DE2400394C3

DE2400394C3 - Schaltungsanordnung zur digitalen Frequenzteilung

Info

Publication number: DE2400394C3
Application number: DE2400394A
Authority: DE
Inventors: Gert Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Schroeder
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1974-01-05
Filing date: 1974-01-05
Publication date: 1981-09-03
Also published as: US3976946A; JPS50115460A; DE2400394B2; FR2257179A1; GB1487966A; DE2400394A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Schaltung ist bekannt aus der US-PS 36 14 631. Mit dieser bekannten Schaltung können nicht nur ganzzahlige Teilerzahlen, sondern auch gebrochene rationale Teilerzahlen realisiert werden. Der Teilerfaktor des ersten Frequenzteilers wird dabei auf den ganzzahligen Teil der Teilerzahl eingestellt, und die Auswahlschaltung erzeugt Ausgangssignale entsprechend dem restlichen Bruchteil der Teilerzahl.

In manchen Fällen, beispielsweise bei der Darstellung frequenzanaloger Meßwerte, muß eine Ausgangsfrequenz erzeugt werden, die gleich einer vorgegebenen Frequenz ist. Dies kann leicht durch entsprechende Einstellung der beiden Frequenzteiler in der bekannten Schaltung geschehen. Dafür muß die vorgegebene Frequenz genau bekannt sein, beispielsweise durch entsprechend genaue Messung. Dies bedeutet jedoch einen erheblichen Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der auf möglichst einfache Weise eine vorgegebene Frequenz sehr genau nachgebildet werden kann, ohne daß diese Frequenz genau bekannt bzw. gesondert gemessen werden muß. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst

Auf diese Weise wird eine vorgegebene Frequenz automatisch genau nachgebildet, ohne daß diese Frequenz selbst bekannt sein muß, wobei diese Frequenz in einem großen Bereich liegen kann. Die Genauigkeit der nachgebildeten Frequenz hängt von der Anzahl der Stufen der Frequenzteiler ab sowie von der relativen Genauigkeit der Eingangsfrequenz, wobei der absolute Wert der Eingangsfrequenz keine Rolle spielt sofern diese Frequenz nur stabil ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine bekannte Schaltungsanordnung zur Frequenzteilung durch von außen einstellbare Teilerzahlen,

Fig.2 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig.!,

F i g. 3 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung

in zur Nachbildung einer vorgegebenen Frequenz unter Verwendung der bekannten Schaltungsanordnung zur Frequenzteilung.

In F i g. 1 ist dem Zähleingang des ersten Frequenzteilers T, der üblicherweise als Zähler aufgebaut ist ein Gatter GS vorgeschaltet Der eine Eingang dieses Gatters erhält die Eingangsfrequenz /j, und der andere Eingang ist über einen Inverter /mit der Auswahlschaltung A verbunden. Die Auswahlschaltung A besteht im wesentlichen ebenfalls aus einem Zähler, dem eine Auswerteschaltung nachgeschaltet ist so daß bei bestimmten, ausgewählten Zählerstellungen ein Ausgangssignal erzeugt wird. Wenn ein solches Ausgangssignal erscheint, wird durch den Inverter / das Gatter GS gesperrt so daß keine Eingangsimpulse mehr zu dem Frequenzteiler Tgelangen können.

