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In seinem Teilerfaktor N = m - n
+ 1.
einstellbarer digitaler Frequenzteiler Die Erfindung betrifft
einen in seinem Teilerfaktor N=m-n+l einstellbaren digitalen Frequenzteiler, der
aus hintereinandergeschalteten, den einzelnen Dekaden des Teilerfaktors zugeordneten
Frequenzzählerstufen besteht. Die Zählerstufen zählen bei diesem Frequenzteiler
jeweils von einer von außen einstellbaren Zahl n bis zu einer für alle Teilerfaktoren
gleichen Endstellung m, und nach Erreichen der Endstellung m wird der Zählereingang
für den (m-n +1)-ten Impuls gesperrt. Der (m-n+1)-te Impuls wird dafür zur Rückstellung
der Zählerstufen in die der Zahl n entsprechende Stellung benutzt und dient gleichzeitig
als Ausgangssignal. Derartige Frequenzteiler sind aus der deutschen Auslegeschrift
1201406 bekannt. Ein Ausführungsbeispiel des bekannten Frequenzteilers zeigt
F i g. 1.
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Es sind hier drei Zählerstufen 1, 2 und 3,
bestehend
aus je vier Flip-Flops, vorgesehen. Die Eingangsfrequenz fE wird durch den
Begrenzer 5
symmetrisch und rechteckig geformt. Sie schaltet die Zählerstufen
über die Leitung k, das Und-Tor 4 und die Leitung t mit ihrer negativen Flanke
jeweils in die nächste Zählstellung. Das Und-Tor 4 wird von dem Flip-Flop
6 über die Leitung r so gesteuert, daß es die Spannungssprünge überträgt.
Hierzu muß die Leitung r auf positivem Potential liegen. Setzt man voraus, daß nur
die Leitungen a, b, e, d, e, f und j
zwischen dem Zähler
und dem Und-Gatter 7 vorhanden sind, werden die Ausgangsleitungen
f und i
des Zählers 3, wenn er die Stellung 900 erreicht
hat, positiv. Nach neunzig weiteren Impulsen erhalten auch die Leitungen
d und e, die Ausgangsleitungen des Zählers 2, positives Potential. Nach dem
997.
Impuls haben auch die Ausgangsleitungen des Zählers 1,
a, b und c, positives Potential erhalten. Der Ausgang s des Und-Gatters
7 ist jedoch immer noch negativ. Beim Auftreten des nächsten Eingangsimpulses
kommt auch die Leitung k von negativem auf positives Potential. Damit erhält
man am Aus-gang s des Und-Gatters 7 positives Potential. Die Rückflanke
des 998. Impulses schaltet den Zähler 1
in die entsprechende Stellung.
Durch den negativen Spannungssprung auf der Leitung k wird auch am Ausgang,
also bei s, des Und-Gatters 7 ein negativer Spannungssprung erzeugt,
der das Flip-Flop 6 in die andere Lage bringt. Damit wird die Ausgangsleitung
p positiv, während r negativ wird. Damit wird von dem Und-Tor 4 kein negativer
Spannungssprung mehr übertragen. Der 999. Impuls bzw. seine Rückflanke kann
also den Zähler nicht mehr weiterschalten. Durch das positive Potential auf der
Leitung p
erhält jedoch nunmehr bei Auftreten des 999. Impulses die
Leitung v über das Und-Gatter 8 positives Potential. Am Ende des
999. Impulses wird durch die negative Flanke auf der Leitung v bewirkt, daß
die Zähler 1, 2 und 3 über die als Weichen arbeitenden Anordnungen
9, 10 und 11 in die Ausgangsstellung n gebracht werden. Diese Ausgangsstellung
ist durch die z. B. von Hand über die Einstellanordnung 12 eingestellte Zahl bestimmt.
Durch den 999. Impuls wird gleichzeitig aber auch bewirkt, daß das Flip-Flop
6 wieder in seine Ausgangsstellung mit positivem Ausgang bei r gebracht wird.
Dadurch wird das Tor 4 für die übertragung von negativen Spannungssprüngen wieder
geöffnet, während das Tor 8 wieder geschlossen wird. Der folgende, also
1000. Impuls schaltet den Zähler in die Stellung n + 1,
und somit beginnt der Zählvorgang von neuem. Es ist hierbei notwendig, allen Flip-Flops
der Zählstufen 1 bis 3 die der Ausgangsstellung des Teilers entsprechende
Stellung aufzuzwingen. Nur so kann man verhindern, daß durch das für die Einstellung
der Ausgangsstellung notwendige Rückkippen eines Flip-Flops in die Ausgangslage
nachgeschaltete, jedoch in Ausgangs- und Endstellung die gleiche Stellung aufweisende
Flip-Flops in die unerwünschte Lage gebracht werden. Um ein unerwünschtes Umkippen
von Flip-Flops zu vermeiden, wäre es auch möglich, während des Einstellens in die
Ausgangsstellung n alle Verbindungen zwischen den Flip-Flops zu unterbrechen. Dann
wäre es nicht notwendig, auch die Flip-Flops, die in der Ausgangs-und Endstellung
gleiche Stellung aufweisen, mit einem Rückstellsignal zu beaufschlagen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die bekannte
Schaltung zu vereinfachen und insbesondere zu vermeiden, daß auch den Flip-Flops,
die in der Ausgangsstellung n und
Endstellung m die gleiche Lage
aufweisen, bei Endstellung der der Zahl n entsprechenden Stellung mit dem entsprechenden
Signal beaufschlagt werden müssen bzw. alle Verbindungen zwischen den Flip-Flops
aufgetrennt werden müssen.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß zwischen die Ausgänge der bei
der Endstellung rn aus der Ausgangslage gekippten Flip-Flops und die Eingänge der
unmittelbar folgenden Flip-Flops Gatter eingeschaltet sind, die über ihren
zweiten Eingang nur dann gesperrt werden, wenn jeweils alle gegenüber dem betrachteten
Flip-Flop, an dessen Ausgang ein Gatter angeschaltet ist, eine größere Wertigkeit
aufweisenden Flip-Flops die der Endstellung m entsprechende Lage erreicht haben.
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An Hand des Ausführungsbeispiels der F i g. 2 der Zeichnung
soll die Erfindung näher erläutert werden. Es sind hier nur zwei Zählerstufen, bestehend
jeweils aus den Flip-Flops 12 bis 15 bzw. 16 bis 19
vorgesehen,
denen je eine Dekade des Teilerfaktors zugeordnet ist. Ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel
der F i g. 1 wird mit den hier aufgeteilten Und-Gattern 7a bis 7c festgestellt,
wann die Flip-Flops die Endstellung m erreicht haben. Ist diese erreicht, so gibt
das Und-Gatter 7 c eine Spannung ab, durch die das Tor 4, das hier einen
negierten Eingang aufweist, gesperrt, dagegen das Tor 8
geöffnet wird. Der
(m-n+1)-te Impuls seit der letzten Ausgangsstellung n des Zählers läuft über das
Tor 8 und den Verstärker 20 und veranlaßt über die Und-Gatter 21
a bis 21 h, daß die Flip-Flops, die in der Endstellung m eine andere Lage
aufweisen als bei der Ausgangsstellung n, in die der Ausgangsstellung entsprechende
Lage gekippt werden. Welchen Flip-Flops hierbei eine Spannung zugeführt werden muß,
hängt einmal von der festliegenden Endstellung m des Zählers, aber auch vom wählbaren
Teilerfaktor N, also von der Ausgangsstellung n ab.
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Bereits oben wurde angenommen, daß bei dem gewählten Ausführungsbeispiel
sich in der Endstellung m nur die Flip-Flops 12, 15, 16 und 19 in
der von der Ausgangslage verschiedenen Lage befinden, dagegen die anderen Flip-Flops
in Ausgangslage sind. Muß nun beispielsweise das Flip-Flop 16 beim Rückstellen
in die Ausgangsstellung in seine Ausgangslage (0-Lage) gebracht werden, was durch
den (m-n+1)-ten Impuls am Eingang der Und-Schaltung 21 e sowie der am zweiten Eingang
dieser Und-Schaltung liegenden, auf Grund der Einstellung des Teilerfaktors vorhandenen
Spannung geschieht, so würde durch das Rückkippen des Flip-Flops 16 in die
Ausgangslage das Flip-Flop 17, wenn es nicht sowieso mit einer Einstellspannung
beaufschlagt wird, gekippt werden. Damit käme eine falsche Einstellung der Ausgangsstellung
zustande. Derartige Fehleinstellungen können nur bei den Flip-Flops auftreten, die
unmittelbar auf Flip-Flops folgen, die in der Endstellung m eine von der Ausgangsstellung
(0-Stellung) verschiedene Stellung aufweisen und außerdem in die Ausgangslage gekippt
werden müssen.
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Wie bereits vorne erwähnt, ist es Aufgabe der Erfindung, die Möglichkeit
einer derartigen Fehleinstellung zu vermeiden, wobei der Aufwand möglichst gering
sein soll. Erfindungsgemäß werden hierzu zwischen die Ausgänge der Flip-Flops, die
sich in der Endstellung m in der von der Ausgangslage (0-Lage) der Flip-Flops verschiedenen
Lage (also L-Lage) befinden und die unmittelbar folgenden Flip-Flops Gatter eingeschaltet,
die über ihren zweiten Eingang nur dann gesperrt werden, wenn jeweils alle gegenüber
den betrachteten Flip-Flops eine größere Wertigkeit aufweisenden Flip-Flops ihre
Endstellung erreicht haben. Für die Flip-Flops in der Zeichnung bedeutet dies, daß
durch das Gatter nur dann die Zufuhr weiterer Impulse verhindert wird, wenn die
von dem betrachteten Flip-Flop rechts liegenden Flip-Flops ihre Endstellung erreicht
haben; das bedeutet für das Flip-Flop 16, daß die drei Flip-Flops
17, 18 und 19 in der der Endstellung entsprechenden Lage sein müssen.
Bei der gewählten Endstellung m sind diese drei Flip-Flops in der der Endstellung
entsprechenden Lage, wenn das Flip-Flop 19 in die von der Ausgangslage verschiedene
Lage gekippt wird. Aus diesem Grunde genügt es, das zwischen Ausgang des Flip-Flops
16 und Eingang des Flip-Flops 17 liegende Gatter 24 dann zu sperren,
wenn das Flip-Flop 19 in die von der Ausgangslage verschiedene Lage gekippt
wird. Das Gatter 24 ist hier als sogenanntes Nor-Gatter ausgebildet. Es wird durch
die positive Spannung vom linken Ausgang des Flip-Flops 19 her gesperrt.
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Auch das Flip-Flop 15 ist in der Endstellung m in der von der
Ausgangslage verschiedenen Lage (L-Lage). Damit muß auch zwischen Flip-Flops
15
und 16 ein Gatter 25 eingeschaltet werden, das ebenfalls
als Nor-Gatter ausgebildet ist. Gesteuert wird das Nor-Gatter hier von der Spannung
des Und-Gatters 7a, das dann eine positive Ausgangsspannung aufweist, wenn die Flip-Flops
16 bis 19 die der Endstellung entsprechende Lage aufweisen. Schließlich
ist noch ein Nor-Gatter 26 zwischen die Flip-Flops 12 und 13 eingeschaltet.
Dieses Nor-Gatter 26
wird dann gesperrt, wenn neben den Flip-Flops
16
und 19 auch das Flip-Flop 15 (und damit auch die Flip-Flops
13 und 14) die der EndstelIung m entsprechende Lage erreicht haben. Die entsprechende
Steuerspannung ergibt sich am Ausgang des Und-Gatters 7 b. Das Und-Gatter
27 am Eingang des Flip-Flops 13 hat mit der erfindungsgemäßen Einschaltung
von Gattern nichts zu tun. Vielmehr wird dieses Und-Gatter sowie die Rückkopplungsleitung
28 nur benötigt, um die aus den Flip-Flops 12 bis 15
bestehende Zählstufe
zu einer dekadischen Zählstufe zu machen.
