DE2106883A1

DE2106883A1 - Frequenzteiler

Info

Publication number: DE2106883A1
Application number: DE19712106883
Authority: DE
Inventors: Leonardus Adrianus Johannes Eindhoven Verhoeven (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1970-03-07
Filing date: 1971-02-13
Publication date: 1971-09-30
Also published as: FR2084243A5; NL7003278A; US3721904A; GB1276278A

Description

2106893

Dr. Herber* Scholz

At·«. PHN- 4631

Anmeldung vorn: 1 2.3PeTDr . 1 971 BOSS/RV.

"Frequenzteiler".

Die Erfindung betrifft eine Teilanordnung sub Teilen von Signalfrequenzen durch eine Zahl m, mit einer Eingangsklemme, der die Signalfrequenzen zuführbar sind, einer Schleife, in die eine Torschaltung, deren erster Eingang mit der erwähnten Eingangaklemae verbunden ist, ein Teiler, der durch eine Zahl η teilt, die kleiner ist als oder genau so gross ist wie m, eine Ausgangsklemoe und eine Rückleitung von der Ausgangsklemme zu einem zweiten Eingang der Torsohaltung aufgenommen sind.

Derartige Teilanordnungen sind bekannt. Die darin verwendeten Teiler, (teilend durch n) können bistabile Kippschaltungen und/oder auch monostabile Kippschaltungen sein. In einem Beispiel des letsteren Teilers (bekannt aus dem franz. Patent 1.422.354) startet ein erster Eingangsimpuls, der Startimpuls, über eine ^torschaltung (UND-Tor) eine

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monostabile Kippschaltung, deren Ausgangsimpuls über einen anderen Eingang des UHü-Tores dasselbe während der Zeit, in der eine Anzahl (j-1) von Eingangsimpulsen beim ersten Eingang anlangt, sperrt. Der nächstfolgende Eingangsimpuls, der (j+i)te, kann den Zyklus dann erneut starten. In diesem Fall erscheint die durch j geteilte Eingangsimpulsfrequenz am Auegang des UND-Tores. Der Nachteil dieser Anordnung ist, dass die Beständigkeit von j durch die !Instabilität der monoetabilen Kippschaltung beeinträchtigt werden kann, vor allem wenn j gross ist. Der Teiler kann auch mit bistabilen Kippschaltungen ausgeführt werden, wodurch die Stabilität wohl gesichert ist. Im diesem Fall kann man im Prinzip alle Werte für j erhalten, aber wenn η kleine Potenz von 2 ist, muss ein oftmals kompliziertes System von Rückkopplungen entwickelt werden.

Zweck der erfindungsgemässen Teilanordnung ist die Beseitigung dieser Schwierigkeiten, und sie ist dadurch gekennzeichnet, dass in die Rückleitung von der Ausgangsklemme zur Torschaltung wenigstens eine monostabile Kippschaltung aufgenommen ist, die durch die Ausgangssignale des η-Teilers geschaltet wird, um damit die Torschaltung während einer Anzahl von j Perioden des Eingangssignals zu sperren, so dass an der Ausgangsklemme eine durch m « η + j geteilte Eingangssignalfrequenz erscheint. Durch eine richtige Wahl von j kann für den η-Teiler eine verhältnismäBsig einfache Schaltung benutzt werden, weil man beispielsweise für η eine Zahl wählen kann, die viele Faktoren 2 enthält.

Als besondere Eigenschaft des mit einer monostabilen Kippschaltung versehenen Teilers muss die Tatsache erwähnt werden, dass durch

Änderung der Einstellung der Kippschaltung der Wert von m auf einfaohe Weise veränderbar und/oder modulierbar gemacht wird, dadurch nämlich,

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dass der Wert von j beeinflusst werden kann. Zu diesem Zweck wird eine weitere Ausführung der erfindungsgeraässen Teilanordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsdauer T^ der monostabilen Kippschaltung zur Veränderung des Teilfaktors j veränderbar ist. Es sei bemerkt, dass eine bekannte Ausführung (DßP 1.247.397) eine Schaltung zum Teilen von Signal-Frequenzen durch die höheren Primzahlen enthält. Darin sperrt der Ausgangsimpuls eines (beispielsweise aus analogen Speichern für Impulsspeicherung bestehenden) η-Teilers ein Eingangstor mit Hilfe einer bistabilen Kippschaltung, die am Ausgang des η-Teilers liegt. Parallel zum η-Teiler ist ein zweiter Teiler geschaltet, der je nach der Art der zu bildenden Primzahl als Ein- oder Zweiteiler arbeitet. Auch dieser zweite Teiler ist mit seinem Ausgang mit der bistabilen Kippschaltung verbunden. Durch den Ausgangsimpuls des zweiten Teilers wird der bistabile Multivibrator umgeschaltet und das Eingangstor geöffnet.

Ein Nachteil dieser Teilanordnung ist, dass j ausschliesslich 1 oder 2 sein kann, wodurch die Veränderbarkeit der Zahl η beschränkt ist. Eine andere Schwierigkeit ist die, dass die Beständigkeit von η beeinträchtigt werden kann, wenn der η-Teiler aus analog wirkenden Elementen aufgebaut ist, nämlich durch die !Instabilität derselben.

Eine Besonderheit der vorliegenden Erfindung ergibt sich, wenn der η-Teiler aus einer Anzahl von Teilstufen in Serie besteht. Zwischen den Teilstufen tritt eine Frequenz auf, die im Verhältnis zu der ursprünglichen durch eine niedrigere Zahl als (n+j) geteilt ist. Die Form des Signale ist dabei derart, dass ein bestimmtes, sich wiederholendes Muster immer während einiger Zeit unterbrochen wird, was auf das Vorhandensein von Phasensprüngen hinweist. Wenn man diese Frequenzen benutzen will, muss man sich des Vorhandenseins dieser Phasensprünge bewusst sein

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unri eventuell Massnahmen treffen. Es ist beispielsweise möglich, die Niederfrequenzkomponente mittels eines Hochpaesfilters herauezufiltern. Deshalb wird eine weitere Ausführung der erfindungsgeraässen Teilanordnunr dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den etwaigen weiteren Stufen aes η-Teilers in dem Signal auftretenden Phasensprünge in an sich bekannte Weise herausgefiltert werden.

Die Genauigkeit dieser letzteren Methode ist dadurch beschränkt, dass das Herausfiltern der Niederfrequenzkomponente auch die fc Impulsform beeinflusst. Wenn also die Genauigkeit gross sein soll, ist man zu anderen Massnahmen gezwungen. Zu diesem Zweck ist eine weitere Ausführung der erfindungsgemässen Teilanordnung dadurch gekennzeichnet, dass ein Hilfsoszillator mit einem Hilfsteiler und einem phasenempfindiichen Detektor vorhanden sind, dass die Ausgangsfrequenz der Teilanordnung in dem phasenemnfinalichen Detektor mit der Ausgangsfrequenz des Hilfsteilers verglichen wird, wobei diese letztere Frequenz durch Teilung aus der Hilfsoszillatorfrequenz erhalten wird, und der Hilfscszillator durch das Ausgangesignal des phasenempfindlichen Detektors regelbar ist, so dass eine genaue Phasenbeziehung zwischen diesem Oszilla -or und dem Signal an der Eingangsklemme der ersten Teilanordnung, und

auch eine genaue Verbindung zwischen den verschiedenen Frequenzen ■jesteht.

Derartige Anforderungen werden beispielsweise bei dem PAL-System für Farbfernsehen gestellt. Darum ist eine nähere Ausführung der Erfindung als PAL-Frequenzteiler auegebildet, in dem aus der PAL-Farbi.rägerfrequenz die Zeilen- und Teilbildfrequenzen erzeugt werden. Im Oegeneatz zum Vorhergehenden warden die hier beschriebenen FhasensprUnge in anderen Jh'ernsehsystemen wohl verwendet.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen»

Fig. 1 ein Beispiel des Standes der Technik,

Fig. 2 eine Darstellung des Prinzips der erfindungsgemässen Teilanordnung,

Fig. 3 ein Beispiel für einen erfindungsgemässen 11-Teiler,

Fig. 4 eine Darstellung des Verlaufes der Signale in der Anordnung nach Fig· 3»

Fig» 5 eine Schaltung einer anderen Ausführung nach der Erfindung·

Die Teilanordnung nach Fig. 1 enthält ein UND-Tor 2 und eine monostabile Kippschaltung 3» deren Ausgang mit einem Eingang b des Tores verbunden ist. In dieser Teilanordnung gelangen die Eingangsimpulse eines Generators 1 an dem Eingang a der Torschaltung (UND-Tor) 2. Der erste Eingangsimpuls startet über den Ausgang c des UND-Tores die monostabile Kippschaltung 3» deren Ausgangeimpuls mit der Dauer ZT über den anderen Eingang b des UND-Tores 2 dieses während der Zeit sperrt, in der eine Anzahl (j-1) von Eingangsimpulsen an dem ersten Eingang a anlangt. Der nächste Eingangsimpuls, der (j+i)te, kann dann den Zyklus erneut starten. In diesem Fall erscheint die durch j geteilte Eingangeimpulsfrequenz an den Ausgang α des UND-Tores.

Die Teilanordnung nach Fig. 2 enthält ein UND-Tor 2, einen Teiler 4 und eine monostabile Kippschaltung 5> deren Ausgang mit einem Eingang b des Tores verbunden ist. Die Wirkungsweise ist wie folgt: Zwischen den Punkten d und g wird die Signalfrequenz durch η geteilt. Vom Startimpule (dem ersten) ausgehend, schaltet der n-te Impuls über den Teilerausgang % die monostabile Kippstufe 5· Deren Ausgangs!npuIs hat

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eine Impulsdauer "£"und sperrt über Eingang b das UND-Tor 2 während der Zeit, in der j Eingangeimpulse beim ersten Eingang a anlangen. Der (n+j+i)te Eingangsimpuls kann dann den Zyklus erneut starten. In diesem Fall erscheint die durch (n+j) geteilte Eingangsimpulsfrequenz an dem Ausgang d des UND-Tores.

In Fig. 3 ist das Beispiel eines 11-Teilers gegeben, wobei der n-Teiler 4 aus drei 2-Teilern (41, 42 und 43) in Reihe und einer monostabilen Kippschaltung 5 für j « J in der Rttckleitung besteht. Für verschiedene Stellen·in der Schaltung ist der Verlauf der Signale mit der Zeit in Fig. 4 dargestellt. Bei a kommen die Impulse des Generators 1 in regelmäesigem Abstand an. Anfangend mit dem ersten Eingangsimpuls im Zeitpunkt t. wird in dem Teiler 4 die Frequenz auf bekannte Weise jeweils durch 2 geteilt, bis im Zeitpunkt t„ der erste Ausgangeimpuls der Teilstufe 43 die Kippstufe 5 schaltet. Diese sperrt das TJND-Tor zwischen den Zeitpunkten t_fi und t_1?. Im Zeitpunkt t.„ kann der dann anlangende Impuls den Zyklus jedoch erneut starten.

Es ist ersichtlich, dass an den Funkten d, e und f Phasensprünge auftreten, und dass man sich, wenn diese zwischenliegenden Frequenzen benutzt werden, des Vorhandenseins dieser Phasensprünge bewusst sein muss. Wird also eine gleichbleibende Frequenz gewünscht, so müssen extra Massnahmen getroffen werden. Dies kann mittels eines Filters eines bekannten Typs geschehen, das z.B. die Niederfrequenzkomponente des Signals herausfiltert.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführung nach der Erfindung dar· gestellt. Die Teilanordnung ist wie die in Fig. 3 aufgebaut, alt einem aus zwei Teilstufen 44 und 43 aufgebauten n-Teiler 4« Die Ausgangsfrebei g wird einem phasenempfindliehen Detektor 8 zugeführt. Dieser

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vergleicht dieses Signal mit einem zweiten Signal, das dadurch gebilde't wird, dass die Frequenz des Signals eines Hilfsoezillators 10 auf bekannte Weise in den Teilstufen 6 und 7 geteilt wird. Das Ausgangseignal des phasenempfindlichen Detektors 8 wird benutzt, um den Oszillator 10 zu regeln, so dass die bei g und i befindlichen Signale phasengleich sind, dadurch sind also auch die verschiedenen Frequenzen genauestens aneinander gekoppelt. Eine derartige Teilanordnung kann beispielsweise in einem PAL-Fernsehsystem verwendet werden. In dem Fall treten drei Frequenzen auf_f nämlich die PAL-Farbträgerfrequenz ^fp_AL (ungefähr 4,4 KHz), die Zeilenfrequenz f. (ungefähr 16 kHz) und die Teilbildfrequenz f_ (ungefähr 50 Hz).

Der Zusammenhang zwischen den drei Signalfrequenzen ist

folgendermassen:

_f ¹PAL

B 283,75 χ 625 + 1

^fPAL - 283,75 x 625 fjf 283,75 f_L + f_B.

In diesem Fall finden wir also die folgenden Teilfaktoren: Teilstufe 44 » 283,75; Teilstufe 45 : 625; Teilstufe 7 ι 625. Der Oszillator 10 und die Teilstufe 6 ergeben zusammen die Zeilenfrequenz, beispielsweise dadurch, dass für 10 eine Frequenz von ungefähr 125 kHz gewählt wird, die in der Teilstufe 6 durch einen Faktor 8 geteilt wird. Dies ist ein bekanntes System, um Frequenzen in diesen Gebiet zu erzeugen. Die monoetabile Kippschaltung 5 gibt einen Impuls mit einer Dauer von 226 ns ab, wodurch j den Wert 1 erhält. Damit ist die Zeilenfrequenz am Punkt h, und die Bildfrequenz an den Punkten g und i vorhanden. Durch diese Ausführung vermeidet man den unpraktischen 25 Hz Eineeitenbandmodulator, der bisher meistens verwendet wird. (Literatur Telefunken Zeitung I963, Heft 1/2, S. 92).

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE;

/1φ/ Teilanordnung zum Teilen von Signalfrequenzen durch eine Zahl in, mit einer Eingangsklemme, der die Signalfrequenzen zuführbar sind, einer Schleife,, in die eine Torschaltung, deren erster Kingang mit der erwähnten Kingangsklemme verbunden ist, ein Teiler, der durch eine Zahl η teilt, die kleiner ist als oder genau so gross ist vie m, eine Auegangsklemme und eine Rückleitung von der Auegangsklemae zu einen zweiten Eingang der Torschaltung aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, dass in die Rückleitung von der Ausgangsklemme zur Torschaltung wenigstens eine monostabile Kippschaltung aufgenommen ist, die durch die Ausgangssignale des η-Teilers geschaltet wird, um dadurch die Torschaltung während einer Anzahl von j Perioden des Eingangssignals zu sperren, so dass an der Ausgangsklemme eine durch m ■ η + j geteilte Eingangssignalfrequenz erseheint. 2, Teilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

It

die Impulsdauer JT des monostabilen Multivibrators zur Änderung des Teilfaktors j veränderbar ist.

5. Teilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den etwaigen weiteren Stufen des η-Teilers in dem Signal auftretenden Phasensprünge, auf bekannte Weise herausgefiltert werden.

4· Teilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dass ein Hilfsoszillator mit einem Hilfeteiler und einem phaseneapfindlichen Detektor vorhanden sind, dass die Ausgangefrequenz der Teilanordnung in dem phasenempfindlichen Detektor mit der Ausgangsfrequenz des Hilfeteilers verglichen wird, wobei letztere Frequenz durch Teilung au· der Hilfso8zillatorfrequens erhalten wird, und wobei der Hilfeoazillator durch das Auegangssignal des phaseneapfindlichen Detektors regelbar let,

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so dass eine genaue Phasenbeziehung zwischen diesem Oszillator und dem Signal an der Eingangsklemme der ersten Teilanordnung, und somit auch eine genaue Verbindung zwischen den verschiedenen Frequenzen besteht. ^%j. Teilanordnung nach Anspruch 4» ausgeführt als "PAL-Prequenzteiler, in dem aus der PAL-Farbträgerfrequenz die Zeilen- und Teilbildfrequenzen erzeugt werden.

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