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Schaltungsanordnung zur Untersetzung einer elektronischen Eingangsimpulsfolge
mit nicht ganzzahligem Teilerfaktor Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zur Untersetzung einer elektronischen Eingangsimpulsfolge mit nicht ganzzahligem
Teilerfaktor, wie er in Zeitgeberschaltungen erforderlich ist, die mechanische Impulsgeber
verwenden und deren Periodendauer auf Sekunden oder 'hoo Minuten umgesetzt werden
soll.
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Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, die einstellbare dekadische
Frequenzteiler verwenden, welche jeweils nach Erreichen der vorgewählten Zahl rückgestellt
werden. Mit diesen Schaltungen lassen sich nur ganzzahlige Teilerverhältnisse verwirklichen.
Die deutsche Auslegeschrift 1235 375 beschreibt eine Schaltungsanordnung, die entweder
die Eingangsimpulsfolge oder eine Hilfsimpulsfolge einer Torschaltung und einem
Untersetzer zuführt. Bei Verwendung dieser Schaltungsanordnung wird eine Übersetzung
sowie eine nicht ganzzahlige Untersetzung möglich, wobei eine nicht äquidistante
Ausgangsimpulsfolge entsteht. Der Teilerfaktor ist von der Konstanz der Hilfsimpulsfolgefrequenz
abhängig. In der deutschen Patentschrift 1138101 wird ein Frequenzmultiplikator
vorgeschlagen, der die Eingangsimpulsfolge 52 dem Vorwärtseingang eines Vor-Rückwärts-Zählers
mit Analogausgang zuführt. Vom Analogausgang wird ein Frequenzgenerator gesteuert,
dessen Ausgangsfrequenz 9. 2 über einen Untersetzer dem Rückwärtseingang
des Zählers zugeführt wird. Diese Rückführung regelt das konstante übersetzungsverhältnis
Q. 2 : S21. Die Frequenz 52 2 wird weiterhin einem Untersetzer zugeführt, der die
Einstellung einer Frequenz 52 3< oder >521 ermöglicht.
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Der Nachteil beider Schaltungen ist der hohe Aufwand, der sich selbst
bei festem, jedoch nicht ganzzahligem Teilerverhältnis nicht wesentlich vermindern
läßt.
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Bei der in der deutschen Auslegeschrift 1235 375 beschriebenen Schaltung
kann sich ferner für bestimmte Anwendungen die nicht gleichmäßige Verteilung der
Impulse in der Zeiteinheit nachteilig auswirken. Ein weiterer Nachteil der Schaltung
nach der deutschen Patentschrift 1138101 ist, daß es sich um keine rein digitale
Untersetzung handelt und damit das Untersetzungsverhältnis vom Fehler des dem Vor-Rückwärts-Zähler
nachgeschalteten Digital-Analog-Umsetzers und vom Regelfehler des Frequenzgenerators
abhängt.
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Zweck der Erfindung ist es, einfache Impulsgeber, z. B. mechanische
Schwinger, wie sie in elektrischen Uhren zur Anwendung kommen, für den Einsatz in
Geräten nutzbar zu machen, in denen genaue Zeitgeber mit Zeitvorwahl benötigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eine ungeradzahlige Anzahl von Impulsen
in der Zeiteinheit (Sekunden oder 'hoo Minuten) erzeugenden Gebersysteme, wie sie
z. B. in elektrischen Uhren zu finden sind und in üblichen Zeitgeberschaltungen
die mit geradzahligen Impulsen in der Zeiteinheit arbeiten, nicht eingesetzt werden
können, mit einfachen Mitteln so umzuwandeln, daß geradzahlige Impulse erzeugt werden,
ohne dabei an Genauigkeit einzubüßen.
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Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung zur Untersetzung einer
elektronischen Eingangsimpulsfolge mit einem innerhalb bestimmter Grenzen nicht
ganzzahligem Teilerfaktor erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Eingangsimpulse
an den Eingang eines monostabilen Multivibrators geführt werden. Die an den Kollektoren
des monostabilen Multivibrators entstehenden Ausgangsimpulse werden differenziert.
Die entstehenden negativen oder positiven Impulse werden einer Oder-Stufe zugeführt
und in dieser summiert. Der Ausgang der Oder-Stufe wird einem Zähler mit entsprechendem
Untersetzungsfaktor zugeführt. Eine Weiterbildung der Erfindung besteht in einer
Anordnung, bei der am Eingang ein Zähler angeordnet ist, dessen Ausgang sowohl einem
monostabilen Multivibrator als auch einer Oder-Stufe zugeführt wird. Der Ausgang
des monostabilen Multivibrators ist mit dem zweiten Eingang der Oder-Stufe verbunden.
Wenn der Teilerfaktor eine mehrfache Verdopplung erfordert, können nochmals monostabile
Multivibratorstufen und
Oder-Stufen in Reihenschaltung zur Vervielfachung
nachgeschaltet werden.
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Die Vorteile der Erfindung kommen darin zum Ausdruck, daß die Eingangsperiode
T1 mit der geteilten Ausgangsperiode T2 quasi digital gekoppelt ist, wenn man berücksichtigt,
daß bei der Anwendung der Schaltung, z. B. zur Zeituntersetzung, der nachgeschaltete
dekadische Zähler Teilerfaktoren >__ 100 aufweist.
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Damit werden an die Zeitkonstanz des Vervielfachungsmultivibrators
keine hohen Anforderungen gestellt, so daß es möglich ist, digitale Untersetzerschaltungen
für nicht ganzzahlige Teilerfaktoren mit niedrigem Aufwand zu realisieren. Ein Einsatz
der Schaltung für die eingangs angeführte Anwendung ergibt in tragbaren Geräten
geringen Raumbedarf und verminderte Stromaufnahme gegenüber konventionellen Schaltungen
mit Quarzstufe und Untersetzung in mehreren zusätzlichen Zähldekaden, da durch den
nicht ganzzahligen Teilerfaktor der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mechanische
Taktimpulsgeber mit langer Periodendauer eingesetzt werden können.
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Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert
werden. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Untersetzer mit monostabilen Multivibrator
im Eingang, F i g. 2 einen Impulsplan zu F i g. 1, F i g. 3 einen Untersetzer mit
Zähler im Eingang, F i g. 4 einen Impulsplan zu F i g. 3.
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In F i g. 1 ist ein monostabiler Multivibrator 1 mit einem Eingang
2, Ausgängen 3, 4 vor einer Oder-Stufe 5, einem nachfolgenden Zähler 6 mit dem Untersetzungsfaktor
3, dessen Eingang 7 und Ausgang 8 darstellt.
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In F i g. 2 ist der zeitliche Ablauf der Impulsfolge an den einzelnen
Schaltungspunkten grafisch dargestellt. Die vom mechanischen Gebersystem 'auf den
Eingang 2 des monostabilen Multivibrators 1 gelangenden Impulse mit einem Impulsabstand
von 0,4 Sekunden zeigt F i g. 2 a. Die Ausgangsimpulse des monostabilen Multivibrators
1 an beiden Kollektoren (F i g. 2 b und 2 c) werden nach Differentiation über die
Oder-Stufe 5 zusammengeführt, so daß sich eine Impulsfolge mit einem Abstand von
0,2 Sekunden ergibt (F i g. 2 d). Diese Impulsfolge wird in dem Zähler 6 dreifach
untersetzt. Am Ausgang 8 des Zählers 6 kann dann die gewünschte Impulsfolge mit
einem Impulsabstand von 0,6 Sekunden abgenommen werden (F i g. 2 e). F i g. 3 zeigt
eine Schaltungsanordnung, bei der der Zähler 6 vor dem monostabilen Multivibrator
1 angeordnet ist. F i g. 4 stellt den dazugehörigen zeitlichen Ablauf der Impulsfolge
dar. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist analog der an F i g. 1 und F i g. 2
dargelegten. Die Impulsfolge des mechanischen Gebersystems (F i g. 4 a) gelangt
auf den Eingang 7 des Zählers 6. Vom Ausgang 8 des Zählers 6 werden die Impulse
(F i g. 4 b) gleichzeitig dem monostabilen Multivibrator 1 und der Oder-Stufe 5
zugeführt. Die Rückflanke der Ausgangsimpulsfolge (F i g. 4 c) des monostabilen
Multivibrators 1 gelangt auf einen zweiten Eingang 9 der Oder-Stufe 5.
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Am Ausgang 10 dieser Oder-Stufe 5 besitzen die Impulse den
geforderten Abstand von 0,6 Sekunden. Zur Erzielung einer äquidistanten Ausgangsimpulsfolge
soll die Kippzeit des monostabilen Multivibrators etwa die Hälfte des Impulsabstandes
der Eingangsimpulse betragen.