen wie die, benutzt in der Beschreibung der
ersten Ausführungsform, benutzt in der folgenden Erklärung, um
die gleichen elektrischen Größen zu bezeichnen. Wie in der
Figur gezeigt, ist Bezugszeichen 5 eine Referenzsignal-
Eingangserfassungsschaltung zum Überwachen der Existenz eines
Referenzsignals Pi, wohingegen Bezugszeichen 9 einen Oszillator
zum Erzeugen eines Signals mit einer konstanten Frequenz fox
bezeichnet. Ein Signal Sd, ausgegeben durch die Referenzsignal-
Eingangserfassungsschaltung 5, betätigt einen Schalter 8, um
entweder ein Signal, ausgegeben durch einen
spannungsgesteuerten Oszillator 4, oder das Signal, ausgegeben
durch den Konstantfrequenz-Oszillator 9, auszuwählen. Die
Oszillationsfrequenz fox des Oszillators 9 ist auf einen Wert
von (fiAVR×n) eingestellt. Typischerweise ist der
Konstantfrequenz-Oszillator 9 ein Kristalloszillator oder ein
Äquivalent davon.
Bei Zuführen des Referenzsignals Pi, gibt die Referenzsignal-
Eingangserfassungsschaltung 5 das Signal Sd nicht aus, was den
Schalter 8 antreibt, das Signal, erzeugt durch den
spannungsgesteuerten Oszillator 4, als Ausgangssignal Po der
PLL-Schaltung auszuwählen. In diesem Zustand ist der Betrieb der
PLL-Schaltung der gleiche, wie in den vorher beschriebenen
Ausführungsformen, und eine Beschreibung wird deshalb
unterlassen. In diesem Fall ist die PLL-Schaltung in einem
synchronisierten Zustand mit einer Ausgangsfrequenz fo gleich
(fi×n).
Als nächstes wird ein Betrieb beschrieben werden, wenn das
Referenzsignal Pi unverfügbar aus irgendwelchen Gründen wird.
Die Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung 5 erfaßt das
Verschwinden des Referenzsignals Pi, und gibt das Signal Sd
aus. Betätigt durch das ausgegebene Signal Sd, ändert der
Schalter 8 seine Position von der Seite des
spannungsgesteuerten Oszillators 4 auf die Seite des
Konstantfrequenz-Oszillators 9. Da die Frequenz fox des
Konstantfrequenz-Oszillators 9 gleich (fiAVR×n) ist, wie
vorher beschrieben, wird Impulskettensignal Po ebenfalls
erzeugt bei einer Frequenz fo gleich fox. Trotz der Tatsache,
daß sich die Ausgangsfrequenz fo in einem synchronisierten
Zustand ändert mit der Frequenz fi des Referenzsignals Pi, ist
die Frequenz fox fixiert. Für kleine Fluktuationen in der
Frequenz fi des Referenzsignals Pi ist die Frequenz fi etwa
gleich fox. Dementsprechend wird das Impulskettensignal Po
erzeugt mit einer Ausgangsfrequenz fo ebenfalls etwa gleich
der, erhalten in dem synchronisierten Zustand, sogar falls das
Referenzsignal Pi unverfügbar wird.
Wenn das Referenzsignal Pi wiederhergestellt ist, fordert die
Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung 5 den Schalter 8
auf, wieder das Signal, ausgegeben durch den
spannungsgesteuerten Oszillator 4 auszuwählen, was bewirkt, daß
die PLL-Schaltung in einen synchronisierten Zustand übergeht.
In dem synchronisierten Zustand führt die PLL-Schaltung
denselben Betrieb aus wie den vor der Abwesenheit des
Referenzsignals Pi.
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
Fig. 7 gezeigt. Es sei bemerkt, daß die gleichen Bezugszeichen
wie die in Fig. 1 in Fig. 7 benutzt werden, um die gleichen
oder äquivalente Komponenten oder Elemente zu bezeichnen.
Ebenfalls werden, falls nicht andersweitig spezifiziert, die
gleichen Notationen wie die, benutzt in der Beschreibung der
ersten Ausführungsform, benutzt in der folgenden Erklärung, um
die gleichen elektrischen Größen zu bezeichnen. Referenzzeichen
6, gezeigt in der Figur, ist eine Konstantspannungs-
Leistungsversorgung. Betätigt durch ein Signal Sd, ausgegeben
durch eine Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung 5, wählt
ein Schalter 8 entweder ein Signal, ausgegeben durch einen
Phasenkomparator 1, oder ein Signal, ausgegeben durch die
Konstantspannungs-Leistungsversorgung 6, als eine Spannung P1
aus, welche einem Filter 3 zuzuführen ist. Es sollte hier
jedoch bemerkt werden, daß die Konstantspannungs-
Leistungsversorgung 6 eine Art Quelle sein kann, die eine
vorbestimmte Spannung erzeugt durch Halten elektrischer Ladung
wie in dem Fall eines Kondensators. Die Konstantspannungs-
Leistungsversorgung 6 ist eingestellt auf eine Spannung P1,
welche verursacht, daß der spannungsgesteuerte Oszillator 4 ein
Impulskettensignal Po mit einer Frequenz gleich (fiAVR×n)
erzeugt.
Wenn das Referenzsignal Pi unverfügbar wird, erfaßt die
Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung 5 das Verschwinden
des Referenzsignals Pi und gibt das Signal Sd aus. Betätigt
durch das ausgegebene Signal Sd ändert, der Schalter 8 seine
Position von der Seite des Phasenkomparators 1 zu der der
Konstantspannungs-Leistungsversorgung 6. Da sie eine
Gleichstromspannung ist, unterliegt die Spannung E1, ausgegeben
durch die Konstantspannungs-Leistungsversorgung 6, nicht einem
Spannungsabfall unter dem Filter 3, mit Ausnahme dem,
verursacht durch einen Ohmschen Widerstand. Die Spannung E1
wird somit angelegt an den spannungsgesteuerten Oszillator 4,
und zwar fast so wie sie ist. In diesem Zustand erzeugt der
spannungsgesteuerte Oszillator 4 das Impulskettensignal Po mit
einer Frequenz gleich (fiAVR×n). Genauso wie bei den vorher
beschriebenen Ausführungsformen ist im Fall eines
Referenzsignals Pi mit kleinen Fluktuationen in seiner Frequenz
fi die Frequenz (fiAVR×n) ungefähr gleich fo, der Frequenz
des Impulskettensignals Po, wenn das Referenzsignal Pi normal
zugeführt wird. In diesem Fall kann somit die PLL-Schaltung das
Signal Po mit etwa der gleichen Frequenz ausgeben wie etwa der,
die erhalten wird in einem synchronisierten Zustand, und zwar
sogar falls das Referenzsignal Pi unverfügbar wird.
In dem Fall dieser Ausführungsform werden einige Rippel
enthalten in der Spannung E1, ausgegeben durch die
Konstantspannungs-Leistungsversorgung 6, geglättet durch den
Filter 3. Dementsprechend können die Effekte von Rippeln auf
den Betrieb der PLL-Schaltung reduziert werden.
Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
Fig. 8 gezeigt. Es sei bemerkt, daß die gleichen Bezugszeichen
wie die in Fig. 1 in Fig. 8 benutzt werden, um die gleichen
oder äquivalente Komponenten oder Elemente zu bezeichnen.
Ebenfalls werden, falls nicht andersweitig spezifiziert, die
gleichen Notationen wie die, benutzt in der Beschreibung der
ersten Ausführungsform, benutzt in der folgenden Erklärung, um
die gleichen elektrischen Größen zu bezeichnen. Referenzzeichen
9, gezeigt in der Figur, ist ein Konstantfrequenz-Oszillator.
Betätigt durch ein Signal Sd, ausgegeben durch eine
Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung 5 wählt ein Schalter
8 entweder ein Referenzsignal Pi oder ein Signal, ausgegeben
durch den Konstantfrequenz-Oszillator 9, als eine Spannung P1
zum Zuführen an einen Filter 3 aus. Die Frequenz foi des
Konstantfrequenz-Oszillators 9 ist eingestellt auf einen Wert
gleich fiAVR. Es sei bemerkt, daß der Konstantfrequenz-
Oszillator 9 typischerweise ein Kristalloszillator oder ein
Äquivalent davon ist. Zusätzlich ist die Frequenz foi des
Konstantfrequenz-Oszillators 9 eingestellt auf den gleichen
Wert wie den des Referenzsignals Pi. Somit kann ein
Konstantfrequenz-Oszillator mit einer Frequenz niedriger als
der der vierten Ausführungsform benutzt werden.
Wenn das Referenzsignal Pi zugeführt wird, ist der Schalter 8
positioniert auf der Seite des Referenzsignals Pi. In diesem
Zustand arbeitet die PLL-Schaltung in der gleichen Weise wie
die herkömmliche PLL-Schaltung, und zwar mit einen
spannungsgesteuerten Oszillator 4 zum Erzeugen eines
Impulskettensignals Po bei einer Ausgangsfrequenz fo gleich
(fi×n).
