DE2605380C3 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Rechteckschwingung aus der Mischung zweier Rechteckschwingungen miteinander - Google Patents

Description

eine Rechteckschwingung Λ entsteht mit einer Frequenz.

η von der Differenz f\ — /"> der Frequenzen der beiden miteinander gemischten Rcchieckschwingungcn /Ί. Λ. Das heißt, daß in diesem Bereich die eindeutige Differenzbildung zweier Schwingungen auf rein digitalem Weg möglich ist.

4» Variiert man weiter die Frequenz f\ und hält zur Frequenzgangbetrachtung die Frequenz /> fest, dann errechnet sich im Bereich

Ι.5Λ</,<2Λ

die Mischfrequenz Λ nach der Gleichung Λ = 2Λ-/). Das bedeutet, daß in diesem Bereich die Mischfrcquenz Λ mit größer werdender Frequenz /i wieder abnimmt und bei /1 = 2/2 Null wird. In diesem Bereich ist die

¹So Mischfrequenz Λ die Differenz aus der ersten Harmonischen 2 fj von /2 und der Frequenz Aj.

Dieser Frequenzgang der Mischfrequen/. Λ wiederholt sich nun mit wachsender Frequenz (\ für alle ganzzahligen Vielfachen der Frequenz A nach der

v> Gleichung Λ= Λ — nf· fürdie ansteigenden Bereiche

wobei n= I₁ 2, 3,... und nach der Gleichung Λ = η ί·— /Ί für die abfallenden Boreiche

wobei n = 2, 3, 4, ... Das ergibt Nullstellen für die Mischfrequenz Λ bei allen gan/.zahligcn Vielfachen von /2 für /i; d. h. Λ = 0 für f, = η f₂, wobei n= I, 2, 3.... Neben

der reinen Differenzbildung im erstgenannten Bereich
/■,</·,< 1,5 fi

ist damit durch Zählen der Nullsiellen der Mischfrequenz Λ eine Frequenzmessung der Frequenz l\ möglich. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen .Schaltungsanordnung ergibt sich durch Einbeziehen des Bereichs /i < I]. Für den Bereich

ergibt sich cine Diffcrcnzlrequcn/ Λ = Α—/ι- In einem symmetrischen Bereich für /Ί in bezug auf A mit den Grenzen

-ljfi<f^< 1,5/,

besteht damit ein streng linearer Zusammenhang zwischen der Mischfrequenz f, und den miteinander gemischten Frequenzen /1 und A- Dies ermöglicht eine lineare Frequenzmodulation.

Die durch die Mischung der Rechteckschwingungen entstandene Reehteckschwingung ist annähernd symmetrisch. Die Mischung geschieht auf rein digitalem Weg. Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist leicht in monolithisch integrierter Schaltungstechnik realisierbar.

An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigt die

Fig. 1 blockschaltbildmäßig die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, die

F i g. 2 stellt als Ausführungsbeispiel eine Realisierung mit hilfe von Verknüpfungsgliedern dar, und in der

F i g. 3 ist ein Impulsdiagramm für einen Mischvorgang dargestellt.

In Fig. I ist mit 1 ein Eingang für eine erste Reehteckschwingung mit der Frequenz f\ bezeichnet, mit 2 ein eingang für eine zweite Reehteckschwingung mit der Frequenz A- Mit 3 ist eine erste und mit 4 eine zweite bistabile taktzustandsgestenertc Einspeicher-Kippstufe bezeichnet. Solche Kippstufen werden auch als D-Auffang-Flipflop ( = Delay-Auffang-Flipflop) bezeichnet. Das D-Auffang-Flipflop 3 hat einen Einspeichereingang 5 und tinen Takteingang 6; das D-Auffang-Flipflop 4 hat einen Einspeichereingang 7 und einen Takteingang 8. Der Ausgang des D-Auffang-Flipflops 3 ist mit 9 bezeichnet, der Ausgang des D-Auffang-Flipflof« 4 mit 10. Der Eingang 1 führt zum Takteingang 6 und zu einem von zwei Eingängen eines NOR-Gliedes 11. Der Eingang 2 führt zum Einspeichereingang 5 und zu dem anderen der beiden Eingänge des NOR-Gliedes 11. Der Ausgang 9 des D-Auffang-Flipllops 3 ist mit dem Einspeichereingang 7 des D-Auffang-Flipflops 4, der Ausgang des NOR-Glieds 11 i:»t mit dem Takteingang 8 des D-Auffang-Flipflops 4 verbunden. Der Ausgang 10 des D-Auffang-Flipflops 4 führt zu einem Ausgang 12 der Schaltungsanordnung, der eine Reehteckschwingung mit der Frequenz A führt.

Die Reehteckschwingung mit der Frequenz A. wird an den Einspeichercingang 5 des D-Auffang-Flipflops 3 gelegt und wird dann, wenn die an den Takteingang 6 des D-Auffang-F!ipflops 3 gelegte Reehteckschwingung mit der Frequenz /Ί beispielsweise den Binärwert I hat, an den Ausgang 9 di/.chgeschaltct. Solange dann die Reehteckschwingung am Tnkteingang 6 des D-AnI-fang-Flipflops 3 den Binarwert 0 hat, bleibt der Ausgang 9 des D-Auffang-Flipflops 3 unverändert. Das Entsprechende geschieht dann mit dem D-Auffang-Flipflop 4: Das Ausgangssignal des D-Auffang-Flipflops 3 wird dann an den Ausgang 10 des D-Auffang-Flipflops ■) durchgeschaltet, wenn das vom NOR-Glied 11 an den Takteingang 8 des D-Auffang-Flipflops 4 gelegte Signa! den Wert I hat. Die Rechteckschwingung am Ausgang ι« 12 hat dann für den Bereich

eine Frequenz A, nach der Gleichung A = I-A bzw. für

Π die anderen Bereiche nach den obengenannten Bedingungen.

Die D-Auffang-Flipflops 3 und 4 können beliebig aufgebaut sein, wenn sie nur die entsprechende Funktion aufweisen. Als Realisierungsbeispiel ist in der Fig. 2 eine erfindungsgemaße Schaltungsanordnung nach der F i g. 1 mit aus Verknüpfungsgliedern aufgebauten Schaltungen dargestellt, wie sie aus dem Buch »Integrierte Digitalbausteine« 1970 Siemens AG, Berlin und München, S. 94 bekannt sind. Mit 1 und 2 sind

2^r> wieder die Eingänge für die Rechteckschwinguugen mit den Frequenzen /Ί und A. bezeichnet, mit 5 und 6 die Eingänge und mit 9 der Ausgang des D-Auffang-Flipflops 3, mit 7 und 8 die Eingänge und mit 10 der Ausgang des D-Auffang-Flipflops 4, mit 12 der Ausgang der

ίο Schaltungsanordnung und mit 11 da? NOR-Glied. Das D-Auffang-Flipflop 3 besteht aus zwei NOR-Gliedern 31 und 32, aus zwei UND-Gliedern 33 und 34, aus einem Negationsglied 35 und aus zwei ohne logische Funktion als phasenrichtige Verstärker arbeitenden UND-Glie-

j'i dem 36 und 37. Das Entsprechende mit den Positionen 41 bis 47 gilt für das D-Auffang-Flipflop 4. Der Einspeichereingang 5 liegt an dem einen von zwei Eingängen des UND-Glieds 33 und über das Negationsglied 35 an dem einen von zwei Eingängen des UND-Glieds 34. Der Eingang 6 liegt jeweils an dem anderen Eingang der UND-Glieder 33 und 34. Der Ausgang des UND-Glieds 33 führt zu dem einen von zwei Eingängen des ODER-Glieds 31 und der Ausgang des UND-Glieds 34 zu dem einen von zwei Eingängen des ODER-Glieds 32. Der Ausgang des ODER-Glieds 31 führt über das UND-Glied 37 zum anderen Eingang des ODER-Glieds 32, der Ausgang des ODER-Glieds 32 zum Ausgang 9 und über das UND-Glied 36 zum anderen Eingang des ODER-Glieds 31. Die Signale an den Eingängen 5 und 6 des D-Auffang-Flipflops 3 sind entsprechend ihren Frequenzen mit A und f\ bezeichnet. Die zwischen den D-Auffang-Flipflops 3 und 4 bzw. an den Eingängen 7 und 8 des D-Auffang-Flipflops 4 auftretenden Signale sind entsprechend der üblichen Terminologie mit D und T bezeichnet und das am Ausgang 12 auftretende Signal mit A-

Diese Bezeichnung der in der Schaltungsanordnung nach der Fig. 2 auftretenden Signale soll das Verständnis des Impulsdiagramms nach der F i g. 3 erleichtern, bei dem al·. Beispiel angenommen worden ist, daß die Frequenz des ersten Eingangssignals /i einer Periodendauer von 20 Einheiten und die Frequenz des zweiten Eingangssignals A einer Periodendauer von 22 Einheiten entspricht. Als Differenz f,-f₂ tritt dann die Frequenz A auf, die einer Periodendauer von 220 Einheiten entspricht. In der Fig. 3 ist der Verlauf der Eingangssignale /i und A. der Signale D und Tund des Ausgangssignals A eingezeichnet.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung lallt sich auf breiter Basis anwenden. Nur als Beispiele seien genannt: Frequenzerkennungsverfahren bei Fernsteuerung (Erkennung von Harmonischen). Digitalfilter. PLL-Schaltungen, automatischer Sendersuchlauf und allgemein Superhctcrodynprin/.ipicn.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung /um Erzeugen einer Rechteekschwingung aus der Mischung zweier Rechteckschwingungen miteinander, gekennzeichnet durch die Verwendung zweier bistabiler, taktzustandgesteuerter Einspeicher-Kippstufen (3, 4) mit jeweils einem Einspeichereingang (5 bzw. 7), einem Takteingang (6 bzw. 8) und einem Ausgang (9 bzw. 10), wobei der Binärwert des Einspeichereingangssignals (ft bzw. D)jeweils an den Ausgang (9 bzw. 10) übernommen wird, solange das Takteingangssignal (f\ bzw. 7}den einen Binärwert darstellt und das ein erster Eingang (1) für die erste Rechteckschwingung (f\) mit dem Takteingang (6) und ein zweiter Eingang (2) für die zweite Rechteckschwingung (fi) mit dem Einspeichereingang (5) der ersten Kippstufe (3) verbunden sind, daß der Ausgang (9) der ersten Kippstufe (3) am Einspeichereingang (7) der zweiten Kippstufe (4) liegt, daß beide Eingänge (1, 2) für die Rechteckschwingungen (f\, ft) über ein NOR-Glied (11) miteinander verknüpft mit dem Takteingang (8) der zweiten Kippstufe (4) verbunden sind und daß der Ausgang (10) der zweiten Kippstufe (4) den Ausgang (12) der Schaltungsanordnung bildet.

   Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer RcchtCLkschwi.igung aus der Mischung zweier Rechtecksdiwingnngen miteinander.

   Die Digitaltechnik dringt stan Jg weiter in Bereiche vor, die bislang der Analogtechnik vorbehalten waren. Die Grenzen zwischen diesen beiden Gebieten sind fließend, und es gibt Überschneidungen, weil elektronische Lösungen eines Gesamtproblems mit Hilfe der einen Technik Teilprobleme enthalten können, deren Lösung nur mit Hilfe der anderen Technik möglich ist. Sollen beispielsweise zwei Rechteckschwingungen — also im Bereich der Digitaltechnik — miteinander gemischt werden, dann geschieht dies bislang über den Umweg einer analogen Mischung durch Einschalten von Selektionskreisen oder durch einen Mischvorgang an nichtlinearen Kennlinien aktiver Elemente. Bei den letztgenannten ist immer mit Harmonischen der Mischfrequenzen zu rechnen; und zudem tritt die Summenfrequenz der zu mischenden Frequenzen auf. Die gewünschte Mischfrequenz muß durch geeignete und u. U. aufwendige Filieranordnungen selektiert werden, insbesondere bei der Realisierung der entsprechenden Schaltungen in monolithisch integrierter Schaltungstechnik ergeben sich durch die Übergänge von der Digitaltechnik auf die Analogtechnik und umgekehrt Toleranzanforderungen an die Technologie, die entweder nicht oder nur mit hohem Aufwand befriedigt werden können. Enthält eine entsprechende Schaltungsanordnung zum Aussieben der gewünschten Frequenz Selektionsmittel, dann ist durch die Absölutheit dieser Selektion die Verwendung der Schaltungsanordnung auf eine einzige Frequenz beschränkt.

   Angesichts dieser Nachteile, die beim Mischen von Rechteckschwingungen durch den Umweg über die Analogtechnik hinsichtlich der Realisierbarkeit und der beschränkten Verwendungsmöglichkeit bzw. des benötigten Aufwandes bestehen, liegt der vorliegenden Erfindung die Anfgahe /iigruiuk·. eine Scluiluingsmuirdnung anzugeben, mit deren I lilie eine definierte Rechteckschwingung mis der Mischung zweier Rechieckschwingungen unterschiedlicher oder mich gleicher

   ^c, Frequenzen entsteht.

   Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß die Verwendung zweier bistabiler, taktzustandgesteuerter Einspeicher-Kippsiufen mit jeweils einem Einspeichereingang, einem Takteingang und einem Ausgang vorgeschlagen, wobei der Binärwert des Einspeichereingangssignals jeweils an den Ausgang übernommen wird, solange das Takteingangssignal den einen Binärwert darstellt; weiter wird vorgeschlagen,

   r· daß ein erster Eingang für die erste Rechteckschwingung mit dem Takteingang und ein zweiter Eingang für die zweite Rechteckschwingung mit dem Einspeichereingang der ersten Kippstufe verbunden sind, daß der Ausgang der ersten Kippstufe am Einspeichereingang der zweiten Kippstufe liegt, daß beide Eingänge für die Rechteckschwingungen über ein NOR-Glied miteinander verknüpft mit dem Takteingang der zweiten Kippstufe verbunden sind und daß der Ausgang der zweiten Kippstufe den Ausgang der Schaltungsanord-

   2^r> nung bildet.

   Mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung können mittels einfacher Verknüpfungs- und Flipflop-Bausteine zwei beliebige Rechteckschwingungen /i. ft unterschiedlicher oder auch gleicher

   «) Frequenzen in der Weise miteinander gemischt werden, daß in einem Bereich

   Λ<Λ< Ι.5Λ