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Schaltungsanordnung zur Frequenzteilung einer vorzugsweise rechteckförmigen
Wechselspannung, deren Teilverhältnis wahlweise umschaltbar ist Die Erfindung betrifft
eine Schaltungsanordnung zur Frequenzteilung einer vorzugsweise rechteckförmigen
Wechselspannung, deren Teilverhältnis wahlweise umschaltbar ist.
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Frequenzteilerschaltungen dieser Art sind bekannt und werden als n-stufige
Binärteilerketten ausgeführt, wobei ein Teilerverhältnis von 2n vorliegt.
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Ist ein von 2n abweichendes Teilerverhältnis erforderlich, so entsteht
hierfür ein wesentlicher Aufwand, um eine hierfür auszulegende Binärteilerkette
zu realisieren.
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Binärteilerketten mit einem von 2't abweichenden Teilerverhältnis
sind ebenfalls bekannt.
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Allen Binärteilerketten ist eigen, daß das einmal gewählte Teilerverhältnis,
das im wesentlichen von der Anzahl der vorhandenen, von Impulsgattern gesteuerten,
bistabilen Stufen in der Teilerkette abhängt, sich nicht ohne weiteres verändern
läßt und hierzu ein beträchtlicher Aufwand erforderlich ist.
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Es sind ferner aus mehreren bistabilen Stufen aufgebaute Frequenzteiler
bzw. Zähler bekannt, wobei einem Eingang mindestens einer Stufe mindestens zwei
Impulsgatter parallel geschaltet sind. Bei einem solchen Zähler ist zwar eine Änderung
der Reihenfolge der Zahlenwerte möglich, nicht aber das Teilerverhältnis. Abgesehen
davon, steigt mit der Anzahl der Impulsgatter der Leistungsbedarf der Spannungsquelle
der zu teilenden Wechselspannung.
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Es ist ferner ein mehrstufiger binärer Zweirichtungszähler bekannt,
bei dem als Steuergatter NOR-Gatter vorgesehen sind. Abgesehen von dem hohen Aufwand
ist ein beliebiges Verändern des Teilerverhältnisses auch hiermit nicht möglich.
Ferner muß die Grenzfrequenz der einzelnen Stufen wesentlich höher sein als die
Frequenz der zu teilenden Wechselspannung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zur Frequenzteilung einer vorzugsweise rechteckförmigen Wechselspannung zu schaffen,
deren Teilerverhältnis ohne Eingriff in die Schaltung beliebig veränderbar ist.
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Dabei wird von einer an sich bekannten n-stufigen, z. B. dreistufigen
Binärteilerkette ausgegangen, deren bistabile Stufen über an den Eingängen liegende
Impulsgatter angesteuert werden, die in Abhängigkeit von der Stellung der zugehörigen
bistabilen Stufen impulsdurchlässig sind oder nicht. Die Stufenzahl n ist hierbei
gleich dem Logarithmus zur Basis 2 des größten Teilerverhältnisses oder der dem
Logarithmus nächst größeren ganzen Zahl.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem
einen Eingang einzelner bistabiler Stufen und dem Ausgang des zugehörigen Impulsgatters
jeweils ein mit getrennten Steuerleitungen versehenes zusätzliches Impulsgatter
mit einem Ausgang angeschaltet ist, dessen über bestimmte dieser Steuerleitungen
zugeführte Steuerspannung zur zu teilenden Wechselspannung bzw. zur Ausgangsspannung
einer vorhergehenden bistabilen Stufe eine von 0° abweichende Phasenverschiebung
von insbesondere 180° aufweist und dessen Impulsdurchlässigkeit von der Höhe weiterer,
über andere der Steuerleitungen angelegter Steuerspannungen so bestimmt ist, daß
die bistabilen Stufen mit einer der getroffenen Wahl entsprechenden Frequenz kippen,
so daß alle Teilerverhältnisse zwischen 1 und 2n ohne Änderung der Verknüpfung der
bistabilen Stufen realisierbar sind. Dabei ist die Impulsdurchlässigkeit der zusätzlichen
Impulsgatter sowohl von von außen zugeführten als auch von in der Binärteilerkette
selbst erzeugten, der Stellung vorgeordneter oder nachfolgender bistabiler Stufen
entsprechenden Steuerspannungen abhängig gemacht.
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Zur Realisierung der verschiedenen Teilerverhältnisse sind Ausgänge
bistabiler Stufen mit den zusätzlichen Impulsgattern über logische Schaltungen verknüpft.
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Es liegt im Sinn der Erfindung, wenn an Stelle einer Phasenverschiebung
eine Polaritätsumkehr beider Spannungen gewählt wird, d. h., die Polarität der Augenblickswerte
der Steuerspannung ist umgekehrt zur Polarität der Augenblickswerte der zu teilenden
Wechselspannung.
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An Hand der in der Zeichnung dargestellten Schaltung wird die Erfindung
beispielsweise erläutert.
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Die Schaltung zeigt eine dreigliedrige Binärkette mit den bistabilen
Stufen 1 bis 3, die sich in der gezeichneten Lage befinden. Die.. Ansteuerung der
einzelnen
bistabilen Stufen 1 bis 3 wird über die Impulsgatter
4, 5 sowie 6, 7 und 8, 9 vorgenommen. An die Leitung 10 wird eine rechteckförmige
Wechselspannung mit der zu teilenden Frequenz angeschaltet, die achtfach unterteilt
an den Klemmen der Leitungen 11 und 12 abgenommen werden kann. Die Impulsgatter
5, 7 und 9 sind in der gezeichneten Lage der bistabilen Stufen durchlässig, während
die Impulsgatter 4, 6 und 8 gesperrt sind. Erfindungsgemäß liegt jeweils an einem
der Eingänge der bistabilen Stufen 1 bis 3 parallel zu dem jeweiligen steuernden
Impulsgatter ein zusätzliches Impulsgatter 13 bzw.14 bzw. 15. Die entsprechende
Steuerspannung für die zusätzlichen Impulsgatter 13 und 14 wird über die Leitung
16 und die Steuerspannung für das zusätzliche Impulsgatter 15 wird von dem einen
Ausgang der bistabilen Stufe 2 über die Leitung 17 zugeführt. Die Leitung 17 braucht
nicht unbedingt am Ausgang einer bistabilen Stufe angeschaltet zu sein. Die an die
Leitungen 16 und 17 angelegten Spannungen weisen eine Phasenverschiebung von vorzugsweise
180° zu der an Leitung 10 angelegten Spannung auf, bzw. die an Leitung 17 angelegte
Spannung hat zur Ausgangsspannung der vorhergehenden bistabilen Stufe 1 eine Phasenverschiebung
von 180°. Dabei ist es zweckmäßig, die Phasenverschiebung von den Rückflanken der
genannten Spannungen abhängig zu machen.
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An die Leitungen 18 bis 20 werden Spannungen an die zusätzlichen Impulsgatter
13 bis 15 geschaltet, deren Höhe die Impulsdurchlässigkeit der zusätzlichen Impulsgatter
bestimmt. Haben die Spannungen einen bestimmten Wert, so daß die zusätzlichen Impulsgatter
13 bis 15 durchlässig sind, so kippen jetzt die bistabilen Stufen mit einer entsprechend
höheren Frequenz als vorher. Mit Hilfe weiterer Spannungen, die über die Leitungen
11 und 21 den zusätzlichen Impulsgattern 13 und 14 zugeführt werden, kann die Impulsdurchlässigkeit
noch von der Lage der jeweils nachfolgenden bistabilen Stufe abhängig gemacht werden.
Für das zusätzliche Impulsgatter 15 wäre das dann möglich, wenn der dritten bistabilen
Stufe eine vierte folgen würde, die an die Leitungen 11 und 12 angeschaltet wird.
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Durch logische Verknüpfungsschaltungen zwischen den Ausgängen der
bistabilen Stufen und den zusätzlichen Impulsgattern vorhergehender Stufen lassen
sich sämtliche ganzzahligen Teilerverhältnisse realisieren. In der Schaltung ist
zwischen die Ausgänge der bistabilen Stufen 2 und 3 und das zusätzliche Impulsgatter
13 eine logische Verknüpfungsschaltung 22 eingeschaltet, d. h. die Impulsdurchlässigkeit
dieses zusätzlichen Impulsgatters 13 ist abhängig von der Stellung der bistabilen
Stufen 2 und 3.
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Werden über die Leitungen 18 bis 20 die zusätzlichen Impulsgatter
13 bis 15 gesperrt, so teilt die Schaltung in bekannter Weise die angelegte Wechselspannung
im Verhältnis 1 : B.
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Wird über die Leitung 18 nur das zusätzliche Impulsgatter 13 durchlässig
geschaltet, so wird während je eines vollständigen Umlaufes der Binärteilerkette
ein zusätzlicher Steuerimpuls auf den einen Eingang der bistabilen Stufe 1 gegeben.
Demzufolge sind nunmehr für einen Durchlauf nicht mehr acht, sondern nur noch sieben
Perioden der an der Leitung 10 liegenden Wechselspannung erforderlich, d. h., die
Binärkette teilt im Verhältnis 1: 7. In analoger Weise wird für den Fall, daß nur
das zusätzliche Impulsgatter 14 bzw. 15 durchlässig ist, je Umlauf der Binärkette
ein zusätzlicher Steuerimpuls auf den jeweiligen Eingang der bistabilen Stufen 2
und 3 gegeben. Da diese bistabilen Stufen im binären Zahlensystem die Wertigkeiten
2 und 4 darstellen, kommen je nach Impulsdurchlässigkeit dieser beiden zusätzlichen
Impulsgatter 14, 15 Teilerverhältnisse 1 : 6 bzw. 1 : 4 zustande. Entsprechend diesen
Darlegungen lassen sich ebenso Teilerverhältnisse 1:5, 1 :3, 1:2 und 1:1
herstellen, wenn die entsprechenden zusätzlichen Impulsgatter 13, 14 bzw. 13, 15
bzw. 14, 15 bzw. 13 bis 15 impulsdurchlässig sind.
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Selbstverständlich sind die in der Schaltung dargestellten Abhängigkeiten
und logischen Verknüpfungen nur ein Beispiel und jederzeit beliebig anders ausführbar,
insbesondere dann, wenn nicht alle möglichen Teilerverhältnisse erforderlich sind.
Werden z. B. an die Leitungen 18 bis 20 Spannungspontentiale fest angeschaltet,
so ist eine Umschaltung auf andere Teilerverhältnisse nicht möglich. Mit Hilfe entsprechender
logischer Verknüpfungen der Leitungen zu den zusätzlichen Impulsgattern 13 bis 15,
der Ausgänge der bistabilen Stufen untereinander und der Ausgänge der bistabilen
Stufen mit den Eingangsleitungen 10, 16 lassen sich unter der Voraussetzung der
Phasendifferenz von 180° zwischen den beiden Eingangsleitungen alle Impulsverhältnisse
von 1: (2 m - 1) , 2:(2m- 2) bis (2m- 1) :1 realisieren, wobei m das
jeweilige Teilerverhältnis ist.
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Bei von 180° abweichenden Phasendifferenzen lassen sich weitere nicht
genannte Impulsverhältnisse ohne weiteres realisieren. Die Grenzfrequenz der Impulsgatter
braucht dabei nicht höher zu sein als die Frequenz der zu teilenden Spannung. Die
Anzahl der bistabilen Stufen kann beliebig sein.