DE2951927A1

DE2951927A1 - Verfahren zur erzeugung einer impulsfolge mit einstellbarer frequenz und schaltungsanordnungen zur durchfuehrung des verfahrens

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Publication number: DE2951927A1
Application number: DE19792951927
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. 8520 Frauenaurach Heinle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1981-07-02
Also published as: JPS5698932A; DE2951927C2; US4432065A

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 79 P 3 2 3 8 BRD

Verfahren zur Erzeugung einer Impulsfolge mit einstellbarer Frequenz und Schaltungsanordnungen zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Impulsfolge mit einstellbarer Frequenz, die durch Teilung einer Referenzfrequenz mit der Periodendauer Tq durch einen einstellbaren, ganzzahligen Teilungsfalctor erzeugt wird und Schaltungsanordnungen zur Durchführung des Verfahrens.

Sin derartiges Verfahren ist beispielsweise aus dem Buch "Elektronische Bausteinsysteme SIMATIC" von Rolf Hahn, Band 1, 1974, Seiten 244 bis 245 bekannt. Das in dieser Literaturstelle beschriebene Verfahren zur Multiplikation einer 'Eingangsgröße läßt sich auch zur Erzeugung einer Impulsfolge mit einstellbarer Frequenz anwenden, wenn man als Referenzfrequenz eine Festfrequenz verwendet, die beispielsweise von einem Quarzoszillator mit

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hoher Frequenzgenauigkeit erzeugt wird. Die Festfrequenz £q wird durch einen programmierbaren Teiler durch den einstellbaren Teilungsfaktor ρ geteilt. Am Teilerausgang steht eine Impulsfolge mit der Frequenz f. = f₀ zur Verfügung. Bei diesem Verfahren wird jedoch bei TT" gegebener Festfrequenz f_Q die Frequenzauflösung, d.h. die kleinstmögliche Frequenzänderung mit dem Quadrat der Ausgangsfrequenz f_A schlechter.

Für p;^> 1 gilt mit sehr guter Näherung:

2
Δ f ■ "A m 1 _{mit T} , ₁

Damit wurde gezeigt, daß sich die absolute Frequenzauflösung Λ f mit dem Quadrat der Ausgangsfrequenz f ver schlechtert. Die relative Frequenzauflösung Δί verschlechtert sich proportional zur Ausgangs- A frequenz. Beträgt die geforderte maximale Ausgangsfrequenz f. z.B. 2400 Hz und die Oszillatorfrequenz f_Q = 2 MHz, so erhält man als Frequenzauflösung: ■Δ ^f = 2400? = 2,88 Hz (6)

2.10°"
Bei vielen Anwendungsfällen, z.B. bei Frequenzgebern für Umrichter werden wesentlich bessere Frequenzauflösungen, z.B. besser als 0,6 Hz verlangt. Eine Verbesserung kann nur durch eine Erhöhung der Oszillatorfrequenz f_Q erreicht werden. Dies ist Jedoch oft aus technologischen Gründen, z.B. wegen der begrenzten Verarbeitungsfrequenz der eingesetzten Bausteine nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art eine Verbesserung der Frequenzauflösung zu erreichen, ohne die Oszillatorfrequenz zu erhöhen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Referenzfrequenz durch den Faktor (N*p) geteilt wird, wobei N eine ganze Zahl

ist und daß zwischen zwei Impulsen der so gewonnenen Hilfsinpulsfolge N-1 Impulse einer Zwischenimpulsfolge mit wenigstens annähernd gleichem Abstand eingefügt werden.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß zunächst das N-fache der geforderten Ausgangsperiodendauer T = I^ erzeugt wird. Aus der oben angegebenen Gleichung A ergibt sich, daß die Frequenzauflösung damit um den Faktor N besser wird. Um die gewünschte Ausgangsperiodendauer T_A zu erhalten, werden dann N-1 möglichst äquidistante Impulse, im folgenden Zwischenimpulse genannt, innerhalb der vervielfachten Ausgangsperiode hinzugefügt.

Vorteilhafterweise ist N eine Potenz von zwei. Der Abstand der Zwischenimpulse läßt sich dann leicht erzeugen, wenn man die Periodendauer der Hilfsimpulsfolge durch 2 dividiert. Y/enn die vervielfachte Ausgangsperiode in Form einer Dualzahl dargestellt ist, so läßt sich diese Division mit einer einfachen Schiebeoperation durchführen.

Bei einer Schaltungsordnung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Taktgeber zur Erzeugung der Referenzfrequenz mit der Periodendauer T_Q und mit einer nachgeschalteten Frequenzteilerschaltung, die schmale Ausimpulse mit der Periodendauer D_r, T_Q abgibt, können N-1 triggerbare Impulsgeber vorhanden sein, von denen jeder bei Eintreffen eines Impulses an seinem Triggereingang nach Ablauf einer Verzögerungszeit einen schmalen ZwI-schenimpuls am Ausgang abgibt, wobei der Triggereingang eines ersten Impulsgebers mit dem Ausgang der Frequenz-

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teilerschaltung und der Triggereingang jedes weiteren Impulsgebers mit dem Ausgang des vorhergehenden Impulsgebers verbunden ist und wobei die Ausgänge der Frequenzteilerschaltung und der Impulsgeber mit einem ODER-Gatter verbunden sind, an dessen Ausgang die gewünschte Impulsfolge ansteht. Alternativ können auch N-1 triggerbare Impulsgeber vorhanden sein, von denen jeder bei Eintreffen eines Impulses an seinem Triggereingang nach Ablauf einer Verzögerungszeit t.^ einen schmalen Impuls am Ausgang abgibt, wobei t^. für den xten Impulsgeber x.P.Tq ist, wobei die Triggereingänge aller Impulsgeber mit dem Ausgang der Frequenzteilerschaltung verbunden sind und wobei die Ausgänge der Frequenzteilerschaltung und der Impulsgeber mit einem ODER-Gatter verbunden sind, an dessen Ausgang die gewünschte Impulsfolge ansteht. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch unter Verwendung einfacher im Handel erhältlicher Bauelemente realisiert werden. Die Verzögerungszeiten der einzelnen Impulsgeber können so eingestellt werden, daß sich eine gleichmäßige Verteilung der Zwischenimpulse über die Periodendauer ergibt.

Bei einer weiteren Schaltungsanordnung zur Durchführung des eingangs genannten Verfahrens mit einem Taktgeber zur Erzeugung der Referenzfrequenz mit der Periodendauer Tq und mit einer nachgeschalteten Frequenzteilerschaltung, die schmale Ausgangsimpulse mit der Periodendauer D_r . Tq abgibt, kann ein triggerbarer Impulsgeber vorhanden sein, der bei Eintreffen eines Impulses an seinem Triggereingang nach Ablauf einer Verzögerungszeit t_y ■ ρ . T einen schmalen Impuls am Ausgang A abgibt, wobei der Triggereingang mit dem Ausgang eines ODER-Gatters mit zwei Eingängen verbunden ist, wobei der erste Eingang mit dem Ausgang des Frequenzteilers und der zweite Eingang über eine Verriegelungsstufe mit dem Ausgang des Impulsgebers verbunden ist, wobei die

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Verriegelungsstufe in jeder Periode der Ausgangs-Impulsfolge N-2 Ausgangsimpulse des Impulsgebers durchläßt und wobei die Ausgänge der Frequenzteilerschaltung und des Impulsgebers mit einem ODER-Gatter verbunden sind, an dessen Ausgang die gewünschte Impulsfolge ansteht. Bei dieser Ausführungsform wird nur ein triggerbarer Impulsgeber benötigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie Schaltunganordnungen zur Durchführung des Verfahrens werden nachfolgend beispielhaft anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert. Dabei sind in den einzelnen Figuren gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt ein Impulsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Aus der nicht dargestellten Ausgangsspannung eines Taktgebers mit hoher Frequenz wird zunächst durch Teilung durch den Faktor D₁. - N · ρ die dargestellte Hilfsimpulsfolge U_Q erzeugt, deren Periode T_x, das N-fache der gewünschten Ausgangsperiode T_A ist. Zwischen die einzelnen Impulse der Hilfsimpulsfolge U_Q werden Jeweils N-1 Zwischenimpulse eingefügt. Diese zugefügte Zwischenimpulsfolge ist in Figur 1 mit U₂ bezeichnet. Durch Zusammenfügen der bei-den Impulsfolgen U_Q und U_ ergibt sich die gewünschte Ausgangs-Impulsfolge mit der Periodendauer T_A » ρ · T_Q und der Frequenz f^ = fq ·

P—

Der Faktor N und damit die Zahl N-1 der eingefügten Impulse wird in Abhängigkeit von der gewünschten Frequenzauflösung gewählt. Außerdem können bei der u'ahl des Faktors N noch weitere Kriterien eine Rolle spielen. Wenn der Frequenzgeber beispielsweise als Steuereinrichtung für einen Umrichter zur Speisung elektrischer Maschinen verwendet wird, so wählt man N zweckmäßigerweise so, daß gilt N » 6 · ρ · U, wobei ρ die Polpaarzahl der

