DE1193099B

DE1193099B - Frequency divider with a blocking oscillator

Info

Publication number: DE1193099B
Application number: DET20946A
Authority: DE
Inventors: Werner Heerlein
Original assignee: Telefonbau und Normalzeit GmbH
Current assignee: Tenovis GmbH and Co KG
Priority date: 1961-10-13
Filing date: 1961-10-13
Publication date: 1965-05-20

Description

Frequenzteiler mit einem Sperrschwinger Die Erfindung betrifft einen Frequenzteiler mit einem durch Impulse einer zu teilenden Impulsfolge synchronisierbaren Sperrschwinger.Frequency divider with a blocking oscillator The invention relates to a Frequency divider with a synchronizable by pulses of a pulse train to be divided Blocking transducer.

Es ist bekannt, Sperrschwinger zum Zwecke der Frequenteilung mit einer zu teilenden Impulsfolge zu synchronisieren. Dabei wird mit Rücksicht auf die Stabilität der Frequenzteilung im allgemeinen über einen Faktor 5 pro Teilerstufe nicht hinausgegangen. Dennoch ist die Stabilität kapazitiver Kippschwinger größer als diejenige von Sperrschwingern, wenn man nicht besondere Maßnahmen zur Erhöhung der Stabilität von Sperrschwingern anwendet.It is known to use blocking oscillators for the purpose of frequency division to synchronize the pulse train to be divided. This is done with stability in mind the frequency division generally did not go beyond a factor of 5 per divider stage. Nevertheless, the stability of capacitive tilting oscillators is greater than that of blocking oscillators, if one does not take special measures to increase the stability of blocking oscillators applies.

Eine solche zusätzliche Maßnahme zur Erhöhung der Stabilität eines mit einem Sperrschwinger ausgerüsteten Frequenzteilers besteht in der Anordnung eines zusätzlichen gedämpften Schwingkreises, in dem der Einfluß von Störimpulsen unschädlich gemacht werden soll. So ist bereits eine Anordnung bekannt, durch die eine bestimmte Zahl von Impulsen einer einlaufenden Impulsfolge einem Kondensator eine bestimmte Schwellwertspannung mitteilt, bei deren Erreichen eine Entladung des Kondensators stattfindet. -Ist die Spannung des Kondensators auf einen bestimmten Wert abgesunken, so wird die Entladung gestoppt und durch die nun wiederum erneut einlaufenden Impulse der Impulsfolge eine erneute Aufladung des Kondensators bis zu dem jeweiligen Schwellwert vorgenommen. Die einzelnen Entladestöße, die bei Erreichen des jeweiligen Schwellwertes auftreten, bilden dabei die Impulse der aus der zu teilenden Impulsfolge neu entstehenden Impulsfolge geringerer Frequenz.Such an additional measure to increase the stability of a The arrangement consists of a frequency divider equipped with a blocking oscillator an additional damped resonant circuit in which the influence of interference pulses should be rendered harmless. An arrangement is already known through which a certain number of pulses of an incoming pulse train a capacitor communicates a certain threshold voltage which, when reached, causes a discharge of the capacitor takes place. -Is the voltage of the capacitor at a given If the value has dropped, the discharge is stopped and then again again incoming pulses of the pulse train recharge the capacitor until made to the respective threshold value. The individual bursts of discharge that occur when of the respective threshold value occur, form the impulses from the to dividing pulse train newly emerging pulse train of lower frequency.

Da sich die Entladekurve eines solchen Kondensators asymptotisch .einem Endwert nähert, ist es möglich, durch zwischengelagerte Störimpulse das auf eine bestimmte Lade- oder Entladespannung-ansprechende Organ, beispielsweise eine Röhre, schon vor dem Einlaufen der eigentlich notwendigen Impulszahl zum Zünden zu bringen, so daß sich Verschiebungen im Frequenzabstand der geteilten Impulsfolge ergeben. Um dies auszuschalten, ist bei der bekannten Anordnung im Entladekreis des Kondensators ein Resonanzkreis vorgesehen, der bei jedem Entladestoß angestoßen wird und mit einer ihm eigenen Frequenz ausschwingt, so daß nunmehr die Entladekurve des Speicherkondensators einen sinusförmigen Verlauf erhält. Dadurch wird die asymptotische Annäherung der Entladekurve an einen bestimmten Spannungswert vermieden, und nur ein im Nulldurchgang eintreffender Impuls der zu teilenden Impulsfolge vermag durch erneute Zündung der Röhre einen neuen Zählvorgang auszulösen. Aber auch diese bekannte Anordnung mit Sperrschwingern und einem zusätzlichen gedämpften Schwingungskreis für Stabilisierungszwecke erfüllt nicht die an einen hochwertigen Frequenzteiler zu stellenden Bedingungen, weil auch bei einer solchen Anordnung das Teilerverhältnis nicht beliebig groß gemacht werden kann. Dies hängt damit zusammen, daß durch den jeweiligen Entladestromstoß des Speicherkondensators der gedämpfte Schwingungskreis angestoßen wird.Since the discharge curve of such a capacitor is asymptotically When approaching the end value, it is possible to use intermittent interference pulses to reduce this to a certain charge or discharge voltage-responsive organ, for example a tube, to initiate ignition before the actually necessary number of pulses occurs, so that there are shifts in the frequency spacing of the divided pulse train. In order to switch this off, the known arrangement is in the discharge circuit of the capacitor a resonance circuit is provided, which is triggered with each discharge surge and with its own frequency swings out, so that now the discharge curve of the storage capacitor receives a sinusoidal curve. This makes the asymptotic approximation of the Discharge curve avoided at a certain voltage value, and only one in the zero crossing incoming pulse of the pulse train to be divided can by re-igniting the Tube to trigger a new counting process. But also with this well-known arrangement Blocking oscillators and an additional damped oscillation circuit for stabilization purposes does not meet the requirements for a high-quality frequency divider, because even with such an arrangement the division ratio is not made arbitrarily large can be. This is due to the fact that the respective discharge current surge of the storage capacitor the damped oscillation circuit is triggered.

Die Erfindung, die ebenfalls einen Frequenzteiler mit einem durch Impulse einer zu teilenden Impulsfolge synchronisierbaren Sperrschwinger, bei dem zur Stabilisierung ein zusätzlicher gedämpfter Schwingkreis vorgesehen ist, betrifft, erlaubt ein bedeutend größeres Teilverhältnis, als diese bei den bekannten Anordnungen ohne Beeinträchtigung der Stabilität möglich ist, dadurch, daß der im Eingang des Sperrschwingerkreises liegende, aus der einen Wicklung des Rückkopplungstransformators und einem Kondensator gebildete gedämpfte Schwing kreis dessen Eigenfrequenz mindestens gleich der Wiederholungsfrequenz des freischwingenden Sperrschwingers ist, durch die zu teilende Impulsfolge so synchronisierbar ist, daß der Blockierungskondensator des Sperrschwingers mit der durch die zu teilende Impulsfolge synchronisierten, gedämpften Schwingung des Schwingkreises aufgeladen wird.The invention also includes a frequency divider with a through Pulses of a pulse train to be divided synchronizable blocking oscillator in which an additional damped oscillating circuit is provided for stabilization, concerns, allows a significantly larger dividing ratio than with the known arrangements is possible without impairing the stability, because the input of the Blocking oscillator circuit lying, from one winding of the feedback transformer and a capacitor formed damped resonant circuit whose natural frequency at least is equal to the repetition frequency of the free-swinging blocking oscillator the pulse train to be divided can be synchronized so that the blocking capacitor of the blocking oscillator with the synchronized by the pulse train to be divided, damped oscillation of the resonant circuit is charged.

Die Temperaturstabilität der .Anordnung wird in vorteilhafter Weise dadurch günstig beeinflußt, daß das Verhältnis der Windungszahlen des Rückkopplungstransformators so gewählt ist, daß der Blockierungskondensator frühestens nach zwei Schwingungen des Schwingkreises auf die zur Blockierung erforderliche Spannung aufgeladen ist. Aus dem gleichen Grund sind die Dämpfungsmittel im Schwingkreis so gewählt, daß die Schwingungen in der Hälfte der Wiederholungszeit des Sperrschwingers abgeklungen sind. Zweckmäßig verhält sich die Eigenfrequenz des Schwingkreises zur Widerholungsfrequenz des frei schwingenden Sperrschwingers wie 4: 1 Bei Beachtung dieser Regeln kann als stromverstärkendes Element ein gewöhnlicher Germaniumtransistor in dem Sperrschwinger zur Anwendung kommen, ohne daß die Stabilität in unzulässiger Weise beeinträchtigt wird: Die Erfindung unterscheidet sich somit grundsätzlich von der vorbeschriebenen bekannten Anordnung dadurch, daß der zusätzliche Schwingkreis, der aus einem Kondensator und einer Induktivität gebildet wird, im Eingang und nicht im Ausgang des Sperrschwingerkreises liegt. Der Schwingkreis ist somit ein Teil eines aktiven Oszillators, d. h., er benötigt nicht den Anstoß des jeweiligen Ausgangsimpulses, sondern er beginnt bei der Anschaltung der Spannung zu schwingen, und zwar in einer Frequenz, die in dem Takt der einlaufenden zu teilenden Impulsfolge synchronisiert wird. Infolgedessen erfolgt im Gegensatz zu der bekannten Anordnung die Rufladung des Kondensators des Sperrschwingers nicht durch die Impulse der zu teilenden Impulsfolge, sondern durch Schwingungen des Eingangsschwingungskreises, der im Takte der einlaufenden Impulse synchronisiert wird.The temperature stability of the arrangement is advantageous favorably influenced by the fact that the ratio of the number of turns of the feedback transformer is chosen so that the blocking capacitor after two oscillations at the earliest of the resonant circuit is charged to the voltage required for blocking. For the same reason, the damping means in the resonant circuit are chosen so that the vibrations in half of the repetition time of the blocking oscillator have subsided. The natural frequency of the resonant circuit is expediently related to Repetition frequency of the freely oscillating blocking oscillator such as 4: 1 if observed According to these rules, an ordinary germanium transistor can be used as the current-amplifying element come in the blocking oscillator to use without the stability in impermissible Manner is impaired: The invention is thus fundamentally different of the known arrangement described above in that the additional resonant circuit, which is formed from a capacitor and an inductance, in the input and not lies in the output of the blocking oscillator circuit. The oscillating circuit is thus a part an active oscillator, d. i.e. it does not require the triggering of the respective output pulse, instead, when the voltage is switched on, it begins to oscillate, in fact in one Frequency that synchronizes with the clock of the incoming pulse train to be divided will. As a result, in contrast to the known arrangement, the call charging takes place the capacitor of the blocking oscillator is not affected by the pulses of the pulse train to be divided, but by vibrations of the input oscillation circuit, which is in the cycle of the incoming Pulses is synchronized.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F ig . 1 einen Frequenzteiler mit einem Transistorsperrschwinger, F i g. 2 ein Oszillogramm der Spannung am Kollektor des Transistors des Sperrschwingers, F i g. 3 ein Oszillogramm der Spannung an der Basis des Transistors des Sperrschwingers.An embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows fig. 1 a frequency divider with a transistor blocking oscillator, FIG. 2 an oscillogram of the voltage at the collector of the blocking oscillator transistor, F i g. 3 an oscillogram of the voltage at the base of the blocking oscillator transistor.

Der in F i g. 1 dargestellte Frequenzteiler enthält einen Transistorsperrschwinger mit Transformatorrückkopplung zwischen der Emitter- und der Kollektorelektrode. Der Blockierungskondensator C1 liegt mit der einen Belegung direkt an einen Pol der Spannung, mit der anderen über den Abgriff eines Potentiometers R 2 und einen ohmschen Widerstand R 1 am anderen Pol der Spannung. Aus der Induktivität L 1 der einen Wicklung W 1 des Rückkopplungstransformators und einem zusätzlichen Kondensator C2 ist ein Schwingkreis gebildet.The in F i g. The frequency divider shown in FIG. 1 contains a transistor blocking oscillator with transformer feedback between the emitter and collector electrodes. The blocking capacitor C1 is with one assignment directly on one pole of the voltage, with the other via the tap of a potentiometer R 2 and an ohmic resistor R 1 on the other pole of the voltage. An oscillating circuit is formed from the inductance L 1 of one winding W 1 of the feedback transformer and an additional capacitor C2.

Dem Transistorsperrschwinger ist eine Verstärkerstufe mit dem Transistor T1 in Emitterschaltung vorangeschaltet. Mit dem Ausgang dieser Verstärkerstufe ist der Kondensator C2 des Schwingkreises verbunden, während der Eingang der Verstärkerstufe über eine Begrenzerschaltung aus den beiden antiparallelen Dioden D 1 und D 2 mit der Eingangsklemme E der Frequenzteileranordnung verbunden ist.The transistor blocking oscillator is preceded by an amplifier stage with the transistor T1 in an emitter circuit. The capacitor C2 of the resonant circuit is connected to the output of this amplifier stage, while the input of the amplifier stage is connected to the input terminal E of the frequency divider arrangement via a limiter circuit composed of the two anti-parallel diodes D 1 and D 2.

Die Ausgangsspannung mit einem der F i g. 2 entsprechenden Verlauf kann an der Klemme A abgenommen werden. Die Betriebsspannung wird dem Frequenzteiler zur Erhöhung der Temperaturstabilität des Teilungsfaktors über den Heißleiter H zugeführt.The output voltage with one of the F i g. 2 corresponding course can be removed from terminal A. The operating voltage is the frequency divider to increase the temperature stability of the division factor via the NTC thermistor H fed.

Ohne den Kondensator C2 würde der Transistorsperrschwinger in bekannter Weise mit einer durch die Zeitkonstante für die Entladung des Blockierungskondensators C 1 über den Abgriff des Potentiometers R 2 und den ohmschen Widerstand R 1 bestimmten Wiederholungsfrequenz schwingen. Mit dem Potentiometer R 2 kann die folgenden mit F1 bezeichnete Wiederholungsfrequenz des Sperrschwingers eingestellt werden.Without the capacitor C2, the transistor blocking oscillator would oscillate in a known manner with a repetition frequency determined by the time constant for the discharge of the blocking capacitor C 1 via the tap of the potentiometer R 2 and the ohmic resistor R 1. With the potentiometer R 2, the following repetition frequency, labeled F1, of the blocking oscillator can be set.

Der Frequenzteiler steht unter dem Einfluß von drei in geeigneter Weise abgestuften Frequenzen, nämlich der Folgefrequenz F3 der zu teilenden Impulsfolge, der Resonanzfrequenz F2 des bereits erwähnten Schwingkreises und der Wiederholungsfrequenz F 1 des Sperrschwingers. Ein Optimum an Stabilität des Frequenzteilers bei einem Teilungsfaktor 20 wird z. B. erreicht, wenn sich die verschiedenen Frequenzen F3: F2: F1 wie 20:4:1 verhalten.The frequency divider is influenced by three suitably graduated frequencies, namely the repetition frequency F3 of the pulse train to be divided, the resonance frequency F2 of the already mentioned resonant circuit and the repetition frequency F 1 of the blocking oscillator. An optimum of stability of the frequency divider with a division factor of 20 is z. B. achieved when the different frequencies F3: F2: F1 behave as 20: 4: 1.

Günstig beeinflußt wird die Stabilität des Frequenzteilers weiterhin durch eine geeignete Wahl des übersetzungsverhältnisses (W 11 W 2) des Rückkopplungstransformators sowie der Dämpfungsmittel im Schwingkreis, wie im folgenden unter Bezugnahme auf die F i g. 2 und 3 erläutert wird: Durch die Impulse der zu teilenden Impulsfolge werden primär die Schwingungen des gedämpften Schwingkreises, zugleich damit durch die Wirkung der Rückkopplung aber auch die Schwingungen des Sperrschwingers synchronisiert. Das Übersetzungsverhältnis des Rückkopplungstransformators ist so gewählt, daß der Blockierungskondensator C1, der während der ersten Leitfähigkeitsperiode des Transistors T2 auf die Spannung U1 aufgeladen wurde und sich bis zum Zeitpunkt t1, dem Beginn der zweiten Schwingungsperiode des Schwingkreises, über den am Potentiometer R 2 abgegriffenen Widerstand und den ohmschen Widerstand R 1 auf die Spannung U2 entladen hatte, auch während der zweiten Schwingungsperiode den Transistor T2 noch nicht gesperrt hält. Der Blockierungskondensator C1 wird jetzt vielmehr auf die Spannung U3 aufgeladen. Erst die Spannung U4 nach der zweiten Schwingungsperiode t2 genügt, um den Transistor trotz der Rückkopplungsspannung bis zum Zeitpunkt t3 gesperrt zu halten. Die Schwingungen des Schwingkreises klingen nunmehr etwa in der Hälfte der Wiederholungszeit des Sperrschwingers ab. Im Oszillogramm der Spannung am Kollektor des Transistors T2 sind ferner die durch den Transistor T1 verstärkten Impulse der zu teilenden Impulsfolge erkennbar.The stability of the frequency divider continues to be favorably influenced through a suitable choice of the transmission ratio (W 11 W 2) of the feedback transformer as well as the damping means in the resonant circuit, as follows with reference to FIG the F i g. 2 and 3 is explained: By the pulses of the pulse train to be divided are primarily the vibrations of the damped oscillating circuit, at the same time through the effect of the feedback but also the oscillations of the blocking oscillator are synchronized. The transformation ratio of the feedback transformer is chosen so that the Blocking capacitor C1, which is used during the first conduction period of the transistor T2 has been charged to the voltage U1 and continues until time t1, the beginning of the second oscillation period of the oscillating circuit, via which the potentiometer R 2 tapped resistance and the ohmic resistance R 1 to the voltage U2 discharged did not have the transistor T2, even during the second oscillation period keeps locked. The blocking capacitor C1 is now rather on the voltage U3 charged. Only the voltage U4 after the second oscillation period t2 is sufficient, the transistor is blocked despite the feedback voltage until time t3 to keep. The oscillations of the oscillating circuit now sound about halfway the repetition time of the blocking oscillator. In the oscillogram of the voltage at the collector of the transistor T2 are also the amplified by the transistor T1 pulses Pulse sequence to be divided recognizable.

Claims

Claims: 1. Frequency divider with a through pulses one to dividing pulse train synchronizable blocking oscillator, in which for stabilization an additional damped oscillating circuit is provided, characterized in that that the one located in the input of the blocking oscillator circuit, from one winding (W1) damped resonant circuit formed by the feedback transformer and a capacitor (C2), whose natural frequency (F2) is at least equal to the repetition frequency (F1) of the free The oscillating barrier oscillator can be synchronized by the pulse train to be divided is that the blocking capacitor (C1) of the blocking oscillator with the through the Pulse sequence to be divided synchronized, damped oscillation of the oscillating circuit (W1, C2) is charged.

2. Frequency divider according to claim 1, characterized in that that the ratio of the number of turns (W 11 W 2) of the feedback transformer is chosen so that the blocking capacitor (C 1) at the earliest after two oscillations of the oscillating circuit to the level required for blocking Voltage (U4) is charged.

3. Frequency divider according to claim 1 and 2, characterized in that that the damping means in the resonant circuit are chosen so that the vibrations in half of the repetition time of the blocking oscillator have decayed.

4. Frequency divider according to claim 1 to 3, characterized in that the natural frequency (F2) of the Oscillating circuit for the repetition frequency (F1) of the freely oscillating blocking oscillator behaves like 4: 1.

5. Frequency divider according to claim 1 to 2, characterized in that that a germanium transistor (T. 2) is used.

6. Frequency divider according to claim 1 to 5, characterized in that the capacitor (C2) of the resonant circuit is connected to the output of an amplifier (T1) which is controlled by the pulses of the pulse train to be divided.

7. Frequency divider according to claim 1 to 6, characterized in that the discharge time constant of the blocking capacitor (C1) and thus the repetition frequency of the blocking oscillator can be adjusted with a potentiometer (R2).

8. Frequency divider according to claim 1 to 7, characterized in that the blocking oscillator, the operating voltage via a NTC thermistor (H) is fed. References Considered: U.S. Patents No. 2,493,517, 2,983,878; B. Chance et al., "Wareforms", Mc Graw Hill Book Comp., New York, Toronto, London, 1949, pp. 595-599.