DE1193099B - Frequenzteiler mit einem Sperrschwinger - Google Patents

Description

• Frequenzteiler mit einem Sperrschwinger Die Erfindung betrifft einen Frequenzteiler mit einem durch Impulse einer zu teilenden Impulsfolge synchronisierbaren Sperrschwinger.
• Es ist bekannt, Sperrschwinger zum Zwecke der Frequenteilung mit einer zu teilenden Impulsfolge zu synchronisieren. Dabei wird mit Rücksicht auf die Stabilität der Frequenzteilung im allgemeinen über einen Faktor 5 pro Teilerstufe nicht hinausgegangen. Dennoch ist die Stabilität kapazitiver Kippschwinger größer als diejenige von Sperrschwingern, wenn man nicht besondere Maßnahmen zur Erhöhung der Stabilität von Sperrschwingern anwendet.
• Eine solche zusätzliche Maßnahme zur Erhöhung der Stabilität eines mit einem Sperrschwinger ausgerüsteten Frequenzteilers besteht in der Anordnung eines zusätzlichen gedämpften Schwingkreises, in dem der Einfluß von Störimpulsen unschädlich gemacht werden soll. So ist bereits eine Anordnung bekannt, durch die eine bestimmte Zahl von Impulsen einer einlaufenden Impulsfolge einem Kondensator eine bestimmte Schwellwertspannung mitteilt, bei deren Erreichen eine Entladung des Kondensators stattfindet. -Ist die Spannung des Kondensators auf einen bestimmten Wert abgesunken, so wird die Entladung gestoppt und durch die nun wiederum erneut einlaufenden Impulse der Impulsfolge eine erneute Aufladung des Kondensators bis zu dem jeweiligen Schwellwert vorgenommen. Die einzelnen Entladestöße, die bei Erreichen des jeweiligen Schwellwertes auftreten, bilden dabei die Impulse der aus der zu teilenden Impulsfolge neu entstehenden Impulsfolge geringerer Frequenz.
• Da sich die Entladekurve eines solchen Kondensators asymptotisch .einem Endwert nähert, ist es möglich, durch zwischengelagerte Störimpulse das auf eine bestimmte Lade- oder Entladespannung-ansprechende Organ, beispielsweise eine Röhre, schon vor dem Einlaufen der eigentlich notwendigen Impulszahl zum Zünden zu bringen, so daß sich Verschiebungen im Frequenzabstand der geteilten Impulsfolge ergeben. Um dies auszuschalten, ist bei der bekannten Anordnung im Entladekreis des Kondensators ein Resonanzkreis vorgesehen, der bei jedem Entladestoß angestoßen wird und mit einer ihm eigenen Frequenz ausschwingt, so daß nunmehr die Entladekurve des Speicherkondensators einen sinusförmigen Verlauf erhält. Dadurch wird die asymptotische Annäherung der Entladekurve an einen bestimmten Spannungswert vermieden, und nur ein im Nulldurchgang eintreffender Impuls der zu teilenden Impulsfolge vermag durch erneute Zündung der Röhre einen neuen Zählvorgang auszulösen. Aber auch diese bekannte Anordnung mit Sperrschwingern und einem zusätzlichen gedämpften Schwingungskreis für Stabilisierungszwecke erfüllt nicht die an einen hochwertigen Frequenzteiler zu stellenden Bedingungen, weil auch bei einer solchen Anordnung das Teilerverhältnis nicht beliebig groß gemacht werden kann. Dies hängt damit zusammen, daß durch den jeweiligen Entladestromstoß des Speicherkondensators der gedämpfte Schwingungskreis angestoßen wird.
• Die Erfindung, die ebenfalls einen Frequenzteiler mit einem durch Impulse einer zu teilenden Impulsfolge synchronisierbaren Sperrschwinger, bei dem zur Stabilisierung ein zusätzlicher gedämpfter Schwingkreis vorgesehen ist, betrifft, erlaubt ein bedeutend größeres Teilverhältnis, als diese bei den bekannten Anordnungen ohne Beeinträchtigung der Stabilität möglich ist, dadurch, daß der im Eingang des Sperrschwingerkreises liegende, aus der einen Wicklung des Rückkopplungstransformators und einem Kondensator gebildete gedämpfte Schwing kreis dessen Eigenfrequenz mindestens gleich der Wiederholungsfrequenz des freischwingenden Sperrschwingers ist, durch die zu teilende Impulsfolge so synchronisierbar ist, daß der Blockierungskondensator des Sperrschwingers mit der durch die zu teilende Impulsfolge synchronisierten, gedämpften Schwingung des Schwingkreises aufgeladen wird.
• Die Temperaturstabilität der .Anordnung wird in vorteilhafter Weise dadurch günstig beeinflußt, daß das Verhältnis der Windungszahlen des Rückkopplungstransformators so gewählt ist, daß der Blockierungskondensator frühestens nach zwei Schwingungen des Schwingkreises auf die zur Blockierung erforderliche Spannung aufgeladen ist. Aus dem gleichen Grund sind die Dämpfungsmittel im Schwingkreis so gewählt, daß die Schwingungen in der Hälfte der Wiederholungszeit des Sperrschwingers abgeklungen sind. Zweckmäßig verhält sich die Eigenfrequenz des Schwingkreises zur Widerholungsfrequenz des frei schwingenden Sperrschwingers wie 4: 1 Bei Beachtung dieser Regeln kann als stromverstärkendes Element ein gewöhnlicher Germaniumtransistor in dem Sperrschwinger zur Anwendung kommen, ohne daß die Stabilität in unzulässiger Weise beeinträchtigt wird: Die Erfindung unterscheidet sich somit grundsätzlich von der vorbeschriebenen bekannten Anordnung dadurch, daß der zusätzliche Schwingkreis, der aus einem Kondensator und einer Induktivität gebildet wird, im Eingang und nicht im Ausgang des Sperrschwingerkreises liegt. Der Schwingkreis ist somit ein Teil eines aktiven Oszillators, d. h., er benötigt nicht den Anstoß des jeweiligen Ausgangsimpulses, sondern er beginnt bei der Anschaltung der Spannung zu schwingen, und zwar in einer Frequenz, die in dem Takt der einlaufenden zu teilenden Impulsfolge synchronisiert wird. Infolgedessen erfolgt im Gegensatz zu der bekannten Anordnung die Rufladung des Kondensators des Sperrschwingers nicht durch die Impulse der zu teilenden Impulsfolge, sondern durch Schwingungen des Eingangsschwingungskreises, der im Takte der einlaufenden Impulse synchronisiert wird.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F ig . 1 einen Frequenzteiler mit einem Transistorsperrschwinger, F i g. 2 ein Oszillogramm der Spannung am Kollektor des Transistors des Sperrschwingers, F i g. 3 ein Oszillogramm der Spannung an der Basis des Transistors des Sperrschwingers.
• Der in F i g. 1 dargestellte Frequenzteiler enthält einen Transistorsperrschwinger mit Transformatorrückkopplung zwischen der Emitter- und der Kollektorelektrode. Der Blockierungskondensator C1 liegt mit der einen Belegung direkt an einen Pol der Spannung, mit der anderen über den Abgriff eines Potentiometers R 2 und einen ohmschen Widerstand R 1 am anderen Pol der Spannung. Aus der Induktivität L 1 der einen Wicklung W 1 des Rückkopplungstransformators und einem zusätzlichen Kondensator C2 ist ein Schwingkreis gebildet.
• Dem Transistorsperrschwinger ist eine Verstärkerstufe mit dem Transistor T1 in Emitterschaltung vorangeschaltet. Mit dem Ausgang dieser Verstärkerstufe ist der Kondensator C2 des Schwingkreises verbunden, während der Eingang der Verstärkerstufe über eine Begrenzerschaltung aus den beiden antiparallelen Dioden D 1 und D 2 mit der Eingangsklemme E der Frequenzteileranordnung verbunden ist.
• Die Ausgangsspannung mit einem der F i g. 2 entsprechenden Verlauf kann an der Klemme A abgenommen werden. Die Betriebsspannung wird dem Frequenzteiler zur Erhöhung der Temperaturstabilität des Teilungsfaktors über den Heißleiter H zugeführt.
• Ohne den Kondensator C2 würde der Transistorsperrschwinger in bekannter Weise mit einer durch die Zeitkonstante für die Entladung des Blockierungskondensators C 1 über den Abgriff des Potentiometers R 2 und den ohmschen Widerstand R 1 bestimmten Wiederholungsfrequenz schwingen. Mit dem Potentiometer R 2 kann die folgenden mit F1 bezeichnete Wiederholungsfrequenz des Sperrschwingers eingestellt werden.
• Der Frequenzteiler steht unter dem Einfluß von drei in geeigneter Weise abgestuften Frequenzen, nämlich der Folgefrequenz F3 der zu teilenden Impulsfolge, der Resonanzfrequenz F2 des bereits erwähnten Schwingkreises und der Wiederholungsfrequenz F 1 des Sperrschwingers. Ein Optimum an Stabilität des Frequenzteilers bei einem Teilungsfaktor 20 wird z. B. erreicht, wenn sich die verschiedenen Frequenzen F3: F2: F1 wie 20:4:1 verhalten.
• Günstig beeinflußt wird die Stabilität des Frequenzteilers weiterhin durch eine geeignete Wahl des übersetzungsverhältnisses (W 11 W 2) des Rückkopplungstransformators sowie der Dämpfungsmittel im Schwingkreis, wie im folgenden unter Bezugnahme auf die F i g. 2 und 3 erläutert wird: Durch die Impulse der zu teilenden Impulsfolge werden primär die Schwingungen des gedämpften Schwingkreises, zugleich damit durch die Wirkung der Rückkopplung aber auch die Schwingungen des Sperrschwingers synchronisiert. Das Übersetzungsverhältnis des Rückkopplungstransformators ist so gewählt, daß der Blockierungskondensator C1, der während der ersten Leitfähigkeitsperiode des Transistors T2 auf die Spannung U1 aufgeladen wurde und sich bis zum Zeitpunkt t1, dem Beginn der zweiten Schwingungsperiode des Schwingkreises, über den am Potentiometer R 2 abgegriffenen Widerstand und den ohmschen Widerstand R 1 auf die Spannung U2 entladen hatte, auch während der zweiten Schwingungsperiode den Transistor T2 noch nicht gesperrt hält. Der Blockierungskondensator C1 wird jetzt vielmehr auf die Spannung U3 aufgeladen. Erst die Spannung U4 nach der zweiten Schwingungsperiode t2 genügt, um den Transistor trotz der Rückkopplungsspannung bis zum Zeitpunkt t3 gesperrt zu halten. Die Schwingungen des Schwingkreises klingen nunmehr etwa in der Hälfte der Wiederholungszeit des Sperrschwingers ab. Im Oszillogramm der Spannung am Kollektor des Transistors T2 sind ferner die durch den Transistor T1 verstärkten Impulse der zu teilenden Impulsfolge erkennbar.

Claims (8)

1. Patentansprüche: 1. Frequenzteiler mit einem durch Impulse einer zu teilenden Impulsfolge synchronisierbaren Sperrschwinger, bei dem zur Stabilisierung ein zusätzlicher gedämpfter Schwingkreis vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der im Eingang des Sperrschwingerkreises liegende, aus der einen Wicklung(W1) des Rückkopplungstransformators und einem Kondensator(C2) gebildete gedämpfte Schwingkreis, dessen Eigenfrequenz (F2) mindestens gleich der Wiederholungsfrequenz (F1) des frei schwingenden Sperrschwingers ist, durch die zu teilende Impulsfolge so synchronisierbar ist, daß der Blockierungskondensator (C1) des Sperrschwingers mit der durch die zu teilende Impulsfolge synchronisierten, gedämpften Schwingung des Schwingkreises (W1, C2) aufgeladen wird.
2. 2. Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Windungszahlen (W 11 W 2) des Rückkopplungstransformators so gewählt ist, daß der Blockierungskondensator (C 1) frühestens nach zwei Schwingungen des Schwingkreises auf die zur Blockierung erforderliche Spannung (U4) aufgeladen ist.
3. 3. Frequenzteiler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmittel im Schwingkreis so gewählt sind, daß die Schwingungen in der Hälfte der Wiederholungszeit des Sperrschwingers abgeklungen sind.
4. 4. Frequenzteiler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Eigenfrequenz (F2) des Schwingkreises zur Wiederholungsfrequenz (F1) des frei schwingenden Sperrschwingers wie 4:1 verhält.
5. 5. Frequenzteiler nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß als stromverstärkendes Element im Sperrschwinger ein Germaniumtransistor (T 2) Verwendung findet.
6. 6. Frequenzteiler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C2) des Schwingkreises mit dem Ausgang eines Verstärkers (T1) verbunden ist, der durch die Impulse der zu teilenden Impulsfolge ausgesteuert wird.
7. 7. Frequenzteiler nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungszeitkonstante des Blockierungskondensators (C1) und damit die Wiederholungsfrequenz des Sperrschwingers mit einem Potentiometer (R2) einstelbar ist.
8. 8. Frequenzteiler nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sperrschwinger die Betriebsspannung über einen Heißleiter (H) zugeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 493 517, 2 983 878; B. Chance u. a., »Wareforms«, Mc Graw Hill Book Comp., New York, Toronto, London, 1949, S. 595 bis 599.