DE1119914B

DE1119914B - Schaltungsanordnung zur Frequenzuntersetzung einer Impulsfolge

Info

Publication number: DE1119914B
Application number: DEL35889A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilfried Fritzsche
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-04-12
Filing date: 1960-04-12
Publication date: 1961-12-21
Also published as: NL263301A; GB901298A; BE602501A

Description

In der Elektrotechnik, besonders in der digitalen Steuer- und Regelungstechnik, ist es häufig erforderlich, die Frequenz einer Impulsfolge zu untersetzen.

In Fig. 1 ist das Prinzip einer bekannten Anordnung zur Frequenzuntersetzung dargestellt. Die von einem sehr genau arbeitenden Hochfrequenzgenerator (Quarzgenerator) gelieferte Impulsfolge F₁ soll auf den

Wert F₁,- -r · F₁ untersetzt werden. Dies geschieht

mittels eines Zählers 2, der mit Rücksicht auf die späteren Erläuterungen bereits hier als Hauptzähler bezeichnet werden soll. Die Zählkapazität des Hauptzählers 2 muß größer als der eine ganze Zahl darstellende Wert A sein. Der Hauptzähler 2 wird über einen Voreinsteller 3 auf den Wert des dekadischen Komplements Z—A voreingestellt. Auf den Eingang des Hauptzählers wird die zu untersetzende Zählimpulsfolge F₁ gegeben. Am Ausgang des Hauptzählers erscheint ein Impuls jeweils nur dann, wenn der Hauptzähler seine Zählkapazität überschreitet, d. h., wenn ^!-Impulse am Eingang des Zählers eingetroffen sind. Durch den Ausgangsimpuls, der also einen Impuls der untersetzten Impulsfolge darstellt, wird der Zähler 2 erneut auf das dekadische Komplement Z-A eingestellt. Die für diese Voreinstellung zur Verfügung stehende Zeit beträgt jedoch nur eine halbe Periode der nicht untersetzten Impulsfolge F₁, denn der Impuls, der dem Impuls folgt, durch den die Zählkapazität überschritten wurde, ist bereits wieder der erste Impuls der nächsten abzuzählenden Serie von ^-Impulsen. Bis zu seinem Eintreffen muß die Voreinstellung des Hauptzählers 2 abgeschlossen sein.

Der Nachteil dieser bekannten Anordnung beruht in folgendem: Die Zähler haben eine bestimmte Grenzfrequenz, die beim heutigen Stand der Zählertechnik etwa 1 MHz beträgt. Das bedeutet, daß die Frequenz des Impulsgenerators maximal 1 MHz betragen kann. Die sich daraus ergebende Zeit, die für die Voreinstellung des dekadischen Komplements zur Verfügung steht, ist jedoch zu klein. Für diese Voreinstellung wird eine Zeit benötigt, die etwa sechsmal so groß ist wie die bei Verwendung der Grenzfrequenz tatsächlich zur Verfügung stehende Zeit. Das bedeutet, daß die Frequenz des Frequenzgenerators, oder besser die von dem Untersetzer zu verarbeitende Frequenz, bei dem heutigen Stand der Zählertechnik höchstens 150 kHz betragen darf.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, die bekannte Untersetzeranordnung derart abzuändern, daß Frequenzen bis zur Grenzfrequenz der Zähler, beim heutigen Stand der Zählertechnik 1 MHz, verarbeitet werden können.

Schaltungsanordnung
zur Frequenzuntersetzung einer Impulsfolge

Anmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Dr.-Ing. Wilfried Fritzsche, Berlin-Charlottenburg,
ist als Erfinder genannt worden

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, zwischen den Impulsgenerator und den Hauptzähler ein Tor zu schalten, durch das beim Erscheinen eines Ausgangsimpulses am Hauptzähler die Eingangsimpulsfolge auf einen Hilfszähler umgeschaltet wird, der nach dem Durchlaufen seiner Zählkapazität Zh, die bei der Voreinstellung des Hauptzählers berücksichtigt wird, die Eingangsimpulsfolge über das Tor auf den Hauptzähler zurückschaltet.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild dargestellt, aus dem das Prinzip der Anordnung nach der Erfindung hervorgeht. Soweit es sich um die gleichen Elemente handelt wie in Fig. 1, sind in Fig. 2 sowie auch in Fig. 3 die gleichen Bezeichnungen verwendet. Zwischen dem Frequenzgenerator 1 und dem Hauptzähler 2 ist ein Tor 4 vorgesehen, das in seiner Normalstellung (in der Zeichnung voll ausgezogen) die Impulsfolge F₁ auf den Hauptzähler 2 leitet. In dem Augenblick, in dem die Zählkapazität des Hauptzählers 2 überschritten wird, wird durch den Ausgangsimpuls das Tor 4 über den Eingang Aa auf den Ausgang Ac umgesteuert. Die Umsteuerung eines einzigen Tores kann so schnell vorgenommen werden, daß auch bei der Verwendung einer Impulsfolgefrequenz, die gleich der Zählergrenzfrequenz ist, kein Impuls verlorengeht. Über den Ausgang Ac wird die Impulsfolge einem Hilfszähler 5 zugeführt, der beim Überschreiten seiner Zählkapazität das Tor 4 über den Eingang 4 d auf den Ausgang 4 b zurückschaltet. Entsprechend der Größe der Zählkapazität des Zählers 5, die vorzugsweise die Werte 10, 100, 1000, ... hat, wird für die Voreinstellung des Hauptzählers eine hinreichend große Ruhepause geschaffen. Es ist natürlich darauf zu achten, daß die auf den Hilfszähler gelieferten Impulse bei der Voreinstellung des Hauptzählers berücksichtigt werden. Das bedeutet, daß die Voreinstellung nicht mehr den Wert des dekadischen Komplements Z-A haben darf, sondern den Wert

109 750/382

Z—A+ Zh haben muß, wobei Zh die Zählkapazität des Hilfszählers ist. Das Signal zur Einleitung der Voreinstellung des Hauptzählers kann wie bei der bekannten Anordnung der Ausgangsinipuls des Hauptzählers selbst sein (Eingang 3 a in Fig. 2). Es kann aber auch, wenn die Stellung des Hauptzählers nicht sofort geändert werden soll, die Voreinstellung durch ein Signal ausgelöst werden, das von dem Hilfszähler 5 geliefert wird und das erst erscheint, wenn eine bestimmte Impulszahl am Hilfszähler eingetroffen ist (Eingang 3 b in Fig. 2). Neben diesem Signalausgang kann der Hilfszähler noch weitere Signalausgänge 5 a und 5b besitzen, über die beim Erreichen bestimmter Zählerstände für weitere Steuerzwecke verwendbare Einzelimpulse geliefert werden.

Mitunter liegt die Aufgabe vor, daß der Untersetzungsfaktor A -F₁ ^--F₂, aus zwei Summanden A' und B zusammengesetzt werden kann. Es gilt dann

also F₂ = ■ F₁. In einer Weiterbildung der

Erfindung kann man dieser Aufgabe dadurch gerecht werden, daß auch der Hilfszähler 5 mit einer Voreinstellung versehen wird. In Fig. 3 ist die sich dann ergebende Anordnung dargestellt, wenn man den Block 7 zunächst außer Betracht läßt. Über den Voreinsteller 3 wird der Hauptzähler auf das dekadische Komplement Z—A' eingestellt und der Hilfszähler auf das dekadische Komplement Zh-B. Die Voreinstellung des Hilfszählers 5 wird durch ein Signal eingeleitet, das vom Hauptzähler geliefert wird, wenn dort eine bestimmte Impulszahl über das Tor 4 eingetroffen ist. Die in den Figuren an den Voreinstellen! eingetragenen Dekadenzahlen stellen nur Beispiele dar.

Die soweit beschriebene Anordnung läßt sich lediglich für ganzzahlige Untersetzungsfaktoren A = F₁: F₂ durchführen. Zur feineren Untersetzung schlägt die Erfindung daher folgendes Interpolationsverfahren vor: Soll der Wert A beispielsweise 764,5 betragen, so wird auf den Eingang des Hilfszählers 5 vor jeder zweiten Zählung ein Impuls gegeben. Dieser Impuls kann in folgender Weise gewonnen werden:

An einem Ausgang 2 a des Hauptzählers erscheint bei jeder Durchzählung ein Impuls, der gegenüber dem Ausgangsimpuls des Hauptzählers voreilt. Die sich aus diesen Impulsen zusammensetzende Impulsfolge wird über einen Untersetzer-Flip-Flop 7, der diese Impulsfolge im Verhältnis 2:1 untersetzt, auf den Eingang des Hilfszählers 5 gegeben. Das hat zur Folge, daß während einer Zählung 764 Impulse abgezählt werden, bis am Ausgang des Hauptzählers ein Impuls erscheint, und bei der folgenden Zählung 765 Impulse. Der Mittelwert der Frequenz der Ausgangsimpulsfolge F₂ beträgt also -=tt-f- ' F₁.

also im Mittel

Ersetzt man den Untersetzer-Flip-Flop 7 durch einen Ringzähler, so kann man auf jeden anderen Wert hinter dem Komma der Zahl A interpolieren. Will man z. B. den Untersetzungsfaktor 764,3 einstellen, so wird ein Ringzähler mit zehn Ausgängen verwendet, von dem nur drei Ausgänge auf den Eingang des Hilfszählers 5 weitergeleitet werden. Das bedeutet, daß innerhalb von zehn Durchläufen des Hauptzählers dreimal ein Ausgangssignal auf 764 und siebenmal ein Ausgangssignal auf 765 Eingangsimpulse entfällt. Die Ausgangsfrequenz F₂ beträgt 764,3

F₁. Wird die Interpolation gleichzeitig unter Verwendung eines voreinstellbaren Hilfszählers 5 durchgeführt, so muß der Impuls, der den Ringzähler beaufschlagt, später erfolgen als der Impuls, der die Voreinstellung des Hilfszählers einleitet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung zur Untersetzung der Frequenz F₁ einer Impulsfolge auf die Frequenz

F₂ = —τ- F₁, wobei A der Untersetzungsfaktor ist

Jx

und die Impulsfolge einem Hauptzähler zugeführt wird, der an seinem Ausgang nur beim Überschreiten seiner Zählkapazität Z einen Impuls freigibt und der vor jedem Durchlaufen durch einen Voreinsteller normalerweise erneut auf den Wert Z—A voreingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Impulsgenerator (1) und dem Hauptzähler (2) ein Tor (4) geschaltet wird, durch das beim Erscheinen eines Ausgangsimpulses am Hauptzähler (2) die Eingangsimpulsfolge auf einen Hilfszähler (5) umgeschaltet wird, der nach dem Durchlaufen seiner Zählkapazität Zn, die bei der Voreinstellung des Hauptzählers (2) durch Einstellung auf den Wert Ζ—Α-\-Ζη berücksichtigt wird, die Eingangsimpulsfolge über das Tor (4) auf den Hauptzähler (2) zurückschaltet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreinstellung am Hauptzähler (2) entweder in bekannter Weise direkt durch den Ausgangsimpuls des Hauptzählers eingeleitet wird (3 a) oder durch einen Impuls, der vom Hilfszähler (5) geliefert wird, wenn dieser einen bestimmten Zählerstand erreicht hat (3b).

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Hilfszähler (5) weitere Signalausgänge (5 a, 5 b) vorgesehen sind, über die beim Erreichen bestimmter Zählerstände für weitere Steuerzwecke verwendbare Einzelimpulse geliefert werden.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfszähler (5) durch einen Voreinsteller (6) auf eine beliebige Zahl voreingestellt werden kann, wobei diese Voreinstellung durch ein Signal, das der Hauptzähler beim Erreichen eines bestimmten Zählerstandes liefert, eingeleitet wird.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung

einer Untersetzung —r, bei der A keine ganze Zahl

ist (Interpolation), am Hauptzähler pro Durchlauf ein Impuls abgeleitet wird (2 a), der gegenüber dem Ausgangsimpuls des Hauptzählers voreilt, und daß die so entstehende Impulsfolge einem Ringzähler (7) zugeführt wird, von dessen Ausgängen eine dem gewünschten Interpolationswert entsprechende Anzahl auf den Eingang des Hilfszählers (5) geschaltet wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Falle, in dem bei jedem zweiten Durchlauf ein zusätzlicher Impuls auf den Hilfszähler geleitet werden soll, der Ringzähler (7) durch eine Flip-Flop-Schaltung ersetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen