DE2212911A1

DE2212911A1 - METHOD OF FREQUENCY MULTIPLE

Info

Publication number: DE2212911A1
Application number: DE19722212911
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl-Ing Luebbert
Original assignee: August Sauter KG
Current assignee: August Sauter KG
Priority date: 1972-03-17
Filing date: 1972-03-17
Publication date: 1973-09-27

Description

Verfahren zur Frequenzvervielfachung Der Aufbau eines Frequenzvervielfachers, der geeignet ist, Frequenzen zu vervielfachen, die in einem Bereich einer Größenordnung schwanken, ist ein Problem von großer Wichtigkeit im Zusammenhang mit Meßgrdßen~Frequenz~Wandlern. Bei diesen ist haufig die maximale Ausgangsfrequenz begrenzt. Will man die Ausgangsfrequenz eines solchen Wandlers mit großer Genauigkeit messen, wird die Meßzeit entsprechend lang. Einen Ausweg bietet ein dem Frequenzgeber nachgeschalteter Frequenzvervielfacher. Procedure for frequency multiplication The structure of a frequency multiplier, which is capable of multiplying frequencies in a range of an order of magnitude fluctuate is a problem of great concern with measurand ~ frequency ~ transducers. With these, the maximum output frequency is often limited. Do you want the output frequency measure such a transducer with great accuracy, the measuring time will be accordingly long. A frequency multiplier connected downstream of the frequency generator offers a solution.

Bisher waren Verfahren gebrduchlich, bei denen an einer nicht linearen Ubertragungskennlinie Oberwellen erzeugt und anschliessend herausgefiltert wurden. Das ist jedoch nur bei relativ kleinen Frequenzdnderungen ßöglich. Weitere Verfahren erzeugen mit Hilfe eines Multiplizierers die Leistungsfunktion, die mit der doppelten Frequenz auftritt. Ein drittes Verfahren geht davon aus, daß man mit Hilfe eines Integrierers aus einer Folge von Rechteckimpulsen eine Rampen funktion erzeugt, den Gleichanteil abtrennt und eine Zweiweggleichrichtung vornimmt, wobei man dann ebenfalls auf die doppelte Frequenz kommt. Mit Hilfe der beiden zuletzt genannten Verfahren kann man beliebig hohe Vervielfachungen erzielen, wenn man mehrere Stufen hintereinanderschaltet. Nachteilig ist dabei, daß analoge Störungen, von aussen oder aus den Frequenzgdngen der verwendeten Operationsverstdrker resultierend, in den folgenden Stufen weiter verstärkt werden und nur eine niedrige Frequenz oder eine kleine Stufenzahl ermöglichen, wenn der Aufwand an elektronischen Bauteilen nicht sehr groß werden soll.So far, methods have been used in which a non-linear one Transmission characteristic harmonics generated and then filtered out. However, this is only possible with relatively small changes in frequency. Further procedures generate with the help of a multiplier the power function, that with the double Frequency occurs. A third method assumes that you can use a Integrator generates a ramp function from a sequence of square-wave pulses, separates the DC component and carries out a full-wave rectification, whereby one then also comes to twice the frequency. With the help of the last two Process one can achieve arbitrarily high multipliers if one has several stages connected in series. The disadvantage here is that analog interference comes from outside or from the frequency response of the operational amplifier used resulting, in the following stages are further amplified and only a low frequency or allow a small number of stages when the expense of electronic components shouldn't be very big.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zur Frequenzver vielfachung zu schaffen, das die vorstehend aufgezeigten Nachteile nicht aufweist und mit wesentlich geringerem baulichen Aufwand gute Leistungen erbringt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß aus einer Impulsfolge mit einem Impuls-Tastverhditnis 1 : 1 mit Hilfe eines Integrators und einem diesen nachgeschalteten Nullkomparator ein um eine viertel Taktzeit verschobener Takt hergestellt wird und durch eine Exklusiv-ODER ein Takt doppelter Frequenz erzeugt wird. Es ist aber auch möglich, eine weitere Frequenzvervielfachung entsprechend einer Zweierpotenz zu erreichen, und zwar durch das Hintereinanderschalten mindestens einer weiteren Vervielfachungsstufe.The object of this invention is to provide a method for frequency multiplication to create that does not have the disadvantages shown above and with essential performs well with less structural effort. This is what makes this job solved that from a pulse train with a pulse duty cycle 1: 1 with the help an integrator and a zero comparator connected downstream of this by a quarter Cycle time shifted cycle is produced and a cycle is created by an exclusive OR double frequency is generated. But it is also possible to multiply the frequency further corresponding to a power of two, namely by connecting them in series at least one further multiplication level.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Impulsfolge ge durch einen Komparator aus einer anderen Funktion mit äquidistanten Nulidurchgungen erzeugt werden.According to a further feature of the invention, the pulse train can ge by a comparator from another function with equidistant zero passages be generated.

Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Der obere Teil der Zeichnung zeigt die sinnbildliche Verschaltung der einzelnen Teile zur Durchführung des Verfahrens, während der untere Teil der Zeichnung die entsprechenden Frequenzen darstellt.The invention is shown schematically in the drawing. The upper Part of the drawing shows the symbolic interconnection of the individual parts Carrying out the procedure, while the lower part of the drawing shows the appropriate Represents frequencies.

Im folgenden wird die Erfindung in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkungsweise noch ausfUhrlicher beschrieben.The following describes the invention in its structure and in its mode of operation described in more detail.

Es wird davon ausgegangen, daß eine Rechteckimpulsfolge X' (t) mit einem Tastverhältnis 1 : 1 zur Verfügung steht, und es wird dafür gesorgt, daß kein Gleichanteil von X' (t) vorhanden ist. Aus der Rechteckimpuisfolge wird nun mit Hilfe des Integrators 2 eine Dreieck funktion y (t) geformt. Mit Hilfe eines Nullkomparators 3 entsteht daraus wieder eine Folge von Rechteckimpulsen X'' (t). Allerdings ist diese gegenuber X' (t) um eine viertel-Taktzeit verschoben, so daß gilt: x'' (t) = x' (t - 1/4 T) wobei T die Taktzeit bedeutet.It is assumed that a square pulse train X '(t) with a duty cycle of 1: 1 is available, and it is ensured that no There is a constant component of X '(t). The rectangular pulse sequence now becomes with Using the integrator 2, a triangle function y (t) is formed. With the help of a zero comparator 3, a sequence of square-wave pulses X '' (t) results from this again. However, it is this shifted by a quarter clock time compared to X '(t), so that: x' '(t) = x '(t - 1/4 T) where T is the cycle time.

xi (t) und X' (t - 4 T) werden mit einem Exklusiv-ODER logisch verknüpft zur Impulsfolge Z(t), wobei Z(t) die doppelte Frequenz aufweist, wie folgende logische Tabelle aufzeigt: 1 X'(t) X'(t - 4 T) Z(t) 4 t 1 0 1 t+1T 1 1 0 4 t+ 2 T 0 1 0 w t + 3 T 0 0 0 4 t+T 1 1 0 1 Zeit Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, daß erstens die Frequenzverdoppelung bzw. Vervielfachung selbst digital ausgeführt wird, so daß die linearen Schaltelemente nur mit der halben Ausgangsfrequenz betrieben werden. Zweitens können relativ einfache und preiswerte Bauelemente verwendet werden, weil Nullkomparatoren nur als Schalter wirken und Operationsverstärker nur in einer Integrati'onsschaltung betrieben werden, die im allgemeinen stabil ist. Ein eventuelles Anschwingen in den Spitzen der Dreieckspannung wirkt sich nicht aus, solange es bis zum Nulldurchgang weitgehend abklingt. Die Störung wird jedoch nicht we bei anderen Verfahren in folgende Stufen getragen.xi (t) and X '(t - 4 T) are logically combined with an exclusive OR to form the pulse sequence Z (t), where Z (t) has twice the frequency, as the following logical table shows: 1 X '(t) X' (t - 4 T) Z (t) 4th t 1 0 1 t + 1T 1 1 0 4th t + 2 T 0 1 0 w t + 3 T 0 0 0 4th t + T 1 1 0 1 Time This method has the advantage that, firstly, the frequency doubling or multiplication itself is carried out digitally, so that the linear switching elements are only operated at half the output frequency. Second, relatively simple and inexpensive components can be used because zero comparators only act as switches and operational amplifiers are only operated in an integrating circuit which is generally stable. A possible oscillation in the peaks of the triangular voltage has no effect as long as it largely subsides by the zero crossing. However, the disturbance is not carried to the following stages in other procedures.

Geht man aber davon aus, daß X (t), also eine andere periodische Funktion zur Verfugung steht, deren Nulidurchgunge in gleichen Abeständen erfolgen, z. B. eine Sinusschwingung, so wird X (t) durch einen Komparator 1 mit dquidistanten Nulldurchgdngen in X' (t) umgewandelt.But if one assumes that X (t), thus another periodic function is available whose zero passages take place in the same Abeststands, z. B. a sinusoidal oscillation, X (t) is determined by a comparator 1 with equidistant zero crossings converted to X '(t).

Wenn aber X (t) = X' (t) ist, so erübrigt sich die Anordnung des Komparators 1. Dies ist dann immer der Fall, wenn mehrere Vervielfachungsatufen hintereinandergeschaltet sind.But if X (t) = X '(t), the arrangement of the comparator is unnecessary 1. This is always the case when several multiplication stages are connected in series are.

Claims

Method for frequency multiplication, characterized in that from a pulse train X '(t) with a pulse duty cycle 1: 1 with the help of a Integrator (2) and a zero comparator (3) connected downstream of this one by one quarter period shifted clock X "(t) is produced and by an exclusive-OR operation a clock of double frequency is generated by X '(t) and X "(t).

2. Method for frequency multiplication according to claim 1, characterized characterized in that a further frequency multiplication corresponding to a power of two by connecting at least one further multiplication stage in series, consisting of the integrator (2), the zero comparator (3) and the exclusive OR (4), he follows.

3. Method for frequency multiplication according to claims 1. and 2., characterized in that the pulse train X '(t) is determined by a comparator (1) another function X (t) with equidistant zero crossings is generated.

L e r s e i t e