DE3102782A1

DE3102782A1 - Schaltung zum verzoegern der impulse einer impulsfolge in einem festen verhaeltnis

Info

Publication number: DE3102782A1
Application number: DE19813102782
Authority: DE
Inventors: Takuji Machida Tokyo Sekiguchi
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1980-01-29
Filing date: 1981-01-28
Publication date: 1982-01-28
Also published as: JPH036694B2; DE3152878C2; US4400666A; JPS56106421A; FR2474796B1; GB2068156A; FR2474796A1; DE3102782C2; GB2068156B

Description

Schaltung zum Verzögern der Impulse einer Impulsfolge in einem festen Verhältnis

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Verzögern in einem festen Verhältnis, durch die Impulsintervalle einet" Eingangsimpulsfolge in der Reihenfolge und in Abhängigkeit von ihrem Ergebnis gemessen werden, auch wenn die so gemessenen Impulsintervalle schwanken, so daß eine Ausgangsimpulsfolge erhalten wird, in der jeder Impuls im festen Verhältnis unter Berücksichtigung des unmittelbar vorhergehenden Impulsintervalls verzögert ist.

Seit neuem ist es durch den Fortschritt bei der Digitalisierung von Videobandrecordern (VTR) erforderlich, Zeitsteuerinformationen aus einem Digitalinformationssignal herauszuziehen, das eine Signalform als Aufbereitungscode hat, z. B. den SMPTE-Zeitcode, der gewöhnlich für das Aufbereiten von Videosignalen eingesetzt wird. Im Falle der üblichen Reproduktion von Videorecordern mit fester Bandgeschwindigkeit besitzen die in dem reproduzierten Digitalinformationssignal enthaltenen Taktimpulse gleichmäßige Intervallabstände, so daß es möglich ist, diese Taktimpulse daraus mit Hilfe einer gewöhnlichen Taktreproduktionsschaltung zu gewinnen.

Dagegen werden für die Herausgabe oder Aufbereitung von Videosignalen durch einen Videobandrecorder die Suche von Bildern durch Hochgeschwindigkeitsreproduktion und die Festlegung von Schnitten oder scharfen Überblendungen durch Niedriggeschwindigkeitsreproduktion abhängig von den Forderungen des Herausgebers oder dem Inhalt der Bilder nötig, und außerdem ist eine Reproduktion mit stetig veränderbarer Geschwindigkeit für Wirk-

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samkeit und Annehmlichkeit der Ausgabe unerläßlich. Bei einer derartigen Wiedergabe von einem Videobandrecorder mit variabler Geschwindigkeit haben die in den reproduzierten Aufbereitungscodes enthaltenen Taktimpulse nicht mehr untereinander gleichen Abstand. Außerdem ist bei der Hochgeschwindigkeitswiedergabe vom Videobandrecorder die Bandgeschwindigkeit nicht so exakt gesteuert wie bei Wiedergabe mit normaler Geschwindigkeit, und' außerdem ist der Zeitcode gewöhnlich in Längsrichtung eines Magnetbandes mit einem feststehenden Magnetkopf aufgezeichnet, so daß die Impulsabstände der Taktimpulse, die bei Hochgeschwindigkeitsreproduktion erhalten werden, abhängig von den Schwankungen der Bandgeschwindigkeit ebenfalls schwanken. Folglich: haben die Impulsintervalle der wiedergegebenen Taktimpuise unterschiede vom 100-fachen zwischen Hochgeschwindigkeitswiedergabe und Niedriggeschwindigkeitswiedergabe, so daß eine Taktreproduktionsschaltung benötigt wird, die für eine brauchbar getreue Taktreproduktion sorgt, indem die Taktsteuerung stabil und sicher extrahiert wird, auch wenn die Impulsintervalle in der genannten Weise überaus stark unterschiedlich sind.

Als derartiges Digitalinformationssignal, das sich für die Aufbereitung durch einen Videobandrecorder eignet, bei welchem die Impulsintervalle der wiedergegebenen Taktimpulse in der genannten Weise schwanken, ist ein Digitalinformationssignal der Zweiphasenmodulationstype bekannt, wozu z. B. die Zweiphasen-Abstands tpye, die Zweiphasen-Markierungstype u. dgl. gehören, bei dem die Informationstyp-Daten gesondert zwischen gleich beabstandeten Taktkomponenten angeordnet sind, und Digitalinformationen, die aus "1" und "0" bestehen, werden aufgrund des Vorhandenseins derartiger Informationsbits unterschieden. Es wird häufig ein Digitalinformationssignal dieser Art angewendet, da damit eine getreue Wiedergabe der Information erzielt werden kann, auch wenn die Reproduktion auf unterschied-

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liehe Arten erfolgt, z. B. Hochgeschwindigkeit, niedrige Geschwindigkeit, Umkehrrichtungsreproduktion, mit überaus großen Schwankungen der Taktzeitsteuerung. Aber auch wenn ein Digitalinformationssignal der Biphasenmodulationstype angewendet wird, wird die oben erwähnte Taktreproduktionsschaltung benötigt, um eine stabile und zuverlässige Reproduktion von Taktimpulsen mit variabler Geschwindigkeit zu erhalten.

Für eine stabile und zuverlässige Reproduktion von derartigen Taktimpulsen mit variabler Geschwindigkeit gemäß obigen Ausführungen reicht es aus, die aufeinanderfolgenden Impulsintervalle festzustellen und dann eine Impulsfolge zu bilden, bei der jeder Impuls in einem festen Verhältnis verzögert ist, wobei das unmittelbar vorhergehend festgestellte Impulsintervall aus folgendem Grund berücksichtigt wird.

Die Taktimpulse haben von Natur aus im gewöhnlichen Zustand gleichen Abstand, auch wenn andere Informationsbits individuell zwischen sie eingefügt sind. Im Gegensatz dazu treten Schwankungen der Bandgeschwindigkeit des Videobandrecorders mit einer Dauer auf, die wesentlich langer als die Impulsintervalle ist. Jeder Impuls der Taktimpulsfolge läßt sich dadurch herausziehen, daß er mit einem Auftastsignal (gating signal), welches zwischen zwei aufeinanderfolgende Impulse der Taktimpulsfolge ausgedehnt wird, die mit einem festen Verhältnis in Abhängigkeit von den jeweils vorhergehenden Impulsintervallen verzögert sind, aufgetastet wird entsprechend der Vorhersage, welche auf dem unmittelbar vorangehenden festgestellten Impulsintervall basiert, um Taktimpulse von dazwischenliegenden anderen Informationsbits zu unterscheiden.

Aus obigem Grund ist für eine stabile und zuverlässige Wiedergabe von Taktimpulsen, die in hohem Maße schwankende Impulsintervalle haben, eine mit festem Verhältnis verzögerte Schal-

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tung unerläßlich. Herkömmliche Verzögerungsschaltungen weisen jedoch einen monostabilen Multivibrator oder einen Verzögerungsimpulsgenerator mit einer RC-Zeitkonsfcanten auf, um die verzögerten Impulsa zu erzeugen. Es ist also mit einer herkömmlichen Informationsschaitung nicht möglich, die oben genannte Verzögerung im festen Verhältnis hervorzubringen, um die Verzögerungszeit in Abhängigkeit von Veränderungen der Impulsintervalle in der Impulsfolge mit überaus stark schwankenden Impulsintervallen hervorzubringen.

Um die genannte Verzögerung im festen Verhältnis zu erzielen, ist andererseits eine impulsphasengeführte Logikschaltung bekannt, eine sogenannte PLL-Schaltung, die gewöhnlich zur Bildung eines im festen Verhältnis verzögerten Impulses eingesetzt wird, basierend auf einem mittleren Impulsintervall, oder es wurde eine komplizierte Operationsschaltung traditionsgemäß zur Bildung der im festen Verhältnis verzögerten Impulse, basierend auf dem unmittelbar vorhergehend festgestellten Impulsintervall, eingesetzt. Diese herkömmlichen, im festen Verhältnis verzögernden Schaltungen können jedoch überaus hohe Schwankungen oder Veränderungen der Impulsintervalle, wie sie eingangs genannt wurden, nicht verarbeiten, und sie besitzen außerdem überaus komplizierten Schaltungsaufbau, so daß im praktischen Gebrauch derartige herkömmliche Schaltungen zu wesentlichen Schwierigkeiten und Fehlern führen.

