DE2337311A1

DE2337311A1 - Frequenzsynthesizer

Info

Publication number: DE2337311A1
Application number: DE19732337311
Authority: DE
Inventors: Jean Louis Roger Cassany; Jean Pierre Margala
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1972-07-27
Filing date: 1973-07-23
Publication date: 1974-02-07
Also published as: FR2194075A1; BE802856A; FR2194075B1; GB1439015A; JPS4985947A; NL7310427A; US3824483A; IT991233B

Description

Patentanwalt
Dipl.-Phys. Leo THUL
Stuttgart

J.P.Margala-J.L.Cassany 2-1

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, New York

Prequenzsynthesizer

Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Einrichtung zum Einstellen eines gesteuerten Oszillators in einer Einrichtung zum Erzeugen von einer aus mehreren möglichen Frequenzen mit

- einem schrittweise spannungsgesteuerten Oszillator, der

P
Impulse mit der Frequenz A liefert und an einen einstellbaren Teiler mit dem Teilerverhältnis ^ gibt, der die ein-

f ^A zustellenden Impulse mit der Frequenz A = —tj liefert,

- einem Generator, der Bezugsimpulse mit der Frequenz f_R erzeugt,

- einem Prequenzvergleicher, an den die Impulse mit der Frequenz f_A und f_ß- angelegt werden und der Korrekturimpulse liefert,

- einem Zähler, der die Korrekturimpulse zählt und

- einem Digital/Analog-Wandler, der den Zählerstand in Spannungsschritte zum Steuern des Oszillator mit der Frequenz F. wandelt.

Eine Einrichtung zum Erzeugen einer aus mehreren möglichen Frequenzen wird Frequenzsynthesizer genannt. Der Frequenzsynthesizer, nachfolgend kurz Synthesizer genannt, weist dabei vorbestimmte stabile Frequenzen auf, die ein Vielfaches einer Referenzfrequenz Γ_Ώ sind.

Jd
I6.7.I973

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- 2 J.P.Margala-J.L.Cassany 2-1 . - 2 O 3 /3 I I

In heutigen Synthesizern, sogenannte "direkt - teilende Synthesizer", wird die Nutzfrequenz meist von einem spannungsgesteuerten Oszillator mit der Frequenz F. erzeugt₃ wobei die Frequenz durch eine Spannung gesteuert und von einem variablen Teiler mit dem Verhältnis N geteilt wird. Das entstehende Signal, die sogenannte zu untersuchende

^FA

oder einzustellende Frequenz f. = —τ= , wird in seiner Frequenz und Phase mit dem Signal der Referenzfrequenz f_ß mit Hilfe zweier Vergleicher verglichen, deren Ausgangsspannungen an den spannungsgesteuerten Oszillator angelegt werden, so daß die Oszillatorfrequenz den Wert F_Q = Nf_B erreicht. Dabei entspricht die erste Spannung einer groben und die zweite Spannung einer feinen Einstellung der Synchronisation.

In Synthesizern, besonders bei in der Radionavigation verwendeten, müssen der Vergleicher und der dazugehörende Regelkreis, die die Einstellung der Synchronisation vornehmen, eine kleine Einstellzeit aufweisen, damit so schnell wie möglich die Spannung des Oszillators vom Anfangswert mit der Frequenz F. zum Endwert mit der Frequenz F = Nf _R

gelangt.

Bei bekannten Einrichtungen wird die Einstellspannung der Frequenz F. nicht kontinuierlich während der Einstellperiode geändert, sondern diskontinuierlich in Schritten, so daß der Phasenvergleicher den Frequenzvergleicher beim Ausgleichen der Unterschiede zwischen den Frequenzen F. und F unterstützen muß, wobei die Unterschiede kleiner als ein Frequenzschritt Δ~$ sind.

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Die digitalen Einstelleinrichtungen, zur Zeit in direkt teilenden Synthesizern benutzt, sind aufgebaut und arbeiten gemäß den nachstehenden Prinzipien.

