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Speicherumladeschaltung
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der Speicher keine Verstärkung stattfinden soll, den Wert Eins aufweisen muss, wird mit Hilfe von zwei geeignet bemessenen Widerständen erzwungen, von denen der eine dem Steuereingang des Verstärkers parallel liegt und der andere in seiner Emitterzuleitung angeordnet ist.
Die definierte Aufladung wenigstens des ersten Speichers kann trotz seiner Reihenschaltung mit dem
Steuereingang des Transistors ohne einen doppelten Schalter in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass dem
Speicher ein Gleichrichter zugeordnet ist, der ihn während des Aufladevorgangs mit dem Bezugspotential der ihn speisenden Quelle verbindet.
Zur Entnahme der Ladung aus dem zweiten Speicher wird zweckmässig ein vorzugsweise elektronischer
Schalter vorgesehen, über den dem Transistor die kollektorseitige Bezugsspannung zugeführt wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Schaltung in mehreren aufeinanderfolgenden unter sich gleich aufgebauten Stufen derart in Kette geschaltet werden, dass der zweite Speicher der ersten Stufe gleichzeitig der erste Speicher der zweiten Stufe, der zweite Speicher der zweiten Stufe gleichzeitig der erste Speicher der dritten Stufe usw. ist. Eine solche Kettenschaltung eignet sich in sehr vorteilhafter
Weise zur Laufzeitverzögerung eines pulsamplitudenmodulierten Signals. Zu diesem Zweck wird die amplitudenmodulierte Pulsfolge dem ersten Speicher der ersten Stufe vorzugsweise über einen elektron- schen Schalter zugeführt. Ferner werden an die Steuereingänge der die Umladung der Speicher steuernden elektronischen Schalter Steuerimpulsfolgen mit der Folgefrequenz der amplitudenmodulierten Pulsfolge angelegt.
Diese Steuerimpulsfolgen sind dabei entsprechend ihrer Stufenzugehörigkeit in aufsteigender Ordnung, ausgehend von der amplitudenmodulierten Pulsfolge, gegeneinander um eine Pulsbreite in der
Phase nach vorwärts verschoben.
Die Anzahl der Steuerimpulsfolgen lässt sich mittels einer andern Weiterbildung der Erfindung von einer einzigen dadurch ableiten, dass im Schaltweg der vorzugsweise mit Transistoren aufgebauten, die Umladung der Speicher steuernden elektronischen Schalter jeweils ein umpolender, differenzierender Übertrager mit seiner Primärwicklung angeordnet ist, dessen Sekundärwicklung im Steuerstromkreis des betreffenden elektronischen Schalters der vorausgehenden Stufe liegt. Die von aussen zuzuführende einzige Steuerimpulsfolge für sämtliche Stufen wird dabei dem Steuereingang des elektronischen Schalters der letzten Stufen zugeführt.
Diese Steuerimpulsfolge kann gleichzeitig auch zur Steuerung des eingangsseitigen elektronischen Schalters für die Aufladung des ersten Speichers der ersten Stufe dadurch ausgenutzt werden, dass im Schaltweg des die Umladung des ersten Speichers der ersten Stufe steuernden elektronischen Schalters ebenfalls ein umpolender, differenzierender Übertrager vorgesehen wird, dessen Sekundärwicklung im Steuerstromkreis dieses eingangsseitigen elektronischen Schalters liegt.
DieLaufzeitkette nach der Erfindung kann mit Vorteil auch zur Laufzeitverzögerung eines kontinuierlichen Signals verwendet werden. Zu diesem Zweck ist dem ersten Speicher der ersten Stufe eine Aftast- einrichtung vorzuschalten, die das Signal mit einer die höchste Signalfrequenz um den Faktor zwei übersteigenden Folgefrequenz abtastet. Die auf diese Weise gewonnene und in der Kette verzögerte amplitudenmodulierte Signalform wird am Ausgang der Kette mittels eines Demodulators wieder in ihre ursprüngliche Ausgangsform umgesetzt. Der Demodulator kann beispielsweise aus einem Entladekreis bestehen, in den der zweite Speicher der letzten Stufe mit einbezogen ist und einem sich hieran anschlie- ssenden Tiefpass.
Im einfachsten Fall können die Speicher, abgesehen vom Gleichrichter, jeweils aus einem Kondensator bestehen.