Wenn das Referenzsignal Pi unverfügbar wird, erfaßt die
Referenzsignal-Eingangserfassungsschaltung 5 das Verschwinden
des Referenzsignals Pi, und gibt das Signal Sd aus. Betätigt
durch das ausgegebene Signal Sd ändert, der Schalter 8 seine
Position von der Seite des Referenzsignals Pi zu der des
Konstantfrequenz-Oszillators 9. Wenn der Schalter 8 auf dieser
Seite positioniert ist, arbeitet die PLL-Schaltung ebenfalls in
der gleichen Weise wie die herkömmliche PLL-Schaltung, welche
vorher beschrieben wurde, aber mit Ausnahme der Tatsache, daß
das Referenzsignal Pi, zugeführt zum Phasenkomparator 1,
ersetzt ist durch ein neues Referenzsignal, ausgegeben durch
den Konstantfrequenz-Oszillator 9.
In diesem Zustand erzeugt der spannungsgesteuerte Oszillator 4
das Impulskettensignal Po mit einer Frequenz gleich
(fiAVR×n). Genauso wie bei den vorher beschriebenen
Ausführungsformen ist in dem Fall eines Referenzsignals Pi mit
kleinen Fluktuationen in seiner Frequenz fi die Frequenz
(fiAVR×n) etwa gleich fo. In diesem Fall kann somit die PLL-
Schaltung das Signal Po mit etwa der gleichen Frequenz ausgeben
wie der, welcher erhalten wird in einem synchronisierten
Zustand, und zwar sogar wenn das Referenzsignal Pi unverfügbar
wird.
Eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
Fig. 9 gezeigt. Es sei bemerkt, daß die gleichen Bezugszeichen
wie die in Fig. 1 in Fig. 9 benutzt werden, um die gleichen
oder äquivalente Komponenten oder Elemente zu bezeichnen.
Ebenfalls werden, falls nicht andersweitig spezifiziert, die
gleichen Notationen wie die, benutzt in der Beschreibung der
ersten Ausführungsform, benutzt in der folgenden Erklärung, um
die gleichen elektrischen Größen zu bezeichnen. Bezugszeichen
10, gezeigt in der Figur, ist ein Phasenweglauf-
Synchronisationsdetektor zum Überwachen des Signals P1,
ausgegeben durch einen Phasendetektor 1. Durch Überwachen des
Signals P1 bestimmt der Phasenweglauf-Synchronisationsdetektor
10, ob oder ob nicht die PLL-Schaltung in einem
synchronisierten Zustand ist. Bezugszeichen 9 ist ein
Konstantfrequenz-Oszillator zum Erzeugen eines Signals mit
einer festen Frequenz fox. Betätigt durch ein Signal Sd,
erzeugt durch den Phasenweglauf-Synchronisationsdetektor 10,
wählt ein Schalter 8 entweder ein Signal, ausgegeben durch
einen spannungsgesteuerten Oszillator 4, oder ein Signal,
ausgegeben durch den Konstantfrequenz-Oszillator 9, aus. Hier
ist die Frequenz fox des Signals, ausgegeben durch den
Konstantfrequenz-Oszillator 9 auf einen Wert gleich (fiAVR×n)
eingestellt.
Wenn die PLL-Schaltung normal funktioniert, hat das Signal P1,
ausgegeben durch den Phasendetektor 1, eine Größe, die
innerhalb eines festen Bereiches fluktuiert, und in diesem Fall
bestimmt der Phasenweglauf-Synchronisationsdetektor 10, daß die
PLL-Schaltung in einem synchronisierten Zustand ist. In diesem
Zustand wählt der Schalter 8 das Signal, ausgegeben durch den
spannungsgesteuerten Oszillator 4, aus, und die PLL-Schaltung
arbeitet in der gleichen Weise wie die herkömmliche PLL-
Schaltung. Die Beschreibung der PLL-Schaltung in diesem Zustand
wird deshalb unterlassen. In dem synchronisierten Zustand
erzeugt der spannungsgesteuerte Oszillator 4 das
Impulskettensignal Po mit einer Frequenz gleich (fi×n).
Wenn eine Abnormalität in der PLL-Schaltung hierdurch auftritt,
überschreitet die Größe des Signals P1, ausgegeben durch den
Phasenkomparator 1, eine zulässige Grenze. Falls dieser Zustand
andauert für eine bestimmte Zeitspanne wird der Phasenweglauf-
Synchronisationsdetektor 10 bestimmen, daß die PLL-Schaltung
nicht normal arbeitet und ein Signal Sd ausgibt. Das
ausgegebene Signal Sd ändert die Position des Schalters 8 von
der Seite des spannungsgesteuerten Oszillators 4 zu der des
Konstantfrequenz-Oszillators 9. Wenn der Schalter 8 auf dieser
Seite positioniert ist, erzeugt die PLL-Schaltung das
Impulskettensignal Po mit einer Frequenz fox gleich (fiAVR×n)
als Ausgangssignal. Wie in der Figur gezeigt, wird das
Impulskettensignal Po ebenfalls zugeführt an einen
Frequenzteiler 2.
Die Ausgangsfrequenz fo in einem synchronisierten Zustand
ändert sich mit der Frequenz fi des Referenzsignals Pi. Jedoch
ist die Frequenz fox konstant. In dem Fall kleiner
Fluktuationen in der Frequenz fi des Referenzsignals Pi ist die
Ausgangsfrequenz etwa gleich der Konstantfrequenz fox. Deshalb
wird, sogar wenn die PLL-Schaltung nicht normal in einem
Phasenweglauf-Synchronisationszustand funktioniert, das
Impulskettensignal Po erzeugt mit einer Ausgangsfrequenz etwa
gleich der Frequenz, erhalten in dem synchronisierten Zustand.
Nachdem der Schalter 8 das Signal, ausgegeben durch den
Konstantfrequenz-Oszillator 9 als das Ausgangssignal Po gewählt
hat, bildet die PLL-Schaltung eine Offenschleifen-Schaltung
ohne Rückkopplung. In diesem Zustand wird die Schaltung nicht
den synchronisierten Zustand sofort wieder eingehen.
Dementsprechend wird der Schalter 8 ebenfalls nicht wie vorher
sofort auf die Seite des spannungsgesteuerten Oszillators 4
zurückgestellt werden.
Auf diese Art und Weise wird die PLL-Schaltung nicht in einen
synchronisierten Zustand sofort wiedergebracht, wenn einmal
eine Abnormalität aufgetreten ist. In der Zwischenzeit kann die
PLL-Schaltung inspiziert werden, um die Ursache des Fehlers zu
bestimmen, was in bequemer Wartung resultiert.
Eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
Fig. 10 gezeigt. Es sei bemerkt, daß die gleichen Bezugszeichen
wie die benutzt in der ersten Ausführungsform, gezeigt in
Fig. 1, in Fig. 10 benutzt werden, um die gleichen oder
äquivalente Komponenten oder Elemente zu bezeichnen. Ebenfalls
werden, falls nicht anderweitig spezifiziert, die gleichen
Notationen wie die, benutzt in der Beschreibung der ersten
Ausführungsform, benutzt in der folgenden Erklärung, um die
gleichen elektrischen Größen zu bezeichnen. Bezugszeichen 10,
gezeigt in der Figur, ist ein Phasenweglauf-
Synchronisationsdetektor zum Überwachen eines Signals P1,
ausgegeben durch einen Phasendetektor 1. Durch Überwachen des
Signals P1 bestimmt der Phasenweglauf-Synchronisationsdetektor
10, ob oder ob nicht die PLL-Schaltung in einem
synchronisierten Zustand ist. Bezugszeichen 9 ist ein
Konstantfrequenz-Oszillator zum Erzeugen eines Signals mit
fester Frequenz. Betätigt durch ein Abnormalitätssignal Sd,
ausgegeben durch den Phasenweglauf-Synchronisationsdetektor 10,
wählt ein Schalter 8 entweder ein Signal, ausgegeben durch
einen spannungsgesteuerten Oszillator 4, oder ein Signal,
ausgegeben durch den Konstantfrequenz-Oszillator 9, aus. Hier
ist die Frequenz fox des Konstantfrequenz-Oszillators 9
eingestellt in einen Wert etwa gleich (fiAVR×n).
Wenn die PLL-Schaltung normal funktioniert, wählt der Schalter
8 das Signal, ausgegeben durch den spannungsgesteuerten
Oszillator 4, aus und die PLL-Schaltung arbeitet in der
gleichen Weise wie die herkömmliche PLL-Schaltung. Die PLL-
Schaltung ist in dem synchronisierten Zustand, in dem der
spannungsgesteuerte Oszillator 4 das Impulskettensignal Po mit
einer Frequenz gleich (fi×n) erzeugt.
Wenn eine Abnormalität in der PLL-Schaltung jedoch auftritt,
gibt der Phasenweglauf-Synchronisationsdetektor das
Abnormalitätssignal Sd aus. Das ausgegebene Signal Sd ändert
die Position des Schalters 8 von der Seite des
spannungsgesteuerten Oszillators 4 zu der des Konstantfrequenz-
Oszillators 9. Wenn der Schalter 8 auf dieser Seite
positioniert ist, erzeugt die PLL-Schaltung das
Impulskettensignal Po mit einer Frequenz fox gleich (fiAVR×n)
als Ausgangssignal. Wie gezeigt in der Figur, bleibt das
Signal, ausgegeben durch den spannungsgesteuerten Oszillator 4,
zugeführt zu einem Frequenzteiler 2.
Die Ausgangsfrequenz fo in einem synchronisierten Zustand
ändert sich mit der Frequenz fi des Referenzsignals Pi. Jedoch
ist die Frequenz fox konstant. In dem Fall kleiner
Fluktuationen in der Frequenz fi des Referenzsignals Pi ist
somit die Ausgangsfrequenz fast gleich der konstanten Frequenz
fox. Deshalb wird, sogar wenn die PLL-Schaltung nicht normal
arbeitet in einem Phasenweglauf-Synchronisationszustand, das
Impulskettensignal Po erzeugt mit einer Ausgangsfrequenz etwa
gleich der Frequenz, die erhalten wird in dem synchronisierten
Zustand.
In dem Phasenweglauf-Synchronisationszustand gibt der Schalter
8 das Signal, ausgegeben durch den Konstantfrequenz-Oszillator
9, weiter als das Ausgangssignal Po der PLL-Schaltung. Jedoch
bleibt das Signal, ausgegeben durch den spannungsgesteuerten
Oszillator 4, zugeführt zu-dem Frequenzteiler 2.
Dementsprechend bleibt die PLL-Schaltung ebenfalls als
Schaltung mit geschlossener Schleife mit einer Rückkopplung,
wie sie ist. Daraus resultierend kehrt, wenn das Referenzsignal
Pi in einen normalen Zustand wiederhergestellt ist, was die
abnormale Bedingung beendet, die PLL-Schaltung zurück in einen
synchronisierten Zustand. Der Phasenweglauf-
Synchronisationsdetektor 10 erfaßt diesen synchronisierten
Zustand und stellt den Schalter 8 ab. Wenn der Schalter 8
abgestellt ist, wird das Signal erzeugt durch den
spannungsgesteuerten Oszillator 4, wiederausgewählt als das
Ausgangssignal der PLL-Schaltung. In dem synchronisierten
Zustand arbeitet die PLL-Schaltung in der gleichen Weise wie
die herkömmliche PLL-Schaltung.
Die vorliegende Erfindung wurde bis hierher detailliert
beschrieben mit besonderem Bezug auf die bevorzugten
Ausführungsformen. Es sollte jedoch explizit bemerkt werden,
daß die bevorzugten Ausführungsformen in keiner Weise als
Definition der Grenzen der vorliegenden Erfindung dienen.
Variationen und Modifikationen innerhalb des durch die
Patentansprüche definierten Bereichs können genauso gut
implementiert werden.
Claims (8)
1. Phasenstarre Schleifenschaltung zum Erzeugen eines
Ausgabesignals aus einem Referenzsignal bei einer Frequenz
gleich einem Vielfachen der Frequenz des Referenzsignals,
wobei die phasenstarre Schleifenschaltung umfaßt:
- - einen Phasenkomparator zum Vergleichen der Phase des Referenzsignals mit der Phase eines Vergleichssignals und zum Ausgeben eines Phasendifferenzsignals, darstellend eine Differenz in der Phase zwischen dem Referenzsignal und dem Vergleichssignal;
- - einen Referenzsignaldetektor zum Erfassen einer Existenz/Nicht-Existenz des Referenzsignals;
- - einer Filterschaltung zum Durchlassen von Komponenten eines vorbestimmten Bandes aus dem Phasendifferenzsignal, wobei die Filterschaltung eine integrierende Komponente und einen Schalter zum Setzen der integrierenden Komponente in einen Kurzschlußzustand im Fall, daß der Referenzsignaldetektor eine Nicht-Existenz des Referenzsignals erfaßt, umfaßt;
- - eine Gleichstromleistungsversorgung zum Erzeugen eines Gleichstromsignals mit einer vorbestimmten Spannung;
- - einen Addierer zum Addieren einer Signalausgabe durch die Filterschaltung zu dem Gleichstromsignal;
- - einen spannungsgesteuerten Oszillator zum Erzeugen des Ausgangssignals mit einer Frequenz, basierend auf der Spannung einer Signalausgabe durch den Addierer; und
- - einen Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz des Ausgangssignals, erzeugt durch den spannungsgesteuerten Oszillator durch einen vorbestimmten Frequenz- Multiplikationsfaktor, um das Vergleichssignal zu erzeugen, welches dem Phasenkomparator zuzuführen ist.