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Die Wirkungsweise der Schaltung soll in den folgenden Absätzen erläutert
werden.
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Nach dem 80. Eingangsimpuls. wird bei der gewählten Schaltung
das Flip-Flop 19 aus der Ausgangslage (0-Lage) gekippt. In diesem Augenblick
befinden sich alle anderen Flip-Flops in Ausgangsstellung. Durch das Kippen des
Flip-Flops 19 wird nun das Gatter 24 gesperrt, so daß eine Änderung der Lage
der Flip-Flops 17 bis 19 vom Flip-Flop 16
her nicht mehr möglich
ist. Beim 90. Impuls wird das Flip-Flop 16 in die von der Ausgangslage
verschiedene Lage gebracht. Hierdurch erhält man eine Spannung am Ausgang des Und-Gatters
7a und damit eine Sperrung des Eingangs des Flip-Flops 16.
Der 98.
Impuls bringt Flip-Flop 15 in die von der Ausgangslage verschiedene Lage,
wodurch Gatter 26
gesperrt wird. Schließlich erreicht beim 99. Eingangsimpuls
Flip-Flop 12 seine Endstellung. Hierdurch ergibt sich eine Ausgangsspannung am Und-Gatter
7c sowie eine Sperrung des Gatters 4 und öffnung des Gatters 8. Der
100. Impuls gelangt somit
nicht in den Zähler, sondern wird
zur Rückstellung und als Ausgangsimpuls benutzt.
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Bei der Rückstellung werden die Flip-Flops 12 bis 19 in die
dem eingestellten Teilerfaktor entsprechende Lage gebracht, soweit sie nicht bereits
die entsprechende Lage aufweisen. Wie bereits oben erwähnt, würden die Flip-Flops
12, 15 und 16 dann, wenn sie in ihre Ausgangslage (0-Lage) gebracht
werden müssen, die nachfolgenden Flip-Flops 1-3, 16
bzw. 17, soweit
sie nicht sowieso wegen des gewählten Teilerfaktors in die andere Lage gebracht
werden, aus der bestehenden Lage in die andere Lage kippen.
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Dies wird durch die Gatter 24 bis 26 verhindert. Beim Aufheben
der Sperrung der Gatter nach dem Umkippen der sie sperrenden Flip-Flops kommt ein
Kippen der nachgeschalteten Flip-Flops nicht zustande.
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Damit wurde bei nur geringem Aufwand vermieden, daß Fehleinstellungen
der Ausgangsstellung des Teilers zustande kommen. Trotzdem brauchen nur die Flip-Flops
bei Rückstellung auf die Ausgangsstellung angesteuert zu werden, deren Lage geändert
werden muß. Man kann also den einfachen Aufbau für die Rückstellung gemäß F i
g. 2 benutzen. Durch die Gatter 24 bis 26 wird der Zählablauf und
damit die Teilung selbst nicht gestört. Der Teilerfaktor kann bei der beschriebenen
Schaltung zwischen 1 und 100 gewählt werden. Gegenüber der bekannten
Ausführungsforin gemäß F i g. 1 wird bei der Erfindung nicht nur die Rückstellung
vereinfacht, sondern auch das dort noch notwendige Flip-Flop 6
eingespart.
Wie bereits oben angedeutet, ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von Nor-Gatter
beschränkt. Man kann beispielsweise an Stelle des Nor-Gatters 24 (für positive Logik)
auch ein Oder-Gatter (für negative Logik) verwenden, dem dann neben dem negativen
Ausgangssignal des Flip-Flops 16 noch zur Sperrung die negative Spannung
von Flip-Flop 19 zugeführt wird. Wichtig ist, daß das Gatter ini gesperrten
Zustand am Ausgang ein negatives Potential aufweist, wenn das Flip-Flop durch eine
negative Flanke geschaltet wird, bzw. ein positives Potential aufweist, wenn das
Flip-Flop durch eine positive Flanke geschaltet wird.