DE2417591C3 - Frequenzteiler hoher Arbeitsgeschwindigkeit - Google Patents

Description

Bezugsfrequenz von 200 KHz wird ein Fehlersignal :rzeugt, das den spannungsgest?uerten Oszillator auf 194 · 200 KHz = 98,8 MHz einstellt oder einregelt.

Zur Abstimmung auf den zweiten Kanal wird der A.ifangswert des Zählers um 1 erniedrigt, si daß bei 5 jedem 495sten Eingangsimpuls ein Ausgangssignal erzeugi wird. Aus Gleichung (1) ergibt sich in diesem Fall: Fvco = 495 · 200 KHz ---. 9y MHz, was der Mittenfrequenz des zweiten Kanals plus der Zwischenfrequenz von 10,7 MHz entspricht.

Die Kosten einer Zählerstufe sind ihrer Arbeitsgeschwindigkeit proportional. Es sind Zähler, auf dem Markt, die mit Frequenzen bis 320 MHz arbeiten, jedoch teurer sind als Zähler mit einer Arbeitsfrequenz von 20 MHz. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es wünschenswert, die Einheiten mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit nur in den ersten vier Stufen zu verwenden. Da 2¹ = 16, ist die Ausgangsfrequenz der vierten Stufe Via der Eingangsfrequenz der ersten Stufe. Wenn daher die ersten vier Stufen mit Fre- ao quenzen bis 320 MHz zählen können, so ist die Ausgangsfrequenz der fünften Stufe nicht höher als 20 MHz. Die ersten vier Stufen werden in diesem Fall gewöhnlich als Vorteiler oder Vorteilungszähler bezeichnet.

Bei Verwendung eines solchen Vorteilers kann man die phasenstarre Schleife mit Oszillatorfrequenzen bis 320 MHz oder höher, wenn schneller arbeitende Zählerstufen verfügbar werden, arbeiten lassen.

Bei Einschaltung eines Vorteilers vor dem Frequenzteiler, d. h. dem Programmzähler, erniedrigt sich die Bezugsfrequenz um einen Faktor, der gleich dem Zählwert im Vorteiler ist. Die Vorteiler-Zählwerte oder -faktoren sind gewöhnlich 16 oder 10, wobei am häufigsten der Faktor 10 verwendet wird. Der Wert von N in Gleichung (1) wird Nps + Npc, wobei Nps der Vorteiler-Faktor und Npc der Programmzähler-Faktor sind. Gleichung (1) läßt sich dann wie folgt ausdrücken:

40

Fvco —

+ Npc) · FnEF

(2)

Dies erfordert eine Änderung der Bezugsfrequenz Fref, die gleich sein muß dem gewünschten Kanalabstand, geteilt durch den Vorteiler-Zählfaktor, d. h. Fref = AFjNps- Im obigen Beispiel beträgt, wenn Nps — 10 und AF =200 KHz, die Bezugsfrequenz 20 KHz.

Es ist jekoch erwünscht, daß die Bezugsfrequenz so hoch wie möglich ist. Da sie nicht höher sein kann als der Kanalabstand, hält man die Bezugsfrequenz am vorteilhaftesten auf ihrem Maximalwert. Dies ergibt eine schnelle Phaseneinrastung und macht die Schleife weniger anfällig gegen Störausgangssignale vom spannungsgesteuerten Oszillator, da solche Störsignale weiter von der Grundfrequenz des Oszillators wegverschoben werden.

Ein Einbau des Vorteilers in den programmierbaren Zähler ist nicht praktikabel, da bei hohen Zählgeschwindigkeiten die schnelleren (niedrigeren) Stufen nicht in derjenigen Zeit ansprechen können, die für die Einstellung der Zahl zwischen Eingangsimpulsen erforderlich ist. Beispielsweise beträgt bei 320 MHz die Zahl zwischen den Eingangsimpulsen (bei einer Impulsdauer von 50% der gesamten Impulsperiode) nur 1,5625 Nanosekunden.

Aus der DT-OS ?1 46 563 ist ein programmierbarer Frequenzteiler mit einem Zähler bekannt, der auf eine vorgegebene Zahl, die dem Teilerverhältnis entspricht, voreingestellt wird und von dieser rückwärts bzw. von Null beginnend vorwärts zählt, bei Erreichen der Endstellung einen Impuls abgibt und danach wieder auf die vorgegebene Zahl bzw. auf Null eingestellt wird, worauf der Vorgang von Neuem abläuft. Da die zum Einstellen des Zählers erforderliche Zeit länger sein kann als der zeitliche Abstand zwischen den Eingangsimpulsen, wird der Impuls des Zählers bereits vor Erreichen der Endstellung erzeugt und der Zähler in der bis zum fiktiven Erreichen der Endstellung reichenden Taktzeit auf Null rückgesetzt oder voreingestellt. Dieses Abschätzen des genauen Zeitpunktes der Zählerendstcllung ist nicht nur schaltungstechnisch schwierig realisierbar, sondern setzt auch eine genau gleichmäßige Taktimpulsfolge voraus. Diese Voraussetzung ist nicht immer erfüllbar.

