DE1299693B

DE1299693B - Verfahren zum Phasen- und Frequenzvergleich unter Verwendung einer Schaltung mit zwei Gleichrichterstrecken

Info

Publication number: DE1299693B
Application number: DE1961ST017742
Authority: DE
Inventors: Gassmann Gerhard-Guenter
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1961-04-27
Filing date: 1961-04-27
Publication date: 1969-07-24

Description

In der Patentanmeldung P 12 83 876.5-31 wird ein Verfahren zum Phasen- und Frequenzvergleich unter Verwendung einer Schaltung mit zwei Gleichrichterstrecken beschrieben, bei der bei übereinstimmender Frequenz der beiden zu vergleichenden Signale eine phasenabhängige Regelspannung erzeugt wird und bei nicht übereinstimmender Frequenz die sich ergebende Differenzfrequenzspannung, deren Polarität eine Funktion der Verstimmungsrichtung ist, zwecks Erzeugung einer verstimmungsabhängigen Richtspannung so umgeformt wird, daß sie einen zeitlichen Verlauf hat, bei dem der Spannungsspitzenwert der einen Polarität wesentlich größer als der Spitzenwert der anderen Polarität, bezogen auf den zeitlichen Mittelwert, ist und bei dem die verstimmungsabhängige Richtspannung entweder einer Speichereinrichtung (z. B. einem bistabilen Multivibrator od. dgl.) entnommen wird, die die ihr zugeführte Differenzfrequenzspannung durch Speicherung des jeweils letzten Spitzenwertes dieser Differenzfrequenzspannung umformt oder die Schaltung selbst als Speicherschaltung arbeitet, indem die verstimmungsabhängige Richtspannung mindestens einem Kondensator der Schaltung entnommen wird, der die Differenzfrequenzspannung durch Speicherung des jeweils letzten Spitzenwertes dieser Differenzfrequenzspannung dadurch umformt, daß jede der beiden Gleichrichterstrecken eine Vorspannung hat, die größer als die Spitzenwerte der den Gleichrichter zugeführten zu vergleichenden Signale, jedoch kleiner als der doppelte Wert dieser Spitzenwerte ist, und daß die zur Vorspannung erforderliche Gleichspannung ganz oder zum Teil automatisch mittels Widerstands-Kondensator-Kombinationen aus den _Gleichrichterströmen erzeugt wird.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Fangzeit der in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen Phasen und Frequenzvergleichsschaltung weiter herabzusetzen.
Liegt die Synchronisierfrequenz innerhalb des Phasenfangbereichs, das ist der Frequenzbereich, in dem sich Synchronisation allein durch den Phasenvergleich einstellt, so ist die Fangzeit sehr kurz, denn für die Fangzeit ist in diesem Fall außer der Zeitkonstanten des Regelspannungssiebgliedes auch die Regelsteilheit des Regelkreises beim Phasenvergleich maßgebend. Da die Regelsteilheit bei den Phasen- und Frequenzvergleichsschaltungen sehr groß ist, ist die Fangzeit kurz. Anders liegen die Verhältnisse, wenn die Synchronisierfrequenz außerhalb des Phasenfangbereichs, aber innerhalb des Frequenzfangbereichs liegt. Der Frequenzfangbereich ist der durch den zusätzlichen Frequenzvergleich entstehende, wesentlich größere Fangbereich. Hier übt die Regelsteilheit des Regelkreises beim Phasenvergleich keinen Einfluß mehr auf die Fangzeit aus, diese ist deshalb erheblich länger (in besonders ungünstigen Fällen bis zu 1 bis 2 Sekunden). Wenn die Regelspannung gemäß der Hauptpatentanmeldung so eingestellt wird, daß die beiden Regelspannungsextremwerte der durch den Frequenzvergleich entstehenden Regelspannung weitgehend symmetrisch zum Arbeitspunkt der Nachstimmstufe liegt, so wird dadurch zwar erreicht, daß der Frequenzfangbereich symmetrisch zur Sollfrequenz liegt. Es wird jedoch nicht gleichzeitig erreicht, daß die bei fehlenden Synchronisierimpulsen sich bildende Regelspannung gleich der Arbeitspunkt-Steuerspannung der Nachstimmstufe ist. Dadurch kommt es, daß, wenn keine zusätzlichen Dimensionierungsmaßnahmen ergriffen werden, bei fehlenden Synchronisierimpulsen die Regelspannung stark von der Arbeitspunkt-Steuerspannung abweicht und so die Frequenz des durch die Nachstimmstufe nachzusteuernden Oszillators stark von der Sollfrequenz abweicht. Da schließlich der Phasenfangbereich zwangläufig immer zumindest nahezu symmetrisch zur Oszillatorfrequenz (nicht zur Sollfrequenz) liegt, wandert auf diese Weise auch der Phasenfangbereich erheblich von der Sollfrequenz ab. Treffen dann Synchronisierimpulse mit Sollfrequenz ein, so liegen sie außerhalb des Phasenfangbereichs, und der Fangvorgang dauert viel länger, da nicht der Phasenvergleich, sondern der Frequenzvergleich das Fangen bewirkt.
Die Erfindung schlägt deshalb vor, die Brücken so anzusteuern, daß der Mittelwert zwischen den beiden Regelspannungsextremwerten der beim Frequenzvergleich entstehenden Regelspannung zusammenfällt mit dem Wert der Regelspannung bei fehlenden Synchronisierimpulsen.
Um dies zu erreichen, kann man z. B. experimentell die Schaltung durch Variation des Amplitudenverhältnisses der beiden Spitzenwerte der als Doppelimpulsspannung ausgebildeten Spannung der beiden zu vergleichenden Wechselspannungen so dimensionieren, daß das erwünschte Zusammenfallen der genannten Spannungen erreicht wird. Ebenso ist es aber auch möglich, durch Variation des Amplitudenverhältnisses der in zwei gegenpolige Anteile aufgespaltenen Spannung der beiden zu vergleichenden Wechselspannungen die gewünschte Dimensionierung zu erreichen. Noch exakter als durch eine einmalige Dimensionierung kann man das gewünschte Zusammenfallen der genannten Spannungen erreichen, wenn man das Amplitudenverhältnis der betreffenden Spannung durch einen Einstellwiderstand abgleichbar macht. Dann kann man mit diesem Einstellwiderstand das gewünschte Zusammenfallen abgleichen, und mit einem zweiten Einstellwiderstand, der entweder ganz oder zum Teil den Widerstand der von den Gleichrichterströmen durchflossenen Kombination gemäß der Hauptpatentanmeldung bildet, kann man die bei fehlenden Synchronisierimpulsen sich bildende Regelspannung der Arbeitspunkt-Steuerspannung der Nachstimmstufe angleichen.
Die Reihenfolge des Abgleichs wählt man dabei vorzugsweise so, daß erst bei fehlenden Synchronisierimpulsen der zuletzt genannte Einstellwiderstand (15) zum Abgleich der Regelspannung auf die Sollfrequenz, also auf die Arbeitspunkt-Steuerspannung der Nachstimmstufe, verwendet wird und anschließend der erstgenannte Einstellwiderstand (4) zum Abgleich der Symmetrie der genannten Regelspannungsextremwerte durchgeführt wird.
F i g.1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung, bei der man zur Erzielung eines exakten Zusammenfallens der genannten Spannungen das Amplitudenverhältnis der gegenpoligen Synchronisierimpulse abgleichen kann. Darin ist 1 die Eingangsklemme eines Impulsübertragers, dem die Synchronisierimpulse zugeführt werden. 2 ist die Primärwicklung und 3 die Sekundärwicklung des Impulsübertragers. Die Sekundärwicklung wird mit dem Einstellwiderstand 4 so auf Masse bezogen, daß je nach Stellung des Schleifers das Amplitudenverhältnis der gegenpoligen Spannungen, die den beiden Wicklungsenden entnommen werden können, eingestellt werden kann.
Die positiven Synchronisierimpulse werden über den Doppelkondensator 5 der Kathode der Diode 6 zugeführt. Die negativen Synchronisierimpulse werden über den Koppelkondensator 8 der Anode der Diode 9 zugeführt. Die Widerstände 10 und 11 dienen als Diodenableitwiderstände, sie werden durch den Vorspannungskondensator 12 und die als Vorspannungswiderstände dienenden Widerstände 13, 14 und 15 verbunden. Der Widerstand 15 ist der Einstellwiderstand, mit dem bei fehlenden Synchronisierimpulsen die Regelspannung auf die Arbeitspunkt-Steuerspannung der folgenden Nachstimmstufe eingestellt wird. Sein Variationsbereich ist in diesem Beispiel durch die beiden Widerstände 13 und 14 eingegrenzt. Selbstverständlich kann der Vorspannungswiderstand auch allein aus einem Einstellwiderstand bestehen. 16 ist der Siebkondensator. 17 und 18 ist ein weiteres Siebglied. Die beiden anderen Elektroden der Dioden 6 und 9 sind verbunden und über den Widerstand 19 mit Masse verbunden. Der Kondensator 21, der Widerstand 20 und der Widerstand 19 dienen zur Differenzierung der Vergleichsimpulse. Die differenzierten Vergleichsimpulse werden den verbundenen Elektroden der Dioden als Vergleichsspannung zugeführt.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Phasen- und Frequenzvergleich unter Verwendung einer Schaltung mit zwei Gleichrichterstrecken, bei der bei übereinstimmender Frequenz der beiden zu vergleichenden Signale eine phasenabhängige Regelspannung erzeugt wird und bei nicht übereinstimmender Frequenz die sich ergebende Differenzfrequenzspannung, deren Polarität eine Funktion der Verstimmungsrichtung ist, zwecks Erzeugung einer verstimmungsabhängigen Richtspannung so umgeformt wird, daß sie einen zeitlichen Verlauf hat, bei dem der Spannungsspitzenwert der einen Polarität wesentlich größer als der Spitzenwert der anderen Polarität, bezogen auf den zeitlichen Mittelwert, ist und bei dem die verstimmungsabhängige Richtspannung entweder einer Speichereinrichtung (z. B. einem bistabilen Multivibrator od. dgl.) entnommen wird, die die ihr zugeführte Differenzfrequenzspannung durch Speicherung des jeweils letzten Spitzenwertes dieser Differenzfrequenzspannung umformt oder die Schaltung selbst als Speicherschaltung arbeitet, indem die verstimmungsabhängige Richtspannung mindestens einem Kondensator der Schaltung entnommen wird, der die Differenzfrequenzspannung durch Speicherung des jeweils letzten Spitzenwertes dieser Differenzfrequenzspannung dadurch umformt, daß jede der beiden Gleichrichterstrecken eine Vorspannung hat, die größer als die Spitzenwerte der den Gleichrichter zugeführten zu vergleichenden Signale, jedoch kleiner als der doppelte Wert dieser Spitzenwerte ist, und, daß die zur Vorspannung erforderliche Gleichspannung ganz oder zum Teil automatisch mittels Widerstands-Kondensator-Kombinationen aus den Gleichrichterströmen erzeugt wird und bei dem nach Patentanmeldung P 12 83 876.5-31 die mit dieser Kombination erzeugte Vorspannung den Gleichrichterstrecken an solchen Punkten zugeführt wird, daß eine Brückenschaltung entsteht und sich kein oder nur ein zulässiger geringer Teil der Vorspannung zur Regelspannung addiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke so angesteuert wird, daß der Mittelwert zwischen den beiden Regelspannungsextremwerten der beim Frequenzvergleich entstehenden Regelspannung zusammenfällt mit dem Wert der Regelspannung bei fehlenden Synchronisierimpulsen.
2. Phasen- und Frequenzvergleichsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenfallen der genannten Spannungswerte durch die Bemessung des Amplitudenverhältnisses der beiden durch Aufteilung einer der beiden zu vergleichenden Wechselspannungen entstehenden gegenpoligen Spannungen erfolgt.
3. Phasen- und Frequenzvergleichsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenfallen der genannten Spannungswerte durch die Bemessung des Amplitudenverhältnisses der beiden Spitzenwerte einer als Doppelimpulsspannung ausgebildeten Spannung der beiden zu vergleichenden Wechselspannungen erfolgt.
4. Phasen- und Frequenzvergleichssehaltung nach den Ansprüchen 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Amplitudenverhältnis der betreffenden Spannung mit einem Einstellwiderstand eingestellt wird.
5. Phasen- und Frequenzvergleichsschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bei fehlenden Synchronisierimpulsen sich bildende Regelspannung der Arbeitspunkt-Steuerspannung der Nachstimmstufe anspricht.
6. Phasen- und Frequenzvergleichsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der von den Gleichrichterströmen durchflossenen Kombination aus einem Widerstand mit variablem Abgriff besteht und daß mit Hilfe dieses Abgriffs die bei fehlenden Synchronisierimpulsen sich bildende Regelspannung auf die Arbeitspunkt-Steuerspannung der Nachstimmstufe eingestellt wird.