DE1920716B2 - Frequenzdiskriminator - Google Patents
FrequenzdiskriminatorInfo
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
- H04L27/14—Demodulator circuits; Receiver circuits
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- H04L27/156—Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using temporal properties of the received signal, e.g. detecting pulse width
- H04L27/1563—Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using temporal properties of the received signal, e.g. detecting pulse width using transition or level detection
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Description
Die Erfindung betrifft einen Frequenzdiskriminator,
ίο der auf Eingangssignale mit zwei verschiedenen
Frequenzen anspricht und erste und zweite Koinzidenzgatter und eine monostabile Schaltungsvorrichtung
aufweist, die mit den beiden Gattern derart verbunden ist, daß sie koinzidierende Konditionierungsimpulse an
)5 das eine Gatter liefert, wenn das Eingangssignal die eine
Frequenz aufweist und an das andere Gatter, wenn das Eingangssignal die andere Frequenz aufweist. Die
Erfindung eignet sich insbesondere, wenngleich nicht ausschließlich, zur Verwendung in Empfängern in einem
Fernmeßsystem mit Frequenzumtast-Modulation, d. h. bei welchem die Information mittels zwei zeitlich
aufeinanderfolgend austretenden verschiedenen Frequenzen übertragen wird.
Frequenzdiskriminatoren der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der US-PS 32 33 181 oder
der DT-PS 12 62 332 bekannt. Bei den bekannten Diskriminatoren ist die Anordnung so getroffen, daß die
beiden unterschiedlichen Frequenzen unabhängig voneinander, d. h. unter Verwendung von zwei gesonderten
Frequenzerkennungs- bzw. -nachweisschaltungen, die jeweils auf die eine bzw. auf die andere der beiden
verschiedenen Frequenzen abgestellt sind, überwacht werden. Die bekannten Anordnungen bedingen daher
einen unerwünscht hohen schaltungsmäßigen Aufwand, der zudem nur schlecht ausgenützt wird, da die beiden
unterschiedlichen Frequenzen voraussetzungsgemäß nur in zeitlicher Aufeinanderfolge, nicht jedoch
gleichzeitig auftreten, in jedem Zeitpunkt daher von den beiden gesonderten Frequenzerkennungs- bzw. -nachweisschaltungen
jeweils immer nur eine aktuell benutzt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Frequenzdiskriminators der eingangs
genannten Art zugrunde, bei welchem der schaltungsmäßige Aufwand gegenüber den bekannten Vorrichtungen
verringert und insbesondere die unnütze Duplizierung von Schaltungen bzw. Schaltungsteilen, die jeweils
nur in zeitlicher Aufeinanderfolge benötigt werden, vermieden wird.
Zu diesem Zweck ist bei einem Frequenzdiskriminator der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung
vorgesehen, daß die monostabile Schaltungsvorrichtung eine erste monostabile Schaltung umfaßt, deren Eingang
in solcher Weise mit dem Eingang des Frequenzdiskriminators verbunden ist, daß sie in jeder Periode des
Eingangssignals während einer vorbestimmten Zeitspanne in ihrem unstabilen Zustand betrieben wird und
deren Ausgang derart mit den Gattern verbunden ist, daß sie einen Impuls zur Konditionierung an eine erste
Eingangsklemme des ersten Gatters liefert, wenn die erste monostabile Schaltung in ihrem unstabilen
Zustand ist und an die erste Eingangsklemme des zweiten Gatters, wenn die erste monostabile Schaltung
in ihrem stabilen Zustand ist, sowie eine zweite
b5 monostabile Schaltung, die mit dem Ausgang der ersten
monostabilen Schaltung derart verbunden ist, daß sie beim Übergang der ersten monosiabilen Schaltung von
ihrem unstabilen Zustand in ihren stabilen Zustand für
eine gewisse Zeit in den unstabilen Zustand gebracht wird, und daß eine Differenzierschaltung zwischen dem
Ausgang der zweiten monostabilen Schaltung und die zweiten Eingänge der Gatter geschaltet ist, um Impulse
zur Konditionierung beim Übergang der zweiten monostabilen Schaltung von ihrem unstabilen in ihren
stabilen Zustand zu liefern.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine vollständige Duplizierung der Frequenzerkennungsbzw,
-nachweisschaltung für die beiden nachzuweisenden unterschiedlichen Frequenzen, die jedoch voraussetzungsgemäß
stets nur in zeitlicher Aufeinanderfolge, nicht gleichzeitig auftreten können, vermieden und
durch geeignete logische Verknüpfung erreicht, daß im wesentlichen mit einer einzigen Frequenzerkennungsbzw,
-nachweisschaltung gleichwohl eine zuverlässige Diskrimination zwischen den beiden unterschiedlichen
Frequenzzuständen des Eingangssignals gewährleistet •st.
Gemäß einer bevorzugten Ausfühn_ngsform der
Erfindung kann vorgesehen sein, daß die zweite monostabile Schaltung über eine zweite Differenzierschaltung
mit dem Ausgang der ersten monostabilen Schaltung verbunden ist. Indem auf diese Weise die
Triggerung der zweiten monostabilen Schaltung vom Ausgang der ersten monostabilen Schaltung aus über
eine Differenzierschaltung erfolgt, kommen auf diese Weise Impulszeiten und Impulspausen in Entsprechung
zu den beiden verschiedenen Frequenzen der Eingangssignale zustande. Gemäß zweckmäßigen Ausgestaltungen
der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die instabile (oder Verzögerungs-) Periode der ersten
monostabilen Schaltung kleiner als die Periodendauer jedes der beiden Eingangssignale ist, derart, daß sie bei
jeder Periode in den EIN-Zustand getriggert wird, während die instabile Periode der zweiten monostabilen
Schaltung sich über eine beliebige gewünschte Anzahl von Perioden des Eingangssignals erstrecken kann. Auf
diese Weise kann der Nachweis bzw. die Feststellung einer Frequenzänderung der Eingangssignale so verzögert
werden, daß sie beispielsweise zwei oder drei Perioden nach der Änderung wirksam wird, d. h. in
einem Zeitpunkt, in welchem vernünftigerweise davon ausgegangen werden kann, daß Übergangs- und
Einschwingstörvorgänge, die ansonsten eine Störung verursachen könnten, nur mehr einen unerheblichen
Betrag besitzen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich (larch eine Zeitsteuerschaltung, die das
Impulstastverhältnis des Ausgangssignals der bistabilen Schaltung bei regelmäßigen Änderungen zwischen den
beiden Frequenzen konstant hält und die einen Kondensator aufweist, der mit dem Ausgang der
bistabilen Schaltung derart verbunden ist, daß ^r sich auf
ein von dem Impulstastverhältnis der Ausgangsspannung der bistabilen Schaltung unabhängiges Potential
auflädt und dadurch daß die zweite monostabile Schaltung mit dem Kondensator derart verbunden ist,
daß die Zeitdauer deren unstabilen Zustandes von dem Potential am Kondensator abhängt. Diese Zeitsteuerschaltung,
die gewährleistet, daß die Impulsdauern und Impulspausen (d. h. das Impuls-Tastverhältnis) gleich
und konstant sind, falls die Eingangssignale regelmäßig zwischen ihren beiden Frequenzen alternieren, bildet
einen Rückführzweig vom Ausgang der bistabilen Schaltung zu der zweiten monostabilen Schaltung und
steuert die Periode, während welcher sich diese in ihrem instabilen Zustand befindet. Diese Steuerschaltung kann
gleichzeitig auch zur Kompensation gegenüber natürlichen, schaltungsbedingten Langzeitänderungen, welche
diese Periode beeinflussen können, dienen.
Wie bereits eingangs erwähnt, eignet sich der s Frequenzdiskriminator gemäß der Erfindung insbesondere
zur Verwendung in einem Empfänger im Rahmen eines Fernmeßsystems mit Frequenzumtast-Modulation,
wobei das zwischen den beiden Frequenzen alternierende Signal zweckmäßig im Sprachfrequenzbe-
lu reich liegen kann, derart daß gewöhnliche Post-Telefonleitungen
zur Übertragung zwischen Sender und Empfänger verwendet werden können. Das Fernmeßsystem
kann gemäß einem Frequenzteilungs-Multiplex-Verfahren betrieben werden, bei welchem Signale von
einer Anzahl von Sendern über eine einzige Leitung an eine entsprechende Anzahl von Empfängern übertragen
werden; insbesondere eignet sich der Frequenzdiskriminator gemäß der vorliegenden Erfindung zur Anwendung
in einem Fernmeßsystem der in der DOS 19 20 715 (entsprechend GB-PS 12 05 279) beschriebenen Art.
fm folgenden wird ein Ausführyngsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
F i g. 1 das Schaltschema eines zur Verwendung in einem Empfänger vorgesehenen Frequenzdiskriminators
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
F i g. 2 die an verschiedenen Stellen der gezeigten Schaltung auftretenden Wellenformen.
Die zwischen zwei verschiedenen Frequenzen /1 und f2 alternierenden Eingangssignale (F i g. 2a) werden in
einem Begrenzer-Verstärker 3 verstärkt, amplitudenbegrenzt und nochmals verstärkt; die erhaltene Rechteckimpulsform
wird invertiert (F i g. 2b) und sodann in einer Differenzierschaltung 4 differenziert. Der negative
differenzierte impuls, der jeweils beim positiven Übergang des Eingangs-Wechselsignals auftritt, dient
zum Triggern eines monostabilen Multivibrators 5, dessen zwei Ausgangsgrößen (F i g. 2c und 2d) jeweils
einem Eingang von zwei NUND-Gattern 6 bzw. 7 zugeführt werden.
Die Ausgangsgröße (F i g. 2c) wird außerdem in einer weiteren Differenzierschaltung 8 differenziert und zum
Triggern eines monostabilen Multivibrators 10 (F i g. 2e) verwendet, wobei jeweils nach der Rückkehr der
monostabilen Schaltung in ihren stabilen Zustand eine an lichte Zeitdauer, beispielsweise eine Viertelperiode
der höheren Frequenz (2 besteht, während welcher die »Trägheit« der monostabilen Schaltung ausreicht, um zu
verhindern, daß die differenzierte Ausgangsgröße die monostabile Schaltung sofort wieder in den »EIN«-Zustand
triggert. Die Ausgangsgröße dieser monostabilen Schaltung wird in einer weiteren Differenzierschaltung
11 differenziert, in gesonderten Invertern 12, 13 invertiert (F i g. 2f) und sodann den anderen Eingängen
der beiden NUND-Gatter 6 bzw. 7 zugeführt. Das NUND-Gatter besitzt die Ausgangsgröße (0), wenn an
ihren sämtlichen Eingängen gleichzeitig die Eingangsgröße (1) anliegt; für alle anderen Zustände besitzt das
Gatter die Ausgangsgröße (1). Die wirksame Ausgangsgröße der NUND-Gatter 6,7 ist die Ausgangsgröße (0),
welche n-p-n-Transistoren in einem bistabilen Multivibrator 14 zugeführt wird. Im einzelnen ist für die
niedrigere Frequenz /1 die Ausgangsgröße des NUND-Gatters 7 (F i g. 2g) wirksam, und für die höhere
b> Frequenz /2 die Ausgangsgröße des NUND-Gatters 6 (F i g. 2h). Die Ausgangsgröße der bistabilen Schaltung
wird durch eine ÄC-Schaltung 15 geglättet und tritt in
der Form von in Fie. 2i eezeieten ImDulsen und
Impulspausen auf; aus Fig. 2j ist ersichtlich, daß der
anfängliche Impuls, der jeweils während dem Anliegen der Frequenz f\ bzw. während dem Anliegen der
Frequenz /2 von dem entsprechenden NUND-Gatter geliefert wird, die bistabile Schaltung umschaltet, derart,
daß diese jeweils bei jeder Frequenzänderung von ii nach f2 und umgekehrt ihren Zustand zwischen Impuls
bzw. Impulspause, und umgekehrt, ändert. Der wesentliche Grund für diese Arbeitsweise besteht darin, daß
während die Periode der beiden monostabilen Multivibratoren 5 und 10 konstant ist, die Periode des
Eingangs-Sinussignals sich umgekehrt proportional zur
Frequenz ändert, wobei in dem gezeigten Beispiel jede Frequenzänderung innerhalb von zwei oder drei
Perioden nachgewiesen wird. Zwar kann diese Änderung innerhalb Grenzen, die von der Signalfrequenz und
den Verzögerungszeiten der monoslabilen Multivibratoren abhängen, verlangsamt oder beschleunigt werden;
jedoch ist zu beachten, daß je höher die »Frequenz« der Messung gewählt wird, um einen Wechsel zwischen f\
und /"2 schneller nachzuweisen, um so größer auch die
Wahrscheinlichkeit für eine falsche Triggerung infolge zusammenfallender Störrauschimpulse usw. ist.
Somit tritt für die Dauer der Signalfrequenz f\ ein Impuls und für die Dauer der Signalfrequenz (2 eine
Impulspause auf, und auf diese Weise wird der Informationsgehalt des Eingangssignals im Ausgang
unterschieden.
Falls die Eingangssignale regelmäßig zwischen den beiden Frequenzen f\ und (2 alternieren, beispielsweise
in Fällen, wo die empfangene Information von Impulsen mit einer gemäß einer Analog-Meßgröße veränderlichen
Impulsfolgefrequenz abgeleitet wurde, soll das Impuls-Pausen-Verhältnis vorzugsweise den Wert !
besitzen, insbesondere in Fällen, wo die Ausgangsgröße zur Wiedergabe der Analoggröße integriert werden
soll. Zu diesem Zweck ist eine Steuer- bzw. Regelschaltung 16 zur Steuerung der Zeitverzögerung des
monostabilen Multivibrators IO vorgesehen.
Im einzelnen wird hierbei ein Kondensator 17 über einen Widerstand 18 während der Dauer der »Impulspause«
aufgeladen, während er sich während der Impulsdauer über den Widerstand 18 entlädt; die
Entladung über den Widerstand 19 ist vernachlässigbar Das Potential des Kondensators wird daher durch das
Impulsdauer/Impulspausen-Verhältnis bestimmt unc bestimmt seinerseits die Zeitverzögerung der monstabilen
Multivibratorschaltung 10 über den Widerstand 19 indem eine Abnahme des Kondensatorpotentials die
Zeitverzögerung verlängert und entsprechend eine Zunahme des Kondensatorpotentials die Zeitverzögerung
verkürzt. Durch Verlängerung der Zeitverzögerung wird eine Frequenzänderung früher nachgewiesen
derart, daß die Impulsdauer kürzer und entsprechenc die Impulspause langer wird, und entsprechend wird be
einer Verkürzung der Zeitverzögerung die Impulsdauer länger und die Impulspause kurzer. Dies ist am bester
anhand der Fig. 2k und 2m verständlich; aus dieser Figuren ist ersichtlich, daß wenn die Zeitverzögerung
der monostabilen Multivibratorschaltung gemäO Fig.2k wie gezeigt am Übergang zwischen f\ und f7
ausgedehnt wird, dann der Impuls (Fig. 2m) an det Hinterflanke der Impulswellenform der monostabiler
Multivibratorschaltung beendet würde, d. h. früher al: vorher; die Impulspausendauer wird dabei gleichzeitig
ausgedehnt. Unter Berücksichtigung der gezeigter Steuerschaltung wird jedoch der Kondensator 17
während der Impulspause aufgeladen und entlädt sich während der Impulsdauer über den gleichen Widerstand
18, derart, daß das mittlere Potential an dem Kondensator konstant bleiben muß, die Impulsdauern
und Impulspausen selbst daher gleich bleiben, wobei die Zeitverzögerung der monostabilenSchaltung 10 einen
Gleichgewichtswert annimmt.
Diese Steuerschaltung bewirkt ferner eine gewisse Kompensation hinsichtlich Temperaturveränderungen
Alterungserscheinungen usw.; sollte sich nämlich die Verzögerungsdauer des monostabilen Multivibrators
ändern, so ändert sich das Verhältnis von Impulsdauer und Impulspause (»Impulstastverhältnis«) ebenfalls,
wobei sich ein neuer Mittelwert des Potentials de"i Kondensators 17 einstellt, der seinerseits wiederum ein
gleiches Impulstastverhältnis herstellt, indem die Zeitverzögerung so geändert wird, daß sie wieder ihren
Gleichgewichtszustand einnimmt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Frequenzdiskriminator, der auf Eingangssignale mit zwei verschiedenen Frequenzen anspricht und
erste und zweite Koinzidenzgatter und eine monostabile Schaltungsvorrichtung aufweist, die mit
den beiden Gattern derart verbunden ist, daß sie koinzidierende Konditionierungsimpulse an das eine
Gatter liefert, wenn das Eingangssignal die eine Frequenz aufweist und an das andere Gatter, wenn
das Eingangssignal die andere Frequenz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die monostabile
Schaltungsvorrichtung eine erste monostabile Schaltung (5) umfaßt, deren Eingang in solcher
Weise mit dem Eingang des Frequenzdiskriminators verbunden ist, daß sie in jeder Periode des
Eingangssignals während einer vorbestimmten Zeitspanne in ihrem unstabilen Zustand betrieben wird
und deren Ausgang derart mit den Gattern (6, 7) verbunden ist, daß sie einen Impuls zur Konditionierung
an eine erste Eingangsklemme des ersten Gatters (6) liefert, wenn die erste monostabile
Schaltung (S) an ihrem unstabilen Zustand ist und an die erste Eingangsklemme des zweiten Gatters (7),
wenn die erste monostabile Schaltung (5) in ihrem stabilen Zustand ist, sowie eine zweite monostabile
Schaltung (10), die mit dem Ausgang der ersten monostabilen Schaltung (5) derart verbunden ist, daß
sie beim Übergang der ersten monostabilen Schaltung (5) von ihrem unstabilen Zustand in ihren
stabilen Zustand für eine gewisse Zeit in den unstabilen Zustand gebracht wird, und daß eine
Differenzierschaltung (11) zwischen dem Ausgang der zweiten monostabilen Schaltung (10) und die
zweiten Eingänge der Gatter (6,7) geschaltet ist, um Impulse zur Konditionierung beim Übergang der
zweiten monostabilen Schaltung (10) von ihrem unstabilen Zustand in ihren stabilen Zustand zu
liefern.
2. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite monostabile
Schaltung (10) über eine zweite Differenzierschaltung (8) mit dem Ausgang der ersten monostabilen
Schaltung (5) verbunden ist.
3. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemmen
der Gatter (6, 7) mit einer bistabilen Schaltung (14) verbunden sind, die einen ersten stabilen Zustand
einnimmt, wenn von dem ersten Gatter (6) ein Ausgangssignal geliefert wird und die einen zweiten
stabilen Zustand annimmt, wenn von dem zweiten Gatter (7) ein Ausgangssignal geliefert wird.
4. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Zeitsteuerschaltung (16),
die das Impulstastverhältnis des Ausgangssignals der bistabilen Schaltung (14) bei regelmäßigen Änderungen
zwischen den beiden Frequenzen konstant hält und die einen Kondensator (17) aufweist, der mit
dem Ausgang der bistabilen Schaltung derart verbunden ist, daß er sich auf ein von dem
Impulstastverhältnis der Ausgangsspannung der bistabilen Schaltung (14) abhängiges Potential
auflädt und dadurch, daß die zweite monostabile Schaltung (10) mit dem Kondensator (17) derart
verbunden ist, daß die Zeitdauer deren unstabilen Zustandes von dem Potential am Kondensator (17)
abhängt.
5. Frequenzdiskriminator nach eimern oder mehreren der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die unstabile Periode der zweiten monostabilen Schaltung (10) sich über mehr als eine Periode des
Eingangssignals der niedrigen Frequenz erstreckt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB09161/68A GB1205278A (en) | 1968-04-23 | 1968-04-23 | Improvements in frequency discriminators |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1920716A1 DE1920716A1 (de) | 1970-09-03 |
DE1920716B2 true DE1920716B2 (de) | 1978-03-09 |
DE1920716C3 DE1920716C3 (de) | 1978-11-30 |
Family
ID=10124785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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GB (1) | GB1205278A (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2428367C2 (de) * | 1974-06-12 | 1979-06-21 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Schaltungsanordnung zum Begrenzen der Übertragungsgeschwindigkeit von Datensignalen |
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1968
- 1968-04-23 GB GB09161/68A patent/GB1205278A/en not_active Expired
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1969
- 1969-04-21 US US817738A patent/US3588711A/en not_active Expired - Lifetime
- 1969-04-23 FR FR6912772A patent/FR2009828A1/fr not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB1205278A (en) | 1970-09-16 |
FR2009828A1 (de) | 1970-02-13 |
DE1920716C3 (de) | 1978-11-30 |
US3588711A (en) | 1971-06-28 |
DE1920716A1 (de) | 1970-09-03 |
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Legal Events
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