An Hand von Ausführungsbeispielen, diein den Zeichnungen dargestellt sind, soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden.
Die Fig. 1 zeigt im Blockschaltbild die Schaltung nach der Erfindung. Sie weist einen ersten Speicher.
Spl auf, der eingangsseitig über einen elektronischen Schalter S0 von einer Signalquelle gespeist wird.
Der Speicher Spl ist ausgangsseitiginReihe mit dem niederohmigenEingang eines Verstärkers V geschaltet, dessen hochohmigemAusgang ein zweiter Speicher Sp2 mit seinemEingang parallelliegt. Die Umladung der im Speicher Spl gespeicherten Energie in den Speicher Sp2 erfolgt mittels des elek- tronischen Schalters Sl, der über eine Bezugsspannung Uso der Reihenschaltung aus dem Speicher Spl und dem Eingang des Verstärkers V parallelgeschaltet ist. Der Entladung des Speichers Sp2 dient analog der elektronische Schalter S2.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung zeigt Fig. 2. Die Speicher Spl und Sp2 sind hiebei einfache Kondensatoren Cl und C2, die den sie jeweils speisenden Einrichtungen über Dioden Dl und D2 in Reihe parallelgeschaltet sind. Die Dioden Dl und D2 sind für die die Kondensatoren Cl speisenden Einrichtungen in Flussrichtung gepolt, so dass der untere Kondensatorbelag auf Bezugspotential liegt. Der Verstärker V ist durch einen Transistor Tri in Emitter- Basisschal- tung realisiert. Der Widerstand Rl', der dem Steuereingang des Transistors parallelgeschaltet ist und
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der Widerstand Rl in der Emitterzuleitung sind derart bemessen, dass die Schaltung eine Stromverstär- kung vom Wert Eins aufweist.
Die elektronischen Schalter SO, ST. und S2 sind mit Schalttransistoren aufgebaut. Der Einfachheit halber ist lediglich der Schalter Sl näher ausgeführt. Sein Schalttransistor Tri'zist ebenfalls inEmitter-Basis geschaltet und liegt mit seinem Emitteranschluss an der negativen Bezugspannung Uso. An den Steuereingängen der elektronischen Schalter liegen die Steuerimpulsfolgen
TkO, Tkl und Tk2 an.
Zum besseren Verständnis der nunmehr zu erläuternden Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes sind in Fig. 3 die wesentlichsten Spannungsverläufe während eines Umladevorganges über der Zeit untereinander aufgetragen. Das Diagramm al zeigt den Verlauf der Spannung am Kondensator Cl. Er hat gegen das Bezugspotential zunächst die Spannung -Uso und wird dann über den Schalter SO vonder Signal- quelle, ausgehend von der Bezugsspannung-Uso, um den Betrag Ul umgeladen, so dass das Poten- tial der Signalquelle erreicht wird.
Im Zeitpunkt tl wird die Schaltstrecke des Transistors Tri'in- folge eines an seinem Steuereingang auftretenden Steuerimpulses (Diagramm Tkl) leitend und der Kon- densator Cl entlädt sich über die Emitter-Basistrecke und den Widerstand Rl'. Der Gleichrichter
D1 ist während dieses Entladevorganges gesperrt, da der Entladestrom entgegen der Flussrichtung des
Gleichrichters Dl gepolt ist. Der Entladestrom, der durch den Kondensator Cl fliesst, bewirkt we- gen der Stromverstärkung Eins des Transistors Trl einen im Kondensator C2 fliessenden Strom, der in seinem ganzen zeitlichen Verlauf mit dem Entladestrom des Kondensators Cl genau übereinstimmt.
Da die Ladung eines Kondensators gleich dem zeitlichen Integral des hineinfliessenden oder herausfliessen- den Stromes ist, muss demnach auch die aus dem Kondensator Cl herausfliessende Ladung im Zeitinter- vall des Entladevorganges vom Kondensator C2 übernommen worden sein. Den Spannungsverlauf am
Kondensator C2 zeigt das Diagramm a2. Der Betrag U2, um den die Spannung am Kondensator
C2 während des Entladevorganges des Kondensators Cl erhöht worden ist, ist daher gleich dem Be- trag Ul, sofern die Kondensatoren Cl und C2, wie im vorliegenden Falle angenommen worden ist, gleich gross sind. Durch Schliessen des Schalters S2 kann der Kondensator C2 seinerseits wieder auf die Bezugsspannung-Uso entladen werden.
