DE911853C - Circuit arrangement for phase comparison of two pulse trains - Google Patents
Circuit arrangement for phase comparison of two pulse trainsInfo
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Description
Häufig ergibt sich die Aufgabe, die relative Phasenlage zweier Impulsfolgen festzustellen oder die beiden Impulsfolgen durch ein möglichst selbsttätiges Regelorgan in eine bestimmte relative Phasenlage, vorzugsweise zur Koinzidenz, zu bringen. Zur Regelung dient bekanntlich irgendein Phasenkorrektionsglied, dessen Eigenschaften durch mechanische oder elektrische Momente beeinflußt werden können, z. B. ein veränderlicher Kondensator, Widerstand oder eine Blindmodulatorröhre.Often the task arises, the relative phase position determine two pulse trains or the two pulse trains by a preferably automatic control element to bring into a certain relative phase position, preferably to coincidence. Regarding the regulation is known to serve any phase correction element, its properties by mechanical or electrical Moments can be influenced, e.g. B. a variable capacitor, resistor or a Dummy modulator tube.
Zur Steuerung eines solchen Korrektionsgliedes oder einer Anzeigevorrichtung muß ein Phasenvergleich durchgeführt und daraus ein der Phasenlage entsprechendes Regelmoment abgeleitet werden.To control such a correction element or a display device, a phase comparison must be carried out carried out and derived therefrom a control torque corresponding to the phase position.
Erfindungsgemäß wird zum Phasenvergleich eine Schaltungsanordnung verwendet, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Diodenstrecken vorgesehen sind und die Kathode der einen sowie die Anode der anderen Diode mit dem einen Belag eines Kondensators verbunden sind, dessen anderer Belag an einem so gemeinsamen Bezugspotential, vorzugsweise an Masse, liegt, und daß Kopplungsglieder vorzugsweise hoher Zeitkonstante vorgesehen sind zur Zuführung der Impulse einer Folge über die eine Diodenstrecke sowie der Impulse der anderen Folge in entgegengesetzter Polarität über die andere Diodenstrecke an den Kondensator, so daß die beiden Impulsfolgen wechselweise eine Auf- und Entladung bzw. Umladung des Kondensators bewirken, und daß die am Kondensator entstehenden mäanderförmigen Spannungsabläufe als Kriterium für die Phasenlage dienen.According to the invention, a circuit arrangement is used for phase comparison, characterized in that that two diode lines are provided and the cathode of the one and the anode of the other diode are connected to one side of a capacitor, the other side of which is connected to one such common reference potential, preferably to ground, and that coupling members are preferably higher Time constants are provided for feeding the pulses of a sequence over the one diode path as well the impulses of the other sequence in opposite polarity via the other diode path to the capacitor, so that the two pulse trains alternately charge and discharge or charge reversal of the capacitor cause, and that the resulting meander voltage flows across the capacitor as Serve as a criterion for the phase position.
Abb. ι zeigt eine solche erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, in der die beiden Diodenstrecken Dn, Z)12, der Kondensator C10 und die beiden Ankopplungsglieder C11, A11 zum Zuführen einer positiven Impulsfolge P1+ bzw. C12, A12 zum Zuführen einer negativenFig. Ι shows such a circuit arrangement according to the invention, in which the two diode paths D n , Z) 12 , the capacitor C 10 and the two coupling elements C 11 , A 11 for supplying a positive pulse train P 1+ or C 12 , A 12 to Feeding a negative
Impulsfolge P2_ dargestellt sind. Abb. 2 zeigt die zeitliche Beziehung zwischen den beiden Impulsfolgen P1+ und P2^ und des am Kondensator C10 entstehenden mäanderförmigen Spannungsablaufs U0. Die Abb. 3 a bis 3e zeigen Beispiele für die Änderung in der Form der an C10 entstehenden mäanderförmigen Spannungen U0 bei verschiedener relativer Lage der beiden Impulsfolgen P1+ und P2^. Je nachdem der negative Impuls P2_ im Vergleich zu P1+ voreilt oder nachhinkt, wird das Potential an dem Kondensator C10 vorwiegend positiv oder negativ sein. Die Anordnung ist demnach als phasensensitives Glied verwendbar.Pulse sequence P 2 _ are shown. Fig. 2 shows the time relationship between the two pulse trains P 1+ and P 2 ^ and the meandering voltage flow U 0 arising on the capacitor C 10 . Figs. 3 a to 3e show examples of the change in the shape of the meandering voltages U 0 arising at C 10 with different relative positions of the two pulse sequences P 1+ and P 2 ^. Depending on whether the negative pulse P 2 _ leads or lags compared to P 1+ , the potential on the capacitor C 10 will be predominantly positive or negative. The arrangement can therefore be used as a phase-sensitive element.
Abb. 4 zeigt die Unsymmetrie der positiven und negativen Teile des Mäanders in Abhängigkeit von der Phasenlage. Völlige Symmetrie ergibt sich, wenn die einen Impulse genau in der Mitte zwischen zwei anderenFig. 4 shows the asymmetry of the positive and negative parts of the meander as a function of the Phasing. Complete symmetry results when one impulse is exactly in the middle between two others
stehen (Zeit — J . Bei Abweichung von diesem Wertstand (time - J. If there is a deviation from this value
nimmt die Unsymmetrie linear zu bis zum Koinzidenzpunkt t0. Dort bricht auf einem äußerst schmalen Bereich die Mäanderspannung zusammen und damit auch die Regelgröße. Jenseits dieses Punktes springt die Polarität des Mäanders und seiner Unsymmetriethe asymmetry increases linearly up to the coincidence point t 0 . There the meander voltage collapses in an extremely narrow area and with it the controlled variable. Beyond this point, the polarity of the meander and its asymmetry jumps
um, und letztere fällt langsam (linear) bis — 2 um, and the latter falls slowly (linearly) to - 2
EineOne
unmittelbare Nullregelung ist somit je nach Schaltung entweder für den Punkt — oder t0 gegeben. Durchdirect zero control is therefore given either for point - or t 0 , depending on the circuit. By
Vor- oder Nachschalten eines Phasenschiebers kann jedoch auch jede beliebige andere Phasenlage stabilisiert werden. In — ergibt sich ein stabiles Gleichgewicht bei stetiger, aber flacher Regelcharakteristik, die für rein elektrische, über einen größeren Bereich wirksame Regeleinrichtungen oder für Anzeigezwecke besonders geeignet ist.However, any other phase position can also be stabilized upstream or downstream of a phase shifter will. In - there is a stable equilibrium with a steady but flat control characteristic, those for purely electric, over a larger area effective control devices or is particularly suitable for display purposes.
Für Regeleinrichtungen mit Servomotor sowie für Instrumentfeinanzeige ist der Punkt tQ geeignet, der ein äußerst scharfes Kriterium für die Koinzidenz sowie erhebliche Reaktionen bei Abweichungen ergibt. Um ein Pendeln zu vermeiden, kann man die Regelcharakteristik an diesem Punkt so deformieren, daß sich auch hier ein vernünftig breiter stetiger Verlauf ergibt, der, wie der Versuch bestätigt, auch zur elekirischen Feinregelung ausreicht. Point t Q is suitable for control devices with servo motors and for fine instrument displays, which results in an extremely sharp criterion for the coincidence and considerable reactions in the event of deviations. In order to avoid oscillation, the control characteristic can be deformed at this point in such a way that a reasonably broad, steady curve results here as well, which, as the experiment confirms, is also sufficient for electrical fine control.
An Stelle von Dioden sind auch andere Richtleiter, z. B. Gleichrichter, wie Kupferoxydul- oder Selengleichrichter, Detektoren, oder gesteuerte Entladungsstrecken bzw. Elektronenröhren verwendbar. Die Anordnung wird vereinfacht, wenn die Dioden, Richtleiter usw. jeweils paarweise oder zu vieren in einer gemeinsamen Umhüllung enthalten sind. An Stelle der an den i?C-Gliedern von gegen die Impulsfolgefrequenz hoher Zeitkonstante entstehenden Vorspannung der Dioden kann auch eine äußere Vorspannung angelegt werden; auch ist eine induktive Ankopplung der zu vergleichenden Impulsfolgen möglich.Instead of diodes, other directional guides, e.g. B. rectifiers, such as copper oxide or selenium rectifiers, Detectors or controlled discharge paths or electron tubes can be used. the Arrangement is simplified if the diodes, directional conductors, etc. each in pairs or four in a common envelope are included. Instead of the at the i? C terms of against the pulse repetition rate Bias voltage of the diodes arising from a high time constant can also be an external bias voltage be created; there is also an inductive coupling of the pulse trains to be compared possible.
Da die Mäanderspannung bei C10 nicht belastet werden darf, läßt man zweckmäßig eine gesteuerte Entladungsstrecke folgen. Als Beispiel gibt Abb. 5 eine Anordnung für Instrumentanzeige mit kompensiertem Anodenruhestrom einer Röhre Ao1, Abb. 5 a | den entsprechenden Anodenstromkreis mit Differentialrelais. Wie aus der Meßtechnik bekannt, ist es vorteilhaft, statt des Kompensationswiderstandes R' eine weitere Röhre zu verwenden. Als weiterer wesentlicher Erfindungsgedanke wird in Anspruch genommen, diese zweite Röhre ebenfalls zu steuern und zwar im wesentlichen gegensinnig zur ersten. Dadurch werden Stabilität, Betriebssicherheit und Regelsteilheit vergrößert. Als Beispiel diene die Anordnung in Abb. 6. Den beiden phasensensitiven Seriendiodenschaltungen werden jeweils beide Impulsfolgen zugeführt, doch mit vertauschter Polarität (P1+, P2.; P2+, P1^). An den Ladekondensatoren C10 und C20 entstehen gleiche Mäanderspannungen entgegengesetzter Polarität, welche die Rohre Ro1 und Ro2 gegensinnig steuern. Die Ungleichheit der mittleren Anodenströme ist ein Maß für die Unsymmetrie der Mäander und damit auch für die Phasendifferenz der ursprünglichen Impulsfolge und kann etwa dazu benutzt werden, ein polarisiertes Relais oder eine entsprechende Schaltungsanordnung zu betätigen oder andere, z. B. rein elektrische Schaltungsanordnungen zu beeinflussen.Since the meander voltage at C 10 must not be loaded, a controlled discharge path is expediently allowed to follow. As an example, Fig. 5 shows an arrangement for an instrument display with a compensated anode quiescent current of a tube Ao 1 , Fig. 5 a | the corresponding anode circuit with differential relay. As is known from measurement technology, it is advantageous to use a further tube instead of the compensation resistor R '. Another essential idea of the invention is to control this second tube as well, essentially in the opposite direction to the first. This increases stability, operational safety and control steepness. The arrangement in Fig. 6 serves as an example. Both pulse trains are fed to the two phase-sensitive series diode circuits, but with reversed polarity (P 1+ , P 2 .; P 2+ , P 1 ^). The same meander voltages of opposite polarity, which control the tubes Ro 1 and Ro 2 in opposite directions, arise at the charging capacitors C 10 and C 20. The inequality of the mean anode currents is a measure of the asymmetry of the meander and thus also of the phase difference of the original pulse train and can be used to operate a polarized relay or a corresponding circuit arrangement or other, e.g. B. to influence purely electrical circuit arrangements.