De;· Ausgang des Frequenzteilers T, der die zu erzeugende Ausgangsfrequenz f, liefert ist mit dem Zähleingang der Auswahlschaltung A über eine Synchronisierschaltung verbunden, die aus den FHp-Flops Fi und F₂ sowie dem Gatter G\ besteht Diese Synchronisierschaltung ist notwendig, da viele handelsüblichen, als Frequenzteiler verwendeten Zähler nur ein kurzes Ausgangssignal erzeugen, während das Signal zum Sperren des Gatters GS für mindestens eine Impulsperiode der Eingangsfrequenz f\ anstehen muß. Die Synchronisierschaltung arbeitet in folgender Weise: Sobald am Ausgang des Frequenzteilers T ein Signal erscheint das wegen der Summierung vieler Stufenlaufzeiten in dem Teiler gegenüber der auslösenden Flanke der Eingangsfrequenz /ι wesentlich verschoben sein kann, wird das Flip-Flop Fi gesetzt, während das Flip-Flop F₂ noch in der Ruhelage ist so daß das Gatter G\ einen Impuls erzeugt Wenn mit diesem Impuls der Zähler in der Auswahlschaltung A in eine Stellung geht, bei der ein Ausgangssignal erzeugt wird, ist das Gatter GS beim Eintreffen des nächsten Impulses der Eingangsfrequenz f\ gesperrt Mit diesem Impuls wird aber auch das Flip-Flop F₂ gesetzt, so daß das Ausgangssignal des Gatters G\ verschwindet, und damit wird der nächste Impuls der Eingangsfrequenz f\ von dem Gatter GS wieder zu dem Frequenzteiler T durchgelassen.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung soll anhand der F i g. 2 näher erläutert werden. Es sei beispielsweise eine Teilerzahl von 3, 4 vorgesehen, d. h. die Eingangsfrequenz soll durch die Zahl 3,4 geteilt werden. Dann wird der Frequenzteiler T auf die Teilerzahl Ni = 3 eingestellt d.h. der Frequenzteiler liefert bei jedem dritten Eingangsimpuls der Eingangsfrequenz f\ einen Ausgangsimpuls 4 wie in F i g. 2 bei den ersten drei Impulsen dargestellt ist Die Auswahlschaltung A ist nun so eingestellt, daß sie in einem Zyklus von

No = 10 Impulsen

an ihrem Zähleingang, die ja jeweils einem Impuls /„ entsprechen,

/V₂ « 4 Ausgangsimpulse

24 OO

erzeugt und zwar jeweils nach dem dritten, fünften usw. Impuls. Dabei wird jeweils ein Impuls der Eingangsfrequenz /i unterdrückt, und diese Impulse sind in F i g. 2 mit 1, 2 usw. bezeichnet Auf diese Weise sind zehn Perioden der Ausgangsfrequenz f, = 34 Perioden der i Eingangsfrequenz f\, wie aus Fig.2 unmittelbar zu erkennen ist so daß die mittlere Periode der Ausgangsfrequenz wie gefordert 3, 4 Perioden der Eingangsfrequenz umfaßt

Die Leitung R in Fig. 1 ist eine Rücksetzleitung, mittels der alle speichernden Stufen wie die Kippschaltungen F\ und Ft sowie die Zählstufen in der Auswahlschaltung A und dem Frequenzteiler Tauf eine definierte Anfangsstellung, d.h. auf die O-Stellung gebracht werden können.

Diese im Prinzip bekannte Schaltungsanordnung wird nun entsprechend der in Fig.3 dargestellten Schaltungsanordnung ergänzt um eine vorgegebene Frequenz nachzubilden. Im oberen Teil, d. h. oberhalb der strichpunktierten Linie, ist wieder der Freauenzteiler T dargestellt dem die Eingangsfrequenz f\ über ein Gatter GS zugeführt wird, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang der Auswahlschaltung A verbunden ist Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Synchronisierschaltung für die Zählsignale der Auswahlschaltung weggelassen und deren Eingang direkt mit der Ausgangsfrequenz verbunden gezeichnet Die Teilerzahl des Frequenzteilers T kann durch elektrische Signale auf die Zahl Ni eingestellt werden, wie dies bereits bei den Schaltungsanordnungen nach F i g. 1 und μ F i g. 3 angedeutet ist Ebenso kann die Auswahlschaltung A durch elektrische Signale so eingestellt werben, daß sie bei NrStellungen innerhalb des fest vorgegebenen Zyklus von No-Stellungen Ausgangssignale erzeugt Wenn für die Auswahlschaltung ein handelsüblich mit >^r> dem Namen »Binary rate multiplier« bezeichneter Baustein verwendet wird, kann diese Zahl N2 direkt binär kodiert zugeführt werden, und die Auswahlschaltung liefert dann auch automatisch eine entsprechende Ausgangsimpuls^folge mit praktisch optimaler Gleich- ■"> verteilung. Auch bei dem Frequenzteiler T kann in vielen Fällen die Teilerzahl Ni direkt kodiert vorgegeben werden, nämlich wenn die Teilerzahl die Zählerstellung des Frequenzteilers ist auf die er bei Erreichen der O-Stel!ung bzw. der 1-Stellung gesetzt wird. «

Die Signale für diese beiden Zahlen Ni und N2 werden nun durch zwei weitere Zähler Z\ und Z₂ automatisch erzeugt ohne daß das Verhältnis zwischen der nachzubildenden Frequenz und der Eingangsfrequenz bekannt ist Dazu wird die nachzubildende Frequenz f_x auf einen Torzeit-Generator TG gegeben, der zunächst ein Rücksetzsignal erzeugt das die beiden Zähler Z\ und Zi auf die O-Stellung zurücksetzt Danach wird auf einem anderen Ausgang ein Signal erzeugt das das Gaiter GT während einer Zeit von beispielsweise 1000 Perioden der nachzubildenden Frequenz f_x öffnet und während dieser Zeit die Eingangsfrequenz /i auf den Zähleingang des Zählers Zi durchschaltet Der Übertragsausgang des Zählers führt auf den Zähleingang des nächsten Zählers Z\. Wenn der Zähler Zi eine Zählkapazität besitzt die gleich der Zahl der Impulse der nachzubildenden Frequenz /, ist während der der Torzeit-Generator ein Ausgangssignal liefert enthält am Ende dieses Ausgangssignals der Zähler Z\ den ganzzahligen Teil der Teilerzahl, während der Zähler Zi den nach dem Komma stehenden Bruchteil enthält Der Torzeit-Generator TG wird nun abgeschaltet und die beiden Zähler Z\ und Zi als Speicher verwendet Da die Ausgangssignale dieser beiden Zähler mit dem Frequenzteiler T bzw. der Auswahlschaltung A verbunden sind, ist nun die Ausgar.gsfrequenz f, gleich der nachzubildenden Frequenz f_x, auch wenn diese Frequenz bereits nicht mehr vorhanden ist Der Teil der Schaltung oberhalb der strichpunktierten Linie in Fig.4 stellt also die Frequenzteileranordnung dar, während der Schaltungsteil unterhalb der strichpunktierten Linie die Steuerschaltung zur Erzeugung der Teilerzahl bildet

Fig.5 stellt eine Schaltungsanordnung dar, mittels der eine vorgegebene Steuerfrequenz f_s vervielfacht werden kann. Darin wird die von einem spannungsgesteuerten Oszillator VCO erzeugte Eingangsfrequenz f\ auf die eingestellte Frequenzteileranordnung FT gegeben, die beispielsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 oder F i g. 3 entsprechen kann. Die erzeugte Ausgangsfrequenz /, wird in dem Vergleicher V mit der Steuerfrequenz. f_s verglichen und ein der Abweichung entsprechendes Signal erzeugt Da dieses Signal wegen der nicht idealen Gleichverteilung der Ausgangsfrequenz /_a Schwankungen um einen Mittelwert zeigt wird es über einen Tiefpaß Tp dem sppanungssteuerbaren Oszillator VCO zugeführt Das Abweichungssignal des Vergleichers V regelt dann diesen Oszillator so, daß seine Ausgangsfrequenz /i nach Teilung durch die im Frequenzteiler FT eingestellte Teilerzahl gleich der Steuerfrequenz f, ist d. h. diese Steuerfrequenz ist um die im Frequenzteiler eingestellte Teilerzahl vervielfacht worden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1
Patentanspruch:

24 OO 394

Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Ausgangsfrequenz mittels Frequenzteilung durch einstellbare Teilerzahlen einer Eingangsfrequenz, die über ein Gatter dem Zähltakteingang eines ersten Frequenzteilers mit elektrisch einstellbarem Teilerfaktor zugeführt wird, an dessen Ausgang die Ausgangsfrequenz abgenommen wird, die außerdem dem Zähltakteingang eines als einstellbare Auswahlschaltung geschalteten zweiten Frequenzteilers mit elektrisch einstellbarem Teilerfaktor zugeführt wird, wobei der Ausgang der Auswahlschaltung mit dem einen Eingang des Gatters so verbunden ist, daß jedes Ausgangssignal der Auswahlschaltung einen Impuls der Eingangsfrequenz unterdrückt, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale für die Teilerzahl des Teilers (T) und die Auswahl werte der Auswahlschaltung (A) durch zwei in Kaskade geschaltete Zähler (Zi, Z₂) erzeugt werden, wobei mindestens bei dem am Anfang der Kaskade liegenden, die Auswahlwerte erzeugenden Zähler (Z₂) die Kapazität mit der der Auswahlschaltung (A) übereinstimmt und diesem Zähler die Eingangsfrequenz (Zi) über ein Gatter (GT) während einer Zeit zugeführt wird, während der eine der Kapazität dieses Zählers (Z₂) entsprechende Anzahl von Impulsen einer vorhandenen, nachzubildenden Frequenz f/^ eintreffen.