2. Phasenstarre Schleifenschaltung zum Erzeugen eines
Ausgangssignals aus einem Referenzsignal bei einer Frequenz
gleich einem Vielfachen der Frequenz des Referenzsignals,
wobei die phasenstarre Schleifenschaltung umfaßt:
- - einen Phasenkomparator zum Vergleichen der Phase des Referenzsignals mit einer Phase eines Vergleichssignals zum Ausgeben eines Phasendifferenzsignals, darstellend eine Differenz in der Phase zwischen dem Referenzsignal und dem Vergleichssignal;
- - einen Referenzsignaldetektor zum Erfassen einer Existenz/Nicht-Existenz des Referenzsignals;
- - eine Filterschaltung zum Durchlassen von Komponenten eines vorbestimmten Bandes aus dem Phasendifferenzsignal, wobei die Filterschaltung eine integrierende Komponente und einen Schalter zum Setzen der integrierenden Komponente in einen Kurzschlußzustand im Fall, daß der Referenzsignaldetektor eine Nicht-Existenz des Referenzsignals erfaßt, umfaßt;
- - eine Gleichstromleistungsversorgung zum Erzeugen eines Gleichstromsignals mit einer vorbestimmten Spannung;
- - einen Auswahlschalter zum Wählen des Gleichstromsignals, erzeugt durch die Gleichstromleistungsversorgung im Fall, daß der Referenzsignaldetektor eine Nicht-Existenz des Referenzsignals erfaßt, und zum Auswählen einer Signalausgabe durch die Filterschaltung in dem Fall, daß der Referenzsignaldetektor eine Existenz des Referenzsignals erfaßt;
- - einen spannungsgesteuerten Oszillator zum Erzeugen des Ausgangssignals mit einer Frequenz, basierend auf der Spannung eines Signals, das durch den Wahlschalter gewählt wird; und
- - einen Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz des Ausgangssignals, erzeugt durch den spannungsgesteuerten Oszillator durch einen vorbestimmten Frequenz- Multiplikationsfaktor, um das Vergleichssignal zu erzeugen, welches dem Phasenkomparator zuzuführen ist.
3. Phasenstarre Schleifenschaltung zum Erzeugen eines
Ausgangssignals aus einem Referenzsignal bei einer Frequenz
gleich einem Vielfachen der Frequenz des Referenzsignals,
wobei die phasenstarre Schleifenschaltung umfaßt:
- - einen Phasenkomparator zum Vergleichen der Phase des Referenzsignals mit der Phase eines Vergleichssignals und zum Ausgeben eines Phasendifferenzsignals, darstellend eine Differenz in der Phase zwischen dem Referenzsignal und dem Vergleichssignal;
- - einen Referenzsignaldetektor zum Erfassen einer Existenz/Nicht-Existenz des Referenzsignals;
- - eine Filterschaltung mit einem Widerstand, einem Schalter und einem Kondensator, wobei ein Ende des Widerstandes verbunden ist mit dem Ausgang des Phasenkomparators, das andere Ende des Widerstandes verbunden ist mit einem Ende des Schalters, das andere Ende des Schalters verbunden ist mit einem Ende des Kondensators und das andere Ende des Kondensators geerdet ist; wobei die Filterschaltung den Schalter öffnet im Fall, daß der Referenzsignaldetektor eine Nicht-Existenz des Referenzsignals erfaßt, und den Schalter schließt in dem Fall, daß der Referenzsignaldetektor eine Existenz des Referenzsignals erfaßt;
- - einen spannungsgesteuerten Oszillator zum Erzeugen des Ausgangssignals mit einer Frequenz, basierend auf der Spannung einer Signalausgabe durch die Filterschaltung, und
- - einen Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz des Ausgangssignals, erzeugt durch den spannungsgesteuerten Oszillator durch einen vorbestimmten Frequenz- Multiplikationsfaktor, um das Vergleichssignal zu erzeugen, welches dem Phasenkomparator zuzuführen ist.
4. Phasenstarre Schleifenschaltung zum Erzeugen eines
Ausgangssignals von einem Referenzsignal bei einer Frequenz
gleich einem Vielfachen der Frequenz des Referenzsignals,
wobei die phasenstarre Schleifenschaltung umfaßt:
- - einen Phasenkomparator zum Vergleichen der Phase des Referenzsignals mit der Phase eines Vergleichssignals und zum Ausgeben eines Phasendifferenzsignals, darstellend eine Differenz in der Phase zwischen dem Referenzsignal und dem Vergleichssignal;
- - einen Referenzsignaldetektor zum Erfassen einer Existenz/Nicht-Existenz des Referenzsignals;
- - eine Filterschaltung zum Durchlassen von Komponenten eines vorbestimmten Bandes aus dem Phasendifferenzsignal;
- - einen spannungsgesteuerten Oszillator zum Erzeugen eines Signals mit einer Frequenz, basierend auf der Spannung einer Signalausgabe durch die Filterschaltung;
- - einen Konstantfrequenz-Oszillator zum Erzeugen eines Konstantfrequenz-Signals bei einer konstanten Frequenz;
- - einen Auswahlschalter zum Auswählen des Konstantfrequenz-Signals, erzeugt durch den Konstantfrequenz-Oszillator im Fall, daß der Referenzsignaldetektor eine Nicht-Existenz des Referenzsignals erfaßt, und zum Auswählen der Signalausgabe durch den spannungsgesteuerten Oszillator im Fall, daß der Referenzsignaldetektor eine Existenz des Referenzsignals erfaßt, und zum Ausgeben eines ausgewählten Signals als das Ausgangssignal; und
- - einen Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz des Ausgangssignals, ausgewählt durch den Auswahlschalter durch einen vorbestimmten Frequenz- Multiplikationsfaktor, um das Vergleichssignal zu erzeugen, welches dem Phasenkomparator zuzuführen ist.
5. Phasenstarre Schleifenschaltung zum Erzeugen eines
Ausgangssignals aus einem Referenzsignal bei einer Frequenz
gleich einem Vielfachen der Frequenz des Referenzsignals,
wobei die phasenstarre Schleifenschaltung umfaßt:
- - einen Phasenkomparator zum Vergleichen der Phase des Referenzsignals mit der Phase eines Vergleichssignals und zum Ausgeben eines Phasendifferenzsignals, darstellend eine Differenz in der Phase zwischen dem Referenzsignal und dem Vergleichssignal;
- - einen Referenzsignaldetektor zum Erfassen einer Existenz/Nicht-Existenz des Referenzsignals;
- - eine Gleichstromleistungsversorgung zum Erzeugen eines Gleichstromsignals mit einer vorbestimmten Spannung;
- - einen Auswahlschalter zum Auswählen des Gleichstromsignals, ausgegeben durch die Gleichstromleistungsversorgung im Fall, daß der Referenzsignaldetektor eine Nicht-Existenz des Referenzsignals erfaßt, und zum Auswählen des Phasendifferenzsignals, ausgegeben durch den Phasenkomparator im Fall, daß der Referenzsignaldetektor eine Existenz des Referenzsignals erfaßt;
- - eine Filterschaltung zum Durchlassen von Komponenten eines vorbestimmten Bandes aus einem Signal, ausgewählt durch den Auswahlschalter;
- - einen spannungsgesteuerten Oszillator zum Erzeugen des Ausgangssignals mit einer Frequenz, basierend auf der Spannung einer Signalausgabe, durch die Filterschaltung; und
- - einen Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz des Ausgangssignals, erzeugt durch den spannungsgesteuerten Oszillator durch einen vorbestimmten Frequenz- Multiplikationsfaktor, um das Vergleichssignal zu erzeugen, welches ,dem Phasenkomparator zuzuführen ist.
6. Phasenstarre Schleifenschaltung zum Erzeugen eines
Ausgangssignals aus einem Referenzsignal bei einer Frequenz
gleich einem Vielfachen der Frequenz des Referenzsignals,
wobei die phasenstarre Schleifenschaltung umfaßt:
- - einen Referenzsignaldetektor zum Erfassen einer Existenz/Nicht-Existenz des Referenzsignals;
- - einen Konstantfrequenz-Oszillator zum Erzeugen eines Konstantfrequenz-Signals bei einer konstanten Frequenz;
- - einen Auswahlschalter zum Wählen des Konstantfrequenz- Signals, ausgegeben durch den Konstantfrequenz- Oszillator im Fall, daß der Referenzsignaldetektor eine Nicht-Existenz des Referenzsignals erfaßt, und zum Auswählen des Referenzsignals in dem Fall, daß der Referenzsignaldetektor eine Existenz des Referenzsignals erfaßt;
- - einen Phasenkomparator zum Vergleichen der Phase eines Signals, ausgewählt durch den Auswahlschalter mit der Phase eines Vergleichssignals, und zum Ausgeben eines Phasendifferenzsignals, darstellend eine Differenz in der Phase zwischen dem Signal, ausgewählt durch den Filter, und dem Vergleichssignal;
- - eine Filterschaltung zum Durchlassen von Komponenten eines vorbestimmten Bandes aus dem Phasendifferenzsignal, ausgegeben durch den Phasenkomparator
- - einen spannungsgesteuerten Oszillator zum Erzeugen des Ausgangssignals mit einer Frequenz, basierend auf der Spannung einer Signalausgabe durch die Filterschaltung; und
- - einen Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz des Ausgangssignals, erzeugt durch den spannungsgesteuerten Oszillator durch einen vorbestimmten Frequenz- Multiplikationsfaktor, um das Vergleichssignal zu erzeugen, welches dem Phasenkomparator zuzuführen ist.
7. Phasenstarrre Schleifenschaltung zum Erzeugen eines
Ausgangssignals aus einem Referenzsignal bei einer Frequenz
gleich einem Vielfachen der Frequenz des Referenzsignals,
wobei die phasenstarre Schleifenschaltung umfaßt:
- - einen Phasenkomparator zum Vergleichen der Phase des Referenzsignals mit der Phase eines Vergleichssignals und zum Ausgeben eines Phasendifferenzsignals, darstellend eine Differenz in der Phase zwischen dem Referenzsignal und dem Vergleichssignal;
- - eine Filterschaltung zum Durchlassen von Komponenten eines vorbestimmten Bandes aus dem Phasendifferenzsignal, ausgegeben durch den Phasenkomparator;
- - einen spannungsgesteuerten Oszillator zum Erzeugen eines Signals mit einer Frequenz, basierend auf der Spannung einer Signalausgabe durch die Filterschaltung;
- - einen Phasensynchronisationsdetektor zum Erfassen eines Phasenweglauf-Synchronisationszustandes, basierend auf dem Phasendifferenzsignal, ausgegeben durch den Phasenkomparator;
- - einen Konstantfrequenz-Oszillator zum Erzeugen eines Konstantfrequenz-Signals bei einer konstanten Frequenz;
- - einen Auswahlschalter zum Auswählen des Konstantfrequenz-Signals, ausgegeben durch den Konstantfrequenz-Oszillator im Fall, daß der Phasensynchronisationsdetektor einen Phasenweglauf- Synchronisationszustand erfaßt, oder des Signals, erzeugt durch den spannungsgesteuerten Oszillator im Fall, daß der Phasensynchronisationsdetektor keinen Phasenweglauf-Synchronisationszustand erfaßt, und zum Senden des ausgewählten Signals als das Ausgangssignal; und
- - einen Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz des Ausgangssignals, ausgewählt durch den Auswahlschalter durch einen vorbestimmten Frequenz- Multiplikationsfaktor, um das Vergleichssignal zu erzeugen, welches dem Phasenkomparator zuzuführen ist.
8. Phasenstarre Schleifenschaltung zum Erzeugen eines
Ausgangssignals aus einem Referenzsignal bei einer Frequenz
gleich einem Vielfachen der Frequenz des Referenzsignals,
wobei die phasenstarre Schleifenschaltung umfaßt:
- - einen Phasenkomparator zum Vergleichen der Phase des Referenzsignals mit der Phase eines Vergleichssignals und zum Ausgeben eines Phasendifferenzsignals, darstellend eine Differenz in der Phase zwischen dem Referenzsignal und dem Vergleichssignal;
- - eine Filterschaltung zum Durchlassen von Komponenten eines vorbestimmten Bandes aus dem Phasendifferenzsignal, ausgegeben durch den Phasenkomparator;
- - einen spannungsgesteuerten Oszillator zum Erzeugen eines Signals mit einer Frequenz, basierend auf der Spannung einer Signalausgabe durch die Filterschaltung;
- - eine Phasensynchronisationsdetektor zum Erfassen eines Phasenweglauf-Synchronisationszustandes, basierend auf dem Phasendifferenzsignal, ausgegeben durch den Phasenkomparator;
- - einen Konstantfrequenz-Oszillator zum Erzeugen eines Konstantfrequenz-Signals;
- - einen Auswahlschalter zum Auswählen des Konstantfrequenz-Signals, ausgegeben durch den Konstantfrequenz-Oszillator im Fall, daß der Phasensynchronisationsdetektor einen Phasenweglauf- Synchronisationszustand erfaßt, zum Auswählen des Signals, erzeugt durch den spannungsgesteuerten Oszillator im Fall, daß der Phasensynchronisationsdetektor keinen Phasenweglauf- Synchronisationszustand erfaßt, und zum Senden des gewählten Signals als das Ausgangssignal; und
- - einen Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz des Signals, erzeugt durch den spannungsgesteuerten Oszillator durch einen vorbestimmten Frequenz- Multiplikationsfaktor, um das Vergleichssignal zu erzeugen, welches den Phasenkomparator zuzuführen ist.
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