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BESCHREIBUNG zu der Patentanmeldung betreffend In seinem Teilungsfaktor
in Schritten einstellbarer digitaler Frequenzteiler Die Erfindung bezieht eich auf
einen in seines Teilerfaktor in Schritten einstellbaren digitalen Frequenzteiler
mit einen voreins teilbaren dekadischen Frequenzzähler, des die Eingangsimpulse
zugeführt werden und der nach dem Einlaufen einer des Teilerfaktor entsprechenden
Impulszahl jeweils ein Ausgangssignal erzeugt.
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Frequenzteiler dieser Art werden bei vielen dekadisch einstellbaren
Frequenzaufbereitungssystemen verwendet, bei denen in eines großen Frequenzband
von z.B. 10 MHz in vorbestimmten Schritten Frequenzen eingestellt werden sollen.
Derartige Frequenzteiler bestehen eist aus hintereinandergeschalten Zählerstufen,
wobei je eine aus vier Kippstufen (Flip-Plops) bestehend Zählerstufe einer Dekade
des Teilerfaktors zugeordnet ist. Man kann den Frequenz teiler so aufbauen, daß
die'Zählung der zu teilenden Frequenz jeweils bei der Ausgangstellung der Zählstufe
begonnen wird und bis zu einer eingestellten Zahl - dem Teilerfaktor - läuft. Nach
Erreichen der eingestellten Zahl wird autoiatisch in die Ausgangsstellung zurückgeschaltet
und gleichzeitig ein Impuls as Ausgang des Teilers abgegeben. Bei dieses bekannten
Teiler ist der Teilerfaktor gleich der ai Teiler eingestellten Zahl.
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Es sind auch Frequenzteiler dieser Art bekannt, bei denen die Zählung
bei einer voreingestellten Zahl beginnt und bei einer für
alle Teilerfaktoren
gleichen Zahl endet, z.3. bei 1000 bzw. 000.
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In diesem Fall ist der Teilerfaktor N durch die Differenz zv1-schen
der der Endstellung entsprechenden Zahl und der einstellbaren Zahl n gegeben (N
= 1000-n). Die Frequenz der Ausgangsimpulse ist hierbei ##, wenn fE die Eingangsfrequenz
des Teilers und N der Teilerfaktor ist. Da diese bekannte Anordnung noch einige
prinzipielle Nachteile besitzt, kann die Endstellung des Frequenzteilers auch mit
10 -1 gewählt werden, wenn man unter @ die Zahl der Dekaden versteht. Bei drei Zählerstufen
ist dann die Endstellung 999.
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Bei all diesen bekannten Frequenztoileranordnungen können nur Teilerfaktoren
eingestellt werden, die einem ganzzahligen Vielfachen der kleinsten Dekade des Zählers
entsprechen. Mit eine.
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dekadischen Zähler, dessen niedrigste Dekade z.B. in 100 kHz-Schritten
einstellbar ist, können keine Frequenzschritte in 50 kHz, 25 kHz oder 12,5 kHz eingestellt
werden. Bei vielen dekadlseh einstellbaren Frequenzaufbereitungscystenen benötigt
man aber oftmale Frequenzschritte, die einem ganzzahligen Bruchteil der kleinsten
Dekade des dekadischen Zählers entsprechen, bei einem Zähler, dessen niedrigste
Dekade z.B. in 100 kHz-Schritten einstellbar iet, also z.B. in Frequenzachritten
von 50 kHz, 33 1/3 kHz, 25 kHz, 20 kHz, 12,5 kHz oder dergleichen ganzzahlige Bruchteile
von 100 kHz. Dies könnte man an sich dadurch erreichen, daß man zusätzlich noch
eine oder mehrere weitere Dekaden vorschaltet, zum Einstellen von 25 kHz-Schritten
z.B. der 100 kHz-Dekade eine 10 kHz- und eine 1 kHz-Dekade. Der Zähleraufwand wird
hierdurch aber unnötig groß, da nur ein Bruchteil der möglichen Einstellungen des
Zählers ausgenutzt werden. Man könnte zwar z.B.
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auch eine zusätzliche "Dekade" vorschalten, die nur in den gewünschten
Bruchteilschritten einstellbar ist, also z.B. eine in vier Schritten zu je kHz einstellbare
"Tetrade". Dies würde aber einen großen Kodieraufwand ftlr die Voreinstellung der
übrigen Dekaden bedeuten, da diese dann auf der Basis dieser Bruchteilschritte von
z.B.
25 kHz kodiert werden müßten und dadurch für bestimmte Zahlen bis zu drei Dekaden
gleichzeitig in Abhängigkeit voneinander eingestellt werden müßten. Auch hier würde
der schaltungstechnische Aufwand groß werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung. einen in seinem Teilerfaktor einstellbaren
digitalen Frequenzteiler zu schaffen, der ohne großen schaltungstechnischen Aufwand
ouch mit einem normalen dekadischen Zähler die Einstellung von Teilerfaktoren ermöglicht,
die ganzzahlige Bruchteile der Schritte der niedrigsten Dokade dieses dakadisohen
Zählers entsprechen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von einem Frequenzteiler
der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß zum Einstellen eines in seinen Schritten
einem ganzzahligen Bruchteil der niedrigsten Dekade des dekadischen Frequenzzählers
entsprechenden Teilerfaktors (r.B. eines Viertel der 100 kHz-Dekade des dekadischen
Zählers, d.h.
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von 25 kHz Schritten) a) dem dekadischen Zähler ein Vorteiler vorgeschaltet
ist, dessen Teilerfaktor dieses Bruchteil (z.B. 4X1) entspricht, b) ein zusätzlicher
Hilfszähler vorgesehen ist, der auf ganze Zahlen bis zu einem dem Teilerfaktor des
Vorteilers entsprechenden Wert (c.B. 4) voreinstellbar ist, c) ein elektronischer
Umschalter vorgesehen ist, über welchen die Eingangsimpulse wahlweise dem Vorzähler
oder dem Hilfszähler zuführbar sind und der in Abhängigkeit von dem auf die einzelnen
ganzen Dekaden des Teilerfaktors eingestellten dekadischen Zähler derart gesteuert
ist (über Gatter) daß während einer vorbestimmten Zeit des Zählvorganges im dekadischen
Zähler, vorzugsweise am Anfang des Zählvorganges ausgelöst durch den Rückstellimpuls
des dekadischen Zählere, der Vorteiler und der nachgeschaltete dekadische Zähler
abgeschaltet und dafür der Hilfszähler angeschaltet wird, der nach der an ih. eingestellen
Zahl (z.B. 1) den Ümschalter wieder zurückstellt, so daß der dekadische Zähler
in
diesem Zählintervall erst nach einer Impulszahl (z.B. 5) um einen Schritt weitergeschaltet
wird, die sich zusammensetzt aus dem festeingestellten Teilerfaktor (z.B. 4:1) des
Vorteiler und der Einstellung des Hilfszählers (z.B. 1)e Weiters vorteilhafte Ausgestaltungen
des erfindungsgemäßen Frequenzteilers ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung wird also normaler dekadisch abgestufter Zähler
mit einer im Aufbau relativ einfachen und billig realisierbaren Hilfeschaltung kombiniert,
so daß auch Frequenzschritte eingestellt werden können, die nur eines Bruchteil
der niedrigsten Dekade des eingentlichen dekadischen Zählers entsprechen. bei der
erfindungsgemäßen Anordnung wird durch Verwendunbg entsprechend schnell arbeitender
Bauelemente für die Hilfsschaltung der gesamte Zähler außerdem noch etwa um den
Faktor schneller, der fUr die zusätzlichen bruchteilschritte erforderlich ist. Das
erfindungsgemäße Prinzip kann zus zusätzlichen Einstellen von Ziffern, die einem
ganzzahligen Bruchteil des nächst größeren Vielfachen Ton 10 entsprechen, verwendet
werden, selbst für das zusätzliche Vorschalten einer vollen Dekade, denn auch in
diesen Full gelten die obengenannten Vorteile, da die zusätzlichen gegenüber der
niedrigsten Dekade des dekadischen Zählers vorgesehenen feineren Schritte jeweils
nur einmal während der ganzen Zählperiode durch den zusätzlichen Hilfezähler gezählt
werden müssen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Frequenzteilerschaltung.
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Fig. 2 zeigt die bei dieser Schaltung nach Fig. 1 an verschiedenen
Punkten auftretenden Impulsfolgen.
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Bei des Frequenzteiler nach Fig 1 werden an Eingang E die Eingangsimpulse
mit einer Frequenz von beispielsweise 25 kHz zugeführt. An Ausgang 3 des Frequenzteilers
entsteht jeweile dann ein Ausgangsimpuls, wenn ein Anzahl von Eingangsimpulsen in
den Frequenzteiler eingelaufen ist, die dem gewünschten Teilerfaktor entspricht.
Der Frequenzteiler besteht aus einem Ublichen mehrstufigen dekadischen Frequenzzähler
1, dessen einzelne Zählerstufen jeweils über jeder einzelnen Dekade zugeordnete
dekadisch abgestufte Voreinstelleinrichtung 2 voreinstellbar sind. Der Zähler 1
kann z.B. vier Dekaden von 100 kHz-, 1 MHz-, 10 MHz-, und 100 MHz-Schritten besitzen
und die Voreinstelleinrichtung 2 umfaßt in diesen Fall vier dekadische Schalter
zur Voreinstellung von 100 kEs-, 1 MHz-, 10 MHz- und 100 MHz-Vielfachen. Der Zähler
1 kann damit auf einen Anfangswert eingestelt werden und zählt dann bis zu einen
fUr all Anfangewerte gleichen Endwert. Der Ausgangsimpuls an Ausgang 3 des Zählers
ist gleichzeitig Rückstellimpuls für den Zähler.
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Den dekadischen Zähler 1 ist ein Vorteiler bestehend aus den beiden
Flip-Flopstufen 6 und 7 vorgeschaltet. Diesem Vorteiler ist außerdes ein elektronischer
Umschalter bestehend aus den beiden Gattern 5 und 10 vorgeschaltet. Ferner ist noch
ein Hilfszähler bestehend aus den beiden Flip-Flop-Stufen 11 und 12 vorgesehen.
Dieser Hilfszähler steht Uber die beiden Gatter 13 und 14 ait einer weiteren Voreinstelleinrichtung
4 in Verbindung. Der Ausgang dieses Hilfszählers ist Uber ein Gatter 9 sit einem
weiteren Gatter 8 verbunden, das vom Ausgang 3 des Zählers 1 und über zusätzliche
Steuerleitungen vom Vorteiler 6,7 vorbereitet wird.
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Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Frequenzteilerschaltung,
welche unter Verwendung eines dekadischen Zählers 1, dessen niedrigste Dekade in
100 kHz-Schritten einstellbar ist, trotzdem in 25 kHz-Schritten eingestellt werden
kann. Zu diesem Zweck ist der Vorteiler 6,7 auf einen Teilungsfaktor 4:1 entsprechend
100
kHz : 25 kHz eingestellt. An der Voreinstelleinrichtung 4 des Hilfszählers 11, 12
können die Ziffern 0,25, 50, 75 kHz eingestellt werden.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungen nach Pig. 1 ist
folgende: Bei jede. vierten Eingangsimpuls liefert der Ausgang der Flip-Flop-Stufe
7 eine negative Flanke und schaltet den Zähler 1 um einen Schritt weiter. Ist der
voreingestellte Teilerfaktor des Zählers 1 erreicht, so wird über den auf den am
Ausgang 3 auftretenden Rückstellimpuls 3 das Catter 8 vorbereitet.
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Es sei angenommen, der Zähler müsse die Eingangsfrequenz 375,725 MEz
auf 25 kflz teilen. Die Voreinstelleinrichtung 2 wird hierzu auf 3757 und die Voreinatelleinrichtung
4 auf 1 (entspricht einer 25 kHs-Schritt) eingestellt.
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Nach jeweils drei Eingangsimpulsen wird vom Vorteiler 6,7 über die
Steuerleitungen das Gatter 8 geprüft. Wenn gleichzeitig vom Ausgang 3 dee Zählers
1 das Gatter 8 vorbereitet ist und infolge der Voreinstellung des Hilfszählers 11,12
das Gatter 9 eine entsprechende Vorbereitung des Gatters 8 bewirkt (bei der Voreinstellung
0 an der Voreinstelleinrichtung 4 bewirkt das Gatter 9 keine Vorbereitung des Gatters
8) so wird Uber dieses Gatter 8 das Gatter 5 gesperrt und das Gatter 10 geöffnet.
Weitere Eingangsimpulse gelangen nunmehr Uber das Gatter 10 zum Hilfszähler 11,12.
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Dieser Hilfszähler war bis zum Auftreten des Rückstellimpulses as
Ausgang 3 Uber die beiden Gatter 13 und 14 durch die Voreinstelleinrichtung 4 voreingestellt
gehalten, nach dem obigen Beispiel auf einen Schritt vor seiner Endstellung, entsprechend
einem zu zählenden 25 kHz-Schritt. Der Hilfszähler zählt nun diesen einen Singangsimpuls,
woraufhin das Gatter 9 wieder das Gatter 8 sperrt und hierdurch das Gatter 5 wieder
geöffnet und das Gatter 10 gesperrt wird. Der Vorteiler 6,7 erhält nun in Üblicher
Weise wieder die weiteren Eingangsimpulse, so daß an Ausgang des Vorteilers
nach
diesem eben geschilderten Hilfszählvorgang die negative Flanke nach dem obigen Beispiel
un einen Eingangeimpuls später erscheint und den eigentlichen Zähler 1 zugeführt
wird, also pro Zählperiode einmal nicht nach vier sondern erst nach fünf Eingangsimpulsen.
Der Zähler 1 wird also einmal pro Zählperiode erst nach so vielen Eingangsimpulsen
weitergeschaltet, die der Summe des fest eingestellten Teilerverhältnisses des Vorteilers
und der Einstellung des Hilfezählers entsprechen.
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Damit dies nur einmal pro Zyklus gerchieht, wird über die Steuerleitung
3 dem Gatter 8 zusätzlich noch der Rücksetzimpuls zugeleitet und als weiteres kriterius
für die Umschaltung ausgenutzt.
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Dieser Rücksetzimpuls erscheint nur einmal pro Zählzyklus, während
die Vorbereitung des Gatters 8 über den Vorteiler 6, 7 in gewählten beispiel jeweils
nach vier Eingangsimpulsen erfolgt.
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Die Gatter 13 und .14 werden ebenfalls von Ausgang 3 des Zählers 1
angesteuert und zwar derart, daß während des Zählvorganges des Hilfszählers die
Voreinstelleinrichtung 4 vom Hilfszähler 11 und 12 abgeschaltet ist.
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Die Ansteuerung des Gatters 8 von Vorteiler 6,7 Über die eingezeichneten
Steuerleitungen, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit von der Zähletellung
"drei" des Vorteiler 6 und 7, ist nur dann nötig, wenn der eingentliche dekadische
Zähler 1 bezogen auf den Vorzähler relativ langsan ist. Durch diese zusätzliche
Ansteuerung wird erreicht, daß die Umschaltung des Eingangschalters 5, 10 vom Vorteiler
auf den Hilfszähler an einer bestimmten Stelle des Zählzyklus- hier ausgelöst durch
den Rücksetzimpuls des dekadischen Zählers über die Steuerleitung 3 - definiert
verzögert eintritt Damit kann die Schaltzeit des dekadischen Zählers, d.h. die Zeit
von Eintreffen des letaten Zählimpulses aus des Vorsähler bis zum Erscheinen des
Rücksetzkriteriums über die Steuerleitung 3, großer als die Periodendauer der an
Eingang E zugefürten Eingangsimpulse sein. Der Umschalter 5, 10 wird also über die
Rücksetzleitung 3 vorbereitet und zwischen den danach einlaufenden dritten und vierten
Eingangsimpuls definiert umgeschaltet.
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Entsprechend den gewählten Beispiel eit der Einstellung auf den Bruchteil
4 der niedrigsten Dekade des deksdischen Zählers können selbstverständlich in analoger
Weise auch alle anderen ganzzahligen Bruchteile des kleinsten Dekadenschrittes des
Zählers eingestellt werden, wenn der Vorteiler und der Hilfs-Zähler diesen Bruchteilverhältnissen
entsprechend ausgelegt werden. So können durch Erweiterung des Vorteilers und des
Hilfszählers auf drei Flip-Flop-Stufen auch noch 12,5 kHz Schritt.
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entsprechend eines Bruchteil von 8 eingestellt werden.
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Patentansprüche