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Schaltungsanordnung zur Erzeugung zweier um 900 gegeneinander phasenverschobener Impulsreihen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung zweier um 900 gegeneinander phasenverschobener Impulsreihen, von denen die eine mit einer Hilfssteuerspannung vor-oder nacheilend geschaltet werden kann, unter Verwendung einer ersten und einer zweiten. bistabilen Frequenzteilerstufe, bei denen einerseits zu deren Steuerung den Eingängen der ersten bistabilen Frequenzteilerstufe und dem einen Eingang der zweiten bistabilen Frequenzteilerstufe je eine Impulsreihe zugeführt ist, welche Impulsreihen gegeneinander um 1800 phasenverschoben sind, und anderseits dem andern Eingang der zweiten bistabilen Frequenzteilerstufe eine Torschaltung vorgeschaltet ist.
Zur Feststellung, ob die Frequenz einer Schwingung sinwt von der Frequenz einer Bezugsschwingung sinwot abweicht, wird vorerst die Differenzschwingung sinAwt zwischen den beiden Schwingungen er-
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gung sinwt höher oder tiefer ist als die Frequenz der Bezugsschwingung sint. Die mathematische Berechnung gibt wohl einen Vorzeichenwechsel, der jedoch aus der Differenzfrequenz nicht mehr ersichtlich ist. Der mathematische Vorzeichenwechsel könnte aber ausgenutzt werden, wenn eine Phasenverschiebung eingeführt würde, da jegliche Phasenverschiebung durch die Mischung erhalten bleibt.
Wird beispielsweise die Phase der Bezugsschwingung sinket um 900 verschoben (sinwoti 90 ), so wird folgender Vergleich erhalten :
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wobei w die Kreisfrequenz der Schwingung sinwt, w die Kreisfrequenz der Bezugsschwingung sinwot und Aw die Kreisfrequenz der Differenzschwingung sinwt darstellen. Aus dem obigen Vergleich ist ersichtlich, dass die Phase der Differenzfrequenz um 1800 springt, je nachdem, ob die Frequenz der Schwingung höher oder tiefer liegt als die Frequenz der Bezugsschwingung.
Da jedoch die Phasenlage nur zwischen zwei gleichfrequenten Schwingungen messbar ist, muss die Differenzfrequenz zweifach erzeugt werden, u. zw. ein erstes Mal als Differenzfrequenz zwischen der Schwingung sinwt und der Bezugsschwingung sinwot und ein zweitesMal als Differenzfrequenz zwischen der Schwingung sinwt und der phasenverschobenen Bezugsschwingung sin (wot 900).
Für die Feststellung, ob die Frequenz der Schwingung höher oder tiefer als die Frequenz der Bezugsschwingung ist, kann auf die Ermittlung des genauen Phasenwinkels verzichtet werden. Es genügt somit, wenn die Schwingungen als Rechteckspannungen vorliegen.
Die Erzeugung eines um 900 phasenverschobenen Signals ist mit einem Phasenschieber bekannter Ausführung nur für jeweils eine bestimmte Frequenz möglich. Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Impulsreihen zu schaffen, die gegeneinander um 900 phasenverschoben sind und von denen eine vor- oder nacheilend geschaltet werden kann.
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Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Torschaltung, an deren Eingängen die Ausgangsimpulsreihe der ersten bistabilen Frequenzteilerstufe, ferner die dem einen Eingang der zweiten bistabilen Frequenzteilerstufe zugeführte Impulsreihe und die zwischen positivem Potential und Null um-
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die logische Variable D für die Ausgangsimpulsreihe der ersten bistabilen Frequenzteilerstufe, die logische Variable C für die dem einen Eingang der zweiten bistabilen Erequenzteilerstufe zugeführte Impulsreihe und die logische Variable F für die Hilfssteuerspannung stehen und den Wert "1" oder "0" annehmen, je nachdem, ob ein Impuls in der entsprechenden Impulsreihe vorhanden ist oder nicht bzw. je nachdem, ob die Hilfssteuerspannung positiv oder null ist.
Zur Erläuterung sind Zeichnungen beigefügt, die in Beispielen die Erzeugung von phasenverschobenen Schwingungen darstellen. Dabei zeigen Fig. 1 ein Blockschema für ein erstes bekanntes Ausführungsbeispiel, Fig. 2 ein Spannungsdiagramm für Impulsreihen in Fig. l, Fig. 3 ein Blockschema für ein zweites bekanntes Ausführungsbeispiel, Fig. 4 ein Blockschema für ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung und Fig. 5 ein Spannungsdiagramm für Impulsreihen in Fig. 4.
Das Blockschema in Fig. 1 lässt eine Impulsformerstufe 3 mit einem Eingang 300 und zwei Ausgängen 320 und 330 erkennen. Der Ausgang 330 ist auf die Eingänge 100 und 110 einer ersten bistabilen Frequenzteilerstufe 1 geführt und der Ausgang 320 auf einen Eingang 200 einer zweiten bistabilen Frequenzteilerstufe 2 sowie auf den Eingang 400 einer Torschaltung 4. Der Ausgang 120 der ersten bistabilen Teilerstufe 1 ist auf einen zweiten Eingang 410 der Torschaltung 4 geführt, deren Ausgang 420 mit einem Eingang 210 der zweiten bistabilen Frequenztei- lerstufe 2 verbunden ist.
Als Impulsformerstufe 3 ist in diesem Beispiel ein bistabiler Multivibrator verwendet. Ebensogut könnte ein Schmitt-Trigger vorgesehen sein, nur dass im ersten Fall die am Eingang 300 liegende Impulsreihe die doppelte Frequenz aufweisen muss, gegenüber der Impulsreihe bei Verwendung eines Schmitt-Triggers. Die Aufgabe dieser Impulsformerstufe 3 liegt darin, aus einer Impulsreihe am Eingang 300 zwei ebensolche zu erzeugen, die gegeneinander um 1800 phasenverschoben sind. Inder Zeile A von Fig. 2 ist die Eingangsimpulsreihe und in den Zeilen Bund C sind zwei phasenverschobene Ausgangsimpulsreihen dargestellt.
Mit jedem Impuls der Zeile B schaltet die erste bistabile Frequenzteilerstufe 1 vom einen stabilen Zustand in den andern, so dass am Ausgang 120 eine Impulsreihe entsteht, wie sie in der Zeile D in Fig. 2 dargestellt ist. Die Torschaltung 4 ist im einfachsten Fall ein gewöhnliches UND-Tor, dem am Eingang 400 die Impulsreihe gemäss Zeile C in Fig. 2 und am Eingang 410 die Impulsreihe D in Fig. 2 zugeführt wird. Damit kann nur ein Impuls der Zeile C weitergeleitet werden, wenn zugleich ein Impuls der Zeile D am Eingang 410 steht.
Diese gesteuerte Impulsreihe und die Impulsreihe gemäss Zeile C schalten die zweite bistabile Frequenzteilerstufe 2.
Am Ausgang 120 der bistabilden Frequenzteilerstufe 1 entsteht die Impulsreihe D (Fig. 2) und am Ausgang 220 der bistabilen Frequenzteilerstufe 2 entsteht die Impulsreihe E (Fig. 2).
Diese beiden Impulsreihen D und E sind gegeneinander um 90 phasenverschoben. Die Torschaltung 4 bewirkt, dass die Phasenverschiebung immer in derselben Richtung geschieht. Wäre beispielsweise der nicht gezeichnete Ausgang der ersten bistabilen Frequenzteilerstufe 1 zur Steuerung verwendet, so wäre die Phasenlage der Impulsreihe E entsprechend um 900 gegenüber der Impulsreihe D nachverschoben.
Im Blockschema der Fig. 3 sind lediglich die zwei bistabilen Frequenzteilerstufen 1 und 2 dargestellt, mit den Eingängen 100 und 110 bzw. 200 und 210 sowie mit den Ausgängen 120 und 130 bzw.
220 und 230. An die mit B und C bezeichneten Anschlüsse sind die beiden Impulsreihen aus der Impulsformerstufe 3 (Fig. 1) angelegt. Die zwei Anschlüsse Bund C sind paarweise auf je einen Eingang 500, 600 bzw. 700, 800 von UND-Toren 5 und 6 bzw. 7 und 8 geführt. Der Ausgang 230 der bistabilen Frequenzteilerstufe 2 ist auf den zweiten Eingang 510 des UND-Tores 5 und der Ausgang 220 auf den zweiten Eingang 610 des UND-Tores 6 geleitet. Entsprechend sind die Ausgänge 120 und 130 der bistabilen Frequenzteilerstufe l mit den zweiten Eingängen 710 bzw.
810 der UND-Tore 7 bzw. 8 verbunden.
Werden die Impulse der Zeilen B und C in Fig. 2 an die gleichbenannten Anschlüsse in Fig. 3 geführt. können die bistabilen Frequenzteilerstufen 1 und 2 nur kippen, wenn jeweils die zweite Frequenzteilerstufe in einem bestimmtem Zustand ist.
An den Anschlüssen D und E stehen somit dieselben Impulsreihen wie an den Anschlüssen D und E in Fig. 1. Der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsbeipielen liegt darin, dass im
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