DE1616450C3 - Mischschaltung - Google Patents

Description

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Filter gestellt werden, sind erheblich leichter, weil rend die ausgezogenen Impulse einen Abstand von-

jetzt nur die Harmonischen der gewünschten Misch- einander haben, der gleich (F₁-F₂)"¹ ist. Zur

frequenz ausgesiebt zu werden brauchen. Erzeugung einer Impulsreihe aus der Vergleichsschal-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den tung, bei der der Zeitabstand zwischen zwei aufein-Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher 5 anderfolgenden Impulsen gleich (F₁-F₂)"¹ ist, müs-

beschrieben. Es zeigt sen die beiden Gatter P₁ und P₂ so gesteuert werden,

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im daß nur während der ansteigenden Flanken des lang-

Blockschaltbild, samen Signals 5(F₂) die positiven differenzierten Im-

F i g. 2 Spannungszeitdiagramme zur Erläuterung pulse (F i g. 2 C₁) des Differenziergliedes D₁. durch-

derFig. 1, io gelassen werden, während dagegen während der ab-

jF i g. 3 ein Anwendungsbeispiel der Erfindung, fallenden Flanken des langsamen Eingangssignals

Fig. 4 ein anderes Anwendungsbeispiel der Er- S(F₂) nur die positiven differenzierten Impulse

findung. (Fig. 2C₂) des Differenziergliedes D₂ durchgelassen

Die Vergleichsschaltung nach Fi g. 1 enthält einen werden. Zu diesem Zweck wird das langsame Ein-Differenzverstärker V, der auch als Begrenzer wirkt. 15 gangssignal 5 (F₂) über das Differenzierglied Dj den Dieser Differenzverstärker V enthält z. B. zwei als Steuereingang einer Kippschaltung FF zugeführt. An Emitterfolger mit gemeinsamen Emitterwiderstand den Ausgängen dieser Schaltung ergeben sich dabei geschaltete Transistoren, deren Basiselektroden mit Rechteckspannungen (F Ig^d₁ und 2d₂) mit einer den Eingangsklemmen 1 und 2 und deren Kollekto- gegenseitigen Phasendifferenz von 180°: Diese Rechtren mit den Ausgangsklemmen 3 und 4 des Differenz- 20 eckspannungen werden den Steuereingängen der beiverstärkers V der Fig. 1 verbunden sind. Dem Ein- den Gatter P₁ und P₂ zugeführt. Dem Steuereingang gang 1 dieses Verstärkers wir das eine Eingangssignal des Gatters P₁ wird die in Fig. 2^₁ dargestellte S(F₁) mit der Frequenz F₁ und dem Eingang 2 das Rechteckspannung und dem Steuereingang des Gatandere Eingangssignal 5(F₂) mit der Frequenz F₂ zu- ters P₂ die in F i g. 2 d., dargestellte Rechteckspangeführt, wobei angenommen wird, daß F₂ < F₁ ist. 25 nung zugeführt. Nur diejenigen differenzierten Im-Die beiden Ausgänge 3 und 4 des Differenzverstärkers pulse, die das angegebene Nullniveau übersteigen, siqd_%mit dem Eingang je eines Differenziergliedes D₁ werden von den beiden Gattern P₁ und P₂ durchge- bzw.'D₂ verbunden, das z.B. ein differenzierendes lassen. In Fig. 2d_t werden während der ansteigen-.RC-Netzwerk enthält, wobei zwischen der Eingangs- den Flanken des langsamen Signals S(F₂) die vom und der Ausgangsklemme jedes Differenziergliedes 30 Differenzierglied D₁ herrührenden positiven Impulse ein Kondensator und zwischen der Ausgangsklemme durch das Gatter P₁ (F i g. 2C₁) durchgelassen, wäh- und Erde ein Widerstand angebracht ist. Die Aus- rend in F i g. 2 d₂ während der abfallenden Flanke gänge 5 und 6 der beiden Differenzierglieder D₁ und des langsamen Signals die vom Differenzierglied D₂ D₂ sind je mit dem Signaleingang eines Gatters P₁ herrührenden positiven Impulse durch das Gatter P₂ bzw. P₂ verbunden, während die Steuereingänge der 35 (F i g. 2 C₂) durchgelassen werden. Am Ausgang 9 der Gatter je mit einem Ausgang der Kippschaltung FF Vergleichsschaltung erscheinen somit Impulse mit verbunden sind. Das Signal S(F₂) wird auch über ein einer Pulsfrequenz gleich (F₁ — F„). Wenn die Ver-Differenzierglied D₃ dem Steuereingang der Kipp- bindungen zwischen den Steuereingängen der beiden schaltung FF zugeführt. Die Ausgänge 7 und 8 der Gatter P₁ und P₂ und den beiden Ausgängen der beiden Gatter P₁ bzw. P₂ sind miteinander verbunden, 40 Kippschaltung FF verwechselt werden, erscheinen am und dem Verbindungspunkt wird das gewünschte Ausgang 9 der Vergleichsschaltung Impulse mit einer Spiegelfrequenzfreie Mischsignal entnommen. Wiederholungsfrequenz gleich (F₁ + F₂)- Es werden

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach jetzt nämlich während der ansteigenden Flanke des Fig. 1 wird an Hand der Fig. 2 erläutert. In Fig. 2a langsamen Signals die positiven (in Fig. 2c, gesind die beiden Eingangssignale S(F₁) und S(F₂) in 45 strichelten) Impulse und während der abfallenden Abhängigkeit von der Zeit dargestellt, wobei ange- Flanke des langsamen Signals die positiven (in nommen ist, daß die Amplituden dieser Signale un- F i g. 2 C₁ gestrichelten) Impulse durchgelassen,
tereinander gleich sind. Die langsame Dreieckspan- Vorstehend wurde davon ausgegangen, daß die exnung S(F₂) schneidet die schnellere Dreieckspannung tremen Ausgangswerte die Eingangssignale unterein- S(F₁) zu den in der Figur angegebenen Zeitpunk- 50 ander gleich oder praktisch gleich waren. Diese Anten 0, 1, 2, ..., 13. Zu diesen Zeitpunkten sind die förderung ist erfüllbar, z. B. durch Umschaltung Augenblickswerte der beiden Eingangssignale gleich regelbarer Spannungsteiler. Auch kann eine auf cue groß. Eine einfache Berechnung lehrt, daß der Zeit- Amplitudendifferenz ansprechende selbsttätige Verabstand zwischen zwei einanderfolgenden geradzahli- Stärkungsregelung Anwendung finden, mit deren Hilfe gen Zeitpunkten gleich^—F₂)"¹ ist, wobei (F₁-F₂) 55 die Amplitude wenigstens eines der Signale in dem die Frequenzdifferenz der beiden Eingangssignale Sinne nachgeregelt wird, daß die Amplitudendifferenz S(F₁) und S(F₂) ist. Eine weitere einfache Berech- verringert wird. Es ist für die gute Wirkung jedoch nung zeigt, daß" der Zeitabstand zwischen zwei auf- nicht unbedingt notwendig, daß die Amplituden sich einanderfolgenden ungradzahligen Zeitpunkten gleich genau gleich sind; wenn die Differenz übermäßig (F₁ + F₂)-¹ ist, wobei (F₁ + F₂) die Summe der Fre- 60 groß ist, könnte der Fall eintreten, daß gewünschte quenzen der beiden Eingangssignale ist. In den Ausgangsimpulse fehlen. Es kann manchmal zweck-F i g. 2 bj und 2 b₂ sind die Ausgangsspannungen des mäßig sein, absichtlich eine veränderliche Ampli-Differenzverstärkers V an den Klemmen 3 bzw. 4 tude zu verwenden oder aber z. B. einem der Eindargestellt. In den Fig. 2C₁ und 2C₂ sind die diffe- gangssignale ein modulierendes Signal zuzusetzen, renzierten Impulse an den Ausgängen 5 und 6 der 65 um in dieser Weise eine Modulation der Ausgangs-Differenzierglieder D₁ bzw. D₂ dargestellt. Die ge- impulse, namentlich eine Impulslagenmodulation, strichelten Impulse in diesen Figuren haben einen Ab- herbeizuführen,
stand voneinander, der gleich (F₁ + F₂)"¹ ist, wäh- Fig. 3 zeigt, wie man, ausgehend von den in der