Es liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine im festen Verhältnis verzögernde Schaltung zu schaffen, die einen einfachen Schaltungsaufbau besitzt, um mit ihr stabil und zuverlässig eine verzögerte Impulsfolge zu erzeugen, bei der die Verzogerungszeit in einem festen Verhältnis zu dem unmittelbar vorangehenden Impulsintervall steht. Es wird hier für den weiteren Text der Begriff Pestratenverzögerungsschaltung eingeführt.

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Des weiteren soll eine Festratenverzögerungsschaltung geschaffen werden, die sich zur Bildung einer Taktreproduktionsschaltung eignet, mit der Taktimpulse aus dem reproduzierten Digitalinformationssignal der Biphasenmodulationstype extrahiert werden> indem die Taktzeitgabe daraus festgestellt wird.

Die Festratenverzögerungsschaltung soll überdies geeignet sein, um Taktimpulse aus digitalen Video- und Audiosignalen zu reproduzieren, die bei verschiedenen Geschwindigkeiten wiedergegeben werden, indem die Taktzeitsteuerung daraus ermittelt wird.

Die Festratenverzögerungsschaltung soll sich zur Bildung eines digitalen Frequenzmultiplikators eignen, der eine beliebige integrale Rate der Multiplikation hat.

Ferner besteht das Ziel, eine Festratenverzögerungsschaltung zu schaffen, die für die Bildung einer Frequenzdifferential-Diskriminatorschaltung geeignet ist, welche sich für Frequenzbestimmung in weitem Bereich verwenden läßt.

Folgende Idee liegt der Erfindung zugrunde: aufgrund der Tatsache, daß eine Binärzahl 2ⁿ durch 2^m dadurch geteilt werden kann, daß aufeinanderfolgende Ziffern um m Ziffern nach hinten verschoben werden, wobei η und m ganze positive Zahlen und η > m sind, sofern die Anordnung von aufeinanderfolgenden Binärzahlen von "00...00000" bis "11... 11111" festgestellt ist, wobei die Anordnung von "0" und "1" bei aufeinanderfolgenden Ziffern dieser Binärzahlen in niedrigeren Stellen aus irgendeine bestimmte Ziffer dasselbe Wiederholungsmuster zwischen den Anordnungen von "0" und "1" bei der bestimmten Ziffer haben; die Festratenverzögerung einer Impulsfolge mit Impulsintervallen, welche sich in jedem Augenblick in einer festen Rate im Verhältnis zum unmittelbar vorhergehenden ImpulsIntervall ändert, wird durch Abwärtsschieben von Ziffern des Binärcodes vorgenommen, was einer Zahl von Taktimpulsen der Festrate ent-

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spricht, und dann mittels Feststellen durch mehrere Exklusiv-ODER-Gatter der Koinzidenz zwischen diesen abwärtsverschobenen aufeinanderfolgenden Ziffern und nachfolgenden ursprünglichen aufeinanderfolgenden Ziffern des Binärcodes, womit ein Ausweg gefunden wird, auf den die Impulsfolge mit der festen Rate verzögert werden sollte.

Es folgt eine Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der folgendes dargestellt ist:

Fig. ta und b Blockschaltbilder von Ausführungsbeispielen einer Festratenverzögerungsschaltung bzw. einer differenzierenden und fest verzögernden Schaltung, die in ersterer verwendet wird;

Fig. 2 ein Diagramm von Signalwellenformen an

verschiedenen Schaltungspunkten;

Fig. 3 das Blockschaltbild einer Taktreproduktionsschaltung, die aus Festphasenverzögerungsschaltungen besteht;

Fig. 4 das Diagramm von Signalwellenformen an

verschiedenen Schaltungspunkten der Schaltung nach Fig. 3;

Fig. 5 das Blockschaltbild eines Frequenzmultiplikators, bestehend aus Festratenverzögerungsschaltungen gemäß der Erfindung;

Fig. 6 das Diagramm von Signalwellenformen an

verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 5;

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Fig. 7 das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des digitalen Frequenzmultiplikators , der aus erfindungsgemäßen Festphasenverzögerungsschaltungen besteht?

Fig. 8 das Diagramm verschiedener Signalwellenformen an einzelnen Punkten der Schaltung nach Fig. 7;

Fig. 9 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Frequenzdifferentialdiskriminators, der aus Festratenverzögerungsschaltungen gemäß der Erfindung aufgebaut ist; und

Fig. 10 das Diagramm von Signalwellenformen an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 9.

Zunächst wird das Prinzip der Festratenverzögerung gemäß der Erfindung für die Durchführung der genannten Merkmale erläutert.

Verschiebt man den einer bestimmten Dezimalzahl entsprechenden Binärcode, der sich aus den Ziffern "0" und "1" zu η Binärcode-

zusammensetst
stellen /»in unveränderter Reihenfolge der Ziffern um eine Stelle nach hinten, so entspricht der neue Binärcode einer Dezimalzahl von der Größe der Hälfte der ursprünglichen Dezimalzahl. Das Verschieben eines einer Dezimalzahl entsprechenden Binärcodes nach hinten um zwei Stellen ohne Veränderung der Ziffernfolge von "0" und "1" im Ausgangsbinärcode ergibt einen neuen Binärcode, der einer Dezimalzahl von 1/2² oder einem Viertel der ursprünglichen Dezimalzahl entspricht. Allgemein heißt das, daß, wenn eine Binärziffernfolge, die einer Ausgangsdezimalzahl entspricht, um "m" Stellen rückwärts verschoben wird, wobei m eine positive ganze Zahl kleiner als die genannte Zahl "n" ist, so ergibt sich ein neuer Binärcode, der einer Dezimalzahl von 1/2^m

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mal der Ausgangsdezimalzahl oder deren 2'-ten Teil entspricht. Eine Binärzahl "0...00110", die durch Rückwärtsverschieben um eine Stelle bei unveränderter Ziffernfolge der Ausgangsbinärzahl "0...01100" entsprechend der Ausgangsdezimalzahl "12" entstanden ist, entspricht der neuen Dezimalzahl "6", was die Hälfte der Ausgangsdezimalzahl "12" ist. Verschiebt man den Ausgangsbinärcode "0...01100" bei unveränderter Binärziffernfolge um zwei Stellen rückwärts, so entspricht die neue Binärzahl "0...00011" der Deziitialzahl "3", was ein Viertel der Ausgangsdezimalzahl "12" ist.

Gemäß der Erfindung werden aufeinanderfolgende Ziffern eines Ausgangsbinärcodes, die einer Ausgangsdezimalzahl als Ergebnis eines Zählvorgangs von Taktimpulsen entsprechen, für den Zweck, eine Verzögerungszeit zu erhalten, die durch 1/2 dargestellt wird, nämlich dem 2^m-ten Teil einer Ausgangsdezimalzahl, die einem Zählergebnis einer Anzahl von Taktimpulsen entspricht, welche ein Impulsintervall einer Eingangsimpulsfolge darstellen, gegenüber der Ausgangsdezimalzahl unter Verwendung der oben genannten Beziehungen zwischen Binärzahlen vorübergehend mit Hilfe einer Anzahl von Verriegelungskreisen in der Reihenfolge gespeichert, so wird der verzögerte Binärcode durch Rückwärtschieben von m Stellen der unveränderten Binärziffernfolge des registrierten Binärcodes gebildet, der dann mit dem folgenden Binärcode zu vergleichen ist, der das folgende Ergebnis einer Zählung von Taktimpulsen darstellt. Die erforderliche Verzögerungszeit, die 1/2^m entspricht, nämlich dem 2^m-ten Teil des Impulsintervalls der Eingangsimpulsfolge, läßt sich erhalten, indem Koinzidenz von jeder nachfolgenden Stelle zwischen dem verzögerten Binärcode und dem folgenden Binärcode im Vergleich zwischen diesen beiden festgestellt wird.

Im einzelnen, der obige registrierte, um κι Stellen rückwärtsverschobene Binärcode und der obige folgende Binärcode, die aufeinanderfolgende Ergebnisse von Zählungen von Taktimpulsen

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aufeinanderfolgender Impulsintervalle von Eingangsimpulsenfolgen darstellen, werden einer Anzahl von Exklusiv-ODER-Gattern einzeln in der Reihenfolge ihrer Ziffern zugeführt. Von diesen Exklusiv-ODER-Gattern erhält man bei Koinzidenz an ihren Eingängen "O"-Ausgänge, während "!"-Ausgänge auftreten, wenn die Eingänge di gieren. Wenn aufeinanderfolgende Stellen des nach obigem Muster registrierten und um m Stellen rückwärts verschobenen Binärcodes mit dem obengenannten nachfolgenden Binärcode jeweils übereinstimmen, treten an den Ausgängen aller dieser Exklusiv-ODER-Gatter die Binärziffern "0" auf. Am Ausgang eines mit dem Ausgangssignal dieser Exklusiv-ODER-Gatter beaufschlagten NOR-Gatters tritt bei obiger Koinzidenz "1" auf, was der Fall ist, wenn die Zeitdauer entsprechend 1/2^m, nämlich der m-te Teil des Impulsintervalls der Eingangsimpulsfoige beendet ist, so daß die erforderliche Verzögerungszeit einer festen Rate 1/2 angezeigt wird.

Eine Ausführungsform eines Festratenverzögerungsschaltkreises, mit dem das oben genannte Prinzip der Erfindung realisiert wird, ist in der Fig. 1a dargestellt, während die Fig. 1b eine Einzelheit aus der Fig. 1a wiedergibt und in der Fig. 2 Signalwellen-· formen von verschiedenen Stellen der Schaltung dargestellt sind.

Im Grundaufbau der Festratenverzögerungsschaltung befindet sich ein Impulsgenerator 6, der eine Taktimpulsfolge hervorbringt, die im Vergleich zur Eingangsimpulsfolge, die mit der erforderlichen Festrate verzögert werden soll, ein um Vieles kürzeres Impulsfolgenintervall aufweist, so daß die Taktimpulsfolge für die Logikoperationen der Festratenverzögerung verwendet werden kann. Diese Taktimpulse werden einem Binärzähler 3 zugeführt, und aufeinanderfolgende Stellen a₁, a~, ..., a eines Binärcodes als Ergebnis des Aufzählvorganges dieser Taktimpulse, welche dem Binärzähler 3 zugeführt werden, werden parallel einer zusammengesetzten Verriegelungsschaltung 4 zugeleitet. Die Stel-

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le a., ist dabei die niedrigste, die Stelle a die höchste Stelle.

In Fig. 2, die ein Beispiel von Signalwellenfarmen für den Fall zeigt, bei dem eine Verzögerung in einer Festrate von 1/2 vorgenommen wird, zeigen die Wellenformen (d) , (e), (f) und (g) Beispiele der aufeinanderfolgenden Stellen a.. , a„, a_ und a_d des Binärcodes als Ergebnis der Taktimpulszählung für den obigen Fall.

Allgemein bedeutet dies, einmal abgesehen von dem. obigen Beispiel der Festrate 1/2, bei dem Ausführungsbeispiel der Festratenverzögerungsschaltung nach Fig. 1a, daß ein Digitalinformationssignal der Biphasenmodulationstype am Eingang mit einer Wellenform gemäß(a)in Fig. 2 einem Dirferentialimpulsgeneratcr 1 zugeführt wird, womit eine Folge von Differentialimpulsen gemäß Wellenform (b) in Fig. 2 an jeder Wellenstirn und jeder Wellenrückflanke der Wellenform (a) des Eingangsdigitalinformationssignals erhalten wird, die als Verriegelungssignale und Rückstellimpulse Verwendung finden. Hat dagegen das aus einer Impulsfolge bestehende Eingangsdigitalsignal bereits in jedem Impuls von vornherein eine so geeignete Impulsform, daß diese Impulse als Verriegelungssignale und Rückstellsignale verwendet werden können, wie sie in der Wellenform (b) der Fig. 2 dargestellt sind, dann versteht sich, daß der Differentialimpulsgenerator 1 in der Festratenverzögerungsscnaltung weggelassen werden kann.

Die genannte Folge von Differentialimpulsen wird der zusammengesetzten Verriegelungsschaltung 4 als Verriegelungssignale aber auch der Festverzögerungsschaltung 2 eingegeben, so daß jeder Impuls dieser Folge um eine sehr kleine Spanne verzögert wird, die ausreichend kürzer als das Wiederholungsintervall der genannten Taktimpulse ist, die für den Logikoperationsablauf der Festratenverzögerung benötigt werden, wobei diese Wieder-

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holungsintervalle gleich einer Impulsbreite eines Binärzählerausgangs a₁ der untersten Stelle sind,, wie durch Wellenform (d) in Fig. 2 gezeigt. Die verzögerte Folge von Differentialimpulsen, die von der Festverzögerungsschaltung 2 mit der in Fig. 2 unter Wellenform (c> gezeigten Impulsform abgegeben wird, wird dem Binärzähler 3 als Rückstell- oder Löschimpuis aufgegeben. Dadurch werden, wie aus den Wellenformen (b) und fg) in Fig. 2 hervorgeht, die aufeinanderfolgenden Ziffern a₁, a~, a_ und a. des Binärcodes, der das Ergebnis des Zählvorgangs der Anzahl von Taktimpulsen innerhalb des unmittelbar vorhergehenden Impulsintervalls in der Impulsfolge darstellt, welche vom Binärzähler 3 abgegeben werden, in der zusammengesetzten Verriegelungsschaltung 4 aufgrund der Zuführung des obengenannten Verriegelungssignals registriert und dann als der obengenannte registrierte Binärcode b.. , b_, b und b. ausgelesen, und außerdem wird unmittelbar im Anschluß daran der Binärzähler 3 durch die Zuführung des genannten Rückstellimpulses gelöscht, so daß der ZählVorgang der Taktimpulse wiederholt wird, wie es die Wellenformen (d) bis (g) in Fig. 2 zeigen. In diesem Zeitpunkt wird der genannte registrierte Binärcode an den Ausieseklemmen der Verriegelungsschaltung gehalten.

Wie oben erläutert, wird jedes Mal, wenn jeder Impuls der Eingangsimpulsfolge oder der Folge von Differentialimpulsen in den Binärzähler 3 kommt, die genannte Taktimpulszählung wiederholt, um die Eingangsimpulsfolge mit der Festrate von 1/2 zu verzögern. Die aufeinanderfolgenden Ziffern a., a„,-..., a des Binärcodes, die wiederholt durch den Zählvorgang der Taktimpul— se im Binärzähler 3 gewonnen werden, werden den entsprechenden Eingängen einer Anzahl von Exklusiv-ODER-Gattern 5-1, 5-2, ..., 5-n zugeleitet. Andererseits werden die aufeinanderfolgenden Ziffern b.. , b„, . . . ; b des registrierten und um m Stellen rückwärtsverschobenen Binärcodes, die am Ausgang der zusammengesetzten Verriegelungsschaltung 4 bereitstehen, den zweiten Eingängen c., C₂, ..., C_n dieser Exklusiv-ODER-Gatter 5-1, 5-2, ..., 5-n zugeleitet.

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Die aufeinanderfolgenden Ziffern Ίω_λ , b_, . ..., b des von der zusammengesetzten Verriegelungsschaltung 4 gebildeten Binärcodes werden genauer gesagt jeweils um m Stellen nach hinten verschoben, so daß eine um m Ziffern rückwärtsverschobene aufeinanderfolgende Ziffernfolge b.₊ , .b_o , ..., b entsteht, und diese rückwärtsverschobene aufeinanderfolgende Ziffernfolge ^b1+ ' ^2+ ' *""' ^bn ^wird entsprechend den Eingängen c. , c„, ♦.., c _ der Eingänge c. , c-, ..., c zugeführt. Die verbleibenden Eingänge c_ .. , c __,..., c erhalten L-Pegelsignale. Daraus ergibt sich z. B., wenn es erforderlich ist, daß die Taktsteuerung der Eingangsimpulsfolge wie etwa die Folge von Differentialimpulsen, erhalten von dem. Eingangsdigitalinformationssignal in Biphasenmodulation, durch Verzögerung mit der Festrate von 1/2 entnommen wird, nämlich 1/2 des Impulsintervalls der Eingangsimpulsfolge, daß die Eingänge c.., c~/ ...,C_-1 der Exklusiv-ODER-Gatter 5-1, 5-2, ..., 5-n die aufeinanderfolgende Ziffernfolge h₀ , b-,, ..., b zugeführt erhält, während der verbleibende Eingang c mit einem L—Signal beaufschlagt wird.

Wie oben erwähnt, wird der registrierte und um m Stellen rückwärtsverschobene Binärcode, der den Eingängen C₁, c₉, ..., c der Exklusiv-ODER-Gatter 5-1, 5-2, ..., 5-n von der zusammengesetzten Verriegelungsschaltung 4 zugeführt wird, dieser dann eingegeben, wenn das Verriegelungssignal die Wellenform (b) in Fig. 2 hat, und wird dann in dieser Form dort gehalten bis zum Augenblick C in Fig. 2, bei welchem das folgende Verriegelungs-

wx rd signal auf die Verriegelungsschaltung gegeben. Folglich wird, so oft die Taktzeitgabe der Eingangsimpulsfolge , z. B. die Differentialimpulse, welche vom Eingangsdigitalinformationssignal erhalten werden, verändert wird, die Verzögerungszeit mit der Festrate "1/2^m" des resultierenden neuen Impulsintervalls, das durch den um m Stellen abwärtsverschobenen Binärcode bezeichnet wird, an jenen Eingängen der Exklusiv-ODER-Gatter gehalten bis zur nächstfolgenden Veränderung der Taktzeitgabe. Andererseits werden die augenblicklichen,aufeirianderfol-

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genden Ziffern a₁, a₉ , ..., a , die vom Binärzähler 3 abgegeben und direkt den anderen Eingängen der Exklusiv-ODER-Gatter 5-1, 5-2, ..·, 5-n zugeführt werden, in jedem Augenblick auf den neuesten Stand gebracht, denn der Binär zähler 3 wird durch den Rückstellimpuls, der die Wellenform (c) hat, rückgestellt, welcher unmittelbar auf das Verriegelungssignal mit der Wellenform (b) folgt, und der erneute Zählvorgang der Taktimpulse, welche das gegenwärtige Impulsintervall der Eingangsimpulsfolge darstellt, wird wiederholt in Gang gesetzt.

Mit anderen Worten, für den Fall, daß die Eingangsimpulsfolge, die der Festratenverzögerungsschaltung nach der Erfindung zuzuführen ist, aus den Differentialimpulsen besteht, welche aus dem früher beschriebenen Eingangsdigita.linformationssignal erhalten sind, wird der Differentialimpulsgenerator 1 in unmittelbarer Voranstellung zur Festverzögerungsschaltung 2 verwendet.

Die Kombination dieser Schaltungen 1 und 2 läßt sich in der Praxis z. B. gemäß Darstellung der Fig. 1b ausführen. Bei einer Differenzier- und Festverzögerungsschaltung, wie sie in Fig. 1b gezeigt ist, wird das Eingangsdigitalinformationssignal der Wellenform (a) dem Schieberegister 14 eingegeben, dem die genannte Folge von Taktimpulsen mit einem geeigneten Wiederholungsintervall, welches um ein Vielfaches kürzer als das des Eingangsdigitalinformationssignals ist, ebenfalls durch einen anderen Impulsgenerator 15 aufgegeben wird, so daß dadurch das Eingangsdigitalinformationssignal geschoben wird.

Daraus ergibt sich, daß hintereinander verschobene Impulse Q_A, Q , Q und weitere, die vom Schieberegister 14 in Abhängigkeit der aufeinanderfolgenden Signalpegel "1" oder "0" des Eingangsdigitalinformationssignals bei jeder Zeitgabe der genannten Taktimpulse erzeugt werden, welche für das Verschieben eingegeben werden, an zwei entsprechende Exklusiv-ODER-Gatter 16, jeweils zu zweit nacheinander geleitet werden, um das genannte Verriegelungssignal und den genannten Rückstellimpuls zu bilden,

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die dann von diesen Exklusiv-ODER-Gattern 1=6 und 17 abgenommen werden können, wenn deren jeweilige beiden Eingänge sich voneinander aufgrund von Pegelveränderungen unterscheiden, nämlich bei jeder Vorder- und Hinterflanke des Eingangsdigitalinfarmationssignals. Außerdem kann der Impulsgenerator 15 durch eine impulsfolge ersetzt werden, die durch Multiplikation der Taktimpulsfolge vom Impulsgenerator & gebildet wird, oder durch deren unveränderte Zuführung,

In den Exklusiv-ODER-Gattern 5-T, 5-2, ..», 5-n, denen die jeweiligen Augenblickswerte- der aufeinanderfolgenden Ziffern a.. , a-, ..., a vom Binärzähler 3 und die registrierten und um m Stellen rückwärtsverschobenen aufeinanderfolgenden Ziffern b₁ , b₂₊ , ...., b in dieser Reihenfolge zugeführt werden* können die logischen Pegel L von ihren Ausgängen nur dann abgenommen v/erden, wenn die beiden Eingänge gleich sind, während der logische Pegel H an ihren Ausgängen dann auftritt, wenn die beiden Eingänge sich unterscheiden, wie bereits oben beschrieben. Um die um die Festrate 1/2^m verzögerte Ausgangsimpulsfolge der Impulsfolge des unmittelbar vorhergehenden Impulsintervalls zu bekommen, ist es also nötig, daß die registrierten und um irr Stellen nach hinten verschobenen, aufeinanderfolgenden Ziffern b.. , b_ , ..., b und die augenblicklichen aufeinanderfolgenden Ziffern a₁, a~, ..., a _ , die durch das Zählen der Taktimpulse des folgenden Impulsintervalls erhalten werden, miteinander in diesen Exklusiv-ODER-Gattern 5-1, 5-2, ..., 5-n übereinstimmen, um an den Ausgängen dieser Exklusiv-ODER-Gatter L-Pegel oder "0" zu erhalten und damit als Folge Η-Pegel oder "1" am Ausgang des NOR-Gatters 7, das sich anschließt, als festratenverzögerte Impulsfolge zu bekommen.

Beispiel: Für den Fall, daß, wie mit den Wellenformen (b) und (d) bis (g) in Fig. 2 gezeigt, das Zählergebnis der Taktimpulse aus dem unmittelbar vorhergehenden Impulsintervall der Eingangsimpulsfolge, welches vom Binärzähler 3 im Augenblick C,

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wo das Verriegelungssignal dem zusammengesetzten Verriegelungskreis zugeführt wird, den Binärcode ¹¹O'" "01110" entsprechend der Dezimalzahl "14" hat und eine Ausgangsimpulsfolge erzielt v/erden soll, die mit einer Festrate von m = 1 für 1/2^m, nämlich 1/2, verzögert ist, wird der obengenannte Binärcode "O''"01110" in der zusammengesetzten Verriegelungsschaltung 4 verriegelt und dadurch um eine Stelle rückwärtsverschoben, daß die Verbindungsfolge der zusammengesetzten Verriegelungsschaltung 4 mit den sich anschließenden Exklusiv-ODER-Gattern 5 um eine Stelle abwärts verschoben wird, so daß der nun um eine Stelle rückwärts verschobene Binärcode "0"*"00111" entsprechend der Hälfte der ursprünglichen Dezimalzahl "14", nämlich "7", den Eingängen c. , c„, ..., c der Exklusiv-CDER-Gatter 5-1, 5-2, ..., 5-n in dieser Reihenfolge zugeführt wird, während gleichzeitig eine weitere Binärzahl, die sich aus der Zählung der sich anschließenden Taktimpulsfolge ergibt, vom Binärzähler 3, welcher unmittelbar im Anschluß an die Verriegelung der obengenannten vorhergehenden Binärzahl rückgestellt wurde, den anderen Eingängen dieser Exklusiv-ODER-Gatter 5-1, 5-2, ..., 5-n in dieser Reihenfolge zugeführt wird. Als Folge davon v/erden die Ausgangswerte d₁ , d„, ·.-, d dieser Exklusiv-ODER-Gatter 5-1, 5-2, . . . , 5-n nacheinander in Abhängigkeit von der Veränderung des Ergebnisses der Taktimpulszählung verändert, die im Binärzähler mit einem Anfangsbinärcode "0""OOOOO" anfängt, wie dies der Reihe nach für die Wellenformen (h) bis (k) in Fig. 2 dargestellt ist, und wenn dann im Augenblick D die halbe Zeitspanne des unmittelbar vorhergehenden Impulsintervalls der Eingangsimpulsfolge abgelaufen ist, wird das Ergebnis der Taktimpulszählung den neuen Binärcode "0...00111" ergeben, der exakt mit dem zuvor verriegelten und abwärtsverschobenen Binärcode übereinstimmt, so daß alle hintereinanderfolgenden Ziffern d

d , die von dieser Exklusiv-ODER-Gattern 5-1, 5-2,

5-n abgegeben werden, "0" werden oder den logischen Pegelwert L haben, womit die um die Festrate von 1/2 verzögerte benötigte Impulsfolge erhalten wird.

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Für den Fall dagegen, daß das Ergebnis der Taktimpulszählung, die im Augenblick C verriegelt worden ist, den Binärcode "0..,01111" entsprechend einer Dezimalzahl "15" ergibt, kann der um die Festrate von 1/2 verzögerte Ausgangsimpuls in einem Augenblick erhalten werden, wenn ein resultierender Binärcode "0...00111" vorliegt, was der Dezimalzahl "7" entspricht, die durch Abrunden der Hälfte, nämlich "7,5", der Ausgangsdezimalzahl "15" gebildet ist.

In der erfindungsgemäßen Festratenverzögerungsschaltung ist es also möglich, stets stabil und sicher den in einem festen Verhältnis verzögerten Impuls zu bekommen, der gegenüber dem Verriegelungsaugenblick um eine Zeitspanne verzögert ist, die im Ergebnis aus der Multiplikation des unmittelbar vorangehenden Impulsintervalls der Eingangsimpulsfolge und der Festrate oder dem festen Verhältnis entsprechend dem Ergebnis der Taktimpulszählung im Verriegelungsaugenblick entspricht.

Als nächstes wird das Beispiel eines Schaltungsaufbaus einer Taktreproduktionsschaltung gezeigt, die wenigstens zwei erfindungsgemäße Festratenverzögerungskreise enthält, mit welcher Taktimpulse aus einem digitalen frequenzmodulierten Signal wie einem digitalen Informationssignal z. B. <3er Biphasen-Markentype gemäß IEC-Standard extrahiert oder herausgefiltert werden können, welche stark schwankende Impulsintervalle haben? diese Signale werden gewöhnlich für die Ausgabe von Videosignalen durch einen Videobandrecorder verwendet. Die Erläuterung erfolgt anhand der Figuren 3 und 4, von denen letztere Signalwellenformen an einzelnen Stellen der Schaltung zeigt.

Bei der Ausgabe von Videosignalen durch Videobandrecorder schwankt die Reproduktionsgeschwindigkeit dieser Videosignale stark in Abhängigkeit von der Betriebweise, z. B. bei Hochgeschwindigkeitsabspielen (Zeitraffer)_/ langsamem Abspielen (Zeitlupe), Playback und anderen, so daß die Impulsintervalle,

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die in dem reproduzierten Digitalinformationssignal enthalten sind, überaus stark verändert v/erden. Es ist deshalb nötig, die Taktsignale aus dem reproduzierten Digitalinformationssignal zu gewinnen, indem stabil und sicher die Taktinformation aufgrund der nachfolgenden Taktzeitgabe extrahiert wird, die durch Feststellung des unmittelbar vorangehenden Impulsintervalls vorhergesagt wird. Mit einer Taktreproduktionsschaltung in der Ausführung gemäß Fig. 3 können zum Zwecke der Bildung eines Gate-Impulses, der für das Extrahieren der nachfolgenden Taktimpulszeitsteuerung benutzt wird, die durch das unmittelbar vorangehende Impulsintervall der Eingangsimpulsfolge vorhergesagt werden kann, indem sie zwischen aufeinanderfolgenden zwei Impulsen, die jeweils um feste Verhältnisse verzögert sind, gehalten wird, die vordere und die hintere Flanke des Gate-Impulses stabil und sicher durch Bezug auf das Ergebnis der Feststellung des unmittelbar vorhergehenden Inipulsintervalls im Festratenverzögerungskreis nach der Erfindung eingestellt werden.

Z. B. wird für den Fall, daß die Taktimpulsfolge von einem biphasig-modulierten Digitalinformationssignal reproduziert wird, die Taktreproduktionsschaltung gemäß Fig. 3 folgendermaßen betrieben.

Zeitsteuerimpulsgeneratoren 8 und 11, die der differenzierenden und festverzögernden Schaltung nach Fig. 1(b) entsprechen, erzeugen beide Verzögerungssignale und Rückstellimpulse, wie sie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurden,, denn sie sind auf gleiche Weise aufgebaut als Kombination des Differentialimpulsgenerators 1 und der Festverzögerungsschaltung 2 gemäß Fig. 1(a). Ein 1/4-Ratenverzögerungskreis 10 und ein 1/2-Ratenverzögerungskreis 12 sind jeweils als Kombination des Binärzählers 3, der Verriegelungsschaltung 4, der Exklusiv-ODER-Gatter 5 und des NOR-Kreises 6 gemäß Fig. 1(a) aufgebaut, so daß sie eine Eingangsimpulsfolge in den festen Verhältnissen

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ΐ/4 und T/2, bezogen auf das unmittelbar vorhergehende jeweilige Impulsintervallr verzögern.

Ein biphasig-moduliertes Eingangsdigitalinformationssignal entsprechend Wellenform (a^T) in Fig. 4 wird dem Zeitsteueirimpulsgenerator 8 zugeleitet, wodurch Verriegelungssignale und Rückstellimpulse erzeugt werden, die gegenüber jeder Stirn und Rückflanke des Eingangsdigitalinformationssignals leicht verzögert sind, wie dies durch die Wellenform (mj in Fig. 4 angedeutet ist. Diese Verriegelungssignale und Rückstellimpulse werden der "r/i-Ratenverzögerungsschaltung 1Q über einen Gatterkreis 9 eingegeben, und werden dadurch mit der festen Rate 1/4 bezüglich einer Taktimpulsfolge verzögert, die im Eingangsdigitalinformationssignal enthalten ist, wie es in Verbindung mit Fig. 1(a) beschrieben wurde, wozu Operationstaktimpulse vom Impulsgenerator 6 wie bei Fig. 1(a) zugeführt v/erden, womit eine 1/4-Ratenverzögerungsimpulsfoige erhalten wird, wie sie in Fig. 4 durch die Wellenform (n) gezeigt ist. Die 1/4-verzögerte Impulsfolge wird dem Zeitsteuerimpulsgenerator 11 zugeführt, der seinerseits Verriegelungssignale und Rückstellimpulse entsprechend oben aufgrund der im Verhältnis 1/4 verzögerten Impulsfolge hervorbringt. Diese im Verhältnis 1/4-verzögerten Verriegelungssignale und Rückstellimpulse werden dem 1/2-Ratenverzögerungskreis 12 eingegeben, womit diese im Verhältnis 1/4-verzögerte Impulsfolge im festen Verhältnis 1/2 verzögert wird, wozu die Operationstaktimpulse vom Impulsgenerator 6 eingesetzt werden, ähnlich dem oben Beschriebenen. So wird, wie durch Wellenform (p) in Fig. 4 gezeigt, die Impulsfolge mit der festen Rate 3/4 gegenüber der Taktimpulsfolge verzögert, die ursprünglich als Eingangsdigitalinformationssignal aufgenommen wurde.

Die obengenannten, im Verhältnis 1/4-und 3/4-verzögerten Impulsfolgen werden einem Gate-Impulsgenerator 13 zugeleitet, der einen Gate-Impuls erzeugt, dessen Impulsstirn mit der im Ver-

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hältnis 3/4 verzögerten Impulsfolge zusammentrifft, was dem Anschein nach als im Verhältnis 1/4 beschleunigte oder vorverlegte Impulsfolge betrachtet werden kann, und einen Impulsrücken, der mit der im Verhältnis 1/4-verzögerten Impulsfolge zusammentrifft, so daß im Ergebnis eine Impulsbreite entsprechend der Hälfte des unmittelbar vorhergehenden Impulsintervalls der Taktimpulsfolge auftritt, die ursprünglich im Eingangsdigitalinformationssignal enthalten war, was durch Wellenform (q) in Pig. 4 gezeigt ist. Der obengenannte Gate-Impuls wird der Gate-Schaltung 9 auf der Eingangsseite der Taktreproduktionsschaltung zugeleitet. Dadurch kann, wenn einmal der wahre Taktimpuls durch den obengenannten Gate-Impuls getort worden ist, nur die Taktimpulsfolge extrahiert werden, die ursprünglich im biphasig-modulierten Eingangsdigitalinformationssignal gemäß Wellenform (a¹) enthalten war, was durch die Wellenform (m) dargestellt ist. Aus dem Vergleich zwischen den Wellenformen (m) und (q) geht hervor, daß alle in der Eingangsimpulsfolge M ursprünglich enthaltenen Taktimpulse gerade auf einem Gate-Impuls (q) existieren, das eine Impulsbreite von 1/2 des Impulsintervalls hat, und um 1/2 Impulsintervall außerdem verzögert ist, während der übrige Impuls, der die biphasig-modulierte Information darstellt, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gate-Impulsen vorhanden ist. Es ist somit möglich, nur die ursprüngliche Taktimpulsfolge durch die beschriebene Extraktion zu reproduzieren, wie dies durch die Wellenform (£') in Fig. 4 gezeigt ist, während der übrige Informationsimpuls aus der reproduzierten Taktimpulsfolge beseitigt werden kann.

Für den Fall, daß der Gate-Impuls die Impulsbreite von der Hälfte des obigen ImpulsIntervalls hat, das aus den mit den Raten 1/4 und 3/4 verzögerten Impulsfolgen gebildet ist, für die Extraktion ursprünglicher Taktimpulse eingesetzt wird, ist die zulässige Schwankung des Taktimpulsintervalls im Eingangsdigitalinformationssignal + 25 % von diesem. Es ist jedoch auch

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möglich, die zulässige Schwankung des Taktimpulsintervalls durch Ändern des festen Verhältnisses der Verzögerung zu verändern, wenn das die Verhältnisse erfordern. Da die Festratenverzögerung durch die Operationsbehandlung des Binärcodes in der Festratenverzögerungsschaltung gemäß der Erfindung durchgeführt wird, kann die Festratenverzögerung stabil und sicher durch vergleichsweisen einfachen Schaltungsaufbau vorgenommen werden, während, da eine Verzögerung über das Verhältnis 1/2 hinaus nicht durchgeführt werden kann, eine Kombination von wenigstens zwei Festratenverzogerungskrexsen nach der Erfindung zur Durchführung einer Verzögerung von beispielsweise einem Verhältnis 3/4 erforderlich sind.

Damit andererseits das Impulsintervall der Taktimpulsfolge, das in dem festen Verhältnis verzögert werden soll, in einem Bereich zwischen 1/N-mal bis M-mal des reguläi-en Impulsintervalls schwanken darf, d.h./ in einem Bereich, der sich über N χ M-male erstreckt, ist es nötig, Operationstaktimpulse zu verwenden, deren Folgefrequenz 10-mal so hoch wie die höchste Folgefrequenz der Eingangsimpulsfolge/ die im festen Verhältnis verzögert werden soll, liegt, und ferner die Anzahl K von Stellen des Binärcodes, der das Ergebnis der Taktimpulszählung darstellt, durch einen Binärzähler im "wesentlichen folgendermaßen auszuführen:

K £ log₂ (M χ Ν" χ 10) .

Darüber hinaus ist es natürlich für eine Präzisionssteigerung bei der Ermittlung des Impulsintervalls der Eingangsimpulsfolge gegenüber deren Schwankungen erforderlich, eine möglichst hohe Folgefrequenz der Operationstaktimpulse zu wählen und außerdem die Anzahl von Stellen des vom Binärzähler gebildeten Binärcodes möglichst zu steigern.

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Die vorangehende Beschreibung läßt erkennen, daß die erfindungsgemäße Festratenverzögerungsschaltung im wesentlichen von dem Impulsintervall unabhängig ist, d.h. von der Wiederholungsfrequenz der Eingangsimpulsfolge, und sie kann nicht nur für die beschriebene Taktreproduktion sondern für verschiedene anderen Anwendungsfälle eingesetzt werden. So wird als Beispiel ein Frequenzmultiplikator, in welchem die Festratenverzögerungsschaltung nach der Erfindung eingesetzt wird, für eine 2¹-fache Multiplikation der Folgefrequenz einer Eingangsimpulsfolge mit bezug auf die Figuren 5 und 6 beschrieben, die ein Blockschaltbild bzw. die Wellenformen an verschiedenen Punkten des Schaltbildes darstellen. In Fig. 5 sind N-zweifach multiplizierende Stufen jeweils aus ODER-Gattern 20, 22 bzw. 24 und 1/2-Ratenverzögerungskreisen 19, 21 bzw. 23 zusammengesetzt, wobei die ODER-Gatter zum Teil direkt und zum Teil über die Verzögerungskreise die Eingangs inipuls folgen zugeführt erhalten und für eine 2 -fache Multiplikation der Folgefrequenz der Eingangsimpulsfolge in Reihe geschaltet sind. .Bei diesem Schaltungsaufbau wird ein Digitalinformationssignal mit einer Wellenform gemäß (a) in Fig. 6 einem Differentiator 18 zugeführt., der also eine Differentialimpulsfolge mit einer Folgefrequenz f. und einer Wellenform (b) gemäß Fig. 6 abgibt. Diese Differentialimpulsfolge {b) wird der 1/2-Ratenverzögerungsschaltung 19 eingegeben-, die eine um eine Verzögerungszeit t.j/2 verzögerte Impulsfolge abgibt, die der Hälfte des ursprünglichen ImpulsIntervalls t. der Eingangsimpulsfoige (b) entspricht, was durch Wellenform (cj in Fig. 6 gezeigt ist. Aus dem ODER-Gatter 20 kann deshalb eine Impulsfolge mit einem Impulsintervall von t,/2 entnommen werden, wie bei Wellenform (dl in Fig. 6 gezeigt/ wenn dem ODER-Gatter 2Ό die Impulsfolgen (b) und (c) eingegeben werden.

Mit jeder Eingabe der jeweiligen Eingangsimpulsfolge in eine Stufe der Kombination aus 1/2-Ratenverzögerungsschaltung und ODER-Gatter erhält die Ausgangsimpulsfolge ein Impulsintervall, das die Hälfte der Eingangsimpulsfolge beträgt', so daß

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die Wiederholungsfrequenz dem zweifachen der jeweiligen Eingangsimpulsfrequenz entspricht. Durch den Einsatz von N Stufen in Reihenanordnung ist es möglich, eine Ausgangsimpulsfolge mit Impulsintervallen von 1/2 der Eingangsimpulsfolge (b) zu erhalten, oder anders ausgedrückt, eine Ausgangswiederholungsfrequenz f , die den 2 -fachen Wert der Eingangswiederholungsfrequenz f. der Eingangsimpulsfolge (b) hat, wie dies in Fig. 6 mit den Wellenformen (e) bis (h) gezeigt ist.

Ein anderer Anwendungsfall der Festratenverzögerungsschaltung nach der Erfindung ergibt eine andere Art von Frequenzmuitiplikator, indem eine M-fache Multiplikation der Eingangswiederholungsfrequenz durchgeführt wird. Dies ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt.

Bei diesen Beispielen sind N und M positive ganze Zahlen, für die N>M gilt, und außerdem ist K die kleinste positive ganze Zahl mit der Beziehung K >; 2 /M.

In der Schaltung nach Fig. 7 wird eine Eingangsimpulsfolge mit der Wellenform (a) in Fig. 8 und der Folgefrequenz f. einem

"NT - -Lii

derartigen 2 -fachen Frequenzmultiplxkator 27, wie er in Verbindung mit den Figuren 5 und 6 beschrieben worden ist, zugeführt, und sein Ausgangssignal wird dem Eingang eines 1/K-Frequenzteilers 28 zugeführt, der außerdem einen Löscheingang hat, dem die Eingangsimpulsfolge (a) zugeleitet wird, wobei zu beachten ist, daß die ganze Zahl K in geeigneter Weise gewählt wird. Die Eingangsimpulsfolge, die bei (a) in Fig. 8 gezeigt ist, und die 1/K-unterteilte Impulsfolge, die durch die Wellenform (c) in Fig. 8 dargestellt wird, welche vom Teiler 28 abgenommen wird, dem die 2¹-fach multiplizierte Impulsfolge, die mit der Wellenform (b) gezeigt ist, vom Multiplikator 27 zugeführt wird, werden zusammen einem ODER-Gatter 29 eingegeben, das eine Ausgangsimpulsfolge besitzt mit einem Impulsintervall von 1/M der Impulsfolge (a), was in der Wellenform (d) in Fig. 8 gezeigt ist.