Der Frequenzvergleicher erhält die einzustellenden Impulse

mit der Frequenz f. = —r= und Bezugsimpulse mit der Frequenz f_R (zum besseren Verständnis sei angenommen, däß

—τ; > f_D ist). Jedesmal, wenn zwei aufeinanderfolgende ein-

Si D

zustellende Impulse zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bezugsimpulsen liegen, erzeugt der Vergleicher einen Korrek-.türimpuls, der in einem Zähler gespeichert wird. Durch einen angeschlossenen Digital/Analog-Wandler wird aufgrund jedes neu eingespeicherten Korrekturimpulses die Spannung am Oszillator um einen Schritt geändert, ebenso die Frequenz F„ um einen entsprechenden Frequenzschritt AF, der wesentlich höher als die Referenzfrequenz f_D ist.

JD

Es sei angenommen, daß der Zähler am Anfang einen Wert hat, ■der der höchsten Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators entspricht, z.B. F„ = N₂f_ß. Die niedrigste Frequenz ist F₁ = N₁^.

Der Oszillator schwingt auf der höchsten Frequenz Npfg.

Die einzustellende Frequenz vom Ausgang des Verhältnisteilers, z.B. ^{2 B} , wird mit der Bezugsfrequenz f_n verglichen. N &

Nach ungefähr einer Zeitspanne von (-?? fJ) wird der

erste Korrekturimpuls im Zähler eingespeichert. Während dieses Impulses wird ein Frequenzschritt AF gemacht und

Nf A

O TD .^_m ^\ TTl

die einzustellende Frequenz wird zu —tt — . Nach einer

Zeitspanne von ungefähr (—-^-—=±£. — B) wird der

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- 4 j'.P.'Margala-J.L.Cassany 2-1 2337311

N₂f _A zweite Korrekturimpuls eingespeichert, usw. bis

kleiner als oder gleich einem Frequenzschritt/i F ist. Für den k. Korrekturimpuls wird die einzustellende Frequenz zu:

Npf-n _ _k A τρ

rf—=— = f , woraus resultiert, daß

(N₂ _ N) f F₂ _ F
k = J^s = —Ä^nf-— ist. Der maximale Wert von

N₂ _ N₁ F _ F

k ist: k = —r^—- · ί_Ώ = -^rs—-m ^cVF B

(N₀ - N„ )fostellt den gesamten Frequenzbereich des spannungsgesteuerten Oszillators dar und k die Anzahl der an den Oszillator angelegten Spannungsschritte oder die Kapazität des Zählers für die Korrekturimpulse. Hieraus geht hervor, daß mehr und mehr Korrekturimpulse in die Zeit fallen, in der die gewünschte Frequenz F = Nf_R erreicht wird und das

F grüßte Intervall t_m ist ungefähr Jgr^

In allgemeiner Art kann die Einstellzeit T geschrieben werden als:

IZ ^ S * ^{(Losk + s)}'

_{B b}

(Formel (A))

wobei s eine abnehmende Funktion von k ist, mit den Werten s=l für k = 1 und s = 0,566 für k größer als 10.

Ein Beispiel mit Zahlen aus der Radionavigation soll die angegebene Formel erläutern. Der Frequenzbereich geht von 56 MHz bis 100 MHz mit 7000 Kanälen im Abstand von f_B = 6,25 kHz.

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Wenn k = 500 ist, wird Δ Ρ = 87,5 kHz. Mit F₀ = 100 MHz

1 ο wird das größte Intervall t = ψ τ[ψ ⁼ ^O msec und

der Wert der Einstellzeit T von P₀ bis P. wird gemäß der

a c. · j.

Formel (A) gleich 0_s8 see.

Es sei nun angenommen, daß der Zähler in seiner Ausgangsstellung der niedrigsten Frequenz des Oszillators entspricht

F₁ = N.|f_B, dann folgt für die Einstellzeit T¹ :

F
T'a = j . ^!-(Log k + s), ("Formel (B))

^{B F}o - ^Pl ^F2 - ^Fo wobei k = anstatt —jrg aus Formel (A) ist.

Mit den genannten Zahlen aus dem obigen Beispiel ergibt

sich für T^f im Bereich von F. bis F₀ gemäß der Formel (B) a ± c-

ein Wert von 1,3 see.

Derartig lange Einstellzeiten werden in modernen Einrichtungen der Navigation als nicht zulässig angesehen.

Es sei angemerkt j daß die folgenden Bedingungen auftreten^ wenn der Zähler für die Korrekturimpulse ein üblicher Aufwärtszähler ist. Wenn die Frequenz F , entsprechend der Einstellung des Verhältnisteilers, höher als die Anfangsfrequenz F. des Oszillators ist, dann muß der Zähler einen vollen Zählzyklus während der Zeitspanne (T )_Triov voll-

a TRaX.

bringen. Diese Bedingung ist nachteilig, wenn der Bediener des Gerätes sehr nahe beieinander liegende Kanäle auswählen muß.

