DE1591180C - Anordnung zum Einstellen und Konstanthalten der Frequenz eines Oszillators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einstellen und Konstanthalten der Frequenz eines Oszillators, bei der zur Phasenregelung (Feinregelung) die Frequenz eines hochgenauen Festfrequenzgenerators über einen festen Zähler und die einzuregelnde Frequenz über einen einstellbaren Zähler auf eine Phasenvergleichseinrichtung gegeben werden, deren Ausgangssignal auf den Oszillator einwirkt und bei der Frequenzwechsel (Grobeinstellung) durch Neueinstellung des Oszillators und des einstellbaren Zählers erfolgen, bei der nur der einstellbare Zähler manuell betätigbar ausgebildet ist und bei der bei jedem Frequenzwechsel die Zähler auf Null gestellt werden und danach die Frequenz des Oszillators, beginnend bei der höchsten Frequenz, schrittweise so lange erniedrigt wird, bis der feste Zähler seinen Endwert erreicht, bevor der einstellbare Zähler seinen Endwert erreicht hat (Suchbetrieb) und bei der dann die Phasen vergleichsein richtung angeschaltet wird (Regelbetrieb). Eine derartige Anordnung ist im Hauptpatent 1516 769 vorgeschlagen.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Anordnung nach dem Hauptpatent die Genauigkeit des Frequenzvergleichs nicht ausreicht, wenn es erwünscht ist, daß beim Umschalten von Suchbetrieb auf Regelbetrieb keine großen Frequenzsprünge des Oszillators auftreten sollen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Anordnung nach dem Hauptpatent so zu verbessern, daß beim Umschalten von Suchbetrieb auf Regelbetrieb die Oszillatorfrequenz nur wenig geändert wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß während des Suchbetriebes die Frequenz des Oszillators nach jedem zweiten Erreichen des Endwertes des einstellbaren Zählers erniedrigt wird und nach dem Erreichen des dazwischenliegenden Endwertes der Frequenzvergleich vorgenommen wird, und daß die Phasenvergleichseinrichtung während des Suchbetriebes so gesteuert wird, daß sie die der Mitte ihres Regelbereiches cntsprechende Regelspannung abgibt.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Anordnung nach dem Hauptpatent,

Fi g. 2 ein Blockschaltbild der Anordnung nach der Erfindung.

Fig. 3 ein Impulsdiagramm zu Fig. 2,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Weiterbildung der Erfindung,

Fig. 5 ein Schaltbild der Teile 9, 10, 11, 14, 28 der F i g. 2 bzw. 4,

F i g. 6 ein Schaltbild einer Kippstufe,
F i g. 7 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Phasenvergleichsstufe 7,

Fig. 8 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Phasenvergleichsstufe 7 und

F i g. 9 ein Schaltbild des Ausgangsfilters 93.
Es wird nun zunächst an Hand der Fig. 1 die Anordnung nach dem Hauptpatent 1 516 769 beschrieben. Diese Figur ist etwas anders gezeichnet als die F i g. 2 des Hauptpatentes und hat teilweise andere Bezugszeichen.

Der als Frequenzteiler dienende feste Zähler 14 liefert die Bezugsfrequenz. Er wird von dem hochgenauen Festfrequenzgenerator 16 über die Leitung 15 gespeist. Der Zähler 14 ist ein Ringzähler, der nach jedem Zyklus einen Impuls abgibt. Die Frequenzeinstelleinrichtung 1 stellt den Zähler 14 gleichzeitig mit dem Zähler 10 auf Null zurück. Die Vergleichsstufe 9 enthält die UND-Schaltung 17 mit Sperreingang. Die Leitung 5 führt die Vergleichsfrequenz vom einstellbaren Zähler 3 dem anderen Eingang dieser UND-Schaltung zu. Die Bezugsfrequenz gelangt über die Leitung 6« an den Sperreingang der UND-Schaltung 17. Der Suchbetrieb, im folgenden Suchlauf genannt, beginnt bei der höchsten Frequenz des Oszillators 2. Die heruntergeteilte Frequenz des Oszillators ist also bei Beginn des Suchlaufs höher als die Bezugsfrequenz. Der Ausgang der UND-Schaltung 17 ist einerseits über die Leitung 18 an die ODER-Schaltung 19, deren Ausgangsleitung 20 mit dem Rückstelleingang des Frequenzteilers 14 verbunden, und andererseits über die Leitung 18 a an den Eingang des Zählers 10 angeschlossen. Bei jedem Impuls der Vergleichsfrequenz (Leitung 5) schaltet der Zähler 10 um einen Schritt weiter, und der Zähler 14 wird auf Null zurückgestellt. Wenn die Vergleichsfrequenz größer als die Bezugsfrequenz ist, wird der Zähler 14 jedesmal auf Null zurückgestellt, bevor er einen Zählzykius beendet hat. Deshalb wird die Bezugsfrequenz während des Suchlaufs nicht weitergeleitet. Die Phasen vergleichsslufe 7, die die Bezugsfrequenz nicht erhält, liefert

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somit auch keine Regelspannung (Leitung 8). Da je- nicht mehr wirksam sind. Die Impulse, die über die

doch die Oszillatorfrequenz und damit die Vergleichs- Leitung 5 a zu der Phasenvergleichsstufe 7 gelangen,

frequenz schrittweise abnehmen, wird schließlich der ermöglichen zusammen mit den Bezugsimpulsen auf

Zyklus des einstellbaren Zählers 3 kürzer als der der Leitung 6, daß die Phasenvergleichsstufe normal

Zyklus des Zählers 14. Dieser beendet daher seinen 5 arbeiten kann.

Zyklus, bevor er auf Null zurückgestellt wird und Die Fig. 3 zeigt das Impulsdiagramm des Zählers liefert den ersten Bezugsimpuls. Dieser sperrt die 14 und des Zählers 10. Die erste Zeile mit den BeUND-Schaltung 17, wodurch der Suchlauf beendet zeichnungen 13 und RAZlI bis VI zeigt das Signal wird. Die Vergleichsfrequenz kann die UND-Schal- auf der Steuerleitung 13. Am Anfang des Suchlaufes tung 17 nicht mehr durchlaufen, und der Zähler 10 io erhält diese Leitung von der Frequenzeinstelleinrichbleibt auf dem erreichten Wert stehen. Die Phasen- tung 1 den Suchbefehl als positiven Impuls. Dieser vergleichsstufe 7 erhält nun die Bezugsfrequenz und Impuls auf der Leitung 13 stellt den Zähler 10 auf liefert eine Regelspannung. Null zurück. Um den Suchlauf in 32 Frequenzstufen

Es wird nun die Erfindung an Hand der F i g. 2 durchführen zu können, besteht der Zähler 10 aus

beschrieben. In der Anordnung nach F i g. 2 liefert 15 fünf Kippstufen. Mit der Ziffer I ist die Kippstufe 30

die Phasenvergleichsstufe 7 während des Suchlaufs und mit den Ziffern II bis VI die fünf Kippstufen des

dauernd die mittlere Regelspannung, und der Fre- Zählers 10 bezeichnet. Der Suchbefehl auf der Lei-

quenzvergleich erfolgt mit der halben Vergleichs- tung 13 ist auch mit RAZII bis VI bezeichnet, weil

frequenz, d. h. nur nach jedem zweiten Zyklus des er die Kippstufen des Zählers 10 zurückstellt.

Zählers 3. 2° Der Suchbefehl wird auch der Kippstufe 21

In der Anordnung nach Fig. 2 ist zusätzlich eine (Fig. 2) zugeführt. Das zweite Signal in der Fig. 3, Impulsformerstufe 28 am Ausgang des Zählers 14 das mit RAZl und 22 bezeichnet ist, stellt über die vorgesehen, die die Rechteckimpulse in Nadelimpulse Leitung 22 die Kippstufe 30 (I) zurück. Bei Regelumformt, betrieb wird die Kippstufe 30 vom »0«-Ausgangs-

Der »!.«-Ausgang einer Kippstufe 21 ist mit einer 25 signal der Kippstufe 21 in der »0«-Stellung gehalten. Leitung 29 verbunden, die an einen zusätzlichen Ein- Wenn der Suchbefehl auf der Leitung 13 auftritt, gegang der Phasenvergleichsstufe 7 angeschlossen ist. langt die Kippstufe 21 in die »1 «-Stellung, wodurch Die Phasenvergleichsstufe ist so ausgelegt, daß auf die Markierung auf der Leitung 22 unterbrochen der Ausgangsleitung 8 eine Spannung mit einem vor- wird. Die Kippstufe 30 wird nun bei jedem Impuls gegebenen Wert auftritt, wenn die Leitung 29 dauernd 30 der Vergleichsfrequenz umgeschaltet, und zwar bis markiert ist und die Bezugsfrequenz nicht an der zum Ende des Suchlaufs (Pfeil Ende). Dazu versetzt Leitung 6 liegt. Ausführungsbeispiele derartiger der erste Bezugsimpuls die Kippstufe 21 in die Phasenvergleichsstufen werden nachfolgend an Hand »0«-Stellung, wodurch die Leitung 22 wieder eine der F i g. 7, 8 und 9 beschrieben. Wenn der Oszillator Markierung erhält, um die Kippstufe 30 anzuhalten, durch den ersten Bezugsimpuls, den der Zähler 14 an 35 Das dritte Signal mit der Bezeichnung F An und 5 die Leitung 6 liefert und der die Kippstufe 21 in den zeigt die Vergleichsfrequenz auf der Leitung 5. Die Zustand »0« versetzt, vom Suchbetrieb in den Regel- Breite der Impulse beträgt etwa Vs der Impulsperiode, betrieb übergeht, dann geht das Ausgangssignal der Die Zeichnung zeigt diese Impulse mit gleichmäßi-Phasenvergleichsstufe 7 anstatt vom Wert Null — wie gern Abstand, jedoch ist aus der Beschreibung zu bei der Anordnung nach dem Hauptpatent — von 40 F i g. 1 zu ersehen, daß die Vergleichsfrequenz vom dem vorgegebenen Wert in die Regelspannung über. Höchstwert an stufenweise abnimmt, so daß die Im-Der vorgegebene Wert ist optimal gewählt, beispiels- pulsperiode der Vergleichsimpulse am Anfang verweise entsprechend dem Wert der Regelspannung in hältnismäßig kurz ist und sich stufenweise alle zwei der Mitte des Fangbereiches der Phasenvergleichs- Perioden vergrößert.

