DE2238964A1

DE2238964A1 - Frequenzregelanordnung

Info

Publication number: DE2238964A1
Application number: DE19722238964
Authority: DE
Inventors: Joel Dr Ing Korn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1972-08-08
Filing date: 1972-08-08
Publication date: 1974-02-28
Also published as: DE2238964B2; DE2238964C3

Description

Frequenzregelanordnung Die Erfindung betrifft eine Frequenzregelanordnung, die die Frequenz eines Oszillators mit Hilfe der Frequenz eines Vergleichsoszillators regelt und die Regelgrösse durch ein in tegrierendes Glied speichert.
Es ist aus der DT-AS 1 169 506 eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der eine in einem integrierenden Glied gespeicherte und eine durch einen Frequenz- oder Phasendiskr4minator erzeugte Regelgrösse zum Nachstellen des Oszillators verwendet wird. Die jeweils auftretende Regelgrösse wird nach Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Steuerwicklung eines als Speicher vorgesehenen Transfluxors zugeführt.
Die Ausgangswicklung des Transfluxors ist als Steuerglied für die Nachstimmung des zu regelnden Oszillators geschaltet.
Zur Feststellung und Auswertung der Richtung oder des Vorzeichens der Frequenzverstimmung sind besondere und aufwendige Einrichtungen erforderlich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Frequenzregelanordnung zu schaffen, die die Frequenz eines Oszillators mit Hilfe der Frequenz eines Vergleichsoszillators regelt und sehr einfach zu verwirklichen ist. Die Frequenz des zu regelnden Oszillators soll im Rahmen seiner eigenen Fehlergrenzen konstant bleiben, wenn die Vergleichsfrequenz ausfällt. Die Regelung soll Integralcharakter haben und die Anordnung integrierbar sein.
Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch: a) einen Frequenzkomparator mit einer bistabilen Eingang stufe, deren Setzeingang die Vergleichsoszillatorspannung und deren Rückstelleingang die zu regelnde Oszillatorschwingung zugeführt wird und zwei komplementären Ausgängen mit nachgeschalteten Integriergliedern, an denen entsprechend der Frequenzdifferenz komplementäre sägezahnförmige Spannungen auftreten, b) einen reversiblen n-stufigen Binärzähler mit getrennten Takteingängen für Vorwärts- und Rückwärtszählen dessen Eingänge mit den Ausgängen des Frequenzkomparators verbunden sind und c) an den Ausgängen des Binärzählers binär gestaffelte Abfragewiderstände, die eine der Frequenzdifferenz proportionale Gleichspannung liefern und mit dem Stellglied des geregelten Oszillators verbunden sind.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild der erfindungsgemässen Frequenzregelanordnung. Darin sind GO der zu regelnde Oszillator, VO der Vergleichsoszillator, FK der Frequenzkomparator mit zwei Eingängen, BZ der Binärzähler mit ebenfalls zwei Eingängen Ti und T2.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Frequenzkomparators.
Den Eingang des eigentlichen Komparators bildet eine bistabile Stufe BS, vor deren Eingänge zur Verbesserung der Wirkungsweise jeweils noch ein Rechteck-Impulsformer IFl und 1F2 und ein Differenzierglied DSI und DS2 geschaltet sind.
An die beiden Ausgänge sind Integrierschaltungen IS1 und IS2 angeschlossen, die die dort auftretenden Impulsfolgen in Sägezahnspannungen umwandeln.
In Erweiterung des Erfindungsgedankens können dann Differenzieranordnungen DS3 und DS4 nachgeschaltet werden, die aus den Sägezahnspannungen Nadelimpulse machen.
Anhand der Fig. 3 und 4 in Verbindung mit der Fig. 2 wird die Wirkungsweise der Erfindung beschrieben. Dazu sind in Fig. 2 die Punkte zwischen den einzelnen Teilschaltungen des Frequenzkomparators wie folgt benannt: Der Eingang für die zu regelnde Frequenz heisst a, der für die Vergleichsfrequenz b, die entsprechenden Punkte nach den Impulsformern IF1 und IF2 c und d und diePunkte an'aen beiden Eingängen der bistabilen Stufe BS e und f. Die Ausgänge der bistabilen Stufe BS sind g und h genannt, die Ausgänge der nachgeschalteten Integrierstufen IS1 und IS2 k und m, die Ausgänge des Frequenzkomparators nach den Differenzieranordnungen DS3 und DS4 n und p. Mit den gleichen Buchstaben sind die entsprechenden Spannungs-Zeit-Diagramme in Fig. 3 und 4 bezeichnet.
Die negativen Nadelimpulse aus der Vergleichsfrequenz (Diagramm f) setzen die bistabile Eingangsstufe des Komparators, die negativen Nadel impulse aus der zu regelnden Frequenz stellen sie zurück.
In Fig. 3 ist der Fall dargestellt, dass die zu regelnde Oszillatorfrequenz grösser als die Vergleichsfrequenz ist, in Fig. 4 der Fall, dass die Vergleichsfrequenz grösser als die Oszillatorfrequenz ist.
Aus Fig. 3 ergibt sich, dass am Ausgang n des Frequenzkomparators in Fig. 2 negative, am Ausgang p positive Nadelimpulse auftreten, wenn die am Eingang a angelegte Schwingung eine höhere Frequenz als die am Eingang b angelegte hat. Diese Nadelimpulse werden erfindungsgemäss auf die Eingänge eines reversiblen n-stufigen Binärzählers (BZ in Fig. i) gegeben, zum Beispiel wird n mit dem Vorwärtszähleingang und p mit dem Rückwärtszähleingang verbunden. Wenn der Zähler positive Impulse verarbeitet wird er im Falle des in Fig. 3 dargestellten Zustandes rückwärts zählen und die Gleichspannung an den an seinen Ausgängen angeschalteten Abfragewiderständen wird beispielsweise kleiner. Dadurch kann dann, wie in Fig.
1 angegeben, das Stellglied des zu regelnden Oszillators beeinflusst werden.
Bei gleicher Schaltung, wie oben angegeben, wird der Zähler im Falle des Zustandes nach Fig. 4 vorwärts zählen, die Gleichspannung an seinem Ausgang wird steigen und das Stellglied des zu regelnden Oszillators wird in umgekehrterWeise beeinflusst.
Sind die zu regelnde Frequenz und die Vergleichsfrequenz gleich, treten an den Ausgängen n und p des Frequenzkomparators keine Impulse auf 1 da die Sägezahnspannungen an --k-und m verschwinden, und der Zähler bleibt stehen.
Wenn die Vergieichsfrequenz ausfällt, treten ebenfalls keine Sägezahnspannungen mehr auf und der Zähler bleibt auch in diesem Fall stehen, die Frequenz des zu regelnden Oszillators bleibt im Rahmen seiner Fehlergrenzen konstant.
Die Frequenz der Sägezahnspannungen und die der daraus abgeleiteten Taktfrequenz ist gleich der Differenz zwischen der zu regelnden und der Vergleichsfrequenz. Daher ist die Regelgeschwindigkeit proportional der Frequenzabweichung.
Das ist das Kennzeichen für eine Integrairegelung.
Ein Binärzähler mit zwei getrennten Takteingängen für Vorwtrts- und Rückwärtszählen ist in "RCA digital integrated circuits. File No. 503" Seite 22 und Seite 27 dargestellt und beschrieben. Gelangen positive Taktimpulse auf den Takteingang Tl, so zählt der Zähler vorwärts. Gelangen positive Taktimpulse auf den Takteingang T2, bo zählt der Zähler rückwärts.
Es ist ein Frequenzkomparator aus der Offenlegungsschrift 2 020 784 zur Ermittlung von phasen- und frequenzabhängigen Steuergrössen zwischen zwei voneinander unabhängig erzeugten Oszillatorschwingungen bekannt, bei der die Richtung der Phasen- und Frequenzverschiebung zwischen den zwei Schwingungen vorzeichenrichtig erhalten wird. Dabei wird als Frequenzkomparator eine bistabile Kippstufe verwendet, deren Setzeingang die eine Oszillatorschwingung und deren Ruckstelleingang die andere Oszillatorschwingung zugeführt werden, und die bei verschiedenen Frequenzen der Schwingungen am Ausgang der bistabilen Kippstufe auftretende Rechteckspannung mit variablem Tastverhältnis durch ein Tiefpassfilter derartig geglättet wird, dass am Ausgang des Tiefpassfilters eine sägezahnförmige Spannung entsteht, deren Frequenz proportional die Differenzfrequenz und deren Amplitudenänderung proportional der Phasendifferenz zwischen den beiden Oszillatorschwingungen ist. Dieser Frequenzkomparator hat lediglich einen Ausgang, im Gegensatz zu der erfindungsgemässen Anordnung, bei der der Komparator zwei zueinander komplementäre Ausgänge besitzt.

Claims

Patentansprüche

X Frequenzregelanordnung, die die Frequenz eines Oszillators mit Hilfe der Frequenz eines Vergleichsoszillators regelt und die Regelgrösse durch ein integrierendes Glied speichert, gekennzeichnet durch a) einen Frequenzkomparator mit einer bistabilen Eingangsstufe, deren Setzeingang die Vergleichsoszillatorspannung und deren Rückstelleingang die zu regelnde Oszillatorschwingung zugeführt wird und zwei komplementären Ausgängen mit nachgeschalteten Integriergliedern, an denen entsprechend der Frequenzdifferenz komplementäre sägezahnförmige Spannungen auftreten, b) einen reversiblen n-stufigen Binärzähler mit getrennten Takteingängen für Vorwärts- und Rückwärtszählen, dessen Eingänge mit den Ausgängen des Frequenzkomparators verbunden sind, c) an den Ausgängen des Binärzählers binär gestaffelte Abfragewiderstände, die eine der Frequenzdifferenz proportionale Gleichspannung liefern und mit dem Stellglied des geregelten Oszillators verbunden sind.
2. Frequenzregelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor die Eingänge der bistabilen Eingangsstufe Rechteckimpulsformer vorgeschaltet sind.
3. Frequenzregelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Rechteckimpulsformer und die Eingänge der bistabilen Eingangsstufe Differenzierschaltungen geschaltet sind.
4. Frequenzregelanordnung nach den Ansprüchen -1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die zwei Ausgänge des Frequenzkomparators und die zwei Eingänge des Binärzählers Differenzierschaltungen geschaltet sind. Leerseite