DE1158557B

DE1158557B - Schaltung zur Verzoegerung der Vorderflanke von Impulsen mit Flankenversteilerung

Info

Publication number: DE1158557B
Application number: DER32678A
Authority: DE
Inventors: Emile Joseph Daigle Jun
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1961-05-10
Filing date: 1962-05-10
Publication date: 1963-12-05
Also published as: NL278225A; US3073971A; GB1009352A; CH419232A

Description

Die Erfindung betrifft eine stabilisierte Verzögerungssschaltung mit Flankenversteilerung, die einen Ausgangsimpuls liefert, dessen Vorderflanke zeitlich gegenüber der Vorderflanke eines Eingangsimpulses verzögert ist. Obgleich die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, eignet sie sich besonders für Magnetbandstationen und logische Einheiten von Datenverarbeitungsanlagen.

Durch die Erfindung soll eine neuartige, bessere Verzögerungsschaltung angegeben werden, bei welcher ein Sprung einer Ausgangsspannung gegenüber einem Sprung einer Eingangsspannung um eine stabile, gewünschte Dauer verzögert wird, bei welcher die Verzögerung zwischen dem Sprung der Ausgangsspannung und dem Sprung der Eingangsspannung sehr genau und stabil ist und die einen Ausgangsimpuls liefert, der relativ steile Vorder- und Rückflanken aufweist.

Die Erfindung geht von einer Verzögerungsschaltung aus, die einen Differenzverstärker mit zwei Eingängen und einem Ausgang enthält. Eine Eingangsklemme der Verzögerangsschaltung ist über ein Spannungsteilernetzwerk mit einem Eingang, dem Bezugseingang, des Differenzverstärkers gekoppelt. Die Eingangsklemme der Verzögerungsschaltung ist ferner über eine ÄC-Integrationsschaltung mit dem zweiten Eingang, dem Signaleingang, des Differenzverstärkers verbunden. Ein der Eingangsklemme der Verzögerungsschaltung zugeführter Eingangsimpuls erzeugt eine proportionale Bezugsspannung am Bezugseingang des Differenzverstärkers. Der Eingangsimpuls erzeugt außerdem durch die Wirkung des Integrators eine allmählich ansteigende Spannung am Signaleingang des Differenzverstärkers. Wenn die der zweiten Eingangsklemme, nämlich dem Signaleingang des Verstärkers zugeführte Spannung der Spannung am ersten oder Bezugseingang gleich wird und sie übersteigt, liefert der Verstärker einen Ausgangsspannungssprung. In einem sehr großen Amplitudenbereich des Eingangsimpulses tritt wegen des proportionalen Verhältnisses zwischen dem Bezugssignal und dem zeitlich verzögerten Signal, die den beiden Eingängen des Differenzverstärkers zugeführt werden, der Ausgangsspannungssprung in einem stabilen, festen zeitlichen Abstand verzögert nach dem Eingangsspannungssprung auf.

Die neuartige Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, kurz gesagt, einen Transistorschalter und einen Differentiator, die zwischen den Ausgang des Differenzverstärkers und den zweiten Eingang, also den Signaleingang des Differenzverstärkers gekoppelt sind, um eine Rückkopplung einer Span-Schaltung zur Verzögerung der Vorderflanke von Impulsen mit Flankenversteilerung

Anmelder:

Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt, München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. Mai 1961 (Nr. 109 153)
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Emile Joseph Daigle jun., Palmyra, N. J. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

nungsspitze zu bewirken, die die Anstiegszeit des vom Differenzverstärker gelieferten Ausgangsspannungs-Sprunges verkürzt. Die Schaltungsanordnung enthält außerdem einen zwischen den Integrator und die Eingangsklemme der Verzögerungsschaltung gekoppelten Transistorschalter, um den Kondensator in der Integrationsschaltung beim Auftreten der Rückflanke eines der Eingangsklemme der Verzögerungsschaltung zugeführten Eingangsimpulses rasch zu entladen.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher beschrieben werden; dabei bedeutet
Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Verzögerungsschaltung nach der Erfindung und

Fig. 2 Spannungs-Zeit-Kurven zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung in Fig. 1.

Die Verzögerungsschaltung in Fig. 1 enthält zwei NPN-Transistoren Q₁ und Q₂, die zu einem Differenz-

Verstärker zusammengeschaltet sind. Die Emitter der Transistoren sind miteinander und über einen mit einem Kondensator 11 überbrückten Emitterwiderstand 10 an einem Punkt angeschlossen, der auf einem Bezugspotential liegt. Der Kollektor des Transisters Q₁ ist über eine Diode 12 und einen Ausgangswiderstand 13 an einen Punkt + V₁ angeschlossen, der auf einer gegenüber der Bezugsspannung positiven Spannung liegt. Der Kollektor des Transistors Q₂ ist direkt an die positive Spannungsklemme + V₁ angeschlossen.

Zwischen eine Eingangsklemme 18 für die Verzögerungsschaltung und die Basiseingangsklemme 20

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des Transistors Q₂ ist ein Spannungsteiler geschaltet, gangsklemme 18 zugeführt wird, gelangt ein Teil der der eine Diode 15 und Widerstände 14, 16 enthält. Eingangsimpulsspannung an die Basiseingangselek-Ein Widerstands-Kondensator-Integrator, der einen trode 20 des Transistors Q₂. Das Verhältnis wird in Widerstand R und einen Kondensator C enthält, ist erster Linie durch die Werte der Spannungsteilermittels einer Diode 17 zwischen die Eingangsklemme 5 widerstände 14,16 bestimmt. Die Widerstände 14,16 18 der Verzögerungsschaltung und die Basiseingangs- können beispielsweise gleich groß sein, die an der klemme 22 des Transistors Q₁ geschaltet. Ein Rieht- Basis des Transistors Q₂ erscheinende Spannung beleiter, beispielsweise eine Diode 19, liegt parallel zum trägt dann die Hälfte der Spannung des Eingangs-Widerstand R. Der eine Verbindungspunkt zwischen impulses. Die Spannung an der Basis 20 des Trander Diode 17 und dem Widerstand R ist über einen io sistors Q₂ ist die Bezugseingangsspannung des die Widerstand 21 mit der negativen Klemme — F₃ einer Transistoren Q₁, Q₂ enthaltenden Differenzverstärkers. Vorspannungsquelle verbunden. Die Diode 19 und Die der Basis des Transistors Q₂ zugeführte proporder Widerstand 21 bilden einen Stromweg zur tionale Bezugsspannung bewirkt, daß der Transistor Klemme -F₃ für den bei gesperrtem Transistor Q₁ Q₂ stark leitet, so daß am Emitterwiderstand 10 ein fließenden Reststrom. 15 Spannungsabfall auftritt, der die Emitter beider Tran-

Eine Ausgangsleitung 24 vom Differenzverstärker sistoren Q₁ und Q₂ auf einen positiven Wert, beiist an den Kollektor des Transistors Q₁ angeschlossen spielsweise 3,5 V, vorspannt. Diese Emittervorspan- und über einen Widerstand 23 mit einer Klemme+F₂ nung hält den anderen Transistor Q₁ praktisch geeiner Spannungsquelle und über einen Widerstand 25 sperrt.

mit der Basiseingangsklemme eines Transistors Q₃ 20 Wenn an der Eingangsklemme 18 ein positiver verbunden. Der Transistor Q₃ ist als Emitterfolger Eingangsimpuls anliegt, fließt außerdem Strom durch geschaltet. Die Emitterschaltung enthält eine die Diode 17 und den Widerstand R in den Konden-Klemme + F₁, von der eine positive Vorspannung sator C des ÄC-Integrators. Die Spannung am Kondem Emitter des PNP-Transistors Q₃ zugeführt densator C steigt exponentiell an, wie die Kurve b in wird, und einen Ausgangswiderstand 26, der 25 Fig. 2 zeigt. Wenn die Spannung am Kondensator C zwischen den Kollektor des Transistors Q₃ und die an der Basis 20 des Transistors Q₂ liegende, der einen Spannungsanschluß -F₃ geschaltet ist. Eine halben Eingangsspannung entsprechende Bezugs-Klemmdiode 29 verhindert, daß der Ausgang 28 der spannung erreicht und übersteigt, beginnt der Tran-Verzögerungsschaltung in Fig. 1 eine unterhalb eines SiStOrQ₁ ebenfalls zu leiten. Wenn der Transistor Q₁ Bezugspotentials liegende Spannung annehmen kann. 30 zu leiten beginnt, entsteht am Ausgang 24 ein nega-Der Ausgang 24 des Differenzverstärkers ist außer- tiver Spannungssprung, der der Basis des Transistors dem über einen Widerstand 40 mit der Basiselektrode Q₃ zugeführt wird. Der Transistor Q₃ schaltet dann eines PNP-Schalttransistors Q₄ verbunden. Die Emitter- in den leitenden Zustand und erzeugt am Ausgang 28 elektrode des Transistors Q₄ ist direkt mit dem Span- eine positive Ausgangsspannung entsprechend der nungsanschhiß +F₁ verbunden. Der Kollektor des 35 Kurve c in Fig. 2.

Transistors Q₄ ist mit einer Differentiationsschaltung, Der negative Spannungssprung am Ausgang 24 des

die einen Kondensator 44 und einen Widerstand 46 Diffenzverstärkers gelangt ferner über den Widerenthält sowie über einen Stromableitwiderstand 42 stand 40 an die Basis des normalerweise gesperrten mit Masse verbunden. Der Ausgang der Differentia- Transistors Q₄. Der negative Spannungssprung an der tionsschaltung ist über eine Entkopplungsdiode 48 4° Basis schaltet den Transistor Q₄ in den stark leiten- und eine Leitung 50 an die Basiselektrode 22 des den Zustand, so daß ein Strom von der Klemme + F₁ Transistors Q₁ angeschlossen. Die Diode 48 ver- durch die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors hindert, daß die Differentiationsschaltung die Zeit- Q₄ und den Kondensator 44 der Differentiationskonstante der ÄC-Integrationsschaltung beeinflussen schaltung 44, 46 fließt. Die Differentiationsschaltung kann. Der Transistor Q₄ und die Differentiations- 45 erzeugt eine scharfe positive Spitze, die über die schaltung 44, 46 sind also offensichtlich zwischen den Diode 48 und die Leitung 50 zur Basis 22 des Tran-Ausgang des Differenzverstärkers Q₁, Q₂ und die sistors Q₁ gelangt. Diese positive Spannungsspitze Signaleingangsklemme 22 des Differenzverstärkers ge- bewirkt, daß der Transistor Q, des Differenzverschaltet. Ein PNP-Schalttransistor Q₅ ist zwischen stärkers unmittelbar nach dem Einsetzen des Stromdie Eingangsklemme 18 der Verzögerungsschaltung 50 flusses sehr stark leitet, da die Spannung an seiner und den Kondensator C des ÄC-Integrators gekoppelt. Basis gleich und größer als die Spannung an der Die Basis des Transistors Q₅ ist mit der Eingangs- Basis 20 des Transistors Q₂ wird. Die Rückkopplungsklemme 18 über einen Widerstand 52 verbunden. Der schleife in Form des Transistors Q₄ und der Kollektor des Transistors Q₅ liegt direkt an Masse. Differentiationsschaltung 44 bewirkt, daß die Vorder-Die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Q₅ liegt 55 flanke des Ausgangsimpulses sehr steil wird, über einen Widerstand 54 parallel zum Kondensator C. Beim Auftreten der Rückflanke des der Eingangs-

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Schal- klemme 18 der Verzögerungsschaltung zugeführten tung soll in Verbindung mit den in Fig. 2 dargestellten Eingangsimpulses verschwinden die den Basen 20, 22 Spannungskurven erläutert werden. Wenn kein Ein- der Transistoren Q₂ bzw Q₁ zugeführten positiven gangssignal an der Eingangsklemme 18 liegt, sind die 60 Spannungen, so daß diese Transistoren wieder den Transistoren Q₁ bis Q₅ wenigstens annähernd ge- gesperrten Zustand annehmen. Die Sperrung der sperrt. Die Eingangsklemme kann beim Fehlen eines Transistoren Q₂, Q₁ wird durch das gleichzeitige Ent-Eingangssignals auf Massepotential oder einem nega- laden des Integrationskondensators C durch den Trantiven Potential liegen. Die Spannung des Transistors sistor Q₅ beschleunigt. Der Transistors Q₅ beginnt zu Q₁ wird durch den den Widerstand 23, die Diode 12 65 leiten, sobald das Eingangssignal unter die Spannung und den Widerstand 13 enthaltenden Spannungsteiler fällt, auf die sich der Kondensator C aufgeladen hatte, bestimmt. Wenn ein positiver Eingangsimpuls, wie er Die negativ gerichtete Rückflanke des Eingangsdurch die Kurve α in Fig. 2 dargestellt ist, der Ein- impulses wird durch den Widerstand 52 auf die Basis

des normalerweise gesperrten Transistors Q- gekoppelt und bewirkt, daß dieser voll zu leiten beginnt und den Integrationskondensator C rasch entlädt. Nachdem der Kondensator C auf Massepotential entladen ist, nimmt der Transistor Q₅ wieder seinen gesperrten Ruhezustand an.

Die Sperrung des Transistors Q₁ des Differenzverstärkers hat einen positiven Ausgangsspannungssprung am Ausgang 24 zur Folge, der der Basis des Transistors Q₃ zugeführt wird, wodurch dieser Transistor ebenfalls gesperrt wird. Die Rückflanke des Ausgangsimpulses an der Ausgangsklemme 28 entsprechend der Kurve c in Fig. 2 fällt also zeitlich im wesentlichen mit der Rückflanke des Eingangsimpulses zusammen, der der Eingangsklemme 18 zugeführt ist und durch die Kurve α in Fig. 2 dargestellt wird.

Die Diode 19 bildet eine niederohmige Überbrückung des Widerstandes R für den Basisstrom des Transistors Q₁ im Stromweg durch den Widerstand 21 zum Spannungsanschluß -V₃, wenn der Transistor Q₁ nicht leitet. Die Diode 17 verhindert eine Gegenkopplung der Spannung an der Basis des Transistors Q₁ und damit eine Beeinträchtigung der Rückflanke des Eingangsimpulses, wenn der Kondensator C entladen wird. Die Diode 15 ist zur Kompensation der Einflüsse der Diode 17 in der Zuleitung zum Eingang 22 des Transistors Q₁ in die Leitung zum Eingang 20 des Transistors Q₂ geschaltet. Der Kondensator 11 im Emitterkreis der Transistoren Q₁, Q₂ verhindert das Auftreten einer Spitze in der Ausgangsspannung 24 bei der Rückflanke eines Eingangsimpulses an der Klemme 18, der kürzer ist als die durch den Integrator R, C eingeführte Verzögerungsdauer.

Die Verzögerungsschaltung der Fig. 1 liefert also einen Ausgangsimpuls mit einer Vorderflanke, die um eine bestimmte Zeitspanne bezüglich der Vorderflanke eines Eingangsimpulses verzögert ist, während die Rückflanke des Ausgangsimpulses praktisch mit der Rückflanke des Eingangsimpulses zusammenfällt. Die Verzögerungsdauer zwischen der Vorderflanke des Eingangsimpulses und der Vorderflanke des Ausgangsimpulses entsprechend der in Fig. 2 mit D bezeichneten Strecke wird durch die Werte des Widerstandes R und des Kondensators C im Integrationskreis bestimmt.

Im folgenden sollen die Parameter einer beispielsweise ausgeführten Schaltung gemäß Fig. 1 angegeben werden, die eine Verzögerungszeit von 10 μβ bewirkt; diese Angaben sind natürlich nicht beschränkend auszulegen.

Widerstand R 15kOhm

Widerstand 10 681 Ohm

Widerstand 13 2,7 kOhm

Widerstand 14 1,0 kOhm

Widerstand 16 1,0 kOhm

Widerstand 21 180 kOhm

Widerstand 23 15 kOhm

Widerstand 25 1,0 kOhm

Widerstand 26 4,7 kOhm

Widerstand 40 1,0 kOhm

Widerstand 42 1,0 kOhm

Widerstand 46 1,0 kOhm

Widerstand 52 510 Ohm

Widerstand 54 20 Ohm

Kondensator C 1,0 μΡ

Kondensator 11 2,2 |iF

Kondensator 44 0,047 μΈ

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltung zur Verzögerung der Vorderflanke von Impulsen mit Flankenversteilerung mit einer Eingangsklemme, einem transistorisierten Differenzverstärker mit zwei Eingängen und einem Ausgang, einer Spannungsteileranordnung zwischen der Eingangsklemme und dem ersten Eingang des Differenzverstärkers zur Zuführung eines Teiles eines Eingangsimpulses als Bezugssignal an den ersten Eingang des Differenzverstärkers und einer jRC-Integrationsschaltung zwischen der Eingangsklemme und dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers, der ein Ausgangssignal liefert, wenn das integrierte Signal größer wird als das Bezugssignal, gekennzeichnet durch einen Differentiationskreis, der zwischen den Ausgang und den zweiten Eingang des Differenzverstärkers gekoppelt ist und eine Rückkopplung zur Verkürzung der Anstiegszeit des Ausgangssignals bewirkt.

2. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen verstärkenden Schalttransistor zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers und dem Differentiationskreis.

3. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Differentiationskreis und den Eingang des Differenzverstärkers eine Diode mit solcher Polung geschaltet ist, daß ein Stromfluß vom Integrationskreis zum Differentiationskreis gesperrt wird.

4. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen schaltenden Verstärkertransistor zwischen dem Integrationskreis und der Eingangsklemme der Verzögerungsschaltung zur schnellen Rückstellung der Integrationsschaltung beim Auftreten der Rückflanke eines Eingangsimpulses.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen