DE2245477C3 - Einstellbarer dekadischer Frequenzteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen einstellbaren

dekadischen Frequenzteiler für Rechteckimpulse, dessen Eingang der Takteingang zu mehreren in Serie geschalteten digitalen Zähldekadenstufen bildet, von denen die letzte auch als Vielfach-Flipflop ausgebildet sein kann und die jeweils über Speichereingänge

iS (Vorbereitungseingänge) Einstellorgane für die sich durch Rückstellung auf eine Voreinstellzahl ergebende Frequenzteilungsziffer innerhalb jeder Zähldekade sowie jeweils mit mehreren, den digitalen Einzelstufen einer Zähldekadenstufe zugeordneten Ausgängen an ein als Koinzidenzgatter ausgebildetes Rückstellgatter angeschlossen sind, von dem aus die Rückstellung der Zähldekadenstufe auf die Voreinstellzahl bei Erreichen des maximalen Zählwertes aller Zähldekadenstufen erfolgt

Derartige Frequenzteilerschaltungen lassen sich beispielsweise zur Synchronisierung in Rasteroszillatoren einbauen, deren Frequenz dekadisch eingestellt wird. Die bekannten Teilerschaltungen weisen zumindest eine dem maximalen Teilerverhältnis angepaßte Anzahl von Dekadenteilern in Form von Zählern oder anstelle der höchstwertigen Dekade einen Vierfach Flipflop und ein Gatter für die Rückstellung der Zähldekaden auf eine Voreinstellzahl auf. Das gewünschte Teilerverhältnis V_n erhält man bei den bekannten einstellbaren Teilerschaltungen durch Rückstellung der Zähldekaden auf die Voreinstellzahl, die sich aus dem maximal erreichbaren Teilerverhältnis des gesamten Zählers minus (n+\) errechnen läßt wobei η das gewünschte Teilerverhältnis darstellt Beispielsweise wäre für den Fall, daß sich das Teilerverhältnis von 1/1300 bis '/300 einstellen lassen soll, eine Voreinstellung des gesamten Zählers auf 1600 - (1300... 300 +1 )=299 ... 1299 notwendig. Da die 1000 Schritte in diesem Beispiel in drei Dekaden einstellbar sein sollen, ist bei

Änderung des Teilerverhältnisses von z. B. 1300 nach 1299 die Voreinstellzahl von 299 auf 300 umzuschalten. Damit wäre beim Umschalten der ersten Dekade von 9 auf 0 ein Übertrag auf die zweite Dekade von 9 auf 0 und auf die dritte Dekade ebenfalls ein Übertrag von 2 auf 3 erforderlich, was einen erheblichen Schaltungsaufwand benötigen würde oder auf komplizierte und umständliche Weise mechanisch gelöst werden müßte.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einstellbaren dekadischen Frequenzteiler, der sich auch in integrierter Schaltkreistechnik aufbauen läßt mit erheblich geringerem Aufwand zu realisieren. Gemäß der Erfindung, die sich auf einen Frequenzteiler der eingangs genannten Art bezieht wird dies dadurch erreicht daß an den Ausgang des Rückstellgatters der Takteingang eines bistabilen Multivibrators angeschlossen ist dessen Löscheingang von den dem Takteingang der Zähldekadenstufen eingegebenen Rechteckimpulsen beaufschlagt ist daß am einen Ausgang dieses bistabilen Multivibrators der Rückstellimpuls für die Zähldekadenstufen derart abgenommen wird, daß dieser bei der Abfallflanke des am Ausgang des Rückstellgatters abgegebenen Impulses geringfügig verzögert ausgelöst wird und beim Auftreten des nächsten ankommenden

Rechteckimpulses am Eingang der ersten Zähldekadenstufe endigt, und daß der am anderen Ausgang des bistabilen Multivibrators auftretende, zum Rückstellimpuls invertierte Impuls der frequenzmäßig geteilte Ausgangsimpuls ist. Mittels des zusätzlichen bistabilen Multivibrators wird der Rückstellimpuls um einen Eingangsimpuls verzögert, so daß sich die voreinzustellende Zahl aus dem maximalen Teilerverhältnis des gesamten Dekadenzählers minus n, d. h. dem gewünschten Teilerverhältnis ergibt Beim Obergang auf ein to anderes gewünschtes Teilerverhältnis werden die Dekadeii voneinander unabhängig geschaltet Der mit erheblichem Aufwand verbundene Nachteil der Übertragsbildung zwischen den bei den bekannten einstellbaren dekadischen Frequenzteilern voneinander abhängigen Dekadenschalterni wird vermieden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß das RücksteHgatter ein NAND-Gatter ist und daß zwischen dem Ausgang dieses NAND-Gatters und dem Takteingang des bistabilen Multivibrators drei Invertierstufen in Serie zueinander geschaltet sind. Es läßt sich dadurch die erforderliche Pulsbreite für die Rückstellung mit Sicherheit erreichen. Zweckmäßig ist zwischen dem Eingang der ersten der Zähldekadenstufen und dem Löscheingang des bistabilen Multivibrators eine Invertierstufe eingeschaltet

Der einstellbare dekadische Frequenzteiler nach der Erfindung läßt sich mit Vorteil in einem gerasterten Oszillator einschalten, bei dem durch Vervielfachung einer stabilisierten Grundschwingung eine Frequenz gebildet wird, die mit der Frequenz des einzurastenden, abstimmbaren Oszillators in einer Mischstufe überlagert wird und bei dem die Frequenznachstellung des einzurastenden Oszillators auf eine bestimmte der Rasterfrequenzen über eine Frequenznachstellvorrichtung mit Hilfe einer bei einem Vergleich in einem Phasendiskriminator anfallenden Regelspannung vorgenommen wird, wobei der Phasendiskriminator einerseits die frequenzmäßig in einem feststehenden Teilverhältnis in einem Teiler geteilte Grundschwingung und andererseits die über einen Tiefpaß geleitete Ausgangsfrequenz der Mischstufe nach anschließender Teilung im einstellbaren dekadischen Frequenzteiler zugeführt ist wobei der einstellbare dekadische Frequenzteiler so eingestellt ist daß die dem Phasendiskriminator zugeführten Frequenzen gleich groß sind.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten werden anhand von drei Figuren im folgenden näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 das Gesamtblockschaltbild eines mit einem Frequenzteiler nach der Erfindung versehenen Rasteroszillators,

Fig.2 das Blockschaltbild eines einstellbaren dekadischen Frequenzteilers nach der Erfindung und

Fig.3 ein Impuls-Zeit-Diagramm für verschiedene Punkte der Schaltung nach F i g. 2.

in F i g. 1 ist die Schaltung eines Frequenzrasteroszillators mit Regelschleife dargestellt, der den Bereich zwischen 930 und 103OkHz umfaßt und in 100-Hz-Schritten gerastet ist Ein quarzstabilisierter Generator 1 liefert die Rastergnindschwingung mit der Frequenz 100 kHz. In drei aufeinanderfolgenden Frequenzvervielfachern 2,3 und 4 mit den Vervielfachungsverhältnissen 1:3, 1:3 und 1 :4 und jeweils nachgeschalteten Bandpässen 5, 6 und 7 wird die Grundschwingung von 100 kHz auf 3,6 MHz heraufgesetzt. In einer Mischstufe 8 werden die Schwingungen eines auf eine feste Frequenz einzurastenden, zwischen 4,12 und 3,75 MHz abstimmbaren Interpolationsoszillators 9 mit der von der Grundschwingung abgeleiteten 3,6-MHz-Schwingung überlagert Von den Mischprodukten wird die Frequenzdifferenz über einen Tiefpaß 10 ausgefiltert und einem dekadischen Frequenzteiler 11 eingegeben, der zwischen den Teilerverhäliiiissen 1300 und 300 in Stufen einstellbar ist In einem Phasendiskriminator 12 wird die Ausgangsfrequenz des Frequenzteilers 11, der so eingestellt ist, daß sich ausgangsseitig 400 Hz ergeben, mit einer anderen Frequenz von 400 Hz phasenmäßig verglichen, die sich durch Frequenzteilung der Grundschwingung von 100 MHz in einem starren Frequenzteiler 13 mit dem Teilerverhältnis 250:1 ergibt Unter der Annahme, daß die Frequenz des Interpolationsoszillators 9 über die Mischstufe 8 und den Frequenzteiler 11 bereits synchronisiert ist, läßt sich die Wirkungsweise dieser Anordnung wie folgt erklären: Je nach der Phasenlage der Schwingung am Ausgang des Frequenzteilers 11 zu der im Verhältnis 250/, geteilten Grundschwingung von 400Hz, ist die Ausgangsspannung des Phasendiskriminators 12 unterschiedlich groß. Mittels eines im einzelnen nicht dargestellten Verstärkers und Gleichrichters wird daraus eine Regelspannung abgeleitet welche über einen Tiefpaß 14 eine Frequenznachstellvorrichtung 15, beispielsweise ein Reaktanzglied wie eine Varaktordiode, steuert und damit den Interpolationsoszillator 9 auf seiner Sollfrequenz hält. Im Anschluß an den Interpolationsoszillator 9 sind noch ein starrer Frequenzteiler 16 mit einem Teilerverhältnis 4 :1, ein Verstärker 17 und ein Bandpaß 18 vorgesehen, so daß sich ausgangsseitig eine frequenzmäßig in 100-Hz-Stufen gerastete Ausgangsspannung im Frequenzbereich zwischen 1030 und 930 kHz abnehmen läßt. Die Realisierung der beiden starren Frequenzteiler 13 und 16 geschieht durch einen Doppel-Flipflop bzw. durch zwei voreinstellbare Vierfach-Flipflops.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines einstellbaren dekadischen Frequenzteilers nach der Erfindung. Er ist so ausgelegt daß er die Funktion des Frequenzteilers 11 nach F i g. 1 übernehmen kann, d. h. er ist für die stufenweise Einstellung des Teilungsverhältnisses im Bereich von 1300 bis 300 ausgebildet. Für das maximale Teilerverhältnis 1300:1 ist der mindeste Aufwand bedingt durch zwei Zähldekadenstufen 19 und 20, einen Vierfach-Flipflop 21 und ein NAND-Gatter 22 mit acht Eingängen für die Rückstellung. Die Zähldekadenstufe 19 ist für die Einer, die Zähldekadenstufe 20 für die Zehner und der Vierfach-Flipflop für die Hunderter bis 1600 vorgesehen. Die jeweils an Dekadenschaltern eingestellten Ziffern werden den Zähldekaden 19, 20 und dem Vierfach-Flipflop 21 über eine Dioden-Matrix mitgeteilt, wobei eine entsprechende Ansteuerung der Speichereingänge (Vorbereitungseingänge) D_A, Db, Dc und Dd erfolgt, so daß die an ihnen anliegenden Informationen in die internen Speicher übernommen werden und somit an Ausgängen A, B, C und D zur Ansteuerung des Rückstellgatters 22 zur Verfügung stehen. An die Eingänge sder Zähldekadenstufen 19,20 sowie des Vierfach-Flipflops 21, das an sich übereinstimmend mit den beiden Stufen 19, 20 ausgebildet ist, jedoch nur keine bestimmte Voreinstellung aufweist, gelangt der als Strobe-Impuls bezeichnete Rückstellimpuls und bewirkt das Rückstellen auf die Ausgangsstellung der Stufen 19,20 und 21. Der Eingang C₂ der Stufen 19, 20 und 21 ist der jeweilige Takteingang, wobei dem Eingang ft der ersten Stufe 19 die in Rechieckimpulsform gebrachten Eingangsschwingungen zugeführt

werden. Der Ausgang D der Stufe 19 ist mit dem Eingang C₂ der Stufe 20 und der Ausgang D der Stufe 20 mit dem Eingang C₂ der Stufe 21 verbunden. Der Ausgang des NAN D-Gatters 22 ist an drei in Serie geschaltete Invertierstufen 23,24 und 25 angeschlossen, die ausgangsseitig mit dem Takteingang eines bistabilen Multivibrators 26 verbunden sind. Der Eingang C₂ der Zähldekadenstufe 19 ist über ein Invertierglied 27 mit dem Löscheingang dieses Multivibrators 26 verbunden. Der eine Ausgang Q des bistabilen Multivibrators 26 bildet zugleich den Ausgang der gesamten Frequenzteilerschaltung. Der andere, das invertierte Signal abgebende Ausgang Q wird für die Zurückstellung der Stufen 19,20 und 21 benutzt.

Mittels des bistabilen Multivibrators 26 wird der den Eingängen s zugeführte Rückstellimpuls Q um einen Eingangsimpuls verzögert, so daß sich die voreinzustellende Zahl aus dem maximalen Teilerverhältnis der Stufen 19, 20 und 21 minus dem gewünschten Frequenzteilerverhältnis η errechnet. Sie beträgt demnach 1600-1300 ... 300=300 ... 1300, so daß beim Übergang auf eine andere Zahl, z. B. 300 nach 301 oder 300 nach 310 usw., die Dekaden jetzt unabhängig voneinander geschaltet werden.

Der Frequenzteiler wird in zweckmäßiger Weis« durch den Zusammenbau von in integrierter Schalt kreistechnik aufgebauten Bausteinen realisiert.

In Fig.3 ist das Impuls-Zeit-Diagramm an verschiedenen Stellen der Schaltung nach Fi g. 2 dargestellt. In der ersten Reihe G sind die rechteckförmigen Eingangsimpulse dargestellt, in der zweiten Reihe Mde Ausgangsimpuls des Rückstellgatters 22, in der dritten Zeile N das dazu invertierte Signal nach Durchlaufen der drei Invertierstufen 23,24 und 25, welche das Signa M so verzögern, daß die notwendige Pulsbreite für die Rückstellung erhalten wird, in der vierten Zeile O die invertierten Eingangsimpulse C für den Löscheingan, des bistabilen Multivibrators 26, in der fünten Zeile C der Rückstellimpuls für die Voreinstellung der Stufer 19, 20 und 21 und in der sechsten Zeile de Ausgangsimpuls des gesamtenFrequenzteilers. Es zeig sich, daß der Rückstellimpuls Q gegenüber dem bei der bekannten Schaltungen zur Rückstellung dienendet Impuls M aus dem Rückstellgatter 22 um einet Eingangsimpuls G verzögert ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einstellbarer dekadischer Frequenzteiler für Rechteckimpulse, dessen Eingang der Takteingang zu mehreren in Serie geschalteten digitalen Zähldekadenstufen bildet, von denen die letzte auch als Vielfach-Flipflop ausgebildet sein kann und die jeweils über Speichereingänge (Vorbereitungseingänge) an Einstellorgane für die sich durch Rückstellung auf eine Voreinstellzahl ergebende Frequenzteilungsziffer innerhalb jeder Zähldekade sowie jeweils mit mehreren, den digitalen Einzelstufen einer Zähldekadenstufe zugeordneten Ausgängen an ein als Koinzidenzgatter ausgebildetes Rückstellgatter angeschlossen sind, von dem aus die Rückstellung der Zähldekadenstufe auf die Voreinstellzahl bei Erreichen des maximalen Zählwertes aller Zähldekadenstufen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Rückstellgatters (22) der Takteingang eines bistabilen Multivibrators (26) angeschlossen ist, dessen Löscheingang von den dem Takteingang (G) der Zähldekadenstufen (19,20,21) eingegebenen Rechteckimpulsen beaufschlagt ist, daß am einen Ausgang (Q) dieses bistabilen Multivibrators (26) der Rückstellimpuls für die Zähldekadenstufen (19, 20, 21) derart abgenommen wird, daß dieser bei der Abfallflanke des am Ausgang des Rückstellgatters (22) abgegebenen Impulses geringfügig verzögert ausgelöst wird und beim Auftreten des nächsten ankommenden Rechteckimpulses (G) am Eingang (C₂) der ersten Zähldekadenstufe (19) endigt, und daß der am anderen Ausgang (Q) des bistabilen Multivibrators (26) auftretende, zum Rückstellimpuls invertierte Impuls der frequenzmäßig geteilte Ausgangsimpuls ist

2. Einstellbarer Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellgatter (22) ein NAND-Gatter ist und daß zwischen dem Ausgang dieses NAN D-Gatters (22) und dem Takteingang des bistabilen Multivibrators (26) drei Invertierstufen (23, 24, 25) in Serie zueinander geschaltet sind.

3. Einstellbarer Frequenzteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingang (C₂) der ersten (19) der Zählerdekadenstufen und dem Löscheingang des bistabilen Multivibrators (26) eine Invertierstufe (27) eingeschaltet ist

4. Einstellbarer Frequenzteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Einschaltung in einen gerasterten Oszillator, bei dem durch Vervielfachung einer stabilisierten Grundschwingung (1) eine Frequenz gebildet wird, die mit der Frequenz des einzurastenden, abstimmbaren Oszillators (9) in einer Mischstufe (8) überlagert wird und bei dem die Frequenznachstellung des einzurastenden Oszillators (9) auf eine bestimmte der Rasterfrequenzen über eine Frequenznachstellvorrichtung (IS) mit Hilfe einer bei einem Vergleich in einem Phasendiskriminator (12) anfallenden Regelspannung vorgenommen wird, wobei dem Phasendiskriminator (12) einerseits die frequiinzmäßig in einem feststehenden Teilverhältnis in einem Teiler (13) geteilte Grundschwingung (1) und andererseits die über einen Tiefpaß (10) geleitete Ausgangsfrequenz der Mi.schstufe (8) nach anschließender Teilung im einstellbaren dekadischen Frequenzteiler (11) zugeführt ist, wobei der einstellbare dekadische Frequenzteiler (11) so eingestellt ist, daß die dem Phasendiskriminator (12) zugeführten Frequenzen gleich groß sind.