stufe 7. Die Vergleichsstufe 9 nach F i g. 2 ermöglicht 45 Das vierte und fünfte Signal zeigen den Zustand den Suchbetrieb mit der halben Ausgangsfrequenz des an den »1«- und »0«-Ausgängen der Kippstufe 30 einstellbaren Zählers 3. Zur Frequenzteilung dient (F i g. 2 und I F i g. 3). Das Signal 1.1 zeigt den Zueine Kippstufe 30. Die Leitung 5 ist mit dem Takt- stand am »1 «-Ausgang und die Linie 1.0 den Zustand eingang und die Leitung 18 mit dem »1 «-Ausgang am »0«-Ausgang. Die Kippstufe I und die Kippstufen dieser Kippstufe verbunden. Die Leitung 18 liefert 50 II bis VI werden durch die Rückflanken der Impulse daher dem Zähler 14 Rechteckimpulse, die bewirken, gesteuert. Die Leitung 18 a, die zum Zähler 10 führt, daß der Zähler jeweils während einer von zwei ist nun am »0«-Ausgang der Kippstufe I angeschlos-Perioden der Bezugsfrequenz gesperrt ist. Die Lei- sen und nicht am »!.«-Ausgang, wie in der Fig. 2 tung 18 α führt dieselben Impulse dem Zähler 10 zu, gezeigt. Bei Regelbetrieb ist auf dem »1 «-Ausgang der folglich alle zwei Perioden der Ausgangsfrequenz 55 eine binäre »0« vorhanden, da der »0«-Eingang mardes einstellbaren Zählers 3 weiterschaltet. Man kann kiert ist. Mit dem Auftreten des Suchbefehls wird die Schaltung so auslegen, daß das Weiterschalten diese Markierung aufgehoben, und die Kippstufe I des Zählers 10 zur selben Zeit erfolgt wie die Rück- bleibt nicht mehr in der »0«-Stellung. Sie wird nun stellung des Zählers 14, wie unten erläutert wird. durch die Impulse der Vergleichsfrequenz gesteuert, Der erste Bezugsimpuls auf der Leitung 6 bringt die 60 welche nach dem Suchbefehl eintreffen. Impulse am Kippstufe 21 in den »0«-Zustand. Ihr »0«-Ausgang »l«-Ausgang (Leitung 18) stellen den Zähler 14 auf ist über die Leitung 22 mit dem »0«-Eingang der Null und halten ihn in dieser Stellung. Nach dem Kippstufe 30 verbunden. Die Kippstufe 21 bleibt in Ende jedes dieser Impulse beginnt der Zähler 14 von der »0«-Stellung, bis ein neuer Suchlauf beginnt. Null an zu zählen. Der Suchlauf ist beendet, wenn Hierbei wird sie vom Signal auf der Leitung 13 in die 65 der erste Bezugsimpuls eintrifft. Dies ist erst möglich, »1 «-Stellung gebracht. Die Leitung 22 bleibt also im wenn die Vergleichsperiode länger geworden ist als Regelbereich markiert, und die Kippstufe 30 bleibt in die Bezugsperiode. Da die Kippstufe I durch die der »O«-Stellung, so daß Impulse auf der Leitung 5 Rückflanken der Vergleichsimpulse gesteuert wird

und da diese Impulse relativ lang sind, tritt das Ende des Suchlaufs (Pfeil Ende), wie in F i g. 3 dargestellt, während eines Impulses der Vergleichsfrequenz ein.

Das sechste Signal in der F i g. 3 zeigt das Signal am »1 «-Ausgang der Kippstufe II, der ersten des Zählers 10. Bei Regelbetrieb bleiben die Kippstufen des Zählers 10 in der Stellung, in die sie bei dem vorhergehenden Suchlauf gebracht wurden. Es wird angenommen, daß der vorhergehende Suchlauf den Wert 13 ergeben hat, der durch die binäre Zahl 01011 dargestellt ist. Die Kippstufe II (Binärzahl 1) befindet sich also im »1 «-Zustand. Der Suchbefehl (Leitung 13) stellt alle Kippstufen auf Null zurück (Markierung RAZII-VI). Die erste Rückflanke am »O«-Ausgang der Kippstufe I nach dem Ende des Suchbefehls bringt die Kippstufe II in die »1 «-Stellung. Der Zähler 10 liefert somit an die Leitung 12 (F i g. 2) eine binäre »1«, und die Frequenz des Oszillators 2 nimmt infolgedessen um einen vorgegebenen Betrag ab. Mit dem darauf erfolgenden Vergleichsimpuls wird die Kippstufe / umgeschaltet, und der Zähler 14 beginnt zu zählen. Er kann aber keinen vollen Zählzyklus durchlaufen, wie oben erklärt. Der folgende Vergleichsimpuls stellt den Zähler 14 zurück und schaltet die Kippstufe II in den »0«-Zustand. Diese erzeugt dann am »1 «-Ausgang einen Impuls, der die folgende Kippstufe III (Binärstelle 2) betätigt. Deren Ausgangssignal ist das siebte Signal in F i g. 3.

Der folgende Vergleichsimpuls löst eine neue Vergleichsperiode bei dieser Frequenz des Oszillators 2 aus. Der nächste Impuls stellt den Zähler 14 auf Null, bevor er seinen Zählzyklus beendet hat und stellt ebenso auch die Kippstufe II in den »1 «-Zustand. Das Ausgangssignal hat nun den binären Wert 3, und die Frequenz des Oszillators vermindert sich wiederum um denselben Betrag.

Die Kippstufen IV bis VI arbeiten wie die Kippstufe III. Wenn die Kippstufen IV und V vor dem Suchlauf in der Stellung »1« sind, so werden sie durch den Suchbefehl, wie die Kippstufe II, auf »0« zurückgestellt. Wenn die Kippstufe VI vor dem Suchbefehl in der Stellung »0« ist, so bleibt sie wie die Kippstufe III in der Stellung »0«.

Es wird nun angenommen, daß die Vergleichsfrequenz kleiner als die Bezugsfrequenz ist, wenn das Ausgangssignal des Zählers 10 den binären Wert 3 hat. Während der Vergleichsperiode bei dieser Vergleichsfrequenz beendet der Zähler 14 seinen Zyklus und liefert den ersten Bezugsimpuls, der die Kippstufe 21 (Fig. 2) in den »0«-Zustand versetzt (Pfeil Ende, Fig. 3). Der Vergleichsimpuls, der am Ende dieser letzten Vergleichsperiode eintrifft, kann die Kippstufe I nicht mehr betätigen. Die Kippstufen II bis VI bleiben in der Stellung, in der sie am Ende des Suchlaufes (binärer Wert 3 oder 00011) waren. Der Zähler 14 wird nicht mehr vor Beendigung des Umlaufes auf Null zurückgestellt und liefert fortlaufend die Bezugsfrequenz an die Phasenvergleichsstufe 7.

Die Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Anordnungen nach F i g. 1 oder 2, in der das Signal, welches die Phasenvergleichsstufe 7 an die Leitung 8 gibt, nicht an den Oszillator 2 gelangt, um in diesem dem Einstellsignal, das der Digital-Analogwandler 11 auf der Leitung 12 liefert, überlagert zu werden, sondern unmittelbar an den Digital-Analogwandler 11, um dort der Spannung, die schrittweise erhöht wird, überlagert zu werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das Signal, welches die Phasenver gleichsstufe 7 liefert, selbst das maximale Potential als Signalkomponente. Dieses überlagert sich sowohl dem Regelsignal während des Ruhestandes als auch dem festen Signal während des Suchlaufes gemaß der vorliegenden Erfindung. Ein Ausführungsbeispiel eines hierfür geeigneten Digital-Analogwandlers zeigt Fig. 5. Ein Ausführungsbeispiel einer Phasenvergleichsstufe, welche das kombinierte Signal liefert, wird an Hand der F i g. 8 beschrieben.

ίο An Hand der F i g. 5 wird ein Ausführungsbeispiel der Vergleichsstufe 9, des Zählers 10 mit dem nachgeschalteten Digital-Analogwandler 11 und des Zählers 14 mit dem nachgeschalteten Impulsformer 28 beschrieben. Der Zähler 14 erhält über die Eingangsleitung 15 eine Steuerfrequenz von 1 MHz vom Festfrequenzgenerator 16. Der Zähler hat ein festes Teilungsverhältnis von 1:100. Er besteht aus drei Stufen. Die erste Stufe umfaßt zwei bistabile Kippstufen A und B, so daß sich ein Teilungsverhältnis von 1:4 ergibt. Die zweite Stufe bzw. dritte Stufe umfaßt je drei bistabile Kippstufen C, D, E bzw. F, G, H. Diese sind jeweils so geschaltet, daß sich ein Teilungsverhältnis von 1: 5 ergibt. Die Kippstufe A ist für die Eingangsfrequenz von 1 MHz ausgelegt und liefert an die Kippstufe B eine Frequenz von 50OkHz. Die Kippstufen B bis H (und die Kippstufen I bis VI der Vergleichsstufe 9 und des Zählers 10) sind Kippstufen mit mehreren Ausgängen.

In F i g. 6 ist eine dieser Kippstufen gezeigt. Sie hat zehn Klemmen, die mit 1 bis 10 bezeichnet sind. Die Klemmen 3 und 7 liegen an der Stromversorgung. Die Klemme 4 ist der Eingang. Die Steuerung der Kippstufe erfolgt durch negative Impulse. Die Zuführung der Impulse erfolgt über zwei Kondensatoren. Einerseits gelangt der Impuls an die Basis . eines Transistors 74, dessen Kollektor am »!«-Ausgang 6 liegt und an der Basis eines Transistors 75, dessen Emitter am anderen »1 «-Ausgang 8 liegt. Andererseits gelangt der Impuls an die Basis eines Transistors 76, dessen Kollektor an einem »0«-Ausgang 10 und an der Basis eines Transistors 77, dessen Emitter am anderen »0«-Ausgang 9 liegt. Für die Arbeitsweise als Zählstufe sind die Klemmen 1 und 6 und die Klemmen 5 und 10 miteinander verbunden.

Die Klemme 2 ist der Rückstelleingang. Positive Impulse zur Rückstellung werden der Basis eines Transistors 78 zugeführt, wodurch die Kippstufe in die Nullage gelangt, so daß die Markierung an den »!«-Ausgängen 6 und 8 verschwindet und dafür die »O«-Ausgänge 9 und 10 markiert werden.

Die Kippstufe B erhält Impulse mit einer Frequenz von 500 kHz und liefert am »0«-Ausgang 9 negative Impulse mit einer Frequenz von 250 kHz. Die beiden Kippstufen A und B teilen somit die Frequenz im Verhältnis 1:4.

In dem nachfolgenden Teiler mit dem Teilungsverhältnis 1:5 sind die Kippstufen C, D und E an die Ausgänge 9 der vorhergehenden Kippstufen angeschlossen. Es wird nun erklärt wie erreicht wird, daß die Kippstufen C, D und E nach fünf Eingangsimpulsen auf die Kippstufe C wieder ihre Grundstellung einnehmen. Der erste negative Ausgangsimpuls der Kippstufe B versetzt die Kippstufe E in den »0«-Zustand. Nach dem fünften Impuls gelangt die Kippstufe B in den »0«-Zustand, und deren »0«-Ausgang 9 wird positiv markiert. In diesem Augenblick ist auch der »0«-Ausgang 5 bis 10 der Kippstufe E positiv markiert. Diese Ausgänge sind

über Leitungen 31 und 32 an die beiden Eingänge Doppelimpuls am Ausgang der Kippstufe B. Eine einer UND-Schaltung 33 angeschlossen. Die Leitung Leitung 41 ist im ersten Teil von 2 μβ dieser Periode ist dabei über eine ODER-Schaltung 34 geführt, deren markiert (positiver Impuls) und ist im zweiten Teil Ausgangsleitung mit 35 bezeichnet ist. Der Ausgang von 2 με nicht markiert. In diesem Teil von 2 μβ Ueder UND-Schaltung 33 ist mit einer Leitung 36 ver- 5 fert die NOR-Schaltung 42 eine Markierung an ihrer bunden, die im Vielfach zu den Rückstelleingängen Ausgangsleitung 43. Diese Leitung ist über eine der Kippstufen C, D und E führt. In dem betrach- ODER-Schaltung 45, deren Ausgangsleitung mit 46 teten Moment gibt die UND-Schaltung 33 eine posi- bezeichnet ist, an die Rückstelleitung 44 angeschlostive Markierung an die Leitung 36 und stellt die drei sen. Die Kippstufen F, G und H werden somit nach Kippstufen auf Null zurück. Der nächste negative io fünf Eingangsimpulsen in dem angegebenen Teil von Impuls, den die Kippstufe B abgibt, ist der erste Im- 2 μβ zurückgestellt.

puls der nun folgenden Zählung. Dabei ist zu beach- Eine Leitung 39 α liegt an einem Eingang einer

ten, daß die Ausgangsimpulse der Kippstufe E eben- ODER-Schaltung 47, die mit einer UND-Schaltung falls positive Impulse sind, die während des fünften 48 mit Sperreingang so zusammengeschaltet ist, daß Doppel-Eingangsimpulses eines jeden Zyklus abge- 15 sich eine bistabile Kippschaltung ergibt. Der Ausgang geben werden. Die Frequenz der Ausgangsimpulse der ODER-Schaltung 47 liegt über eine Leitung 49 beträgt daher 250 : 5 = 50 kHz. Vom Ausgang 8 der an dem Eingang der UND-Schaltung 48. Deren Aus-Kippstufe können über eine Leitung 37 negative Im- gang ist über eine Leitung 50 mit einem Eingang pulse mit derselben Frequenz entnommen werden. einer UND-Schaltung 51 verbunden, deren Ausgang

Die dritte Stufe des Zählers 14, welche die Kipp- 20 an der Leitung 6 für die Bezugsfrequenz liegt. Eine stufen F, G und H enthält, arbeitet wie die vorher- Leitung 50 a liegt an dem anderen Eingang der gehende zweite Stufe. Es muß jedoch beachtet wer- ODER-Schaltung 47. Die Markierung auf der Leiden, daß die erste Kippstufe F keine positiven Im- tung 39 während der ersten vier Teile des Zyklus der pulse mit der Länge Vs, sondern negative Impulse mit Kippschaltungen F, G, H bewirkt ein Dauersignal im der Länge ⁴/s erhält. Die dritte Kippstufe H wird bei as Kreis 47-49-48-50, 50a-47. Dieses Signal wird nur dem fünften dieser Doppelimpulse (Vs negativ, Vs po- unterbrochen, wenn eine Markierung auf den Sperrsitiv) auf Null zurückgestellt. Negative Impulse mit eingang der UND-Schaltung 48 gelangt. An dem ander Länge von Vs einer Periode, d. h. mit einer deren Eingang der UND-Schaltung 51 liegt eine Lei-Frequenz von 10 kHz, gelangen von den miteinander tung 43 α. Während des Regelbetriebes, wenn der verbundenen Klemmen 1 bis 6 über die Leitung 39 30 Zähler 14 dauernd seine Endstellung erreicht, gelanvon einer NOR-Schaltung 42 und einer ODER-Schal- gen über die NOR-Schaltung 42 und die UND-Schaltung 45 zu den Kippstufen F, G und H zur zyklischen tung 51 Bezugsimpulse mit einer Länge von 2 μβ auf Zurückstellung und als Vergleichsfrequenz an die die Leitung 6. Phasenvergleichsstufe 7. Während des Suchlaufes wird der Zähler 14 durch

Über eine Leitung 38 können negative Impulse mit 35 die Impulse der Vergleichsstufe 9 auf der Leitung 20 der Frequenz 10 kHz direkt entnommen werden. bereits zurückgestellt, bevor die Zählung beendet ist.

Die Ausgangsimpulse der Kippstufe B mit der Fre- Die Leitung 20 ist mit der Rückstelleitung 52 verbunquenz 250 kHz haben eine Periodendauer von 4 μβ. den, die zum Rückstelleingang der Kippstufe B, zum Die negativen Rechteckimpulse am Ausgang 9 und anderen Eingang der ODER-Schaltung 34, zum andie positiven Impulse am Ausgang 8 haben eine 40 deren Eingang der ODER-Schaltung 45 und schließ-Länge von 2 μβ. — Die Impulse der Kippstufe E mit lieh zum Sperreingang der UND-Schaltung 48 führt, der Frequenz 50 kHz haben eine Periodendauer von Die Unterbrechung der Markierung auf der Leitung 20 μβ. Die positiven Impulse am Ausgang 9 und die 50 steuert die UND-Schaltung 51 undurchlässig, so negativen Impulse an den Ausgängen 8 und 1 bis 6 daß keine Impulse mehr auf die Leitung 6 gelangen, haben eine Länge von 4μ8. — Die Impulse der Kipp- 45 Die in F i g. 5 ebenfalls dargestellte Vergleichsstufe H mit der Frequenz 10 kHz haben eine Peri- stufe 9 wird nun beschrieben. Die Suchlauf-Kippstufe odendauer von 100 μβ, und die negativen Impulse an 21 dieser Vergleichsstufe 9 (Fig. 2) ist aus einer den Ausgängen 8 und 1 bis 6 haben eine Länge ODER-Schaltung 23 und einer UND-Schaltung 24 von 20 μβ. gleich wie die Kippschaltung im Teil 28 aufgebaut.

Die zuletzt genannten Impulse sind für die Phasen- 50 Nachdem der Suchbefehl über die Leitung 13 der Vergleichsstufe zu breit. Sie werden deshalb zur Ver- ODER-Schaltung 23 zugeführt wurde, ist die Auskürzung, auf 2 μβ mit den Impulsen der Kippstufe E gangsleitung 29 der UND_TSchaltung 24 dauernd mar- xmd'B .kombimert:· In dieser Breite· dienen sie zur- -kiert; urid'das Suchlauf-Signal· gelängt dauernd -arrdie · Rückstellung der dritten Zählerstufe. Sie werden Phasenvergleichsstufe 7. Eine Leitung 26 α vom Ausauch in der Stufe 28 in Nadelimpulse umgeformt und 55 gang der ODER-Schaltung 23 ist über einen Inverter dann der Phasenvergleichsstufe 7 zugeführt. 53 und die Leitung 22 mit dem »0«-Eingang der

Diese Umformung in Nadelimpulse wird nun be- Kippstufe 30 (I) verbunden. Im »1 «-Zustand der schrieben. Die Leitung 39 von Ausgang 1 bis 6 der Kippstufe 23-24, d. h. beim Suchlauf ist die Leitung der Kippstufe H und zwei Leitungen 40 und 41, die 22 nicht markiert.

jeweils von dem Ausgang 1 bis 6 der Kippstufe E und 60 Die Kippstufe 30 nach Fig. 2 ist hier die Kippdem Ausgang 8 der Kippstufe B kommen, sind an die stufe I, die genauso aufgebaut ist wie die Kippdrei Eingänge der NOR-Schaltung 42 angeschlossen. stufen B bis H des Zählers 14. Die Leitung 22 liegt Die Leitung 39 ist nicht markiert (negativer Impuls am Rückstelleingang dieser Kippstufe. Die Impulse im fünften Teil mit 20 μβ Länge des Zählzyklus C, der Vergleichsfrequenz gelangen über die Leitung 5 D, H). Dieser fünfte Teil erstreckt sich über die fünf 65 an den Eingang 4. Der »1«-Ausgang dieser Kippstufe Teile des Zählzyklus C, D, H. Eine Leitung 40 ist ist der Ausgang 1 bis 6, der keine Markierung abgibt, während des fünften Teils mit 4 μβ dieses Zyklus nicht wenn sie in der »0«-Stellung steht. Dieser Ausgang markiert. Dieser fünfte Teil erstreckt sich über einen liegt an der Leitung 20, der während des Suchlaufes

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jedesmal dann einen Rückstellimpuls an den Zähler Leitung 64 und verbinden diese über die Widerstände

14 abgibt, wenn ein Impuls auf der Leitung 5 die 66 bis 70 mit Masse. Die Leitung 64 ist mit der Basis

Kippstufe I in die »1 «-Stellung bringt. Der »O«-Aus- eines Verstärkertransistors 71 verbunden, an dessen

gang dieser Kippstufe ist der Ausgang 9, der ent- Emitter die Ausgangsleitung 12 liegt,

gegengesetzt markiert ist wie der »1 «-Ausgang 1 5 In die Leitung 6 ist vor die Phasenvergleichsstufe 7

bis 6. * - eine Inverterstufe 73 eingefügt.

In der Fig. 5 ist eine Vergleichsfrequenz von In den Fig. 7 und 9 sind zwei Ausführungsbei-10 kHz an der Leitung 5 angegeben. Das ist die spiele für die Phasenvergleichsstufe 7 gezeigt. Es wird Frequenz, die nach dein Suchlauf beim Regelbetrieb zuerst die einfachere Ausführung nach Fig. 9 ervorhanden ist. Der Suchlauf beginnt bei der höchsten io läutert.

Frequenz des Oszillators 2, und die Vergleichsfre- Über die Leitung 5 a gelangen die Impulse mit der quenz, die der einstellbare Zähler 3 abgibt, ist in die- Vergleichsfrequenz an die Basis eines Schalttransisem Augenblick größer als die Frequenz des Zählers stors 79. Dies sind positive Impulse mit Vs der Länge 14. Zum Beispiel: Wenn der Oszillator 2 einen Fre- einer Periode. Diese soll 10 kHz sein, wenn der Oszilquenzbereich von 2 bis 6 MHz hat, so beginnt er den 15 lator 2 im Regelbetrieb arbeitet, aber sie ist am An-Suchlauf immer bei 6 MHz. Ist der einstellbare Zäh- fang eines Suchlaufes höher. Der Kollektor des Tranler auf 3 MHz eingestellt, dann hat er ein Teiler-Ver- sistors 79 ist an eine Leitung 80 angeschlossen, an hältnis von 3 MHz: 10 kHz = 300. Bei Beginn des der ein Kondensator 81 liegt, der Sägezahnimpulse Suchlaufs liefert er also eine Vergleichsfrequenz von bildet, wenn der Transistor 79 zwischen den Ver-6 MHz : 300 = 20 kHz. In Abhängigkeit von jedem 20 gleichsimpulsen gesperrt ist. Während dieser Impulse Impuls, der über die Leitung 18 a dem Zähler 10 zu- legt der Transistor 79 diese Leitung an Masse, wogeführt wird (Ausgang 9 der Kippstufe I), vermindert durch der Kondensator 81 plötzlich entladen wird, dieser die Frequenz des Oszillators um einen be- Die maximale Spannung dieser Sägezahnimpulse bestimmten Betrag, z. B. (6-2) MHz : 32 = 125 kHz bei trägt etwa +3VoIt. Die Leitung 80 liegt an der einem Zähler 10 mit zweiunddreißig Stellungen. Da 25 Basis eines Transistors 82. Hierdurch wird dieser der einstellbare Zähler 3 auf das Teilungsverhältnis mehr oder weniger leitend gesteuert, sofern er nicht, 300 eingestellt wurde, nimmt die Vergleichsfrequenz wie unten beschrieben, gesperrt ist. Die Impulse mit schrittweise um 125 kHz : 300 = 0,4 kHz ab. Wenn der Vergleichsfrequenz werden über die Leitung 6 die Vergleichsfrequenz kleiner als 10 kHz geworden der Basis eines Schalttransistors 83 zugeführt. Dies ist, kann der Zähler 14 seinen Zählzyklus beenden, 30 sind schmale, negative Impulse mit einer Breite von und er liefert einen Bezugsimpuls an die Leitung 6. etwa 2 με, deren konstante Folgefrequenz 10 kHz be-Die Leitung 6a sperrt die UND-Schaltung 24 und trägt. Während des Suchlaufes treten diese Impulse stellt die Kippstufe 23-24 zurück. Auf der Leitung 22 nicht auf. Der Transistor 83 wird durch diese Impulse stellt sich eine dauernde Markierung ein, welche die abwechselnd leitend und gesperrt, so daß die Säge-Kippstufe I auf »0« zurückstellt. Diese Kippstufe 35 zahnspannung abgetastet wird.

spricht dann nicht mehr auf Vergleichsimpulse auf Die Kollektoren der Transistoren 82 und 83 sind

der Leitung 5 an. Die Leitung 20 wird nicht mehr miteinander über die in Serie geschalteten Dioden 84,

markiert, so daß der Zähler normal arbeiten kann, 85 verbunden. Der Kollektor des Transistors 83 liegt

d. h., er wird nicht vor dem Zyklusende zurückge- über einen Widerstand 86 an der Spannung +10 Volt,

stellt. Die Leitung 18 bleibt markiert, und der Zähler 40 und der Emitter liegt über einen Widerstand 87 an

10 bleibt auf dem erreichten Stand stehen. Der Masse. Die Widerstände sind so bemessen, daß wenn

Analog-Digital-Wandler 11 liefert eine diesem der Transistor 83 zwischen den Bezugsimpulsen lei-

Zählerstand entsprechende Einstellspannung an den tend ist, an seinem Kollektor etwa +5VoIt und

Oszillator 2. seinem Emitter + 4 Volt liegen. Die Spannung

Die Arbeitsweise des Zählers 10 mit den fünf bi- 45+4 Volt ist größer als die maximale Spannung von

nären Kippstufen II bis VI wurde in Verbindung mit +3 Volt, die bei der Abtastung der Sägezahnspan-

Fig. 3 beschrieben. Für die binäre Funktion dienen nung an die Basis des Transistors 82 gelangen kann,

die »1 «-Ausgänge 8 dieser Kippstufen. Zur Bildung Die Emitter der beiden Transistoren sind über eine

des Analogsignals in dem Digital-Analog-Wandler 11 Leitung 88 miteinander verbunden. Somit liegt, wenn

dient jeweils der »1 «-Ausgang 1 bis 6. 50 sich die Sägezahnspannung aufbaut, die Spannung

Der Digital-Analog-Wandler 11 nach Fig. 5 be- von +4VoIt am Emitter des Transistors 82 und steht aus ■ Schalttrjansistoren 54 bis 58, die von den sperrt diesen zwischen den Bezugsimpulsen. Die BeAusgängen 1 bis 6 der Kippstüfen II bis VI über die zugsimpulse sperren den Transistor 83. Dadurch wird Widerstände 59 bis 63 betätigt werden. Die Einstell- die Spannung von +4 Volt auf der Leitung 88 Unterspannung wird der Leitung 64 entnommen, die, wenn 55 brachen. Der Transistor 82 wird leitend und bildet alle Transistoren gesperrt sind, über den Widerstand den Stromkreis +10 Volt, Widerstand 86, Dioden 84 65 eine große Spannung erhält. Diese Spannung ist und 85, Kollektor und Emitter des Transistors 83, im Falle der Fig. 2 ein fester Wert (+10 Volt). Im Widerstand87, Masse. Der Transistor 82 ist in Ab-Falle der F i g. 4 wird sie der Ausgangsleitung 8 der hängigkeit vom jeweiligen Momentwert der Säge-Phasenyergleichsstufe 7 entnommen. In letztgenann- 60 zahnspannung mehr oder weniger leitend. Somit ertem Fall hat die Spannung dieselbe konstante Korn- gibt sich am Verbindungspunkt der Dioden 84 und ponente von 10 Volt und eine weitere konstante 85 eine mehr oder weniger große Spannung, die von Komponente, die während des Suchlaufes zweck- der jeweiligen Höhe der Sägezahnspannung abhängig mäßig ist oder im eingeregelten Zustand eine verän- ist. Diese Spannung.gelangt zum Kondensator 89, der derliche Komponente (Regelspannung). Die Transi- €5 über die Leitung 90 an den Verbindungspunkt dieser stören 54 bis 58, die jeweils über die Kippstufen II Dioden'angeschlossen ist, und wird dort gespeichert bis VT für die binären Werte 1, 2, 4, 8 und 16 ge- Diese' Spannung liegt beispielsweise zwischen +6 steuert werden, vermindern die Spannung auf der und +9VoIt. Die Spannung am Kondensator 89

11 12

kann sich wegen der Diode 84 nicht über den Tran- Transistor 99 leitend und erzeugt auf der Leitung 88 sistor 83 entladen, weil diese Diode an einer niedri- eine Spannung von ungefähr 4 Volt, um wie in der geren Spannung von etwa + 5 Volt liegt. Sie kann Anordnung nach F i g. 8 den Transistor 82 zu spersich auch nicht über den Transistor 82 entladen, weil ren. Zur selben Zeit sperrt die Spannung von ungedie Diode 85 über einen hohen Widerstand 91 an 5 fähr 5 Volt am Widerstand 86 den Transistor 100. einer Spannung von 10 Volt liegt, die höher als die Die Spannung am Kondensator 89 zwischen den Di-Signalspannung ist. öden 84 und 85 bleibt erhalten, da die Diode 85

Das Signal wird der Leitung 90 über die Zusam- durch die Spannung von 10 Volt, die am Ende des

menschaltung zweier Transistoren 92 und 92' ent- Widerstandes 91 liegt, gesperrt ist. Die Bezugsimpulse

nommen. Der Eingangswiderstand dieser Transistor- io sperren den Transistor 99, welcher die Transistoren

schaltung ist sehr hoch, damit sich der Kondensator 100 und 82 entsperrt. Der Transistor 100 liefert

nicht entlädt. In die Ausgangsleitung 8 ist ein Filter einen konstanten Strom, der sich aufteilt und einer-

93 eingefügt, das in Fig. 11 gezeigt ist. seits über den Widerstand 103 und andererseits über

Das Suchlaufsignal auf der Leitung 29 gelangt über die Dioden 84 und 85 zum Transistor 82 fließt. Der eine Zenerdiode 94 (3 Volt) an den Verbindungs- 15 Transistor 83 liefert einen Strom, der von dem jepunkt eines Widerstandes 95 mit einer Diode 96, weiligen Momentanwert der Sägezahnspannung abüber die die Spannung von +10 Volt an die Leitung hängig ist. Der Strom durch den Widerstand 87 ent-90 α gelegt wird. Während des Suchlaufes liegt ein hält die durch die Dioden 84 und 85 fließende Kom-Potential von etwa +5VoIt an der Leitung 29 der ponente. Die Differenz zwischen dem Strom vom Vergleichsstufe 9 (F i g. 4 oder 6), wodurch sich ein 20 Transistor 100 über die Diode 84 und dem Strom von Potential von 8 Volt hinter der Zenerdiode 94 und Transistor 82 über die Diode 85 ist der Differenzvon etwa 7,5 Volt hinter der Diode 96 auf der Lei- strom, der den Kondensator 89 lädt oder entlädt. Sotung90a ergibt. Das ist der Mittelwert der Regel- mit gibt es nur einen Punkt auf der Sägezahnkurve spannung, der sich nach dem Suchlauf ergibt. Da (den Mittelpunkt), in dem der Differenzstrom Null während des Suchlaufs keine Bezugsimpulse auftre- 35 gerade so groß ist, daß die unvermeidlichen Verluste ten, halten die Dioden 84 und 85 diese Spannung von des Kondensators zwischen den Bezugsimpulsen ausden Transistoren 83 und 82 fern. Nach dem Suchlauf geglichen werden. Entsprechend den jeweiligen Erwird die Markierung auf der Leitung 29 unter- fordernissen der Regelung verschiebt die Vergleichsbrochen, und die Spannung hinter der Diode 94 fällt stufe nach F i g. 7 die Phase des Momentanwertes der auf ungefähr 3 Volt. Die Diode 96 verhindert, daß 30 Sägezahnkurve so lange, bis die normale Phasenlage das Signal auf der Leitung 90 a ebenfalls auf 3 Volt eintritt und der Differenzstrom verschwindet. Auf fällt. diese Weise wird die dauernde Phasensynchronisation

Es wird nun die Phasenvergleichsstufe nach F i g. 7 erreicht. Wird die Stufe nach F i g. 7 in einer Schalbeschrieben. Die Impulse mit der Vergleichsfrequenz tung nach F i g. 2 verwendet, so ist die mittlere Spangelangen über die Leitung 5 a an den Transistor 79, 35 nung an dem Kondensator 89 etwa 5 bis 7 Volt, der auf der Leitung 80, die zum Kondensator 81 Diese Spannung wird der Zusammenschaltung der führt, eine Sägezahnspannung bildet. Die Spannung Transistoren 92 und 92' entnommen,
auf der Leitung 80 steuert den Kollektor-Emitter- Für die Zuführung der Regelspannung an den Osstrom des Transistors 82, wenn dieser nicht gesperrt zillator 2 der F i g. 2 ist es zweckmäßig, die Signale ist. Der Eingangstransistor 83 der Fig. 10 für das 40 auf der Leitung wieder zu invertieren und eine an-Bezugssignal ist in dieser Schaltung durch Transisto- dere Spannung zu verwenden. Hierzu ist ein Phasenren 99 und 100 ersetzt. Die negativen Impulse liegen umkehrtransistor 104 zwischen dem Transistor 92 an der Basis des Transistors 99, dessen Kollektor und dem Filter 93 eingefügt. Am Ausgang des Tranüber einen Widerstand 86 an +10 Volt und dessen sistors 104 erhält man eine Spannung von etwa 1,5 Emitter über den Widerstand 87 an Masse und über 45 bis 0,5 Volt.

die Leitung 88 am Emitter des Transistors 82 liegt. Die F i g. 7 zeigt noch ein weiteres Ausführungs-Die Basis des Transistors 100 liegt an einem Span- beispiel für die Zuführung des konstanten Suchlaufnungsteiler mit den Widerständen 101 und 102. Der signals. Die Suchlaufmarkierung an der Leitung 29 Emitter des Transistors 100 ist mit dem Kollektor des wird über eine Leitung 105 über eine Entkopplungs-Transistors 99 und mit dem Widerstand 86 verbun- 50 diode 106 dem Eingang des Transistors 104 zugeleiden. Der Kollektor des. Transistors 100 liegt über ' tet, um diesen zu sperren. Über eine andere Leitung ifem.;WiderstandiO3a^^ ,,.1Q7*.»nd,einJe.Entkqpplurigsidi0delO8'und einen.W.ir- 84/85 aiii Kollektor des Transistors 82. Der jeweilige ' derstand 109 wird diese Markierung· dem· Ausgang Momentwert der Sägezahnspannung wird wie in des Transistors 104 zugeführt, um dort eine konstante F i g. 10 am Verbindungspunkt der beiden Dioden 55 Spannung von 1 Volt zu erzeugen,
gebildet und gelangt über die Leitung 90 an den Das Ausgangsfilter 93 (Fig. 9) der Stufe nach Kondensator 89. Der Momentwert der Sägezahn- F i g. 7 und 8 enthält zwei abgestimmte Kreise 110 spannung steuert nicht mehr die an dem Kondensa- und 111, welche die Frequenz von 10 kHz sperren, tor liegende Spannung, sondern einen Lade-(Entlade-) um zu verhindern, daß der Oszillator 2 mit dieser Strom. 60 Frequenz moduliert wird. Zeitglieder 112 und 113

Zwischen den negativen Bezugsimpulsen ist der dienen zur Verbesserung der Filterwirkung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunpen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Einstellen und Konstanthalten der Frequenz eines Oszillators, bei der zur Phasenregelung (Feinregelung) die Frequenz eines hochgenauen Festfrequenzgenerators über einen festen Zähler und die einzuregelnde Frequenz über einen einstellbaren Zähler auf eine Phasenvergleichseinrichtung gegeben werden, deren Ausgangssignal auf den Oszillator einwirkt und bei der Frequenzwechsel (Grobeinstellung) durch Neueinstellung des Oszillators und des einstellbaren Zählers erfolgen, bei der nur der einstellbare Zähler manuell betätigbar ausgebildet ist und bei der bei jedem Frequenzwechsc! die Zähler auf Null gestellt werden und danach die Frequenz des Oszillators, beginnend bei der höchsten Frequenz, schrittweise so lange erniedrigt wird, bis der feste Zähler seinen Endwert erreicht, bevor der einstellbare Zähler seinen Endwert erreicht hat (Suchbetrieb) und bei der dann die Phasenvergleichseinrichtung angeschaltet wird (Regelbetrieb), nach Hauptpatent 1 516 769, dadurch gekennzeichnet, daß während des Suchbetriebes die Frequenz des Oszillators (2) nach jedem zweiten Erreichen des Endwertes des einstellbaren Zählers (3) erniedrigt wird und nach dem Erreichen des dazwischenliegenden Endwertes der Frequenzvergleich vorgenommen wird, und daß die Phasenvergleichseinrichtung (7) während des Suchbetriebes so gesteuert wird, daß sie die der Mitte ihres Regelbereiches entsprechende Regelspannung abgibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung der Einstellspannung überlagert wird.