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Werden ζ. B. M = 3 und N = 5 gewählt, um die Ausgangsimpulsfolge zu erhalten, deren Wiederholungsfrequenz dem Dreifachen derjenigen der Eingangsimpulsfolge entspricht, nämlich einem Impulsintervall von 1/3 desjenigen der Eingangsimpulsfolge, wie durch die Wellenformen (a) und (d) dargestellt, so wird nach obiger Gleichung ein Faktor K = 11 eingestellt, so daß die Ausgangswiederholungsfrequenz bei Verwendung eines 1/K-Frequenzteilers mit dem Dreifachen der Eingangswiederholungsfrequenz erzielt wird. In der Praxis zeigt sich außerdem, daß die periodischen Phasenschwankungen der multiplizierten Impulsfolge verringert werden können und damit als Ergebnis die Genauigkeit gesteigert werden kann, wenn der Wert der ganzen Zahl K unter der Bedingung, daß die ganze Zahl N entsprechend der Beziehung N>M vergrößert wird, gesteigert werden kann. Folglich ist es möglich, eine beliebig multiplizierte Folgefrequenz, bezogen auf die Eingangsimpulsfolge, zu erhalten.

Als weiteres Beispiel der verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Festratenverzögerungsschaltung wird ein Frequenzdifferentialdiskriminator anhand der Figuren 9 und 10 beschrieben.

Wenn in dem 1/2^m-Ratenverzögerungskreis das feste Verhältnis auf 1/2° = 1 gesetzt wird, in dem m = 0 gewählt wird, dann ergibt sich eine um eine Verzögerungszeit verzögerte Impulsfolge, die dem unmittelbar vorangehenden Impulsintervall der Eingangsimpulsfolge gleich ist. Aufgrund des Vorangehenden ist es möglich, daß der Frequenzdifferentialdiscriminator dadurch verwirklicht wird, daß einem Phasenkomparator die ursprüngliche Eingangsimpulsfolge und die sich ergebende Impulsfolge zugeführt werden, die um die Verzögerungszeit verzögert ist, die gleich dem Impulsintervall ist, um die Schwankung des Differentials der Folgefrequenz der Eingangsimpulsfolge festzustellen.

In der in Fig. 9 dargestellten Schaltung wird eine Eingangsimpulsfolgc, deren Intervalle unterschiedlich lang sind, wie es

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die Wellenform (a) in Fig. 10 zeigt, dem 1/ISI-Frequenzteiler 30 mit positiver ganzer Zahl N zugeführt wird. Der Ausgang des 1/N-Frequenzteilers 30 wird einem Schieberegister 31 eingegeben, das der Reihenfolge nach aufgrund der Eingangsimpulsfolge (a), die ihm zugeführt wird, betätigt wird. Daraus folgt, daß die aufeinanderfolgenden Ausgänge des Schieberegisters 31 N Reihen von Impulsintervallenfolgen darstellen, wobei jede Folge aus allen anderen(N-D-Impulsintervallen in der Eingangsimpulsfolge besteht.

Wenn z. B. die Zahl N drei ist, dann bilden diese drei aufeinanderfolgenden Ausgänge eine erste Serie mit den Impulsintervallen t.. , t., usw., eine zweite Serie mit den Impulsintervallen t~, te, usw. und eine dritte Serie mit den Impulsintervallen t₃, tg, usw., wie dies mit den Wellenformen (b), (c) und (d) in Fig. 10 dargestellt ist. Diese aufeinanderfolgenden Ausgänge 1 bis N des Schieberegisters 31 werden einem Differentiator 32 eingegeben, der an allen Vorder- und Hinterfronten dieser Ausgangsgrößen 1 bis N Differentialimpulse hervorbringt, wie dies nacheinander durch die Wellenformen (e), (f) und (g) dargestellt ist. Diese Differentialimpulse werden den oben erwähnten Festratenverzögerungskreisen 33, 34, 35 usw. 36 mit der genannten Festrate von 1/2^m mit m = 0 zugeführt, die der Reihe nach verzögerte Differentialimpulse erzeugen, die um Verzögerungszeiten verzögert sind, die gleich den unmittelbar vorhergehenden Eingangsimpülsintervallen sind, wie dies nacheinander durch die Wellenformen (h), (i) und (j) dargestellt ist. Diese verzögerten Differentialimpulse werden einem ODER-Gatter 37 zugeleitet, wodurch eine zusammengesetzte verzögerte Differentialimpulsfolge gemäß Wellenform (k)in Fig. 10 entsteht. Diese zusammengesetzte verzögerte Differentialimpulsfolge (k)und die Eingangsimpuls^folge (a) kommen auf den Phasenkomparator 38, der ein Ausgangssignal abgibt als Ergebnis der Diskriminierung der Phasenbeziehung zwischen diesen Phasenfolgen (k) und (a), was die Wellenform (C) in Fig. 10 ergibt.

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Wie aus den Beziehungen zwischen diesen Wellenformen (a) und (e) bis (f) deutlich wird, tritt ein positives Ausgangssignal auf, wenn der Originaldifferentialimpuls dem verzögerten Differentialimpuls voranläuft, so daß also der Vergleich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsintervallen der Eingangsimpulsfolge (a) ergibt, daß das vorhergehende Impulsintervall langer als das nachfolgende Impulsintervall ist, während dann, wenn das vorangehende Impulsintervall kürzer als das nachfolgende Impulsintervall ist, der verzögerte Differentialimpuls vor dem Ausgangsdifferentialimpuls kommt, was ein negatives Ausgangssignal ergibt. Es ist damit also möglich, das Impulsintervall zu überprüfen, nämlich die Wiederholungsfrequenz der Eingangsimpulsfolge aufgrund des Ausgangssignals der beschriebenen Frequenzdifferentialdiskriminierung.

Die vorangehenden Erläuterungen lassen erkennen, daß mit Hilfe der Erfindung festratenverzögerte Impulsfolgen erhalten werden können unabhängig von den Schwankungen der Impulsintervalle der Eingangsimpulsfolge, so daß eine stabile und sichere Festratenverzögerung trotz Schwankungen der Impulsintervalle der Eingangsimpulsfolge in weitem Bereich ausgeführt werden kann. Darüber hinaus können sehr große Schwankungen von Impulsintervallen einfach durch parallelen Einsatz von mehreren Kombinationen eines Binärzählers, einer Verriegelungsschaltung und eines Exklusiv-ODER-Gatters behandelt werden, um die Stellenzahl des entsprechenden Binärcodes zu steigern, und außerdem eines Hochfrequenztaktgenerators. Da außerdem ausschließlich Operationsbehandlung von Binärcodes eingesetzt wird für die Festratenverzögerung gemäß der Erfindung, kann ein einfacher Schaltungsaufbau mit hoher Zuverlässigkeit durch Digitalisieren erhalten werden.

Für die Reproduktion von Taktimpulsen aus dem digitalen Informationssignal mit Hilfe der Festratenverzögerungsschaltung läßt sich eine stabile und sicher verläßliche Taktreproduktion

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durchführen mit Hilfe in gleicher Weise digitaler einfacher Schaltungsgestaltung, auch wenn die Reproduktionsgeschwindigkeit des Eingangsdigitalinformationssignals sehr stark schwankt. Noch stärkeren Schwankungen der Reproduktionsgeschwindigkeit des Eingangsdigitalinformationssignals kann man durch einfache weitere Hinzufügung der Festratenverzögerungsschaltung nach der Erfindung begegnen.

Die Reproduktion von Taktimpulsen läßt sich sicher und einfach aus dem Zeitsteuercode bewirken, der für die Ausgabe von Videosignalen durch einen Videobandrecorder verwendet wird, als auch aus dem digitalen Informationssignal, das von einem PCM-Recorder erzeugt wird und mit der Veränderung der Bandgeschwindigkeit verbunden ist. Außerdem läßt sich mit der Erfindung auf einfache Weise Frequenzvervielfachung und Frequenzdifferentialdiskriminierung für die Impulsfolge bei sich sehr stark ändernden Impulsintervallen vornehmen.

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Claims

NIPPON HOSO KYOKäT
Tokyo / Japan

Schaltung zum Verzögern der Impulse einer Impulsfolge in einem festen Verhältnis

Patentansprüche

(iy Festratenverzögerungskreis, bei welchem eine Eingangsimpulsfolge mit ImpulsIntervallen, die in der Zeit schwanken, nacheinander in einem festen Verhältnis von Eins zu einer ganzzahligen Potenz von Zwei des unmittelbar vorhergehenden Impulsintervalls verzögert wird,
gekennzeichnet durch einen Binärzähler zum Zählen von Taktimpulsen, der ein bestimmtes Wiederholungsintervall nach jedem ihm zugeführten Rückstellsignal hat,

einen Verriegelungskreis zum Verriegeln aller Ziffern einer Binärzahl der Taktimpulse, die vom Binärzähler nach der Zuführung des Rückstellsignals aufgezählt wurden, und anschließenden Freigabe der einzelnen verriegelten Ziffern oder Stellen der Binärzahl aufgrund der Zuführung eines Verriegelungssignals,

einen Zeitsteuerimpulsgenerator, der das Verriegelungssignal erzeugt, das aus einem Differentialimpuls besteht, welcher jedem Impuls der Eingangsimpulsfolge entspricht, und der das Rückstellsignal durch Verzögerung des Differentialimpulses um eine Zeitspanne erzeugt, die kürzer als das Wiederholungsintervall des Taktimpulses ist,

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eine Vielzahl von Exklusiv-ODER-Gattern, deren ersten Eingängen die einzelnen Ziffern oder Stellen der Binärzahl· der im Binärzähler aufgezählten Taktimpulse zugeführt werden und deren zweiten Eingängen die einzelnen Ziffernsteilen der Binärzahl zugeführt werden, die von der Verriegelungsschaltung nach dem Rückwärtsverschieben der freigegebenen Ziffernstellen der Binärzahl um die ganzzahligen Stellen freigegeben werden, zur Erzeugung entsprechender ODER-Ausgangssignale, wenn die den jeweiligen ersten Eingängen zugeführten Ziffernstellen mit den jeweiligen zweiten Eingängen zugeführten, rückwärts verschobenen Ziffernstellen übereinstimmen, und ein NOR-Gatter, dem die jeweiligen ODER-Ausgangssignale der sämtlichen Exklusiv-ODER-Gatter zugeführt werden zur Abgabe der Eingangsimpulsfolge nach deren Verzögerung im festen Verhäitnis.
2. Pestratenverzogerungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitsteuerimpulsgenerator ein Schieberegister enthält, in dem die vom Differentialimpulsgenerator erzeugten Differentialimpuise der Reihe nach in Abhängigkeit von den mit den Wiederholungsintervallen zugeführten Taktimpulsen verschoben werden, und ein Paar Exklusiv-ODER-Gatter aufweist, dem zwei nacheinander verschobene Ausgangssignale in Aufeinanderfolge vom Schieberegister zugeführt werden, um jeweils das Verriegelungssignal· und das Ruckste^signai in Folge zu erzeugen, wenn die beiden nacheinander verschobenen Ausgangssignale sich voneinander unterscheiden.

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-3- 31027S2
3. Taktimpuls-Reproduktionsschaltung zum Reproduzieren einer Taktimpulsfolge entsprechend einer Eingangsimpulsfolge, wobei der Differentialimpuls nacheinander durch einen Gate-Impuls getort wird,
gekennzeichnet durch Kombination eines ersten festratenverzögerten Ausgangsimpulses aus einem Festratenverzögerungskreis gemäß Anspruch 1, in welchem der Differentialimpuls in einem ersten festen Verhältnis von 1/2 des unmittelbar vorangehenden Impulsintervalls verzögert ist, und einem zweiten festratenverzögerten Ausgangsimpuls aus einem zweiten Festratenverzögerungskreis nach Anspruch 1, in welchem der Differentialimpuls in einem zweiten festen Verhältnis von (T-I / 2ⁿ) des unmittelbar vorangehenden Impulsintervalls verzögert ist, wobei m und η ganze Zahlen sind.
4. Taktimpuls-Reproduktionsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß m und η einander gleich sind.
5. Schaltung zur 2 -fachen Frequenzmultiplikation, in welcher die Folgefrequenz der Impulsfolge mit 2 multipliziert wird,

gekennzeichnet durch eine Reihenkombination von N Stufen einer zweifach frequenzmultiplizierenden Stufe, die eine 1 / 2-Ratenverzögerungsschaltung gemäß Anspruch 1 zum Verzögern einer entsprechenden Eingangsimpulsfolge im Verhältnis 1/2 enthält, und ein ODER-Gatter, dem die entsprechende Eingangsimpulsfolge und eine aus der 1 / 2-Ratenverzögerungsschaltung gewonnene verzögerte Impulsfolge zugeführt wird, um daraus eine entsprechende Ausgangsimpulsfolge mit einer Folgefrequenz zu entnehmen, die die doppelte Wiederholungsfrequenz der entsprechenden Eingangsimpulsfolge hat.

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6. Schaltung zur M-fachen Frequenzmultiplikation, in welcher die Wiederholungsfrequenz einer Impulsfolge um die ganze Zahl M vervielfacht wird,

gekennzeichnet durch eine Frequenzvervielfachungsschaltung für 2 -fache Vervielfachung gemäß Anspruch 5, der die Eingangsimpulsfolge unter der Bedingung von N>M zugeführt wird,

eine mit dem Quotienten K teilende Frequenzteilerschaltung, die durch die Eingangsimpulsfolge rückgestellt wird und der eine Impulsfolge zugeführt wird, deren Wiederholungsfrequenz dem K-fachen der Wiederholungsfrequenz der Eingangsimpulsfolge entspricht, wobei die Impulsfolge aus der um das 2-fache multiplizierenden Frequenzmultiplikatorschaltung abgenommen wird unter der Bedingung, daß die kleinste positive ganze Zahl K der Beziehung K -^ 2^W / M folgt, und ein ODER-Gatter, dem die Eingangsimpulsfolge und eine aus einer mit dem Quotienten K teilenden Frequenzteilerschaltung abgeleitete weitere Impulsfolge zugeführt wird, so daß am Ausgang eine Ausgangsimpulsfolge bereitsteht mit einer dem M-fachen der Wiederholungsfrequenz der Eingangsinpulsfolge entsprechenden Wiederholungsfrequenz.
7. Frequenzdifferentialdiskriminator, in welchem jeweils zwei aufeinanderfolgende ImpulsIntervalle einer Eingangsimpulsfolge miteinander verglichen werden, um die Phasenabweichung der aufeinanderfolgenden Impulse in der Eingangsimpulsfolge zu bestimmen,

gekennzeichnet durch eine Impulsintervallfolge bildende Einrichtung für die Bildung von N Gruppen von nachfolgenden Impulsintervallfolgen der Eingangsimpulsfolge, von denen jede nur Impulse enthält, die in den anderen nicht vorkommen und wobei die aufeinanderfolgender. Impulse der Reihe nach auf die nachfolgenden Impulsintervallfolgen verteilt sind,

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N Festratenverzögerungskreise gemäß Fig. 1 zum Verzögern von vorderen und hinteren Flanken der Impulse der jeweiligen Impulsintervalle der N-Gruppen nachfolgender Impulsintervallfolgen um entsprechende Festraten der Verzögerungszeiten, die den jeweils vorangehenden Impulsintervallen gleich sind, ein ODER-Gatter zur Bildung einer zusammengesetzten verzögerten Flankenimpulsfolge, die aus einer Kombination der jeweiligen verzögerten Flankenimpulse besteht, welche von den N-Festratenverzögerungskreisen abgegeben werden, und einen Phasenkomparator für einen Phasenvergleich zwischen der zusammengesetzten verzögerten Flankenimpulsfolge und der Eingangsimpulsfolge, woraus die Phase des nachfolgenden Impulses in der Eingangsimpulsfolge bestimmt wird.

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