DE1046678B - Frequenzteiler mit monostabilem Multivibrator - Google Patents

Description

Zur Teilung einer Impulsfolge in einem bestimmten Teilerverhältnis sind bisher verschiedene Frequenzteilerschaltungen bekanntgeworden. Prinzipiell lassen sich diese Schaltungen in zwei große Gruppen einteilen. Die eine Gruppe der frequenzunabhängigen Teiler bewirkt pro Teilerstufe eine Teilung im Verhältnis 2:1. Diese Teilerschaltungen sind meist als bistabile Multivibrator«! ausgebildet. Sie finden besonders in Zählschaltungen bevorzugt Verwendung. Derartige frequenzunabhängige Teilerstufen besitzen den Vorteil großer Stabilität. Nachteilig dabei ist jedoch, daß jede Stufe nur binär, also* 2 : 1, teilt und daher für größere, 2" entsprechende Teilerverhältnisse η Stufen hintereinandergeschaltet werden müssen. Außerdem besteht der weitere Nachteil, daß bei einem ungeradzahligen und von 2" abweichenden Verhältnis zusätzliche Röhrenstufen zur Rückstellung notwendig werden.

Größere Teilerverhältnisse in einer Stufe lassen sich mit der zweiten Gruppe von Teilerschaltungen, mit den sogenannten frequenzabhängigen Teilern, erzielen. Bisher wurden für diesen Zweck vielfach frei schwingende Sperrschwinger oder Multivibratoren verwendet. Diese bekannten Anordnungen haben jedoch den großen Nachteil einer ziemlichen Unstabilität. Etwas stabilere Verhältnisse bringt die Verwendung von monostabilen Multivibratoren.

Die bekannten Teilerschaltungen besitzen jedoch noch Nachteile, die unter anderem darin bestehen, daß ihre Eigenfrequenz wenig stabil ist und durch Alterungserscheinungen der verwendeten Röhren, durch ßetriebsspannungsschwankungen usw. stark störend beeinflußt wird. Ein weiterer Nachteil ist die Form des Gitterspannungsanstieges, welche nach einer r-Funktion verläuft. Dadurch entsteht, insbesondere bei großen Teilerverhältnissen, die Gefahr einer Auslösung schon durch den (n— l)-ten Impuls. Nachteilig bei den bekannten Schaltungen ist weiterhin auch die Abhängigkeit von der Form und der Amplitude der Triggerimpulse.

Es ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei welcher der Kathodenstrom bzw. die Kathodenspannung der ersten Röhre, die am Gitter eine relativ hohe Gleichspannung führt, mit Hilfe eines Kathodenwiderstandes und einer zusätzlichen Diode stabilisiert wird. Der dazu benötigte Aufwand ist verhältnismäßig groß, da außer der zusätzlichen Diode zwei Betriebsspannungsquellen vorhanden sein müssen. Bei einer anderen bekannten Schaltungsanordnung wird zwar nur eine Betriebsspannungsquelle benötigt, aber hier ist das Gitter nicht mehr für Steuerzwecke verwendbar. Daher muß der Triggerimpuls der Anode zugeführt werden. Dabei sind Schwankungen der Amplitude der Triggerimpulse äußerst störend. Es ist Frequenzteiler mit monostabilem
Multivibrator

Anmelder:

Max Grundig,

Fürth (Bay.), Kurgartenstr.37

Erich Schurig, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden

daher notwendig, der Teilerstufe eine dritte Röhre in Gitterbasisschaltung als Impedanzwandler vorzuschalten. Auch hier ist der Aufwand verhältnismäßig groß, während die erzielte Wirkung gering ist. In beiden Fällen dienen die angegebenen Maßnahmen nur dazu, um die Schwingungsdauer zu stabilisieren. Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen frequenzabhängigen Impulsfrequenzteiler zu schaffen, der mit einfachen Mitteln die Nachteile der bisher bekannten Frequenzteiler dieser Art vermeidet. Gegenüber den bekannten Schaltungen, welche nur die Schwingungsdauer stabilisieren, bringt die Erfindung wesentliche Fortschritte, da durch rein schaltungstechnische Maßnahmen ohne zusätzliche Schaltelemente nicht nur die Schwingungsdauer, sondern zugleich die Schwingungsform stabilisiert wird und außerdem die übrigen Nachteile der bekannten Schaltungen überwunden werden.

Nach der Erfindung wird bei einem frequenzabhängigen Teiler, welcher aus zwei als monostabiler Multivibrator geschalteten Röhren besteht, wobei das Teilerverhältnis durch entsprechende Bemessung des frequenzbestimmenden i?C-Gliedes einstellbar ist, insbesondere für großes Teilerverhältnis, von der Anode der ersten Röhre zum Steuergitter dieser Röhre ein Gegenkopplungszweig vorgesehen. In diesem Zweig ist mindestens ein verstellbarer Widerstand angeordnet. Dieser Widerstand bewirkt gleichzeitig die geeignete Vorspannung des Steuergitters und bestimmt in Verbindung mit der Koppelkapazität zwischen der Anode der zweiten Röhre und dem Steuergitter der ersten Röhre die Frequenz der Teilerstufe. Die erfindungsgemäße Schaltung besitzt gegenüber den frequenzunabhängigen, binären Teilerschaltungen den

809 699/239

Vorteil großer Einfachheit. Es können auch relativ große Teilerverhältnisse mit einer nur aus zwei Röhren bestehenden Stufe erzielt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer großen Einsparung an Röhren und Schaltelementen. Gegenüber den bekannten frequenzabhängigen Teilerschaltungen ergibt sich eine wesentliche Erhöhung der Stabilität. Dabei wird die Stabilität in mehrfacher Hinsicht gesichert. Einerseits ist die erfindungsgemäße Anordnung wesentlich stabiler gegenüber Impulsamplitudenschwankungen. Dieser Vorteil entsteht als Folge eines weiteren Vorteiles der erfindungsgemäßen Anordnung. Dadurch, daß nämlich der frequenzbestimmende Widerstand an die Anode angeschlossen ist, ergibt sich eine Linearisierung des Gitterspannungsanstieges. Bei den bekannten Schaltungen, bei welchen die Gitterspannung der ersten Röhre durch einen Spannungsteiler zwischen Gitter und Speisespannungsquelle bzw. Masse erzielt wird, erfolgt, wie bereits bemerkt, der Anstieg der Gitterspannung nach einer e-Funktion. Die dadurch bestehende Gefahr, daß schon der (n— l)-te Impuls ein Kippen der Anordnung bewirkt und daher das Teilerverhältnis verändert wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Teiler durch die Linearisierung dieses Anstieges wesentlich verringert. Dadurch besteht auch bei Schwankungen der Amplitude der Impuls keine Gefahr eines vorzeitigen Kippens. Durch die erfindungsgemäße Gegenkopplung wird die Schaltungsanordnung auch gegenüber Alterungserscheinungen der Röhren, welche sich vorzugsweise in Änderungen der Steilheit auswirken, stabiler. Diese Steilheitsänderungen können andererseits aber auch durch Schwankungen der Betriebsspannungen hervorgerufen werden. Auch in diesem Fall wirkt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung stabilisierend. Es ist also· nicht mehr nötig, die Speisespannung gesondert zu stabilisieren. Durch den im Gegenkopplungszweig vorgesehenen Widerstand wird bei Änderungen der Steilheit, unabhängig von der jeweiligen Ursache dieser Änderung, der Arbeitspunkt der Röhre entsprechend verlagert und die nötige Gittervorspannung im selben Maße verändert. Auch in einer zusammenhängenden Schaltung wird dadurch bei Schwankungen der Betriebsspannung und damit verbundenen Änderungen der Impulsamplituden die Teilerstufe entsprechend in ihren Spannungsverhältnissen mit verändert, so daß das Verhältnis der Impulsamplituden zur Gittervorspannung gleichbleibt.