Solche Beeinträchtigungen können sicher vermieden werden, wenn ein umsteuerbarer Zähler verwendet wird, der es erlaubt, die Einstellzeit zwischen zwei Frequenzen mit dem Unterschied ( + 4 F) auf das größte Intervall t zu begrenzen.

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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine digitale Einrichtung zum schnellen Einstellen eines spannungsgesteuerten Oszillators anzugeben, deren Einstellzeit T

sehr viel kleiner als die von bekannten Schaltungen ist.

Die Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Der erfxndungsgemaße Synthesizer hat eine sehr kleine Einstellzeit , was durch die nachfolgende Rechnung bewiesen wird.

Es wird angenommen, daß der Zähler in einer Stellung entsprechend der höchsten Frequenz des Oszillators ist: P₂ = Ngfg. Der Verhältnisteiler ist auf einen Wert N eingestellt, der einer Frequenz F = Nf_n nach der Stabilisie-

O ο

rung entspricht und der Oszillator schwingt auf seiner höchsten Frequenz N_f_..

Nach einer Zeitspanne ~-s— wird ein Korrekturimpuls ge-

JM₂Ig

zählt und gespeichert. Während dieses Impulses wird ein Frequenzschritt A F ausgeführt. Die Oszillatorfrequenz wird

N„f_R -^F. Nach einer Zeitspanne N wird ein

zweiter Korrekturimpuls gezählt und gespeichert und so weiter, bis N_of„ - k4 F = Nf_x, = F ist. Die Impulsanzahl k ist f. = f_B und A F ist daher definiert als:

^{K 1}

^K " 4F ¹B

Es sei angemerkt, daß das größte Intervall t_m erreicht ist, wenn f_A »f und gleich j ist. Die Einstellzeit T_& ist:

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— 7 —
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T = N

^xa ^iN

P = k

daraus folgt, wenn k ein großer Wert ist,

γ- . τ| . Log =£. .

¹B *■ *o (Formel (C))

Ausgehend von den schon erwähnten Zahlenwerten wird die Einstellzeit für eine Einstellung von 100 MHz auf 56 MHz gleich 60 msec, was eine Verbesserung auf den zwölften Teil der Zeit von bekannten Geräten bedeutet.

Weist der Zähler eine Stellung entsprechend der niedrigsten Frequenz des Frequenzbandes des Oszillators auf, so ergibt sich für diese Einstellzeit:

^T'^{a =} T" ' if * ^Los F² (Formel (D)) Daraus ergibt sich eine Einstellzeit T' von 100 msec für

CL

das angegebene Zahlenbeispiel, was ebenso eine Verkürzung der Einstellzeit auf den zwölften Teil der Zeit von bekannten Geräten bedeutet.

Aus den·Formeln (C) und (D) geht hervor, daß die Abstände zwischen den Korrektur impuls en von =— . ·=— nach -*— zusr

JM₂ ig- i_B.

nehmen, wenn der Zähler-entsprechend der niedrigsten Frequenz des Oszillators steht und daß die Abstände von

Nl 1

^- . ψ— nach ψ— abnehmen, wenn der Zähler seinen anderen

^wl ¹B ¹B

Zustand einnimmt. Hieraus erklären sich die Unterschiede zwischen den Einstellzeiten (^T _a)_max ^und (T¹ .)

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Es ist T = T' , wenn die Frequenz F = IfF^F ' ist. Für

el SL O -L d.

das angegebene Zahlenbeispiel heißt das:

P₀ = 75 MHz und T = T^f = "40 msec. Die bekannten Geräte weisen hier einen Wert von ungefähr 800 msec auf.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Frequenzsynthesizers mit

der erfindungsgemäßen digitalen Einrichtung; Fig. 2 ein Impulsdiagramm der Schaltung gemäß Fig. I₅ wenn die Frequenzen f. und f_R unterschiedlich sind

und
Fig. 3 ein Impulsdiagramm, wenn die Frequenzen f. und f_ß

gleich sind.

Im Block I, begrenzt durch eine erste strichpunktierte Linie, ist der Schaltkreis dargestellt, der Ausgangimpulse mit der einzustellenden Frequenz f. aus Eingangsimpulsen mit der Frequenz F. erzeugt.

Im Block II, begrenzt durch eine zweite strichpunktierte Linie, ist ein Schaltkreis dargestellt, der Impulse mit einer Bezugsfrequenz f_n aus Eingangsimpulsen mit der Frequenz F_ß erzeugt.

Im Block III, begrenzt durch eine dritte strichpunktierte Linie, ist ein Vergleicher für die Frequenzen f. und f_, ein Vorwärts/Rückwärts-Zähler und ein Digital/Analog-Wandler dargestellt.

Mit la ist ein spannungsgesteuerter Oszillator, nachstehend

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kurz VCO genannt, bezeichnet, der Impulse mit der Frequenz P. liefert, die an je einen Impulseingang h von Kippschaltungen 3a und 6a und an einem von zwei Eingängen eines UND-Gliedes 4a angelegt werden. Jeder der beiden Kippschaltungen 3a und 6a ist eine Verzögerungskippschaltung, das heißt, daß ein Impuls am Eingang h den Ausgang q erst dann auf den logischen Pegel schaltet, wenn an einem speziellen Eingang d ebenfalls ein Impuls angelegt wird.

Der Ausgang q der Kippschaltung 3a ist mit dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 4a verbunden, dessen Ausgang an den Impulseingang eines Teilers 2a angeschaltet ist, der grundsätzlich ein variabler Verhältnisteiler mit dem Teilerverhältnis l/N ist, wobei N an einem passenden Dateneingang eingestellt werden kann. Wenn nach einer Rückstellung N Impulse mit der Frequenz F. gezählt worden sind, ist der Ausgang auf dem logischen Pegel "0".

Der Ausgang des Teilers 2a ist mit einem Verbindungspunkt A im Block III über' Leitungen 5a und 5"a und über eine Leitung 5^fa mit dem Eingang d der Kippschaltung 3a verbunden. Der Eingang d der Kippschaltung 6a ist über eine Leitung lla mit dem Schaltkreis im Block III verbunden, während der Ausgang q an den Rückstelleingang C des Teilers 2a angeschaltet ist. Immer wenn am Rückstelleingang C des Teilers 2a der logische Pegel "0" anliegt, fängt der Teiler an von 0 bis N zu zählen, bis der nächste Impuls der Frequenz F. da ist.

Die Kippschaltung 3a und das UND-Glied 4a arbeiten so, daß beim Erscheinen des Pegels "0" am Ausgang des Teilers 2a,

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•das UND-Glied 4a gesperrt und das Einzählen von Impulsen in den Teiler 2a bis zum nächsten Impuls der Frequenz F. gestoppt wird. Der Teiler 2a verbleibt dabei auf seinem Zählwert N.

Mit diesen Bedingungen ergibt sich, daß bei einem Pegel "0" am Eingang d der Kippschaltung 6a, die Impulse der einzustellenden Frequenz f. = — am Ausgang des Teilers 2a eine Impulsbreite von etwa 1/F. aufweisen. Steht am Eingang d der Kippschaltung 6a dagegen der Pegel "1", dann weisen die Impulse der Frequenz f. eine Impulsbreite von 1/F» plus die Haltezeit des Pegels "1" am Eingang d auf.

Der VCO la ist durch eine Leitung lH mit dem Schaltkreis im Block III verbunden.

Die Schaltungselemente im Block II sind gleich denen im Block I und mit den gleichen Bezugsnummern, aber dem Index b versehen.

Mit Ib ist ein hochstabiler kristallgesteuerter Oszillator

bezeichnet, 'der Impulse mit der Frequenz F_n abgibt. Der Teils

ler 2b teilt die Frequenz F_R im Verhältnis M und liefert daher an seinem Ausgang Impulse mit der Frequenz f_ß = rr-Der Ausgang des Teiler 2b ist über die Leitungen 5b und 5"b mit einem Verbindungspunkt B im Block III verbunden.

Der Schaltkreis im Block III weist eine unsymmetrische Kippschaltung 7 auf, die zwei Dateneingänge J und K und zwei Ausgänge Q und Q hat. Es sei vorausgesetzt, daß Steuerimpulse bei einem übergang vom Pegel "0" auf den Pegel "1" an den Dateneingängen J und K einzeln und nacheinander ange· legt, die Kippschaltung 7 von einem in den anderen Zustand

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bringen. Weiterhin ändert sich der Zustand der Kippschaltung I₃ genau wie bei den bekannten J-K-Flip-Flops, wenn an beiden Dateneingängen J und K gleichzeitig zwei Steuerimpulse anliegen.

Der Verbindungspunkt A ist mit dem Dateneingang J und der Verbindungspunkt B mit dem Dateneingang K der Kippschaltung 7 verbunden. Weiterhin ist der Verbindungspunkt A an je einem von zwei Eingängen von ODER-Gliedern 8a und 9a angeschlossen, deren zweite Eingänge mit dem Ausgang Q bzw. Q der Kippschaltung 7 verbunden sind. In gleicher Weise ist der Verbindungspunkt B an je einem von zwei Eingängen von ODER-Gliedern 8b und 9b angeschlossen₃ deren zweite Eingänge mit dem Ausgang Q bzw. Q der Kippschaltung 7 verbunden sind. Die Ausgänge Z. und Z_ß der ODER-Glieder 8a und 8b sind jeweils über eine Leitung lla bzw. 11b mit den Eingängen d der Kippschaltungen 6a bzw. 6b verbunden. Die Ausgänge S. und S_R der ODER-Glieder 9a und 9b sind mit einem Vorwärtszählexngang bzw. Rückwärtszahleingang eines umsteuerbaren Zählers 12 bekannter Bauart verbunden. Der Ausgang des Zählers 12 ist an den Eingang eines Digital/Analog-Wandlers13 angeschlossen, der den Stand des Zählers 12 in einen entsprechenden Spannungspegel umsetzt, welcher über die Leitung 14 vom Ausgang des Digital/Analog-Wandlers 13 an den VCO la im Block I angelegt wird.

Es wird für die folgende Besehreibung angenommen, daß dann die Impulse im Zähler vor- bzw. rückwärts gezählt werden, wenn der Pegel am Ausgang S. bzw. S von "1" nach "0" geht.

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- 12 J.P.Margala-J.L.Cass-any 2-1 2337311

Punktion der in Pig. I dargestellten Schaltung:

Für ein einwandfreies Arbeiten der Einrichtung muß aus der Erfahrung heraus eine Voraussetzung gemacht werden. Der Wechsel der Pegel an den Ausgängen Z.₅Z_B,S. und S_ß muß ein wenig später erfolgen, als der auslösende Pegelübergang. Damit dies geschieht, ist eine Verzögerung angebracht ₉ insbesondere zwischen dem Verbindungspunkt A (oder B) und dem Eingang J (oder K), genauso wie an den Ausgängen Q und Q der Kippschaltung 7· In den meisten Fällen braucht diese Verzögerung nicht durch individuelle Bauelemente verwirklicht werden, weil die den Bauelementen 7, 8ä, 8b, 9a und 9b anhaftende Verzögerung ausreicht. Sind jedoch diese Verzögerungszeiten nicht ausreichend, so können Verzögerungsleitungen oder monostabile Kippschaltungen eingebaut werden, insbesondere zwischen den vorn angegebenen Punkten der Schaltung.

Zuerst sei die "Wahrheitstabelle'¹ der Pegel an den Ausgängen Z_A, Z , S_A und S_ß festgelegt. Die logischen Funktionen sind die Pegel an diesen Punkten und die logischen Variablen sind die Pegel an den Verbindungspunkten A und B und den Ausgängen Q und Q . Die Operation ODER wird durch das Symbol + angedeutet und es lautet dann:

Z_A = A + Q (1)

Z_B - B + Q (2)

S_A = A + Q (3)

S_B = B + Q (4)

Die Kombination aus (1) und (2) ergibt: ²A ^{+ 2}B=¹'

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Hieraus folgt, daß Z. und Z„ nicht zur gleichen Zeit den Pegel "0" aufweisen können. Deshalb ist zu jeder Zeit mindestens einer der Teiler 2a und 2b entweder wirksam oder blockiert.

Die Kombination aus (3) und (4) ergibt:

s_{A +} Sg = i. ,

Hieraus folgt, daß S. und S„ nicht zur gleichen Zeit den Pegel "0^M aufweisen können. Mit anderen Worten, es kann nicht sein, daß der umsteuerbare Zähler 12 gleichzeitig vor- und rückwärts gesetzt wird. Weiterhin ist bei einem Pegel "1" an den Ausgängen S. und S„ der Zähler 12 gesperrt, was der Fall ist, wenn die Verbindungspunkte A und B den Pegel "1" aufweisen (keine Impulse der Frequenzen f. und fg sind an diesen Punkten vorhanden).

Die Kombination aus (1) und (3) ergibt:'

^ZA -^{+ S}A = ¹'

Hieratfs folgt, daß Z. undS_A. nicht zur gleichen Zeit den Pegel "0" aufweisen können. Deshalb kann ein Rückstellen des Teilers 2a nur nach dem Verschwinden des Pegels"0" von der Leitung 5a geschehen. Der Pegel "0" verhinderte das Impulse der Frequenz F. über die Kippschaltung 3a und das ODER-Glied 4a auf den Eingang des Teilers 2a gelangten.

Die Kombination aus (2) und (4) ergibt:

z_{B +} s_B = i.

Hieraus folgen die gleichen Bedingungen wie vorstehend erläutert für den Schaltkreis in Block II.

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Es wird angenommen, daß der Teiler 2a im Verhältnis 9 (N = 9) und der Teiler 2b im Verhältnis 4 (M = 4) teilt.

In Fig. 2 sind in den Zeilen a) und'b) Impulse der Frequenzen F. und F„ in Form von vertikalen kurzen Linien dargestellt, entsprechend der Vorderkanten der Impulse. Die Zahlen zwischen den Impulsen entsprechen der gespeicherten Anzahl von Impulsen in den Teilern 2a und 2b, also von 0 bis 8 für den Teiler 2a und von 0 bis 3 für den Teiler 2b. Die Zeilen c) und d) zeigen Impulse der Frequenzen f. und fg, entsprechend dem logischen Pegel "0" oder "1" an den Verbindungspunkten A und B. Die Zeilen e) bis i) stellen die Pegeländerung an den Ausgängen Q, Z_A, Z₃₉ S_A und S_ß dar.

Es wird vorausgesetzt, daß anfänglich:

Q auf dem Pegel "0" ist,

f_A <£ fg ist und

die Impulse der Frequenz f. denen der Frequenz f„ vorauseilen.

Die Impulsreihen der Zeilen c) bis i) können leicht durch Anwendung der Gleichungen 1) bis 4) gefunden werden. Es ist zu beachten, daß die Kippschaltungen 3a und 6a, ebenso wie die Kippschaltungen 3b und 6b, die Sperrung oder das Rücksetzen der Teiler 2a und 2b um höchstens eine Periode 1/F. odei⁴ 1/Fß verzögern.

Wenn der Teiler 2b z.B. gesperrt ist, muß Zg den Pegel "1 haben, sonst würde der Teiler 2b zurückgehen in den Stand Null und B auf den Pegel "0", was bedeuten würde, daß Q und Sg den Pegel "0" aufweisen.' Sobald aber Q den Pegel

Π Λ It

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erreicht j - während des Überganges von "0" nach "1" des Pegels A - wird der Pegel von Z_D zu "0" und der von S_n zu "1", worauf der Teiler 2b über die Kippschaltung 6b zurückgesetzt wird.

Bei den Impulsreihen der Zeilen e) bis i) muß die Verzögerung durch die Kippschaltung 7 und die ODER-Glieder'8a ,8b, 9a und 9b in Betracht gezogen werden. Diese Verzögerungen sind durch die dickeren vertikalen Striche dargestellt worden.

Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß sobald für eine kurze Zeit eine Übereinstimmung zwischen den Impulsen der Frequenzen F.. und Fg (A = B = "0") vorhanden ist, sich ein Dauerbetrieb einstellt, der die Impulse der Frequenz f„ verlängert, damit sie zu Impulsen mit einer tieferen Frequenz werden. Es sei angemerkt, daß S. auf dem Pegel "1" verbleibt, während S_ß den Pegel "0" am Beginn jedes Impulses der Frequenz f„ annimmt. Der umsteuerbare Zähler 12 zählt bei jedem Übergang des Pegels von S„ von "1" nach "0" um eine Einheit rückwärts. Die Breite des Korrekturimpulses am Ausgang S_n ist festgelegt durch die Dauer, in der Q und B

gleichzeitig den Pegel "0" haben. Während dieser Dauer ist der Teiler 2b gesperrt.

Jeder rückwärts gezählte Impuls ändert die an den VCO la angelegte Spannung um einen Schritt und nach einer genügend großen Anzahl von derartigen Impulsen werden die beiden Frequenzen f. und f_R gleich groß.

Wird die Bedingung f ^f eingehalten, dann können auch andere Anfangszustände angenommen werden. Z.B., daß Q den

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Pegel "l^ir aufweist_s oder daß die Impulse der Frequenz f„ den Impulsen der Frequenz f. vorauseilen. Werden die Impulszüge an den verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 1 in gleicher Weise wie vorstehend betrachtet, so zeigt sich, daß nach einem kurzen Ablauf, dessen Dauer zum mindesten gleich 2/f. ist, ein dauernder Zustand gleich dem in Fig. 2 dargestellten eintritt.

Man kann sich leicht vorstellen, daß, wenn fn^fg ist, die gleichen Impulszüge.mit den notwendigen Änderungen|für einen dauernden Zustand auftreten. S_ verbleibt auf dem Pegel "1", während S.zum Pegel "0" beim Beginn jedes Impulses der Frequenz f. geht. Der umsteuerbare Zähler 12 zählt bei jedem übergang des Pegels der Frequenz f. von ⁿl" nach "0" um eine Einheit vorwärts. Jeder vorwärts gezählte Impuls ändert die an den VCO la angelegte Spannung um einen Schritt und nach einer genügend großen Anzahl von Impulsen werden die beiden Frequenzen f. und f_ß gleich groß.

Wenn die Frequenzen f. und f_ß gleich groß sind, dann ergeben sich die in Fig. 3 in den Zeilen a) bis i) dargestellten Impulszüge. Wie man sieht, verbleiben die Ausgänge S. und Sg auf dem Pegel "1" und der umsteuerbare Zähler 12 ist. immer zurückgesetzt.

5 Ansprüche

3 Bl. Zeichnungen ./.

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Claims

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Ansprüche

Digitale Einrichtung zum Einstellen eines gesteuerten Oszillators in einer Einrichtung zum Erzeugen von einer aus mehreren möglichen Frequenzen mit

- einem schrittweise spannungsgesteuerten Oszillator,

der Impulse mit der Frequenz F. liefert und an einen

1 einstellbaren Teiler mit dem Teilerverhältnis ^ gibt,

der die einzustellenden Impulse mit der Frequenz ^fA ■ -Bi^iefert>

- einem Generator, der Bezugsimpulse mit der Frequenz fg erzeugt,

- einem Frequenzvergleicher, an den die Impulse mit der Frequenz f. und f „ angelegt werden und der Korrekturimpulse liefert,

- einem Zähler, der die Korrekturimpulse zählt und

- einem Digital/Analog-Wandler, der den Zählerstand in Spannungsschritte zum Steuern des Oszillatoramit der Frequenz F. wandelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsimpulse mit der Frequenz f„ von einem Teiler (2b)

mit dem Teilerverhältnis ir aus der Frequenz F_n eines

w η

hochstabilen kristallgesteuerten Generators durch Teilen erzeugt werden,

daß der Zähler der Korrekturimpulse ein umsteuerbarer Zähler (12) ist, der ein Vor- und einen Rückwärtszähleingang aufweist,

daß der Frequenzvergleicher mit Mitteln versehen ist, die es einrichten, daß Korrekturimpulse mit der Frequenz

16.7.1973 ·/·

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f., wenn f.^ f_R ist, an den Vorwärtszählexngang des umsteuerbaren Zählers (12) gelangen und Korrekturimpulse mit der Frequenz f„, wenn f. / f_n ist. an den

D Ά ti

Rückwärtszähleingang gelangen, wobei die Anzahl der gespeicherten Korrekturimpulse im Zähler (12) ansteigt, solange f. ^ f_ß ist und abnimmt, solange f*_A^ f_ß ist und konstant bleibt, wenn f. = f„ ist, daß erste zusätzliche Schaltkreise vorgesehen sind, die zeitlich und im Besonderen entweder den einen Teiler (2a) bei N anhalten, wenn N Impulse mit der Frequenz F» gezählt sind und wenn die Frequenz f. höher ist als die Frequenz f„, oder den anderen Teiler (2b) bei M anhalten, wenn M Impulse der Frequenz F_ gezählt sind und wenn die Frequenz f. kleiner ist als die Frequenz f_ß, und

daß zweite zusätzliche Schaltkreise am Frequenzvergleicher vorgesehen sind, die den einen oder anderen Teiler (2a, 2b) iurücksetzen, aber nicht beide gleichzeitig, und die Vorrang vor den ersten zusätzlichen Sehaltkreisen haben,

2. Digitale Einrichtung nach Anspruch I_x dadurch gekennzeichnet, daß die ersten zusätzlichen Schaltkreise aus zwei Verzögerungskippschaltungen (3a, 5fc) und zwei UND-Gliedern (4a, 4b) bestehen, wobei die Kippschaltungen je mit einem der beiden Teiler (2a,2b) verbunden sind, und je einen mit dem entsprechenden Ausgang der Teiler verbundenen Dateneingang (d) aufweisen, und mit je einem die Impulse der Frequenzen F. bzw. F„ aufnehmenden Impulseingang (h) versehen sind, und je einen Ausgang (q) aufweider ι sen, der mit dem einen der zwei Eingänge/UND-Glieder (4a, 4b) verbunden ist, wobei an den zweiten Eingang

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J.P.Margala-J.L.Cassany 2-1

ebenfalls die Impulse der Frequenzen F. bzw. F-q anliegen, und deren Ausgänge an den entsprechenden Eingang der Teiler (2a, 2b) angeschlossen sind, so daß die Teiler gesperrt werden, wenn ein Impuls der Frequenz F. bzw. Fg auftritt, der der einzustellenden bzw. Bezugsfrequenz entspricht.

Digitale Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß die zweiten zusätzlichen Schaltkreise aus zwei mit je einem der beiden Teiler (2a, 2b) verbundenen Yerzögerungskippsehaltungen (6a₉ 6b) bestehen, die je einen mit einem der zwei Rücksetzausgänge (Z., Z_ß) des Frequenzverglexchers verbundenen Dateneingahg (d) aufweisen, und die mit je einem die Impulse der Frequenzen F. bzw. F_ß aufnehmenden Impulseingang (h) versehen sind, und die je einen Ausgang aufweisen, der mit dem Rücksetzeingang (c) der entsprechenden Teiler (2a, 2b). verbunden ist, so däß die Teiler bis N bzw. M beim Auftreten der Impulse der Frequenz F. bzw. F-g zählen, was nach dem Anliegen des Pegels "0" am Impulseingang (h) der Verzögerungskippschaltungen (6a, 6b) geschieht.

Digitale Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzvergleicher aus einer unsymmetrischen Kippschaltung (7) mit zwei Dateneingängen (J, K) und zwei komplementären Ausgängen (Q, Q ) und aus vier "je zwei Eingänge aufweisende ODER-Glieder (8a, 8b, 9a,9b) besteht, wobei der eine Dateneingang (J) mit dem Ausgang des einen Teilers (2a) und der andere Dateneingang (K) mit dem Ausgang des anderen Teilers (2b) verbunden ist und wobei die Eingänge des

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ersten ODER-Gliedes (8a) mit dem ersten Ausgang (Q) und dem ersten Dateneingang (J), die Eingänge des zweiten ODER-Gliedes (8b) mit dem zweiten Ausgang (Q" ) und dem zweiten Dateneingang (K), die Eingänge des dritten ODER-Gliedes (9a) niit dem zweiten Ausgang (Q ) und dem ersten Dateneingang (J) und die Eingänge des vierten ODER-Gliedes (9b) mit dem ersten Ausgang (Q) und dem zweiten Dateneingang (K) verbunden sind, und wobei der Ausgang des ersten ODER-Gliedes (8a) den einen und der Ausgang des zweiten ODER-Gliedes (8b) den anderen Rücksetzausgang (Z_n, Z₀) des Frequenzvergleichers darstellt, und der

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Ausgang des dritten ODER-Gliedes (9a) mit dem Vorwärtszähleingang und der Ausgang des vierten ODER-Gliedes (9b) mit dem Rückwärtszahleingang verbunden ist.

5. Digitale Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Verzögerungselemente (Verzögerungsleitungen, monostabile Kippschaltungen) in die zwei Dateneingänge (J, K) und/oder in die zwei Ausgänge (Q, Q ) der unsymmetrischen Kippschaltung (7) geschaltet sind.

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