DE2358115A1 - Frequenzgeregelter multivibrator - Google Patents

Description

MB/F/RCH -

CQMPAGNIE IOTSTIIELLE DEg IOüJNÄIQ.S f 12, rue de la. Baume,, 7§QÖB PARIS (Frankreich)

Epfindung gehört in d.en. ge.peieh. ά& die aus zvr§i rückgekoppelten mono§tab..ilen EiELfa.chvibratoren. $ß~ bildet v^§

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monostabilen Univibrators ein äusseres Signal gegeben wird, das den ersten Univibrator solange blockiert, wie er einen ersten logischen Wert aufweist, und Schwingungen dann zulässt, wenn er einen zweiten logischen.Wert aufweist.

Die Erfindung löst die Aufgabe, ausgehend von diesen bekannten Techniken die Frequenz f und,die Phase eines Multi·= vibrators, mit Hilfe einer digitalen Steuerung auf eine Pilots frequenz F einzuregeln.

Gegenstand der Erfindung ist ein frequenzgeregelter Multivibrator mit einem ersten und einem zweiten monostabilen Univibrator, die über Verbindungen einerseits zwischen einem Ausgang des ersten und dem Eingang des zweiten und andererseits zwischen einem Ausgang des zweiten und dem Eingang des ersten Univibrators eine Schleife bilden, wobei der Multivibrator ein erstes lpgisches Gatter in der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Univibrator besitzt, das für seinen Blockierbefehl ein äusseres Signal empfangen kann, dadurch gekennzeichnet-, dass der Multivibrator darüber hinaus einen Taktgeher, der die Itn^ pulse der Pilotfrequenz liefert, ein erstes numerisches E§hl~ organ für m aufeinanderfolgende Taktimpulse_t wodurch ein zwei·* tes logisches Tor gesteuert wird, das in der Verbindung zwischen dem zweiten und ersten Univibrator liegt, ein zweites numerisches 2*ahlorgan von η aufeinanderfolgenden Impulsen, des Miilti^ vibrators, wodurch beim Eintreffen .des äusseren Signals das erste logische Gatter gesteuert wird» wobei die lahlen m und η so gewählt werden, dass die Dauer den· η Impulse des Multivibra·-

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tors gleich-der Dauer der m Impulse des Taktgebers ist, sowie ein Regelorgan für die Frequenz des Multivibrators mit zwei Eingangen enthält, die die gezählten m Taktimpulse bzw. die gezählten η Multivibratorimpulse erhalten und eine Fehlerspannung errechnen, die zur Korrektur auf die Multivibratorfrequenz gegeben wird. : . .

Die Erfindung beruht also darauf, dass die Regelung einer Frequenz f auf eine Frequenz F dadurch erfolgt, dass m Perioden der Frequenz F und η Perioden der Frequenz f untersucht werden, wobei m und η ganze Zahlen, wie beispielsweise S=^ = Q sind und© die konstante Dauer des Systemzyklus darstellt.

Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung werden im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung an Hand der beiliegenden Zeichnungen verdeutlicht.

Fig. 1 zeigt ein:Ausführungsbeispiel des frequenzgeregelteh erfindungsgemässen Multivibrators.

Fig. 2 und 3 stellen Diagramme zur Arbeitsweise des Multivibrators gemass Fig. 1 dar.

Zu dem erfindungsgemässen frequenzgeregelten Multivibrator gemäss Fig. 1 gehören zwei monostabile Univibratoren 1 und 2, die rückgekoppelt sind, wobei der direkte Ausgang 11 des Univibrators 1 über eine Umkehrschaltung 12 und ein UND-Gatter 5.den Eingang 20 des Univibrators 2 beaufschlagt und in,analoger Weise der direkte Ausgang 21 des Univibrators 2 $ber eine

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Umkehrschaltung 22 und ein UND-Gatter 4 mit dem Eingang 10 des Univibrators 1 verbunden ist.

