DE3587141T2 - Zentrierschaltung eines spannungsgesteuerten oszillators. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Phasenregelkreise und spezieller auf eine Vorrichtung zur Zentrierung eines spannungsgesteuerten Oszillators (voltage control oszillator VCO).
• Die Verwendung von Phasenregelkreisen in unterschiedlichen Nachrichtensystemen ist dem Stand der Technik entsprechend wohlbekannt. Ein typischer Phasenregelkreis besteht aus einem Phasenkomparator, einem Schleifenfilter und einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO). Der Phasenkomparator vergleicht die Phase eines als Referenzsignal dienenden Eingangssignals mit der Phasenlage des VCOs und erzeugt eine Fehlerspannung, die zur Ansteuerung des VCOs benutzt wird, bis dessen Phase mit der des Eingangsreferenzsignales übereinstimmt. Es ist wünschenswert, einen möglichst großen Dynamikbereich der Korrekturspannung zu haben. Das würde eine bestmögliche Anpassung an Phasenübergänge und Frequenzänderungen des Referenzsignales ermöglichen.
• Die Fertigungstechnologie von integrierten Schaltkreisen bedingt normalerweise beim Aufbau von VCO-Schaltungen Streuungen der Eigenfrequenz (fc) um ± 8%. Zusätzlich hat der zeitbestimmende Kondensator, der ein integraler Bestandteil einer VCO-Schaltung ist, eine Toleranz von ± 5%. Im Ergebnis dessen wird die Eigenfrequenz der VCO-Schaltung um ± 13% streuen. Diese Streuung bedeutet, daß, wenn der Phasenregelkreis auf ein Eingangssignal mit einer bestimmten Frequenz abgestimmt wird, die VCO-Schaltung über die Beeinflussung der Korrekturspannung an ihrem Eingang auf dieselbe Frequenz eingestellt wird, wobei diese Einstellung einen großen Teil des verfügbaren Spannungsbereiches verbraucht und damit den Dynamikbereich des Phasenregelkreises in Bezug auf dessen Reaktion auf Phasen- und/oder Frequenzänderungen des Eingangssignals begrenzt.
• In der Vergangenheit stellte die Nutzung selbst großer Teile des verfügbaren spannungsbereiches kein Problem dar, da lineare Schaltungen so ausgelegt waren, daß Spannungen mit Potentialdifferenzen von mindestens 10 Volt zum Einsatz kamen. In Fällen, in denen ein optimaler Bereich eingestellt werden mußte, wurde ein Potentiometer eingesetzt, mit dem die VCO-Schaltung unter der Bedingung, daß die Eingangsspannung in der Mitte des zulässigen Bereiches liegt, auf die gewünschte Frequenz eingestellt wurde.
• Es gibt verschiedene Technologien, bei denen der Spannungsbereich, der für die Einstellung der VCO-Schaltung zur Verfügung steht, relativ klein ist. Zum Beispiel ist in einem VLSI-Schaltkreis nur eine Potentialdifferenz von 4,5 Volt oder weniger verfügbar. Zusätzlich werden im Rahmen der CMOS-Technologie Anstrengungen unternommen, Schaltkreise aufzubauen, die logische Schaltungen, Prozessoren und Speicher enthalten. Man nimmt an, das diese Entwicklungen möglicherweise größere Streuungen in der Eigenfrequenz (fc) einer VCO-Schaltung mit sich bringen werden. Tatsache ist, daß wenn der Integrationsgrad und/oder die Anzahl der Bauelemente auf einem einzelnen Chip ansteigt, man dann davon ausgehen muß, daß die Streuungen in der Eigenfrequenz der VCO-Schaltung auch zunehmen. Die Verwendung eines Potentiometers zur manuellen Einstellung der Zentralfrequenz ist keineswegs wünschenswert. Im Zusammenhang mit der Streuung der Eigenfrequenz der VCO-Schaltung und dem begrenzten Bereich für die Korrekturspannung wird klar, daß wirksame Verfahren für die Einstellung der Zentralfrequenz des VCO benötigt werden.
• Die Europäische Patentanmeldung 0 051 473 offenbart einen Phasenregelkreis, der zwei Mittel zur Erkennung der Phasenlage (eines mit einer schmalen Bandbreite und eines mit einer größeren Bandbreite) sowie eine automatische Umschaltvorrichtung enthält, die so zwischen den Phasendetektoren umschaltet, daß zur schnellen Einstellung innerhalb eines großen Frequenzbereiches der Phasenregelkreis den Detektor mit der großen Bandbreite einsetzt und anschließend zur Verringerung des Rauschens der Frequenzanpassung auf den Detektor mit der schmalen Bandbreite umgeschaltet wird.
• Die Europäische Patentanmeldung 0 115 234 offenbart einen Phasenregelkreis der zur Synchronisation eine Impulsfolge einsetzt, die über zwei Schwellwertdetektoren (Spannung kleiner als V1 oder größer als V2) in den Regelkreis eingekoppelt wird und einen Binärzähler inkrementiert oder dekrementiert, der die Ausgangsfrequenz der VCO-Schaltung mittels eines Digital-Analogumsetzers steuert. Das Eingangssignal der Schwellwertdetektoren ist das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Ausgang eines Phasendetektors, der sowohl die Ausgangsfrequenz der VCO-Schaltung als auch die Impulsfolge berücksichtigt, mit einer Referenzspannung, wobei die Erzeugung der Referenzspannung nicht offenbart wird. Die Abstimmung der Referenzspannung gestattet die Abstimmung der Eigenfrequenz der VCO-Schaltung, die durch die Toleranzen der Werte der Quarze und der Kapazitäten, die in der VCO- Schaltung verwendet werden, nötig wird. Obwohl nicht offenbart, wird für die Erzeugung der Referenzspannung wahrscheinlich ein Potentiometer verwendet werden müssen, das man dann manuell einzustellen hat.
• Folglich gibt es dem aktuellen Stand der Technik entsprechend keinen Phasenregelkreis, der eine Schaltung enthält, welche die automatische Voreinstellung der Eigenfrequenz der VCO-Schaltung mit einer Steuerspannung gestattet, so daß der später verfügbare Spannungsbereich zur Abstimmung des Phasenregelkreises auf variable Eingangsdaten maximal ist.
• Es ist deshalb die allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Phasenregelkreis zur Verfügung zu stellen, der effizienter arbeitet als es bisher möglich ist.
• Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine PLL-Schaltung zur Verfügung zu stellen, die eine Vorrichtung und ein Verfahren enthält um fc (Zentralfrequenz) des VCOs automatisch einzustellen.
• Zu Beginn eines Einstellvorganges wird der VCO in dem Phasenregelkreis so gesteuert, daß er auf der Frequenz eines örtlichen Quarzes arbeitet. Vorzugsweise ist diese Frequenz gleich der Nennfrequenz des Eingangssignales. Es wird eine Fehlerspannung abgeleitet und mit der Spannung verglichen, die für die Steuerung des VCO zur Verfügung steht. Vorzugsweise sollte die Spannung sich in der Mitte des zur Verfügung stehenden Bereiches befinden. Falls die Fehlerspannung nicht innerhalb des zulässigen Toleranzbereiches liegt, wird ein Zählermittel aktiviert, das einen Vorspannstrom für den VCO liefert. Der Vorgang der Abstimmung des VCOs auf die Quarzfrequenz und der Vergleich der Korrektur- oder Fehlerspannung wird solange wiederholt, bis das Vergleichsmittel erkennt, daß die Korrekturspannung des VCOs in den zulässigen Toleranzbereich fällt, woraufhin dann der geeignete Vorspannstrom in das Zählermittel eingespeist wird.
• In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung werden Mittel bereitgestellt, die ein Signal ausgeben, das anzeigt, daß der Einstellvorgang abgeschlossen ist und auf die normale Arbeitsweise des Phasenregelkreises freigegeben ist.
• Genauer gesagt beinhaltet die vorliegende Erfindung die Schaltung eines Phasenregelkreises zur Wiederherstellung der Taktfrequenz von auf einer Eingangsleitung anliegenden Daten, umfassend:
• - einen lokalen Quarz,
• - einen Oszillator mit einem Ausgangsanschluß, der auf einer Frequenz schwingt, die eine Funktion einer Eingangsspannung ist,
• - einen Phasendetektor mit einem ersten Eingang, der mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist und mit einem zweiten Eingang, der mit der Eingangsleitung verbunden ist,
• - einen Frequenzdetektor mit einem ersten Eingang, der gleichfalls mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist und mit einem zweiten Eingang, der mit dem lokalen Quarz verbunden ist,
• - einen Verstärker,
• - eine Zentrierschaltung, zum Zentrieren der Frequenz des Oszillators, mit einem ersten Eingang, der mit dem Ausgang eines Filters verbunden ist, dessen Eingang an den Eingang des Verstärkers gekoppelt ist,
• - ein Summiermittel, welches die Ausgangssignale der Zentrierschaltung und des Verstärkers addiert und daraus eine Eingangsspannung bildet,
• - Mittel, die von einem Steuersignal gesteuert werden und entweder einen Schaltungsnachstellzyklus starten, durch den der Ausgangsanschluß auf die Frequenz des lokalen Quarzes gebracht wird oder den normalen Betriebsmodus starten, bei welchem der Ausgangsanschluß starr an die Phase der Eingangsdaten gekoppelt wird und die umfassen:
• - einen Multiplexer, um auszuwählen, daß im Nachstellzyklus der Ausgang des Frequenzdetektors mit einer Ladungspumpe verbunden wird, deren Ausgang mit dem Eingang des Verstärkers verbunden ist oder daß im Normalbetrieb der Ausgang des Phasendetektors mit der Ladungspumpe verbunden wird,
• - ein mit dem zweiten Eingang der Zentrierschaltung verbundenes Latch, um im Nachstellzyklus zu ermöglichen, daß der Ausgang der Zentrierschaltung durch eine monostabile Schaltung voreingestellt wird und daß Zentriermittel aktiviert werden sowie
• - Mittel, die durch den Ausgang des Latch freigegeben werden, um im normalen Betriebsmodus anzuzeigen, daß der Ausgangsanschluß starr mit der Phase der Eingangsdaten gekoppelt ist.
• Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines verbesserten Phasenregelkreises gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2 zeigt Details der Schaltung zur Einstellung der Zentralfrequenz des Phasenregelkreises.
• Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung, welche die Lehren der vorliegenden Erfindung verkörpert. Die Schaltungsanordnung enthält einen Phasenregelkreis, gekennzeichnet durch die Nummer 10, ein lokales Oszillator-Zentrierschaltungsmittel 12, das durch die Leitungen 14 bzw. 16 mit dem Phasenregelkreis verbunden ist und Signalanzeigemittel 18, die über die Leitungen 20, 22 bzw. 24 mit dem Phasenregelkreis und dem Oszillator-Zentrierschaltungsmittel 12 verbunden sind. Der Phasenregelkreis 10 empfängt Daten auf der Datenempfangsleitung und stellt die Frequenz des stromgesteuerten Oszillators 51 solange nach, bis die Phase des Ausgangssignales des stromgesteuerten Oszillators starr mit der Phase des Dateneingangssignals gekoppelt ist. Danach wird ein Signal mit der Bezeichnung wiedergewonnener Takt auf Leitung 28 ausgegeben. Das Oszillator-Zentrierschaltungsmittel 12 wird durch ein Steuersignal auf der als Frequenzerfassungsleitung bezeichneten Leitung aktiviert und startet eine Folge von Einstellvorgängen, die ablaufen, bis ein geeigneter Synchronisationsstrom auf Leitung 16 ausgegeben wird. Der Synchronisationsstrom ist ausreichend, um den stromgesteuerten Oszillators anzusteuern, so daß dessen Ausgangsfrequenz auf die Freilauffrequenz des Oszillators gebracht wird. Obwohl es für den Fachmann klar ist, soll noch erwähnt werden, daß der stromgesteuerte Oszillator 51, die Verstärkungsmittel 50 und die Summationsmittel 52 zusammen als VCO 26 bezeichnet werden können.
• Dementsprechend überwacht das Signalanzeigemittel 18 die Arbeitsbedingungen des Phasenregelkreises und immer wenn der Zentriervorgang abgeschlossen ist, gibt es ein Bereit-Signal auf Leitung 30 aus. Danach wird der Phasenregelkreis für den Betrieb im normalen Betriebsmodus freigegeben. Die Nachstellroutine, die durch das Oszillator-Zentrierschaltungsmittel 12 zur Verfügung gestellt wird, gestattet es, den gesamten verfügbaren Spannungsbereich dazu zu nutzen, den stromgesteuerten Oszillator so abzustimmen, daß er mit den Eingangsdaten phasenstarr gekoppelt wird und verbessert im Ergebnis dessen die Kennlinie des Phasenregelkreises.
• Wir beziehen uns weiter auf Fig. 1. Der Phasenregelkreis 10 enthält einen stromgesteuerten Oszillator 51 dessen Ausgangsanschluß mit Leitung 28 und dessen Eingangsanschluß mit Leitung 30 verbunden ist. Eine Rückkopplungsleitung, mit Nummer 32 gekennzeichnet, verbindet den Ausgangsanschluß des stromgesteuerten Oszillators mit einem der Eingänge des Phasendetektormittels 34 und des Frequenzdetektormittels 36. Speziell das Phasendetektormittel 34 verarbeitet das vom stromgesteuerten Oszillator rückgekoppelte Signal und vergleicht es mit dem Eingangsdatensignal auf der Empfangsdatenleitung. Wenn eine Phasendifferenz zwischen den Signalen auftritt, gibt das Phasendetektormittel ein Spannungssignal auf Leitung 38 aus.
• Auch das Frequenzdetektormittel 36 verarbeitet das vom stromgesteuerten Oszillator rückgekoppelte Signal, vergleicht es mit einem Steuersignal auf der Quarzfrequenzleitung (xtal) und gibt immer dann ein Signal auf Leitung 40 aus, wenn eine Frequenzdifferenz auftritt. Die Signale auf den Leitungen 38 und 40 werden in ein Multiplexermittel (MUX) 42 eingespeist. Das Multiplexermittel 42 ist ein konventionell verfügbares Mehrfachumschaltsystem und wird als solches nicht in seinen Details beschrieben. Das Multiplexermittel 42 wird durch eine Steuerimpulsfolge auf der Frequenzerfassungsleitung eingestellt. Abhängig von dem Signal auf der Frequenzerfassungsleitung wird das Multiplexermittel 42 so gesteuert, daß entweder der Ausgang des Phasendetektormittels 34 oder der Ausgang des Frequenzdetektormittels 36 ausgewählt wird. Das ausgewählte Signal wird über die Leitung 44 in das Ladungspumpenmittel 46 eingespeist. Das Ladungspumpenmittel 46 ist ein konventionell verfügbare Einheit und wird als solche nicht in ihren Details beschrieben. Die Ausgangssignale des Ladungspumpenmittels 46 werden über die Leitung 48 in das Verstärkermittel 50 eingespeist. Das Verstärkermittel 50 verarbeitet das Signal von Leitung 48, verstärkt das Signal und gibt es auf das Summationsmittel 52, von wo es den Strom, der in den stromgesteuerten Oszillator fließt, beeinflußt und damit den Oszillator so steuert, daß er phasenstarr auf die Eingangssignale einkoppelt.
• Wir beziehen uns weiter auf Fig. 1. Das Signalanzeigemittel 18 enthält das UND-Schaltungsmittel 54, das mit dem Energiemeßmittel 56 und dem Detektor 58 über die Leitungen 60 bzw. 62 verbunden ist, wobei der Detektor 58 den Betriebszustand des Phasenregelkreises (PLL) erkennt. Der Eingang des Energiemeßmittels 56 ist über die Leitung 24 mit dem Phasendetektor 34 verbunden. Die Energiedetektion 56 überwacht den Ausgang des Phasendetektormittels 34 und gibt ein Signal am Anschluß 60 aus, wenn am Ausgang des Phasendetektors Energie anliegt. Genauso ist das Detektormittel zum Erkennen des Einrastens des Phasenregelkreises 58 über die Leitung 22 mit dem Ausgang des Ladungspumpenmittels 46 verbunden. Das Detektormittel zum Erkennen des Einrastens des Phasenregelkreises 58 hat die Aufgabe, mittels Ausgabe eines Signals am Anschluß 62, anzuzeigen, daß der Phasenregelkreis nicht eingerastet ist. Die Signale auf den Leitungen 60 und 62 werden in dem UND-Schaltungsmittel 54 verknüpft und erzeugen ein Bereit-Signal auf Leitung 30.
• Fig. 2 zeigt die Details des lokalen Zentrierungsschaltung für den Überlagerungsoszillator 12. Um die Beschreibung zu vereinfachen, werden dieselben Nummern für die Kennzeichnung der Schaltungselemente verwendet, die sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 dargestellt sind. Das lokale Oszillator-Zentrierschaltungsmittel 12 enthält ein Paar Komparatoren, die mit den Nummern 60 und 62 gekennzeichnet sind. Die Komparatoren werden benutzt, um ein Bezugsspannungsfenster zu definieren, in dem die Phasenregelkreis-Filterspannung liegen muß, damit die Frequenz des Ausgangssignals des gesteuerten Oszillators in der Nähe seiner Zentralfrequenz liegt. Wie im folgenden erklärt werden wird, liegt die Vorspannung, die den Strom auf Leitung 16 steuert, im richtigen Bereich, wenn die Phasenregelkreis-Filterspannung sich in dem beschriebenen Spannungsfenster befindet, wonach der Regelkreis für den normalen Betrieb freigegeben wird. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die verfügbare Spannung zur Regelung des gesteuerten Oszillators ungefähr 5 V, sowohl in positiver als auch in negativer Richtung bezogen auf ein 0 V Bezugsspannungsniveau. Bei dieser Spannungsverteilung wird der Komparator 60, der die Obergrenze des Fensters definiert, mit einer Spannung von 2,5 V + Δ auf Leitung 64 versorgt. Genauso bestimmt Komparator 62 die untere Grenze des Fensters und wird mit einer Spannung von 2,5 V - $ auf Leitung 66 versorgt. Es soll erwähnt werden, daß die Komparatoren dazu verwendet werden können, ein von 5 V verschiedenes Spannungsfenster festzulegen. Die Verwendung von 5 V als gewünschtes Spannungsfenster ist also nur für einen speziellen Spannungsbereich repräsentativ und sollte nicht als eine Einschränkung des Gebietes der vorliegenden Erfindung aufgefaßt werden.
• Die Ausgangssignale der Komparatoren 60 und 62 werden über die Leitungen 68 bzw. 70 in die UND-Blöcke 71 und 72 eingespeist. Mittels eines Steuersignals auf Leitung 74 (wird später beschrieben) erzeugen die UND-Blöcke 71 und 72 Zählimpulse, wobei die Impulse auf Leitung 76 den Zähler auf Inkrementieren und die Impulse auf Leitung 80 den Zähler auf Dekrementieren schalten. Die Inkrementier-/Dekrementier-Impulse werden auf den Zähler 82 gegeben. Wie im folgenden erklärt wird, wird der Zähler 82 als variables Register verwendet, in dem ein digitales Wort gespeist, das dem Einstellstrom entspricht, der benötigt wird um den steuerbaren Oszillator zu zentrieren. Der Ausgang des Zählers 82 wird über die Leitung 84 mit dem Digital-Analog-Wandler (D/A) 86 verbunden. Der D/A-Wandler formt das im Zähler gespeicherte digitale Wort in einen entsprechenden Einstellstrom um, der über die Leitung 16 in das Summationsmittel 52 eingespeist wird.
• Wir beziehen uns weiter auf Fig. 2. Es werden Taktimpulse und Rücksetzimpulse erzeugt und über die Leitungen 88 bzw. 90 auf den Zähler 82 gegeben. Der Taktimpuls wird verwendet um den Zähler weiterzuschalten und wird vom UND-Block 73 erzeugt. Die Eingänge des UND-Blockes 73 sind mit einem Niederfrequenzoszillator und einem gesteuerten Signal, das auf Leitung 74 anliegt (wird später beschrieben), verbunden. Ähnlich ist es mit dem Rücksetz- Signal auf Leitung 90. Es wird freigegeben, um den Zähler zu Beginn eines Nachstellzyklusses zurückzusetzen und wird mittels einer Monoflop-Schaltung (MF) 92 erzeugt. Die Monoflop-Schaltung wird durch die Steuersignale auf Leitung 74 aktiviert. Das Steuersignal auf Leitung 74 wird vom Q-Ausgang eines D-Latch, gekennzeichnet durch die Nummer 94, erzeugt. Das Latch ist die eigentliche Steuereinheit der Zentrierschaltung 12, denn das Latch erkennt durch das Eingangssignal "Frequenzerfassung" jede Auswahl dieses Modus. Die Auswahl ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerimpuls auf der Frequenzerfassungsleitung erscheint. Der Impulse setzt den Zähler und startet einen Nachstellzyklus zur Zentrierung des lokalen Oszillators. Das Latch wird durch einen Impuls zurückgesetzt, der durch den ODER-Schaltungsblock 96 erzeugt wird. Der ODER-Block 96 erkennt, wenn beide Komparatoren anzeigen, daß die Korrekturspannung des Phasenregelkreises im gewünschten Bereich liegt. Der Impuls wird durch das Verzögerungsblock 98 verzögert, von dem aus er dann über die Leitung 100 auf den Rücksetzeingang des Latchs gegeben wird. An den Dateneingang (D) wird die Versorgungsspannung +Vcc gelegt.
Funktionsweise
• Die Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt:
• Wenn das Signal auf der Frequenzerfassungsleitung (Fig. 2) von LOW - Betriebsart Phasenerkennung - auf HIGH - Betriebsart Frequenzerkennung - übergeht, wird das Latch getriggert. Der Dateneingang (D) ist mit +Vcc verbunden, so daß der Q-Ausgang auf HIGH geht. Das aktiviert die Inkrement-/Dekrement-Gatter 71 bzw. 72 und das Takt-Gatter 73. Das Monoflop 92 wird ebenfalls getriggert, wodurch der Zähler auf seinen Mittelwert voreingestellt wird. Der D/A-Wandler erzeugt einen Voreinstellungs-Gleichstrom auf Leiter 16 der zu dem Strom auf Leiter 29 addiert wird. Der Strom auf Leiter 29 kommt aus der Verstärkerstufe des Phasenregelkreises. Im Frequenzerfassungsmode verändert der Phasenregelkreis die Filterspannung bis die Quarzfrequenz erreicht ist. Wenn die Spannung am Filter nicht im Bereich, der durch 2,5 V + Δ oder 2,5 V - Δ vorgegeben ist, liegt, wird entweder das Inkrement- oder das Dekrement-Gatter freigegeben. Das bringt den Zähler in eine solche Richtung, daß 2,5 V erreicht werden, wenn der VCO auf der Quarzfrequenz schwingt.
• Ebenso arbeitet der Niederfrequenzoszillator auf einer Frequenz, die niedrig genug ist, um die Frequenzerfassung bei jedem neuen Voreinstellungs-Gleichstrom zu ermöglichen. Somit wird das System nach jedem Takt auf die Quarzfrequenz eingestellt. Die Phasenfilterspannung wird mit dem Spannungsfenster verglichen, und es werden weitere Schritte abgearbeitet, bis die Fensterspannung erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Latch zurückgesetzt, so daß der Q-Ausgang LOW ist und damit der Zähler auf dem Wert gehalten wird, bei dem ein geeigneter Voreinstellungsstrom für die Fensterspannung und das Phasenfilter ausgegeben wird. Der Q- Ausgang aktiviert einen Eingang der UND-Schaltung 54. Wenn auch die Phasen- und Energiebedingungen erfüllt sind, wird ein Bereit-Signal an das System gegeben. Die Eigenfrequenz des VCOs ist jetzt auf die gewünschte Frequenz eingestellt, wobei die Eingangsspannung im Mittelpunkt des verfügbaren Bereiches liegt.
• Die beschriebene Schaltungsanordnung eliminiert die Abweichungen vom Mittelpunkt des für die Steuerung des VCOs zur Verfügung stehenden Spannungsbereiches und erlaubt VCO-Schaltungen mit geringeren Verstärkungen. Ein anderer Nutzen besteht darin, daß das oben beschriebene System im Rahmen eines LSI-Schaltkreisentwurfes mit integriert werden kann und keinen zusätzlichen Platz auf einer Leiterplatte benötigt. Zusätzlich wird der verfügbare Signalbereich um den Faktor 4 bis 5 vergrößert.

Claims (3)

1. PLL-Schaltung zur Wiederherstellung des Frequenztaktes von auf einer Eingangsleitung vorliegenden Daten, die enthält:

- einen lokalen Quarz,

- einen Oszillator (15) mit einem Ausgangsanschluß (32), der auf einer Frequenz, welche eine Funktion der Eingangsspannung (30) ist, schwingt,

- einen Phasendetektor (34) mit einem ersten Eingang der mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist, und mit einem zweiten Eingang, der mit der Eingangsleitung verbunden ist,

- einen Frequenzdetektor (36) mit einem ersten Eingang, der gleichfalls mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist, und mit einem zweiten Eingang, der mit dem lokalen Quarz verbunden ist,

- einen Verstärker (50),

- eine Zentrierschaltung (12) zum Zentrieren der Frequenz des Oszillators (51), mit einem ersten Eingang, der mit dem Ausgang eines Filters verbunden ist, dessen Eingang an den Eingang des Verstärkers geschaltet ist,

- eine Summiereinrichtung (52), die, um die Eingangsspannung zu bilden, zum Summieren der von der Zentrierschaltung und dem Verstärker ausgegebenen Signale betrieben wird, wobei diese Schaltung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ferner enthält:

- Mittel, die von einem Steuersignal gesteuert werden, um entweder einen Schaltungsnachstellzyklus zu starten, durch welchen der Ausgangsanschluß auf die Frequenz des lokalen Quarzes gebracht wird, oder um einen normalen Betriebsmodus zu starten, bei welchem der Ausgangsanschluß an die Phase der Eingangsdaten starr gekoppelt ist, und die aufweisen:

- einen Multiplexer (42), um auszuwählen, daß im Nachstellzyklus der Ausgang des Frequenzdetektors mit einer Ladungspumpe (46) verbunden wird, deren Ausgang mit dem Eingang des Verstärkers verbunden ist, oder daß im normalen Betriebsmodus der Ausgang des Phasendetektors mit der Ladungspumpe verbunden wird,

- ein mit dem zweiten Eingang der Zentrierschaltung verbundenes Latch (94), um es zu ermöglichen, daß - im Nachstellzyklus - der Ausgang der Zentrierschaltung durch eine monostabile Schaltung (92) voreingestellt wird und Zentriermittel (60, 62, 82, 86) aktiviert werden, und

- Mittel (56, 58, 54), die durch den Ausgang des Latch freigegeben werden, um im normalen Betriebsmodus anzuzeigen, daß der Ausgangsanschluß mit der Phase der Eingangsdaten starr gekoppelt ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierschaltung enthält:

- einen D/A-Konverter (86),

- einen mit dem Konverter verbundenen Zähler (82),

- erste Mittel (71, 76, 72, 80), die mit dem Zähler verbunden sind und betrieben werden, um den Bereich zu bestimmen, über den der Zähler aktiv ist,

- Taktmittel (73, 88), die zum Weiterschalten des Zählers betrieben werden, und

- zweite Mittel (92, 90), die zum Steuern des Zählers betrieben werden.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

- das erste Mittel ein Paar von Komparatoren (60, 62) aufweist, von welchen einer betrieben wird, um die Obergrenze das Bereiches festzulegen, und der andere, um die Untergrenze des Bereiches festzulegen, sowie ein Paar von UND- Schaltungen (71, 72) aufweist, von welchen eine mit einem Ausgang der Komparatoren verbunden ist, wobei diese UND- Schaltungen betrieben werden, um die von den Komparatoren erzeugten Signale mit dem Ausgang des Latch zu kombinieren.