Aufgabe der Erfindung ist, einen programmierbaren, ohne Vorteiler auskommenden Frequenzteiler hoher Arbeitsgeschwindigkeit anzugeben, der direkt mit größerer Sicherheit als bisher zum richtigen Zeitpunkt rückgesetzt oder voreingestellt werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Durch den wechselweisen Betrieb der beiden Zähler erfolgt im Gegensatz zu einem bloßen Abschätzen der Zählerendstellung bei für das Rücksetzen oder Voreinstellen zu kurzem Taktimpulsabstand der Zählbeginn auch dann stets zum richtigen Zeitpunkt, d. h. in Koinzidenz mit einem Eingangsimpuls, wenn der Eingangsimpulsabstand nicht genau konstant bleibt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 das Verknüpfungsschaltschema einer bevorzugten Ausführungsform der ersten vier Stufen eines programmierbaren Zählers,

F i g. 2 ein Signalverlaufsdiagramm, das idealisierte Signalformen an verschiedenen Punkten der Schaltung nach F i g. 1 wiedergibt, und

F ig. 3 das Verknüpfungsschaltschema einer anderen Ausführungsform der ersten Zählerstufen.

Zu Erläuterungszwecken sind die Zählerstufen des programmierbaren Zählers 10 in Fig.l als Flipflops vom D-Typ dargestellt. Jede Stufe hat einen Takteingang (C), einen Dateneingang (D) und zwei komplementäre Ausgänge. Wenn das D-Eingangssignal bei Auftreten der ansteigenden Flanke des Taktimpulses hoch (hochpegelig) ist, so wird das Flipflop gesetzt, d. h. sein 1-Ausgangssignal ist hoch und sein O-Ausgangssignal ist niedrig (niederpegelig) Wenn bei Auftreten der ansteigenden Flanke de; Taktimpulses das D-Eingangssignal niedrig (»0«) ist so wird das Flipflop rückgesetzt, so daß das 1-Aus gangssignal niedrig (»0«) und das O-Ausgangssigna hoch (»1«) sind. Das Datensignal kann sich wahrem des Intervalls zwischen den Vorderflanken aufein anderfolgender Taktimpulse ändern, ohne daß de Zustand des Flipflops sich ändert. (Die Symbole und 1 bezeichnen hier die Flipflop-Ausgänge, zur Unterschied von den Symbolen »0« und »1«, die eine niedrigen bzw. hohen Spannungswert oder -peg< bezeichnen.)

Koppelt man das O-Ausgangssignal auf den E Eingang, so erhält man ein triggerbares Flipfloi Damit ist hier ein Flipfiop gemeint, das bei jedei Taktimpuls seinen Zustand ändert. Das heißt, d; Flipflop wird, wenn es gesetzt ist, durch den nächste

5 6

Taktimpuls rückgesetzt, und wenn es rückgesetzt ist, falls (in noch zu erläuternder Weise) so gesteuert,

durch den nächsten Taktimpuls gesetzt. daß in sie das Einser-Komplement des höherstelligen

Wenn das Flipflop vom D-Typ rückgesetzt ist, so Teils der vom programmierbaren 2'ähler nach Fig.l ist sein O-Ausgangssignal hoch. Koppelt man dieses als Divisor verwendeten Zahl eingegeben oder einSignal auf den D-Eingang, so wird das Flipflop durch 5 gestellt wird.

den nächsten Taktimpuls gesetzt. Ist das Flipflop Wenn beide Eingangssignale des NOR-Gliedes 41 gesetzt, so ist sein O-Ausgangssignal niedrig und be- einen niedrigen Wert (0) haben, hat sein Ausgangswirkt, wenn es auf den D-Eingang gekoppelt wird, signal einen hohen Wert (1) und das B-Flipflop 22 daß das Flipflop durch den nächsten Taktimpuls rück- wird gesetzt. Wenn alle Eingangssignale des NOR-gesetzt wird. Der Zustand der Flipflops 21, 22, 23 io Gliedes 42 einen niedrigen Wert (O) haben, hat sein und 24 in Fig.l ändert sich daher bei jedem der Ausgangssignal in entsprechender Weise einen hohen nacheinander zugeleiteten Taktimpulse. Wert (1), durch den das C-Flipflop 23 zurückgesetzt

