DE1048291B - Sperrschwinger-Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Erzeugung von zwei verschiedenartigen Impulsfolgen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erzeugung einer Impulsfolge mittels Sperrschwingerschaltungen oder Multivibratoren ist allgemein bekannt.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, mittels einer einzigen Sperrschwingeranordnung zwei verschiedene sowohl in ihrer Länge als auch in ihrer Amplitude voneinander unabhängige Impulsfolgen zu erzeugen.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Sperrschwingerschaltung einen Transformator mit einem magnetisch sättigbaren Magnetkern enthält und die Anordnung derart bemessen ist, daß ein in der Schaltung 'entstehender, von einem Eingangsimpuls ausgelöster Sperrschwingerimpuls eine Ummagnetisieirung des Kerns in den entgegengesetzten Remanenzzustand hervorruft und dabei einen Ausgangsimpuls in einer Ausgangswicklung erzeugt, und daß anschließend der Kern entweder von selbst in seinen ursprünglichen Remanenzzustand zurückfällt oder mittels eines entsprechend gepolten, durch eine zusätzliche Wicklung fließenden Gleichstroms in diesen Zustand zurückgeholt wird, wodurch ein zweiter Ausgangsimpuls entsteht, dessen Impulsbreite von der Größe der Rückstellkraft abhängt.

Durch Einbeziehung des Magnetkerns in eine Sperrschwingerschaltung ergibt sich somit ein besonders einfacher und günstiger Aufbau einer derartigen Schaltung zur Lösung der gestellten Aufgabe.

Als weiteres Merkmal der Erfindung ist am Magnetkern eine besondere Rückholwicklung vorgesehen, die von einem Dauerstrom durchflossen wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein regelbarer Widerstand im Stromkreis der Rückholwicklung angeordnet, mit dem der Stromfluß in der Rückholwicklung wahlweise verändert werden kann. Durch die Veränderung des Rückholstromes in seiner Größe kann die Dauer des zweiten der beiden Impulse bestimmt werden.

Die erfindutigsgemäße Anordnung eignet sieh besonders für eine Zusammenarbeit mit integrierenden Frequenzmesserkreisen, wobei jeweils der breitere, meistens der zweite ausgegebene Impuls der Frequenzmesseranordnung zugeleitet und der schmälere, meist der erste ausgegebene Impuls zum Triggern weiterer Schaltungsanordnungen herangezogen wird.

Weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand der Erläuterungen eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels aufgezeigt und sind in den Ansprüchen niedergelegt.

Fig. 1 zeigt einen Magnetkerntransformator,

Fig. 2 a einen Triggerimpuls,

Fig. 2 b einen Ausgangsimpuls,

Fig. 2 c einen weiteren Ausgangsimpuls und

Fig. 3 eine Sperrschwingerschaltung.

Sperrscawmger-Sdialtungsanordnung

zur gleichzeitigen Erzeugung von zwei

verschiedenartigen Impulsfolgen

Anmelder:

Kienzle Apparate G. m. b. H.,
Villingen (Schwarzw.)

Josef Mörwald, Dachau (Obb.),
ist als Erfinder genannt worden

Ein magnetischer Eisenkern 1 (Fig. 1) mit Wicklungen 2 bis 4 befinde sich in seiner Ruhelage Null beispielsweise dem Sättigungszustand negativer Remanenz. Durch einen Stromstoß durch die Wicklung 2 dieses Magnetkernes erfolge eine Ummagnetisierung über eine in Fig. 3 dargestellte Sperrschwinger-Schaltung. Die Dauer dieser Ummagnetisierung richtet sich nach der Größe dieses Stromstoßes (Fig. 2 a) und nach dem Fluß des Magnetkernes. Während der Dauer dieses Ummagnetisierungsvorganges wird in den Wicklungen des Kernes 1, also auch in der Ausgangswicklung 3, eine in Fig. 2 b dargestellte Spannung induziert, welche so lange anhält, wie die Ummagnetisierung des Kernes fortschreitet, d. h. bis der Magnetkern in den entgegengesetzten Sättigungszustand gelangt ist. Ein konstanter Stromfluß fließt durch eine Wicklung 4 des Magnetkernes Z und hat die Tendenz, den Magnetkern in den Zustand seiner negativen Remanenz zurückzuholen. Dabei ist zu erwähnen, daß die in der Wicklung 2 wirkende magnetisierende Kraft größer sein muß als die durch den Kreis 4, 5, 6 wirkende Rückstellkraft. Dieser Dauerstromfluß, welcher durch einen Widerstand 5 größenmäßig bestimmt ist, zieht nach Beendigung" des Stromimpulses durch die Wicklung 2 des Magnetkernes 1 eine Rückmagnetisierung des Kernes 1 nach sich, wodurch wieder eine EMK, diesmal jedoch mit entgegengesetzter Richtung in der Ausgangswicklung 3 induziert wird. Die Dauer dieses zweiten Impulses (Fig. 2 c) ist ebenfalls von der EMK, der treibenden Stromquelle 6, dem Widerstand 5 und dem von der Wicklung 4 eingeschlossenen

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magnetischen Fluß abhängig. Es ergibt sich daher zusammenfassend folgende Erscheinung:

Durch einen Strom- bzw. Spannungsstoß an der Eingangwicklung 2 des Magnetkernes 1 wird eine Ummagnetisierung des Magnetkernes 1 bewirkt, welche an der Ausgangswieldung 3 eine EMK induziert. Durch den Rückholvorgang über die Wicklung 4 ergibt sich nachfolgend' ein zweiter Impuls, welcher sich an den ersten" Impuls - anschließt und welcher ein dem ersten Impuls entgegengesetztes Vorzeichen aufweist. Die beiden Impulse sind je nach den gewählten Betriebsbedingungen in Spannung und Dauer voneinander unabhängig und unmittelbar aufeinanderfolgend. Hierbei wurde stillschweigend die Voraussetzung gemacht, daß die'Dauer des Impulses durch die Wicklung 2 gleich der Ummagnetisierungsdauer des Magnetkernes ist. Dies trifft beispielsweise zu, wenn der Magnetkern 1 in .eine Sperrschwingeranordnung mit einbezogen ist. Würde dagegen der Impuls durch die Wicklung 2 .länger dauern als die Ummagnetisierungszeit des Magnetkernes, so ergäbe sich ein zeitlicher Zwischenraum zwischen den Impulsen nach Fig. 2 b und 2 c. Die Impulsdauer des Stromflusses durch die Wicklung 2 ist in dem in den Fig. 2 a bis 2 c dargestellten Beispiel gleich der Ummagnetisierungszeit des Magnetkernes 1. Ergänzend muß hier noch erwähnt werden, daß der Impulsabstand der in dem Sperrschwinger erzeugten Impulse bzw. der Synchronisierimpulse (Fig. 2 a) nicht kleiner sein darf als die Summe der in Fig. 2 b und 2 c angegebenen Impulsbreiten der entstehenden Ausgangsimpulse.

In der Fig. 3 ist eine, komplette Schaltanordnung zur aufeinanderfolgenden Erzeugung von zwei Impulsen mit einer getriggerten Sperrschwingeranordnung dargestellt. Die Anordnung besteht im wesentlichen aus dem mit mehreren Wicklungen versehenen Magnetkern 10, .einem Sperrschwingertransistor 11 und einem Auskoppeltransistor 12. Auf dem Magnetkern 10 befinden sich Wicklungen 13, 14, 15, 16 und 17. Die Wicklungen 13 und 14 bilden zusammen mit dem Transistor 11 ein rückgekoppeltes Sperrschwingersystem, welches durch einen Triggerimpuls 18 auf einer Leitung 19 über einen Kondensator 20 angestoßen werden kann. Durch die Wicklung 15 fließt über Widerstände 21 und 22 ein Dauerstrom, welcher — wie zuvor bereits erwähnt — die Tendenz hat, den Magnetkern 10 in seine Ruhelage negativer Remanenz zurückzubringen bzw. ihn darin zu halten. Die Wicklungen 16 und 17 dienen Zwecken der Auskopplung. Der dauernde Stromfluß über die Wicklung 15 und die Widerstände 21 und 22 erzeugt an dem Widerstand 23 eine Ruhevorspannung, welche den Transistor 11 sperrt.

Die Arbeitsweise ist kurz folgende: Ein Auslöseimpuls 18 auf der Leitung 19 gelangt über den Kondensator 20 und die Wicklung 13 auf die Basis des Transistors 11. Die in diesem Augenblick an der Basis des Transistors wirksame negative Spannung öffnet in diesem Fall den Transistor 11, so daß dieser leitend wird. Durch die Wicklung 14 des Magnetkernes 10 fließt dabei ein Strom, welcher den Magnetkern in Richtung positiver Remanenz ummagnetisiert. Die dadurch an der Wicklung 13 erzeugte EMK treibt hierbei einen zusätzlichen Stromstoß in die Basis des Transistors 11, welcher dadurch noch weiter geöffnet wird. Durch die Verstärkerwirkung des Transistors 11 wächst dieser Effekt lawinenartig an bzw. setzt sich fort, bis der Magnetkern 10 in seinen positiven Sättigungszustand gelangt ist. In diesem Augenblick bricht der Magnetisierungsvorgang ab, die induzierte EMK in der Wicklung 13 verschwindet, und der Transistor 11 wird wieder gesperrt. Damit ist der aktive Vorgang seitens des Transistors 11 beendet.

Durch die Wirkung des Stromkreises der Wicklung 15 mit dem Rückholdauerstrom erfolgt nun eine Rückmagnetisierung des Magnetkernes 10 in seine Ruhelage negativer Remanenz. Die Dauer dieses Vorganges ist abhängig von der Dimensionierung des Rückholstromkreises, also abhängig von der Windungszahl der Wicklung 15 und dem von ihr eingeschlossenen magnetischen Fluß sowie von der treibenden Spannung und den Widerständen 21 bzw. 22. Daraus kann ersehen werden, daß durch eine Veränderung des Rückholstromes, z. B. durch Veränderung des regelbaren Widerstandes 21, die Impulsdauer des zweiten Impulses variiert werden kann. Ein verstärkter Rückholstrom ergibt eine Verkürzung des zweiten Impulses und ein geschwächter Strom eine Verlängerung.

ao Sowohl in der Arbeitsphase des Transistors 11 nach erfolgter Auslösung des Sperrschwingers als auch in der Rückholphase werden in der Wicklung 16 und 17 Spannungen induziert. Es sei angenommen, die Polung der Ausgangswicklungen sei so, daß durch das Öffnen des Transistors 11 zuerst ein positiver Spannungsstoß entstehe, durch die Rückholung ein negativer. Der positive Spannungsstoß kann beispielsweise über eine Diode 24 ausgekoppelt werden. Durch die transformatorische Wirkung des Magnetkernes kann in der Arbeitsphase des Transistors 11 aus der Anordnung eine nennenswerte Leistung entnommen werden, so daß sich unter Umständen zur Auskopplung des ersten Impulses ein besonderer Verstärkertransistor erübrigt.

Die anschließend durch die Rückholung des Magnetkernes 10 induzierte EMK ist nennenswert belastungsabhängig, weshalb für ihre Ausnutzung und Auskopplung neben der Wicklung 17 ein Verstärkertransistor 12 vorgesehen ist.

Der Gleichrichter 24 dient zur Aussiebung des Impulses in positiver Richtung, während der Transistor 12 dann leitend wird, wenn an der Wicklung 17 bzw. an der Basis des Transistors 12 bei Rückholung des Magnetkernes eine negative Spannung auftritt. Durch die Phasenumkehrwirkung des Transistors 12 ergibt sich in dessen Kollektorkreis bzw. an dem zugehörigen Außenwiderstand 25 ebenfalls wieder ein positiver Impuls 27, welcher dem aus der Wicklung 16 ausgekoppelten Impuls 26 nachfolgt.

So Die Breite des ersten Impulses 26 ergibt sich aus der Dimensionierung des Sperrschwingers, vor allem durch die Dimensionierung des Basisvorwiderstandes 28, des Kollektorwiderstandes 29 und des Emitterwiderstandes 23 und der Windungszahl der Spule 14, und ist durch diese Schaltelemente in Form und Größe festgelegt. Die Breite des Impulses 27 dagegen, welcher dem Triggerimpuls 18 gegenüber um die Dauer des Impulses 26 verzögert erscheint, ist unabhängig vom Impuls 26 variabel und einstellbar durch den Widerstand 21. Die eben erläuterte Schaltanordnung gemäß Fig. 3 liefert also zwei Impulse, welche in ihrer Dauer durch die Dimensionierung der einzelnen Stromkreise frei wählbar sind und welche unmittelbar aufeinanderfolgen.

Es sei hier besonders auf einige vorteilhafte Anwendungen eines derartigen Sperrschwingers hingewiesen.

So werden bei Zählketten, die nach dem An-Wang-

Prinzip arbeiten, zwei Vorschubgeneratoren benötigt, die zeitlich nacheinander je einen Vorschubteil-

impuls A und B abgeben, um einen in einem Kettenglied vorhandenen Wert in das nächste Kettenglied weiter zu transportieren. Es ist einleuchtend, daß das Vorschalten des erfindungsgemäßen Sperrschwingers, der auf einen Eingangsimpuls zeitlich nacheinander zwei Ausgangsimpulse abgibt, die Steuerung einer solchen An-Wang-Kette wesentlich vereinfacht.

Bei Vorwahlzählgeräten ist es notwendig, vor der Eingabe oder Ansteuerung eines neuen Wertes das Vorwahlzählgerät zu löschen, um Fehlzählungen zu vermeiden.

Hier bietet der erfindungsgemäße Sperrschwinger den Vorteil, daß der erste abgegebene Impuls zur Löschung des Vorwahlzählgerätes, der zweite zu dessen ISTeueinstellung verwendet wird. *5

Eine weitere besonders vorteilhafte Anwendung ist diejenige für die Speisung eines integrierenden Kreises zu Frequenzmessungszwecken.

Während die von der Schaltung abgegebenen Triggerimpulse meist von kurzer Dauer sein sollen, ist für einen integrierenden Frequenzmesserkreis für dessen Empfindlichkeit die Breite der ankommenden Impulse von ausschlaggebender Bedeutung. Bei Festlegung einer oberen Grenze für die Frequenzmessung ergibt sich eine optimale (bzw. maximale) Impuls- ^a5 breite, welche sich unabhängig von der Breite eines von der gleichen Schaltanordnung auszugebenden Triggerimpulses einstellen läßt. Ferner können mit der erfindungsgemäßen Anordnung auch Probleme einer zwangläufigen Aufeinanderfolge zweier Impulse, einer Verzögerung oder einer zeitlich begrenzten Sperrung von Torschaltungen gelöst werden.

Als besonders vorteilhaft kann eine derartige Anordnung zur Impulsbreitenmodulation herangezogen werden, wobei beispielsweise der Regelwiderstand 21 durch einen Transistor ersetzt wird, welcher den Rückholstrom elektronisch im Rhythmus der Modulation verändert. Bei dieser Anordnung gibt die Schaltung nach der Erfindung einen stets gleichen und einen elektronisch in seiner Breite regelbaren Impuls ab.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Sperrschwinger-Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Erzeugung von zwei verschiedenartigen Impulsfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschwingerschaltung einen Transformator mit einem magnetisch sättigbaren Magnetkern enthält und die Anordnung derart bemessen ist, daß ein in der Schaltung entstehender, von einem Eingangs impuls ausgelöster Sperrschwingerimpuls eine Ummagnetisierung des Kerns in den entgegengesetzten Remanenzzustand hervorruft und dabei einen Ausgangsimpuls in einer Ausgangswicklung erzeugt, und daß anschließend der Kern entweder von selbst in seinen ursprünglichen Remanenzzustand zurückfällt oder mittels eines entsprechend gepolten, durch eine zusätzliche Wicklung fließenden Gleichstroms in diesen Zustand zurückgeholt wird, wodurch ein zweiter Ausgangsimpuls entsteht, dessen Impulsbreite von der Größe der Rückstellkraft abhängt.

2. Sperrschwinger-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern eine Wicklung für den Eingangsimpuls und mindestens eine weitere Wicklung für die beiden Ausgangsimpulse besitzt, denen bei Verwendung eines Kernes mit rechteckiger Hystereseschleife eine von einem Dauerstrom durchflossene Rückholwicklung zugeordnet sein muß.

3. Sperrschwinger-Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein regelbarer Widerstand (21) im Stromkreis der Rückholwicklung den Stromfluß wahlweise verändern kann.

4. Sperrschwinger-Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auskopplung des zweiten Impulses ein Trenntransistor (12) zur Verstärkung nachgeschaltet ist.

5. Sperrschwinger-Schaltungsanocdnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrschwinger mit einem integrierenden Frequenzmesser derart gekoppelt ist, daß der in seiner Breite veränderbare zweite Impuls dem Frequenzmesser zur Speisung zugeführt wird.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor an die Stelle des regelbaren Widerstandes (21) tritt, über den die Breite des zweiten Impulses elektronisch regelbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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