Nähere Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden an Hand der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert. In der Zeichnung ist ein aus zwei Stufen bestehender frequenzabhängiger Spannungsteiler dargestellt. Beide Stufen sind an sich gleichartig aufgebaut, so daß in der Beschreibung nur die erste Stufe näher erläutert zu werden braucht. Die zu teilende Impulsfolge wird über einen Kondensator 1 dem Steuergitter 2 der ersten Röhre 3. zugeführt. Von der Anode 4 führt eine Verbindung zum Gitter 5 der Röhre 6. Die Röhren 3 und 6 sind über einen gemeinsamen Kathodenwiderstand 12 gekoppelt. Dabei ist es natürlich möglich, die beiden Röhren 3 und 6 in einer Doppelsystemröhre zu vereinen. In der Verbindung zwischen der Anode 4 und dem Gitter 5 sind in bekannter Weise ein Widerstand 7 und dazu parallel eine kleine Kapazität 8 vorgesehen. Die Kapazität 8 dient dabei zum Ausgleich der Gitter-Kathoden-Kapazität der Röhre 6. Von der Anode 9 der Röhre 6 führt ein Kopplungszweig, der den Kondensator 10 enthält, zum Gitter 2 der Röhre 3. Der Widerstand 11 dient als Gitteräbleitwiderstand für die Röhre 6. Die Zuführung der Betriebsspannung erfolgt in bekannter Weise. Von der Anode 4 der Röhre 3 führt ein Gegenkopplungsweg 13 zum Gitter 2 zurück. Dieser enthält die beiden Widerstände 14 bzw. 15, wovon mindestens einer einstellbar ausgebildet ist. Dabei bewirkt die Kapazität 10 in Verbindung mit dem Widerstand 14 bzw. 15 die Einstellung der Kippfrequenz des monostabilen Multivibrators. Der frequenzbestimmende Widerstand 15 wurde in bisher bekannten Schaltungen an Masse gelegt. Dadurch ist die Röhre 3 im Anfangszustand gesperrt, und zur Einleitung des Kippvorganges müssen positive Impulse dem Gitter 2 zugeführt werden. Wenn nur negative Impulse zur Verfügung stehen, kann der Widerstand 15 auch an die Betriebsspannungsquelle der beiden Röhren gelegt werden. Dann ist die Röhre 3 im Anfangszustand leitend und wird durch negative Impulse gesperrt. Erfmdungsgemäß ist der Widerstand 15 nicht an die Speisespannungsquelle, sondern direkt an die Anode 4 geführt. Dadurch ergibt sich die erwähnte Stabilität der Schaltung gegenüber Steilheitsänderungen der Röhren. Da beiden Widerstände 14 und 15 sind sehr hochohmig, so daß praktisch nur eine Gleichspannungsgegenkopplung vorliegt, während die Wechselspannung nicht an das Gitter 2 gelangt, da die beiden Widerstände 14 und 15 in Verbindung mit der Gitter-Kathoden-Strecke einen sehr hochohmigen Spannungsteiler darstellen.

Im Anfangszustand ist die Röhre 3 offen und führt Strom. Bei Eintreffen eines negativen Impulses wird die Röhre 3 gesperrt, der dabei auftretende Spannungs- bzw. Stromstoß an der Anode 4 wird dem Gitter 5 der bisher gesperrten Röhre 6 zugeführt. Diese wird leitend und lädt den Kondensator 10 auf. Dieser entlädt sich nach einer der Zeitkonstanten entsprechenden Zeit über das Gitter 2 der Röhre 3. Dieses Gitter wird daher im steigenden Maße positiver, bis schließlich wieder die Röhre 3 die Leitung übernimmt und die Röhre 6 gesperrt wird. Dabei erfolgt der Anstieg der Gittervorspannung vollkommen linear, da die durch die Entladung des Kondensators 10 entstehende Anstiegkurve, die normalerweise einer e-Funktion genügen würde, durch den Widerstand 15 linearisiert wird. Vom Arbeitswiderstand 16 der Röhre 6 wird die entsprechend geteilte Impulsfolge der zweiten Stufe zugeführt.

Wenn durch Änderungen der Betriebsspannungen der Ausgangsimpuls der ersten Stufe sich verändert hat, bleibt die zweite Stufe dennoch stabil, da auch die Gittervorspannung des Eingangsgitters dieser Stufe durch die erfindungsgemäße Maßnahme entsprechend herabgesetzt wurde und auch ein verkleinerter Impuls die zweite Stufe im richtigen Verhältnis zum Umkippen bringt.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar in Taktgeberanlagen, bei Testbildgeneratoren u. dgl., bei welchen ein großes Teilerverhältnis mit geringem Aufwand bei großer Stabilität erzielt werden soll. Sie ist jedoch nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie läßt sich z. B. auch bei monostabilen Univibratoren (mit veränderbarer Impulsbreite) vorteilhaft zur Stabilisierung anwenden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Frequenzabhängiger Teiler mit zwei als monostabiler Multivibrator geschalteten Röhren, wobei das Teilerverhältnis durch entsprechende Bemessung des frequenzbestimmenden i?C-Gliedes

   einstellbar ist, insbesondere für große Teilerverhältnisse, dadurch gekennzeichnet, daß von der Anode der ersten Röhre zum Steuergitter dieser Röhre ein Gegenkopplungszweig vorgesehen und in diesem Zweig mindestens ein verstellbarer Widerstand angeordnet ist, welcher gleichzeitig wirkt und in Verbindung mit der Koppelkapazität zwischen der Anode der zweiten Röhre und dem Steuergitter der ersten Röhre die Frequenz der Teilerstufe bestimmt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   die geeignete Vorspannung des Steuergitters be- RCA Review, September 1955, S. 403 bis 422.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen