NL9500491A - Fase-vergrendelde lus voor signalen met rechthoeksgolfvormen. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Fase-vergrendelde lus voor signalen met rechthoeksgolfvormen.

De uitvinding heeft betrekking op een fase-vergrendelde lus volgens de aanhef van conclusie 1.

Een dergelijke fase-vergrendelde lus is bekend uit bijvoorbeeld het boek "Samenvattingen van de post-academi-sche cursus Phase Look Loop", Technishe Universiteit Delft, Afdeling Elektrotechniek, januari 1980, blz. 99 t/m 101 Hierin wordt gebruik gemaakt van een fasedetector bestaande uit een enkele digitale vermenigvuldiger, bijvoorbeeld een exclusieve OF-poort, een NEN-poort of een OF-poort. De ingangssignalen van de detector hebben een vierkantsgolf-vorm. De detector heeft een overdrachtskarakteristiek f(0), waarbij Θ het faseverschil is tussen de ingangssignalen, waarvan er één een referentiesignaal is, van de detector, met een periodieke driehoeksgolfvorm, die geheel boven f(0) * 0 ligt met een minimum bij f(0 ± M 360°) met M een geheel getal (zie fig. 5). De lus is zo ingesteld dat in de vergrendelde toestand van de lus, dus bij geen frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de detector Θ - 90°, dat wil zeggen dat de twee ingangssignalen van de detector 90° ten opzichte van elkaar verschoven zijn, waardoor de detector in de vergrendelde toestand ("in-lock") een uitgangssignaal met een pulsvorm levert met een frequentie die tweemaal de referentiefrequentie is en waarvan de breedte van de pulsen gelijk is aan 1/4 van de periode van het referentiesignaal. In de vergrendelde toestand, of rusttoestand, van de lus wordt dus een sterk pulserend uitgangssignaal met hoge frequentie door de detector geleverd, waarbij deze pulsen de zogenoemde rimpel van het uitgangssignaal van de detector in vergrendelde toestand vormen, in welke toestand het stuursignaal voor de oscillator een rustniveau heeft. Omdat de pulsen een hoge energie-inhoud hebben, hebben zij een sterk storende invloed op de fre-quentiestabiliteit van het uitgangssignaal van de oscilla- tor. Omdat voor de vergrendelde toestand van de lus een punt op de helft van de hellingen van de driehoekige over-drachtskarakteristiek van de detector als evenwichtspunt geldt is het uitgangssignaal van de detector onafhankelijk van een frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de detector, gezien over een aantal perioden van het referen-tiesignaal, waarbij alle faseverschillen tussen de ingangssignalen van de detector doorlopen worden; of anders gezegd het gemiddelde uitgangssignaal van de detector is, gezien over een aantal perioden van het referentiesignaal, onafhankelijk van een frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de detector. Bij een frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de detector welke groot is ten opzichte van de lusbandbreedte zal het vangen traag of kruipend plaatsvinden, wat voor veel toepassingen van de fase-vergrendelde lus zeer ongewenst is.

De uitvinding beoogt de bezwaren van de bekende fase-vergrendelde lus op te heffen.

Deze doelstelling wordt bereikt door middel van de fase-vergrendelde lus volgens conclusie 1. Hierdoor wordt een periodieke overdrachtskarakteristiek f(0) met een driehoeksgolfvorm verkregen waarvoor in de vergrendelde toestand van de lus geldt dat f (0) = 0. De punten van de driehoeksgolfvormen treden met een.afstand van 180° en niet bij Θ = 0 op. Het evenwichtspunt van de lus ligt daarom op een helling bij 0=0. Hierdoor treedt in de vergrendelde toestand in principe geen rimpel op in het uitgangssignaal van de detector, waardoor de oscillator niet door een dergelijke rimpel gestoord wordt en de oscillator in de vergrendelde toestand een stabielere uitgangsfrequentie levert. Bij een onvolmaakte werking van de lus in de vergrendelde toestand treedt slechts een kleine rimpel met een kleine energie-inhoud op de dubbele frequentie van de referentiefrequentie op, welke rimpel eenvoudig te verwijderen of te minimaliseren is.

Omdat bij het optreden van een frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de fasedetector de oscillator zodanig gestuurd wordt dat de oscillatorfrequentie naar een van de uiterste oscillatorfrequenties gaat en daarna van richting ontkeert, zal in elke situatie net een frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de detector snel het directe vanggebied bereikt kunnen worden.

Zoals verder toegelicht kan het bereiken van een uiterste oscillatorfrequentie en het dan onkeren van de richting van de frequentieverandering naar de andere oscillatorfrequentie op verschillende wijzen plaatsvinden. Een bijzonder snel bereiken van het directe vanggebied van de lus wordt verkregen wanneer bij het bereiken van een uiterste oscillatorfrequentie de polariteit van het uitgangssignaal van de fasedetector naar of in de stuursignaalgenera-torketen alleen van polariteit omgekeerd wordt in plaats dat een ander signaal met een aan de polariteit van het detectorsignaal omgekeerde polariteit aan het lusfilter geleverd wordt.

Bekende fasedetectors die geen subharmonischen van de referentiefrequentie opwekken hebben als nadeel dat zij een dode zone in het rustgebied van de lus hebben. Een detector met een dergelijke dode zone geeft aanleiding tot verhoogde faseruis van de oscillator. De lus volgens de uitvinding wekt geen subharmonischen op, terwijl er toch geen dode zone is, waardoor er geen verhoogde faseruis van de oscillator optreedt.

In bekende fase-vergrendelde lussen waarin een sequentiële fasedetector gebruikt wordt, bijvoorbeeld een SPD ("Sequential Phase Detector") of een SFPD ("Sequential Frequency and Phase Detector"), die tevens in het hiervoor genoemde boek "Samenvattingen van de post-academische cursus Phase Lock Loop" beschreven zijn, maken gebruik van een of meer geheugenelementen (flipflops), waarbij als gevolg van verschillende vertragingen en verschillende eindige schakeltijden van logische elementen en door instabiliteit van de schakelniveaus van de logische elementen van de detector, en daarom ongedefinieerde logische toe-standscombinaties parasitaire ("spurious") signalen in het uitgangssignaal van de detector kunnen optreden die de werking van de lus verstoren. Door het ontbreken van derge lijke geheugenelementen in de fasedetector van de uitvinding blijft de nadelige invloed van dergelijke parasitaire signalen in hoge mate achterwege. Dit ondanks het feit dat de detector volgens de uitvinding naast het referentiesig-naal van de hulpketen twee ingangssignalen ontvangt die tijdsafhankelijk van elkaar zijn. De invloed van eventueel toch optredende parasitaire signalen kan volgens de uitvinding eenvoudig teruggedrongen worden.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen. In de tekeningen tonen: fig. 1 een algemeen blokschema van een fase-gekoppelde lus (lus) volgens de uitvinding; fig. 2 een uitgewerkt schema van een uitvoeringsvorm van de hulpketen van fig. 1; fig. 3 een uitgewerkt schema van een uitvoeringsvorm van de fase-detector van fig. 1; fig. 4 een tijdsdiagram van golf vormen van signalen die in de schema's van fig. 1 t/m 3 optreden bij gelijke frequenties van de ingangssignalen van de fasedetector en voor een aantal waarden van het faseverschil Θ tussen die ingangssignalen; fig. 5 t/m 9 overdrachtskarakteristieken f (Θ) voor verschillende specifieke arbeidsfactoren Nd van een van de oscillator afgeleid en aan een aftrekker van de fasedetector geleverd signaal; fig. 10 een meer gedetailleerd schema van een eerste uitvoeringsvorm van een fase-vergrendelde lus volgens de uitvinding; fig. 11 een schema van een uitvoeringsvorm van het lusfilter van de in fig. 10 getoonde lus; fig. 12 een karakteristiek van het stuursignaal van de oscillator als functie van de tijd bij het optreden van een initieel hogere oscillatorfrequentie dan een gewenste oscillatorfrequentie; fig. 13 t/m 20 karakteristieken ter toelichting van verschillende mogelijke werkingen van verschillende uitvoeringsvormen van de fase-vergrendelde lus volgens de uitvinding; fig. 21 t/ια 25 neer gedetailleerde schema's van tweede, derde, vierde, vijfde respectievelijk zesde uitvoeringsvormen van de fase-vergrendelde lus volgens de uitvinding.

Het in fig. 1 getoonde schema van een fase-vergrendelde lus (PLL) volgens de uitvinding omvat in serie een fasedetector 1, een stuurs ignaalgeneratorket en 2, een gestuurde oscillator 3 en een hulpketen 4. De fasedetector 1 levert een uitgangssignaal i aan de stuursignaalgenera-torketen 2, die een osei 11a tor stuur signaal c aan de gestuurde oscillator 3 levert, dier een uitgangssignaal a met een door het oscillatorstuursignaal c gestuurde frequentie f, aan de hulpketen 4 levert, die twee uitgangssignalen dl, d2 aan de fasedetector 1 levert. De fasedetector 1 ontvangt verder een referentiesignaal r met een referentiefrequentie fr van buiten de lus, bijvoorbeeld van een referentiesig-naalbron 5, waarvan het type afhankelijk is van de toepassing van de lus. Welke van de hiervoor genoemde signalen i, c, a, dl, d2 als uitgangssignaal van de lus aangemerkt wordt is eveneens afhankelijk van de toepassing van de lus.

Indien in fig. 1 de stuursignaalgeneratorketen 2 uit een lusfilter zou bestaan en de fasedetector 1 slechts een van de signalen dl, d2, a zou ontvangen, zou de in fig. 1 getoonde configuratie een configuratie van een bekende fase-vergrendelde lus zijn. In een dergelijke lus vergelijkt de fasedetector 1 een faseverschil tussen het referentiesignaal r en een ander ingangssignaal van de fasedetector 1 en levert een daarvan afhankelijk uitgangssignaal, dat door het lusfilter omgezet wordt in een oscillatorstuursignaal voor de gestuurde oscillator met een zodanig niveau dat het genoemde faseverschil naar een voorafbepaalde waarde gebracht wordt. De voorafbepaalde waarde van het faseverschil wordt door het gekozen type fasedetector vastgelegd. Bij sommige typen fasedetectors is het gemiddelde niveau van het uitgangssignaal, gezien over een aantal perioden van het referentiesignaal, bovendien afhankelijk van het optreden van een verschil tussen de referentiefrequentie f. en de frequentie van het andere ingangs signaal van de fasedetector, waarbij de lus zodanig ingericht is dat dit frequentieverschil geminimaliseerd wordt. Bij een groot initieel frequentieverschil treedt daarbij in het algemeen zogenoemd kruipend vangen op. Naarmate het frequentieverschil kleiner wordt komt de lus in het zogenoemde directe vanggebied van de lus, in welk vanggebied het faseverschil snel geminimaliseerd wordt. Wanneer het frequentieverschil nul is en het faseverschil de voorafbepaalde waarde heeft, is de lus zogenoemd vergrendeld ("in-lock").

De uitvinding beoogt een verbeterde fase-gekoppelde lus te verschaffen waarbij ook bij een groot frequentieverschil snel invangen plaats vindt en de werking niet gestoord wordt door een rimpel van het uitgangssignaal van de fasedetector in de vergrendelde toestand van de lus, niet door parasitaire ("spurious") signalen, die als gevolg van verschillende traagheden en verschillende schakeleigen-schappen van logische elementen kunnen optreden, en niet door een dode zone van de overdrachtskarakteristiek van de fasedetector die verhoogde faseruis zou veroorzaken.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht met verwijzing naar de figuren waarin uitvoeringsvormen en de werking van een fase-gekoppelde lus volgens de uitvinding getoond zijn. Voor de toelichting zal worden aangenomen dat de ingangssignalen van de fasedetector 1 vierkantsgolfvormen hebben. De uitvinding is echter niet tot vierkantsgolfvormen beperkt.

Fig. 2 toont een uitvoeringsvorm van de hulpketen 4 van fig. 1. De hulpketen 4 bestaat uit een eerste deler 8, die het uitgangssignaal a van de oscillator 3 ontvangt en die de frequentie f, van dit signaal a deelt door een eerste factor NI en die een daarmee overeenstemmend uitgangssignaal b levert. De hulpketen 4 heeft verder een tweede deler 9 en een derde deler 10, die beide het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 ontvangen en die dit signaal b delen door een tweede factor N2 en die een uitgangssignaal dl respectievelijk d2 leveren. De eerste en derde delers 8, 10 schakelen op opgaande flanken van het ingangssignaal a respectievelijk b en de tweede deler 9 schakelt op de neergaande flanken van het ingangssignaal b. De eerste deelfactor NI is zodanig, of de eerste deler 8 heeft een zodanige logische combinatorische keten voor het combineren van interne signalen van de eerste deler 8, dat een arbeidsfactor Nd van het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 ongelijk is aan een arbeidsfactor van het referentiesignaal r. Omdat, zoals is aangenomen, het refe-rentiesignaal r een vierkantsgolfvorm heeft is de arbeidsfactor van het referentiesignaal 0,5 en ligt de arbeidsfactor van het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 tussen o en 1 maar is ongelijk aan 0,5. Als voorbeeld is gekozen voor NI - 3 en N2 - 2, resulterend in een totale deelfactor N Hl x N2 = 6. Hierdoor worden de in fig. 4 getoonde golfvormen van de signalen a, b, dl, d2 verkregen, waarbij flanken met dezelfde polariteit van de signalen dl, d2 ten opzichte van elkaar verschoven zijn over een afstand Δφ = 360°/N van de periode van de signalen dl en d2 en waarbij in het voorbeeld Δφ = 60°. Voor de arbeidsfactor Nd van het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 geldt Nd - Δφ/180° en in het voorbeeld Nd * 1/3.

De signalen r, dl en d2 vormen respectievelijk eerste, tweede en derde ingangssignalen van de fasedetector 1. Uit de tijdsdiagrammen van fig. 4 en uit de toelichting van de hulpketen 4 met verwijzing naar fig. 2 zal begrepen kunnen worden dat de vierkante golfvorm van de signalen dl en d2 en het faseverschil Δφ daartussen ook op andere wijze verkregen kunnen worden. Wanneer het uitgangssignaal van de oscillator a bijvoorbeeld dezelfde frequentie als de frequentie van de beoogde signalen dl en d2 heeft, kan het uitgangssignaal van de oscillator a een van de signalen dl of d2 vormen en kan het andere signaal d2 respectievelijk dl daaruit afgeleid worden door faseverschuiving, bijvoorbeeld door het oscillatoruitgangssignaal a door een serie poorten te voeren. Het gebruik van delers in de hulpketen 4 heeft echter als voordelen dat de frequentie fr van het referentiesignaal r lager dan de frequentie van het uitgangssignaal a van de oscillator 3 is, wat voor een aantal toepassingen gewenst is, en dat de lus voor een groot bereik van de referentiefrequentie fr te gebruiken is zonder dat de prestaties verslechteren door een relatief grotere of kleinere invloed van de bijna vaste poortvertra-gingstijden.

