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Rechteckgenerator nach dem Sperrschwingerprinzip
Zur Erzeugung von Rechteckschwingungen werden unter anderem Sperrschwingerschaltungen benutzt.
Damit am Ausgang (z. B. am Kollektor eines als Verstärkerelement verwendeten Transistors) eine Rechteck- spannung abgenommen werden kann, muss die bei der Sperrung des Transistors am Ausgang auftretende, durch die Induktivität des Übertragers bedingte Abschaltspannung begrenzt werden. Diese Begrenzung erfolgt gegen eine feste Bezugsspannung. Der Transistor muss dann zur Erzielung genauer Rechteckwechsel genau zu dem Zeitpunkt wieder leitend werden, bei dem die Begrenzung aufhört. Diese Bedingung kann bei den üblichen Arten der Rückkopplung in der Praxis nicht erfüllt werden, da sie wegen der Toleranzen der
Einzelbauteile eine Individuelle Abstimmung jedes einzelnen Generators und konstante Betriebsbedingungen (Temperatur, Versorgungsspannung, Belastung usw. ) voraussetzt.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile vermieden. Es wird wie bei den bekannten
Schaltungen ein Rechteckgenerator nach dem Sperrschwingerprinzip mit einem Verstärkerelement, ins- besondere einem Transistor, und mit einem Übertrager benutzt, dessen erste Wicklung im Ausgangskreis und dessen zweite Wicklung im Steuerkreis des Verstärkerelementes derart angeordnet ist, dass zwischen beiden Wicklungen eine positive Rückkopplung besteht. Gemäss der Erfindung weist der Übertrager eine dritte Wicklung mit positiver Rückkopplung gegenüber der ersten Wicklung auf, die einerseits mit dem vom Verstärkerelement abgewandten Ende der ersten Wicklung und anderseits über einen Gleichrichter, der in Richtung desSteuerstromes zum Sperren der Steuerelektrode gepolt ist, mit der Steuerelektrodedes Verstärkerelementes verbunden ist.
Ferner ist in bekannter Weise ein in Sperrichtung gepolter Gleichrichter zwischen Sperrpotential (Pluspol) und Steuerelektrode vorgesehen.
Gemäss der Erfindung wird also der über diesen Richtleiter fliessende Begrenzungsstrom zur Sperrung des Verstärkerelements ausgenutzt. Damit ist in jedem Fall sichergestellt, dass, sobald die Begrenzung aufhört, der Transistor wieder durchlässig gesteuert wird, da dann die Sperrspannung entfällt.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel mit einem Transistor als Verstärkerelement ist zur dritten Wicklung ein zweiter Richtleiter in Reihe geschaltet, der den gleichen Richtungssinn wie der erste Richtleiter aufweist. Dieser zweite Richtleiter ist bei Verwendung von Transistoren im Gegensatz beispielsweise zu Röhren nötig, damit über die dritte Wicklung kein Basisstrom fliessen kann.
Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispieles erläutert.
Die Wirkungsweise ist folgende :
Beim Anlegen der Versorgungsspannung wird der Transistor T leitend, sein Basisstrom fliesst über die Emitter-Basis-Strecke, die Rückkoppelwicklung 2 des Übertragers UT und den Basiswiderstand Rl. Am Lastwiderstand R2 und an der Kollektorwicklung l des Übertragers UT liegt die nur umdie kleine EmitterKollektor-Restspannung des Transistors T verminderte Versorgungsspannung, da der Widerstand Rl so bemessen ist, dass der Transistor T zunächst in die Sättigung gesteuert wird. Durch den Belastungswiderstand R2 fliesst der konstante Laststrom, durch die Wicklung 1 der gemäss einer e-Funktion zunehmende Magnetisierungsstrom. Wenn der Übertrager gesättigt ist, steigt dieser Strom plötzlich stark an.
Der durch den Widerstand Rl begrenzte Basisstrom reicht jetzt nicht mehr aus, um den Transistor bei dem stark vergrösserten Kollektorstrom in der Sättigung zu halten, die Spannung am Kollektor sinkt demzufolge etwas ab und leitet damit denRückkopplungsvorgang über die Wicklung 2 ein, wodurch der Transistor
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T dann sehr rasch gesperrt wird. Die Induktivität des Übertragers bewirkt am Kollektor des Transistors T eine negative und am Minusanschluss der Diode D2 eine positive Spannung. Diese positive Spannung wird durch die beidenDioden D1 und D2 gegen die Versorgungsspannung begrenzt, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen den Wicklungen 1 und 3 in Verbindung mit der Höhe der Versorgungsspannung die Höhe der am Kollektor des Transistors T auftretenden negativen Spannung bestimmt.
Der von der Wicklung 3 über die Diode D1 und D2 fliessende Strom sperrt mit der an der Diode D1 abfallenden Durchlassspannung den Transistor T, der anderseits genau dann wieder leitend wird, wenn die magnetische Energie des Übertragers UT so weit abgebaut ist, dass die Begrenzung unwirksam wird, d. h. wenn der Strom durch die Dioden D1 und D2 zu fliessen aufhört. Nunmehr kann wieder Basisstrom über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors T, die Wicklung 2 des Übertragers UT und den Widerstand R1 fliessen und die bereits ge- schilderen Vorgänge wiederholen sich.
EMI2.1
Ende des Begrenzungsstroms durch die Dioden Dl und D2 abhängig ist. Beide Umschaltvorgänge werden durch die Rückkoppelwicklung 2 des Übertragers UT in Verbindung mit dem Kondensator C unterstützt.
Da der Kondensator C nur während der kurzen Umschaltvorgänge das Potential am basisfreien Ende der Wicklung 2 konstanthalten muss, jedoch nicht etwa mit seiner Umladezeit die Leit- oder Sperrzeit des Transistors bestimmt, kann er so klein bemessen werden, dass er sich während dieser Zeiten jeweils entsprechend der Spannung an der Wicklung 2 völlig umlädt. Die Potentiale, die sich dabei am basisfernen Ende der Wicklung 2 einstellen, begünstigen ein rasches Wirksamwerden der Rückkopplung.
Das Verhältnis der Windungszahl von Wicklung 3 zu Wicklung 1 bestimmt, wie schon erwähnt, das während der Sperrdiode des Transistors T an dessen Kollektor auftretende Sperrpotential. Ist dieses Verhältnis beispielsweise 1 : 1, so ist die zwischen Emitter und Kollektor des Transistors T liegende Sperrspannung ungefähr doppelt so gross wie die Versorgungsspannung. Durch Wahl eines andern Übersetzungsverhältnisses lässt sich die am Transistor T auftretende Sperrspannung variieren. Damit können gleichzeitig die Längen beider Teilperioden der vom Generator abgegebenen Rechteckspannung beeinflusst werden.