DE3540178A1

DE3540178A1 - Schaltungsanordnung zur phasenregelung

Info

Publication number: DE3540178A1
Application number: DE19853540178
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Boenisch; Michael Dipl Ing Joch
Original assignee: Telefonbau und Normalzeit GmbH
Current assignee: Telenorma GmbH
Priority date: 1985-11-13
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1987-05-21

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Phasenregelung eines Taktgenerators bezogen auf einen Referenztakt, wobei die Referenztaktquelle und der Taktgenerator evtl. unter Zwischenschaltung jeweils eines Frequenzteilers mit einem Phasenvergleicher verbunden sind, welcher ein die Größe der Phasenabweichung kennzeichnendes Spannungssignal erzeugt, welches über ein Tiefpaßfilter dem spannungsgesteuerten Taktgenerator zugeführt wird.

Die Aufgabe einer derartigen Schaltungsanordnung besteht darin, die Phasenlage eines Taktgenerators mit der Phasenlage und der Frequenz eines Referenztaktes in Übereinstimmung zu bringen. Mit Hilfe des Phasenvergleichers, welchem die Taktimpulse des Referenztaktes und die vom Taktgenerator erzeugten Taktimpulse zugeführt werden, wird ein Spannungssignal erzeugt, dessen Höhe die Größe der Abweichung der beiden Phasenlagen voneinander kennzeichnet. Zur Dämpfung des Regelvorganges wird dieses Spannungssignal über ein Tiefpaßfilter geführt und dient anschließend zur Steuerung des spannungsgesteuerten Taktgenerators. Je nach Höhe des Spannungssignals erfolgt eine Verschiebung der Phasenlage der Taktimpulse innerhalb des Taktgenerators.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits bekannt. So wird in dem Datenblatt "Voltage Controlled Crystal Oscillator" 8280 der Firma Osa Oscilloquartz, SA, CH-2002 Neuchatel 2, Schweiz, von 1982, der Einsatz dieses Bausteins in einer Phasenregelschleife beschrieben. Angaben über den Aufbau des Phasenvergleichers lassen sich dieser Druckschrift nicht entnehmen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Schaltungsanordnung für einen Phasenvergleicher im Rahmen der Phasenregelung eines Taktgenerators anzugeben, welche einen einfachen Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Phasenvergleicher gebildet wird aus:
a) Einer Kippstufe, welche von dem Referenztakt freigegeben und von dem Takt des Taktgenerators in die eine oder in die andere Lage gekippt wird,
b) einem Zähler, dessen vorwärtszählender Eingang mit dem einen Ausgang und dessen rückwärtszählender Eingang mit dem anderen Ausgang der Kippstufe verbunden ist und
c) einem Digital/Analog-Wandler, dessen Eingänge mit den Ausgängen des Zählers verbunden sind.

Durch die digitale Erzeugung des Spannungssignals wird nicht nur ein einfacher Aufbau des Phasenvergleichers sondern in Verbindung mit den Unteransprüchen weitere Vorteile erreicht.

So besteht eine Weiterbildung der Erfindung darin, daß zwischen die beiden Ausgänge der Kippstufe und die beiden Eingänge des Zählers jeweils ein Koindenzgatter geschaltet ist, wobei beide vom inversen Referenztakt freigegeben werden. Hierdurch wird erreicht, daß bei Ausfall des Referenztaktes die augenblickliche Zählerstellung so lange erhalten bleibt, bis der Referenztakt wieder anliegt.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht auch darin, daß nach Einschalten der Betriebsspannung der Zähler auf diejenige Zählerstellung eingestellt und für eine vorgegebene Zeit gehalten wird, welche dem Mittelwert des Spannungssignals entspricht.

Hierdurch wird ein sicherer Anlauf des Taktgenerators erreicht.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches in der Zeichnung dargestellt ist.

Dabei wird davon ausgegangen, daß der Referenztakt R und der vom Taktgenerator erzeugte Takt T jeweils eine Frequenz von 8,192 MHz aufweist. Die beiden Takte werden den Frequenzteilern T 1 bzw. T 2 zugeführt, welche an ihrem Ausgang jeweils einen Takt von 2 kHz erzeugen. Der Ausgang der Frequenzteiler ist mit dem Eingang einer Kippstufe K verbunden. Die Kippstufe K kann beispielsweise als sogenanntes D-Flip-Flop ausgebildet sein. Dabei ist der Ausgang des Frequenzteilers T 1 mit dem Takteingang und der Ausgang des Frequenzteilers T 2 mit dem D-Eingang der Kippstufe K verbunden. Durch die Verwendung von Frequenzteilers wird eine Tiefpaßwirkung der Regelschleife erreicht und auf diese Weise Störeinflüsse vermieden.

Der eine Ausgang der Kippstufe K ist über ein NAND-Gatter G 1 mit dem vorwärtszählenden (V) und der andere Ausgang der Kippstufe K über das NAND-Gatter G 2 mit dem rückwärtszählenden Eingang R des Zählers Z verbunden. Die beiden NAND-Gatter G 1 und G 2 weisen einen zweiten Eingang auf, welchem über die Umkehrstufe U der heruntergestellte Referenztakt R zugeführt wird.

Hierdurch wird erreicht, daß die NAND-Gatter G 1 und G 2 gesperrt werden, wenn der Referenztakt R ausfällt. Dies hat den Stillstand des Zählers Z zur Folge.

Besteht keine Abweichung zwischen den Phasen der beiden Takte R und T, so wird die Kippstufe K ständig hin-und hergeschaltet, wodurch der Zähler Z jeweils einen Vorwärtszählimpuls und anschließend einen Rückwärtszählimpuls erhält. Auf diese Weise beharrt der Zähler Z auf einer Stellung, welche dem Mittelwert des Spannungssignals für den Taktgeber TG entspricht. Bei Abweichung können nun je nach Regelcharakteristik auch mehrere Vorwärts- oder Rückwärtsimpulse nacheinander auftreten, wodurch sich der Zähler Z von derjenigen Stellung entfernt, welche dem Mittelwert des Spannungssignals entspricht. Je nach Abweichung der Phasenlage der beiden Takte voneinander erreicht der Zähler eine Zählerstellung, welche einem größeren oder kleinerem Spannungssignal als dem Mittelwert desselben entspricht. Im Externfall wird die Anfangs- bzw. End-Stellung des Zählers Z erreicht. Dies wird von der Überwachungssschaltung W festgestellt, die in diesem Fall ein Sperrsignal für die NAND-Gatter G 1 und G 2 erzeugt, welches dem dritten Eingang dieser Gatter zugeführt wird. Außerdem erzeugt die Überwachungsschaltung W ein Warnsignal AL zum Zeichen, daß die Phasenregelung nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet. Dies ist der Fall, wenn entweder die Phasenlage des Referenztaktes R oder die Phasenlage des Taktes T zu stark voneinander abweichen.

Die Ausgänge des Zählers Z sind mit den Eingängen eines Digital/ Analog-Wandlers D verbunden, wobei der Zähler Z beispielsweise maximal 256 Zählschritte aufweist. In diesem Fall sind acht Ausgänge vorhanden. Die am Eingang des Digital/Analog-Wandlers D anliegenden Zählschrittinformationen in Form von Binärworten werden von Digital/Analog-Wandler D in entsprechende Spannungswerte umgewandelt, welche über ein Tiefpaßfilter TP dem spannungsgesteuerten Taktgenerator TG zugeführt werden. Erhält der Taktgeber TG ein Spannungssignal, welches dem Mittelwert entspricht, so findet in dem Taktgenerator TG keine Verschiebung der Phase der Taktflanken statt. Je nach Abweichen der Zählerstellung vom Mittelwert des Spannungssignals wird ein entsprechend größeres bzw. kleineres Spannungssignal erzeugt, welches den Taktgenerator TG zum Verschieben der Taktflanke in der einen bzw. in der anderen Richtung veranlaßt. Durch das dazwischengeschaltete Tiefpaßfilter TP wird der Regelvorgang gedämpft, so daß die Regelvorgänge nicht zu schnell ablaufen, d. h. starke Phasensprünge vermieden werden.

Bei Einschalten der Betriebsspannung wird über die Leitung RT ein Rücksetzsignal erzeugt, welches das Einstellen des Zählers Z auf eine Stellung veranlaßt, welche dem Mittelwert des Spannungssignals entspricht, indem die einzelnen Kippstufen des Zählers Z durch Einschreiben eines entsprechenden Datenwortes eingestellt werden.

Das Festhalten des Zählers Z in derjenigen Stellung, welche dem Mittelwert des Spannungssignals entspricht, muß so lange erfolgen, bis der Taktgeber TG eingeschwungen ist. Ebenso können über jeweils einen vierten Eingang die Gatter G 1 und G 2 für eine gewisse Zeit nach Wiederkehr des Referenztaktes R gesperrt werden, um nach einem Ausfall des Referenztaktes Störungen zu vermeiden.

Die beschriebene Schaltungsanordnung kann beispielsweise dazu benutzt werden, den internen Taktgenerator eines Fernmeldevermittlungssystems auf den ankommenden Synchrontakt einer Datenübertragungsleitung einzuphasen. Das Rücksetzsignal RT kann dabei von dem Rücksetzsignal der Vermittlungsanlage beim Einschalten der Betriebsspannung derselben abgeleitet werden.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Phasenregelung eines Taktgenerators bezogen auf einen Referenztakt, wobei die Referenztaktquelle und der Taktgenerator evtl. unter Zwischenschaltung jeweils eines Frequenzteilers mit einem Phasenvergleicher verbunden sind, welche ein die Größe der Phasenabweichung kennzeichnendes Spannungssignal erzeugt, welches über ein Tiefpaßfilter dem spannungsgesteuerten Taktgenerator zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenvergleicher gebildet wird aus:
a) Einer Kippstufe (K), welche von dem Referenztakt (R) freigegeben und von dem Takt des Taktgenerators (T) in die eine oder in die andere Lage gekippt wird,
b) einem Zähler (Z), dessen vorwärtszählender Eingang mit dem einen Ausgang und dessen rückwärtszählender Eingang mit dem anderen Ausgang der Kippstufe (K) verbunden ist und
c) einem Digital/Analog-Wandler (D), dessen Eingänge mit den Ausgängen des Zählers (Z) verbunden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippstufe (K) durch ein D-Flip-Flop gebildet wird, dessen D-Eingang mit dem Ausgang des Taktgenerators (T) und dessen Takteingang mit der Referenztaktquelle (R) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Ausgänge der Kippstufe (K) und die beiden Eingänge des Zählers (Z) jeweils ein Koinzidenzgatter (G 1, G 2) geschaltet ist, wobei beide vom inversen Referenztakt (R) freigegeben werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenzgatter (G 1, G 2) jeweils einen dritten Eingang aufweisen, welcher mit einer Zählüberwachungsschaltung (W) verbunden ist, wobei die Zählüberwachungsschaltung (W) ein Signal erzeugt, wenn der Zähler (Z) seine Anfangs- oder End-Stellung erreicht.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einschalten der Betriebsspannung der Zähler (Z) auf diejenige Zählerstellung eingestellt und für eine vorgegebene Zeit gehalten wird, welche dem Mittelwert des Spannungssignals entspricht.