De lus is ingericht om dankzij het extra derde ingangssignaal d2 van de fasedetector 1 in het geval van het optreden van een frequentieverschil tussen de referentiefrequentie fr van het referentiesignaal r en de frequentie van de andere twee ingangssignalen dl en d2 van de detector 1 een zodanig gemiddeld niveau van het uitgangssignaal i van de detector 1 aan de stuursignaalgeneratorketen 2 te leveren dat deze een oscillatorstuursignaal c aan de oscil-lator 3 levert voor het bijstellen van de frequentie van het oscillatoruitgangssignaal a voor het vervolgens verkleinen van het genoemde frequentieverschil. De lus is verder zo ingericht dat in het directe vanggebied van de lus de oscillator 3 gestuurd wordt voor het verkleinen van een faseverschil Θ tussen het referentiesignaal r en het tweede ingangssignaal d2 van de detector 1.

Fig. 3 toont het schema van een uitvoeringsvorm van de fasedetector 1 van de uitvoeringsvorm van de lus volgens de uitvinding. De detector 1 heeft volgens dit schema een eerste inverterende exclusieve OF-(XNOF) poort 14 en een tweede inverterende exclusieve OF (XNOF) poort 15. De eerste poort 14 ontvangt op de twee ingangen ervan het referentiesignaal r en het uitgangssignaal dl van de hulp-keten 4. De poort 15 ontvangt op de twee ingangen ervan de twee uitgangssignalen dl en d2 van de hulpketen 4. Elk van de poorten 14 en 15 geeft een logisch hoog niveau aan de uitgang ervan wanneer de ingangssignalen ervan gelijke logische niveaus hebben, en anders geeft de poort een logisch laag niveau aan de uitgang ervan. In dit verband, omdat de poorten 14 en 15 als het ware signaalniveaus vergelijken, zullen de uitgangssignalen dl en d2 ook eerste vergelijkingssignaal dl respectievelijk tweede vergelij-kingssignaal d2 genoemd worden.

De eerste poort 14 levert een uitgangssignaal dat eerste combinatiesignaal el genoemd wordt en de tweede poort 15 levert een uitgangssignaal dat tweede combinatie-signaal e2 genoemd wordt. De eerste en tweede combinatie-signalen el en e2 zijn in fig. 4 getoond. Hieruit blijkt dat het tweede combinatiesignaal e2 een golfvorm heeft die ten opzichte van de golfvorm b geïnverteerd is. Het tweede combinatiesignaal e2 zou daarom ook via een omkeerder van het signaal b afgeleid kunnen worden. Een dergelijke omkeerder 16 is in fig. 2 getoond. Bij gebruik van de omkeerder 16 zouden de derde deler 10 en de tweede inverterende exclusieve Of-poort 15 kunnen vervallen. Teneinde de invloed van looptijdverschillen van de signalen dl en e2 te beperken worden in plaats van de omkeerder 16 echter bij voorkeur toch de getoonde derde deler 10 en de tweede poort 15 gebruikt.

De fasedetector 1 omvat, zoals getoond in fig. 3, een analoge aftrekker 18, die het eerste combinatiesignaal el aftrekt van het tweede combinatiesignaal e2 en die een uitgangssignaal p (spanning) aan een spanning-naar-stroom-omzetter 19 levert. De omzetter 19 levert een uitgangssignaal q (stroom) aan een begrenzer 20, die een uitgangs-stroom i ervan begrenst op ± i,,^. De begrenzer 20 is voor toepassing van het principe van de uitvinding niet noodzakelijk. Het uitgangssignaal i van· de begrenzer 20 vormt tevens het uitgangssignaal i van de detector l, waarvan de golfvorm, in het hier toegelichte uitvoeringsvoorbeeld, gelijk is aan de golfvorm van het uitgangssignaal p van de aftrekker 18. De gemiddelde waarde van het uitgangssignaal i van de detector bij een faseverschil Θ en gezien over één periodetijd van het referentiesignaal r wordt aangegeven met j of T.

In een praktische realisatie waren de poorten 14 en 15 ontworpen voor het leveren van stromen, die eenvoudig van elkaar afgetrokken konden worden en die de omzetter 19 overbodig maakten.

Fig. 4 toont naast de eerder genoemde golfvormen r, a, b, c, dl, d2, el, e2 de golfvormen i(0) voor het uitgangssignaal i van de detector en de genoemde gemiddelde waarde j = T van i voor een aantal waarden (-30°, -60°,..., -360°) van het faseverschil Θ tussen het tweede vergelijkingssig-naal d2 en het referentiesignaal r.

Wanneer de verbinding tussen de detector 1 en de stuursignaalgeneratorketen 2 of de verbinding tussen de stuursignaalgeneratorketen 2 en de oscillator verbroken geacht wordt en verder aangenomen wordt dat het frequentieverschil tussen de ingangssignalen r, dl, d2 (of r, dl, e2) nul is, waarbij de oscillator 3 een constant stuursignaal c ontvangt, zullen alle in fig. 4 getoonde golfvormen van i(0) periodiek zijn en zich eindeloos voortzetten. Hierdoor is de gemiddelde waarde j van het uitgangssignaal i van de detector 1 gemakkelijk te berekenen en is de overdrachtska-rakteristiek f(Ö) van de fasedetector 1 eenvoudig op te stellen. Fig. 6 toont de overdrachtskarakteristiek f(0) van de detector 1 voor het gegeven voorbeeld met Δφ = 60°, waarvoor geldt dat Nd = Δ^/180β = 1/3.

Bij een frequentieverschil tussen het referentiesignaal r en de andere ingangssignalen van de detector 1 zullen, wanneer lang genoeg waargenomen wordt, alle waarden van Θ doorlopen worden. In dit geval, dat wil zeggen bij het optreden van een frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de detector, kan een gemiddelde waarde <j> van het uitgangssignaal i van de detector 1 over alle waarden van het faseverschil Θ geschreven worden als <j> = (1/2 -Nd)imix· In het voorbeeld van fig. 6 geldt dan <j> = 1/6 x 1max*

Er wordt opgemerkt dat de hierboven gegeven formule voor <j> geldt voor het voorbeeld waarin de ingangssignalen r, dl, d2 van de detector vierkantsgolfvormen hebben. Voor andere golfvormen van deze signalen geldt een ander verloop van f(Θ) en een andere waarde van <j>. De uitvinding blijft echter gelden.

Wanneer de fictieve verbreking van de lus nu niet meer aanwezig geacht wordt zal deze gemiddelde waarde <j> = 1/6 x i,,,, die dus ongelijk f(0) = 0 (het evenwichtspunt) is, de lus meehelpen zich anders in te stellen voor het minimaliseren van het frequentieverschil tussen het refe-rentiesignaal r en de andere ingangssignalen van de detector 1.

Wanneer zou gelden dat Nd « 0, dan zou de in fig. 5 getoonde overdrachtskarakteristiek f(9) verkregen worden. In het geval van fig. 5 is de gemiddelde waarde <j> van de uitgangsstroom i van de detector 1 bij een frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de detector 1 weliswaar groter dan in het geval van fig. 8 en zou deze grotere waarde tot een meer significant stuursignaal c kunnen leiden, maar zoals in fig. 7 te -zien is, is de karakteristiek ten opzichte van 9 = 0 voor 9 < 0 en 9 > 0 symmetrisch, zodat de lus in het vanggebied niet op gewenste wijze op een faseverschil rond 9 = 0 kan reageren. Het evenwichtspunt zal bij 9 = 90° komen te liggen, net als bij een bekende PLL met een fasedetector die uit een enkele 0F-poort of exclusieve OF-poort bestaat. Het bezwaar hiervan is dat in het evenwichtspunt zowel j = 1^/2 als <j> = inux/2# waardoor de detector in de vergrendelde toestand ("in-lock") een uitgangssignaal met een pulsvorm levert met een frequentie die tweemaal de referentiefrequentie is en waarvan de breedte van de pulsen gelijk is aan 1/4 van de periode van het referentiesignaal. In de vergrendelde toestand, of rusttoestand, van de-lus wordt dus een sterk pulserend uitgangssignaal met hoge frequentie door de detector geleverd, waarbij deze pulsen de zogenoemde rimpel van het uitgangssignaal van de detector in vergrendelde toestand vormen, in welke toestand het stuursignaal voor de oscillator een rustniveau heeft. Omdat de pulsen een hoge energie-inhoud hebben, hebben zij een sterk storende invloed op de frequentiestabiliteit van het uitgangssignaal van de oscillator. Omdat voor de vergrendelde toestand van de lus een punt op de helft van de hellingen van de driehoekige overdrachtskarakteristiek van de detector als evenwichtspunt geldt is het uitgangssignaal van de detector onafhankelijk van een frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de detector, gezien over een aantal perioden van het referentiesignaal, waarbij alle faseverschillen tussen de ingangssignalen van de detector doorlopen worden; of anders gezegd het gemiddelde uitgangssignaal van de detector is, gezien over een aantal perioden van het refe-rentiesignaal, onafhankelijk van een frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de detector. Bij een frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de detector welke groot is ten opzichte van de lusbandbreedte zal het vangen traag of kruipend plaatsvinden, wat voor veel toepassingen van de fase-vergrendelde lus zeer ongewenst is.

Wanneer de arbeidsfactor van het uitgangssignaal van de derde deler 8 van de hulpketen 4 Nd = 1 zou zijn, dan zou de in fig. 9 getoonde overdrachtskarakteristiek f(0) van de detector 1 verkregen worden. Het blijkt dat de in de fig. 5 en 9 getoonde karakteristieken ten opzichte van de lijn f(0) =0 gespiegeld zijn, zodat voor het geval van fig. 9 dezelfde bezwaren als voor het geval van fig. 5 gelden.

Fig. 7 toont de overdrachtskarakteristiek voor het geval dat voor de arbeidsfactor van het signaal b van de eerste deler 8 van de hulpketen 4 geldt Nd = 1/2. In dit geval kan de lus in het directe vanggebied op gewenste wijze rond een faseverschil 0 = 0 reageren. De gemiddelde waarde <j> van het uitgangssignaal i van de detector 1 bij een frequentieverschil tussen de. ingangssignalen van de detector 1 is echter nul, waardoor de lus niet adequaat op een dergelijk frequentieverschil zal reageren.

De uitvinding beoogt daarom aan de positieve ingang van de analoge aftrekker 18 van de detector 1 een signaal (het tweede combinatiesignaal e2) te leveren, waarvan, voor een vierkante golfvorm van het referentiesignaal r, de arbeidsfactor Nd tussen 0 en 1 ligt maar ongelijk 1/2 is. De fig. 6 en 8 tonen, als voorbeeld, overdracntskarakteris-tieken f(6) voor Nd = 1/6 respectievelijk Nd = 5/6, met <j> = 1/6 respectievelijk <j> = -1/6 i,,^, die hieraan voldoen.

Fig. 10 toont een meer gedetailleerd schema van een eerste uitvoeringsvorm van de fase-vergrendelde lus volgens de uitvinding. De in het schema van fig. 10 getoonde stuur- signaalgenerator 2 omvat een schakelaar 22, die het uitgangssignaal i (stroom) van de fasedetector 1 en een stuursignaal-terugvoer signaal -Ir (een negatieve stroom) ontvangt. De schakelaar 22 ontvangt tevens een terugkeerstuursignaal z als uitgangssignaal van een vergelijker 23. De schakelaar 22 levert een uitgangssignaal u (stroom) aan een lusfilter 24, die een uitgangssignaal v (spanning) levert aan een spanning-naar-stroomzetter 25, die een uitgangssignaal w (stroom) levert, waarvan evenredige gedeelten x, y geleverd worden aan een begrenzer 26 respectievelijk aan de vergelijker 23. Als alternatief voor de omzetter 25 zou een spanning-naar-stroomomzetter gebruikt kunnen worden die geen gemeenschappelijk uitgangssignaal w levert maar die via gescheiden interne wegen ervan de signalen x en y voor de begrenzer 26 respectievelijk de vergelijker 23 levert.

Het lusfilter 24 kan een actief lusfilter zijn, bijvoorbeeld van een type als getoond in fig. 11 bestaande uit een tegengekoppelde versterker 30 met tussen de uitgang en negatieve ingang ervan een serieschakeling van een condensator 31 en een weerstand 32. De ingang ontvangt het signaal (stroom) u en de uitgang levert het signaal (spanning) v.

De vergelijker 23 ontvangt verder een eerste referen-tieniveau II (stroom) en een tweede referentieniveau 12 (stroom). De begrenzer 26 begrenst het ingangssignaal x (stroom) ervan op een derde referentieniveau 13. De begrenzer 26 levert het uitgangssignaal c (stroom) van de stuur-signaalgeneratorketen 2 aan een ingang van de gestuurde oscillator 3, die in dit geval een stroomgestuurde osei11a-tor (CCO) is. Hiervoor is gekozen omdat een stroomgestuurde oscillator voordelen bij implementatie van de lus biedt.

Aangenomen wordt dat de fasekarakteristiek f (0) van de detector 1 bij het optreden van een frequentieverschil tussen het referentiesignaal r en de andere ingangssignalen dl en d2 een uitgangssignaal i levert waarvan de gemiddelde waarde <j> positief is (zie bijvoorbeeld fig. 6 voor Nd * 1/6) , dat bij een toenemend niveau van het ingangssignaal u (stroom) van het lusfilter 24 het uitgangssignaal v (span ning) ervan toeneemt en dat het uitgangssignaal w (stroom) van de omzetter 25 en de afgeleide signalen x en y het oscillatorstuursignaal c en de frequentie van het oscilla-toruitgangssignaal a in overeenstemming daarmee toenemen. Onder deze voorwaarden geldt de keuze II > 12.

De werking van deze uitvoeringsvorm van de lus zal nu verder toegelicht worden met verwijzing naar fig. 12, die een karakteristiek van de oscillatorstuurstroom c als functie van de tijd, dus c(t), toont. De lus kan zich afhankelijk van de positie van de schakelaar 22 in een eerste toestand of in een tweede toestand bevinden. In de eerste toestand laat de schakelaar de uitgangsstroom i van de detector 1 naar het lusfilter 24 door en in de tweede toestand laat de schakelaar 22 de terugvoer stroom -Ir naar het lusfilter 24 door.

Er wordt aangenomen dat de initiële frequentie f, van het uitgangssignaal a van de oscillator 3 op tijdstip nul hoger is dan een gewenste frequentie fw van N * NI x N2 (in het voorbeeld zes) maal de referentiefrequentie f, (fr is bijvoorbeeld 480 MHz) en dat de lus in de eerste toestand is, waarbij het lusfilter 24 het pulsvormige uitgangssignaal i van de detector 1 ontvangt. Het lusfilter 24 zal in responsie op de ontvangen pulsvormige ingangsstroom i een afgevlakte spanning v leveren, die als gevolg van het aanwezige frequentieverschil tussen de eerste en tweede ingangssignalen r, dl van de fasedetector 1 zal toenemen. Hierdoor zal de omzetter 25 een toenemende stroom w leveren en zal ook de begrenzer 26 een in de tijd toenemende stuur-stroom c leveren. Wanneer de vergelijker 23 vaststelt dat de van de omzetter 25 afgeleide stroom boven het eerste referentieniveau II komt, stuurt het terugkeerstuursignaal z vanaf de vergelijker 23 de schakelaar 22 om de lus in de tweede toestand te brengen voor het door de schakelaar 22 naar het lusfilter 24 doorlaten van de terugvoerstroom -Ir in plaats van de uitgangsstroom i van de detector 1. De genoemde initiële toestand van de lus is in fig. 11 bij t = 0 getoond en het laatstgenoemde moment waarbij de lus van de eerste naar de tweede toestand gaat treedt in fig. 11 bij t = 500 ns op. Op dit moment heeft het uitgangssignaal a van de oscillator 3 een maximale frequentie fm. In de tweede toestand ontvangt het lusfilter 24 de terugvoer-stroom -Ir, waardoor de uitgangsstroom w van de omzetter 25 en de oscillatorstuurstroom c vanaf de begrenzer 26 zullen afnemen. Wanneer de stroom x het relatief lage derde refe-rentieniveau 13 bereikt begrenst de begrenzer 26 de osscil-latorstuurstroom c op dit niveau. Op dit moment heeft het uitgangssignaal a van de oscillator 3 een minimale frequentie faj,, die lager is dan de gewenste frequentie fw. Wanneer, op ditzelfde moment, of pas na verder af nemen van de uitgangsstroom w van de omzetter 25 (waardoor de karakteristiek van fig. 12 een (kort) horizontaal onderste gedeelte heeft), de ingangsstroom y van de vergelijker 23 het tweede referentieniveau 12 bereikt, stuurt het terugkeer-stuursignaal z vanaf de vergelijker 23 de schakelaar 22 om de uitgangsstroom i van de detector 1 in plaats van de terugvoerstroom -Ir weer naar het lusfilter 24 door te laten en om daarmee de lus naar de eerste toestand terug te brengen. Dit schakelpunt treedt in fig. 12 op ongeveer het tijdstip t = 1,3 μβ op.

Na het vanuit de tweede toestand in de eerste toestand terugbrengen van de lus zal de uitgangsstroom i van de detector 1, als gevolg van het nog· aanwezige frequentieverschil (maar met een ander teken) en de nog steeds positieve gemiddelde waarde <i> van deze stroom i, de uitgangsstroom w van de omzetter 25 en het niveau van de oscillatorstuurstroom c weer verhogen totdat het directe vanggebied van de lus bereikt wordt, voor welk gebied geldt dat de frequentie ft van het uitgangssignaal a van de oscillator 3 gelijk of bijna gelijk is aan N x fr. Deze situatie wordt in het voorbeeld van fig. 11 bij ongeveer t = 1,7 μβ bereikt.

De snelheid waarmee vanuit de in fig. 12 getoonde initiële toestand op t = 0 het vanggebied bereikt wordt kan gewijzigd worden door te kiezen voor een andere arbeidsfactor Nd van het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 van de hulpketen 4, een andere grootte van de terugvoerstroom -Ir en door een andere keuze van het stuurbereik van de oscillator 3 door middel van een geschikte keuze van de referentieniveaus II, 12 en 13.

De in fig. 10 getoonde eerste uitvoeringsvorm van de lus volgens de uitvinding is relatief eenvoudig doordat een relatief eenvoudige schakelaar 22 en de constante terugvoer stroom -Ir toegepast zijn. Deze uitvoeringsvorm geeft, gezien over een aantal verschillende initiële situaties, een sneller bereiken van het directe vanggebied van de lus dan bekende fase-vergrendelde lussen. Door enkele wijzigingen van het schema van fig. 10 kan echter een fase-vergrendelde lus verkregen worden die,, ook gezien over verschillende initiële situaties, nog sneller het directe vanggebied van de lus kan bereiken. De fig. 21 t/m 25 tonen tweede t/m zesde uitvoeringsvormen van de lus volgens de uitvinding waarmee dit sneller invangen bereikt wordt. De algemene werking ervan zal eerst met verwijzing naar de fig. 13 t/m 20 toegelicht worden. In de fig. 13 t/m 20 is de oscillatorfreguentie f, als functie van de tijd getoond. In de fig. 13, 15, 17 en 19 ligt de initiële oscillatorfre-quentie f, tussen de minimale oscillatorfrequentie f,^ en de gewenste oscillatorfrequentie fw. In de fig. 14, 16, 18 en 20 ligt de initiële oscillatorfrequentie fa tussen de gewenste oscillatorfrequentie fw en de maximale oscillatorfrequentie f,^. In elk van de fig? 13 t/m 20 is het tijdstip aangegeven waarop uitgaande van de initiële situatie de gewenste oscillatorfrequentie fw bereikt wordt. Dit tijdstip is in de fig. 13 t/m 20 aangegeven met t13, t14, t13, tier t17, t18, t19 respectievelijk tw.

De fig. 13 en 14 zijn van toepassing voor de werking van de met verwijzing naar fig. 10 toegelichte eerste uitvoeringsvorm van de fase-vergrendelde lus volgens de uitvinding. De tijd dat de schakelaar 22 de terugvoerstroom -Ir in plaats van de uitgangsstroom i van de fasedetector 1 doorlaat is de terugvoertijd (of terugslagtijd) Tret. Gedurende de terugvoertijd Tret heeft het uitgangssignaal i van de fasedetector 1 geen invloed op de werking van de lus, waardoor deze tijd Tfrf voor het snel bereiken van de gewenste oscillatorfrequentie fw als verloren tijd be- schouwd kan worden.

Bij een geschikte keuze van de polariteiten van de verschillende signalen en van een geschikte responsierich-ting van de oscillator 3 van het schema van fig. 3 is volgens hetzelfde principe als van fig. 10 een werking volgens de fig. 15 en 16 mogelijk. In de fig. 15 en 16 zijn de hellingen van de karakteristieken ten opzichte van de fig. 13 en 14 slechts omgekeerd.

Door ervoor te zorgen dat het ingangssignaal u van het lusfilter 24 bij het bereiken van een uiterste frequentie f,,*, of f^ van polariteit omgekeerd wordt door de polariteit van het actuele detectoruitgangssignaal i van polariteit om te keren, kan een werking volgens de fig. 17 t/m 20 verkregen worden.

Wanneer de initiële oscillatorfrequentie f, niet gelijk aan de gewenste oscillatorfrequentie fw is, heeft de initiële oscillatorfrequentie f, in 50% van de gevallen een waarde die ertoe leidt dat de oscillatorfrequentie f, verder van de gewenste oscillatorfrequentie fw afgestuurd wordt. Deze situaties zijn getoond in de fig. 14, 15, 19 en 20. In de situaties van de fig. 19 en 20 treedt echter niet het tijdsverlies van de terugvoertijd Tret op, zodat globaal voor alle initiële situaties (f, « fw bu^^^r. beschouwing latend) gezegd kan worden dat bij een werking volgens de fig. 17 t/m 20 in 50% van de gevallen een tijdwinst ter grootte van de terugvoertijd Tret bereikt wordt, met andere woorden dat de fase-vergrendelde lus een tijd Tret sneller het directe vanggebied bereikt in de uitvoeringsvorm volgens fig. 10 en 13 t/m 16.

Fig. 21 toont een meer gedetailleerd schema van een fase-vergrendelde lus volgens de uitvinding. Het schema van fig. 21 verschilt van het schema van fig. 10 doordat de stuursignaalgeneratorketen 2 vervangen is door de stuursig-naalgeneratorketen 40 met een (analoge) omkeerder 41, die het uitgangssignaal i van de fasedetector 1 ontvangt, van polariteit omkeert en het daarbij verkregen uitgangssignaal -i aan de schakelaar 22 levert in plaats van de terugvoer-stroom -Ir van fig. 10.