Das Taktsignal für das A-Flipflop 21 ist das Ein- wird. Dadurch wird das D-Flipflop 24 gctriggert. Es gangssignal. Das Taktsignal für das B-Flipflop 22 sind daher zwei NOR-Glieder 43 und 44 vorgesehen, ist das O-Ausgangssignal des A-Flipflops 21. Das 15 um sicherzustellen, daß das D-Flipflop 24 auf den A-Flipflop 21 ändert seinen Zustand bei jedem Takt- richtigen Wert voreingestellt wird. Die Werte des impuls, so daß die Ausgangssignale sich mit V₂ der B-Flipflops 22 und des C-Flipflops 23 sind voraus-Frequenz der Eingangssignale ändern. Das B-Flip- sagbar und verlangen zur Veränderung des Zustands flop 22 erzeugt daher ein Ausgangssignal mit Vz nur ein Verknüpfungsglied, wenn der voreingesteilte der Frequenz des A-Flipflops 21 oder ^]/₄ der Ein- 20 Wert vom vorausgesagten Zustand abweicht. Die gangsfrequenz. Bei Hintereinanderschaltung der Stufen Zustände des D-Flipflops 24 und aller höheren Stufen wird die Eingangsfrequenz durch aufeinanderfolgende sind nicht voraussagbar und erfordern zwei VerPotenzen von 2, der Binärwurzel, dividiert. Diese Art knüpfungsglieder.

von Zähler kann als Wurzel- oder Radix-Zähler be- Das A-Flipflop 21 wird aus bestimmten, noch zu zeichnet werden, da jede Stufe eine Potenz der Wurzel 25 erläuternden Gründen nicht voreingestellt. Der Zähldarstellt. Das C-Flipflop teilt die Eingangsfrequenz wert des Hilfszählers wird dadurch verändert oder durch 8, und das D-Flipflop 24 teilt die Eingangs- modifiziert, daß das Z-Flipflop34 gesetzt gehalten frequenz durch 16. Dem A-Flipflop 21 ist ein A'-Flip- wird, wenn die niedrigststellige Ziffer 2° nicht voreinflop 20 mit den gleichen Eingängen parallel geschaltet. zustellen ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform Dieses Flipflop ist vorgesehen, damit das O-Ausgangs- 30 nach Fig.l erzeugt das Virtuell-ODER-GIied 51 signal des A-Flipflops 21, ohne daß dessen Arbeiten ein hohes Ausgangssignal, wenn mindestens eines seiner dadurch beeinflußt wird, virtuell-ODER-verknüpft Eingangssignale hoch ist. Das heißt, sein Ausgangs-(ODER-Verknüpfung durch bloße Verdrahtung, d. h. signal ist nur dann niedrig, wenn sämtliche Eingangsohne Verwendung eines echten ODER-Gliedes) werden signale niedrig sind.

kann. Wenn das A-Flipflop 21 zwei voneinander 35 Das negative UND-Glied 53 verknüpft nach den

unabhängige Emitterfolger-Ausgänge hat, so kann gleichen Regeln wie das vietuelle (nur durch Ver-

man anstatt des O-Ausgangs des A'-Flipflops 20 den drahtung gebildete) ODER-Glied 51, d.h. das Aus-

zweiten O-Ausgang des A-Flipflops verwenden. gangssignal ist nur dann niedrig, wenn sämtliche

Eine Virtuell-ODER-Verknüpfung bestimmter der Eingangssignal niedrig sind. Dieses UND-Glied 53

Ausgangssignale ist erwünscht, damit man ein Ver- 40 isoliert die Eingangssignale voneinander, während das

knüpfungssignal ohne die durch die Laufzeit eines virtuelle ODER-Glied 51 dies nicht tut.

Verknüpfungsgliedes bedingte Verzögerung erhält. Das eine Eingangssignal des UND-Gliedes 53

Als Hilfszähler 11 ist ein Schieberegister-Zähler zeigt an, daß alle höherstelligen Stufen gesetzt sind, mit vier Flipflops 31, 32, 33 und 34 vorgesehen. Ein solches Signal kann mit Hilfe eines NAND-Seinen sämtlichen Stufen wird der gleiche Taktimpuls 45 Gliedes (nicht gezeigt) erhalten werden, das für jede (oder Schiebeimpuls) zugeleitet, und jede Stufe, mit höherstellige Stufe je einen Eingang hat, der an den Ausnahme der ersten, empfängt jeweils das 1-Aus- 1-Ausgang der betreffenden Stufe angekoppelt ist, gangssignal der vorhergehenden Stufe als Eingangs- Wenn alle höherstelligen Stufen gesetzt sind, sind signal. Das Eingangssignal (auch als Schiebeeingang sämtliche auf die Eingänge des NAND-Gliedes gebezeichnet) der ersten Stufe wird päter ausführlich 50 koppelten Ausgangssignale hoch, so daß sein Auserläutert. gangssignal niedrig wird. Das Ausgangssignal de;

Um die Zustande der niedrigeren Stufen A, B, C NAND-Gliedes dient als eines der Eingangssignale

und D im programmierbaren Zähler 10 zu verändern, des UND-Gliedes 53

sind vier NOR-Glieder 41, 42 43 und 44 vorgesehen. Als weiteres Eingangssignal empfängt das UND-

Wie später erläutert, wird diese Veränderung des 55 Glied 53 das O-Ausgangssignal des D-Flipflops 24,

ZuGtands der Stufen (und folglich des in die Zähler 10 das niedrig ist, wenn dieses Flipflop gesetzt ist. Ebensc

und 11 eingegebenen Zählwerts oder-faktors) durch ist das dritte Eingangssignal des UND-Gliedes 53

die Einstellung von Eingangsschaltern (nicht gezeigt) niedrig, wenn das B-Flipflop gesetzt ist.

gesteuert. Diese Schalter beaufschlagen die ent- Wenn das B-Flipflop 22 das D-Flipflop 24 und

sprechenden Eingänge der NOR-Glieder 41, 42, 43 60 sämtliche höheren Stufen des Zählers 10 gesetzt sind,

und 44 mit Dauersignalen PSV, PSV, PSV und so ist das Ausgangssignal des UND-Gliedes 53

PS2³. Diese Signale stellen insgesamt in binärer niedrig.

Schreibweise das Einser-Komplement des nieder- Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 53 bildet

stelligen Teils der vom programmierbaren Zähler eines der drei Eingangssignale des ODER-Gliedes 51,

nach Fig.l als Divisor verwendeten Zahl dar. 65 Als zweites Eingangssignal empfängt das ODER-

Während die höheren Ausgangsstufen des Zählers IO Glied 51 das 1-Ausgangssignal des C-Flipflops 23.

in Fig.l weggelassen sind, werden diese höheren Als drittes Eingangssignal empfängt das ODER-

Ausgangsstufen, wie die Stu.cn A, B, C und D, eben- Glied 51 das O-Ausganj»ssignal des A'-Flipflops 20,

das gleich dem 0-Ausgangssignal des A-Flipflops 21 Die oberste Zeile in F i g. 2 gibt das Eingangsist. Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 51 ist signal wieder. Es ist als periodische Rechteckschwindaher niedrig, wenn sämtliche Stufen des Zählers 10 gung dargestellt, braucht jedoch nicht unbedingt eine mit Ausnahme des C-Flipflops 23 gesetzt sind. Unter regelmäßige Form zu haben. Gewöhnlich verwendel allen anderen Voraussetzungen ist das Ausgangssignal 5 man eine Rechteck-Formungsschaltung, wenn das des ODER-Gliedes 51 hoch. zu zählende Eingangssignal eine langsame Anstieg?·

Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 51 dient zeit hat.

als Eingangssignal des Schieberegisters 11. Bei den In der untersten Zeile in F i g. 2 sind die Bezugsaufeinanderfolgenden Taktimpulsen wird das Signal zeiten angegeben, an Hand deren die Arbeitsweise dei am D-Eingang der ersten Stufe 31 fortlaufend durch io Schaltung nach F i g. 1 im einzelnen beschrieben wird, das Schieberegister vorangeschoben. Die O-Ausgängc Jedes Bezugszeitintervall entspricht einer Periode sämtlicher Stufen des Schieberegisters oder Hilfs- des Eingangssignals, d. h. die ansteigende Flanke Zählers 11 sind durch das vietuelle ODER-Glied 55 eines Eingangsimpulses bezeichnet jeweils den Beverknüpft. Der Anschluß des O-Ausgangs des W- ginn eines der aufeinanderfolgenden Bezugszeit-Flipflops an das ODER-Glied 55 ist, wie durch die 15 Intervalle.

gestrichelte Linie angedeutet, nicht unbedingt erforder- Die Zeitfolge beginnt mit der Bezugszeit N—3,

lieh, da das A-Flipflop 21 zur gleichen Zeit gesetzt wobei N das Komplement des zuvor in den Zähler

wird wie das W-Flipflop 31. eingegebenen Divisors oder Teilers ist. Der im Zähler 10

Der D-Eingang und der O-Ausgang des Α-Flip- gespeicherte Zählwert zum Bezugszeitpunkt N—3 flops 21 sind ebenfalls an das ODER-Glied 55 an- ao beträgt 8, wie in der sechsten Zeile in F ig. 2 angeschaltet. Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 55 gegeben. Der Zählwert im Zähler 10 wird zum Bezugsdient als Dateneingangssignal des A-Flipflops 21 und Zeitpunkt N—2 auf 9 und zum Bezugszeitpunkt N—l des A'-Flipflops 20. Wenn daher das O-Ausgangssignal auf 10 erhöht. Die Zählwerte werden von den 1-Ausentweder des X-Flipflops 32 oder des Y-Flipflops 33 gangen der Stufen des Zählers 10 abgenommen, deren oder des Z-Flipflops 34 oder des A-Flipflops 21 oder 35 Signale in der zweiten bis fünften Zeile in F ig. 2 gegebenenfalls des W-Flipflops 31 hoch ist, so werden wiedergegeben sind.

das A-Flipflop 21 und das A'-Flipflop 20 durch den Zum Bezugszeitpunkt ./V beträgt der Zählwert 11,

nächsten Taktimpuls gesetzt. was 1011 im Zähler entspricht. Sind im Zähler keine

Wenn sämtliche Stufen des Hilfszählers 11 gesetzt höherstelligen Stufen vorhanden, so erzeugt der sind, so wird das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 55 30 Zählwert 11 ein Ausgangssignal des ODER-Gliedes51, und folglich der nächste Zustand des A-Flipflops 21 wie zuvor beschrieben. Das Ausgangssignal des ODER-durch den derzeitigen Zustand des A-Flipflops 21 Gliedes 51 ist in der siebten Zeile in F ig. 2 wiederbestimmt. Das heißt, wenn sämtliche Stufen des Hilfs- gegeben. Das niedrige Ausgangssignal des ODER-zählers 11 gesetzt sind, so arbeitet das A-Flipflop 21 Gliedes 51 entspricht der N-ten Bezugszeit,
als triggerbares Flipflop. Somit arbeitet, wenn samt- 35 Das nächste Eingangssignal, das der Bezugszeit 1 liehe Stufen des Hilfszählers gesetzt sind, der pro- entspricht, erhöht den Zählwert auf 12. Es schiebl grammierbare Zähler 10 auf seine übliche Weise. außerdem ein »0«-Signal vom ODER-Glied 51 in

Das W-Flipflop 31 des Hilfszählers 11 wird durch das W-Flipflop 31. Dies wiederum bewirkt, daß das

denjenigen Taktimpuls rückgesetzt, der nach Er- Ausgangssignal des ODER-Gliedes 55, das auf das

reichen der folgenden Voraussetzungen auftritt: 40 O-Ausgangssignal des A-Flipflops 21 gefolgt ist, hoch

wird. Die Voraussetzungen, durch die das Ausgangs-

A-Flipflop 21 (oder A'-Flipflop 20) gesetzt; signal des ODER-Gliedes 51 niedrig gehalten wird,

nämlich ein Zählwert 11, werden hinfällig, so daß

B-Fhpflop 22 gesetzt; _dieses Ausgangssignal hoch wird.

C-Flipflop 23 rückgesetzt; 45 Das nächste, der Bezugszeit 2 entsprechende Ein-

D-FlinfloD24eesetzf gangssignal verschiebt das »0«-Signal vom W-Flip- u mpnop zugesetzt, _{flop 31 jn das x}__F!jp_{flop 32 U}nd das »!«-Ausgangsalle höherstelligen Stufen gesetzt, signal vom ODER-Glied 51 in das W-Flipflop 31.

Der »0«-Wert im X-Flipflop32 bewirkt, daß das

Aus vorstehendem wird ersichtlich, daß sämtliche so 1-Ausgangssignal niedrig wird, wodurch die NOR-

Stufen im Hilfszähler 11 gesetzt sind, bis der Zähler 10 Glieder 41, 42, 43 und 44 aufgetastet werden. Die

auf einen Wert gezählt hat, der innerhalb einer anderen Eingänge dieser NOR-Glieder stellen den

5-Zählung von Null aus liegt. Das heißt, wenn im anfänglichen Zählwert dar, d. h. das Einser-Kom-

Zähler 10 der Wert 1.. .11011 vorhanden ist, so wird plement von N, des Teilerwertes. Der 2°-Wert steuert

durch das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 51 55 das Z-Flipflop 34 in noch zu beschreibender Weise,

die Übertragung einer »0« durch den Hilfszähler 11 Es soll zunächst der Zeitablauf für den Teiler 12

eingeleitet. und anschließend der Zeitablauf für den Teiler 113 er-

Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 51 stellt läutert werden. An Hand eines geradzahligen sowie

das Zählerausgangssignal dar. Ein Ausgangssignal eines ungeradzahligen Teilers wird die Wirkungsweise

des Zählers kann auch von demjenigen Signal ab- 60 der Schaltung besser verdeutlicht,

genommen werden, das anzeigt, daß sämtliche höher- Das Einser-Komplement von 12 (1100) ist 3(0011).

stelligen Stufen gesetzt sind; jedoch wäre dies ein Daher wird zur Bezugszeit 2 in F i g. 2 der Wert von 3

breiter Impuls, durch den das Arbeiten des Ver- (angezeigt durch die an den verschiedenen Eingängen

gleichers (dem der in phasenstarrer Schleife züge- anstehenden Signale von den Eingangsschaltern PS2'

schaltet wird) unbestimmter würde. Die Arbeits- 65 usw.) in die Zählcrstufen eingegeben. Der in der

weise der Zählcrschaltung nach Fig.l wird am sechsten Zeile angegebene Zählwert ist unbestimmt,

besten an Hand des Signalverlaufsdiagramms vcr- da die Werte sich ändern. Es ist hier vorausgesetzt,

ständlich (siehe F i g. 2). daß zum Bezugszei'.punkt 3 die Zählerstufen sich

stabilisiert haben, obwohl sie den stabilen Zustand erst ungefähr in der Mitte des Bezugszcilintervalls 4 erreicht haben müssen.

Zum Bezugszeitpunkt 3 wird der »O«-Wert im X-Flipflop 32 zum Y-Flipflop 33 verschoben. Während der Bezugszeitintervalle 1 bis 3 wird das A-Flipflop 21 durch das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 55 im gesetzten Zustand gehalten. Dadurch wird das Arbeiten des Zählers verhindert. Zur Bezugszeit 4 sollte der »O«-Wert im Y-Flipflop33 in das Z-Flipflop 34 verschoben werden; jedoch wird das Z-Flipflop durch den 2°-Wert von den Eingangsschaltern im gesetzten Zustand gehalten. Die gestrichelte Linie in der elften Zeile in F ig. 2 zeigt an, wo der »0«- Wert im Z-Flipflop auftreten würde, wenn dieses nicht durch den 2°-Wert auf dem hohen Pegel gehalten wäre.

Zur Bezugszeit 5 wird das das A-Flipflop gesetzt haltende Signal entfernt, und der Zähler arbeitet in der üblichen Weise. Zur Bezugszeit 12 erreicht der Zählwert 11 und erzeugt ein Ausgangssignal am ODER-Glied 51. Dies entspricht einem Ausgangssignal für je 12 Eingangssignale im periodischen Betrieb. Es sei jedoch hier angenommen, daß während des Zählvorgangs die Eingangsschalter auf den Teiler 13 umgeschaltet worden sind. Zur Bezu^szeit 2' wird in den Zähler 10 das Einser-Komplement von 13 (1101) eingegeben. In diesem Fall ist zwar der Wert des Einser-Komplements 2 (0010); da jedoch das A-Flipflop 21 im gesetzten Zustand gehalten wird, ist 3 (0011) der tatsächlich in den Zähler eingegebene Wert. Das 2°-Signal hält jedoch das Z-Flipflop 34 nicht im gesetzten Zustand, so daß das A-Flipflop 21 für ein zusätzliches Eingangssignalintervall, d. h. über das Bezugszeitintervall 5', gesetzt gehalten wird.

Somit können durch Beaufschlagen des Z-Flipfiops 34 mit dem 2°-Schaltsignal ungeradzahlige oder geradzahlige Teiler (bestimmt durch 2°) eingegeben werden, obwohl das A-Flipflop während der Zähler-Einstellzeit im gesetzten Zustand gehalten wird.

Das Zeitdiagramm für einen Zähler mit höherstelligen Stufen wäre das gleiche wie in F ig. 2, außer daß der Zählwert 11 in den letzten vier Stufen mehrere Male auftreten würde, ehe das ODER-Glied 51 ein Ausgangssignal erzeugt. Während des Zählvorgangs würde der Wert des Zählers auf 15 erhöht unter Erzeugung eines Triggersignals für die nächsthöherstellige Stufe (und Rücksetzung der ersten vier Stufen auf »0«), bis sämtliche hölierstelligen Stufen gesetzt sind.

Wenn sämtliche hölierstelligen Stufen gesetzt sind, erzeugt der Zählwert 11 ein Ausgangssignal vom ODER-Glied 51, woraufhin die im Zeitdiagramm nach F i g. 2 dargestellte Folge von Vorgängen abläuft. Die höhcrstelligen Stufen können auf den Ausgangswert entweder durch das 1-Ausgangssignal des X-Flipflops 32, wie bereits beschrieben, oder nach irgendeiner anderen Methode eingestellt werden. Beispielsweise kann mit Hilfe des NAND-Gliedes, das laut obiger Beschreibung für die Decodierung der sämtlich gesetzten höherstelligen Stufen verwendet wird, ein Flipflop gesetzt werden, das an seinem Ausgang das Signal liefert, das laut obiger Beschreibung das NAND-Glied zu liefern hätte. Mit Hilfe des Ausgangssignals dieses Flipflops kann i.ian das Komplement von N in die höherstelligen Stufen eingeben, die langsamer arbeiten können als die vier niederstelligen Stufen. Mit Hilfe des negativen Ausgangssignals des X-Flipflops 32 kann das oben genannte Flipflop rückgesetzt werden.

In F i g. 1 kann das A'-Flipflop 20 ein 0-Ausgangssignal aufweisen, das dem angegebenen Ausgangssignal des ODER-Gliedes 51 entspricht. Aufgrund der Verwendung des A'-Flipflops 20 kann man ein virtuelles oder nur durch Verdrahtung gebildetes ODER-Glied 51 verwenden, wodurch die Laufzeitverzögerung entfällt, die sich bei einem Schaltglied mit Verwendung von Isolierelementen wie Dioden und Transistoren ergibt.

F ig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der Flipflops mit Mehrfach-Eingängen, beispielsweise vom im Handel erhältlichen Typ MC 1690, verwendet werden. Das Wirkungsprinzip der Schaltungsanordnung nach F ig. 3 entspricht dem der Schaltungsanordnung nach Fig. 1. Auch andere Anordnungen unter Verwendung von Flipflops mit Mehrfach-Ausgängen sind möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2

For An AM and FM Receiver« in IEEE Transaction Patentansprüche· on Broadcast and TV Receivers, Vol. BTR-15, Nc.

Oktober 1969, Seiten 235-243.)

1 Frequenzteiler hoher Arbeitsgeschwindigkeit, Ein digitaler Normalfrequenzgeber enthält al

der für jedes A-te aus einer Folge von Eingangs- 5 Hauptbestandteile einen spannungsgesteuerten Os Signalen ein Ausgan^ssignal erzeugt, wobei A- zillator, einen Vergleichsoszillator, der genau auf ein; eine selektiv bestimmbare ganze Zahl ist, mit dem gewünschten Kanalabstand (Frequenzschritte einem im eingeschalteten Zustand die Eingangs- entsprechende Frequenz eingeregelt wird, einen dii signale zählenden ersten Zähler und einem zweiten Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszilla Zähler, dad ure h gekennzeichnet, daß io tors teilenden Frequenzteiler, einen die Ausgangs der zweite Zähler (11) einen Modulus« hat und im signale des Vergleichsoszillators und des Frequenz eingeschalteten Zustand die Eingangssignale zählt; tellers vergleichenden Phasen vergleicher und ein da: daß eine erste Anordnung (51, 53) bei einem Zähl- Ausgangssignal desPhasenvergleichersdem spannungs wert k-n im ersten Zähler (10) den zweiten Zähler gesteuerten Oszillator zuleitendes Schleifenfilter. Mar einschaltet; daß eine zweite Anordnung (41, 42, 15 spricht bei einem derartigen Normalfrequenzgebei 43, 44) bei einem bestimmten, unter η liegenden gewöhnlich davon, daß er mit phasenstarrer Schleife Zählwert (2) im zweiten Zähler den Zählwert arbeitet.

im ersten Zähler verändert (in 3, wenn k = 13); Wenn der gewöhnlich als programmierbarer odei

und daß eine dritte Anordnung (55) beim Zähi- Programmzähler bezeichnete digitale Frequenzteiler wert η im zweiten Zähler den ersten Zähler ein- ao für jeden JV-ten Eingangsimpuls einen Ausgangsimpuls schaltet, dagegen bei einem unter η liegenden erzeugt, so teilt er die Eingangsfrequenz durch N. Zählwert im zweiten Zähler den erster. Zähler Die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Osausschaltet. zillators wird daher auf das /V-fache der Vergleichs-

2. Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch oder Bezugsfrequenz eingestellt, d. h.
gekennzeichnet, daß die zweite Anordnung den 25

Zählwert im ersten Zähler (10) in einen gerad- Fvoc = N ■ Fhef (1)

zahligen Wert verändert, der gleich oder um 1

kleiner ist als der gewünschte veränderte Wert; (VCO = spannungsgesteuerter Oszillator).

und daß die zweite Anordnung den zweiten Zähler Die Bezugsfrequenz ist durch die gewünschten

(11) von Modulus/1 auf Modulus («—1) umstellt, 30 Frequenzschritte des spannungsgesteuerten Oszillawenn der gewünschte veränderte Wert gerad- tors bestimmt. Beispielsweise haben bei einem FM-

zahlig ist. Empfänger die Kanäle einen Absland von 200 KHz.

3. Frequenzteiler nach Anspruch 2, dadurch ge- Die Zwischenfrequenz beträgt gewöhnlich 10,7 MHz, kennzeichnet, daß der zweite Zähler (11) ein so daß die Arbeitsfrequenz des örtlichen Oszillators Schieberegister-Zähler ist und daß die den Modulus 35 um 10,7 MHz über der Trägerfrequenz liegt, die beim ändernde Anordnung die letzte Stufe des Schiebe- kommerziellen FM-Rundfunk von 88 bis 108 MHz registers ausschaltet. reicht. Die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuer-

4. Frequenzteiler nach Anspruch 3, dadurch ge- ten Oszillators muß in Schritten von 200 KHz zwischen kennzeichnet, daß die den Modulus ändernde An- 98,8 und 118,8 MHz verstellbar sein. Um auf die Mitte Ordnung die letzte Stufe des Schieberegisters in 40 des niedrigsten Kanals abzustimmen, muß N gleich einem gegebenen Zustand hält. 494 sein, bei einer Bezugsfrequenz von 200 KHz.

Wenn N nicht eine ganzzahlige Potenz der Wurzel ist, so muß der Frequenzteiler so programmiert werden,

daß er ein Ausgangssignal für jeden 7V-ten Eingangs-

45 impuls erzeugt.

Eine Methode der Programmierung des Frequenz-

Die Erfindung betrifft einen Frequenzteiler hoher tellers besteht darin, daß man den Wert im Zähler Arbeitsgeschwindigkeit, der für jedes Ar-te aus einer decodiert und den Decodierer bei Erreichen des ge-Folge von Eingangssignalen ein Ausgangssignal erzeugt, wünschten Zähl wertes ein Ausgangssignal erzeugen wobei k eine selektiv bestimmbare ganze Zahl ist, 5° läßt. Das Ausgangssignal stellt außerdem den Zähler mit einem im eingeschalteten Zustand die Eingangs- auf den Ausgangswert Null zurück,
signale zählenden ersten Zähler und einem zweiten Eine andere Methode besteht darin, daß man den

Zähler. Zählerwert auf das Komplement von /V einstellt, so

An sich sind für die Frequenzteilung digitale Schal- daß der Zähler auf sämtliche Einsen in N Zählungen tungen wegen ihrer Anpassungsfähigkeit und Genauig- 55 zählt. Diese Methode hat den Vorteil, daß das Signal keit vorteilhaft. Jedoch lassen sich digitale Schaltungen für die Einstellung des Zählers von Schaltern abnicht für beliebig hohe Frequenzen einrichten. genommen werden kann, die der Benutzer einstellt.

Die digitale Frequenzteilung ist dann am leislungs- In dem genannten Beispielsfall eines FM-Empfän-

fähigsten, wenn der Teilungsfaktor eine ganze Zahl gers erfordert eine Oszillatorfrequenz von 118,8 MHz ist. Es sei hier vorausgesetzt, daß der binär duale Code 60 einen maximalen Zählwert von 594. Der Zähler muß für Zählschaltungen am häufigsten verwendet wird. daher mindestens 10 Stufen haben (2¹⁰ = 1024). Der Die hier erläuterten Methoden sind jedoch auch auf (dem niedrigsten Kanal entsprechende) Wert 494 ist, Zähler mit einer anderen Codierung anwendbar. ausgedrückt in Binärziffern, 0111101110; das dazu-

Digitale Frequenzteiler sind z. B. für Normal- gehörige Einser-Komplement ist 1000010001. Wenn frequenzgeber mit Frequenzsynthese niiuüch, wie sie 05 daher die Stufen 2°, 2⁴ und 2" des Zählers gesetzt itwa in Rundfunkempfängern Verwendung finden. oder eingestellt sind, so zählt der Zähler auf sämt-[Siehe beispielsweise die Arbeit von S t i η e h e I f e r liehe Einsen und erzeugt für je 494 Eingangsimpulse und Nichols, »Α Digital Frequency Synthesizer ein Ausgangssignal. Bei der Vergleichung mit der