Der Anwendungsbereich der Schaltung nach der Erfindung kann, wie bereits erwähnt wurde, auch auf die Laufzeitverzögerung von amplitudenmodulierten Impulsfolgen dadurch ausgedehnt werden, dass mehrere
Speicherstufen hintereinander geschaltet werden. Hinsichtlich des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 bedeutet dies, dass sich an den unteren ausgangsseitigen Anschluss des Speichers Sp2 ein weiterer Verstärker V mitausgangsseitigemSpeicher anschliesst. InFig. 4ist eine solche Kette für zweiStufen dargestellt. Selbst- verständlich kann sie entsprechend der Grösse der gewünschten Laufzeitverzögerung beliebig um weitere
Stufen vermehrt werden. DieSchaltung nach Fig. 4 stellt in ihrerGesamtheit eineAnordnung zur Laufzeit- verzögerung einer kontinuierlichen Signalspannung dar.
Zum Unterschied von Fig. 2 ist auch in Fig. 4 der elektronische Schalter S2 entsprechend dem Sehalter Sl mit seinem Schalttransistor Tr2'darge- stellt. Der Kondensator C2, der den zweiten Speicher der ersten Stufe darstellt, ist gleichzeitig der ersteSpeicher der zweiten StUfe, deren Verstärker aus dem Transistor Tr2 in Emitter-Basisschaltung be- steht. Den zweiten Speicher der zweiten Stufe bildet der Kondensator C3. An Stelle eines weiteren elektronischen Schalters S3, wie er dem Schalter S2 nach Fig. 2 entsprechen würde, ist dem Kon- densator C3 über den Widerstand R3, die Emitter-Basisstrecke des Transistors Tr3 in Basisschal- tung parallelgeschaltet.
DieEmitter-Basisstrecke dieses Transistors stellt zusammen mit dem Widerstand R3 einen Entladekreis dar, der so bemessen ist, dass sich der Kondensator C3 im Intervall zwischen zwei
Aufladungen sicher auf die Bezugsspannung-Uso bis auf die Schwellenspannung des Transistors Tr3 entladen kann. Dem Transistor Tr3 ist kollektorseitig ein Tiefpass, bestehend aus den Querkondensa- toren C4 und C4'und der Längsind uktivität M nachgeschaltet. Der Tiefpass siebt aus der ihm ein- gangsseitig zugeführtenSägezahnspannung das ursprüngliche Signal aus und stellt es an seinem Ausgang A zur weiteren Verfügung. Zu diesem Zweck ist seine Grenzfrequenz gleich der höchsten Signalfrequenz gewählt.
Das an den Klemmen der Signalquelle Si stehende kontinuierliche Signal wird zur Umsetzung in ein pulsamplitudenmoduliertes Signal mit Hilfe des elektronischen Schalters SO mit einer Folgefre- quenz abgetastet, die etwas grösser gewählt ist, als die zweifache höchste Signalfrequenz. Mit dieser durch dasabtasttheorem festgelegtentastfrequenz ist die pro Stufe mögliche Laufzeitverzögerung ebenfalls be- stimmt.
Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 4 kann aus den Diagrammen nach Fig. 5 ersehen werden.
Die Diagramme sind jeweils mit einer Bezeichnung versehen, die sich in Fig. 4 wiederfindet und die Stelle der Schaltung bezeichnet, an der die dargestellte Spannung auftritt. Der Schalter SO tastet das Signal Si
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im Rhythmus der an seinem Steuereingang anliegenden Steuerimpulsfolge TM ab. Die Abtastproben sind im Diagramm Si durch Schraffierung hervorgehoben. Die Steuerimpulsfolgen Tkl und Tk2 für die Umladung der Kondensatoren weisen die gleiche FOlgefrequenz auf wie dieSteuerimpulsfolge Tk0. jedoch ist die Steuerimpulsfolge Tkl gegenüber der Steuerimpulsfolge Tk0 um eine Pulsbreite in der Phase nach vorwärts versch oben. Das gleiche gilt für die Steuerimpulsfolge Tk2 hinsichtlich der Steuer- impulsfolge Tkl.
