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Schaltungsanordnung zur Pulsamplitudenmodulation Die Erfindung bezieht
sich auf eine Schaltungsanordnung zur Pulsamplitudenmodulation (PAM), bei der periodische
Abtastimpulse kurzzeitig eine stromleitende Verbindung zwischen einem das Nachrichtensignal
führenden Eingangsanschluß und einem die amplitudenmodulierte Pulsfolge abgebenden
Ausgangsanschluß herstellen.
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Schaltungsanordnungen dieser Art dienen beispielsweise zur Herstellung
von Sprechkanälen für Teilnehmer nach einem Zeitmultiplexsystem. Eine bekannte derartige
Schaltungsanordnung wird an Hand von Fi g. 1 der Zeichnung näher erläutert. Ihr
Nachteil besteht darin, daß trotz der Verwendung von vier Dioden die Sperrimpedanz
zwischen Eingangsanschluß und Ausgangsanschluß im Sperrzustand verhältnismäßig klein
ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß nur wenige Schaltungselemente erforderlich
sind, daß trotzdem jedoch eine hohe Sperrimpedanz zwischen Eingangsanschluß und
Ausgangsanschluß gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Eingangsanschluß
und Ausgangsanschluß die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors geschaltet
ist, der durch eine Sperrspannung normalerweise im nichtleitenden Schaltzustand
gehalten und durch die Abtastimpulse periodisch in den leitenden Schaltzustand geführt
wird.
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Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung hervor. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine Darstellung einer bekannten
PAM-Schaltung, F i g. 2 eine PAM-Schaltung nach einer Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 3 Wellenform und Impulsdarstellungen, die zur Erläuterung der Erfindung dienen
sollen.
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Die in der F i g. 1 dargestellte bekannte PAM-Schaltung enthält vier
in einer Brücke zusammengeschaltete Dioden D1 bis D4, die normalerweise durch Anlegen
von Gegen- oder Sperrspannungen an ihre Plus- und Minuselektroden in gesperrtem
Zustand gehalten werden. Es sind dies die Sperrspannungen +Eg und -EG. Diese Dioden
werden vorübergehend in ihren leitenden Zustand gebracht, indem man ihnen zwei Sätze
von Steuer- oder Abtastpulsen mit positiver und negativer Polarität (+Gp und -Gp)
zuführt, um so ein Sprechsignal von der Eingangsklemme A jeweils kurzzeitig zu einer
PAM-Ausgangsklemme B durchzuschalten. In der F i g. 1 bezeichnet es eine Sprechsignalquelle
und R, einen Lastwiderstand. In einem derartigen PAM-Stromkreis sind jedoch zwei
Arten synchroner Impulse mit Plus- und Minuspolarität sowie einander entgegengesetzt
polarisierte Vorspannungsquellen notwendig. Außerdem ist die Durchlaßimpedanz zwischen
den Klemmen A und B bei gesperrten Dioden in ihrem Wert gleich der
Sperrimpedanz nur einer gesperrten Diode, die im Vergleich mit der Sperrimpedanz
eines Transistors verhältnismäßig klein ist. Das bedeutet, daß bei Verwendung von
vier Dioden drei dieser Dioden nichts zum Sperren des Signals beitragen.
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Durch die vorliegende Erfindung wird der oben beschriebene Nachteil
beseitigt; eine einfache Schaltung, in der nur ein einziger Transistor benutzt wird,
macht es möglich, eine bipolare PAM zu erzielen.
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Die in F i g. 2 dargestellte PAM-Schaltung gemäß der Erfindung enthält
einen Abtastimpuls-Eingang C, eine Sperrspannungs-Eingangsklemme D, einen Impulstransformator
PT und einen Transistor T. Weitere einander entsprechende Schaltungselemente sind
in den F i g. 1 und 2 durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.
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Wenn im Betrieb ein Steuer- oder Abtastimpuls Gp an die Primärwicklung
des Impulstransformators gelegt wird, ohne daß irgendein Sprechsignal von der Quelle
es gegeben wird, erzeugt die Sekundärwicklung des Impulstransformators PT eine Impulsspannung,
welche einen Emitterstrom in den Transistor T einspeist, wodurch der Arbeitspunkt
des Transistors T in den Sättigungs- oder Durchlaßbereich verschoben
wird.
Dadurch ergibt sich eine innere Impedanz zwischen Emitter und Kollektor des Transistors
T, deren Betrag sehr klein ist, beispielsweise nur einige Ohm. Unter dieser Bedingung
sind die Eingangsklemme A für das Sprechsignal und die Ausgangsklemme B für das
PAM-Signal miteinander über eine außerordentlich kleine Impedanz verbunden, so als
wenn zwischen ihnen ein geschlossener Schalter läge. Das Signal wird also von der
Eingangsklemme A zur Ausgangsklemme B ohne wesentlichen Widerstand oder Verlust
übertragen.
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Wenn nun der Transistor T ein Steuertransistor ist, der durch einen
relativ großen Emitterstrom bis zu einem gewissen Betrag gesättigt werden kann,
so ist eine Übertragung des Signals zwischen Emitter und Kollektor des Transistors
in zwei Richtungen (bipolar) möglich, und wenn der Emitterstrom als Impulsstrom
angelegt wird, kann der Transistor als ein Schalter in zwei Richtungen arbeiten.
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Während der Zeitspanne, in der kein Steuer- oder Abtastimpuls angelegt
wird, liegt an der Klemme D eine Sperrspannung +EB mit positiver Polarität an und
bewirkt die Sperrung der Strecke zwischen Emitter und Basis sowie zwischen der Basis
und dem Kollektor des Transistors T, so daß sich der Transistor im Sperrzustand
befindet.
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Infolgedessen ist die innere Impedanz zwischen Emitter und Kollektor
des Transistors T außerordentlich groß, etwa mehrere Megohm, so als wenn ein elektrischer
Schalter geöffnet wäre. Die Klemmen A und B sind daher wirksam elektrisch voneinander
getrennt, und es wird von der Klemme A kein Sprechsignal an die Klemme B übertragen.
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Die zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung
dienende F i g. 3 zeigt Wellenformen in wesentlichen Teilen der Schaltung nach F
i g. 2. Die unter (a) dargestellte Sprechsignalspannung wird der EingangsklemmeA
zugeführt. Die Steuer- oder Abtastimpulse unter (b) werden der Klemme C zugeführt,
und an der Ausgangsklemme B kann die Impulsfolge gemäß (c) als »Proben« des primären
Signalspannungsverlaufs abgenommen werden.
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Diese Impulsfolge gestattet in an sich bekannter Weise die Wiederherstellung
des Sprechsignals, wenn die Frequenz der Abtastimpulse genügend groß gegenüber den
Frequenzen des Sprechsignals ist.
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Bei der Schaltung nach F i g. 2 ist der Transistor T ein Transistor
des Typs pnp; man kann aber statt dessen auch einen npn-Transistor verwenden. In
diesem Fall muß jedoch die Sperrspannung EB negative Polarität haben, und um einen
Emitterstrom durch den Transistor hindurchzutreiben, muß die Sekundärwicklung M#,
des Impulstransformators PT mit ihrer Polarität umgekehrt werden, so daß die Polarität
der Steuer- oder Abtastimpulse Gp nicht umgekehrt wird. Wenn man eine unipolare
PAM-Modulationsimpulsreihe erhalten will, darf das Ende des Widerstandes R1 in F
i g. 2 nicht geerdet, sondern mit einer Spannungsquelle geeigneten Wertes verbunden
werden. Unipolare PAM-Modulations-Impulse kann man so mit positiver oder negativer
Polarität erhalten, die Polarität hängt lediglich davon ab, ob das Ende des Widerstandes
R1 mit einer positiven oder negativen Klemme der elektrischen Spannungsquelle verbunden
wird.
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In einem praktischen Beispiel, bei dem die Amplitude der Steuer- oder
Abtastimpulse 4 bis 8 Volt betrug und die Breite der Steuer- oder Abtastimpulse
0,6 bis 1 #ts war, während die Frequenz der Abtastimpulse 8 kHz betrug, wurde ein
Sprechsignal mit Frequenzen zwischen 200 bis 4000 Hz in Impulsform an die Ausgangsklemme
übertragen, mit einer Dämpfung von nur etwa 1 bis 2 db.
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Außerdem war die Linearität zwischen Eingangs-und Ausgangssignal bis
zu etwa -f- 2 dbm in dem Eingangssignal gewährleistet, wobei die Dämpfungsverzerrung
der zweiten und dritten Oberwelle größer als 35 bzw. 45 db war, während in denjenigen
Zeitspannen, in denen kein Steuer- oder Abtastimpuls angelegt war, die Sperrdämpfung
des Sprechsignals an der Ausgangsklemme mehr als etwa 80 db betrug, wenn die Sperrspannung
einen Wert von -f-5 V hatte.
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In der vorstehenden Beschreibung wurde der Transistor T als Richt-Transistor
beschrieben; es kann jedoch ein in beiden Richtungen wirksamer Transistor mit einer
ähnlichen Schaltung ebensogut Verwendung finden.
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Wie sich aus den obigen Angaben ersehen läßt, zeigen PAM-Schaltungen
gemäß der vorliegenden Erfindung ganz erheblich bessere Betriebseigenschaften als
die bekannten Schaltungen, und die Nachteile dieser bekannten PAM-Schaltungen mit
Diodenbrücken sind vermieden.