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vom Umrichter gespeisten elektrischen Maschine ist. Unsyminetrien, die dadurch hervorgerufen v/erden kennen, daß die eingefügten Zwischenimpulse nicht den gleichen Abstand aufweisen, treten dann innerhalb von U Maschinenundrehungen auf. Der Faktor 5 ergibt sich aus der Weiterverarbeitung der Ausgangsfrequenz in einem Ringzähler des Umrichters. Wie bereits erläutert, ergibt sich eine besonders einfache Bildung der Zwischenimpulse, wenn man für den Faktor N eine Potenz von 2 wählt und somit die erforderliche Division durch eine Verschiebung in einem Schieberegister realisieren kann.

In den Figuren 2 bis 5 sind beispielhaft einige Schaltungsanordnungen zur Realisierung des Verfahrens dargestellt, die sich durch die Bildung der Zwischenimpulse unterscheiden. Dabei sind die Schaltungsanordnungen nach den Figuren 2 bis 4 besonders zum Betrieb mit Integer-Zahlen geeignet, während sich die Schaltungsanordnung nach Figur 5 besonders für normalisierte Gleitkomma-Zahlen eignet.

Alle Schaltungsvarianten enthalten im wesentlichen zwei unterschiedliche Funktionsgruppen, nämlich einen Frequenzteiler 2 und triggerbare Impulsgeber 3 bis 7. Diese Funktionsgruppen werden im folgenden anhand der Figur 2 erläutert. Der Frequenzteiler 2 hat die Aufgabe, aus der Ausgangsspannung des Taktgebers 1 mit der Periodendauer Tq schmale Ausgangsimpulse mit dem Abstand N'p zu bilden. Der Faktor Ν·ρ wird im folgenden mit Dr bezeichnet. Diese Funktion wird nach Figur 2 mit einem Abwärtszähler 2a und einem nachgeschalteten Impulsgeber 2b realisiert. Der Abwärtszähler 2a weist einen Voreinstelleingang ZI auf, an dem die Zahl Dr, die als Verlängerungsfaktor für die Periodendauer dient, ansteht.

Dieser Voreinstelleingang ZI kann über den Aktivierungseingang S angeregt werden, d.h. bei Anstehen eines

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"1"-Signals am Aktivierungseingang S wird die am Voreinstelleingang ZI anstehende Zahl in den Zähler übernommen. Der Zählerstand wird bei jeder positiven Flanke am Zähleingang I um eins erniedrigt. Beim Zählerstand 0 v/eist der Ausgang ZO "1"-Signal auf. Der Ausgang ZO ist mit dem Aktivierungseingang S verbunden, so daß jedesmal, wenn der Zähler 2a den Zählerstand 0 erreicht hat, dieser wieder auf die am Voreinstelleingang ZI anstehende Zahl gesetzt wird. Außerdem ist der Ausgang "ZO mit dem Eingang eines Impulsgebers 2b verbunden, der einen schmalen Impuls definierter Länge abgibt, sobald am Ausgang ZO "1"-Signal ansteht.

Die triggerbaren Impulsgeber 3 bis 7 haben die Aufgabe, bei jedem Triggerimpuls nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit einen schmalen Impuls abzugeben. Diese Funktion wird im Ausführungsbeispiel ebenfalls mit einem Abwärtszähler 3a bis 7a realisiert, an dessen Voreinstelleingang ZI eine Zahl zur Festlegung der Verzögerungszeit ansteht und dessen Zähleingang I vom Taktgeber 1 angesteuert wird. Die am Vorteile ingang ZI anstehende Zahl wird bei Eintreffen eines "1"-Signals am Aktivierungseingang S in den Zähler übernommen. Der Zählerstand wird ebenfalls bei jeder am Zähleingang I eintreffenden positiven Flanke um 1 erniedrigt. Am Ausgang ZO des Zählers steht "1"-Signal an, wenn der Zählerstand "0" erreicht ist. Dem Ausgang ZO ist je ein Impulsgeber 3b bis 7b nachgeschaltet, der einen schmalen Ausgangsiupuls abgibt, sobald am Ausgang ZO des Zählers "1"-Signal ansteht.

Im Handel sind auch Zähler erhältlich, die bei Erreichen eines bestimmten Zählerstandes einen kurzen Impuls abgeben. Bei Einsatz von derartigen Zählern können die Impulsgeber 2b bis 7b des Frequenzteilers 2 und der triggerbaren Impulsgeber entfallen.

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Mit den beschriebenen Funktionsgruppen "Frequenzteiler" und "triggerbarer Impulsgeber" kann nun das eingangs bebeschriebene Verfahren zur Erzeugung einer Impulsfolge auf verschiedene Weise realisiert werden. 5

Figur 2 zeigt beispielhaft eine Schaltungsanordnung, bei der in eine mit Hilfe eines Frequenzteilers 2 erzeugte Impulsfolge 5 Zwischenimpulse eingefügt werden, also N » 6 ist. Die Zähleingänge I des Frequenzteilers und der fünf triggerbaren Impulsgeber 3 bis 7 sind mit dem Ausgang des Taktgebers 1 verbunden. Die Ausgänge A des Frequenzteilers 2 und der triggerbaren Impulsgeber 3 bis 7 sind mit den Eingängen eines ODER-Gatters 8 verbunden, an dessen Ausgang die gewünschte Ausgangsimpulsfolge einstellbarer Frequenz ansteht. Der Triggereingang S des ersten triggerbaren Impulsgebers 3 ist mit dem Ausgang A des Frequenzteilers 2 verbunden, der Triggereingang S jedes folgenden triggerbaren Impulsgebers 4 bis 7 ist mit dem Ausgang A des vorhergehenden triggerbaren Impulsgebers 3 bis 6 verbunden. Am Voreinstelleingang ZI des Frequenzteilers 2a steht der Teilungsfaktor Dr^N·ρ an, an den Voreinstelleingängen ZI der triggerbaren Impulsgeber 3 bis 7 steht jeweils

die Zahl p=Dr, im Beispiel also Dr an. Der Frequenz-IT" o"

teiler 2 bildet also aus der Ausgangsspannung des Taktgebers 1 eine Hilfsimpulsfolge, deren Periode Dr=N*ρ länger als die der Taktgeberperiode ist. Diese Periode ist N-mal, d.h. 6 mal langer als die gewünschte Periode der Impulsfolge. Es werden daher mit den triggerbaren Impulsgebern 3 bis 7 fünf Zwischenimpulse hinzugefügt. Der Impulsgeber 3 wird vom Ausgang des Frequenzteilers 2 getriggert und liefert nach D/6 Impulsen des Taktgebers 1 einen Zwischenimpuls am Ausgang A, der gleichzeitig den Impulsgeber 4 triggert und so weiter.

Jede Periode der Ausgangsspannung Ua setzt sich also aus einem Impuls des Frequenzteilers 2 sowie aus je

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einen Zwischeniinpuls der Impulsgeber 3 bis 7 zusammen.

Da die Division des Teilun^sfaktors Dr durch N, im Beispiel also durch 6, im allgemeinen nicht ohne Rest aufgeht, treten innerhalb der Periode T der Ausgangsspannung U Unsyinnetrien auf. Durch das Aufrunden von Dr/N für einzelne Impulsgeber und das Abrunden für andere Impulsgeber können die Unsymmetrien gleichmäßig über die Periode T der Ausgangsspannung U verteilt werden. ^{Γ Α}

Bei der Schaltung nach Figur 3 werden alle Impulsgeber 3 bis 7 vom Ausgang A des Frequenzteilers 2 getriggert. Um die entsprechenden Abstände D /N zwischen den Impulsen des Frequenzteilers 2 und der einzelnen Impulsgeber 3 bis 7 zu erreichen, wird dem Voreinstelleingang ZI des ersten Impulsgebers 3 die Zahl D /β dem zweiten Impulsgeber 4 die Zahl 2 D_r/6 usw. zugeführt. Jeder Impulsgeber 3 bis 71iefert also einen gegenüber dem vorhergehenden Impulsgeber um D_r/6 versetzten Impuls. Auch mit dieser Schaltung kann also die gewünschte Impulsfolge mit den erforderlichen Zwischenimpulsen gebildet werden.

Eine weitere Schaltungsvariante ist in Figur 4 dargestellt. Dabei werden die fünf Zwischenimpulse mit nur einem Impulsgeber 3 erzeugt, indem dieser zunächst über den Ausgang A des Frequenzteilers 2 getriggert wird und der Impulsgeber 3 sich dann viermal selbst triggert.

Dazu sind die Ausgänge A des Frequenzteilers 2 und des Impulsgebers 3 über ein ODSR-Gatter 9 mit dem Triggereingang S des Impulsgebers 3 verbunden. Am Voreinstelleingang ZI des Impulsgebers 3 steht die Zahl D_r/6 an. Der Impulsgeber 3 liefert also mit dem Abstand D_r/6 zum Ausgangsimpuls des Frequenzteilers 2 einen ersten

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Zwischenimpuls, der zugleich den Voreinstelleingang ZI des Zählers 3a aktiviert, so daß nach der Zeit D_r/6 der Impulsgeber 3 wiederum einen Impuls abgibt usw. Um zu erreichen, daß der Impulsgeber 3 lediglich fünf Zwischenimpulse abgibt, also einmal vom Frequenzteiler 2 getriggert wird und sich dann viermal selbst triggert, v/erden die Aus gangs impulse des Impulsgebers 3 dem Zäh? eingang eines Zählers 10 zugeführt, an dessen Voreinstelleingang ZI die Zahl 5 ansteht. Der Aktivierungseingang S ist mit dem Ausgang des Frequenzteilers 2 verbunden, so daß jeweils mit dem ersten Impuls einer Periode die Zahl 5 in den Zähler 10 übernommen wird. Zwischen den Ausgang A des Impulsgebers 3 und das ODZR-Gatter 9 ist ein UND-Gatter 11b mit einem nichtinvertierenden und einem invertierenden Eingang geschaltet, wobei der nichtinvertierende Eingang mit dem Ausgang A des Impulsgebers 3 und der invertierende Eingang mit dem Ausgang ZO des Zählers 10a verbunden ist. Auf diese V/eise wird erreicht, daß der Impulsgeber 3 nur fünf Zwischenimpulse abgibt und sich dann nicht mehr selbst triggert. Diese Schaltung eignet sich vor allem dann, wenn Unsymmetrien in der Periode nicht stören, da diese nicht wie bei den Schaltungen nach den Figuren 2 und 3 durch gezieltes Auf- und Abrunden der Zahl D_r/6 gleichmäßig verteilt werden können. Dieser Nachteil kann aber dadurch vermieden werden, indem man nicht nur einen, sondern beispielsweise zwei Impulsgeber verwendet, wobei dem Voreinstelleingang ZI des ersten Impulsgebers der abgerundete Wert von D_r/N, dem zweiten Impulsgeber der aufgerundete '.'/ert von D_r/N zugeführt wird. Durch eine geeignete Umschaltung der Triggereingänge beider Impulsgeber vom Ausgang des Frequenzteilers 2 auf die eigenen Ausgänge bzw. auf den Ausgang des anderen Impulsgebers in Abhängigkeit von der Größe des bei der Division verbleibenden Restes und der Impulsnummer innerhalb der Periode T_r können die Unsymae-

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VPA

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trien gleichmäßig über die Periode T_p verteilt werden. Diese Äusführungsform ist in den Figuren nicht dargestellt.

Die Schaltungsvariante nach Figur 5 eignet sich zur Realisierung des beschriebenen Verfahrens dann, wenn der Teilungsfaktor D_r als normalisierte Gleitkommazahl vorliegt. Der Teilungsfaktor D_r für die Frequenz f₀ der Ausgangsspannung des Taktgebers 1 kann als eine auf die Taktgeberperiode Tq normierte Periode aufgefaßt werden, da für die Periode T_A der Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung gilt:

¹A - °r · ¹O _T

und daher D_r = A

I₀

Die Frequenzauflösung ist abhängig von der Auflösung der normierten Periode D_. Stellt man D_ als normali-

S
sierte Gleitkommazahl D_r = 2 H dar, so ist die relative Auflösung von D_r von der.. Länge der Mantisse K abhängig. Normalisiert bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die Stellenzahl der Mantisse konstant ist und daß keine führenden Nullen in der Mantisse auftreten. Die relative Auflösung kann also mit der Länge der Mantisse M festgelegt werden. Mit der im folgenden beschriebenen Anordnung nach Figur 5 ist es nun möglich, die Gleitkommazahl D_r = 2^. M als Teilungsfaktor für die Taktgeberfrequenz bzw. als Multiplikator für die Taktgeberperiode zu realisieren. Damit kann man also die relative Auflösung der Frequenz beliebig durch die Länge der Mantisse M festliegen.

Die Schaltung nach Figur 5 besteht aus den Frequenzteilern 2 und 2¹ sowie aus den Impulsgebern 3 bis 5. Wie bei den bereits beschriebenen Schaltungen sind die

Zähleingänge des Frequenzteilers 2 und der Impulsgeber

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5 bis 5 mit dem Ausgang des Taktgebers 1 verbunden. Der Triggersingang 3 des Impulsgebers 3 ist mit dem Ausgang A des Frequenzteilers 2 verbunden, der Triggereingang S des Impulsgebers 4 ist über ein ODER-Gatter mit dem Ausgang A des Frequenzteilers 2 und mit dem Ausgang A des Impulsgebers 3 verbunden, der Triggereingang S des Inpulsgebers 5 ist über ein ODER-Gatter 5c mit den Ausgängen des Frequenzteilers 2 und der beiden vorangehenden Impulsgeber 3 und 4 verbunden. Alle Ausgänge A des Frequenzteilers 2 und der Impulsgeber 5 bis 5 sind über ein ODER-Gatter S zusammengeführt. Dem ODER-Gatter 3 ist ein weiterer Frequenzteiler 2' nachgeschaltet, an dessen Ausgang die gewünschte Impulsfolge ansteht. Dem Voreinstelleingang ZI des Frequenzteilers 2 wird die Zahl M, dem Vorstelleingang ZI des Inipulsgebers 3 die Zahl M. *2 , dem Voreinstelleingang ZI des Inpulsgebers 4 die Zahl M · 2~ , dem Voreinstelleingang ZI des Impulsgebers 5 die Zahl M . 2 und dem Voreinstelleingang ZI des Frequenzteilers 2' die Zahl 2" zugeführt.

Die Funktion dieser Schaltung wird im folgenden zunächst für positive Exponenten Ξ erläutert. In diesem Fall steht an den Voreir.stelleingängen ZI der Impulsgeber 3 bis 5

daß
ständig 0 an, so/diese Impulsgeber inaktiv sind. Die vom Taktgeber 1 gelieferte Ausgangsfrequenz wird zunächst durch den Frequenzteiler 2 durch die Mantisse M und dann durch den nachgeschalteten Frequenzteiler 2' durch E E

2 , also insgesamt durch M · 2 geteilt. Für die Ausgangsperiode T_A gilt also:
T_A - T₀ - (M · 2 ).

Solange der Exponent E positiv ist, sind keine Zwischenimpulse erforderlich.

Mit dem Frequenzteiler 2¹ können Jedoch keine negativen Exponenten E realisiert werden. Für negative Exponenten wird daher den entsprechenden Voreinstelleingängen ZI

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- rf-' ' VPA 79 P 323 8 BRD

-S der Impulsgeber 3 bis 5 der Faktor M · 2 zugeführt.

Am Voreinstelleingang ZI des Zählers 2a' des Frequenzteilers 2^f steht 1 an, so daß dieser als einfacher Durchgang wirkt. Ist beispielsweise 2 = - 3, so wird dem Voreinstelleingang ZI des Impulsgebers 3 die Zahl M · 2 ,dem Voreinstelleingang ZI des Impulsgebers 4 M · 2 und dem Voreinstelleingang Z" des Impulsgebers 4 M *2~3 zugeführt. Die dadurch an den Ausgängen A des Frequenzteilers 2 und der Impulsgeber 3 bis 5 entstehenden Impulsfolgen U bis U sind in Figur 6 dar-

A2 Ας

gestellt. Die Hilfsimpulsfolge U* ^ weist die Periodendauer T » M · T- auf. Da am Voreinstelleingang ZI des r Qi °

Zählers 3a M · 2 = M/2 ansteht, liefert dieser, durch den ersten Ausgangsimpuls des Frequenzteilers 2 getriggert, einen Zwischenimpuls nach der halben Periodendauer T_r/2. Am Voreinstelleingang ZI des Impulsgebers 4 steht die Zahl M * 2~², also M/4 an. Dieser Impulsgeber liefert also, getriggert durch den Ausgangsimpuls des Frequenzteilers 2 nach T /4 sowie, getriggert durch den Ausgangsimpuls des Inipulsgebers 3,ebenfalls nach T_r/4 jeweils einen Zwischenimpuls. In analoger Weise liefert der Impulsgeber 5, getriggert durch jeden Impuls des Frequenzteilers 2 und der Impulsgeber und 4 nach der Zeit T_r/8 einen Zwischenimpuls. Wie Figur 6 deutlich zeigt, entsteht durch das Zusammenfügen der Impulse des Frequenzteilers 2 und der Impulsgeber 3 bis 5 eine Impulsfolge mit der Periode T_r/8. Die gewünschte Ausgangsimpulsfolge wird also wie bei den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch erreicht, daß die Periodendauer des Taktgebers 1 zunächst um den Faktor M verlängert wird und daß in die so gewonnene Impulsfolge im Beispiel 2-1 Zv/ischenimpulse eingefügt werden, so daß letztlich die gewünschte Verlängerung der Periodendauer um den Faktor M · 2 ent-

E
steht. Die V.'erte M · 2 können durch einfache Schiebe-

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- ytf - " VFA 79 P 3 2 3 8 BRD

operationen in einem Schieberegister gebildet v/erden.

Vie bereits erläutert, ist die relative Genauigkeit dieser Schaltung von der Länge der Mantisse Il abhängig. '.iird die Mantisse M um eine Stelle verlängert, so nuß, um denselben Teilungsfaktor zu erhalten, der Exponent um 1 verringert werden. Um den möfWichen Bereich fur den Teilungsfaktor konstant zu halten, ist ein zusätzlicher Teiler für einen negativen Exponenten erforderlieh. Im Beispiel nach Figur β kb'nnte beispielsweise die relative Genauigkeit un den Faktor 2 verbessert v/erden, wenn man die Stellenzahl der Mantisse M um 1 erhöht und einen vierten Impulsgeber für die Zahl M . 2~⁴ hinzufügt.

Bei der erläuterten Schaltung für normalisierte Gleitzahlen treten für Exponenten E >· 0 keine Unsymmetrien auf. Für Exponenten Ξ<0 sind die Unsymmetrien sehr gleichmäßig innerhalb der Periode T_r verteilt.

9 Patentansprüche
6 Figuren -

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung einer Impulsfolge mit einstellbarer Frequenz,die durch Teilung einer Referenzfrequenz mit der Periodendauer T_Q durch einen einstellbaren, .ganzzahligen Teilungsfaktor ρ erzeugt v.-ird, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzfrequenz durch den Faktor D_r = N · ρ geteilt wird,wobei N eine ganze Zahl ist, und daß zwischen zwei Impulse der so gewonnenen Hilfsimpulsfolge M-1 Impulse einer Zwischenimpulsfolge mit wenigstens annähernd gleichem Abstand eingefügt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß N eine Potenz von 2 ist.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, mit einem Taktgeber zur Erzeugung der Referenzfrequenz mit der Periodendauer T und mit einer nachgeschalteten Frequenzteilerschaltung, die schmale Ausgangsimpulse mit der Periodendauer D_p T₀ abgibt, gekennzeichnet durch N-1 triggerbare Impulsgeber (3-7)» von denen jeder bei Eintreffen eines Impulses an seinem Triggereingang (3) nach Ablauf einer Verzögerungszeit t_v = ρ · T₀ einen schmalen Zwischenimpuls am Ausgang (A) abgibt, wobei der Triggereingang (S) eines ersten Impulsgebers (3) mit dem Ausgang (A) der Frequenzteilerschaltung (2) und der Triggereingang (S) jedes weiteren Impulsgebers (4-7) mit dem Ausgang des vorhergehenden Impulsgebers (3-6) verbunden ist und wobei die Ausgänge (A) der Frequenzteilerschaltung (2) und der Impulsgeber (3-7) mit einem ODER-Gatter verbunden sind, an dessen Ausgang dia gewünschte Impulsfolge ansteht.

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ORIGINAL INSPECTED

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4. Schaltungsanordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Taktgeber zur Erzeugung der Referenzfrequenz mit der Periodendauer T_Q und mit einer nachgeschalteten Frequenzteilerschaltung, die schmale Ausgangsimpulse mit der Periodendauer D„ ·% abgibt, gekennzeichnet durch N-1 triggerbare Impulsgeber (3-7), von denen jeder bei Eintreffen eines Impulses an seinem Triggereingang (G) nach Ablauf einer Verzögerungszeit t einen schmalen Impuls am Ausgang (A) abgibt, wobei t für den x-ten Impulsgeber x · ρ · Tq ist, wobei die Triggereingänge (S) aller Impulsgeber (3-7) mit dem Ausgang (A) der Frequenzteilerschaltung (2) verbunden sind und wobei die Ausgänge (A) der Frequenzteilerschaltung (2) und der Impulsgeber (3-7) mit einem ODSR-Gatter (8) verbunden sind, an dessen Ausgang die gewünschte Impulsfolge ansteht.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, mit einem Taktgeber zur Erzeugung der Referenzfrequenz mit der Periodendauer Tq und mit einer nachgeschalteten Frequenzteilerschaltung, die schmale Ausgangsimpulse mit der Periodendauer D_r Tq abgibt, gekennzeichnet durch einen triggerbaren Impulsgeber (3), der bei Eintreffen eines Impulses an seinem Triggereingang (S) nach Ablauf einer Verzögerungszeit t = ρ · Tq einen schmalen Impuls am Ausgang A abgibt, wobei der Triggereingang mit dem Ausgang eines ODER-Gatters (9) mit zwei Eingängen verbunden ist, wobei der erste Eingang mit dem Ausgang (A) des Frequenzteilers (2) und der zweite Eingang über eine Verriegelungsstufe (11) mit dem Ausgang des Iapulsgebers (3) verbunden ist, wobei die Verriegelungsstufe (11) in jeder Periode der Ausgangs-Inpulsfolge N-2 Ausgangsimpulse des Impulsgebers (3) durchläßt und wobei die Ausgänge (A) der Frequenzteilerschaltung (2) und des Impulsgebers (3) mit einem ODER-

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Gatter (3) verbunden sind, an dessen Ausgang die gewünschte Inipulsfolge ansteht.

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Teilungsfaktor ρ in Form einer Gleitkommazahl ρ = M · 2 vorliegt, m- 'c einem Taktgeber zur Erzeugung der Referenzfrequenz mit der Periodendauer T_Q und einer nachgeschalteten Frequenzteilerschaltung, die schmale Ausgangsimpulse mit der Periodendauer M · T. abgibt, gekennzeichnet durch eine dem gewünschten maximalen negativen Exponenten E entsprechende Anzahl von Impulsgebern (3-5), von denen der x-te Impulsgeber bei Eintreffen eines Impulses an seinem Triggereingang (G) nach Ablauf einer Verzögerungszeit t.^ = M · 2"³T?. einen schmalen Impuls am Ausgang (A) abgibt, wobei der Triggereingang jedes Impulsgebers (3-5) mit dem Ausgang (A) der Frequenzteilerschaltung (2) sowie mit den Ausgängen (A) aller vorhergehenden Impulsgeber (3, M verbunden ist, wobei die Ausgänge des Frequenzteilers (2) und aller Impulsgeber (3-5) mit den Eingängen eines ODER-Gatters (S) verbunden sind, dem ein weiterer Frs-

E quenzteiler 2 mit dem Teilungsfaktor 2 für positive .Exponenten E und 1 für negative Exponenten E nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang die gewünschte Impulsfolge ansteht.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Frequenzteiler (2, 2') aus einem AbwärtSzähler (2a, 2a^f) mit Voreinstelleingang (ZI) und einem nachgeschalteten monostabilen Kippglied (2b, 2b¹) besteht, wobei der Zähleingang (I) des Abwärtszahlers (2a, 2a») mit dem Eingang der Frequenzteilerschaltung (2. , 2 ') verbunden ist, wobei am Voreinstelleingang der Teilungsfaktor (Dr, M) ansteht und

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wobei ein beim Zählerstand "0" ein "1"-Signal führender Ausgang (ZO) mit einem Aktivierungseingang (S) für den Voreinstelleingang (ZI) und mit dem Eingang des monostabilen Kippgliedes (2b) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung n,ach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder triggerbare Impulsgeber (3-7) aus einem Abwärtszähler (3a-7a) mit Voreinstelleingang (ZI) und einem nachgeschalteten monostabilen Kippglied (3b-7b) besteht, wobei der Zähleingang (I) mit dem Taktgeber (1) verbunden ist, wobei am Voreinstelleingang (ZI) ein Verzögerungsfaktor F βο

ν + ansteht, wobei ein beim Zählerstand "0" ein ν "1"-Signal führender Ausgang (ZO) mit dem Eingang des monostabilen Kippgliedes (3b-7b) verbunden ist und wobei der Triggereingang jedes Impulsgebers (3-7) mit einem Aktivierungseingang (S) für den Voreinstelleingang (ZI) verbunden ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Verriegelungsstufe (11) aus einem Abwärtszähler (11a) mit Voreinstelleingang (ZI) und einem UND-Gatter (11b) besteht, wobei der Ausgang (A) des Impulsgebers (3) mit dem Zähleingang (I) des Abwärtszählers (11a) und mit einem nichtinvertierenden Eingang des UND-Gatters (11b) verbunden ist, wobei der Ausgang (A) des Frequenzteilers (2) mit dem Aktivierungseingang (S) für den Voreinstelleingang (ZI) verbunden ist, wobei ein beim Zählerstand "0" ein "1"-Signal führender Ausgang (ZO) mit einem invertierenden Eingang des UND-Gatters (11b) verbunden ist und wobei am Voreinstelleingang (ZI) die Zahl (N-1) ansteht.

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