DE1948567C

DE1948567C - Frequency multiplier for the separate removal of even-numbered and odd-numbered multiples

Info

Publication number: DE1948567C
Application number: DE19691948567
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl Ing 8000 München Sonntag
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1969-09-25
Publication date: 1973-08-23

Description

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Die Erfindung betrifft einen Frequenzvervielfacher mit zwei Ausgängen zur getrennten Entnahme von geradzahligen und ungcradzahligen Vielfache» einer Grundfrequenz, bei dem die doppelte Grundfrequenz zugeführt ist und mittels logischer Schaltung für den ungeradzahligen Ausgang jeder zweite impuls umgeklappt ist.The invention relates to a frequency multiplier with two outputs for separate extraction of even-numbered and odd-numbered multiples »of a fundamental frequency at which the double fundamental frequency is fed and by means of a logic circuit for the odd-numbered output every second impulse is folded over.

Verzerrer mit getrennten Ausgängen für geradzahlige und ungeradzahlige Vielfache einer Grundfrequenz sind bereits in Form son Magnetkcrnverzerrern oiler Diodenverzerrern bekannt. Sie haben jedoch den Nachteil, daß bei hoher abgegebener Impulsieistung auch die Leistungsaufnahme sehr hoch ist. was zu übermäßiger Erwärmung der einzelnen Baugruppen bei hoher Packungsdichte führt.Distortion unit with separate outputs for even and odd multiples of a fundamental frequency are already known in the form of magnetic distortion distortions oiler diode distortion mechanisms. However, you have the disadvantage that the power consumption is very high when the impulse output is high is. which leads to excessive heating of the individual assemblies with a high packing density.

Aus der deutschen Auslege.ichrift ,214 74<S ist ferner eine Frequenzvcrvielfacherschaliiing mit zwei Ausgängen zur getrennten Aufnahme von geradzahligen und ungerad/ahligen Vielfachen einer Grundfrequenz bekannt, bei der die doppelte Grundfrequenz zugeführt ist und mittels logischer Schaltung für den ungeradzahligen Ausgang jeder zweite Impuls umgeklappt wird.From the German interpretation book, 214 74 <S. also a frequency multiplier circuit with two Outputs for the separate recording of even-numbered and odd-numbered multiples of a basic frequency known, in which twice the fundamental frequency is fed and by means of a logic circuit for the odd-numbered output every second pulse is flipped over.

Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Impulsbreite des \om Impulsgenerator kommenden Impulses verändert wird, weil dort der vom Frequenzteiler kommende Steuerimpuls in der Regel gegenüber dem direkt vom Impulsgenerator kommenden impuls wegen der im Frequenzteiler enthaltenen Bauteile verzögert ankommt. Zudem werden bei dieser bekannten Schaltung Spulen verwendet, so daß diese Schaltung für den Einsatz in integrierter Technik nur schwer verwendbar ist. Hin weiterer Nachteil besteht darin, daß für den Ringgleichrichter symmetrisch gewickelte Spulen verwendet werden müssen.This arrangement has the disadvantage, however, that the pulse width of the pulse coming from the pulse generator is changed because the control pulse coming from the frequency divider is delayed compared to the pulse coming directly from the pulse generator due to the components contained in the frequency divider. In addition, coils are used in this known circuit, so that this circuit is difficult to use for use in integrated technology. Another disadvantage is that symmetrically wound coils must be used for the ring rectifier.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Frequenzvervielfacherschaltung zu schaffen, die auch bei hoher Packungsdichte der einzelnen Baugruppen verwendbar ist.The object of the present invention is therefore to provide a frequency multiplier circuit which can also be used with a high packing density of the individual assemblies.

Der Frequenzvervielfacher wird gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß dem Ausgang eines Impulsformers eine monostabile und eine bistabile Kippstufe parallel geschaltet sind, daß der monostabilen Kippstufe ein erster Impulsverstärker nachgeschaltet ist, daß die bistabile Kippstufe zwei Ausgänge besitzt, deren erstem Ausgang ein UND-Gatter und eine Umkehrstufe und deren zweitem Ausgang nur ein UND-Gatter nachgcschaltet ist, daß die zweiten Eingänge der UND-Gatter mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe verbunden sind und daß dem Ausgang der Umkehrstufe und des zweiten UND-Gatters ein zweiter Impulsverstärker nachgeschaltet ist.The frequency multiplier is designed according to the invention in such a way that the output of a pulse shaper a monostable and a bistable multivibrator are connected in parallel that the monostable Flip-flop a first pulse amplifier is connected downstream that the bistable flip-flop two outputs has, whose first output an AND gate and an inverter and whose second output only one AND gate is connected downstream, that the second inputs of the AND gate with the output of the monostable multivibrator are connected and that the output of the inverter and the second AND gate is followed by a second pulse amplifier.

Durch diese Maßnahmen kann bei gleicher abgegebener Impulsleistung die Leistungsaufnahme reduziert werden. Der F.influß durch äußere Einwirkungen und Exemplarslreuungen ist gering.By means of these measures, the power consumption can be reduced with the same output pulse power will. The influence of external influences and specimen tolerances is low.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn die der monostabilen Kippstufe zugeführten Impulse zeitlich gegenüber den der bistabilen Kippstufe zugeführten Impulsen verzögert sind. Dabei kann die Impulsformerstufe so ausgebildet sein, daß die ankommende sinusförmige Steuerfrequenz mittels eines pnp-Transistors in ihrer Amplitude begrenzt und verstärkt ist, daß dieser pnp-Transistor außerdem zwei npn-Transistoren über je einen Vorwiderstand ansteuert und daß zwischen der Basis und dem Emitter eines der beiden npn-Transistoren ein Kondensator liegt. Das hat den Vorteil, daß die beiden UND-Gatter bereits vor Eintreffen des Impulses an den monostabilen Multivibrator vorbereitet sind.It is also advantageous if the pulses fed to the monostable multivibrator are opposite in time the pulses fed to the bistable multivibrator are delayed. The pulse shaper stage be designed so that the incoming sinusoidal control frequency by means of a pnp transistor is limited and amplified in its amplitude that this pnp transistor also has two npn transistors controls each via a series resistor and that between the base and the emitter one of the a capacitor is connected to both npn transistors. This has the advantage that the two AND gates already are prepared before the impulse arrives at the monostable multivibrator.

Die monostabile Kippstufe soll lerner gut angenäherte Rechteckimpulse erzeugen, da der Leistungsinhalt eines Rechteckimpulses größer ist als der vergleichbarer anderer Impulsformen.The monostable multivibrator should learner be well approximated Generate square-wave pulses because the power content of a square-wave pulse is greater than that of comparable ones other pulse shapes.

Eine Verbesserung der Leistungsbilanz erhältAn improvement in the current account is obtained

man auch dadurch, daß die Impulsformerstufc, die UND-Tore. die Umschaltsttife und die Treiberstufen der Verstärker sn ausgebildet sind, daß sie im Rulie-/iiMand dIiiic lmgangsimpulse keine Cileichstiomleistung aufnelimeii.one also by the fact that the Impulsformerstufc, the AND gates. the switching pin and the driver stages the amplifier sn are designed that they are in Rulie- / iiMand The initial impulses no ciliarism performance aufnelimeii.

Bei Vermeidung \on Spulen in den Schaltkreisen eignet sich die vorliegende Schaltung besonders gut /tun Aufbau in integrierter Schalltechnik.If there is no coils in the circuits, the present circuit is particularly suitable / do construction in integrated sound technology.

An Hand des Blockschaltbildes nach F ig. I, dei Diagramme nach den F i g. 2 bis 5 und des Ausführungsbeispiel nach I i g. f> wird die F.ifindimg näher erläuieri.Using the block diagram in Fig. I, dei Diagrams according to FIGS. 2 to 5 and the embodiment according to I i g. f> the F.ifindimg is getting closer explain.

Fig. I zeigt da-, iSiockschaltbild. Der Verzerrer besteht aus eine.· Inipulsiormerstufe IF. einer monostabiien K'ppstiifc Λ/Λ/. einer bistabilen Kippstufe FF. /svci LND-Turcn C I. G 2, einer Umkehrstufe U und zwei Impulsverstärker!! V\. Γ 2. Zur Ansleueluiig des Ver/errers wird die doppelte zu verzerrende I-'requenz /„ benötigt. Diese steuert die lmpulsformerstufe IP an, die zwei Ausgänge besitzt. Die Impulse am Ausgang A 1 sind gegenüber denen am Ausgang Al um I/ verzögert (_t"ig. 2). Der Ausgang A 1 steuert die monostabile Kippstufe MM an. Diese hat die Aufgabe, einen exakten Rechteckimpuls zu erzeugen, dessen Breite sich nach der gewünschten Oberwelle richtet. Der Vorteil eines Reehteckimpulses gegenüber differenzierten Impulsen liegt in dem bedeutend größeren Leistungsinhalt, so daß der Gesamtwirkungsgrad wesentlich verbessert wird. Da die Periode der erzeugten Rechteckimpulse der doppelten zu verzerrenden Frequenz entspricht und außerdem diese nur eine Polarität aufweisen, enthalten sie nur die geradzahligen Vielfachen der zu verzerrenden Grundfrequenz (Fig. 3 a) und können somit über einen Impulsverstärker ausgekoppelt werden.Fig. I shows the block diagram. The distortion consists of an. · Inipulsiormerstufe IF. a monostable K'ppstiifc Λ / Λ /. a bistable flip-flop FF. / svci LND-Turcn C I. G 2, an inverter U and two pulse amplifiers !! V \. Γ 2. To connect the Ver / errers double the I frequency to be distorted is required. This controls the pulse shaping stage IP , which has two outputs. The pulses at the output A 1 are compared to those at the output of Al to I / delay _(t "ig. 2). The output of A 1 controls the monostable multivibrator MM in. This has the task of generating, an exact rectangular pulse, whose width to The advantage of a square-wave pulse over differentiated pulses lies in the significantly greater power content, so that the overall efficiency is significantly improved the even-numbered multiples of the fundamental frequency to be distorted (Fig. 3 a) and can thus be decoupled via a pulse amplifier.

Zur Gewinnung der ungeradzahligen Vielfachen muß folgende Impulsfolge erzeugt werden, wie sie in Fi₀. 3 b dargestellt ist. Die Zeit zwischen zwei Impulsen entspricht wieder der doppelten zu verzerrenden Frequenz /„, wobei aber je'zt jeder zweite Impuls eine entgegengesetzte Polarität aufweisen muß. So entsteht eine Impulsfolge mit der Periodendauer der zu verzerrenden Frequenz. Zur Gewinnung dieser Impulse wird eine Logikschaltung verwendet, die jeden zweiten Impuls in seiner Polarität umkehrt.To obtain the odd multiples, the following pulse sequence must be generated, as shown in Fi ₀ . 3 b is shown. The time between two pulses again corresponds to twice the frequency to be distorted, but every second pulse must have an opposite polarity. This creates a pulse train with the period of the frequency to be distorted. To obtain these pulses, a logic circuit is used which reverses the polarity of every second pulse.

Ein bistabiler Multivibrator FF wird vom Ausgang A 2 der Impulsformerstufe IP angesteuert. Die beiden Ausgänge des bistabilen Multivibrators FF sind mit je einen UND-Tor Gi, G2 verbunden. Jedes UND-Tor wird im Rhythmus der zu verzerrenden Frequenz /_n angesteuert (der bistabile Multivibrator FF teilt 2:1). Der zweite Eingang eines jeden UND-Tores ist mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe verbunden. Da der Allsteuerimpuls für den monostabilen Multivibrator MM verzögert gegenüber dem Ansteuerimpuls des bistabilen Multivibrators FF vom Impulsformer IP eintrifft, sind die beiden UND-Tore immer schon vor Eintreffen des Reehteckimpulses des monostabilen Multivibrators MM vorbereitet. Dadurch ist gewährleistet, daß das jeweilige UND-Tor nur so lange geöffnet bleibt, wie der vom monostabilen Multivibrator Λ/Λ7 erzeugte Rechteck impuls breit ist (F ig. 4). Wurden der bistabile Multivibrator FF und der mnnostabile Multivibrator Λ/Λ/ gleichzeitig angesteuert, so könnte, durch Streuung der Verzöuerungszeil der verschiedenen Schaltstiifen bedingt, der Fall auftreten, daß zuerst der Impuls vom monostabilen Multivibrator Λ/Λ/ ;:m l^r.in-•jang des UND-Tores anliegt, was zu einer Vcränderung der Breite des Reehteckimpulses führen würde. Dies würde sich auf die Unterdrückung der nicht gewünschten Oberwellen (geradzahlige Vielfache) ungünstig auswirken. Am Ausgang der beulen UND Tore erscheinen nun Impulsfolgen, deren Periode eier Frequenz /„ entsprechen, aber die /ueinaiidei um die Zeit, die der Frequenz 2/„ entspricht, verschoben sind. Fine Umkehrstufe am Ausgang des UND-lores G I kehrt den Impuls um. In einem Impulsverstärker Γ2 werden die getrennt ankommenden Impulse zusummengesetzt und verstärk' (Fig. 5). Am Ausgang des Impulsverstärker Vl stehen somit Impulse für die iingeradzahligen Vielfachen zur Verfügung.A bistable multivibrator FF is controlled by output A 2 of the pulse shaper stage IP . The two outputs of the bistable multivibrator FF are each connected to an AND gate Gi, G2 . Each AND gate is controlled in the rhythm of the frequency / _s to be distorted (the bistable multivibrator FF divides 2: 1). The second input of each AND gate is connected to the output of the monostable multivibrator. Since the all-control pulse for the monostable multivibrator MM arrives with a delay compared to the control pulse of the bistable multivibrator FF from the pulse shaper IP , the two AND gates are always prepared before the square pulse of the monostable multivibrator MM arrives. This ensures that the respective AND gate only remains open as long as the square pulse generated by the monostable multivibrator Λ / Λ7 is wide (Fig. 4). If the bistable multivibrator FF and the mnnostable multivibrator Λ / Λ / were activated at the same time, then, due to the spread of the delay lines of the various switching pins, the case could arise that the impulse from the monostable multivibrator Λ / Λ /;: ^{ml r .in-} • Jang of the AND gate is present, which would lead to a change in the width of the square pulse. This would have an unfavorable effect on the suppression of the undesired harmonics (even multiples). At the exit of the bump AND gates there now appear pulse trains whose period corresponds to a frequency / ", but the / ueinaiidei are shifted by the time that corresponds to the frequency 2 /". The inverting stage at the output of the AND lores G I reverses the pulse. The separately arriving pulses are added together and amplified in a pulse amplifier Γ2 (Fig. 5). The output of the pulse amplifier Vl thus pulses represent the iingeradzahligen multiples available.

Die Symmetrie, d. h. die Unterdrückung der jeweils nicht gewünschten Oberwelle, ist sehr gut.The symmetry, i.e. H. the suppression of the harmonic that is not wanted in each case is very good.

''•5 Der Verzerrer nach Fig. 6 ist in reiner flC-Tcchnik aufgebaut und besteht, die GegentaktendsUifen der Verstärker (B-Betrieh) ausgenommen, nur aus Schaltstufen, die miteinander logisch verknüpft sind. Ein Großteil dieser Schaltstufen ist so ausgeführt.'' • 5 The distortion according to Fig. 6 is in pure FLC technology built up and consists, the push-pull sufaces the amplifier (B-Betrieh) excluded, only from switching stages that are logically linked with one another. Most of these switching stages are designed in this way.

daß diese im Ruhezustand keinen Strom benötigen: es fließt also nur Strom während der Zeit, in der ein Impuls an der Schaltstufe anliegt. Durch dieses Schaltungskonzept war es möglich, die Leistungsaufnahme des neuen Verzerrers bei gleicher Ausgangsleistung sehr klein zu halten.that these do not need any current in the idle state: it only flows during the time in which a Pulse is applied to the switching stage. This circuit concept made it possible to reduce the power consumption to keep the new distortion very small with the same output power.

Der Verzerrer wird mit der doppelten zu verzerrenden Frequenz angesteuert. Da der zur Oberwellenerzeugung benötigte Impuls aus einer monostabilen Kippstufe gewonnen wird, sind Exemplarstreuungen und äußere Einwirkungen weitgehend unwirksam. Außerdem gibt die monostabile Kippstufe einen genauen Rechteckimpuls ab, der den größten Lcistungsinhalt gegenüber allen anderen Impulsformer, besitzt..The distortion is driven at twice the frequency to be distorted. Since the one to generate harmonics The required pulse is obtained from a monostable multivibrator, are specimen tolerances and external influences largely ineffective. In addition, the monostable multivibrator is a precise square pulse, which has the greatest power content compared to all other pulse shapers, owns ..

Da die Impulsfolge die Periodendauer der doppelten zu verzerrenden Frequenz hat und nur eine Polarität aufweist, stehen somit die geradzahligen Vielfachen, die über einen Verstärker ausgekoppelt werden, zur Verfügung.Since the pulse train has the period of twice the frequency to be distorted and only one Has polarity, there are thus the even-numbered multiples that are coupled out via an amplifier will be available.

Zur Gewinnung der ungeradzahligen Vielfachen werden aucii die von der monostabilen Kippstufe erzeugten Rechteck'unpulse verwendet. Über die Logik wird nun jeder zweite Impuls in seiner Polarität umgekehrt, und man erhält, wieder über einen Verstärker ausgekoppelt, die ungeradzahligen Vielfachen.To obtain the odd multiples, those generated by the monostable multivibrator are also used Rectangular pulses are used. The polarity of every second pulse is now reversed via logic, and the odd multiples are obtained, again coupled out via an amplifier.

Durch Verwendung von schnellen Schalttransistorcn in den Schaltstufen wird ein sehr genaues und praktisch gegenüber der Impulsbreite verzögerungsfreies Schalten ermöglicht. Damit ist eine sehr gute Trennung zwischen gerad- und ungeradzahligen Vielfachen möglich.By using fast switching transistors in the switching stages, a very precise and practically enables instantaneous switching compared to the pulse width. That’s a very good one Separation between even and odd multiples possible.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Frequency multiplier with two outputs for the separate removal of even-numbered and odd-numbered multiples of a Grundfrcijuenz, in which double the fundamental frequency is supplied and every second pulse is flipped by means of a logic circuit for the odd-numbered output. thereby identi-fied Ii e t. that a nionostable (VA /) and a bistable (Ff-) multivibrator are connected in parallel to the output of a pulse fornier (// '), that the monostable multivibrator is followed by a first pulse amplifier (1''I). that the bistable multivibrator has two outputs, the first output of which is an AND gate (C / 1) and an inverter (U) and the second output of which is only an AND gate (G 2) lvacligesehallel. liali the second finger of the AND gates (Gl, Gl) are connected to the output of the nionostable multivibrator and that the output of the inverter (U) and the second AND gate (G2) is followed by a second pulse amplifier (Vl) .

2. Frequency multiplier according to claim 1, characterized in that the pulses fed to the monostable rlippstiife (MM) are delayed in time with respect to the pulses fed to the bistable multivibrator (FF).

3. FreqiH - / multiplier according to claim 2, characterized in that ^J ie pulse shaper stage (IP) is designed such that the incoming sinusoidal control frequency 'If _n) is limited by means of a PNP transistor (TSI) in their amplitude and amplified, that this pnp transistor also controls two npn transistors (Ts 7. Ts 13) each via a series resistor and that a capacitor is located between the base and the emitter of one of the two npn transistors (7'.v7, Ts 13). ·

4. Frequency multiplier according to one of the preceding Claims, characterized in that the monostable multivibrator is well approximated Square pulses generated.

5. Frequency multiplier according to one of the preceding claims, characterized in that the Impulsformcrsiufe (IP), the AND gates (GI, G 2), the switching stage (U) and the driver stages of the amplifier (Vl, Vl) are designed so that they do not consume any DC power in the idle state without input pulses.

6. Frequency multiplier according to one of the preceding claims, characterized in that that coils are avoided in all circuits.