DE2803674C3

DE2803674C3 - Frequenzvervielfacher

Info

Publication number: DE2803674C3
Application number: DE19782803674
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Sonntag
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-01-27
Filing date: 1978-01-27
Publication date: 1981-11-19
Also published as: DE2803674B2; DE2803674A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Frequenzvervielfacher mit getrennten Ausgängen für gerad- und ungeradzahlige Vielfache der Grundfrequenz mittels mono- und bistabiler Kippstufen.

Bei Trägerfrequenzerzeugungseinrichtungen werden die Trägerfrequenzen meist aus einer Steuerfrequenz erzeugt. Dies kann beispielsweise mittels Oberwellenerzeuger mit anschließender Herausfilterung oder mittels Phasenregelschleifen geschehen. Daneben werden aber auch andere Frequenzen, wie Pilot- und Hilfsträgerfrequenzen, benötigt, die keine Vielfachen der Steuerfrequenz sind. Diese werden günstigerweise aus den Trägerfrequenzen abgeleitet, wobei Frequenzmischung, -teilung und auch Frequenzvervielfachung zur Anwendung gelangen.

Aus der DE-AS 19 48 567 ist bereits ein Frequenzvervielfacher bekannt, bei dem die geradzahligen und die t/, ungeradzahligen Vielfachen aus einer doppelten Grundfrequenz getrennt entnehmbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Frequenzvervielfacherschaltung zu schaffen, die ebenfalls zwei Ausgänge getrennt nach gerad- und ungeradzahligen Vielfachen besitzt und die einfache Grundfrequenz verarbeiten kann. Außerdem soll der Schaltungsaufwand unter Verwendung von integrierten Schaltungen gering sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird der Frequenzvervielfacher gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß der Ausgang eines Exclusiv-ODER-Gatters mit dem Eingang einer monostabilen Kippstufe verbunden ist, daß deren nichtinvertierter Ausgang, an dem die geradzahligen Vielfachen abnehmbar sind, zugleich an den Eingang einer bistabilen Kippstufe und den ersten Eingang eines NAND-Gatters geführt ist und daß der nichtinvertierte Ausgang der bistabilen Kippstufe sowohl mit dem zweiten Eingang des NAND-Gatters als auch mit dem ersten Eingang eines NOR-Gatters als auch mit dem zweiten Eingang des Exclusiv-ODER-Gatters verbunden ist, an dessen erstem Eingang eine symmetrische Rechteckimpulsspannung mit der zu vervielfachenden Frequenz liegt, daß der zweite Eingang des NOR-Gatters mit dem Komplementärausgang der rnonostabilen Kippstufe verbunden ist und daß die Ausgänge des NAND- und des NOR-Gatters einer Summierschaltung zugeführt sind, an deren Ausgang die ungeradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz entnehmbar sind.

Durch diese Maßnahmen erhält man einen in integrierter Schalttechnik und in einfacher Weise aufgebauten Frequenzvervielfacher mit getrennten Ausgängen der geradzahligen und ungeradzahligen Vielfachen einer Grundfrequenz.

Die monostabile Kippstufe kann dabei mit einem /?C-Glied beschaltet sein, wodurch eine Einstellung der Ausgangsimpulsbreite möglich ist.

Die Summierschaltung kann dabei aus zwei in Reihe liegenden Dioden bestehen, an deren Verbindungspunkt über einen Kondensator die ungeradzahiigen Vielfachen abnehmbar sind.

Durch Einschalten eines Spannungsteilers zwischen den beiden Polen der VersorgungssDannung, wobei der Abgriff des Spannungsteilers an den Ausgang der Summierschaltung geführt ist, ist es möglich, ungleiche Impulshöhen gegenüber der Mittellinie abzugleichen.

Anhand des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 und des Impulsdiagramms nach Fig.2 wird die Erfindung näher erläutert.

Die Schaltung besteht aus einem Exclusiv-ODER-Gatter 1, dessen Ausgang mit dem Eingang einer monostabilen Kippstufe MM mit der Außenbeschaltung von einem Widerstand Äund einem Kondensator C(zur Einstellung der Ausgangsimpulsbreite), verbunden ist. Der Ausgang C'der monostabilen Kippstufe Λ/Λ/ist mit dem Eingang einer bistabilen Kippstufe FF(Flip-Flop) verbunden und stellt gleichzeitig den Ausgang für die geradzahligen Vielfachen der Eingangsfrequenz dar. Der Ausgang Dder bistabilen Kippstufe FFist an einen Eingang des Exclusiv-ODER-Gatters 1 geführt; am zweiten Eingang A liegt die zu vervielfachende Frequenz in symmetrischer Rechteckimpulsform an.

Zur Gewinnung der ungeradzahligen Vielfachen ist der Ausgang der monostabilen Kippstufe MM mit einem Eingang eines NAND-Gatters 2 (mit zwei Eingängen) verbunden. Der zweite Eingang des NAND-Gatters 2 ist mit dem Ausgang D'der bistabilen Kippstufe FF verbunden, der auch zum Eingang eines NOR-Gatters 3 (mit zwei Eingängen) führt. Der zweite Eingang des NOR-Gatters 2 ist mit dem Komplemen-

tärausgang der monostabilen Kippstufe MMverbunden. Der Ausgang des NAND-Gatters 2 und der Ausgang des NOR-Gatters 3 sind mit je einem Inverter 4, 5 verbunden, wobei der Ausgang des dem NAND-Gatter 2 nachgeschalteten Inverters 4 mit der Anode einer Diode 6 verbunden ist. Die Kathode der Diode 6 ist mit der Anode einer weiteren Diode 7, mit einem Kondensator 8, dessen anderes Ende den Ausgang; 6 bildet und zwei Widerständen R1, R 2, wobei einer nach + Ub und der andere nach — Ub geschaltet ist, verbunden. Die Kathode der zweiten Diode 7 ist mit dem Ausgang des dem NOR-Gatter 9 nachgeschaiteten Inverters 5 verbunden.

F i g. 2 zeigt das dazugehörige Impulsdiagramm. Die monostabile Kippstufe MM wird von der, in symmetrischer Rechteckform anliegenden, zu vervielfachenden Frequenz /0 abwechselnd mit der positiven und negativen Flanke über einen Eingang A des Exclusiv-ODER-Gatters 1 angesteuert Dadurch erl.ält man am Ausgang C der monostabilen Kippstufe MM eine Impulsfolge mit der halben Periodendauer. Da die monostabüe Kippstufe MMbeispielsweise nur mit der positiven Flanke ansteuerbar ist, wird eine Umpolung der negativen Flanke der Eingangsfrequenz notwendig. Dies geschieht durch das Exclusiv-ODER-Gatter 1, dessen zweiter Eingang das dazu notwendige Steuersignal D von der bistabilen Kippstufe FF erhält. Die bistabile Kippstufe FF wird von der Rückflanke des Ausgangsimpulses C der monostabilen Kippstufe MM angesteuert. Dadurch ist sichergestellt, daß die Umpolung nicht mit den Flanken der Eingangsfrequenz fa zusammenfällt. Die Breite des Ausgangsimpulses ist mit einem ÄC-Glied (Auüenbeschaltung der monostabilen Kippstufe MM) über beinahe 2 π einstellbar. Wird ein symmetrisches Tastverhältnis eingestellt, erhält man eine Impulsfolge mit 2 f₀ und 6 k, 10 /_a usw. als deren Harmonische. Durch Hintereinanderschalten von zwei solchen Frequenzverdopplern läßt sich ein Frequenzvervielfacher usw. realisieren. Sind Harmonische von 2 nf notwendig, richtet sich die Impulsbreite nach der höchsten gewünschten Harmonischen.

Für die ungeradzahligen Harmonischen (2/7—1) · /0 muß jeder zweite Impuls der am Ausgang C der monostabilen Kippstufe MM erscheinenden Impulsfolge C'in seiner Polarität umgekehrt werden. Dazu ist ein NAND-Gatter 2 und ein NOR-Gatter 3 notwendig. Das NAND-Gatter 2 wird vom Ausgang der monostabüen Kippstufe MM und vom Ausgang der bistabilen Kippstufe FF angesteuert. Dieser steuert auch das NOR-Gatter 3, dessen zweiter Eingang mit dem Komplementärausgang der monostabilen Kippstufe MM verbunden ist. Die bistabile Kippstufe FF steuert die beiden Gatter 2,3 so, daß nur jeder zweite Impuls an deren Ausgängen E und F erscheint und dieser

zueinander um =-7- verschoben sind.
-/0

Das NAND-GiUter 2 liefert die negativen und das NOR-Gatter 3 die positiven Impulse. Beide Impulsfolgen werden in einem Verstärker zusammengeführt. An dessen Ausgängen erhält man somit die ungeradzahligen Harmonischen vcn Z₀.

Als Summierverstärker werden die zwei Inverter 4, 5 verwendet, deren Ausgänge über die zwei in Serie geschalteten Dioden 6, 7 verbunden sind. Die Widerstände Al und /?2 ermöglichen einen Abgleich der Mittellinie, um ungleiche Impulshöhen, bedingt durch Streuungen der Inverter und Dioden, ausgleichen zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Frequenzvervielfacher mit getrennten Ausgängen für gerad- und ungeradzahlige Vielfache der Grundfrequenz mittels mono- und bistabiler Kippstufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Exclusiv-ODER-Gatters (1) mit dem Eingang einer monostabilen Kippstufe (MM) verbunden ist, daß deren nichtinvertierter Ausgang, an dem die geradzahligen Vielfachen abnehmbar sind, zugleich ar. den Eingang einer bistabilen Kippstufe (FF) und den ersten Eingang eines NAN D-Gatters (2) geführt ist, und daß der nichtinvertierte Ausgang der bistabilen Kippstufe (FF) sowohl mit dem zweiten Eingang des NAND-Gatters (2) als auch mit dem ersten Eingang eines NOR-Gatters (3) als auch mit dem zweiten Eingang des Exclusiv-ODER-Gatters (1) verbunden ist, an dessen erstem Eingang eine symmetrische Rechteckimpulsspannung (A) mit der zu vervielfachenden Frequenz (k) liegt, daß der zweite Eingang des NOR-Gatters (3) mit dem Komplementärausgang der monostabilen Kippstufe (MM) verbunden ist, und daß die Ausgänge des NAND- und des NOR-Gatters einer Summierschaltung zugeführt sind, an deren Ausgang die ungeradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz (/0) entnehmbar sind.

2. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die monostabile Kippstufe (MM)mit einem KC-GIied beschaltet ist.

3. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierschaltung aus zwei Inverterstufen (4, 5) besteht und deren Ausgänge über zwei in Reihe liegenden Dioden (6,7) verbunden sind, an deren Verbindungspunkt über einen Kondensator (8) die ungeradzahligen Vielfachen abnehmbar sind.

4. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungsteiler (R 1, R 2) zwischen den beiden Polen der Versorgungsspannung (Ub) liegt, dessen Abgriff an den Ausgang der Summierschaltung geführt ist.