DE3521288C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K23/00—Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains
- H03K23/64—Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains with a base or radix other than a power of two
- H03K23/66—Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains with a base or radix other than a power of two with a variable counting base, e.g. by presetting or by adding or suppressing pulses
- H03K23/667—Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains with a base or radix other than a power of two with a variable counting base, e.g. by presetting or by adding or suppressing pulses by switching the base during a counting cycle
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur digitalen Teilung eines
Eingangstaktes einer vorgegebenen Taktfrequenz in einen Ausgangstakt
einer anderen Taktfrequenz unter Verwendung einer Zähler-
und einer Speicheranordnung, in der in einer entsprechenden
Tabelle aufeinanderfolgend abgespeicherte Einstellwerte für
eine ganzzahlig voreinstellbare und mit dem Eingangstakt schrittweise
um jeweils eine Werteinheit zurückgestellte Zähleranordnung
enthalten sind, wobei diese Zähleranordnung jeweils mit Erreichen
ihrer ursprünglichen Ausgangsstellung einen Taktimpuls des
Ausgangstaktes bewirkt und dabei eine Rückführung der Ausgangsinformation
eines weiteren Zählers auf die Speicheranordnung besteht.
Anordnungen zur Teilung von Taktimpulsfolgen, bei denen digitale
Einheiten verwendet werden, sind bekannt. Diese können beispielsweise
auf der Grundlage sogenannter PLL-Schaltungen aufgebaut
sein. Sie enthalten unter anderem zwei das Teilungsverhältnis
festlegende Teileranordnungen und neben einer digitalen Filtereinheit
eine weitere Einheit, die die Funktion eines spannungsgesteuerten
Oszillators unter Zugrundelegung von digitalen Abläufen
erfüllt. Eine solche Anordnung weist eine dynamische Regelschleife
auf und es wird durch die Dimensionierung der vorhandenen
Filtereinheit ein bestimmter Arbeits- und Dynamikbereich
festgelegt. Darüberhinaus ist grundsätzlich mindestens ein
weiterer Takt notwendig.
Durch die US-PS 40 84 082 ist eine Anordnung zur digitalen Teilung
eines Eingangstaktes bekannt, die unter anderem hierfür eine
Zählanordnung und eine Speicheranordnung verwendet. Um die
Teilung über einen größeren Bereich variieren zu können, wird
ein zusätzlicher Vorteiler eingesetzt, wobei dann Teilungen erst
ausgehend von einem gewissen Grundteilungswert möglich sind. Außerdem
können durch die bekannte Anordnung nur ganzzahlige Teilungen
realisiert werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur digitalen
Teilung eines Eingangstaktes anzugeben, die einen geringen Aufwand
erfordert und eine einfache Einstellbarkeit auf verschiedene
Teileverhältnisse ermöglicht.
Dies wird dadurch erreicht, daß zur Festlegung eines beliebigen
Teilungsfaktors mit jedem Taktimpuls des Ausgangstaktes jeweils
durch Adressierung des nächsten Speicherplatzes der Tabelle
durch dessen Inhalt der nachfolgende und sich gegebenenfalls vom
vorhergehenden unterscheidende Einstellwert für die Zähleranordnung
bereitgestellt und dessen entsprechende Einstellung veranlaßt
wird und daß eine Wiederholung der Adressierfolge durch einen
mit Erreichen des die Periode definierenden letzten Einstellwertes
ausgelösten und den Rücksetzimpuls für den weiteren Zähler
bildenden Impulses bewirkt wird.
Um jedes beliebige Teilungsverhältnis erreichen zu können, wird
also innerhalb eines sich dann wiederholenden Abschnittes keine
grundsätzlich gleichbleibende feste Teilung vorgegeben, sondern
es wird ein Wechsel zwischen verschiedenen Teilungen vorgenommen.
Ein solcher Abschnitt gliedert sich also in verschiedene Teilgruppen,
innerhalb derer nach einer unterschiedlichen Anzahl von
aufgenommenen Eingangstaktimpulsen jeweils ein Ausgangstaktimpuls
entsteht. Die Anzahl der Eingangstaktimpulse, nach denen
innerhalb eines solchen Abschnittes dann jeweils die Ausgangstaktimpulse
geliefert werden, ist als Speicherwert vorgegeben.
Es ist jedes Teilungsverhältnis, das sich durch einen Bruch darstellen
läßt, erreichbar. Sofern das Teilungsverhältnis nicht
bereits als Bruchdarstellung vorgegeben ist, kann jedes als Dezimalzahl
mit einer bestimmten Anzahl von Dezimalstellen nach
dem Komma vorgegebene Teilungsverhältnis in eine Bruchdarstellung
umgewandelt werden. In für sich bekannter Weise kann ein
Polynom gebildet werden, das mit wachsender Gliederzahl der damit
darzustellenden vorgegebenen Dezimalzahl beliebig nahe kommt.
Für die Abteilung des Bruches liefern in der Regel die ersten
zwei Glieder eine ausreichende Genauigkeit. Die Anzahl der insgesamt
tabellarisch abgespeicherten Einstellwerte entspricht
nach einer Weiterbildung der Erfindung dem kleinstmöglichen Nenner
des jeweils als Bruch dargestellten Teilungsverhältnisses
von Eingangstaktimpulszahl zur Ausgangstaktimpulszahl.
Um die gewünschte Teilung zu erreichen, wird also während
des eine Wiederholungsperiode festlegenden Abschnittes,
bezogen auf die darin gebildeten einzelnen Gruppen, der
theoretisch vorzugebende Teilungsfaktor entweder unterschritten
oder überschritten. Die Reihenfolge der einzelnen
Werte wird so gewählt, daß ein möglichst geringfügiger
Jitter entsteht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die
Adressierung der einzelnen Speicherplätze der abgespeicherten
Tabelle durch die jeweilige Ausgangsinformation
eines mit jedem gebildeten Ausgangstaktimpuls
um einen Zählerwert erhöhten weiteren Zähler.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den restlichen
Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand der Figuren dargestellt. Es
sind nur die zum Verständnis erforderlichen Einzelheiten
gezeigt.
Die Fig. 1 zeigt im Blockschaltbild die Anordnung zur
Teilung einer Eingangstaktimpulsfolge.
Die Fig. 2 zeigt Impulsdiagramme der an einzelnen
Schaltungspunkten der Fig. 1 auftretenden
Informationen.
Am Schaltungspunkt a liegt die zu teilende Eingangsimpulsfolge
an. Dieser Eingangstakt kann eine beliebige
Taktfrequenz und auch ein vom Wert 1 abweichendes Impuls/Pausenverhältnis
aufweisen. Die Einheit ET stellt
einen voreinstellbaren Zähler dar, der durch die einzelnen
Impulse der Eingangsimpulsfolge jeweils um einen
Einstellwert zurückgestellt wird. Mit dem Erreichen seiner
ursprünglichen Ausgangslage liefert er einen Ausgangsimpuls
des gewünschten und am Schaltungspunkt b abzunehmenden
Ausgangstaktes. Die Einstellung des voreinstellbaren
Zählers erfolgt über d parallele Leitungen aufgrund der
von der Einheit T gelieferten Ausgangsinformationen.
Die Einheit T stellt einen Speicherbaustein, z. B.
einen ROM-Baustein dar, dessen Speicherplätze einzeln
adressierbar sind. In dem Speicherbaustein T sind nun
jeweils in Form einer Tabelle für bestimmte Teilungsverhältnisse
die einzelnen Einstellwerte für den voreinstellbaren
Zähler ET abgespeichert. Die Auswahl der für
das gewünschte Teilungsverhältnis jeweils maßgebenden
Tabelle wird durch die entsprechenden Aktivierung mindestens
eines der f Steuereingänge bewirkt. Die über
diese Selektionseingänge auszuwählende Tabelle enthält
also einzelne Einstellwerte für den Zähler ET, die bezogen
auf eine vorbestimmte Anzahl der Ausgangsimpulse
mit jedem Ausgangstaktimpuls erneut vorgegeben werden.
Ist diese genannte Anzahl von Ausgangstaktimpulsen erreicht,
so wird beginnend mit dem jeweils ersten Einstellwert
der Inhalt der einzelnen Tabellenspeicherplätze
mit jedem Ausgangstaktimpuls erneut ausgelesen.
Um dies zu ermöglichen, wird jeder Ausgangstaktimpuls
einem digitalen Zähler P zugeführt. Mit jeder Zählerstellung
wird aufgrund der damit entsprechend aktivierten
Ansteuerleitungen e nacheinander jeweils ein Speicherplatz
der als maßgebend ausgewählten Tabelle angesteuert.
Der digitale Zähler P weist neben dem Takteingang
einen Rücksetzeingang R auf. Wird ein bestimmter
Speicherplatz adressiert, so wird gleichzeitig mit der
damit festgelegten Voreinstellung des Zählers ET, der als
programmierbarer Teiler anzusehen ist, am Schaltungspunkt
c ein Impuls erzeugt, der den Rücksetzeingang R des Zählers
P zugeführt wird. Damit wird also jeweils nach einer
vorbestimmten Anzahl von Impulsen des Ausgangstaktes
der Zähler P zurückgesetzt. Beginnend mit dem jeweils
nachfolgenden Impuls des Ausgangstaktes wird dann der
Inhalt der einzelnen Speicherplätze erneut nacheinander
abgefragt. Es ist also damit festlegbar, wie viele
Impulse des Ausgangstaktes zu einer Periode gehören. Dies
ist in gleicher Weise wie die einzelnen Einstellwerte
vorab ggf. durch einfache rechnerische Ableitung
festzulegen. In den Fällen, in denen also aufgrund des
vorgegebenen Teilungsverhältnisses nicht eine ganzzahlige
Anzahl von Eingangsimpulsen jeweils zu einem Ausgangsimpuls
führt, wird im Rahmen der durch eine bestimmte
Anzahl von Eingangsimpulsen vorgegebenen Periode
keine gleichbleibende Teilung vorgenommen. Es ändert
sich also innerhalb einer solchen Periode die Anzahl
der Eingangsimpulse, die jeweils zu einem Ausgangsimpuls
führen. Im Grenzfall wechselt nach jedem Ausgangsimpuls
der Einstellwert für den Zähler ET. Damit wird dann
bezogen auf den nominellen Teilungsfaktor dieser jeweils
über- bzw. unterschritten. In den Fällen, in denen also
der Nenner des als Bruch dargestellten Teilungsverhältnisses
von Eingangstakt zu Ausgangstakt vom Wert 1 abweicht,
werden also sich ändernde Teileinstellungen
festgelegt. Damit kann dann jedes Teilverhältnis, das
sich durch einen Bruch darstellen läßt, realisiert werden.
In der Fig. 2, in der der zeitliche Ablauf einzelner
Signale dargestellt wird, ist in der Zeile a eine am
Schaltungspunkt a anliegende Eingangstaktimpulsfolge
gezeigt. Diese soll beispielsweise im Verhältnis 38/11
geteilt werden. Am Schaltungspunkt b sollen also jeweils
innerhalb von 38 Eingangstaktimpulsen 11 Ausgangstaktimpulse
entstehen. Um dies zu ermöglichen, werden insgesamt
11 Gruppen gebildet, wobei dann durch entsprechende
Einstellung des programmierbaren Teiles ET in fünf
dieser Gruppen nicht mit der sich aus dem Teilungsverhältnis
ergebenden Grundteilung 3, sondern mit 4 geteilt
wird. Um möglichst wenig Jitter zu erhalten, wird aufgrund
dieser vorab getoffenen Festlegung innerhalb des
durch te und ta definierten Zeitraumes abwechselnd mit
dem Faktor 3 und dem Faktor 4 geteilt. Die für die evtl.
Teilungsschritte notwendigen Werte sind für das Ausführungsbeispiel
in der Tabelle, die für dieses gewählte
Teilungsverhältnis von 38 zu 11 maßgebend ist,
abgespeichert. Entsprechend dem Zeitdiagramm in Zeile c
beginnt nach einem Rückstellimpuls für den Zähler P mit
dem Zeitpunkt ta jeweils eine neue Teilungsperiode mit
der Einstellung des programmierbaren Teilers ET beispielsweise
auf den Wert 3. Mit dem dritten Taktimpuls
des Eingangstaktes entsteht somit ein Ausgangsimpuls
mit dem gleichzeitig der Zähler P getaktet wird. Dadurch
wird der nächste Speicherplatz adressiert und
die darin enthaltende Information, in unserem Beispiel
der Einstellwert 4, ausgelesen. Dadurch wird der voreinstellbare
Zähler ET auf diesen Wert eingestellt.
Sind also weitere vier Taktimpulse des Eingangstaktes
eingetroffen, wird erneut ein Impuls des Ausgangstaktes
geliefert und gleichzeitig wiederum mit der Adressierung
des nachfolgenden Speicherplatzes der Tabelle der Zähler
ET auf den darin enthaltenen Einstellwert, beispielsweise
den Wert 3 eingestellt. Dies setzt sich entsprechend
den abgespeicherten Einstellwerten fort, bis mit dem
38. Eingangstaktimpuls nicht nur der 11. Taktimpuls
des Ausgangstaktes geliefert wird, sondern gleichzeitig
ein Rücksetzimpuls für den Zähler P erzeugt wird. Damit
wiederholt sich der geschilderte Ablauf. Für andere
Teilungsverhältnisse wird dann in gleicher Weise innerhalb
einer vorbestimmten Periode zwischen verschiedenen
ganzzahligen Teilungen gewechselt. Dieser Wechsel
muß dabei nicht alternierend erfolgen, sondern es können
auch mehrere gleiche Voreinstellungen nacheinander
vorgenommen werden. Will man beispielsweise das Teilungsverhältnis
10 zu 3 erreichen, so würde der programmierbare
Teiler ET innerhalb einer Periode 3mal
mit 3 und einmal mit 4 teilen.
In den Fällen, in denen das gewünschte Teilungsverhältnis
nicht als Bruchdarstellung, sondern als Zahl mit
mehreren Stellen vorliegt, kann daraus über die Bildung
eines Polynoms eine Bruchdarstellung gewonnen werden.
Das Verhältnis von Eingangstakt zu Ausgangstakt kann
beispielsweise durch das Polynom
dargestellt werden. Dabei stellt dann M eine Grundteilung
dar. Eine solche Darstellung ermöglicht dann eine
einfache Dimensionierung des programmierbaren Teiles
ET, des Zählers P und der Speichereinheit T.
Soll beispielsweise das Teilungsverhältnis π = 3,1415927
sein, so kann bei der Darstellung als Polynom
für die Grundteilung M der Wert 3 gewählt werden. Der
Differenzbetrag zwischen π und diesem Wert 3 ist
0,14159. Dies entspricht in etwa ¹/₇.
Daraus ergibt sich, daß P 1 den Wert 1 und Q den Wert 7
hat. Für den Restbetrag aus (π-3-¹/₇) ergibt sich
-0,00126. Dieser Restbetrag entspricht also -¹/₇₉₁.
Damit hat P 2 den Wert -1 und Q 2 den Wert 791. Das
Teilungsverhältnis π läßt sich also bei einer ausreichenden
Genauigkeit darstellen als: π = 3+¹/₇-¹/₇₉₁.
Unter Zugrundelegung des kleinstmöglichen Nenners ergibt
sich daraus: π = 3+¹⁶/₁₁₃.
Damit ist festgelegt, daß eine Periode bei der vorzunehmenden
digitalen Teilung aus insgesamt 113 Gruppen
besteht. In 16 Gruppen wird nicht mit der angenommenen
Grundteilung 3, sondern mit 4 geteilt. Innerhalb der damit
festliegenden Periode wird der Wechsel in den ganzteiligen
Teilungen so bestimmt, daß der Ausgangstakt
den geringstmöglichen Jitter aufweist.
Als Entlastung des Zählers P und des programmierbaren
Teilers ET kann bei sehr großen Teilungen ein fester
Teiler FT nachgeschaltet sein. Dieser hat gleichzeitig
die Wirkung eines Iterationsgliedes und es kann damit
der sogenannte Jitter reduziert werden. Der Eingangstakt
kann auch der am Ausgang einer Multiplikatorordnung
entstehende Takt sein. Dies ist dann sinnvoll,
wenn die Frequenz des Ausgangstaktes höher sein soll
als die Frequenz des ursprünglichen Eingangstaktes.
Der notwendige Multiplikator kann ein unsymmetrisches
Ausgangssignal liefern. Es kann dabei sowohl die ansteigende
als auch die fallende Taktflanke jeweils einen
Taktimpuls auslösen.
Claims (6)
1. Anordnung zur digitalen Teilung eines Eingangstaktes einer vorgegebenen
Taktfrequenz in einen Ausgangstakt einer anderen Taktfrequenz
unter Verwendung einer Zähler- und einer Speicheranordnung,
in der in einer entsprechenden Tabelle aufeinanderfolgend
abgespeicherte Einstellwerte für eine ganzzahlig voreinstellbare
und mit dem Eingangstakt schrittweise um jeweils eine Werteinheit
zurückgestellte Zähleranordnung enthalten sind, wobei diese
Zähleranordnung jeweils mit Erreichen ihrer ursprünglichen Ausgangsstellung
einen Taktimpuls des Ausgangstaktes bewirkt und
wobei eine Rückführung der Ausgangsinformation eines weiteren
Zählers auf die Speicheranordnung besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Festlegung eines beliebigen Teilungsfaktors mit jedem
Taktimpuls des Ausgangstaktes (b) jeweils durch Adressierung des
nächsten Speicherplatzes der Tabelle (T) durch dessen Inhalt der
nachfolgende und sich gegebenenfalls vom vorhergehenden unterscheidende
Einstellwert für die Zähleranordnung (ET) bereitgestellt
und dessen entsprechende Einstellung veranlaßt wird und
daß eine Wiederholung der Adressierfolge durch einen mit Erreichen
des die Periode definierenden letzten Einstellwertes ausgelösten
und den Rücksetzimpuls (R) für den weiteren Zähler (P)
bildenden Impulses bewirkt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der insgesamt abgespeicherten
Einstellwerte dem kleinstmöglichen Nenner des als Bruch dargestellten
Teilungsverhältnisses vom Eingangstaktimpulszahl zur
Ausgangstaktimpulszahl entspricht.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die der abgespeicherten Tabelle (T)
entnehmbaren Einstellwerte so gewählt sind, daß ein möglichst
symmetrischer Ausgangstakt entsteht.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Adressierung der einzelnen Speicherplätze
der abgespeicherten Tabelle (T) durch die jeweilige Ausgangsinformation
eines mit jedem Impuls des Ausgangstaktes um
einen Zählerwert erhöhten weiteren Zählers (P) erfolgt.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ausgangstakt durch einen
weiteren Teiler (FT) mit einem fest vorgegebenen Teilungsverhältnis
geteilt wird.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Eingangstakt der am
Ausgang einer Multiplikatorenanorndung entstehende Takt ist.
Priority Applications (1)
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DE19853521288 DE3521288A1 (de) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Anordnug zur digitalen teilung eines eingangstaktes |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19853521288 DE3521288A1 (de) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Anordnug zur digitalen teilung eines eingangstaktes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3521288A1 DE3521288A1 (de) | 1986-12-18 |
DE3521288C2 true DE3521288C2 (de) | 1988-06-01 |
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ID=6273227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19853521288 Granted DE3521288A1 (de) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Anordnug zur digitalen teilung eines eingangstaktes |
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DE (1) | DE3521288A1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4084082A (en) * | 1976-10-12 | 1978-04-11 | Fairchild Camera And Instrument Corporation | Programmable counter |
-
1985
- 1985-06-13 DE DE19853521288 patent/DE3521288A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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