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Schaltungsanordnung zur Frequenzteilung einer Impulsfolge Die Erfindung
bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Frequenzteilung einer Impulsfolge
unter Verwendung einer monostabilen Kippschaltung.
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In der Impulstechnik wird oft verlangt, aus einer Impulsfolge Impulse
in einem bestimmten Tellerverhältnis abzuleiten. Diesbezügliche Schaltungen sind
seit langem bekannt, darunter auch welche, die mit monostabilen Kippschaltungen
arbeiten. Zusätzlich kann gefordert sein, daß die Breite der abgeleiteten Impulse
gleich derjenigen der ursprünglichen ist.
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Zur Lösung auch dieser Aufgabe sind Schaltungsanordnungen angegeben
worden. Diese können wegen der dann benötigten Zählerstufen und Koinzid'enzschaltungen
allerdings nur unter erheblichem Aufwand realisiert werden. Ein weiterer Nachteil
dieser bekannten Schaltungen liegt darin, daß bei einer Änderung des gewünschten
Tellerverhältnisses tiefgreifende Schaltungsänderungen notwendig sind.
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Die Schaltungsanordnung zur Frequenzteilung einer Impulsfolge nach
der Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie ist durch eine monostabile Kippschaltung
gekennzeichnet, die durch jeden in ein stabiles Intervall fallenden Kippimpuls einer
Kippimpulsreihe, die aus der Differentiation der Vorderflanken der Impulse der zu
teilenden Folge gewonnen wird, in ihren instabilen Zustand gekippt wird, ferner
dadurch, daß zu der zu teilenden Impulsfolge die zu ihr inverse Impulsfolge gewonnen
wird, daß aus den Vorderflanken der Impulse dieser inversen Folge durch Differentiation
Steuerimpulse gewonnen werden und daß die Verweilzeit für den instabilen Zustand
der monostabilen Kippschaltung vermöge deren Zeitkonstanten und durch die Amplitude
der Steuerimpulse so bemessen sind, daß bereits vor Ablauf der normalen Verweilzeit
ein vom Beginn des instabilen Intervalls an gerechneter, gewünschter Steuerimpuls
die stabile Lage wieder erzwingt und damit die Periode der Impulsreihe am Ausgang
der monostabilen Kippschaltung auf das gewünschte Vielfache der Periode der zu teilenden
Impulsfolge festlegt.
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Die Erfindung soll nun auf Grund eines Ausführungsbeispiels an Hand
der Zeichnung näher erläutert werden.
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Fig.1 zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, Fig. 2 Impulsdiagramme
zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1.
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In der Fig. 1 sind die Elemente nur insoweit mit Bezugszeichen versehen,
als dies im Rahmen der Beschreibung erforderlich erscheint. Im übrigen darf der
Aufbau von transistorisierten Kippschaltungen und Differenziergliedern als bekannt
vorausgesetzt werden. Eine (nicht dargestellte) beliebige Impulsquelle möge an die
Eingangsklemme J eine beispielshalber in Fig. 2 a dargestellte Impulsfolge liefern.
Diese Impulsfolge wird einmal direkt gemäß Fig. 1 am Punkt A abgenommen und über
ein RC-Differenzierglied und die Diode D4 der Basis des rechten Transistors der
monostabilen Kippschaltung 2 zugeführt. Die Diode D4 ist so gepolt, daß nur auf
Grund einer ansteigenden Flanke des Impulszuges ein kurzer Impuls, der Kippimpuls
genannt sei, an die Steuerstrecke gelangt. Befindet sich die monostabile Kippschaltung
in ihrem stabilen Zustand, so wird sie durch einen solchen Kippimpuls, H1 bzw. H2
in Fig. 2, in ihren instabilen Zustand versetzt. Die an J (und somit auch an A)
stehende, zu teilende Impulsfolge wird nun andererseits über eine Inverterstufe
1, Fig. 1, dem Punkt B zugeführt. Diese Inverterstufe 1 hat die Aufgabe, aus der
an J bzw. A anstehenden Impulsfolge (Fig. 2 a) die dazu inverse Impulsfolge zu bilden,
wie sie in Fig. 2b dargestellt ist. Schaltungsanordnungen von Inverterstufen z.
B. mit einer Elektronenröhre oder einem Transistor sind an sich bekannt; ihnen allen
ist gemeinsam, daß ein ihrem Eingang zugeführtes Signal am Ausgang mit umgekehrter
Polarität bzw. gegenphasig bezüglich des Eingangssignals erscheint.
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Zueinander inverse Impulsfolgen stehen auch an den beiden Ausgängen
einer in üblicher Weise durch eine primäre Impulsfolge angesteuerten, bistabilen
Kippschaltung. Betrachtet man die an dem einen Ausgang einer solchen bistabilen
Kippschaltung stehende Impulsfolge als die im obigen Sinne »zu teilende« Impulsfolge,
so ist wegen der durch die bistabile
Kippschaltung erfolgende Frequenzteilung
durch 2 klar, daß die sie ansteuernde Impulsfolge die doppelte Frequenz der zu teilenden
Folge haben muß.
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Die Verweilzeit, d. h. die Zeit, während der die monostabile Kippschaltung
von einem Kippimpuls ab in ihrem instabilen Zustand verharrt, ist vornehmlich durch
ihre Zeitkonstante bestimmt. Über die Größe dieser Zeitkonstante wird noch Genaueres
ausgesagt werden.
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Die zu derjenigen Impulsfolge (Fig. 2 a), die für die monostabile
Kippschaltung die Kippimpulse (d. h. diejenigen Impulse, die den instabilen Zustand
hervorrufen) liefert, inverse Impulsfolge (Fig.2b) steht, wie schon erwähnt, am
Punkte B. Sie wird über ein Diferenzierglied und den Gleichrichter D 3 an die andere
Steuerstrecke der monostabilen Kippschaltung gelegt. Auch der Gleichrichter D 3
ist so gepolt, daß er nur die aus aufsteigenden Flanken der inversen Impulsfolge
2 b hervorgegangenen kurzen Impulse, die Steuerimpulse genannt seien, zur Steuerelektrode
hindurchläßt.
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Ob diese Steuerimpulse eine Wirkung auf die monostabile Kippschaltung
ausüben oder nicht, d. h. sie in den stabilen Zustand zurückkippen oder nicht, hängt
nun von der Verweilzeit und damit von der Zeitkonstanten der monostabilen Kippschaltung
ab.
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Im Sinne der durchzuführenden Teilungsaufgabe sind nun die Zeitkonstante
der monostabilen Kippschaltung und die Amplitude der Steuerimpulse so zu bemessen,
daß ein ganz bestimmter, gewünschter Steuerimpuls, gerechnet vom Beginn des instabilen
Intervalls ab, in der Lage ist, das Rückkippen in den stabilen Zustand auszulösen.
Nach Fig. 2b sind V1 und V 2 solche Steuerimpulse. Dies bedeutet, daß die Zeitkonstante
so gewählt werden muß, daß die Verweilzeit um ein weniges größer ist als die Periode
der gewünschten, geteilten Impulsfolge, abzüglich einer Impulsdauer T der zueinander
inversen Impulsfolgen.
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Die Zeitkonstante der monostabilen Kippschaltung ist bekanntlich durch
das Produkt aus der Kapazität S und einem Widerstandswert R gegeben, wobei R der
effektive Widerstandswert für den Entladekreis der Kapazität S ist.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung bietet neben dem geringen
Aufwand den Vorteil, daß das Teilerverhältnis in einfachster Weise durch Änderung
der Kapazität bestimmt werden kann. Versuche zeigten, daß Teilerverhältnisse bis
10: 1 erzielt werden können.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Breite T der Impulse der
geteilten Folge (Fig. 2c) gleich der Breite der zueinander inversen Folgen (Fig.
2 a und 2b) bzw. in der angegebenen Schaltung damit auch gleich der Breite der zu
teilenden Impulsfolge ist.
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Zur Schaltung nach Fig. 1 ist noch festzustellen, daß die Diode
D 5 dazu dient, den Kondensator S
beim Kippen der monostabilen Kippschaltung
2 in die stabile Lage schneller umzuladen. Vor den Eingangsdioden D 3 und D 4 der
monostabilen Kippschaltung können Trennverstärker angeordnet sein.