DE1491975A1

DE1491975A1 - Einstellbarer Frequenzteiler

Info

Publication number: DE1491975A1
Application number: DE19661491975
Authority: DE
Inventors: Bos Martinus Anton
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1965-02-16
Filing date: 1966-02-12
Publication date: 1969-10-02
Also published as: DE1491975B2; GB1127694A; NL150631B; DK123800B; SE323991B; DE1491975C3; NL6501885A; US3456200A

Description

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"Einstellbarer Frequenzteiler. "

Si· Erfindung bezieht slob auf einen einstellbaren Frequenzteiler zur Teilung der Frequenz eines Hoohfrequenzossillator» durch eine beliebig einstellbare Zahl, der eine einstellbare Iapuleslhlvorriohtung enthalt, die durch' die Kaskadenschaltung einer Anzahl einstellbarer Dekaden und jeder einseinen Dekade zugeordneter Sinstellvorriohtungen gebildet wird.

Solche einstellbaren Frequenzteiler finden u.a. in Frequenzstabilisierungsapparatur für Uultikanalgeneratoren, Anwendung·

Uebliohe einstellbare Frequenzteiler haben eine hBohst zulässige Bingangsfrequenz, die viel niedriger als die höohitzulaesige Eingangsfrequens des entsprechenden nicht einstellbaren Frequenzteilers ist, woduroh z.B. ein nicht einstellbarer ffir Frequenzen bis zu 100 MBs geeigneter Frequenzteiler ist Falle der linstellbarkeit nur für Frequenzen bis au 50 MHs geeignet ist.

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SI· Erfindung bezweckt» einen einstellbaren Frequensteiler der vorerwähnten Art zu schaffen, der den gleichen Frequenzbereich wie der entsprechende nioht einstellbare Frequenzteiler hat, «Mi den Vorteil ergibt, dass »amtliche im Bereich des nicht einstellbaren Frequenzteilers liegenden Frequenzen duroh eine beliebig einstellbare Zahl geteilt werden können.

Der Frequenzteiler nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die der ersten Dekade zugeordnete Einstellvorrichtung duroh eine Steuerschaltung gebildet wird, die wahrend jedes fyklus der Impulszählvorriohtung ein· wählbare Anzahl Ton Einstellungen des W Zyklus der ersten Dekade ermöglicht.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung naher erläutert.

Fig. 1 zeigt blookeohematisoh eine Ausffihrungsform eines Frequenzteilers nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Aueführungsform der ersten Dekade des in Fig. 1 dargestellten Frequensteilers.

Fig. 3 asigt ein· Zustandstabelle der in Fig. 2 dargestellten Dekade.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Ultrahoohfrequensossillator mit einer Frequenz von z.3. annähernd 100 MHs. Ss ist erwünscht, dass die Frequenz des Oszillators durch eine beliebige dezimale Zahl mit einer beliebigen Anzahl von Dezimalen geteilt wird. In Uebereinetimmung mit Fig. 1 ist ein Impulszähler vorhanden, der durch die Kaskadenschaltung einer Anzahl von Dekaden 2, 3 und 4 gebildet wird. Sie Anzahl von Dekaden ist nur beispielsweise auf drei beschränkt und kann nach Bedarf vergrBssert werden. Die Bezugsziffer 5 bezeichnet einen Impulserzeuger, der das Oszillatorsignal in eine Impulereihe umwandelt und dies· Impulsreihe eiern Eingang der ersten Dekade zuführt.

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Jad· Dekade hat noraalerweiee ainan Arbeitazyklua Ton IO Bingangsiapulsen und erseugt wthrand jedes Arbeitssyklus einen Ausgangsimpuls, der la Falle der beiden ersten Dekaden den Singang der folgenden Dekade oder im Falle der dritten Dekade einer nicht näher dargeatellten Iapulsvorriohtung zugeführt wird. Der lapulaeähler hat inegeaaat nomalerweiae einen Arbeitasyklua von 1000 Iapulaen. Der Arbeitszyklus dea üapulaaählera kann auf eine beliebige Ansahl von Iapuleen daduroh eingeatellt werden, daaa nach den Auftreten jedea Auegange impulse β dea Impulseahlers der Arbeitszyklus jeder Dekade einaal auf eine beliebig einstellbare Anzahl von Impulsen herabgeaetat wird· Die beiden eraten Dekaden durohlaufen dann während jedes vollständigen Arbeitszyklus des Impulsählers eine Anzahl von Zyklen von 10 Impuleen und einen Zyklus einer beliebigen Anzahl von Impulsen, während die dritte Dekade lediglich einen fyklus einer beliebigen Ansahl von Iapulaen durchläuft. Sa aei beispielsweise angenommen, dass der Arbeitezyklue der Dekade 2 auf 2 Inpule«, der der Dekade 3 auf 6 Impulse und der der *Dekade 4 auf 4 Impulse eingestellt wird. I_n einfacher VTeise kann dann nachgeprüft werden, daas der Impulszähler einen Arbeitszyklus .von 352 Impulsen hat. Bei dieser Anzahl von Bingangsiapulsen erzeugt die ere te Dekade 36 Auagangeimpulae, die zweite Dekade 4 Ausgangsimpulae und die dritte Dekade gerade 1 Auegangs impuls.

Die Art und Haie·, wie der Arbeitaayklus einer Dekade eingeatellt werden kann, iat von der Bauart der Dekade abhängig. In dieaer Anmeldung werden hauptaäohlioh aua bistabilen Schaltelementen, wie Flip-Flopa, aufgebaute Dekaden betrachtet, wobei die Kombinationen dar Zuatände der Flip-Flopa die verschiedenen Zähllagen der Dekade kennzeichnen. Bai dleeer Art von Dekaden aind noraalerweiae Sehn veraohiedene Zuataadakoabinationan möglich, die nacheinander durchlaufen werden, wann dar Dekade lapulee augeführt werden. Der Arbeitesyklua einer aalohen Dtkada kann beliebig einfeatellt werden, traten·

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dadurch, due die gegenseitigen Verbindungen der bistabilen Elemente geändert werden, oder zweitens dadurch, dass die bistabilen lleeente voreingestellt werdeηι in der Weise, dass sowohl im einen als auoh la anderen Falle eine Anzahl von Zuetandskombinationen überschlagen wird. Im ersten Falle ist zur Herstellung der erwünschten Verbindungen zwischen den bistabilen Elementen eine groese Anzahl von Schaltelementen erforderlich, wahrend in beiden Fellen die hochstzulässige Widerholungsfre^uens der Eingangsimpulse um etwa einen Faktor zwei herabgesetzt wird. Dieser Nachteil äussert sich insbesondere bei der ersten Dekade, die die maximale Frequenz des Oszillators 1 beschrankt, die dadurch von z.B. 100 MHz auf 50 KHz herabgesetzt werden würde.

In Fig. 1 sind die Lineteilvorrichtungen 6 und 7 dargestellt, die den Dekaden 3 bzw. 4 zugeordnet sind und die über eine Leitung 8 die Ausgangeimpulse des Impulszähler empfangen. Diese Einstellvorrich-. tungen kOnnen je in zehn Lagen eingestellt werden, Nach ftapfang jedes Ausgangeimpulses stellt.jede der Einstellvorrichtungen 6 und 7 d·» Arbeitszyklus der zugehBrenden Dekade einmal auf eine der eingestellten Luge entsprechende Anzahl von Impulsen ein. In dem obenerwähnten Zahlenbeispiel wird der Arbeitszyklus der Dskade 3 *uf 6 Impulse und der der Dekade 4 auf 4 Impulse eingestellt. Die Einstellvorriohtungen 6 und 7 können, gleich wie die Dekaden 3 und 4, eine übliche Bauart haben, die hier nicht von wesentlicher Bedeutung ist.