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beschriebenen Weise erhaltenen Impulse, eine Sinus- Phase verschoben sind, nichts anderes als daß die spannung mit einer Frequenz gleich der Pulsfrequenz Ausgangsimpulse der Vergleichsschaltung K₁ gegender Impulse erhalten kann. In dieser Figur ist K die über den Ausgangsimpulsen der Vergleichsschaltung Vergleichsschaltung nach Fig. 1. Der Ausgang der K_n ebenfalls um 180° verschoben sind. Dies bedeu-Vergleichsschaltung K enthält die Reihenschaltung 5 tet, daß die Wiederholungsfrequenz der der Kippeiner Kippschaltung F, eines Frequenzverdopplers T schaltung F zugeführten Impulse nunmehr gleich dem und. eines Bandfilters B. Die .Ausgangsimpulse der Zweifachen der Wiederholungsfrequenz der Aus-Vergleichsschaltung werden dem Eingang 1 der Kipp- gangsimpulse jeder der Vergleichsschaltungen K₁ und schaltung F zugeführt. Am Ausgang 2 der Kippschal- K₂ ist. Am Ausgang der Kippschaltung F erscheint tung erscheinen symmetrische Rechteckspannungen ίο eine Rechteckspannung, die eine Wiederholungsfremit einer Pulsfrequenz gleich der halben Wiederho- quenz hat, die gleich der Wiederholungsfrequenz djer lungsfrequenz :der .Ausgangsimpulse der Vergleichs- Ausgangsimpulse beider Vergleichsschaltungen K₁ schaltung. Die Pulsfrequenz dieser Rechteckspannun- und K₂ ist. Diese Rechteckspannung wird dem Bandgen wird; im Frequenzverdoppler T verdoppelt, wo- filter B zugeführt.. Am Ausgang 4 dieses Bandfilters durch am Ausgang 3 des Frequenzverdopplers Recht- 15 ergibt sich eine Sinusspannung mit einer Frequenz, eckspannungen erscheinen, die eine Pulsfrequenz die gleich der Wiederholungsfrequenz der Ausgangsgleich der Pulsfrequenz der Ausgangsimpulse der impulse der Vergleichsschaltungen K₁ und K., ist.
Vergleichsschaltung ist. Diese Rechteckspannungen Im an Hand der F i g. 2 beschriebenen Beispiel finwerden dem Bandfilter B zugeführt. Am Ausgang 4 den zwei dreieckförmige Eingangssignale 5(Z₁) und dieses Bandfilters ergibt sich sodann eine Sinusspan- 20 £(/,) Verwendung. Die Schaltung kann jedoch auch nung mit einer Frequenz gleich der Pulsfrequenz der mit zwei sinusförmigen Eingangssignalen arbeiten, Ausgangsimpulse der Vergleichsschaltung. wobei jedoch bemerkt sei, daß die Bestimmung der Fig. 4 zeigt ein anderes Verfahren, gemäß dem aus Schnittpunkte der beiden sinusförmigen Eingangszwei Eingangssignalen S(F₁) und S(F₂) eine Sinus- signalein der Nähe ihrer Extremwerte weniger genau spannung erhalten werden kann, die eine Frequenz 25 ist als die Bestimmung der Schnittpunkte der beiden hat, die gleich der Summe (F₁ + F₂) oder der Diffe- dreieckförmigen Eingangssignale in der Nähe ihrer renz (F, — F₂) der Frequenzen der Eingangssignale Extremwerte. Wird eine große Genauigkeit hinsichtist. In diesem Beispiel finden zu diesem Zweck zwei lieh der Bestimmung der erwähnten Zeitpunkte veridentische Vergleichsschaltungen K₁ und K₂ Verwen- langt, so empfiehlt es sich, die zwei sinusförmigen dung, deren Ausgänge miteinander verbunden sind 30 Eingangssignale mittels eines Sinus-Dreieck-Wandlers und die Reihenschaltung einer Kippschaltung F und in zwei dreieckförmige Signale umzuwandeln, die den eines Bandfilters B enthalten. Die Eingangsklemmen 1 beiden Eingangsklemmen 1 und 2 der Vergleichsund 1' der beiden Vergleichsschaltungen K₁ und K₂ schaltung nach Fi g. 1 zugeführt werden,
sind miteinander verbunden und diesen Klemmen Vorstehend wurde erläutert, daß die Mischschalwird das Eingangssignal S(F₁) mit der höheren Fre- 35 tung sich auch zur Verarbeitung sinusförmiger Einquenz zugeführt. Das Eingangssignal S(F₂) wird der gangssignale eignet. Im allgemeinen eignet sich die Eingangsklemme 2 der Vergleichsschaltung K₁ un- Mischschaltung zur Verarbeitung von Eingangssignamittelbar und der Eingangsklemme 2' der Vergleichs- len der Form
schaltung K, über den 180°-Phasenschieber P zügefh D Eikl ' d lih