Fig. 22 toont een schema van een derde uitvoeringsvorm van de fase-vergrendelde lus volgens de uitvinding. Het schema van fig. 22 heeft een stuursignaalgeneratorketen 50 die van de s tuur s ignaa lgener a tor keten 2 van fig. 10 verschilt doordat de schakelaar 22 weggelaten is en het ingangssignaal u van het lusfilter 24 gevormd wordt door het uitgangssignaal i van de fasedetector 60 van fig. 22. De fasedetector 60 verschilt van de fasedetector 1 van fig. 10 doordat in de weg van het eerste combinatiesignaal el een eerste gestuurde omkeerder in de vorm van een exclusieve OF-poort 61 aangebracht is en dat in de weg van het tweede combinatiesignaal e2 een tweede gestuurde omkeerder in de vorm van een exclusieve OF-poort 62 aangebracht is. De eerste gestuurde omkeerder 61 ontvangt het uitgangssignaal van de exclusieve NOF-poort 14 en het terugkeerstuursignaal z vanaf de vergelijker 23. De tweede gestuurde omkeerder 62 ontvangt het uitgangssignaal van de exclusieve NOF-poort 15 en het terugkeerstuursignaal z vanaf de vergelijker 23. Afhankelijk van de logische toestand van het uitgangssignaal van de vergelijker 23 zullen de gestuurde orokeerders 61 en 62 het uitgangssignaal van de exclusieve NOF-poort 14 respectievelijk van de exclusieve NOF-poort 15 omkeren, of anders gezegd, zullen zij de actuele eerste en tweede combinatiesignalen el respectievelijk e2 omkeren. Bij omkering zal de polariteit van het uitgangssignaal p van de aftrekker 18 omkeren en daardoor uiteindelijk ook het uitgangssignaal i van de fasedetector 60 en van het ingangssignaal u van het lusfilter 24.

Omdat het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 als gevolg van de invloed van het uitgangssignaal van de vergelijker 23 op de eerste en tweede combinatiesignalen el en e2 geen directe voorstelling meer is van het tweede combinatiesignaal e2, is de omkeerder 16 van de hulpketen 4 van fig. 10 weggelaten en is de hulpketen in fig. 22 voorgesteld door een hulpketen 70.

De hiervoor genoemde specifieke arbeidsfactor Nd kan voor het hierna volgende nauwkeuriger gedefinieerd worden door de arbeidsfactor van een golfvorm die verkregen wordt wanneer de eerste en tweede vergelijkingssignalen dl, d2 door middel van een exclusieve OF-functie gecombineerd worden. Met dit in gedachten blijkt het ook mogelijk het ingangssignaal u van het lusfilter 24 bij het bereiken van een uiterste oscillatorfrequentie of van polariteit te laten omkeren door deze arbeidsfactor Nd te complementeren (ten opzichte van één). Dit kan op relatief eenvoudige wijze gerealiseerd worden met elk van de in de fig. 23, 24 en 25 getoonde schema's van vierde, vijfde respectievelijk zesde uitvoeringsvormen van de fase-vergrendelde lus volgens de uitvinding.

De schema's volgens de fig. 23, 24 en 25 verschillen van het in fig. 10 getoonde schema doordat de stuursignaal-generatorketen 2 vervangen is door de hiervoor met verwijzing naar fig. 22 toegelichte stuursignaalgeneratorketen 50 en doordat de hulpketen 4 vervangen is door een hulpketen 80, 90 respectievelijk 100.

In het schema van fig. 23 is in de weg van het eerste vergelijkingssignaal dl een gestuurde omkeerder in de vorm van een exclusieve Of-poort 81 aangebracht, die het uitgangssignaal van de tweede deler 9 en het terugkeerstuur-signaal z vanaf de vergelijker 23 ontvangt. Afhankelijk van de logische toestand van het uitgangssignaal van de vergelijker 23 zal de gestuurde omkeerder 81 het uitgangssignaal van de tweede deler 9 al of niet ontkeren, waardoor enerzijds de eerste en tweede combinatiesignalen el, e2 overeenkomstig zullen omkeren en anderzijds de actuele, hiervoor nader gespecificeerde, arbeidsfactor Nd overeenkomstig gecomplementeerd wordt tot 1-Nd.

Omdat in het schema van fig. 23 na de tweede en derde delers 9, 10 een eventuele omkering van signalen dl, el, e2 plaatsvindt kan niet meer gesteld worden dat het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 altijd identiek is aan het tweede combinatiesignaal e2. Om deze reden is de omkeerder 16 van de hulpketen 4 van fig. 10 weggelaten.

In het schema van fig. 24 is in de signaalweg van het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 een gestuurde omkeerder in de vorm van een exclusieve OF-poort 91 aange bracht, die het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 en het terugkeerstuursignaal z vanaf de vergelijker 23 ontvangt en die een uitgangssignaal bl aan de tweede en derde delers 9, 10 levert. Afhankelijk van de logische toestand van het terugkeerstuursignaal z zal de gestuurde omkeerder 91 het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 al of niet ontkeren, waardoor de tweede en derde delers 9, 10 al of niet op in andere richting gaande flanken zullen schakelen, waardoor de actuele, hiervoor nader gedefinieerde specifieke arbeidsfactor Nd al of niet gecomplementeerd wordt tot 1-Nd.

Het schema van fig. 25 verschilt van het schema van fig. 24 doordat de tweede deler 9 vervangen is door een deler 101 die net als de andere delers op in dezelfde richting gaande flanken schakelt. Verder is in de signaal-weg van het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 naar de tweede deler 101 een eerste gestuurde omkeerder in de vorm van een exclusieve NOF-poort 102 aangebracht en is in de signaalweg van het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 naar de derde deler 10 een tweede gestuurde omkeerder in de vorm van een exclusieve OF-poort 103 aangebracht. Beide gestuurde omkeerders 102, 103 ontvangen het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 en het terugkeerstuursignaal z vanaf de vergelijker 23. De eerste gestuurde omkeerder 102 levert een uitgangssignaal b2 aan de tweede deler 101. De tweede gestuurde omkeerder 103 levert een uitgangssignaal b3 aan de derde deler 10. Afhankelijk van de logische toestand van het terugkeerstuursignaal z zullen de eerste en tweede gestuurde omkeerders 102, 103 het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 al of niet omkeren, waarbij de eerste gestuurde omkeerder 102 bovendien een vaste omkering uitvoert. Hierdoor zal de actuele, hiervoor nader gedefinieerde specifieke arbeidsfactor Nd overeenkomstig gewijzigd worden tot 1-Nd. Hen zal opmerken dat de tweede gestuurde omkeerder 103 van het schema van fig. 25 dezelfde functie heeft als de gestuurde omkeerder 91 van het schema van fig. 24. De eerste gestuurde omkeerder 102 is vooral toegevoegd om identieke delers te kunnen gebruiken. Het daarvoor benodigde ingangssignaal b2 zou ook verkregen kunnen worden via een omkeerder die het signaal bl van fig. 24 of het signaal b3 van fig. 25 ontvangt. De vaste omkering van de poort 102 in het schema van fig. 25 zou ook op andere wijze gerealiseerd kunnen worden, bijvoorbeeld met een afzonderlijke omkeerder voor een ingangssignaal of uitgangssignaal van de poort die dan een exclusieve OF-poort is.

Van belang voor de schema's van fig. 24 en 25 is dat de looptijden van de eerste en tweede vergelijkingssignalen dl, d2 uitgaande van het uitgangssignaal b van de eerste deler 8 zoveel mogelijk gelijk gemaakt worden. Naarmate het looptijdverschil kleiner is zullen er minder ongewenste parasitaire signalen ("spurious") signalen optreden die het gedrag van de fase-vergrendelde lus ongewenst zouden kunnen verstoren.

Wanneer de fase-vergrendelde lus volgens de uitvinding bijna vergrendeld is en kleine variaties van het faseverschil Θ van de ingangssignalen, waarvan er een het refe-rentiesignaal r is, van de detector optreden, levert de detector 1 een uitgangssignaal i met smalle pulsen met een grondfreguentie van 2fr. Wanneer de lus vergrendeld is, dat wil zeggen dat het frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de fasedetector nul is en het voorafbepaalde faseverschil (in het bijzonder nul) tusen deze signalen bereikt is, kunnen als gevolg van traagheden, eindige schakeltijden en instabiliteit van deze tijden van logische elementen van de lus ook dergelijke pulsen in het uitgangssignaal i van de detector optreden. Deze pulsen, die parasitaire ("spuriousn) pulsen zijn, zijn echter zeer smal. Hoewel deze pulsen door het lusfilter gefilterd worden zouden ze ongewilde parasitaire signalen in het frequentiespectrum van de oscillator 3 kunnen veroorzaken die op afstanden gelijk aan een veelvoud van 2fr van de gewenste oscillatorfrequentie liggen. Door onbalans in de werking van de detector kunnen eventueel ook parasitaire signalen met een grondfrequentie van f, ontstaan. Er zullen echter nooit parasitaire signalen met een frequentie lager dan f.

(subharmonischen) ontstaan. De amplitude van de parasitaire signalen in het frequentiespectrum van de oscillator 3 wordt kleiner naarmate de breedte van de parasitaire pulsen kleiner is. De breedte van de pulsen met herhalingsfrequen-ties fr en 2fr is omgekeerd evenredig met de lusversterking van de lus en daardoor omgekeerd evenredig met een verster-kingsfactor van een in de lus opgenomen versterker, die zich in het voorbeeld in het lusfilter 24 en/of de omzetter 25 kan bevinden. Hierdoor zal voor een naar oneindig naderende lusversterking van de lus de breedte van de pulsen afkomstig van de fasedetector 1 -naar nul naderen, waardoor er in het frequentiespectrum van de oscillator 3 geen parasitaire signalen meer aanwezig zullen zijn. Het verdient daarom de voorkeur dat de versterkingsfactor van de genoemde versterker zo groot mogelijk gekozen wordt.

Teneinde valse vergrendelingscondities op harmonischen van de oscillatorfrequentie f, tegen te gaan is de minimale oscillatorfrequentie (f,^) bij voorkeur groter gekozen dan de totale deelfactor N gedeeld door twee, maal de refe-rentiefrequentie fr, dus f^ >N/2 x fr en in het toegelichte voorbeeld f^ > 3 x fr.

Claims (20)

1. Fase-vergrendelde lus, omvattende in serie een fasede-tector (1, 60) , een stuursignaalgeneratorketen (2, 40, 50) met een lusfilter (24), en een gestuurde oscillator (3) die een oscillatoruitgangssignaal (a) met oscillatorfrequentie (fj tussen twee uiterste oscillatorfrequenties (f^, levert, waarbij een eerste ingang van de detector (1, 60) van buiten de lus een referentiesignaal (r) met een recht-hoeksgolfvorm met een referentiefrequentie (fr) en met een arbeidsfactor tussen de waarden nul en één ontvangt, een tweede ingang van de detector (1, 60) een van het oscillatoruitgangssignaal (a) afgeleid eerste vergelijkingssignaal (dl) met dezelfde vorm als het referentiesignaal (r) ontvangt, de detector (1, 60) werkt met coïncidentie of non-coïncidentie van erdoor ontvangen ingangssignalen (r, dl, d2; r, dl, e2), de detector (1, 60) door het uitvoeren van een logische corobinatie-functie voor het referentiesignaal (r) en het eerste vergelijkingssignaal (dl) een eerste combinatiesignaal (el) afleidt, de detector (1, 60) een van het eerste combinatiesignaal (el) afhankelijk uitgangssignaal (i) van de detector (1, 60) levert, en de detector (1, 60) en de stuursignaalgeneratorketen (2, 40, 50) zodanig ingericht zijn dat bij geen frequentieverschil en bij een faseverschil (0) tussen het referentiesignaal (r) en een ander ingangssignaal (dl) van de fasedetector (1, 60), waarbij de lus in een toestand met een direct vanggebied van de lus werkt, de stuursignaalgeneratorketen (2, 40, 50) een stuursignaal (c) aan de oscillator (3) levert dat geschikt is voor het naar een voorafbepaalde waarde brengen van het faseverschil, waarbij na het bereiken van het voorafbepaalde faseverschil de lus in een vergrendelde toestand met een voorafbepaalde rustwaarde van het oscillator stuur signaal (c) werkt, met het kenmerk dat tussen de oscillator (3) en de detector (1, 60) een hulpketen (4, 70, 80, 90, 100) aangebracht is voor het ontvangen van het uitgangssignaal (a) van de oscillator (3) en voor het aan de detector (l, 60) leveren van het eerste vergelijkingssig-naal (dl) en een derde ingangssignaal (d2; e2), het derde ingangssignaal (d2; e2) zodanig is dat wanneer het door middel van een exclusiefe OF-functie gecombineerd zou worden met het eerste vergelijkingssignaal (dl) een golf-vorm resulteert met tweemaal de frequentie van het eerste vergelijkingssignaal (dl) en een specifieke arbeidsfactor (Nd) die verschilt van de arbeidsfactor van de golfvorm van het referentiesignaal (r), de detector (1, 60) een derde ingang heeft voor het ontvangen van het derde ingangssignaal (d2; e2), de detector (1, 6Q) uit van de hulpketen (4, 70, 80, 90, 100) ontvangen ingangssignalen (dl, d2; dl, e2) een tweede combinatiesignaal (e2) met de golfvorm met de specifieke arbeidsfactor (Nd) afleidt, de detector (1, 60) een aftrekketen (18) heeft die het eerste combinatiesignaal (el) analoog aftrekt van het tweede combinatiesignaal (e2), het uitgangssignaal (i) van de detector (1, 60) bepaald wordt door het door de aftrekker (18) bepaalde verschil (p), de stuursignaalgeneratorketen (2, 70, 80, 90, 100) bij een frequentieverschil tussen het referentiesignaal (r) en een ander ingangssignaal (dl) van de fasedetector (1, 60) een gemiddelde waarde (<j>) van het uitgangssignaal (i) van de detector (1, 60), gezien over een aantal perioden van het referentiesignaal (r), ongelijk aan een bij de rust-waarde van het oscillatorstuursignaal (c) behorende waarde opwekt en daarbij het oscillatorstuursignaal (c) wijzigt voor het door de oscillator (3) laten wijzigen van de oscillatorfrequentie (f.), en de stuursignaalgeneratorketen (2, 40, 50) bij het bereiken van de ene uiterste oscillatorfrequentie de lus instelt en daarbij het oscillatorstuursignaal (c) zo wijzigt dat de oscillatorfrequentie (fj in een tegengestelde richting naar de andere uiterste oscillatorfrequentie gestuurd wordt.

2. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de hulpketen (4, 70, 80, 90, 100) een fasever-schuivingsketen is.

3. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de faseverschuivingsketen een serie poorten heeft, die het eerste vergelijkingssignaal (dl) ontvangt en die een ten opzichte daarvan vertraagd tweede vergelijkingssignaal (d2) als derde ingangssignaal aan de detector (1, 60) levert.

4. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de hulpketen (4, 70, 80, 90, 100) delers (8, 9, 10; 8, 10, 101) omvat die het uitgangssignaal (a) van de oscillator delen en uitgangssignalen ervan logisch combineren tot de eerste en tweede vergelijkingssignalen (dl, d2; dl, e2).

5. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 4, met het kenmerk dat een eerste deler (8) van de hulpketen (4, 70, 80, 90, 100) het uitgangssignaal (a) van de oscillator deelt door een eerste factor (NI), een logische keten van de eerste deler (8) interne signalen ervan combineert tot een uitgangssignaal (b) van de eerste deler (8) met de specifieke arbeidsfactor (Nd), en een tweede deler (9, 101) van de hulpketen (4, 70, 80, 90, 100) een van het oscilla-toruitgangssignaal (b) afgeleid signaal (b, bl, b2) deelt door een tweede factor (N2) voor het leveren van een uitgangssignaal dat het eerste vergelijkingssignaal (dl) bepaalt, waarbij de oscillatorfrequentie (f,) in vergrendelde toestand van de lus gelijk is aan het produkt van de referentiefrequentie (fr), de eerste factor (NI) en de tweede factor (N2) (f. = fr.Nl.N2).

6. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de hulpketen (4, 90, 100) een omkeerder (16) heeft die het signaal (b) met de specifieke arbeidsfactor (Nd) ontvangt en die het derde signaal als het tweede combinatiesignaal (e2) aan de detector (1, 60) levert.

7. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de hulpketen (4, 70, 80, 90, 100) een derde deler (10) heeft die een van het oscillatoruitgangssignaal (b) met de specifieke arbeidsfactor (Nd) afgeleid signaal (b, bl, b3) deelt door de tweede factor (N2) , de derde deler (10) schakelt op andere flanken van het oscillatoruitgangssignaal (b) met de specifieke arbeidsfactor (Nd) dan flanken waarop de tweede deler (9, 101) schakelt, en de derde deler (10) het tweede vergelijkingssignaal (d2) levert.

8. Fase-vergrendelde lus volgens één van de conclusies 1 t/m 7, met het kenmerk, dat de ,stuursignaalgeneratorketen (2, 40, 50) naast het lusfilter (24) een vergelijker (23) heeft, een ingang van het lusfilter (24) met een uitgang van de fasedetector (1, 60) gekoppeld is, een van het uitgangssignaal (v) van het lusfilter (24) afgeleid signaal (x, c) het uitgangssignaal van de stuursignaalgeneratorke-ten (2, 40, 50) als oscillatorstuursignaal (c) bepaalt, de vergelijker (23) een van het uitgangssignaal (v) van het lusfilter (24) afgeleid derde vergelijkingssignaal (y) en twee referentieniveau's (II, 12) ontvangt, in de lus om-keermiddelen (22, 41, 61, 62, 81, 91, 102, 103) aangebracht zijn, en dat wanneer het derde vergelijkingssignaal (y) een van de twee referentieniveau's (II, 12) in een richting vanaf het andere referentieniveau overschrijdt een uitgangssignaal van de vergelijker (23) als terugkeerstuursig-naal (z) de omkeermiddelen (22, 41, 61, 62, 81, 91, 102, 103) stuurt voor het omkeren van één of meer door de omkeermiddelen (22, 41, 61, 62, 81, 91, 102, 103) ontvangen signalen en voor het daarmee omkeren van de polariteit van het ingangssignaal (u) van het lusfilter (24).

9. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de omkeermiddelen (22, 41) bestaan uit in een signaalweg tussen de aftrekker (18) en het lusfilter (24) verbonden middelen voor het omkeren van de polariteit van het ingangssignaal (u) van het lusfilter (24) in responsie op het terugkeerstuursignaal (z).

10. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de omkeermiddelen bestaan uit e*>r. tussen de fasedetector (1) en het lusfilter (24) verbonden schakelaar (22) en een met de schakelaar (22) verbonden bron van een terugvoersignaal (-Ir) met constant niveau en met een polariteit die tegengesteld is aan een polariteit van het uitgangssignaal (i) van de detector (1) bij een frequentieverschil tussen de ingangssignalen van de detector (1), gezien over een aantal perioden van het referentiesignaal (r), en de schakelaar (22) in responsie op het terugkeer-stuursignaal (z) het uitgangssignaal (i) van de detector (1) of het terugvoersignaal (-Ir) naar het lusfilter (24) doorlaat.

11. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de omkeermiddelen bestaan uit een tussen de fasedetector (1) en het lusfilter (24) verbonden schakelaar (22) en een tussen de schakelaar (22) en de fasedetector (1) verbonden omkeerder (41), die het uitgangssignaal (i) van de detector (1) van polariteit omkeert, en de schakelaar (22) in responsie op het terugkeerstuursignaal (z) het uitgangssignaal (i) van de detector (1) of het uitgangssignaal (-i) van de omkeerder (41) naar het lusfilter (24) doorlaat.

12. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de omkeermiddelen bestaan uit eerste en tweede gestuurde omkeerders (61, 62) in de wegen van de eerste respectievelijk tweede combinatiesignalen (el, e2), en de omkeerders (61, 62) in responsie op het terugkeerstuursignaal (z) de eerste respectievelijk tweede combinatiesignalen (el, e2) al of niet omkeren.

13. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de omkeermiddelen (81, 91, 102, 103) in responsie op het terugkeerstuursignaal (z) de actuele specifieke arbeidsfactor (Nd) complementeren.

14. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de omkeermiddelen bestaan uit een gestuurde omkeerder (81) in de weg van het eerste vergelijkingssig-naal (dl), en de omkeerder (81) in responsie op het terugkeer stuur signaal (z) het eerste vergelijkingssignaal (dl) al of niet omkeert.

15. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 5 en 13, met het kenmerk, dat de omkeermiddelen bestaan uit een gestuurde omkeerder (91) tussen de uitgang van de eerste deler (8) en de ingangen van de tweede „en derde delers (9, 10), waarbij de tweede deler (9) en de derde deler (10) op in tegengestelde richtingen gaande flanken van hun gemeenschappelijke ingangssignaal (bl) schakelen, en de omkeerder (91) in responsie op het terugkeerstuursignaal (z) het uitgangssignaal (b) van de eerste deler (8) al of niet omkeert.

16. Fase-vergrendelde lus volgens conclusie 5 en 13, met het kenmerk, dat de omkeermiddelen bestaan uit eerste en tweede gestuurde omkeerders (102, 103) tussen de uitgang van de eerste deler (8) en de ingang van de tweede deler (101) respectievelijk de ingang van de derde deler (10), waarbij de omkeerders (102, 103) yerschillende types zijn die ten opzichte van elkaar omgekeerde signalen (b2, b3) leveren, de tweede deler (101) en de derde deler (10) op in dezelfde richting gaande flanken van hun respectievelijke ingangssignalen (b2, b3) schakelen, en de omkeerders (102, 103) in responsie op het terugkeerstuursignaal (z) het uitgangssignaal (b) van de eerste deler (8) al of niet omkeert.

17. Fase-vergrendelde lus volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de stuursignaalgeneratorketen (2, 40, 50) aan de uitgang ervan een begrenzer (26) heeft die het erdoor geleverde stuursignaal (c) begrenst op een derde referentieniveau (13).

18. Fase-vergrendelde lus volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de stuursignaalgeneratorke-ten (2, 40, 50) een aan de uitgangszijde van het lusfilter (24) verbonden versterker (30) met een grote versterkings-factor heeft voor het versterken van het uitgangssignaal (v) van het lusfilter (24).

19. Fase-vergrendelde lus volgens één van de conclusies 5 t/m 18, met het kenmerk dat de laagste (f^) van de uiterste frequenties (f^, f^) groter is dan de totale deel-factor (N = N1.N2) gedeeld door,twee, maal de referentie-frequentie (fr) (f^ > N/2.Fr).

20. Fase-vergrendelde lus volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de oscillator (3) een stroomgestuurde oscillator is, en de detector (1) en de stuursignaalgeneratorketen (2, 40, 50) middelen (19, 20, 25, 26) hebben die aan de eventueel aanwezige schakelaar (22), de vergelijker (23), de eventueel aanwezige begrenzer (26), en de oscillator (3) stromen (q, i, w, x, y, c) als ingangssignalen leveren.