Die so gebildete Frequenz f des Multivibrators ist durch die Polarisationsspannung oder Steuerspannung in einem Punkt 3 steuerbar, der mit jedem der monostabilen Univibratoren 1 und 2 über RC-Schaltungen 13, 14 bzw.' 23, 24 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist diese Polarisationsspannung gemeinsam und die Werte der RC-Schaltungen 13, 14 und 23, 24 sind gleich gewählt, um symmetrische Signale zu erhalten.

• In jeder der Verbindungen zwischen den monostabilen Univibratoren befindet sich das logische UND-Gatter 4 bzw. 5 nach dem Umkehrschaltkreis 22 bzw. 12. Ein Eingang des UND-Gatters 4 ist an den Ausgang des Umkehrers 22 angeschlossen, während sein Ausgang mit dem Eingang 10 des monostabilen Vibrators 1 verbunden ist. Ein Eingang des UND-Gatters 5 ist mit dem Ausgang des Umkehrschalters 12 verbunden, der Ausgang dieses Gatters mit dem Eingang 20 des monostabilen Univibrators 2.

Jeder der zweiten Eingänge der logischen UND-Gatter 4 bzw. 5 ist mit einem digitalen Organ 6 bzw. 7 verbunden; diese digitalen Organe 6 und 7 sollen die Einregelung der Frequenz f und der Phase des durch die beiden rückgekoppelten monostabilen Univibratoren 1 und 2 gebildeten Multivibrators auf eine sog. Pilotfrequenz F vornehmen.

Ein Taktgeber 60 liefert Impulse dieser Frequenz F. Das digitale Organ 6 enthält einen Zähler 6l, der mit

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dem Taktgeber 60 verbunden ist; er sorgt für das Zählen der Impulse der Frequenz F. Ein Dekodierer 62, der an den Zähler 6i angeschlossen ist, liefert an seinen entsprechenden Ausgängen Signale, die den Zählzeiten der Impulse des Taktgebers 60, die vom Zähler 6l empfangen wurden, entsprechen»

Der Multivibrator soll einen Taktgeber bilden, der auf die Frequenz F eingeregelte Impulse f liefert. Die Impulse der Frequenz F werden auf einem durch den Ausgang 11 des mono-, stabilen Univibrators 1 gebildeten Ausgang 70 des Multivibrators geliefert. ~

Das digitale Organ 7 enthält einen Zähler 71, der mit dem Ausgang 11 des monostabilen Univibrators 1 verbunden ist; er sorgt für das Zählen der durch ihn empfangenen Impulse. Ein an den Zähler 71 angeschlossener Dekodierer 72 liefert an seinen entsprechenden Ausgängen Signale, die den Zählzeiten der von dem monostabilen Univibrator 1 ausgehenden Impulse entsprechen.

Die Signale, die auf dem Ausgang des Banges m des Dekodierers 62 und auf dem Ausgang des Hanges η des Dekodierers 72 auftauchen, wobei die .ganzzahligen Werte für m und η so ge- ■ wählt werden, dass m Impulse der Frequenz F genauso lange dauern wie η Impulse der Frequenz f, liefern die Steuersignale für die Gatter 4 bzw. 5. Der Ausgang des Rangs bi-1 des Bekodierers 62 ist über einen Umschalter 63 oiit dem zweiten Eingang des UND-Gatters 4 verbunden. Der Ausgang des Rangs n-1 des Bekodierers 72 -ist ■ über einen Urokehrschalter· 73- mit dem zweiten Eingang des UÜU-Oatters 5 verbunden* Ausserdeta ist a<kr Ausgang des ßangs en

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des Dekodierers 62 durch eine Null-Rückstrellungsverbindung an den Zähler angeschlossen, um dessen Nullrückstellung herbeizuführen und dadurch die Impulse des Taktgebers 60 in Zyklen von jeweils m Impulsen zusammenzufassen. Auf analoge Weise ist der Ausgang des Hangs η des Dekodierers ?2 an den Zahler 71 angeschlossen, tun dessen Nullrückstellung zu bewirken und so die Zusammenfassung der Impulse der Frequenz f aus dem Multivibrator 1-2 in Zyklen von jeweils η Impulsen zu ermöglichen.

Die Ausgänge des Dekodierers 62 sind mit 0 .., tn-l, m_t diejenigen des Dekodierers 72 mit O ... n—1, η gekennzeichnet»

Eine in der vorgenannten Schaltung angeordnete bistabile Kippstufe 8 stellt den Regelfehler der Frequenz f im Verhältnis zur Frequenz F fest. Ein erster Eingang 81 dieser Kippstufe 8 ist mit dem Ausgang eines logischen NICHT-UND-Gatters verbunden, von dem ein erster Eingang mit dem Ausgang des Taktgebers 60 und ein zweiter Eingang mit dem Ausgang des Hangs tn-l des Dekodierers 62 verbunden ist. Ein zweiter Eingang 82 dieser Kippstufe 8 ist mit dem Ausgang eines logischen NICHT—UND-ßat— ters 75 verbunden, von dem ein erster Eingang mit dem Atisgang 11 des monostabilen Univibrators 1 und mit dem Ausgang des Ranges n—1 des Dekodierers 7? verbunden ist. Der umgekehrte Ausgang 83 dieser Kippstufe ist mit einem RC-Integratorschaltkreis 84» 85 über einen Widerstand 86 verbunden; der Yerbiodungspunkt dieses Schaltkreises Sk, 85 und des Widerstandes 86 bildet d&n Punkt 3 für die PolarIsationssteHerraig der monost-a—

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bilen Univibratoren 1 und 2; dieser Integratorschaltkreis ermöglicht eine Veränderung der Polarisationsspannung der monostabilen Univibratoren, die die Frequenz f des Multivibrators

steuert. '....·"■■

Die Arbeitsweise dieses Multivibrators, dessen Frequenz f und Phase auf die Frequenz F eingeregelt werden, wird an Hand der Fig. 1 und der Diagramme der Fig. 2 und 3 nachfolgend erklärt.

In Fig. 2 wurden über der Zeit t die Signale am Ausgang verschiedener Schaltelemente aus Fig. 1 dargestellt, und zwar für den Fall, dass die Frequenz f des Multivibrators, die in einem gegebenen Verhältnis auf die Pilotfrequenz F eingeregelt ist, zu hoch ist.

Das Diagramm a zeigt Impulse H der Frequenz F, die durch den Taktgeber 60 geliefert werden; es wurden ebenfalls der Impuls Hm-1, der durch den Zähler 6l empfangen wurde, sowie der Impuls Ho (oder Hm, der die Nullrückstellung des Zählers 6l hervorruft) dargestellt. Im Diagramm b wird das Signal.T m-1 dargestellt, das am Ausgang des mit-dem Ausgang m-1 des Dekodierers 62 verbundenen Umkehrers 63 geliefert wird. pie Diagramme c und d zeigen die Impulse Ml und M2 der Frequenz f an den Ausgängen 11 und 21 der moncstabilen Univibratoren 1 und 2; die Impulse Ml sind diejenigen, die durch den Zähler 71 empfangen werden;

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es wurden auch die Impulse H¹ n-1 und H^f ο (oder Hn, der die Nullruckstellung des Zählers 71 "bewirkt) dargestellt. Im Diagramm e wurde der Impuls T n-1 gezeigt, der durch den mit dem Ausgang n-1 des Dekodierers 72 verbundenen Umkehrschalter 73 geliefert wird.

Solange die Signale T m-1 und T n-1 einen logischen Zustand "1" aufweisen, sind die UND-Gatter 4 und 5 fur die Signale durchlässig, die sie von den monoste/bilen Univibratoren 2 bzw. 1 empfangen. Wenn das Signal T n-1 hier als erstes den logischen Wert "0" beim Eintreffen des (n-i)ten Impulses vom monostabilen Univibrator 1 annimmt, wird durch dieses Signal T n-1 = "0" das UND-Gatter 5 blockiert, der monostabile Univibrator 2 bleibt bis zum Ende der Periode des monostabilen Vibrators 1 blockiert; der Impuls, der am Ausgang des monostabilen Vibrators 2 bei Abwesenheit des Signals T n-1 = 0 auftreten müsste, ist gestrichelt im Diagramm d eingezeichnet. Der Multivibrator hält sofort an, sobald der Ausgang 11 des mono stabilen. Vibrators 1 wieder auf null steht, und zwar nach einem Zyklus von η Impulsen der Frequenz f. Die Punktion dieses UND-Gatters 5 besteht darin, den Multivibrator am Ende seines Zyklus von η Impulsen anzuhalten, wenn die Frequenz des Multivibrators zu hoch ist. In dem Augenblick, in dem der Multivibrator im Synchronzustand mit der Frequenz F einen neuen Zyklus von η Impulsen der Frequenz f beginnt, ist das UND-Gatter 4 durchlässig, der Zahler 71 rückt um einen Rang vor und verleiht dem Signal T n-1 den logischen Wert "1" wodurch das UND-Gatter 5 ftlr die vom mono-

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stabilen Vibrator 1 stammenden Impulse durchlässig wird. Der Multivibrator arbeitet dann wieder normal.

Der synchrone Schwingungsbeginn des Multivibrators der Frequenz f mit der Frequenz F- wird durch die Steuerung mit Hilfe des Signals T m-1 des UND-Gatters 4 erreicht. Wenn dieses Sign&l T m-1 den logischen Wert "0" annimmt, wird der monostabile Univibrator 1 angehalten (wenn er nicht bereits angehalten worden war, wie in dem Arbeitsbeispiel, das den, Diagrammen der Fig. 2 zugrunde liegt),und der Multivibrator MlIt dann an, sobald der Ausgang des monostabilen Vibrators 2 auf "0" steht. Der Übergang des Signals T m-1 vom logischen Wert "0" auf den logischen Wert "1" dient als Auslüsesignal für den monostabilen Vibrator 1. Das UND-Gatter 4 ermöglicht den synchronen Start der Impulse der Frequenzen F und f.

Das Diagramm f stellt das Signal Tm-T. H ■dar, das durch das NICHT-UND-Gatter 65 geliefert wird, während das Diagramm g das Signal T n-1. H¹ zeigt, das am Ausgang des NICHT-UND-Gatters 75 vorliegt; dabei steht H fur die Impulse des Taktgebers.der Pilotfrequenz F (Diagramm a), S' für die Impulse M1, die durch den monostabilen Univibrator 1 (Diagramm c) geliefert werden. ,

Durch diese NICHT -IMD-Gatter .65 bzw. 75 wird die

Steuerung der Kippschaltung 8 bewirkt. Das Signal l·· m-1. H liegt am Eingang 81 der Kippschaltung 8 vor, während das Signal T n-1 » H* am Eingang 82 dieser Kippschaltung 8 vorhanden ist.

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Die Steuerung der Kippschaltung wird durch die steigende Flanke des Signals T m-1. H unter Berücksichtigung des Wertes des , Signals T n-1. H¹ bewirkt.

T n-1. H^f befindet sich "bereits im Zustand "1", wenn

die steigende Planke des Signals T m-1. H eintrifft, die Frequenz f des Multivibrators ist zu hoch, die Spannung am umgekehrten Ausgang 83 der Kippstufe 8 nimmt unter dem Einfluss der steigenden Flanke des Impulses T m-1 . H fur die gesamte Dauer des folgenden Zyklus, d.h. für die Dauer von m Impulsen der Frequenz F, den Wert null an (Diagramm h) . Diese auf den Integratorschaltkreis 84, 85 Über den Widerstand 86 gegebene Spannung ruft die Entladung des Kondensators 85 hervor. Die Steuerspannung der monostabilen Multivibratoren am Funkt 3 nimmt ab und vermindert die Frequenz f des Multivibrators.

In Fig. 3 werden in der Zeit t Signale dargestellt, die dem Fall entsprechen, bei dem die Frequenz f zu gering ist, was sich dadurch bemerkbar macht, dass die steigende Flanke des Signals T m-1 . H (Diagramm a^f) eintrifft, während sich das Signal T n-1 .H* noch im Zustand "O" (Diagramm b») befindet. Im Verhältnis zum Fall der Diagramme f und g der Fig. 2 hat dieser Fehler ein entgegengesetztes Vorzeichen und der umgekehrte ■ Ausgang 83 der Kippstufe 8 geht auf den Zustand "1" über (Diagramm c"). Als Folge davon lädt sich der Kondensator 85 und "bewirkt dadurch eine Erhöhung der Steuerspannung der monostabilen Univibratoren, die Frequenz des Multivibrators wächst an, um diesen neuen Unterschied auszugleichen.

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Je nach den relativen zeitlichen Stellungen der steigenden Flanken der beiden verglichenen Signale T m-1. H und 'T n-1. H^! nimmt die Kippstufe 8 während der Dauer eines gesamten Zyklus des Taktgebers, d.h. während m Impulsen der Frequenz F, den logischen Zustand "0" bzw. "1" an.

Solche aufeinanderfolgenden Korrekturen-verringern den Abstand zwischen, den Stellungen der Flanken der verglichenen Signale T m-1. H und T n-1. Ή.*' und haben die Tendenz, diesen Unterschied vernachlässigbar gering zu halten.

Die soeben beschriebene Schaltung ermöglicht die Synchronisation von zwei Taktfrequenzen, die gleichzeitig Zyklen von m bzw. η Perioden liefern,' mit synchronen Zyklusanfängen, einem Zusammenfall der Zyklenenden und einer Aufrechterhaltung der Kopplung bei grossen Frequenzunterschieden durch Fehlerfeststellung zwischen dem Ende des η-ten Impulses des Nebentaktgebers, der vom Multivibrator erzeugt wird, und dem Ende des m-ten Impulses des Haupttaktgebers und Korrektur der zu korrigierenden Frequenz mit Hilfe einer gelieferten Fehlerspannung. Die Schaltung ermöglicht es, das Verhältnis f zu F'konstant zu halten.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann insbesondere Verwendung finden für die Wiedereinführung von einem PCM-Raster entnommenen Wörtern in dieses selbe Raster nach Verarbeitung dieser Wörter, beispielsweise für den übergang von einer Kodierung nach einem Kompressionsgesetz (8 Bits) zu einer linearen Kodierung (12 Bits). ·

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■ 409826/0982 -^ Patentansprüche -

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Frequenzgeregelter Multivibrator mit einem ersten und einem zweiten monostabilen Univibrator, die über Verbindungen einerseits zwischen einem Ausgang des ersten und dem Eingang des zweiten und andererseits zwischen einem Ausgang des zweiten und dem Eingang des ersten Univibrators eine Schleife bilden, wobei der Multivibrator ein erstes logisches Gatter in der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Univibrator besitzt, das für seinen Blockierbefehl ein äusseres Signal empfangen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Multivibrator darüber hinaus einen Taktgeber (60), der die Impulse der Pilotfrequenz (F) liefert, ein erstes digitales Zahlorgan (61, 62) f ür m aufeinanderfolgende Takt impulse, wodurch ein zweites logisches Tor (4) gesteuert wird, das in der Verbindung zwischen dem zweiten und ersten Univibrator liegt, ein zweites digitales Zählorgan (71» 72) von η aufeinanderfolgenden Impulsen des Multivibrators, wodurch beim Eintreffen des äusseren Signals das erste logische Gatter (5) gesteuert wird, wobei die Zahlen m und η so gewählt werden, dass die Dauer der η Impulse des Multivibrators gleich der Dauer der m Impulse des Taktgebers ist, sowie ein Regelorgan (8) für die Frequenz des Multivibrators mit zwei Eingängen (81, 82) enthält, die die gezählten m Taktimpulse bzw. die gezählten η Multivibratorimpulse erhalten und eine Fehlerspannung errechnen, die zur Korrektur auf die Multivibratorfrequenz gegeben wird.

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2. 2. Multivibrator gemäss_:Anspruch 1, da d u rc h gekennzeichnet, dass das Regelorgan (8) aus einer Kippschaltung "besteht, von der ein Ausgang; (83) einen der beiden logischen Zustande "0" bzw. "1" annimmt, je nach der Verschiebungsrichtung zwischen den Enden der beiden Impulse, die auf die Kippschaltung geleitet werden.
3. 3« Multivibrator'gemäss Anspruch 2, d ad u r c h g e k e η η ζ" e.i-"c hne t, dass das Regelorgan darüber hinaus einen RC-Integratorsohaltkreis (84, 85) enthält, der mit dem Ausgang der Kippschaltung und einer Steuerklemme mindestens eines derUnivibratoren verbunden ist, um dessen. Polarisierungsspannung' an einem Punkt (3) einzustellen«
4. 4β Multivibrator gemäss einem der Ansprüche 1 bis 2>t d- a d u r c' h g~e k e η η ζ e i ohne t_s dass das erste und zwöite digitale Zählorgan jeweils einen Zähler (61, 71) und'einen Dekodierer (62, 72) für cLLe vorherbestimmte Anzahl der Impulse besitzt, der mit den entsprechenden logischen Gattern (4j 5) verbunden ist.
5. 5. Multivibrator gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder dieser Zahler (61, 71) ein zyklischer Zähler ist, wobei der Ausgang des Bangs m des Dekodierers (62, 72), der einem dieser Zähler zugeordnet ist, die Uullrucksteilung bewirkt^ während der Ausgang des Rangs m-1 mit dem entsprechenden ersten logischen. Gatter (4| 5) verbunden ist, und wabe! der Ausgang des Rangs η des Dekodierers

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   (62, 72), der dem anderen Zähler (61, 71) zugeordnet ist, dessen ITullrUckstellung hervorruft, wobei sein Ausgang des Rangs n-1 mit dem-entsprechenden zweiten Gatter (4, 5) verbunden ist.
6. 6. Multivibrator gem'äss Anspruch 5, dadurch gekennze ich net, dass der Ausgang des Rangs m-1 des Dekodierers (62) des ersten digitalen Zählorgans an das Regelorgan (8) über ein erstes logisches NICHT-UND-Gatter (65) angeschlossen ist, das darüber hinaus die Taktimpulse erhält, und dass der Ausgang des Rangs n-1 des Dekodierers (72) des zweiten digitalen Zählorgans an das Regelorgau (8) über eiL zweites logisches IfICHT-UND-Gatter (75) angeschlossen ist, das darüber hinaus die Impulse der am Ausgang des ersten mono stabilen Univibrators entnommenen Impulse des Multivibrators erhält.
7. 7. Multivibrator gemäss einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Verbindungen zwischen den ersten (1) und zweiten (2) monostabilen univibrator geschalteten ersten und zweiten logischen Gatter (5» 4) UND-Gatter sind, wobei ein Umkehrschalter (12, 22, 63, 73) an jedem der direkten Ausgänge der monostabilen Univibratoren und an jedem der Ausgange des ersten (61, 62) und zweiten (71, 72) digitalen Steuerorgans vor den Eingängen der logischen UFD-Gatter (5, 4) vorhanden ist,-

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   /sr.

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