DE1762557C3 - In seinem Teilerfaktor N einstellbarer digitaler Frequenzteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen in seinem Teilerfaktor AJ einstellbaren digitalen Frequenzteiler, dessen eine oder mehrere hintereinandergeschaketen Frequenzzählerstufen von einer von außen einstellbaren Ausgangsstellung η bis zu einer für alle Teilerfaktoren gleiche Endstellung zählen und bei dem nach Erreichen der Zählerstellung »maximales Zählvolumen M« weniger *

f.v = eine ganze Zahl) Schaiimittel wirksam sind, die den folgenden Eingangsimpuls dazu heranziehen, die Zählstufen wieder in die Ausgangsstellung η zurückzustellen nach Patent !2 01 406.
Beim Gegenstand des Haupipatenies ist die Endstellung der Zählerstufen 10'"-2 oder bei voller Ausnutzung der letzten Zählerstufe !.6 ■ 10"' —2, wobei unter/7? die Anzahl der Dekaden verstanden wird. Die erwähnten Schaltmittel bewirken dort, daß bei dieser Stellung der Zahlerstufen der Eingang der Zählerstufen für den folgenden Eingangsimpuls gesperrt wird, während dieser über ein von diesen Schaltmitteln betätigtos Tor die Rückstellung der Zählerstufen in die Ausgangsstellung η bewirkt. Mit dom gerade beschriebenen Frequenzteiler gemäß dem Hauptpatent können Eingangsfrequenzen bis zu 20MH/ heruntergeteilt werden, wenn die verwendeten Flip-Flops Frequenzen des genannten Betrages zu folgen vermögen. Solche schnellen Flip-Flops brauchen jedoch nur innerhalb der ersten Zählerstufen angewendet zu werden, während für die Zählerstufen der höheren Dekaden langsamere Flip-Flops zum Einsatz kommen können. So können beispielsweise in der Zählerstufe für die zweite Dekade Flip-Flops mit einer Grenzfrequenz von 11 MHz zum Einsatz kommen, während die Flip-Flopr, der dritten Dekade noch 4 MHz zählen können müssen.

Mit diesem Teiler können unter Voraussetzung von drei Zählerstufen Teilerfaktoren zwischen 2 und 999 bzw. 2 und 1599 eingestellt werden. Die Einstellung der Einer-, Zehner- und Hunderterziffern ist unabhängig voneinander.

Ein Ausführungsbeispiel eines Teilers gemäß dem Hauptpatent ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. Es sind drei Zählerstufen 1, 2 und 3, bestehend aus je vier Flip-Flops, vorgesehen. Die Eingangsfrequenz fe wird durch den Begrenzer 4 symmetrisch und rechteckförmig geformt. Sie schaltet die Zählerstufen über die Leitung k, das Und-Tor 5 und die Leitung t mit ihrer negativen Flanke jeweils in die nächste Zählerstellung. Das Und-Tor 5 wird von dem Flip- Flop 6 über die Leitung r so gesteuert, daß es die Spannungssprünge überträgt. Hierzu muß die Leitung rauf positivem Potential liegen. Setzt man voraus, daß nur die leitungen a. b, c, d, e, /"und ./ zwischen dem Zähler und dem Und-Gatter 7 vorhanden sind, so werden die Allsgangsleitungen /"und j des Zählers 3, wenn et die Stellung 900 erreicht hat, positiv. Nach neunzig weiteren Impulsen erhalten auch die Leitungen d und e, die Ausgangsleitungen des Zählers 2, positives Potential. Nach dem 997. IitiduIs

h.iben auch die Ausgangsleitungen a, b und edes Zählers positives Potential erhalten. Der Ausgang λ des Und-Gatters 7 ist jedoch immer noch negativ. Beim Auftreten des nächsten Eingangsimpulses kommt auch die Leitung k von negativem auf positives Potential. Damit erhält man am Ausgang s des Und-Gatters 7 positives Potential. Die Rückflanke des 9^8. Impulses schaltet unabhändig davon den Zähler 1 in die dem 998. Impuls entsprechende Stellung. Durch den negativen Spannungssprung auf der Leitung A: wird auch am Ausgang des UnH-Gatters 7, also bei s ein negativer Spannungssprung erzeugt, der das Flip-Flop 6 in die andere Lage bringt. Damit wird die Ausgangsleitung ρ positiv, während r negativ wird. Damit wird von dem Und-Tor 5 kein negativer Spannungssprung mehr übertragen. Der 999. Impuls bzw. seine Rückflanke kann also den Zähler nicht mehr weiterschalten. Durch das positive Potential auf der Leitung ρ erhält jedoch nunmehr bei Auftreten des 999. Impulses die Leitung ν über das Und-Gatter 8 positives Potential. Am Ende des zo 999. Impulses wird durch die negative Flanke auf der Leitung ν bewirk·., dali die Zähler S, 2 und 3 über die als Weichen arbeitenden Anordnungen 9, IO und 11 in die Ausgangsstellung /7 gebracht werden. Diese Ausgangsstellung ist durch die z. B. von Hand über die Einstellanordnung 20 eingestellte Zahl bestimmt. Durch den 999. Impuls wird gleichzeitig aber auch bewirkt, daß das Flip-Flop 6 wieder in seine Ausgangsstellung mit positivem Ausgang bei /gebracht wird. Dadurch wird das Tor 5 für die Übertragung von negativen jo Spannungssprüngen wieder geöffnet, während das Tor 8 wieder geschlossen wird. Der folgende, also 1000. Impuls schaltet den Zähler in die Stellung /j+1, und somit beginnt der Zählvorgang von neuem.

Die gestrichelt eingezeichneten Leitungen g und h von der letzten Zählcrstufe 3 zum Und-Gatter 7 werden nur benötigt, wenn der Teiler bis zu einem Teilerfaktor von 1599 erweitert werden soll.

Wie oben erwähnt, wird nur durch die Rückflanke des 999. Impulses bewirkt, daß die Zählerstufen I, 2 und 3 wieder in die Ausgangsstellung gesetzt werden. Da das Set/signal nur sehr kurzzeitig wirksam ist, kann es vorkommen, daß sich nach Rücksetzen der einzelnen Zählerstufen in die Ausgangsstellung durch Überträge noch Verstellungen der nachfolgenden Zählersiufcn ergeben und somit eine falsche Einstellung der Ausgangsstellung zustande kommt. Diese Verstellungen können zur Folge haben, daß verschiedene Endstcllun gen M und Anfangsstellungen /7 nicht angewendet werden können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den Teiler gemäß dem Hauptpatent so zu verbessern, daß Schwierigkeiten beim Rücksetzen der Zählerstufen in die Ausgangsstellung unabhängig vom maximalen Zählvolumen M und der Anfangsstellung /; nicht mehr zustande kommen können. Hierbei soll die maximale Eingangsfrequenz des Teilers gemäß dem Hauptpatent erhalten bleiben.

Erfindungsgemäß werden zur Lösung dieser Aufgabe zwei Wege vorgeschlagen, die bei verschiedenen maximalen Ziihlvolumen des Teilers zur Anwendung kommen sollen. Gemäß dem einen Losungsweg wird bei ungeradzahligem maximalen Zählvolumcn χ = 2 gewählt, und es ist eine Kippstufe vorgesehen, die aufgrund der Wirkung der Schaltmittel durch den die fts Zählstellung M— 1 hervorrufenden Impuls in ihre zweile Lage gekippt wird; der dann erzeugte zur Rückstellung des Zählers in die Ausgangsstellung benutzte Ausgangsimpuls der Kippstufe wird außerdem derart lange gewählt, daß erst der übernächste die Zählstellung /7+ 1 hervorrufende Impuls wieder eine Änderung der Zählerstellung hervorruft.

Gemäß dem zweiten erfindungsgernäßen Lösungsweg wird bei geradzahligem maximalen Zählvolumen λ = 3 gewählt und es ist hier eine erste Kippstufe vorgesehen, die aufgrund der Wirkung der Schaltmittel durch den die Zählerstellung Ai-2 hervorrufenden Impuls in ihre zweite Lage gekippt wird; außerdem ist eine zweite Kippstufe vorgesehen, die vom Ausgangssignal der ersten Kippstufe derart angesteuert wird, daß sie bei Auftreten des die Zählerstellung M— 1 hervorrufenden Impulses in ihre zweite Lage gekippt wird; der dann erzeugte, zur Rückstellung des Zählers in seine Ausgangsstellung η benutzte Ausgangsimpuls der zweiten Kippstufe ist derart lange gewählt, daß erst der übernächste die Zählstellung n+\ hervorrufende Impuls wieder eine Änderung der Zählerstellung bewirkt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kippstufe beim zuerstgenannten erfindungsgemäßen Teiler bzw. die zweile Kippstufe des an zweiter Stelle beschriebenen Teilers eine monostabile Kippslufe. deren Zeitkonstante der Sollänge des Rückstellinipulses entspricht. Bei Jem Teiler, bei dem v = 3 ist, kann auch die erste Kippstufe eine monostabile Kippstufe sein, deren Zeitkonstante derart gewählt ist, daß nur der die Zählstellung M— 1 hervorrufende Impuls einen Kippvorgang an der zweiten Kippstufe bewirkt.

Anstelle der monostabilen Kippstufe!! können gemäß weiterer Erfindung jedoch auch bistabile Kippstufen /um Einsatz kommen. So kann die Kippstufe im Falle von a = 2 bzw. die erste Kippstufe im Falle von ,» = 3 eine bistabile Stufe sein, die derart in sich rückgekoppelt ist. daß der folgende Eingangsimpuls des Frequenzteilers wieder ihr Zurückkippen bewirkt. In diesem Falle kann man auch die zweite Kippstufe als bistabile Kippstufe ausbilden, die durch das sich beim Rückkippen der ersten Kippstufe ändernde Ausgangssignal dieser Kippstufe derart angesteuert wird, daß der folgende Eingangsimpuls wieder ihr Zurückkippen bewirkt.

Bei dem erfindungsgemäßen ist es nicht wie beim Hauptpatent notwendig, daß das maximale Zählvolumen der Zählerstufe bzw. der einzelnen Zählerstufen 9 ist. Außerdem ist es hier nicht wie beim Hauptpatent. notwendig, daß der Impuls der die Rückstellung auslöst, von Zählern ferngehalten wird, da nunmehr durch den relativ langen von der Kippstufe erzeugten Setzimpuls die Ausgangsstellung η für die gesamte Dauer des Setzimpulses festgehalten wird, so daß ein während der Dauer dieses Setzimpulses einlaufender Eingangsimpuls keine Verstellung bewirken kann. -Vieh ist nunmehr sichergestellt, daß die Ausgangsstellung π nicht mehr durch Überträge von Flip-Flop zu Flip-Flop unmittelbar nach dem Setzimpuls falsch eingestellt werden kann.

Anhand des Ausführungsbeispiels der F i g. I der /Zeichnung soll die Erfindung für den Fall eines ungeradzahligen maximalen Zählvolumens (also für v = 2) näher erläutert werden. Der Teiler besteht hier aus den vier Flip-Flops 13-16. die derart miteinander verschaltet sind, daß sich eine dekadische Zählung ergibt, wobei die Flip-Flops Π - 16 die Bewertungen 1, 2, 4, 8 aufweisen. An der Klemme 17 werden die Eingangssignale zugeführt. Über den Klemmen 18 wird die Ausgangsstellung η festgelegt. Für das maximale Zählvolumen ist hier die Zahl M= 11 angenommen und als Ausgangsstellung ist /7=1 gewählt. Damit ist der

eingestellte Teilerfaktor N= 11 - π= 10.

Da. wie erwähnt, für ein ungeradzahliges maximales Zählvolumen (M= 11), x= 2 ist, wird über das Gatter 19 festgestellt, wann der Zähler in die der Zahl 11-2 = 9 entsprechenden Stellung gelangt. Das ist der Fall, wenn sich auf den Leitungen 20 und 21 positives Potential befindet. Da außerdem die Leitung 22 aufgrund der Stellung der Kippstufe 23 während des Zählervorganges positives Potential aufweist, wird das Potential am Ausgang des Gatters 19 bei Erreichen der Stellung 9 0. Hierdurch wird die bistabile Kippstufe 23 so vorbereitet, daß sie durch den folgenden, die Zählerstellung 10 hervorrufenden Impuls gekippt wird. Hierdurch wird das Potential auf der Leitung 22 0, die Ausgangsspannung des Gatters 19 damit wieder positiv. Hierdurch wird erreicht, daß der folgende Impuls die Kippstufe 23 wieder in die Ausgangslage zurückstellt. Während der Zeit, in der die Kippstufe 23 gekippt war, wird über die Leitung 24 ein Setzimpuls gegeben, der über die Setzgatter 25 bewirkt, daß der Zähler wieder in die an den Klemmen 18 vorgegebene Ausgangsstellung gebracht wird. Dieser Impuls kann gleichzeitig als Ausgangsimpuls ausgenutzt werden. Die Vorgänge in der Schaltung zeigt im Impulsdiagramm die F i g. 3. Dort sind in der Zeile a die Eingangsimpulse des Teilers dargestellt und mit Nummern versehen. Man erkennt, daß nach Einnehmen dc-r der Ziffer 9 entsprechenden Stellung das Gatter 19 anspricht (Fig.3b) und an seinem Ausgang auf 0-Potential gebracht wird. Rei Einlaufen des 10. Impulses wird die Kippstufe 23 gekippt und bleibt gekippt bis zum Einlaufen des 11. Impulses. Die Ausgangsleitungen 22 und 24 ändern in dieser Zeit ihr Potential (F i g. 3c und d). Der Impuls auf der Leitung 24 setzt den Zähler in die Ausgangsstellung η und hält ihn in dieser Stellung, so daß der 11. Impuls keine Veränderung bringen kann. Erst der nächstfolgende mit 1 bezeichnete Impuls kann wieder die Stellung des Zählers verändern.

Ein Ausführungsbeispiel für den Fall eines gcradzahligen maximalen Zählvolumens zeigt Fig.4. Hier ist nur

das erste Flip-Flop der Zählerstufe 13 und das Gatter 19 dargestellt. Das maximale Zählvolumen soll hier z. B. 10

(F i g. 5a) sein, ν ist in diesem Falle 3, so daß im Gatter 19

festgestellt werden muß, wenn 7 Impulse in den Zähler

ίο eingelaufen sind. Ab diesem Zeitpunkt wird der

Ausgang des Gatters 19 wieder 0 (siehe Fig. 5b), da auch das Potential auf der Leitung 22 positiv ist. Der 8.

Impuls bringt die bistabile Kippstufe 23 zum Kippen.

Hierdurch ändert sich das Ausgangssignal auf der Leitung 22 (Fig. 5c), wodurch die bislabile Stufe 23

durch den 9. Impuls wieder zurückgekippt wird. Die Spannungsänderung der Kippstufe 23 im gekippten

Zustand wird über die Leitung 25 auch der bistabilen Kippstufe 26 mitgeteilt, die dadurch auf das Kippen

durch den 9. Impuls vorbereitet wird. Bei Eintreffen des

9. Impulses kippt diese Stufe also um und ändert ihr Ausgangssignal (Fig. 5d). Da sich beim Einlaufen des 10.

Impulses die Spannung auf der Leitung 25 schon wieder geändert hat, bewirkt der 10. Impuls das Rückkippen der bistabilen Stufe 26. Der ab Beginn des 9. und bis zum Beginn des 10. Impulses dauernde Ausgangsimpuls der Kippstufe 26(Fi g. 5d) dient als Setzsignal.

Die unterschiedliche Bemessung von χ bei ungeradzahligem bzw. geradzahligem maximalen Zählvolumen ist notwendig, um nicht die maximale Zählfrequenz des Teilers herabzusetzen. Es wird deshalb in beiden Fällen darauf abgezielt, daß nur noch das Kippen des Flip-Flops 13 zur Änderung der Gatterausgangsspannung notwendig ist und nicht noch ein durch diese; Kippen bedingtes Kippen der nachfolgenden Flip-Flops

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

it- Patentansprüche:

1. In seinem Teilerfaktor N einstellbarer digitaler Frequenzteiler, dessen eine oder mehrere hintereinandergeschalteten Frequenzzählerstufen von einer von außen einstellbaren Ausgangsstellung η bis zu einer für alle Teilerfaktoren gleichen Endstellung zählen und bei dem nach Erreichen der Zählerstellung »maximales Zählvolumen Mn weniger χ (χ = ganze Zahl) Schaltmittel wirksam sind, die den folgenden Eingangsimpuls dazu heranziehen, die Zählerstufen wieder in die Ausgangsstellung η zurückzustellen nach Patent 12 01406, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungeradzahligem maximalen Zählvolumen * = 2 gewählt ist. daß eine Kippstufe vorgesehen ist, die aufgrund der Wircung der Schaltmittel durch den die Zählstellung M-1 hervorrufenden Impuls in ihre zweite Lage gekippt wird und daß der dann erzeugte, zur Rückstellung des Zählers in die Ausgangsstellung benutzte Ausgangsimpuls der Kippstufe derart lang gewählt ist, daß erst der übernächste, die Zählstellung n+ 1 hervorrufende Impuls wieder eine Änderung der Zählerstellung hervorruft.

2. In seinem Teilerfaktor einstellbarer digitaler Frequenzteiler, dessen eine oder mehrere hintereinandergeschalteten Frequenzzähleistufen von einer von außen einstellbaten Ausgangsstellung η bis zu einer für alle Teilerfaktorcn gleichen Endstellung zählen und bei dem nach Erreichen der Zählerstellung »maximales Zählvolumen M« weniger ν (χ = ganze Zahl) Schaltmitiel wirksam sind, die den folgenden Eingangsimpuls dazu heranziehen, die Zählerstufen wieder in die Ausgangsstellung η zurückzustellen nach Patent 12 01406, dadurch gekennzeichnet, dai3 bei geradzahligem maximalen Zählvolumen a = 3 gewählt ist, daß eine erste Kippfstufe vorgesehen ist, die aufgrund der Wirkung der Schaltmittel durch den die Zählstellung M- 2 hervorrufenden Impuls in ihre zweite Lage gekippt wird, daß eint· zweite Kippstufe vorgesehen ist, die vom Ausgangssignal der ersten Kippstufe derart angesteuert wird, daß sie bei Auftreten des die Zählstellung M— 1 hervorrufenden Impulses in ihre zweite Lage gekippt wird und daß der dann erzeugte zur Rückstellung des Zählers in seine Ausgangsstellung η benutzte Ausgangsimpuls der zweiten Kippstufe derart lang gewählt ist, daß erst der übernächste die Zählstellung n+1 hervorrufende Impuls wieder eine Änderung der Zählerstellung bewirkt.

3. Frequenzteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippstufe bzw. die zweite Kippstufe eine monostabile Kippstufe ist, deren Zeitkonstante der Sollänge des Rückstellimpulses entspricht.

4. Frequenzteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die erste Kippstufe eine monostabile Kippstufe ist, deren Zeitkonstante derart gewählt ist, daß nun der die Zählstellung M- 1 hervorrufende Impuls einen Kippvorgang an der zweiten Kippstufe bewirkt.

5. Frequenzteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippstufe bzw. die erste Kippstufe eine bistabile Kippstufe ist, die derart in sich rückgekoppelt ist, daß der folgende Eingangsimpuls des Frequenzteilers wieder ihr Zurückkippen bewirkt.

6. Frequenzteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite Kippstufe eine bistabile Kippstufe ist, die durch das sich beim Rückkippen der ersten Kippstufe ändernde Ausgängssignal dieser Kippstufe derart angesteuert wird, daß der folgende Eingangsimpuls wieder ihr Zurückkippen bewirkt.