g _

führt. Der Eingangsklemme 2' der Vergleichsschal- 40 ^ύ(Α; - nO · δΐη2π · ^₁ · t

tung K₂ wird somit ein Signal 5(F₂) zugeführt, wie es S(F₂) = y(t) · sin 2 π · F₂ · t (1)

in F i g. 2 a dargestellt ist. Weil die Wirkung der beiden Vergleichsschaltungen weiter identisch ist, bedeu- wobei y (t) eine beliebige Funktion der Zeit ist, die zu tet die Tatsache, daß die langsamen Eingangssignale den Zeitpunkten, zu denen sin 2 πF₁1 = sin 2 πF₂ 1

der beiden Vergleichsschaltungen um 180° in der 45 ist, ungleich Null ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 Kollektorkreis des Transistors vorhandenen Band-Patentansprüche: filters erhalten, das. die übrigen Frequenzen, insbesondere die Spiegelfrequenz (im gewählten Bei-

1. Schaltungsanordnung zur spiegel frequenz- spiel die Differenzfrequenz), sperrt.

freien Mischung zweier elektrischer Eingangs- 5 Dem Ausgang dieses Bandfilters kann somit ein

signale, dadurch gekennzeichnet, daß nahezu spiegelirequenzfreies Mischsignal entnommen

die beiden Eingangssignale einer selektiven Ver- werden.

gleichsschaltung zugeführt werden, die in den Diese Mischschaltung hat jedoch den Nachteil, daß, Augenblicken anspricht, in denen die Augen- wenn die Differenz zwischen den Frequenzen der blickswerte der beiden Eingangssignale unterein- io beiden Eingangssignale sehr groß ist, die relative ander gleich sind, die aber aus diesen Augen- Bandbreite des Bandfilters sehr klein sein muß. Dies blicken diejenigen auswählt, in denen das Pro- hat zur Folge, daß an das Filter sehr hohe Toleranzdukt aus den zeitlich Abgeleiteten der beiden Ein- anforderungen gestellt werden,
gangssignale stets das gleiche Vorzeichen auf- Bei der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung treweist, und nur in diesen ausgewählten Augen- 15 ten die erwähnten Nachteile nicht auf, weil die Mischblicken ein Ausgangssignal liefert. schaltung die Möglichkeit bietet, zwei elektrische Si-

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- gnale derart zu mischen, daß entweder nur die Diffekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung einen renz bzw. ein ganzes Vielfaches der Differenz oder Differenzverstärker enthält, dessen beiden Ein- nur die Summe bzw. ein ganzes Vielfaches der Summe gangen die Eingangssignale zugeführt werden 20 der Frequenzen der beiden Eingangssignale erzeugt und dessen Ausgänge je die Reihenschaltung eines wird.

Differenziergliedes und eines Gatters enthalten, Die Vergleichsschaltung enthält z. B. einen Diffe- und daß die Ausgänge der beiden Gatter mitein- renzverstärker, der auch als Begrenzer wirkt und ander verbunden sind, während die Steuerein- dessen beiden Eingänge die beiden elektrischen Eingänge der beiden Gatter je mit einem Ausgang 25 gangssignale zugeführt werden. An den beiden Auseiner Begrenzerschaltung verbunden sind, deren gangen des Differenzverstärkers ergeben sich Recht-Steuereingang über ein Differenzierglied mit dem- eckspannungen, deren Flanken durch die Augen-'jenigen Eingang des Differenzverstärkers verbun- blicke bestimmt werden, in denen die Augenblicksden ist, dem das Eingangssignal mit der niedri- werte der beiden Eingangssignale gleich sind. Die geren Frequenz zugeführt wird. 3° beiden Rechteckspannungen werden über je ein Dif-

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch ge- ferenzierglied dem Eingang je einer Gatterschaltung kennzeichnet, daß sie die Reihenschaltung einer zugeführt, wobei die Steuereingänge der beiden Gat-Kippschaltung, eines Frequenzvordopplers und terschaltungen je mit einem Ausgang einer Kippeines Bandfilters enthält. schaltung verbunden sind, deren Steuereingang das

4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 Eingangssignal mit der niedrigeren Frequenz über ein kennzeichnet, daß sie zwei Vergleichsschaltun- Differenzierglied zugeführt wird. Die Ausgänge der gen K₁ und K.₂ von der im Anspruch 2 beschrie- beiden Gatter sind unmittelbar miteinander verbunbenen Art enthält, deren jeder beide Eingangs- den und bilden zugleich den Ausgang der Schaltung signale zugeführt werden, und daß mittels eines nach der Erfindung.

Phasenschiebers wenigstens eines der Eingangs- 40 Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, signale die eine Vergleichsschaltung mit einer an- daß, wenn bei zwei sinus- oder dreieckförmigen Sideren Phase erreicht als die andere, während die gnalen, die etwa gleich große höchste und niedrigste Ausgänge der Vergleichsschaltungen miteinander Augenblickswerte aufweisen und sich in der Freverbunden sind und die Reihenschaltung einer quenz voneinander unterscheiden, die Zeitpunkte beKippschaltung und eines Bandfilters enthalten. 45 stimmt werden, in denen einerseits die Augenblicks-

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch ge- werte der beiden Signale gleich sind und andererseits kennzeichnet, daß der erwähnte Phasenschieber die zeitlichen Ableitungen der beiden Signale das ein 180°-Phasenschieber ist. gleiche Vorzeichen aufweisen, diese Zeitpunkte in

einem Zeitabstand aufeinander folgen, der umgekehrt 50 proportional der Differenzfrequenz der beiden Signale

ist. Die Verwendung dieser Zeitpunkte zur Steuerung einer Kippschaltung ermöglicht es, symmetrische Rechteckspannungen zu erhalten mit einer Pulsfrequenz, die proportional der Differenz der Frequen-

Eine bekannte Schaltung, durch die zwei eleklri- 55 zen der beiden Eingangssignale ist. Diejenigen Zeitsche Eingangssignale spiegelfrequenzfrei gemischt punkte, in denen einerseits die Augenblickswerte der werden können, enthält z. B. einen als Verstärker ge- beiden Signale gleich sind und anderseits die zeitschalteten Transistor, in dessen Kollektorkreis ein liehen Ableitungen der beiden Signale entgegenge-Bandfilter liegt. Das eine Eingangssignal wird der setzte Vorzeichen haben, folgen in einem Zeitabstand Basis und das andere dem Emitter des Transistors 60 aufeinander, der umgekehrt proportional der Sumzugeführt. Infolge der Nichtlinearität der Kollektor- menfrequenz der beiden Signale ist. Die Verwendung strom-Basisemitterspannungs-Kennlinie des Transi- der letzteren Zeitpunkte zur Steuerung einer Kippstors ergeben sich im Kollektorkreis u. a. Misch- schaltung ermöglicht es, symmetrische Rechteckspansignale, deren Frequenzen gleich der Summe oder nungen zu erhalten, mit einer Pulsfrequenz, die proder Differenz aus den Frequenzen der beiden Ein- 65 portional der Summe der Frequenzen der beiden Eingangssignale oder ganze Vielfache dieser Summe gangssignale ist. Durch einfache Aussiebung läßt oder Differenz sind. Das gewünschte Mischsignal, sich die gewünschte Sinusschwingung aus der Rechtz. B. mit der Summenfrequenz, wird mittels eines im eckspannung erhalten. Die Anforderungen, die an das