Die Aufmerksamkeit wird nun auf die erste Dekade des

Impulszähler gelenkt, wobei ein neues und günstiges Einstellverfahren angewandt wird, das keine Herabsetzung der hochstzulässige Iepulswiderholungsfrequene herbeiführt. Der ersten Dekade sind eine Einstellvorrichtung 10 und ein Einsteilzähler 9 zugeordnet. Pas neue Einsteilverfahren wird zunächst grundsätzlich an Hand eines Cahlenbeispiels

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beschrieben» wobei angenommen wird, daee die erste Dekade einen Arbeitszyklus hat, der von 10 Impulsen auf 9 Impulsen umgeschaltet werden kann, und umgekehrt. Es sei angenommen, dass der Arbeitszyklus des Impulszlhlers auf 352 Impulse eingestellt werden muss. In diesem Falle wird nach dem neuen Sinstellverfahren der Arbeitszyklus der ersten Dekade wlhrend Jedes Arbeitszyklus des Impulsalhlers aoht Mal· nacheinander auf

9 Impulse eingestellt. Ti&hrend jedes vollständigen Arbeitszyklus des Impulszähler* durchläuft die erste Dekade dann 26 Arbeitszyklen von

10 Impulsen und 6 Arbeitszyklen von 9 Impulsen und erzeugt dabei 36 Ausgangsimpulse. Diese Anzahl ist gerade gleich der Anzahl) die erzeugt

werden v/0rde, wenn die erste Dekade einen Arbeitszyklus von 2 Impulsen λ

und 35 Arbeitszyklen von 10 Impulsen durchlauft.

Eine mögliche Aueführungsform der ersten !Dekade wird nun an Hand der Fig. 2 beschrieben. Diese Dekade enthalt die Schaltstufen

11 - 15» einen Eingang 16, einen Ausgang 17 und einen Steuersignaleingang 18. Die Impulse des Impulserseugers 5 der Fig. 1 werden dem Eingang 16 zugeführt und dem Ausgang 17 werden Impulse entnommen, die der folgenden Dekade zugeführt werden. Die Bezugsziffer 19 bezeichnet eine Unschaltvorrichtung, die in der Figur durch einen ümschaltkontakt dargestellt ist. In der Praxis wird diese Unsohaltvorrichtung mit Hilfe elektronischer Schaltelemente gebildet. Sie Bezugsziffer 20 bezeichnet eine "und"- ' Schaltung, von der einer der beiden Eingänge an den Ausgang der Schaltstufe 13 und der andere Eingang an den Ausgang der Sohaltstufe 14 angeschlossen ist. Sie !^schaltvorrichtung wird derart von einem dem Eingang 18 zugeführten Steuersignal gesteuert, dass die !!»schaltvorrichtung die dargestellte Lag· einnimmt, wenn kein Steuersignal vorhanden int, wahrend die Uhsohaltvorrichtung die andere Lage einnimmt, wenn ein Steuersignal vorhanden ist. In der dargestellten Lage der Umechaltvorrichtung 19 ist der Ausgang der Schaltetufe 14 fiber die ttaschaltvorriohtung an den Eingang der Sohaltstufe 15 angeschlossen» wahrena in der

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anderen Lage der Ausgang der ''und*- Schaltung ^Cr tfbe^r die Qmachaltvorriohtung an den Eingang der 3ohaltstufe 15 angeschlossen ist. Der Ausgang der Schaltstufe 15 ist Über eine Hskehrachaltung 21 an den

der Schaltstufβ 11 angeschlossen, während die Schaltstufen 11 - 14 -

unmittelbar in Kaskade ^esohaltet sind. Der Eingang 16 ist an alle Schaltstufen 11-13 angeschlossen und führt allen Schaltstufen die Eingangsimpulse au. Jede Schaltstufe hat zwei stabile Zustande, die mit O und 1 bezeichnet werden, und erzeugt in diesen Zustanden verschiedene Ausgangssignale, die gleichfalls ait O und 1 bezeichnet werden. Sie Wirkungsweise jeder 3chaltetufe beim Stapfang eines Impulses vom Eingang 16 ist derartig, dass die Schaltstufe in den Zustand 1 versetzt wird, wenn das Eingangssignal ein 1-Signal ist, oder in den zustand 1 stehen bleibt, wenn dieser Zustand bereits einstellt worden ist, wahrend die Schaltstufe in den Zustand O versetzt wird, wenn das Zingangasignal ein O-Signal ist, oder im Zustand O stoben bleibt, wenn die»er Zustand eingestellt worden ist, Ss sei an erster Stelle angenoenen, dasa dem Eingang 1Ö kein Steuersignal zugeführt wird, und weiterhin, dass die Schaltstufen zu einem gewissen Zeitpunkt alle in der O-Lage stehen, wie in der mit der Ziffer O bezeichneten Linie der in Fig. 3 dargestellten Tabelle angegeben ist. In dieser Tabelle gibt jede Linie eine Zuetandakombination der Schaltstufen 1t— 15 an, die eine Zahllage (θ - 9) der Dekade kennzeichnet. Zum betrachteten Zeitpunkt ist lediglich das Eingangssignal der Sohalfstufe 11 ein 1-Signal, welches Signal durca das umgekehrte O-Ausgangssignal der Schaltstufe 15 gebildet wird. Der nftehstfolgende Impuls, der nach de» betrachteten Zeitpunkt dem Hingang 16 zugeführt wird, versetzt die 3chaltstufe 11 in den 1-Zuatand, wahrend alle übrige Sohaltstufen in dem O-Zustand stehen bleiben. Jeder folgend· Singanga— impuls schaltet stets nur eine Schaltstufe um, wobei die Dekade nacheinander die Zahllagen 1-9 durchlauft. Der zehnte Impula nach das

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betrachteten Zeitpunkt versetzt die Dekade von der Zahllage 9 in die Zahllage C. Bann ist ein vollständiger Arbeitszyklus der Dekade, der zum betrichteten Zeitpunkt begann, beendet und fingt ein neuer Arbeitszyklus an.

Der beschriebene Arbeitszyklus ist ein Zyklus von 10 Impulsen und es wird jetzt nachgewiesen, dass der Arbeitszyklus auf einfache Weise auf einen Zyklus von 9 Impulsen herabgesetzt werden kann, ohne dass die günstigen Hochfrequenseigenschaften der Dekade beeintrlchtet werden. 33 sei angenommen, dass zu« Zeitpunkt, zu dem die Dekade von der 21hllage in die Zlhllage 0 versetzt wird, d.h. am Anfang eines neuen Arbeitszyklus, dem Eingang 18 ein Steuersignal zugeführt wird. Die DbsohaltTorriohtung 19 f

sohaltet u·, beTor der folgend· Ilngangsiapuls empfangen wird, und führt nun dem iincjang der Schal tstufe I5 das Ausgangsslgnal. der "und"-Sohaltung 20 zu. Me "und"-Schaltung erzeugt ein 1-Signal, wenn die beiden Singangssignale 1-Signale sind, und erzeugt ein O-Signal, wenn mindestens eines der beiden Singangssignale ein O-Signal ist. Mit Hilfe der in der Fig. 3 dargestellten Tabelle kann dann nachgeprüft werden, dass in der Zahllage 8 zum ersten Mal ein Unterschied »wischen dem Ausgangesignal der "und"-Schaltung 20 und dem Ausgangssignal der Schaltstufe 14 auftritt. In der Zahllage 8 ist das Auegangssignal der "und"-Schaltung ein O-Signal. Der nächstfolgende Eingangsimpuls nach dem Zeitpunkt, zu dem die Dekade '

in die Zlhllage 8 versetzt worden iet, versetzt dann sowohl die Sohaltstufe 14 als auch die Schaltstufe I5 in den O-JSustand, wodurch die Dekade die Zlhllage 9 überschlagt und unmittelbar von der Zlhllage 8 in die Zahllage 0 versetzt wird. Wie an Hand der Tabelle nachgeprüft werden kann, wird im Falle «ines Arbeitszyklus von 9 Impulsen jede der Sohaltstufen jeweils nach 4 oder 5 aufeinander folgenden Lingangsimpulsen umgeschaltet, wahrend in Falle eines Arbeitszyklus von 10 Impulsen diese Umschaltung jeweils nach 5 Eingangsimpulsen stattfindet. Die hBohstzu-1 assige Impulswiderholungsfroviuenz ist für die beiden Falle nahezu g

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Die· iat nioht der Fall, wenn der Arbeitesyklu· beliebig eingestellt werden kann» wobei die SohftlteitsTe* jeweil· naoh 1,2 oder 3 lingang·!«- pulsen umgeschaltet werden. Ia ungünstigsten Fall·, In dwi eine Schaltetufe Ton ewei aufeinander folgenden Singangeimpulsen awei aal usgeaoheltet wird, wird die hochstzulässig· Impulswiderholungsfreciuens erheblioh, nämlioh etwa um einen Faktor 2 herabgesetzt.

Sie in Fig. 1 dargestellt· Kittete llTorrlohtung 10 hat 10 gesondert einstellbare Lagen. Sie Ausgangsimpulse des Impulsslhlers werden fiber die Leitung β der Einstellvorrichtung 10 zugeführt. lach Empfang ein·· Impulses startet die Einstellvorrichtung 10 den Kinetellzähler 9. Der Einstellzähler, ereeugt dann während einer Ansah! aufeinander folgender Arbeitszyklen der Dekade 2 ein Steuersignal und führt die··· Signal dem Eingang 18 der ersten Dekade zu, wodurch die erst· Dekade eine Anzahl aufeinander folgender Arbeitszyklen von 9 Impulsen durchlauft. Sie Anzahl wird durch die Lage der Si net β 11 vorrichtung 10 bestimmt und beim Erreichen dieser^ Anzahl wird der linsteilzähler angehalten. Der Binstellzähler 9 zählt die Arbeitszyklen der ersten Dekade, die eine viel niedrigere, nämlich eine um einen Faktor 10 oder 9 niedrigere, Wiederholungsfrequenz als die Singahgsimpulse der ersten Dekade haben. Dir Einstellaähler kann dann ohne Schwierigkeiten hergestellt «erden und kann die Form eine· linearen Schieberegisters mit 9 Stuf ta aufweisen, wobei beim Erreichen einer beliebigen Stufe die Arbeltewirkung durch ron der Binsteilvorriohtunfe-10 gesteuerte mechanische Kontakte angehalten werden kann.

Das erwähnte Sinstellverfahren hat den zueätaliohen Vorteil, dass die Impulswiederholungafreciuena dar Singangsimpulee der sw· its η Dticade um mindestens einen Faktor 9 niedriger als die Impulswiederholungsfrequenz der Slngangsimpulee der ersten Dekade ist. Sie «weite Dekade kann dann in einfacher und billiger Heise" mit Schaltelementen

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mit weniger günstigen Hoohfrequenzeigenaohaften hergestellt werden.

X· wird bemerkt, das· viele Abarten der in den figuren

I und2 gezeigten Aueftthrungefoxmen mOglioh sind, von denen einige naohetehend kurz beeohrieben werden· Ia ael gleioh wie im Obenatehenden angenommen, daaa der Impulszähler einen Arbeitszyklus von 352 !«pulsen haben muss und daas der Arbeitezyklue der Dekade 4 einaal auf 4 Impulse und der der Dekade 3 auf 6 Impulse eingestellt wird· Sie erete Dekade muss dann wahrend jedes Arbeitszyklus des Impulszähler» 36 Ausgangsimpulse erzeugen. Diese Anzahl kann erzeugt werden, wenn den Ausgange istpul sen der ersten Dekade ein zusätzlicher Impuls hinzugeführt wird und wenn die erste Dekade wahrend jedes Arbeitezyklus dee Impulszähler· zwei mal g einen Zyklus τοη 11 Impulsen durchlauft. Nach dieser Abart wird die erste Dekade derart ausgeführt, dass der Arbeitszyklus von 10 auf 11 Impulse umgeschaltet werden kann, und umgekehrt. Andere Abarten hangen mit der 3auart der ersten Dekade zusammen, die duroh die Kaskadeneohaltung einer «auinaren Zlhlatufe und einer binaren Zahlstufe gebildet werden kann. Dabei kann der Arbeitszyklus in einem Male um 5 Impulse erhöht werden« daduroh, dass ein Ausgangeimpuls der quintren Zahletufe unterdrückt wird, wahrend der Arbeitszyklus in einem Haie daduroh um 5 Iepulee herabgesetzt werden kann, dass den Auegangsimpulsen der ^uinaren Zahletufe ein zusätzlicher Impuls hinzugefügt wird. Wenn es z.B. erforderlich I iet, daae die erste Dekade 8 Zyklen von 11 Impulsen durchlauft, kann das gleiche Ergib nie auoh daduroh erhalten werden, daes ein Ausgangsimpule der luinaren Zahletufe unterdrückt wird und die Dekade drei Zyklen ven

II lapuleen durchlauft. Wenn ee z.B. erforderlioh iet, dase die erste Dekade θ Zyklen von 9 Impulsen durchlauft, kann das gleiche Ergebnis daduroh erhalten werden, dass den Ausgangsimpulsen der quintren Zahletufe ein zusätzlicher Impuls hinzugefügt wird und die Dekade drei Zyklen von 9 Impulsen durchlauft. 3ei allen Abarten iet eine Einste1!Vorrichtung

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vorhanden, die wahrend jedes Arbeitszyklus des Impulszähler» den Arbeitszyklus der ersten Dekade in Abhängigkeit von dem angestrebten Zweok, titiskl oder mehrere Male auf eine Impulsanzahl einstellt, die um eins von der übliohen Anzahl von 10 verschieden ist.

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Claims

PATBHT ANSPHUSCHSi

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Einatellbarer Frequenzteller Kur Teilung der Frequenz eines Hochfrequenzoszillator· durch eine beliebig einstellbare Zahl, der eine einstellbare Impulszahlvorrichtung enthalt, die duroh die Kaskadenschaltung einer Anzahl einatellbarer Dekaden und Jeder einzelnen Dekade zugeordneter Sinstellvorrichtungen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die der ersten Dekade zugeordnete Einstellvorrichtung durch eine Steuerschaltung gebildet wird, die «Ehrend jedes Zyklus der Impulazählvorriohtung eine wählbare Anzahl von Sinstellungen des Zyklus der ersten Dekade ermöglicht.
2. Einstellbarer Frequenzteiler nach Anapruoh 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daas die Steuerschaltung eine an die erste Dekade angeschlossene Zählvorrichtung enthält, die während jedes Zyklus des Impulszählers ein· einstellbare Anzahl von Zyklen der ersten Dekade zählt und die zum Einstellen des Zyklus der ersten Dekade während jedes dieser Zyklen der ersten Dekade ein Steuersignal zuführt.

3* Einstellbarer Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dekade eine auf da· Steuersignal ansprechend· !^schaltvorrichtung Ein Einstellen des «fyklu· der ersten Dekade enthalt. 4« Einstellbarer Frequenzteiler nach einem der vorstehenden

Ansprüche, bei dem die erste Dekade durch eine kombinierte Schaltung·- anordnung bistabil·r Sohaltstufen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, da·· die Anzahl möglicher 2u«tand«kombination*n der bistabilen Schaltstufen auf zwei ganze u» die Einheit verschiedene Zahlen eingestellt werden kann.

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