Beim Schliessendesschalters SO lädt sich der Kondensator Cl jeweils auf den Augenblickswert der Signalspannung Si auf. Diesen Wert behält er, bis der nächstfolgende Impuls der
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Schaltstrecke des Schalttransistors Tri'leitend macht und durch den da-einen neuen Augenblickswert des Signals Si aufgeladen. Der Kondensator C2 hält die ihm vom Kon- densator Cl übermittelte Ladung wieder fest, bis nach Ablauf einer knappen Pulsperiode die Schalt- strecke des Schalttransistors Tr2 durch die Steuerimpulsfolge Tk2 leitend gemacht wird und damit seine Ladung in den Kondensator C3 übergeht. Die Abtastwerte der Signalspannung Si sind damit zweimal um ein Zeitintervall verzögert worden, das in erster Näherung der zweifachen Periodendauer der Steuerimpulsfolgen entspricht.
Der Kondensator C3 entlädt sich seinerseits ständig über die EmitterKollektorstrecke des Transistors Tr3. Die aus dieser Sägezahnspannung rückgewonnene ursprüngliche
Signalspannung am Ausgang A des Tiefpasses ist im Diagramm a3 der Fig. 5 in Gestalt der unter- brochenen Linie eingetragen.
Die Abtasteinrichtung am Eingang der Verzögerungskette und der Demodulator am Ausgang des zweiten Speichers der letzten Stufe können natürlich entfallen, wenn das zu verzögernde Signal von vornherein pulsamplitudenmoduliert ist und auch nach seiner Verzögerung in dieser Form weiter bestehen soll. In der Regel dürfte es aber zweckmässig sein, auch hier die Impulse dem ersten Speicher der ersten Stufe über einen elektronischen Schalter zuzuführen.
Die Steuerung des eingangsseitigen elektronischen Schalters bzw. der Abtasteinrichtung wie auch der die Umladung zwischen den Speichern steuernden Schalter können in einfacher Weise durch die Verwendung umpolender, differenzierender Übertrager im Schaltweg der Schalttransistoren von einer einzigen Steuerimpulsfolge abgeleitet werden. In Fig. 6 ist diese Schaltungsvariante für eine zweistufige Kette nach Fig. 4 angegeben. Auf die Darstellung der Transistoren Trl, Tr2 und Tr3 wurde dabei verzichtet.
Wie Fig. 6 zeigt, ist im Emitterzweig jedes der die Umladung durchführenden Schalttransistoren Trl' und Tr2'ein umpolender, differenzierender Übertrager Ü1 und Ü2 mit seiner Primärwicklung angeordnet. Die Sekundärwicklung des Übertragers Ü2 ist im Steuerstromkreis des Schalttransistors Tri* und die Sekundärwicklung des Übertragers Ül im Steuerstromkreis des Schalters S0 angeordnet. An Stelle dreier Steuerimpulsfolgen wird nunmehr nur noch dem Steuereingang des Schalttransistors Tr2' die Steuerimpulsfolge Tk2 zugeführt.
In Fig. 7 sind in den einzelnen Diagrammen die nacheinander ablaufenden zeitlichen Spannungsvorgänge über der Zeit aufgetragen. Die Steuerimpulsfolge Tk2 erscheint am Emitter e2 des Transistors Tr2'in Gestalt einer durch Differentation der Impulsflanken gewonnenen bipolaren Impulsfolge.
Durch die Umpolung wird die bipolare Impulsfolge e2 alsSteuerimpulsfolge Tkl amSteuereingang des Transistors Tri'jeweils erst in einem Zeitpunkt wirksam, in dem die entsprechenden Impulse der
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lich der Steuerimpulsfolge Tkl.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung für Einrichtungen der elektrischen Nachrichten-und Messtechnik, bestehend aus einem ersten Speicher, der mit einem zweiten Speicher über einenimpedanzwandler verbunden ist und einer den Ladevorgang des ersten Speichers wie auch den Umladevorgang zwischen den Speichern steuernden Schalteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Impedanzwandler ein Verstärker mit einer Strom- verstärkung vorzugsweise gleich eins ist, dessen niederohmigem Eingang der erste Speicher in Reihe und dessen hochohmigem Ausgang der zweite Speicher parallelgeschaltet ist und dass der das Umladen zwischen den Speichern steuernde Teil der Schalteinrichtung ein vorzugsweise elektronischer Schalter ist, der der Reihenschaltung aus dem ersten Speicher und dem niederohmigen Eingang des Verstärkers parallel liegt.