DE1015481B - Schaltung zur Verkuerzung von Rechteckimpulsen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

In der Impulstechnik wird häufig die Aufgabe gestellt, rechteckförmige Impulse zu verkürzen oder zu verschärfen. Manchmal soll die Reihenfolge des Auftretens mehrerer sich überschneidender Impulse bestimmt werden. Je spitzer dann die Impulse sind, desto leichter können sie voneinander getrennt werden. Schaltkreise, bei denen solche Impulse durch einen Widerstands-Kapazitätskreis umgeformt werden, weisen gewisse Nachteile auf. Über sie können nämlich keine Gleichstromkomponenten übertragen werden. Außerdem wird die Impulsamplitude durch das Differenzieren merklich geschwächt. Dieser Nachteil tritt besonders dann in Erscheinung, wenn diese Umformung mehrmals nacheinander erfolgen soll, um äußerst spitze Impulse zu erzielen.

Bei einer Schaltungsanordnung zur Verkürzung von Rechteckimpulsen besteht demnach die Erfindung darin, daß der über eine Begrenzerdiode und einen Begrenzerwiderstand einer Parallelschaltung aus Emittereingangskreis eines Transistors und Selbstinduktivität in einer den Transistor sperrenden Richtung zugeführte Gleichstrom durch den ebenfalls über die Begrenzerdiode zugeführten Rechteckimpuls derart unterbrochen wird, daß die an der Induktivität auftretende Induktionsspannung den Transistor leitend macht und so lange leitend hält, als die Spannung an dem gemeinsamen Punkt von Emitterelektrode und Selbstinduktivität im Bereich des Stromflusses bleibt. Der an sich bekannte Transistor hat zweckmäßig einen Eingangswiderstand mit negativer Widerstandscharakteristik. Der verwendete Transistor kann ein Spitzen- oder Flächentransistor sein.

In den Fig. 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele der Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt, die nunmehr im einzelnen näher beschrieben werden.

Eine Induktivität liegt an einer Spannungsquelle, die im Ruhezustand einen Strom durch sie treibt. Dieser Strom wird für die Dauer jedes auf die Schaltung gegebenen positiven, rechteckigen Eingangsimpulses unterbrochen. Infolge der Unterbrechung dieses Ruhestromes der Induktivität entsteht eine gegenr elektromotorische Kraft. Die Spule liegt parallel zum Emitterkreis eines Transistors, so daß am Transistorausgang infolge der elektromotorischen Kraft ein spitzer Impuls auftritt, dessen Amplitude durch die Schaltung zum mindesten nicht geschwächt wird. Ob eine Impulsverstärkung eintritt, hängt von der Kennlinie der in der Schaltung verwendeten Übertragungselemente, insbesondere von der des Transistors ab. Die Rückflanke des Rechteckimpulses am Eingang ruft keinen Ausgangsimpuls hervor, da gleichzeitig die Spannung am oberen Ende der Induktivität negativ wird und damit der Transistor gesperrt bleibt.

Nach Fig. 1 ist die Induktivität 10 in Reihe mit Schaltung zur Verkürzung
von Rechteckimpulsen

Anmelder:

IBM Deutschland Internationale

Büro-Maschinen Gesellschaft m.b.H.,

Sindelfmgen (Württ.), Böblinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. Dezember 1951

Harold Fleisher, Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

einem strombegrenzenden Widerstand 12 und der Diode 14 zwischen den Eingangsklemmen 16 und 18 geschaltet. Die nur in einer Stromrichtung durchlässige Diode 14 ist so gepolt,, daß ein Strom I im Ruhezustand durch die Induktivität 10 in Pfeilrichtung fließt, wenn die Klemme 16 gegenüber der Klemme 18 negativ vorgespannt ist. Die Basis b des Transistors 20 ist geerdet und mit der Klemme 18 und dem unteren Ende-der Induktivität 10 verbunden. Der Emitter e des Transistors liegt an dem Verbindungspunkt der Induktivität 10 mit dem Widerstand 12! Der Kollektor c des Transistors ist an die Ausgangsklemme 22 und ferner über den Belastungswiderstand 26 und die in Reihe liegende Batterie 28 an die ebenfalls geerdete Ausgangsklemme 24 angeschlossen. Die Eingangskenniinie des Transistors 20 verläuft auf mindestens einem Teil des Arbeitsbereiches nicht ansteigend, sondern horizontal oder fallend, so daß eine positive Rückkopplung auftritt, die die erzeugten Ausgangsimpulse noch weiter verschärft.

Wie aus dem zwischen den Eingangsklemmen 16 und 18 eingezeichneten Spannungsverlauf zu entnehmen ist, ist die Klemme 16 gegenüber der Klemme 18 während der Impulslücke durch die Impulsquelle negativ vorgespannt. Hierdurch ist die Richtung des Stromes I durch die Induktivität 10, den Strombegrenzungswiderstand 12 und die in dieser Richtung einen geringen Widerstand aufweisende Diode 14 festgelegt. Diese negative Spannung an der Klemme 16 spannt außerdem den Emitter e des Transistors 20 gegenüber seiner Basis b negativ vor, so daß entweder kein Emitterstrom durch den Transistor fließt, oder daß der Fluß negativ ist. Es wird nur ein sehr gerin-

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Claims (4)

1. ger Strom im Kollektorstromkreis fließen. Wenn ein Teil des Arbeitsbereiches bei positivem Transistor-Impuls 30 über den Eingangskreis an die Kathode der eingangswiderstand erzielt. Entsprechende Schalt-Diode 14 gelangt, dessen Amplitude so groß ist, daß elemente in den beiden Zeichnungen sind überdas Potential der Diodenkathode mehrere Volt über einstimmend beziffert. Die Schaltung nach Fig. 2 Erdpotential erhöht wird, wie angedeutet ist, steigt 5 unterscheidet sich ferner insofern von der Schaltung der Widerstand der Diode stark an und schaltet so nach Fig. 1, als die Diode 14, der Strombegrenzungsdie Eingangsquelle ab. Der im Ruhezustand durch die widerstand 12 und eine Vorspannungsbatterie 36 in Induktivität 10 fließende Strom I wird also während der genannten Reihenfolge in Serie geschaltet sind; der Dauer des Eingangsimpulses 30 unterbrochen. In- diese Serienschaltung liegt parallel zur Induktivität, folge dieses Schaltvorganges erzeugt die Induktivität io Ferner ist der positive Pol der Batterie 36 geerdet 10 eine gegenelektromotorische Kraft, wodurch an und mit der Eingangsklemme 18 und dem unteren ihrem oberen Ende eine positive Spannung auftritt, Ende der Induktivität 10 verbunden. Außerdem ist die somit richtige Polarität aufweist, um einen Strom die Eingangsklemme 16 über den Kopplungskondendurch den Emitter-Basis-Kreis treiben zu können. Die sator 38 an den Verbindungspunkt der Diode 14 mit wirksame »Entladungs«-Zeitkonstante für die Induk- 15 dem Widerstand 12 angeschlossen. Die Diode 14 ist tivität beträgt LIR_e, wobei L den Wert der Induk- in bezug auf die Induktivität 10 in der gleichen Richtivität 10 in Henry und R_e den wirksamen Emitter- tung wie in Fig. 1 gepolt. Die übrige Schaltung nach Durchlaß widerstand in der eingezeichneten Pfeilrich- Fig. 2 gleicht der nach Fig. 1. Die Arbeitsweise ist in lung in Ohm angibt. Bei gebräuchlichen Werten, z. B. beiden Fällen ähnlich. Die Batterie 36 liefert eine L=I mH und R_e s^g 100 Ohm, liegt daher diese 20 Vorspannung E₁ von mehreren Volt, die den Strom I »Entladungs«-Zeitkonstante in der Größenordnung im Ruhezustand durch die Induktivität 10 in der bevon 10 μβεα Der während der Entladungszeit den reits beschriebenen Weise treibt. Ein positiver EinEmitter durchfließende mittlere Strom beträgt etwa gangsimpuls 30' der gleichen Größe wie der Ein-²/s I, wenn als Entladungszeit der für die Abnahme gangsimpuls 30 in Fig. 1 wird der Klemme 16 zudes Stromes auf V_e seines ursprünglichen Wertes be- 25 geführt und unterbricht wieder den über die Innötigte Zeitabschnitt festgelegt wird. duktivität 10 fließenden Strom. Der Gleichspannungs-

   Typische Werte für die Schaltelemente in der Aus- anteil der Eingangsklemme 16 ist ohne Bedeutung, da führung nach Fig. 1 bei Verwendung einer handeis- der Kopplungskondensator 38 nur die Wechselstromüblichen Diode 14 und eines Germanium-Transistors komponente des Eingangsimpulses durchläßt. Der 20 sind: Widerstand 12 = 1000 Ohm, Widerstand 26 30 Eingangsimpuls 30' reicht aus, um die VorspannungE₁ = 10 000 Ohm, Induktivität 10 = 1 mH von hoher an der Diode 14 zu überwinden. Eine weitere AusGüte und Batterie 28 = 22,5 Volt. Es wurde ein gangsspannung wird in dieser Schaltung an Klemme Germanium-Transistor vom w-Typ mit einem Ver- 40 abgenommen, die an den Verbindungspunkt der Stärkungsfaktor α = 2 benutzt mit einem negativen Basis b mit dem Widerstand 34 angeschlossen ist, der Eingangswiderstand über einem Teil seines Arbeits- 35 als rückkoppelnder Belastungswiderstand dient. Der bereiches. Der Ohmsche Widerstand der Spule 10 soll zweite Ausgangsimpuls 32" gleicht dem auf der Leigegenüber dem wirksamen Emitterdurchlaßwiderstand tung 22 auftretenden Ausgangsimpuls 32', jedoch ist des Transistors 20 klein sein. Dies bedeutet, daß der er von entgegengesetzter Polarität. Ohmsche Widerstand R_L der Induktivität gleich oder Obwohl bei der Erläuterung der Schaltung nach kleiner als V10 R_e sein muß. Somit darf bei einem 40 Fig. 1 und 2 erwähnt worden ist, daß vorzugsweise Wert für R_e von etwa 100 Ohm R_L nicht größer sein als Übertragungsvorrichtungen »A«-Transistoren mit als etwa 10 Ohm. Germanium vom η-Typ verwendet worden sind,

   Wie bereits ausgeführt, hängt die Höhe der Span- können auch Germanium-Transistoren vom p-Typ be-

   nungsverstärkung des spitzen Ausgangsimpulses 32 nutzt werden, indem lediglich die Polarität der Bat-

   von dem Kollektorstromkreis des Transistors und 45 terien und des Eingangsimpulses umgekehrt wird, wo-

   seinem Verstärkungsfaktor α ab, Alpha muß minde- durch Ausgangsimpulse entgegengesetzter Phase

   stens 1,5, vorzugsweise aber 2 betragen. In der oben gegenüber den in der Zeichnung dargestellten Im-

   beschriebenen Schaltung erzeugt also ein Eingangs- pulsen entstehen.

   impuls 30 von 5 bis 6 Volt bei Verwendung eines In Abänderung der Schaltungen kann z. B. der

   Transistors mit α = 2 einen spitzen Ausgangsimpuls 50 Widerstand 34 auch in der Schaltung nach Fig. 1 vor-

   32 von 30 bis 40 Volt. gesehen sein und unter Umständen aus der Schaltung

   Obwohl der Transistor 20 an sich einen negativen nach Fig. 2 weggelassen werden. Ferner kann die

   oder nullwertigen Eingangswiderstand über einen Teil Schaltung nach Fig. 1 oder 2 einen Transistor ent-

   seines Arbeitsbereiches aufweist, um — wie bereits halten, der einen negativen oder einen Widerstand

   erwähnt — die Verkürzung der Ausgangsimpulse zu 55 Null über einen Teil seines Arbeitsbereiches aufweist,

   steigern, kann eine Verkürzung mit der Schaltung je nachdem, ob ein Widerstand 34 eingeschaltet ist

   nach Fig. 1 selbst dann noch erzielt werden, wenn der oder nicht, und welcher Grad der Impulsverkürzung

   Transistor 20 einen positiven Eingangswiderstand erzielt werden soll. Die Belastungsimpedanz 26 kann

   aufweist; denn die differenzierende Wirkung der ebenfalls in vielen Fällen weggelassen werden. Schaltung auf den Eingangsimpuls trägt wesentlich 60

   zur Impulsverkürzung bei. Patentansprüche:

   Eine Transistorschaltung kann aber einen negativen 1. Schaltungsanordnung zur Verkürzung von oder einen Widerstand Null über einen Teil des Rechteckimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsbereiches selbst dann aufweisen, wenn der der über eine Begrenzerdiode (14) und einen BeTransistor an sich keine solche Kennlinie besitzt. Ein 6g grenzerwiderstand (12) einer Parallelschaltung Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt. Durch aus Emittereingangskreis (e) eines Transistors Hinzufügen eines Basiswiderstandes 34, der zwischen (20) und Selbstinduktivität (10) in einer den Basis b des Transistors 20 und Erde geschaltet ist, Transistor (20) sperrenden Richtung zugeführte wird die obenerwähnte Wirkung eines negativen Ein- Gleichstrom durch den ebenfalls über die Begangswiderstandes der Transistorschaltung für einen 70 grenzerdiode (14) zugeführten Rechteckimpuls (30)

   derart unterbrochen wird, daß die an der Induktivität (10) auftretende Induktionsspannung den Transistor (20) leitend macht und so lange leitend hält, als die Spannung an dem gemeinsamen Punkt von Emitterelektrode {e) und Selbstinduktivität (10) im Bereich des Stromflusses bleibt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (20) in seinem Arbeitsbereich einen negativen Eingangswiderstand aufweist.
3. 3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Induktivität (10) der Transistor (20) angeordnet ist sowie ein mit ihm in Reihe geschalteter Widerstand (34), der entweder die gesamte Belastung des Transistors (20) oder nur einen Teil dieser Belastung darstellt.
4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Transistor (20) eine Ausgangsspannung (32') von der Kollektorelektrode (c) und eine zweite, zu der ersten Ausgangsspannung gegenphasige Ausgangsspannung (32") von der Basiselektrode (b) abgenommen ίο werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Pulse Generators von Glasoe and Lebacgz, 1948, Mc graw Hill Book Co, S. 499 ff.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen