DE3132878A1

DE3132878A1 - Impulsformerschaltung

Info

Publication number: DE3132878A1
Application number: DE19813132878
Authority: DE
Inventors: Dan M. Santa Clara Calif. Hunsinger
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1980-10-30
Filing date: 1981-08-20
Publication date: 1982-06-16
Also published as: JPH0255968B2; JPS57103426A; US4370569A; GB2086680A

Description

• Kurze Impulse mit genau definierten Breiten haben in der Elektronik ein weites Anwendungsgebiets z.B. in Taktgeberschaltungen, Triggerschaltungen u.a. Wegen dieser Wichtigkeit sind viele integrierte Schaltungen für die Erzeugung solcher Impulse entwickelt worden. Die Erzeugung kurzer Impulse durch integrierte Schaltungen erfolgt nach dem Stand der Technik typischerweise unter Benutzung externer Kondensatoren. Dies hat jedoch den Nachteil der Kompliziertheit und zusätzlicher Kosten. Zur Erzeugung kurzer Impulse ohne Benutzung externer Kondensatoren werden typischerweise integrierte Schaltungen verwendet, die die Impulse mittels Verknüpfungsgattern, üblicherweise in regenerativen Schleifen erzeugen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß große Bereiche der integrierten Schaltungen für die Darstellung der Impulsschaltung benötigt werden. Dies ist ein ausgesprochener Nachteil bei Anwendungen für hohe Frequenzen, da große Bereiche in den integrierten Schaltungen zu größeren Streukapazitäten neigen, wodurch die Eigenschaften für hohe Frequenzen verschlechtert werden.

Der Erfindung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Erzeugung kurzer Impulse zu schaffen, ohne daß externe Kondensatoren oder regenerative Gatterschaltungen erforderlich sind.

Der durch die erfindungsgemäße Schaltung erzeugte kurze Impuls wird kurz mit der Periode der Arbeitsfrequenz verglichen. Daher kann er in Schaltungen wie phasenstarren Schleifen und Abtast- und Halteschaltungen verwendet werden. Die Schaltung

int.'Az.: Case 1469 -^- 3132ö/ö

Hewlett-Packard Company if

benutzt die Fortpflanzungsverzögerung durch die Schaltelemente zur Festlegung der Impulsbreite. Auf diese Weise benötigt die Schaltung keine externen zeitbestimmenden Kondensatoren oder ein regeneratives Gatterschema zur Impulserzeugung. Der so erzeugte Impuls ist einfach und eignet sich in idealer Weise für Hochfrequenzschaltungen·

■ . Vorteilhafte Ausführungsformen bzw, Weiterbildungen der Erfin-, dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. Jn der Zeichnung zeigen

Figur 1 eine Impulsformerschaltung;

Figur 2.die Signal verlaufe an verschiedenen Punkten a bis e in der Schaltung gemäß Figur 1;

= Figur 3 eine Ausführungsform einer Stromquelle; und

Figur 4 die Stromquelle gemäß Figur 3 eingebaut in die Schaltung gemäß Figur 1 zur Schaffung einer temperaturunabhängigen Impulsformerschaltung.

In Figur 1 ist eine Impulsformerschaltung entsprechend der be- ?Q vorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Zu Anfang ist das Eingangssignal 21 (Figur 2) an der Eingangsklemme 30 auf einem niedrigen Pegel, und die Ausgangsklemme 31 ist offen. Die Zustände der dazwischenliegenden Transistoren zu diesem Zeitpunkt sind in Figur 2 dargestellt. Wenn ein Eingangssignal 20 mit hohem Pegel der Schaltung bei V_IN30 zum Zeitpunkt t.. zugeführt, wird, wird der Transistor Q, sofort durchgeschaltet, wodurch die Knotenpunktkapazität C, entladen wird. Durch diese

OO OO OQ Π Ö OO O

6 ac o a oo ο ο ο se

cop ö « Si ti οο ο

Λ Q O * O "O ij^l TJ* O P O O

O O O 0*ΪΟί> O Ci Q

O O O O QO OQ OO OO « Ο(

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Int. Az.: Case 1469 S

Hewlett-Packard Company

• sofortige Entladung 22 von Cj wird auch der Transistor Q₂ sofort gesperrt. Der Kollektor von Q₂, der mit der Knotenpunktkapazität C₂ an der Basis des Transistors Q, verbunden ist, beginnt beim Zeitpunkt t, sich auf einen hohen Pegel aufzuladen (24) ₃ der ausreicht, um den Transistor Q, durchzuschalten. Dieser Zeitpunkt ist mit t₂ bezeichnet.-Vor t₂ wird bei gesperrtem Q~ und einem hohen Eingangssignal 20 bei Vv*. die Ausgangsklemme eingeschaltet» Zum Zeitpunkt t₂ jedoch wird Q₃ durchgeschaltet, wodurch die Basis 34 des Transistors Q* mit Masse verbunden wird. Dadurch wird

to Qa gesperrt, wodurch der Anfangszustand des offenen Kollektors ■ wieder erreicht wird. Während der Periode 26 zwischen t, und t~ ist zu beachten, daß Q, eingeschaltet ist und einen Inipuls von sehr kurzer Dauer, d.h. nur von t« bis t₂ erzeugt. Dies läßt sich aus den Beziehungen der in Figur 2 dargestellten Kurven zueinander klar erkennen. Dieser kurze Impuls 26 bildet das Impulsausgangssignal der Schaltung.

Es folgt nun eine mathematische Analyse des Betriebs der obenbeschriebenen Schaltung. Wenn C, und C₂-die den Kollektoranschlüssen von Q» und Q₂ zugeordneten Knotenpunktkapazitäten sind und beide gleich C gemacht werden, z.B. durch sorgfältiges Auslegen der integrierten Schaltelemente in der Topologie des integrierten Schaltkreises, sind die Basis/Emitterspannungen V_ßr von Q₂ und Q₃ wie folgt:

v_B = (i/c)_o/^Ati_odt (D

= I Δ t/C.

Wenn man genauer betrachtet die Anfangsspannung V_rr des An-

<;at Steuertransistors in Betracht zieht, gilt

"BE_Ofj - "/«/θ» I₀Ot ♦ V_CE It)

* ο β ο «ο

Int. Az.: Case 1469 ""'^ '"-V- ""' ·^:· 3132878

Hewlett-Packard Company · "

oder

V - ν_Γ[Γ = I.t_nN/C ■ (3) ^ΒΕ0Ν ^CEsat ° ^0Ν

Dementsprechend ist die Impulsdauer von t, bis t~ gegeben durch

*0N ^{= (V}BE - ^VCE ^)C/Io • ^Bh0N ^Lhsat °

Die Impulsdauer ist damit direkt proportional zur Knotenpunktkapazität C.

Die beschriebene Impulsschaltung läßt sich relativ unabhängig von der Temperatur machen. Mit anderen Worten, die Impulsbreite läßt sich konstant und temperaturunabhängig machen. Wenn man sich klarmacht, daß V_rP , die Differenz von zwei Diodenspannungen,

^Ltsat
relativ temperaturunempfindlich ist, und Wenn C unabhängig vonder Temperatur T gemacht wird, ist die Temperaturabhängigkeit der Impulsbreite unter Vernachlässigung von V_rjr wegen V_RF » V_fF wie folgt: ^{Sat 0N}

/y (5)

9t_nM/ 3T = CI 3V_DC / dl - V_DC 31J

Zur Eliminierung des Temperatureinflusses wird die Gleichung (5) zu Null gemacht oder

(1/V_RF )3V_RF /3T = (1/1 ) (31 /3T) (6)

BE_0n BE_0n ο ο

20. Wenn I gleich V_Rp/R und R unabhängig von der Temperatur gemacht wird, gilt

Oil

Int. Az:: Case 1469 ^J " ^s ~

Hewlett-Packard Company

C [(V_BE) ÖV_BE(jN./flT) - (V_BEoN)(9.V_BE/5T)] / (V_BEVR)

(RC/V_BE) [(iV_BE(jN/3T) - (ν_ΒΕοΝ/ν_ΒΕ)(.ν_ΒΕ/,Τ)] (7)

Dementsprechend kann 3tQ_N/3T verschwindend gering gemacht werden,

^L0N.
wenn sich V_BE· dem Wert V_ßE annähert.

Zur Realisierung einer Stromquelle I derart, daß I = Vg^/R

ist, wird die Schaltung gemäß Figur 3 benutzt. Diese Stromquelle 10 läßt sich leicht mit integrierten Schaltkreisen realisieren. Die "Schienen"-Stroniquelle 36 ist üblicherweise ein Standardelement in integrierten Schaltungen. Mit der Einfügung der Schaltung 10 in die Pulsformerschaltung gemäß Figur 1 ergibt sich eine integrierbare Schaltung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;, wie sie in Figur 4 dargestellt ist.

L e e r s e i t e

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Schaltung zur Erzeugung eines Einzel impulses (26) auf ein zugeführtes Triggersignal (20)hin, das breiter als der erzeugte Impuls ist, mit einem Eingang (30) für das Triggersignal und einem Ausgang (31) zur Abgabe des Einzel impulses, gekennzeichnet, durch eine Zeitgebereinrichtung (QI₅ Q2), die mit dem Eingang verbunden ist und das Triggersignal um eine vorgegebene Zeitspanne verzögert, sowie durch eine überbrückungseinrichtung (Q3), die mit dem Ausgang verbunden ist und das Triggersignal auf das verzögerte Triggersignal hin abschneidet und damit den Einzel impuls erzeugt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zei c h n e t , daß der Ausgang (31) einen ersten Transistor (Q4) aufweist, dessen Basis mit dem Eingang (30) verbunden ist und dessen Kollektor mit einem externen Anschluß für einen offenen Betrieb verbunden ist, daß die Zeitgebereinrichtung einen zweiten Transistor (Q1) aufweist, dessen Basis mit dem Eingang und dessen Kollektor mit einer ersten Stromquelle (I₀) und der Basis eines dritten Transistors (Q2) verbunden ist, wobei der dritte Transistor mit seinem Kollektor mit einer zweiten Stromquelle (I) und mit der überbrückungseinrichtung (Q3) verbunden ist, und daß die überbrückungseinrichtung einen vierten Transistor (Q3) aufweist, dessen Basis mit dem Kollektor des dritten Transistors (Q2) und dessen Kollektor mit der Basis des ersten Transistors (Q4) verbunden ist.

3. Verfahren zum Erzeugen eines Einzel impulses mit einer vorgegebenen Breite, dadurch gekennzeichnet, daß ein Triggerimpuls zugeführt wird, dessen Breite größer als die des zu erzeugenden Einzel impulses ist, daß der Triggerini-

ν « 0 Ö

Int. Az.: Case 1469 - £

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puls um eine Zeitspanne verzögert wird", die im wesentlichen gleich der vorgegebenen Breite des zu erzeugenden Impulses ist, und daß der Triggerimpuls mittels des verzögerten Triggerimpulses zwecks Erzeugung des Einzel impulses abgeschnitten wird.