DE1299693B

DE1299693B - Method for phase and frequency comparison using a circuit with two rectifier sections

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.In the patent application P 12 83 876.5-31 a method for phase and frequency comparison using a circuit with two rectifier sections described, at which with the same frequency of the two to be compared Signals a phase-dependent control voltage is generated and when they do not match Frequency the resulting differential frequency voltage, the polarity of which is a function is the detuning direction, for the purpose of generating a detuning-dependent directional voltage is transformed in such a way that it has a time curve in which the voltage peak value one polarity is significantly greater than the peak value of the other polarity, based on the time average, and where the detuning-dependent Directional voltage either from a storage device (e.g. a bistable multivibrator od. Like.) is taken, which is fed to it by the differential frequency voltage Storage of the last peak value of this differential frequency voltage or the circuit itself works as a memory circuit by making the detuning dependent Directional voltage is taken from at least one capacitor of the circuit, which the Difference frequency voltage by storing the respective last peak value of this Difference frequency voltage is converted in that each of the two rectifier sections has a bias voltage that is greater than the peak values of the rectifiers supplied signals to be compared, but smaller than twice the value of these peak values and that the direct voltage required for biasing is wholly or partly automatically by means of resistor-capacitor combinations from the rectifier currents is produced.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Fangzeit der in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen Phasen und Frequenzvergleichsschaltung weiter herabzusetzen.The invention has the task of the catching time in the main patent application phase and frequency comparison circuit described further reduce.

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.If the synchronization frequency is within the phase capture range, this is the frequency range in which synchronization is achieved solely through phase comparison sets, the fishing time is very short, because the fishing time is in this case In addition to the time constants of the control voltage filter, the control slope of the Control loop when comparing phases. Since the control steepness in the phase and frequency comparison circuits are very large, the capture time is short. Lie differently the conditions when the synchronization frequency is outside the phase capture range, but is within the frequency capture range. The frequency capture range is through the significantly larger capture range resulting from the additional frequency comparison. Here, the steepness of the control loop has no influence on the phase comparison more on the fishing season, which is therefore considerably longer (in particularly unfavorable Cases up to 1 to 2 seconds). If the control voltage according to the main patent application is set so that the two extreme control voltage values are determined by the frequency comparison resulting control voltage largely symmetrical to the operating point of the retuning stage is, it is achieved that the frequency capture range is symmetrical to Reference frequency is. However, it is not achieved at the same time that the missing Control voltage that forms synchronizing pulses is equal to the operating point control voltage the retuning level is. This means that, if no additional dimensioning measures are taken, in the absence of synchronization pulses, the control voltage strongly of the operating point control voltage deviates and so the frequency of the retuning stage The oscillator to be readjusted deviates significantly from the setpoint frequency. Since finally the phase capture range inevitably always at least almost symmetrically to the oscillator frequency (not at the setpoint frequency), the phase capture range also migrates in this way significantly from the target frequency. Synchronization pulses then hit the target frequency on, they are outside the phase capture range and the capture process lasts much longer, since the phase comparison, but the frequency comparison, does the trapping causes.

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.The invention therefore proposes to control the bridges so that the mean value between the two extreme control voltage values for the frequency comparison resulting control voltage coincides with the value of the control voltage in the absence of Synchronization pulses.

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.To achieve this, you can z. B. experimentally through the circuit Variation of the amplitude ratio of the two peak values as a double pulse voltage Dimension the developed voltage of the two alternating voltages to be compared in such a way that that the desired coincidence of the said tensions is achieved. as well but it is also possible by varying the amplitude ratio of the in two Antipolar components split voltage of the two alternating voltages to be compared to achieve the desired dimensioning. Even more precisely than with a one-off Dimensioning can be the desired coincidence of the voltages mentioned can be achieved if the amplitude ratio of the voltage in question is represented by a Makes setting resistor adjustable. Then you can use this setting resistor adjust the desired coincidence, and with a second setting resistor, which either wholly or partly has the resistance of the rectifier currents flowed through combination forms according to the main patent application, one can use the lack of synchronization pulses, the control voltage of the operating point control voltage that forms adjust to the retuning level.

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.The sequence of the comparison is preferably chosen so that only if there are no synchronization pulses the last-mentioned setting resistor (15) to adjust the control voltage to the setpoint frequency, i.e. to the operating point control voltage the retuning stage, is used and then the first-mentioned setting resistor (4) carried out to adjust the symmetry of the specified extreme control voltage values will.

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.FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the circuit according to the invention, in which the amplitude ratio of the synchronizing pulses of opposite poles can be adjusted in order to achieve an exact coincidence of the voltages mentioned. Here, 1 is the input terminal of a pulse transmitter to which the synchronization pulses are fed. 2 is the primary winding and 3 is the secondary winding of the pulse transformer. The secondary winding is related to ground with the setting resistor 4 in such a way that, depending on the position of the wiper, the amplitude ratio of the opposing polarity voltages, which can be taken from the two winding ends, can be adjusted.

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.The positive synchronization pulses are fed to the cathode of the diode 6 via the double capacitor 5. The negative synchronization pulses are fed to the anode of the diode 9 via the coupling capacitor 8. The resistors 10 and 11 serve as diode bleeder resistors, they are connected by the bias capacitor 12 and the resistors 13, 14 and 15 serving as bias resistors. The resistor 15 is the setting resistor with which the control voltage is set to the operating point control voltage of the following retuning stage if there are no synchronization pulses. Its range of variation is limited in this example by the two resistors 13 and 14. Of course, the bias resistor can also consist solely of an adjustment resistor. 16 is the filter capacitor. 17 and 18 is another sieve member. The two other electrodes of the diodes 6 and 9 are connected and connected to ground via the resistor 19. The capacitor 21, the resistor 20 and the resistor 19 are used to differentiate the comparison pulses. The differentiated comparison pulses are fed to the connected electrodes of the diodes as a comparison voltage.

Claims

Claims: 1. Method for phase and frequency comparison under Use of a circuit with two rectifier sections, with the same Frequency of the two signals to be compared is a phase-dependent control voltage is generated and if the frequency does not match the resulting differential frequency voltage, whose polarity is a function of the detuning direction in order to generate a Detuning-dependent directional voltage is transformed so that it has a temporal Has a curve in which the voltage peak value of one polarity is significantly greater as the peak value of the other polarity, based on the time average, and in which the detuning-dependent rectified voltage is either a storage device (For example, a bistable multivibrator or the like.) Is removed, the her supplied Difference frequency voltage by storing the respective last peak value of this Difference frequency voltage converted or the circuit itself as a memory circuit works by adding the detuning-dependent rectified voltage to at least one capacitor is taken from the circuit, which stores the differential frequency voltage of the respective last peak value of this differential frequency voltage is thereby converted, that each of the two rectifier sections has a bias voltage that is greater than that Peak values of the signals fed to the rectifier to be compared, however is less than twice the value of these peaks, and that the bias required direct voltage completely or partially automatically by means of resistor-capacitor combinations is generated from the rectifier currents and in which according to patent application P 12 83 876.5-31 the bias voltage generated with this combination for the rectifier sections is supplied at such points that a bridge circuit is created and no or only a permitted small part of the preload is added to the control voltage, characterized in that the bridge is controlled so that the mean value between the two control voltage extreme values of the control voltage resulting from the frequency comparison coincides with the value of the control voltage in the absence of synchronization pulses.

2. phase and frequency comparison circuit according to claim 1, characterized in that that the coincidence of the voltage values mentioned is due to the dimensioning of the amplitude ratio of the two by dividing one of the two alternating voltages to be compared resulting opposite polarity voltages takes place.

3. Phase and frequency comparison circuit according to claim 1, characterized in that the coincidence of said voltage values by dimensioning the amplitude ratio of the two peak values as Double pulse voltage formed voltage of the two AC voltages to be compared he follows.

4. phase and frequency comparison according to claims 2 and / or 3, characterized in that the amplitude ratio of the voltage in question is set with a setting resistor.

5. Phase and frequency comparison circuit according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the at lack of synchronization pulses, the control voltage of the operating point control voltage that forms the retuning level responds.

6. phase and frequency comparison circuit according to claim 5, characterized in that the resistance of the rectifier currents flowed through Combination consists of a resistor with a variable tap and that with the help this tap the control voltage that forms in the absence of synchronization pulses is set to the operating point control voltage of the retuning stage.