Eine weitere wesentliche Verbesserung ergibt sich durch Einführung von Widerstandskondensatorgliedern hoher Zeitkonstante in die Gitterzuleitungen der Verstärkerröhren, wodurch die Regelung günstig beeinflußt wird. Gelangen nämlich verhältnismäßig schmale positive Impulse des Mäanders (aus einer Seriendiodenschaltung) über ein Widerstandskondensatorglied hoher Zeitkonstante an das Gitter einer Röhre, so lädt sich bei entsprechender positiver Impulsamplitude der Koppelkondensator so weit auf, daß die Röhre, abgesehen von dem Impulsaugenblick, gesperrt wird (Audionwirkung). Umgekehrt ist es bei einer negativen Impulsfolge des Mäanders. Dort hat die Röhre dauernd die Vorspannung Null und wird nur in den kurzen Impulsaugenblicken gesperrt. Abb. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem die Widerstandskondensatorglieder mit C13, R13 und C23, A23 bezeichnet sind. Abb. 8 a zeigt die Ja-Ug-Kermlinie einer Verstärkerröhre aus Abb. 7, welche mit kurzen positiven Impulsen des Mäanders beaufschlagt und in den Pausen fast gesperrt ist. Abb. 8b gibt die entsprechende Darstellung für kurze negative Impulse, welche die in der übrigen Zeit stark leitende Röhre nur kurzzeitig sperren.A further substantial improvement results from the introduction of resistor capacitor elements with a high time constant in the grid leads of the amplifier tubes, whereby the regulation is favorably influenced. If relatively narrow positive pulses from the meander (from a series diode circuit) reach the grid of a tube via a resistor capacitor element with a high time constant, the coupling capacitor charges up to such an extent with a correspondingly positive pulse amplitude that the tube, apart from the moment of the pulse, is blocked (audio effect ). It is the other way round with a negative pulse sequence of the meander. There the tube has a constant bias voltage of zero and is only blocked in the brief moments of impulse. Fig. 7 shows an embodiment in which the resistor capacitor elements are labeled C 13 , R 13 and C 23 , A 23. Fig. 8 a shows the J a -U g -Kerm line of an amplifier tube from Fig. 7, which is supplied with short positive pulses from the meander and is almost blocked during the pauses. Fig. 8b shows the corresponding representation for short negative impulses, which block the tube, which is highly conductive during the rest of the time, only for a short time.
Die beschriebene Wirkung ist in der Nähe der Koinzidenz besonders stark. Beim Nulldurchgang der relativen Phase zweier Impulsfolgen geht also eine Röhre vom praktisch gesperrten Zustand in den dauernd leitenden Zustand über, die andere vom leitenden in den gesperrten Zustand.The effect described is particularly strong in the vicinity of the coincidence. At the zero crossing of the relative phase of two pulse trains so a tube goes from the practically blocked state to the continuously conductive state, the other from conductive to blocked state.
Bei Folgen von idealen, gleichbreiten Impulsen wurden sich die Stromverhältnisse in den beiden Röhren beim Nulldurchgang der relativen Phase schlagartig umkehren. Da ein so steiler Übergang nicht immer erwünscht ist, sind gegebenenfalls Mittel vorzusehen, um einen stetigen Übergang zu errreichen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man die Impulse des Mäanders durch ein RC- In the case of sequences of ideal pulses of the same width, the current conditions in the two tubes would suddenly reverse when the relative phase crossed zero. Since such a steep transition is not always desirable, means may have to be provided to achieve a steady transition. This can be done, for example, that the impulses of the meander through an RC-
rlied etwas verschleift, was sich praktisch nur bei schmalen Impulsen, also in nächster Nähe des kri-rlied somewhat loosens, which practically only occurs with narrow impulses, i.e. in the immediate vicinity of the critical
tischen Punktes, als eine Beschneidung der schmalen Impulse auswirkt.table point, as a curtailment of the narrow impulses.
Aus der Vielzahl von Schaltungsvarianten und Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen sollen hier nur wenige Beispiele gezeigt werden.From the large number of circuit variants and possible applications of the invention Circuit arrangements are to be shown here only a few examples.
Eine elektromechanische Regelung ist beispielsweise mittels einer durch einen Servomotor gesteuerten Phasenschieberschaltung sehr einfach. Es ist lediglich ίο auf eine ausreichende mechanische Dämpfung des Systems zu achten, um ein Pendeln zu vermeiden. Als Anwendungsbeispiel sei die selbsttätige Phasenregelung des Startimpulses für den Impulsverteiler einer Anlage zur wechselzeitigen Mehrfachübertragung genannt. Die Phasenlage einer beispielsweise im Empfänger erzeugten äquidistanten Folge von Startimpulsen wird mittels der beschriebenen Anordnung verglichen mit der Phasenlage einer aus den übertragenen Impulsen ausgeblendeten Folge von Synchronisierimpulsen. Die Anordnung steuert über ein polarisiertes Relais einen Servomotor, welcher einen Phasenschieberkondensator in der erforderlichen Richtung verstellt.An electromechanical regulation is, for example, controlled by a servomotor Phase shift circuit very simple. It is only necessary to have sufficient mechanical damping of the System to avoid swinging. An application example is the automatic phase control of the start impulse for the impulse distributor of a system for alternating multiple transmission called. The phase position of an equidistant sequence of start pulses generated in the receiver, for example is compared with the phase position of one of the transmitted by means of the arrangement described Impulse masked sequence of synchronization impulses. The arrangement controls a polarized relay a servo motor which a phase shift capacitor in the required direction adjusted.
Bei einer rein elektrischen Regelung ist es unter Umständen zweckmäßig, eine der Röhren aus einem eigenen Netzteil gemäß Abb. 9 zu betreiben, um die Differenz als Regelspannung der beiden an den Kathodenwiderständen der Röhren Ao1 und Ro2 abfallenden Spannungen benutzen zu können. Eine weitere Möglichkeit besteht beispielsweise darin, die Differenz der beiden Kathodenströme zu einer Regelung in der Weise zu benutzen, daß nach Abb. 10 in die Kathodenleitungen Widerstände eingefügt sind und die daran abfallenden Spannungen über Trennwiderstände einem Gitter einer weiteren Röhre Ro3 zugeführt werden. Wird diesem Gitter gleichzeitig eine andere Spannung, beispielsweise eine Sinusspannung, zugeführt, so werden die aus dem Anodenstrom dieser Röhre abgeleiteten Impulse durch die zugeführten Regelspannungen zeitlich verschoben. Diese abgeleitete Impulsfolge kann, muß aber nicht notwendig eine der bezüglich ihrer Phase verglichenen Impulsfolgen sein. Statt einem Gitter können die einzelnen Spannungen auch verschiedenen Elektroden einer Röhre zugeführt werden.In the case of a purely electrical control, it may be advisable to operate one of the tubes from its own power pack as shown in Fig. 9, in order to be able to use the difference as the control voltage of the two voltages dropping across the cathode resistances of the tubes Ao 1 and Ro 2. Another possibility is, for example, to use the difference between the two cathode currents for a regulation in such a way that resistors are inserted into the cathode lines as shown in Fig. 10 and the voltages dropping across them are fed to a grid of another tube Ro 3 via separating resistors. If another voltage, for example a sinusoidal voltage, is supplied to this grid at the same time, the pulses derived from the anode current of this tube are shifted in time by the supplied control voltages. This derived pulse sequence can, but does not necessarily have to be, one of the pulse sequences compared with regard to their phase. Instead of a grid, the individual voltages can also be fed to different electrodes in a tube.
Ein weiteres Beispiel zeigt Abb. 11, eine Anordnung zur Regelung des Phasengleichlaufs bei einem Elektronenstrahlschalter. Aus dem ankommenden Synchronisierimpuls wird zunächst eine sinusähnliche Hilfsspannung erzeugt, indem durch den Impuls eine Röhre 22O1 gesteuert und in deren Anodenkreis ein Schwingkreis hoher Güte angestoßen wird. Aus dieser Spannung wird in einer weiteren Röhrenanordnung wieder ein Impuls abgeleitet, wobei jedoch der Zeitpunkt der Ableitung durch eine Regelspannung beeinflußt wird, die von einer der erfindungsgemäßen Anordnungen geliefert wird. In dem hier genannten Beispiel wird aus diesem neuen Impuls wieder eine zu ihm phasenstarre Sinusschwingung erzeugt und diese in zwei um 900 verschobenen Phasen U1, ■ U2 zur Kreisablenkung des Elektronenstrahls benutzt.Another example is shown in Fig. 11, an arrangement for controlling the phase synchronization in an electron beam switch. A sine-like auxiliary voltage is initially generated from the incoming synchronization pulse, in that a tube 220 1 is controlled by the pulse and a high-quality resonant circuit is triggered in its anode circuit. A pulse is derived from this voltage in a further tube arrangement, but the time at which it is derived is influenced by a control voltage which is supplied by one of the arrangements according to the invention. In the example given here, a sinusoidal oscillation that is phase-locked in relation to it is again generated from this new pulse and this is used in two phases U 1 , U 2 shifted by 90 0 to deflect the electron beam in a circle.
Statt der Ableitung einer Sinusspannung aus dem phasengeregelten Hilfsimpuls kann man auch einen Sinusgenerator in bekannter Weise mittels einer als variabler Blindwiderstand geschalteten Röhre durch die Regelspannung in der Phase beeinflussen und so eine Synchronisierung erreichen.Instead of deriving a sinusoidal voltage from the phase-regulated auxiliary pulse, you can also use a Sine wave generator in a known manner by means of a tube connected as a variable reactance influence the control voltage in the phase and thus achieve synchronization.
Statt die zeitliche Zuordnung unmittelbar durch Phasenvergleich der die Zuordnung steuernden Spannungs- oder Stromabläufe zu beurteilen, kann man auch einen mittelbaren Weg einschlagen, in der Weise, daß man Mittel vorsieht, um durch das Schaltorgan Hilfsimpulse zu erzeugen, diese einer Anordnung zum Phasenvergleich zuzuführen und durch die resultierenden Regelmomente ein Regelorgan, z. B. eine als veränderlicher Blindwiderstand geschaltete Röhre oder einen mechanisch verstellbaren Phasenschieber, zu betätigen. Dieses Verfahren ist insbesondere beim Elektronenstrahlschalter zweckmäßig, bei dem der in einem Drehfeld zum Rotieren gebrachte Elektronenstrahl an einer oder mehreren Hilfselektroden die besagten Hilfsimpulse erzeugt. Diese werden in ihrer Phasenlage mit anderen, z. B. den Synchronisierimpulsen, verglichen und durch die resultierende Regelspannung die Phasenlage des den Elektronenstrahl ablenkenden Drehfeldes beeinflußt.Instead of the temporal assignment directly by phase comparison of the voltage controlling the assignment or to assess current flows, one can also take an indirect route, in the way that means is provided to generate auxiliary pulses through the switching element, this an arrangement for To supply phase comparison and through the resulting control torques a control element, z. Legs tube switched as a variable reactance or a mechanically adjustable phase shifter, to operate. This method is particularly useful in the electron beam switch in which the An electron beam made to rotate in a rotating field at one or more auxiliary electrodes said auxiliary pulses generated. These are in phase with others, e.g. B. the synchronization pulses, compared and through the resulting control voltage the phase position of the electron beam distracting rotating field influenced.
Außer den als Beispiele genannten Anordnungen läßt sich die Erfindung auch noch in anderen Varianten und auf anderen Gebieten anwenden, z. B. Meßtechnik, Funkmeßtechnik, Steuerung.In addition to the arrangements mentioned as examples, the invention can also be used in other variants and apply to other areas, e.g. B. Measurement technology, radio measurement technology, control.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DET4534A DE911853C (en) | 1951-07-07 | 1951-07-08 | Circuit arrangement for phase comparison of two pulse trains |
Applications Claiming Priority (2)
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DE700287X | 1951-07-07 | ||
DET4534A DE911853C (en) | 1951-07-07 | 1951-07-08 | Circuit arrangement for phase comparison of two pulse trains |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=25946516
Family Applications (1)
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DET4534A Expired DE911853C (en) | 1951-07-07 | 1951-07-08 | Circuit arrangement for phase comparison of two pulse trains |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE911853C (en) |
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- 1951-07-08 DE DET4534A patent/DE911853C/en not_active Expired
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