DE2825484A1 - Binaere frequenzteiler-stufe - Google Patents
Binaere frequenzteiler-stufeInfo
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/353—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
- H03K3/356—Bistable circuits
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Description
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MÜNCHEN: DIPL.-INS. HANS-HEINRICH WEY
DIPL.-INQ. EKKEHARD KÖRNER
Ebauches S.A.
Berlin, den 07.Juni 1978
"Binäre Frequenzteiler-Stufe"
(Schweiz Nr. 7O*H/77 vom 8.Juni 1977)
19 Seiten Beschreibung mit 1 Patentanspruch
1 Blatt Zeichnung
1 Blatt Zeichnung
Se/ab - 27 336
BERLIN: TELEFON (030) 83130880 Π Q ft ζ 1 /Π
KABEL: PROPINDUS -TELEX 0184067° υ a ° α ' ' U
CHEN: TELEFON (08B) 22BB85
L: PROPINDUS · TELEX O6S4244
Es sind bereits zahlreiche tragbare Vorrichtungen bekannt, die aus einer Batterie mit kleinen Ausmaßen gespeist
werden, die nur eine Spannung von etwa 1,5 Volt abgibt und die einen elektronischen Quarz-Oszillator
aufweist, dessen reine Frequenz relativ hoch ist, beispielsweise in der Größenordnung von MHz liegt.
In diesen Vorrichtungen wird die Frequenz des vom Oszillator abgegebenen Signals durch eine Vielzahl von
elektronischen Teilerstufen geteilt, um ein Signal zu erhalten, das eine relativ niedrige Frequenz aufweist
und zur periodischen Steuerung eines anderen elektronischen Schaltkreises oder beispielsweise im Fall einer
Armbanduhr einer Anzeigevorrichtung verwendet werden kann. Um ihren Saumbedarf und ihren Verbrauch zu vermindern,
werden diese elektronischen Schaltkreise vorteilhaft
in Form integrierter Schaltungen verwirklicht.
Es ist bereits, beispielsweise in den US-PS'en 3 62k
und 3 848 200, vorgeschlagen worden, die Steuerung der
verschiedenen Teilerstufen durch Einfügung von Zweiphasen-Signalen zu gewährleisten, die entweder durch einen
Zwischenschaltkreis erzeugt werden, der einen hinter dem Oszillator angeordneten Transformator umfaßt, oder direkt
durch diesen Oszillator.
Unter den Teilerstufen, die entwickelt wurden, um durch derartige Zweiphasen-Signale gesteuert zu werden, werden
zum Stand der Technik die in den US-PS'en 3 6k5 088 und 3 983 ^11 beschriebenen genannt.
In der ersten dieser beiden ist der gewählte Aufbau auf Jeden Fall so, daß der Ausgangstransformator der Teilerstufe
(Ta1JTa2 in Fig. 2 dieses Patents) ein Transistor
ist, von dem die verfügbare Stromdurchflußmenge auf den Ausgang abhängt, und der nur durch ein Signal ge-
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2828484
(ο
steuert werden kann, das nur einen Bruchteil der Spannung der Batterie aufweist, die die Ausgangsstufe speist,
so daß die Intensität dieses Stroms relativ gering ist, wodurch die Möglichkeiten zur Entladung der folgenden
Teilerstufe oder jedes anderen Schaltkreises, dessen Eingang von dem Aus gangstransistor der betroffenen Teilerstufe
gesteuert wird, begrenzt sind.
Der im zweiten dieser PS'en beschriebene Schaltkreis
ermöglicht es tatsächlich, den vorerwähnten Nachteil auszuräumen,führt aber damit zu einem ganz wesentlichen
anderen Nachteil, weil die Speisequelle der gesamten Vorrichtung, von der die Teilerstufe ein Teil ist, aus
einer Batterie mit schwacher Energiekapazität besteht.
Di© Gesamtheit der Verstärker, die ein elektronischer
Impulsteiler umfassen würde, der eine Vielzahl von Teilerstufen der in dieser ÜS-PS 3 983 4ll beschriebenen
Art in einer ausreichend großen Zahl zusammenfaßt, um Signale mit niedriger Frequenz, beispielsweise 1 Hz, zu
erhalten, würde eine wesentliche und dauerhafte Beladung des Oszillators und beim Anlaufen einen zu hohen
und unannehmbaren Verbrauch hervorrufen, wenn man beabsichtigt, daß die Vorrichtung, die einen solchen Frequenzuntersetzer
aufweist, während einer relativ langen Zeitdauer, beispielsweise einem Jahr oder mehr, einzig
mit der Energie der in ihm enthaltenen Batterie arbeiten soll.
Um diesen Nachteil auszuräumen, könnte man sich vorstellen, daß von einem Frequenzuntersetzer Gebrauch gemacht
wird, der mehrere dieser Teilerstufen zusammenfaßt, die
aber von Zweiphasen-Signalen gesteuert werden, die beispielsweise von einem in der US-PS 3 932 773 beschriebenen
Schaltkreis abgegeben werden. Eine solche Lösung würde aber einen ähnlichen Nachceil wie den vorerwähnten
aufweisen, d.h. einen ständigen Energieverbrauch, der
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-■6--
durch die Gesamtheit der Verstärker des Frequenzunterset.zers
hervorgerufen wird. Dieser Nachteil wäre aber weniger spürbar, da die Frequenz der Zweiphasen-Signale
relativ gering sein, beispielsweise in der Größenordnung von einigen KHz liegen könnte.
Außerdem ist zu bemerken, daß es selbst für Teilerstufen, die Signale mit niedriger Frequenz erzeugen sollen, wünschenswert
ist, daß die Amplitude derartiger Signale erhöht wird, damit sie die völlige Entladung der auf die
betroffene Texlerstufe folgenden Stufe oder jedes anderen Schaltkreises steuern könnte, der an den Ausgang einer
solchen Stufe angeschlossen wird.
Um diese Forderung entsprechend der Spannung der kontinuierlichen Speisung der Batterie zu erfüllen, obwohl
die Amplitude der Zweiphasen-Signale in einer Lösung dieser Art einen begrenzten Wert hat, ist es erforderlich,
daß die vom Verstärker jeder Stufe umfaßten Kondensatoren erhöhte Kapazitäten aufweisen. Daraus ergibt sich aber
ein wesentliches und unerwünschtes Ansteigen des Verbrauchs. Außerdem bedeutet erhöhte Kapazität auch erhöhte
Herstellungskosten, weil die eingenommene Fläche auf einem Integrationskristall des Schaltkreises notwendigerweise
größer sein muß als die, die von einem ähnlichen Schaltkreis eingenommen werden könnte, der Kondensatoren
mit schwacher Kapazität aufweist.
Mit der vorliegenden Erfindung soll die Gesamtheit der erwähnten Nachteile vermieden werden. Erfindungsgemäß
wird daher eine binäre Frequenzteiler-Stufe vorgeschlagen, die umfaßt
- eine Eingangsklemme zum Abnehmen der Impulse, deren Frequenz zu teilen ist;
- eine Ausgangsklemme, an die die Signale mit geteilter
Frequenz abgegeben werden;
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- einen elektronischen Schaltkreis mit einer Vielzahl
von Transistoren mit Feldeffekt, mit isolierter Steuerelektrode eines einzigen und gleichen Leitungstyps und
mindestens einem Speicherkondensator, wobei dieser Schaltkreis zwischen der Eingangs- und der Ausgangsklemme
ange ordne t is t;
- eine erste und eine zweite Speiseleitung für den
Schaltkreis, die mit einer kontinuierlichen Spannungsquelle verbunden sind, wobei die erste Leitung den gemeinsamen
Punkt des elektronischen Schaltkreises darstellt;
- eine erste Steuerleitung für diesen Schaltkreis, die eine erste Reihe von Steuerimpulsen empfangen soll, deren
Frequenz η - mal die Frequenz der zu teilenden Impulse beträgt, wobei η eine ganze positive Zahl ungleich Null
ist, und die synchron zu den zu teilenden Impulsen ausgesandt wird;
- eine zweite Steuerleitung des Schaltkreises, die eine zweite Reihe von Steuerimpulsen empfangen soll
mit gleicher Frequenz wie die der Impulse der ersten Reihe, aber gegenphasig zu dieser;
wobei in diesem Schaltkreis der erste und der zweite Transistor der Vielzahl von Transistoren durch eine ihrer
Sekundärelektroden in Serie geschaltet sind und durch ihre andere Sekundärelektrode für den ersten Transistor
an die erste Speiseleitung und für den zweiten Transistor an die zweite Speiseleitung angeschlossen sind, während
die Steuerelektrode des ersten Transistors an die Eingangsklemme angeschlossen ist, während die zum zweiten
Transistor gehörende mit der zweiten Steuerleitung verbunden ist;
wobei in diesem Schaltkreis der dritte und der vierte Transistor durch die eine ihrer Sekundärelektröden in
Serie geschaltet sind und durch ihre andere Sekundärelektrode für den dritten Transistor an die Aus gangs klemme
809851/0928 "8 "
und für den vierten Transistor an die zweite Speiseleitung angeschlossen sind, während die Steuerelektrode
des dritten Transistors an die zweite Steuerleitung angeschlossen ist und die zum vierten Transistor gehörende
mit der Eingangsklemme verbunden ist;
wobei in diesem Schaltkreis der Speicherkondensator durch einen Belag mit dem Verbindungspunkt des ersten und des
zweiten Transistors verbunden ist und durch den anderen Belag mit dem Verbindungspunkt des dritten und des vierten
Transistors;
wobei in diesem Schaltkreis der fünfte Transistor mit einer seiner Sekundärelektröden an die erste Speiseleitung
und mit der anderen Sekundärelektrode an die Ausgangsklemme
angeschlossen ist;
wobei in diesem Schaltkreis der sechste und der siebente Transistor der Vielzahl von Transistoren durch die eine
ihrer Sekundärelektroden in Serie geschaltet sind, und durch ihre andßre Sekundärelektrode für den sechsten
Transistor an die Steuerelektrode des fünften Transistors und für den siebenten Transistor an die zweite Speiseleitung
angeschlossen sind, während die Steuerelektrode des sechsten Transistors an die erste Steuerleitung angeschlossen
ist und diejenige des siebenten Transistors an die zweite dieser Leitungen;
wobei in diesem Schaltkreis der achte Transistor durch die eine seiner Sekundärelektroden an den Verbindungspunkt
des sechsten und des siebenten Transistors und durch die andere Sekundärelektrode an den Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Transistors angeschlossen
ist;
wobei in diesem Schaltkreis der neunte und der zehnte Transistor durch die eine ihrer Sekundärelektröden in
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ΛΟ
in Serie geschaltet und durch ihre andere Sekundärelektrode
für den neunten Transistor an die Steuerelektrode des achten Transistors und für den zehnten Transistor an die
zweite Speiseleitung angeschlossen sind, während die Steuerelektrode des neunten Transistors an die zweite
Steuerleitung angeschlossen ist und die zum zehnten
Transistor gehörende an die Eingangsklemme angeschlossen
ist .;
wobei in diesem Schaltkreis schließlich der elfte Transistor
durch eine Sekundärelektrode an die erste Speiseleitung, durch die andere Sekundärelektrode an den Verbindungspunkt
des neunten und des zehnten Transistors und durch seine Steuerelektrode an die Aus gangsklemme
angeschlossen ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend
anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 das elektrische Schaltbild der erfindungsgemäßen Frequenz-Teilerstufe,
Fig. 2 eine Darstellung aller den Betrieb der Teilerstufe der Fig. 1 veranschaulichenden Diagramme.
Diese Teilerstufe kann entweder am Anfang eines elektronischen Frequenzteilers mit mehreren dieser Stufen angeordnet
werden oder in Zwischenstellung oder auch am Ende eines solchen Frequenzuntersetzers·
Sie umfaßt elf Transistoren T, bis T11 mit Feldeffekt an
der isolierten Steuerelektrode (IGFET) eines einzigen und
gleichen Leitungstyps und einen Kondensator C1. Diese
Transistoren und dieser Kondensator bestehen aus halbleitenden Bereichen vom Typ η , die in einem Kristall
des Typs ρ unter Ergänzung durch metallisierte Elektroden auf Isolierschichten integriert sind. In einer Abwandlung
ist es möglich, eine solche Teilerstufe durch Integration
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vom T>
verwirklichen.
verwirklichen.
von Bereichen vom Typ ρ in einem Kristall vom Typ η zu
Die Speisung der dargestellten Teilerstufe findet aus zwei Leitungen P und M statt, wobei letztere außerdem den
gemeinsamen Punkt des Schaltkreises bildet. Diese Leitungen werden an die Pole einer kontinuierlichen Spannungsquelle V angeschlossen, beispielsweise einer Batterie,
während die Steuerung dank zweier bestimmter Leitungen 0- und 0_ durchgeführt wird, die an den einen bzw. den
anderen Ausgang eines nicht dargestellten, periodischen zweiphasigen Spannungsgenerators angeschlossen sind, beispielsweise
einen Schaltkreis des in der US-PS 3 932 beschriebenen Typs.
Wie sich aus der folgenden Beschreibung ergibt, handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Teilerstufe um den Typ,
der eine Binärteilung des zu teilenden Signals hervorruft, im vorliegenden Fall eineβ Signals V-- (siehe Fig. 2),
das phasengleich mit dem die Leitung 0 durchlaufenden Signal V^1 auf eine Eingangsklemme E. des Schaltkreises
geleitet wird. Das Signal mit geteilter Frequenz V_2,
das von dieser Teilerstufe ausgegeben wird, wird auf
eine Ausgangsklemme E„ abgegeben, p
die Leitung 0 durchlaufenden Signal
eine Ausgangsklemme E„ abgegeben, phasengleich mit dem
Die elektronischen Bestandteile des Schaltkreises der Teilerstufe entsprechend der Darstellung in Fig. 1 sind
in folgender Weise angeordnet:
Der erste Transistor T1 und der zweite T des Schaltkreises
sind durch die eine ihrer Sekundärelektroden in Serie geschaltet und durch ihre andere Sekundärelektrode
für den Transistor T an die Leitung M und für den Transistor
T_ an die Leitung P angeschlossen. Die Steuerelektrode dieser Transistoren ist für den Transistor T
an die Klemme E und für den Transistor T9 an die Steuer
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- IA -
leitung 0„ angeschlossen.
Der dritte Transistor T„ und der vierte T. des Schaltkreises
sind ebenfalls durch die eine ihrer Sekundärelektroden zwischen der Ausgangsklemme E dieses Schaltkreises
und der Speiseleitung P in Serie geschaltet. Der Transistor T„ ist mit der Klemme E„ verbunden, während der
Transistor T. seinerseits mit der Leitung P verbunden ist. Die Steuerelektrode dieser beiden Transistoren ist
für den Transistor T an die Steuerleitung 0„ und für den
Transistor T. an die Eingangsklemme E angeschlossen.
Der Kondensator C , der im wesentlichen die Aufgabe hat,
die Speicherung von Energie en ermöglichen, ist durch eine Belag mit dem Verbindungspunkt der Transistoren
T1 und T„ und durch den anderen Belag mit dem Verbindungspunkt
g der Transistoren T^ und T. verbunden. Dieser Kondensator kann ein Kondensator von üblicher Bauart sein
oder,entsprechend einer nicht dargestellten Abwandlung,
ein Kondensator vom wBinärll-Typ (siehe beispielsweise
die Veröffentlichung "Electronics, Band k6, Nr. 4,
Seiten 115 bis 117 — Two-Level Capacitor Boosts MOS Memory performance" von L.Talamonti). In diesem Fall ist
es der die Steuerelektrode des Kondensators darstellende Belag, der an den Verbindungspunkt der Transistoren T„
und T. angeschlossen ist.
Der fünfte Transistor T_ des Schaltkreises ist durch eine
Sekundärelektrode an die Leitung M durch die zweite Sekundärelektrode an die Ausgangsklemme E (Verbindungspunkt d) und durch seine Steuerelektrode an eine Sekundärelektrode
des sechsten Transistors T^ (Verbindungspunkt c) angeschlossen, der durch seine andere Sekundärelektrode
mit dem siebenten Transistor T des Schaltkreises in
Serie geschaltet ist, der seinerseits durch eine Sekundärelektrode an die Speiseleitung P angeschlossen ist. Die
Steuerelektrode der Transistoren T^ und T_ ist für den
ο 7
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Transistor TV an die Steuerleitung p., und für den Transistor
T- an die Steuerleitung 0_ angeschlossen.
Der achte Transistor T0 des Schaltkreises ist durch seine
Sekundärelektroden zwischen dem Verbindungspunkt f des
sechsten und des siebenten Transistors T1, bzw. T_ und
ο (
dem Verbindungspunkt a des ersten und des zweiten Transistors T- bzw. Τ« angeschlossen. Seine Steuerelektrode
ist an eine Sekundärelektrode des neunten Transistors T
angeschlossen (Verbindurigspunkt e), der durch seine andere Sekundärelektrode mit dem zehnten Transistor T-n
in Serie geschaltet ist, der seinerseits durch eine Sekundärelektrode an die Leitung P angeschlossen ist. Die
Steuerelektrode des Transistors T ist an die zweite Steuerleitung 0„ angeschlossen, während die zum Transist
ist.
ist.
sistor T10 gehörende mit der Eingangsklemme E verbunden
Schließlich ist der elfte Transistor T des Schaltkreises
durch eine Sekundärelektrode an die erste Speiseleitung M, durch die andere Sekundärelektrode an den Verbindungspunkt
b des neunten und des zehnten Transistors Tg bzw. T10 und durch seine Steuerelektrode an die Ausgangsklemme
E2 der Teilerstufe angeschlossen.
Der Betrieb des beschriebenen Schaltkreises wird im
folgenden unter Bezugsnahme auf die verschiedenen in
Fig. 2 dargestellten Diagramme erläutert.
Nehmen wir an, daß der Zeitpunkt t derjenige ist, in dem das die Leitung 02 durchlaufende Signal V^2 gerade
anwächst dann hat das die Leitung 0- durchlaufende Signal
V^, zu diesem Zeitpunkt einen Wert Null. Der Maximalwert
dieser beiden Signale ist V^ « Vp, wobei Vp
die Spannung dor Batterie ist«
Nehmen wir außerdem an, daß zu diesem Zeitpunkt t das Potential an den Punkten a, c und f des Schaltkreises so
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ist,daß
Va - Vo - Vf - VP - VT
und daß das Potential an den Punkten b,d,e und g Null
ist (V,_ ist die Schwellenspannung der Transistoren).
Hieraus ergibt sich,daß, wenn außerdem die Eingangsklemme E1 keinerlei zu teilendes Signal erhält, in diesem
gleichen Moment T die Transistoren T-,T. ,T,-,T„,T10 und
T11 nichtleitend sind und auch bleiben, während, wenn
die Transistoren T2,T_,T und T sich öffnen, der Transistor
T_ offen bleibt. Es ist zu bemerken, daß die Tatsache,
daß die Transistoren T2,T_,T_ und T leitend sind,
sich durch keinerlei Potentialveränderung an den Punkten a und g des Schaltkreises bemerkbar macht.
Sobald das erste auf den Moment t folgende Signal V^2 vergangen
ist, schließen sich die Transistoren T ,T ,T_ und
Tg erneut, und der Schaltkreis befindet sich wieder in
dem Zustand, in dem er vor dem Moment t war.
Der Moment t.. ist derjenige, an dem an der Klemme E1
der erste Impuls des zu teilenden Signals V_, auftritt.
Jc/JL
Es ist auch derjenige, an dem ein Impuls des Signals V^ auftritt, das die Leitung φ durchläuft.
Die Ankunft dieses Impulses VE1 an der Klemme E1 hat zur
Folge, daß der Transistor T1 leitend wird, so daß das Potential
V am Punkt a des Schaltkreises Null wird, a
Dieser gleiche Impuls V steuert des Öffnen der Transi-
JbJ.
stören T. und T , so daß das Potential der Punkte g und
b des Schaltkreises bis auf einen Wert V = V - V für
den Punkt g, und Vb = v£1 -νχ für dßn punkt b ^^^.
Im übrigen wird der an der Leitung 0, angeschlossene
Transistor Tg durch seine Steuerelektrode auch leitend,
aber, da der Transistor Tft geschlossen geblieben ist,
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bleibt das Potential V am Punkt c unverändert, und der
Transistor T bleibt leitend.
Der Moment t_ ist derjenige, an dem der Impuls des
Signals V_,, verschwindet und der folgende Impuls des
Signals V^2 auftritt.
Aufgrund dieser Tatsache schließen sich die Transistoren T11T. und T , während die Transistoren T ,T , T und T
leitend werden.
Wenn der Transistor T_ offen ist, wächst das Potential am
Punkt a des Schaltkreises erneut auf den Wert V -Y3- VT
an. Wenn der Schaltkreis einen Kondensator wde den Kondensator Cp enthält ( in gestrichelten Linien dargestellt),
der zwischen den Punkten a und b angeschlossen ist, löst
das Ansteigen des Potentials im Punkt a einen Anstieg des Potentials des Punktes b des Schaltkreises aus. Andernfalls
bleibt das Potential des Punktes b unverändert.
Das Ansteigen des Potentials im Punkt a ruft durch den Kondensator C1 hindurch eine Vorwärtsbewegung elektrischer
Ladungen zum Punkt g des Schaltkreises hin hervor, dessen Potential auf den Wert Null zurückfällt angesichts der Tatsache,
daß die Transistoren T„ und T , die leitend sind,
diesen Punkt g mit dem gemeinsamen Punkt M des Schaltkreises verbinden.
Da der Transistor TQ die Punkte b und e des Schaltkreises
verbindet, wird außerdem der Wert des Potentials auf diesen Punkten V, = V . Aufgrund dieser Tatsache wird der
D θ
Transistor TQ leitend und verbindet die Punkte a und f
des Schaltkreises, Punkte, deren Potential von Punkt zu Punkt im wesentlichen identisch ist, d.h.
V = V_ = VD - \ . Auf diese Weise bleibt das Potential
dieser Punkte unverändert.
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Der Moment t ist derjenige, an dem auf der Klemme E.
der folgende Impuls des Signals V1... phasengleich mit einem
Impuls des Signals V^1 auftritt. Die Ankunft dieses Impulses
hervor·
hervor·
pulses V_t ruft die Öffnung der Transistoren Tn,T, und ΤΊη
JLX X I XU
Daraus ergibt sich, daß das Potential am Punkt a des Schaltkreises Null wird.
Da der Transistor T, seinerseits auch leitend wird und der
Transistor Tfi immernoch leitend ist, wird das Potential an
den Punkten f und c, V-. und V , zu Null, so daß der Transistor
T- sich schließt.
Im Moment ti , der derjenige ist, an dem das Signal V„,
verschwindet und das Signal Vv„ erneut auftritt, sperren
die Transistoren T1,T. und T1 , und die Transistoren
T_, T , T_ und T werden leitend.
Daraus ergibt sich, daß das Potential am Punkt a seinen Wert V = Vp -Y wiedererlangt. Ebenso verhält es sich
mit dem Potential am Funkt f des Schaltkreises. Was den Punkt c angeht, so bleibt der Wert des Potentials Null,
da der Transistor T^ geschlossen ist.
Die Punkte g und d des Schaltkreises sind durch den Transistor T„ hindurch verbunden, so daß, wenn der Transistor
T- geschlossen ist, das Potential am Punkt d des Schaltkreises auf einen Wert V„2 ansteigt, eine Spannung des
Schaltkreisausganges, deren Amplitude höher sein kann als diejenige des einfallenden Signals Vp1.. Dieser Anstieg
des Potentials wird durch den Kondensator C1 begünstigt,
der zu diesem Anstieg durch kapazitive Kupplung zwischen den Punkten a und g, und damit den Punkten
a und d beiträgt. Der Wert der Aus gangsspannung V_2 ist
gleich V- = Vp - V_. Dieser Grenzwert beruht auf dem
Vorhandensein des Transistors T0, der ab V. = V_ - V_
J d r 1
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2825m
-to -
nichtleitend wird, da seine Steuerspannung gleich
V0 - Vp ist.
Durch das Auftreten des Signals V_o wird der Transistor
T- leitend, so daß das Potential V am Punkt b zu Null
wird« Da der Transistor Tq offen ist, wird das Potential
V am Punkt β außerdem ebenfalls Null, so daß der Trane
'
sis tor T„, der leitend war, sich schließt.
Xm Moment t_, der derjenige ist, an dem der folgende Impuls
des Signals V^1 auftritt, sind die Transistoren
Tp, T. , T_ und T10 erneut gesperrt, während der Transistor
T^ leitend wird. Aufgrund dieser Tatsache erhält man
den Übertrag eines Teils der Ladung, die im Punkt f des Schaltkreises gespeichert war, zum Punkt c hin, so daß
der Transistor T_ wieder leitend wird und das Potential
des Punktes d, V., d.h. das Potential V_o an der Klemme
α. hut
E_ Null wird. Man hat so auf dieser Klemme E2 einen einzigen
Impuls des Signals V_o für zwei Impulse des Signals
Eid.
ν_Ί erhalten, die auf der Eingangs klemme E, empfangen
SjX.
X
werden. Der beschriebene Schaltkreis ist damit derjenige
einer binären Frequenzteiler-Stufe.
Man wird bemerken, daß der Wert des Potentials bei f,
V„, sich geringfügig verringert hat.
Im Moment tg, der derjenige ist, an dem auf der Leitung
0„ der folgende Impuls des Signals V^2 erscheint, werden
die Transistoren T2,T ,T und T leitend, während der
Transistor T^- gesperre ist.
Da der Zustand der Ladung- am Punkt c des Schaltkreises
unverändert ist, bleibt der Transistor T leitend. In diesem Moment steigt das Potential am Punkt f auf den
Wert V = Vp - V_, da es mit der Leitung P durch den
Transistor T17 verbunden ist.
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Da der Transistor T im Moment tg offen ist, wird schließlich
und vor allem die im Punkt g gespeicherte Ladung durch den Transistor T- zur Leitung M hin übertragen, so
daß das Potential im Punkt g zu Null wird. Die verschiedenen Bestandteile der beschriebenen Teilerstufe finden sich
so wieder in dem Zustand, in dem sie sich im Zeitpunkt t befanden. Diese Stufe ist daher erneut bereit, der Klemme
Ep einen neuen Impuls VE2 für zwei aufeinanderfolgende
Impulse ν_Ί, die an seiner Klemme E1 empfangen werden, zu
liefern.
Versliehen mit dem Teiler, der Gegenstand der bereits erwähnten US-PS 3 833 4ll ist, weist die vorbeschriebene
Teilerstufe interessante Vorteile auf, die im folgenden sowohl vom qualitativen als auch vom quantitativen Standpunkt
aus gesehen erläutert werden.
Wie bekannt,ist es im Falle von Teilerstufen, die selbst
dazu bestimmt sind, Signale mit niedriger Frequenz zu liefern, höchst wünschenswert, daß die Amplitude derartiger
Signale hoch ist, damit diese in der Lage sind, die völlige Entladung der Teilerstufe zu steuern nach einer
gleichen in Betracht gezogenen Stufe oder derjenigen jedes anderen Schaltkreises, der an den Ausgang einer solchen
Stufe angeschlossen ist.
Im Fall eines im vorerwähnten Patent beschriebenen Teilers kann aufgezeigt werden, daß, um am Ausgang des Teilers
ein Signal mit einer Amplitude gleich
V=V-V-,
a P L
a P L
zu erhalten, wobei V = Spannung der Batterie und
V_ = Schwellerspannung der Transistoren
ist, der Wert des Kondensators C des Verstärkers, der einen solchen Teiler umfaßt, im wesentlichen gleich
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- te- -
V - V
P T
C = CJ . --
C = CJ . --
d V
T
T
sein muß, ein Verhältnis, bei dem C, die Kapazität der
Bestandteile des Schaltkreises ist, der mit dem Ausgang des betroffenen Teilers verbunden ist. Beispielsweise und
in einem Anwendungsfall, bei dem V die Spannung einer
Batterie mit schwacher Kapazität ist, d.h. 1,5 Volt, und VT ^ 0,2 Volt beträgt, erhält man
C = 6,5 Cd .
Im Fall der Teilerstufe entsprechend der Erfindung kann aufgezeigt werden, daß bei Erhalt eines Signals von glei
cher Amplitude wie vorher am Ausgang der Stufe der Wert des Kondensators C1 (siehe Fig. l) in einer ersten Annäherungsgleichung
gleich
V - V
P T
V - 2V
P T
P T
is τ. Für Vp = 1,5 VoIu und VT = 0,2 Volt wie vorher ergibt
sich daraus
C1Si1I cd .
Der Wert dieser Kapazität ist daher hier ungefähr sechsmal geringer.
Daraus ergibt sich, daß die von der Teilerstufe entsprechend der Erfindung eingenommene Fläche kleiner als
die Fläche ist, die von dem den Gegenstand der vorerwähnten US-PS bildenden Teiler eingenommen wird, so daß
die Herstellungskosten weniger hoch sind.
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Außerdem kann der Energieverbrauch auf einem vernünftigen
¥ert gehalten werden, einerseits offensichtlich wegen der Tatsache, daß der Kondensator, dank dessen das Ausgangssignal
dor Teilerstufe erzeugt wird, von begrenzter Kapazität ist, und andererseits, weil dieser Kondensator keine
ständige Ladung mehr bildet, die durch zweiphasige Signale mit relativ hoher Frequenz gespeist werden muß,
sondern im Gegenteil mit einem Strom geladen wird, der unmittelbar aus der Batterie kommt und eine Frequenz
aufweist, die proportional der des Ausgangssignals der betroffenen Teilerstufe ist. Da diese Frequenz umso
niedriger ist, je größer die Anzahl der Teilerstufen ist,
hat die Anzahl dieser Stufen nur eine relative Bedeutung hinsichtlich der durch einen eine Vielzahl von erfindungsgemäßen
Teilerstufen umfassenden Frequenzteiler verbrauchten Gesamtenergie.
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Claims (1)
- 282548tPatentanspruchBinäre Frequenzteiler-Stufe, gekennzeichne t durch- eine Eingangsklemme (E1) zum Abnehmen der Impulse,
deren Frequenz zu teilen ist;- eine Ausgangsklemme (£„), an die die Signale mit geteilter Frequenz abgegeben werden;- einen elektronischen Schaltkreis mit einer Vielzahl
von Transistoren mit Feldeffekt, mit isolierter Steuerelektrode (IGEFT) eines einzigen und gleichen Leitungstyps (T1 bis T -,), und mindestens einem Speicher kondensator (C1), wobei dieser Schaltkreis zwischen der Eingangs- und der Ausgangsklemme angeordnet ist;- eine erste (m) und eine zweite (p) Speiseleitung für
den Schaltkreis, die mit einer kontinuierlichen Spannungsquelle verbunden sind, wobei die erste Leitung den gemeinsamen Punkt des elektronischen Schaltkreises darstellt;- eine erste Steuerleitung (0-.) für diesen Schaltkreis, die eine erste Reihe von Steuerimpulsen empfangen soll, deren Frequenz η-mal die Frequenz der zu teilenden
Impulse beträgt, wobei η eine ganze positive Zahl
ungleich Null ist, und die synchron zu den zu teilenden Impulsen ausgesandt wird;- eine zweite Steuerleitung (0„) für den Schaltkreis,
die eine zweite Reihe von Steuerimpulsen empfangen soll mit gleicher Frequenz wie die der Impulse der ersten
Reihe, aber gegenphasig zu diesen;wobei in dem Schaltkreis der erste (T.) und der zweite
(T2) Transistor der Vielzahl von Transistoren durch809851/0928 ORIGINAL RMSPECTEDeine Ihrer Sekundärelektroden in Serie geschaltet sind und durch ihre andere Sekundärelektrode für den ersten Transistor an die erste Speiseleitung (m) und für den zweiten Transistor an die zweite Speiseleitung (P) angeschlossen sind, während die Steuerelektrode des ersten Transistors an die Eingangsklemme (E1) angeschlossen ist, während die zum zweiten Transistor gehörende mit der zweiten Steuerleitung (02) verbunden ist;wobei in diesem Schaltkreis der dritte (T„) und der vierte (T. ) Transistor durch die eine ihrer Sekundärelektroden in Serie geschaltet sind und durch ihre andere Sekundärelektrode für den dritten Transistor an die Ausgangsklemme (E„) und für den vierten Transistor an die zweite Speiseleitung (P) angeschlossen sind, während die Steuerelektrode des dritten Transistors an diese zweite Steuerleitung (02) angeschlossen ist und die zum vierten Transistor gehörende mit der Eingangsklemme (E1) verbunden ist;wobei in diesem Schaltkreis der Speicherkondensator (C.) durch einen Belag mit dem Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Transistors verbunden ist end durch den anderen Belag mit dem Verbindungspunkt des dritten und des vierten Transistors;wobei in diesem Schaltkreis der fünfte Transistor (T5) mit einer seiner Sekundärelektroden an die erste Speiseleitung (M) und mit der anderen Sekundärelektrode an die Ausgangsklemme (E2) angeschlossen ist;wobei in diesem Schaltkreis der sechste (T--) und der siebente (T_) Transistor der Vielzahl von Transistoren durch die eine ihrer Sekundärelektroden in Serie geschaltet sind und durch ihre andere Sekundärelektrode für den sechsten Transistor an die Steuerelektrode des fünften Transistors und für den siebenten Transistor an die zweite Speiseleitung (P) angeschlossen sind, während die Steuerelektrode des sechsten Transistors an die erste809851/0928Steuerleitung (0-,) angeschlossen ist und diejenige des siebenten Transistors an die zweite dieser Leitungen (02)»wobei in diesem Schaltkreis der achte Transistor (Tg) durch die eine seiner Sekundärelektroden an den Verbindungspunkt des sechsten und des siebenten Transistors und durch die andere Sekundärelektrode an den Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Transistors angeschlossen ist;wobei in diesem Schaltkreis der neunte (T ) und der zehnte (T10) Transistor durch die eine ihrer Sekundärelektroden in Serie geschaltet und durch ihre andere Sekundärelektrode für den neunten Transistor an die Steuerelektrode des achten Transistors und für den zehnten Transistor an die zweite Speiseleitung (P) angeschlossen sind, während die Steuerelektrode des neunten Transistors an die zweite Steuerleitung (02) angeschlossen ist und die zum zehnten Transistor gehörende an die Eingangsklemme (E1) angeschlossen ist ;wobei in diesem Schaltkreis schließlich der elfte Transistor (T11) durch eine Sekundärelektrode an die erste Speiseleitung (M), durch die andere Sekundärelektrode an den Verbindungspunkt des neunten und des zehnten Transistors und durch seine Steuerelektrode an die. Ausgangsklemme (Ep) angeschlossen ist.Se/ab - 27 336 - k -809851/0928
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |