DE10236355C1 - Vorrichtung zum Erzeugen kurzer leistungsstarker elektrischer Pulse - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Erzeugen kurzer leistungsstarker elektrischer Pulse weist wenigstens einen Avalanche-Schalttransistor (10), einen Energiespeicherkondensator (11) und eine den oder jeden Energiespeicherkondensator (11) aufladende, zwischen Ladephasen einen hohen Ausgangswiderstand aufweisende Ladeeinheit auf. Es ist eine mit einem Triggersignal ansteuerbare Steuereinheit (14) vorhanden, mit der ein Ladesignal und ein Entsättigungssignal generierbar sind. Die Ladeeinheit weist wenigstens eine mit dem Ladesignal schaltbare Stromquelle (24) auf, die zwischen Ladephasen und auch während einer Ladephase einen hohen Ausgangswiderstand aufweist. Weiterhin ist eine mit dem Entsättigungssignal schaltbare Entsättigungseinheit (25) vorhanden, mit der nach Abklingen eines Pulses die Basis des oder jedes Schalttransistors (10) während einer Entsättigungsphase mit einem gegenüber der Lawinenvorspannung höheren sperrenden Entsättigungsvorspannung beaufschlagbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich bei einer verhältnismäßig geringen zusätzlichen Belastung von Bauelementen durch die Ladeeinheit durch eine verhältnismäßig hohe Pulswiederholfrequenz bei kurzen Pulsen mit steilen Anstiegsflanken aus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen kurzer leistungsstarker elektrischer Pulse mit wenigstens einem in einer Betriebsart mit einem Lawinendurchbruch betreibbaren Schalt­ transistor, mit einer der Anzahl der Schalttransistoren ent­ sprechenden Anzahl von Energiespeicherkondensatoren und mit einer Ladeeinheit, mit der der oder jeder Energiespeicherkon­ densator in Ladephasen aufladbar ist, wobei die Ladeeinheit zwischen den Ladephasen einen hohen Ausgangswiderstand aufweist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus dem Artikel "Avalance tran­ sistors give fast pulses . . ." von W. B. Mitchell, erschienen in Electronic Design 6, 14. März 1968, Seiten 202 bis 209, be­ kannt. Im Ausgangskreis eines als sogenannter Avalanche- Transistor des npn-Typs ausgebildeten Schalttransistors, der in einer Betriebsart mit einem Lawinendurchbruch, dem sogenann­ ten Avalanche-Prozeß, betreibbar ist, liegt zwischen dem Kollek­ tor des Schalttransistors und der Schaltmasse zusammen mit einem Energiespeicherkondensator eine mit kurzen leistungs­ starken elektrischen Pulsen zu beaufschlagende Last. Zwischen der Versorgungsspannung und dem Kollektor des Schalttran­ sistors liegt ein hochohmiger Kollektorversorgungswiderstand. Die Pulse sind durch entsprechende Ansteuerung des Schalt­ transistors mit über einen Koppelkondensator auf die über einen Vorwiderstand an eine sperrende Basisvorspannung gelegte Basis mit Triggersignalen zum Auslösen eines Lawinendurch­ bruchs erzeugbar.

Um nach Erzeugen eines Pulses den nunmehr entladenen Energiespeicherkondensator wieder aufzuladen, ist eine Lade­ einheit vorgesehen, die einen passiv betriebenen Ladetransistor des npn-Typs aufweist. Der Kollektor des Ladetransistors liegt an der Versorgungsspannung, während zwischen dem mit dem der Last abgewandten Anschluss des Energiespeicherkonden­ sators verbundenen Emitter und dem mit dem Kollektor des Schalttransistors verbundenen Kollektor des Ladetransistors eine Diode geschaltet ist. Dadurch ist der hochohmige Kollektor­ versorgungswiderstand während einer Ladephase aufgrund des niedrigen Ausgangswiderstands der Ladeeinheit gebrückt, während nach der mit einem im wesentlichen exponentiellen Stromverlauf erfolgten Ladephase der Ausgangswiderstand der Ladeeinheit aufgrund des gesperrten Ladetransistors wieder hochohmig ist.

Die Pulswiederholfrequenzen bei derartigen Vorrichtungen liegen bei einer Last von beispielsweise 1 Ohm typischerweise im Bereich bis etwa 30 kHz und sind bei Bewahren von Pulsen mit steilen Anstiegsflanken unter anderem durch den hoch­ ohmigen Kollektorversorgungswiderstand und den ohmschen Widerstand der Diode begrenzt. Nachteilig bei dieser Vorrich­ tung ist eine Verschlechterung der Pulsform, das heißt in erster Linie eine Abflachung der Anstiegsflanken durch die Induktivität der Diode und eine Verlängerung der Pulsdauer. Aufgrund des Diodenwiderstands nimmt auch die Pulsamplitude ab. Außer­ dem kann der Ladestrom am Anfang des exponentiellen Lade­ vorganges sehr groß sein, da der Ladetransistor einen kleinen Ausgangswiderstand aufweist. Dieser Strompuls kann Stö­ rungen, insbesondere ein Übersprechen, in empfindliche Schal­ tungen einer Messvorrichtung wie beispielsweise in einem Empfänger eines Laserentfernungsmessgerätes verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die sich bei durch die Ladeeinheit hervorgerufenen verhältnismäßig geringen zusätz­ lichen Belastungen von Bauelementen oder Leistungsverlusten durch eine verhältnismäßig hohe Pulswiederholfrequenz bei kurzen Pulsen mit steilen Anstiegsflanken auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genann­ ten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine mit einem Triggersignal ansteuerbare Steuereinheit vorhanden ist, mit der ein Ladesignal und ein Entsättigungssignal generierbar sind, dass die Ladeeinheit eine der Anzahl der Energiespeicher­ kondensatoren entsprechende Anzahl von mit dem Ladesignal der Steuereinheit schaltbaren Stromquellen aufweist, die jeweils auch während des Ladevorgangs einen hohen Ausgangswider­ stand aufweisen, und dass eine mit dem Entsättigungssignal der Steuereinheit schaltbare Entsättigungseinheit vorhanden ist, mit der nach Abklingen eines Pulses die Basis des oder jedes Schalttransistors während einer Entsättigungsphase mit einem gegenüber der Lawinenvorspannung höheren sperrenden Ent­ sättigungsvorspannung beaufschlagbar ist.

Dadurch, dass die erfindungsgemäßen Vorrichtung eine mit einem Triggersignal ansteuerbare Steuereinheit aufweist, mit der über Ladesignale und Entsättigungssignale wenigstens eine Stromquelle einer Ladeeinheit beziehungsweise eine zum Ver­ kürzen der Sättigungsphase durch schnelles Abführen von Ladungsträgern aus der Basis des oder jedes Schafttransistors eingerichtete Entsättigungseinheit ansteuerbar sind, ist eine Entkopplung der Aufladung des oder jedes Energiespeicher­ kondensators und der Vorbereitung des oder jedes Schalttran­ sistors auf den nächsten Lawinendurchbruch, dem sogenannten Avalanche-Effekt, geschaffen. Nunmehr sind die Betriebs- und Bauteilparameter für jeden dieser beiden Vorgänge im wesent­ lichen unabhängig voneinander ohne gegenseitige Beeinflus­ sung insbesondere im Hinblick auf kurze Pulse mit steilen An­ stiegsflanken und eine kurze Lade- sowie Entsättigungsphase optimierbar. Es wird auch die Gefahr von unter Umständen durch die Ladeeinheit ausgelösten spontanen Lawinendurch­ brüchen im wesentlichen beseitigt.

Da die oder jede Stromquelle der Ladeeinheit auch während der Ladephasen einen verhältnismäßig hohen Ausgangswiderstand aufweist, werden die Bauelemente und insbesondere auch der oder jeder Schalttransistor durch den mit einem im wesentlichen konstanten Strom erfolgenden Ladevorgang nur verhältnismäßig gering belastet, und die Leistungsverluste sind verhältnismäßig gering. Weiterhin sind durch die verhältnismäßig geringe Strom­ änderungsrate die von dem Ladestrom verursachten, oben erwähnten Störungen relativ gering bis praktisch vernachlässig­ bar.

Durch diese Maßnahmen wird bei geringen Leistungsverlusten und Belastungen der Bauelemente sowie kurze Pulse von eini­ gen Nanosekunden mit steilen Anstiegsflanken der Pulse eine erhebliche Steigerung der Pulswiederholfrequenz gegenüber dem Stand der Technik um etwa einen Faktor 100 und mehr erzielt.

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zum Verkürzen der Entsättigungsphase vor­ gesehen, dass die Entsättigungseinheit wenigstens einen mit dem Ansteueranschluss eines Schalttransistors verbundenen Entsättigungswiderstand aufweist, der kleiner als ein ebenfalls mit dem Ansteueranschluss des Schalttransistors verbundener resultierender Widerstand einer Lawinenvorspannungsschaltung einer mit dem Triggersignal beaufschlagbaren Lawinensignal­ generiereinheit ist.

Bei einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung weist die Steuereinheit zeitbestimmende Glieder, insbesondere ein Zeitverzögerungsglied und zwei Pulsdauerglieder mit beispielsweise unterschiedlichen Halte­ zeiten, zum zeitversetzten Generieren zuerst des Entsättigungs­ signals anschließend des Ladesignals auf.

Bei einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung weist die Steuereinheit eine differenzielle Verstärkerschaltung mit einem ersten Steuertransistor und einem zweiten Steuertransistor auf, bei denen die Ansteuer­ anschlüsse an zueinander komplementäre Ausgänge eines Pulsdauerglieds, zwei Ausgangsanschlüsse über eine gemein­ same Steuerwiderstandsschaltung an eine Spannung, der andere Ausgangsanschluss eines Steuertransistors an eine weitere Spannung und der andere Ausgangsanschluss des anderen Steuertransistors an den Eingang wenigstens einer Stromquelle der Ladeeinheit angeschlossen sind.

Zweckmäßig ist weiterhin, dass die oder jede Stromquelle einen mit seinem Ansteueranschluss über eine Spannungsteiler­ schaltung mit der Steuereinheit verbundenen Ladetransistor aufweist, wobei ein Ausgang des Ladetransistors mit einer Ladewiderstandsschaltung und der andere Ausgang des Ladetransistors mit einem Energiespeicherkondensator und einem Ausgang des Schalttransistors verbunden sind.

Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung einer Weiter­ bildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer einen Entsättigungswiderstand aufweisenden Entsättigungseinheit ist bei mehreren Schalttransistoren zweckmäßigerweise vorgese­ hen, dass die Entsättigungseinheit eine der Anzahl der Schalt­ transistoren entsprechende Anzahl von Entsättigungswider­ ständen und in Durchlassrichtung geschaltete Entkopplungs­ dioden aufweist, die jeweils in Reihe geschaltet und an die Basis eines Schalttransistors gelegt sind. Dadurch sind die Schalt­ transistoren unter Ausgleich von möglicherweise unterschied­ lichen Betriebscharakteristika voneinander getrennt ansteuerbar.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin­ dung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Figuren der Zeich­ nung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schaltplan mit den wesentlichen Elementen eines Ausführungsbeispiels einer an eine Last an­ geschlossenen erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Schalttransistor,

Fig. 2 in einem Zeitdiagramm zur ergänzenden Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1 die zeitliche Korrelation von Triggersignalen, Pulsen, Ent­ sättigungssignalen, Ladesignalen und Kondensator­ spannungen,

Fig. 3 in einem Blockschaubild ein weiteres Ausführungsbei­ spiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Anzahl von Schalttransistoren und

Fig. 4 einen Schaltplan mit den wesentlichen Elementen einer Entsättigungseinheit des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3.

Fig. 1 zeigt einen Schaltplan mit den wesentlichen Elementen eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 weist eine Triggersignalleitung 1 auf, der von einer in Fig. 1 nicht dargestell­ ten Triggersignalgeneriereinheit ein Triggersignal, beispielsweise ein Signal mit Pegeln einer Logik, beispielsweise einer Transistor-Transistor-Logik (TTL), einspeisbar ist.

Das Triggersignal ist zum einen einer mit der Triggersignal­ leitung 1 in Verbindung stehenden Lawinensignalgeneriereinheit 2 einspeisbar. Die Lawinensignalgeneriereinheit 2 verfügt über einen Pulsleistungsverstärker 3, einer dem Pulsleistungsver­ stärker 3 nachgeordneten Beschleunigungsschaltung 4 mit einem zu einem Widerstand 5 parallel geschalteten Beschleuni­ gungskondensator 6 und über eine an den Ausgang der Be­ schleunigungsschaltung 4 sowie an eine in diesem Ausführungs­ beispiel negative erste Spannung -V₁ gelegte Lawinenvor­ spannungsschaltung 7 mit einem zu einem Lawinenfestwider­ stand 8 in Reihe geschalteten Lawinenpotentiometer 9 mit einem einstellbaren Widerstand.

Der Ausgang der Beschleunigungsschaltung 4 ist mit der Basis eines als sogenannter Avalanche-Transistor ausgeführten Schalttransistors 10 verbunden. Ein Ausgang des Schalttran­ sistors 10, beispielsweise wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Schalttransistor 10 des npn-Typs der Emitter, ist auf Schaltmasse gelegt. An den anderen Aus­ gang, beispielsweise wie bei dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel mit einem Schalttransistor 10 des npn-Typs an den Kollek­ tor, ist ein Anschluss eines Energiespeicherkondensators 11 gelegt. Der andere Anschluss des Energiespeicherkondensators 11 steht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Last 12 in Verbindung. Der Ausgang der beispielsweise als Halbleiterlaser oder Sendeantenne ausgeführten Last 12 ist über einen Messwiderstand 12' zum bedarfsweisen Abgreifen von Spannungen zusammen mit der Kathode einer zum Schutz einer spannungsempfindlichen Last 12 vorgesehenen Lastschutz­ diode 13 an Schaltmasse gelegt. Die Anode der Lastschutzdiode 13 ist mit dem Energiespeicherkondensator 11 verbunden.

Das Triggersignal ist weiterhin einer mit der Triggersignalleitung 1 in Verbindung stehenden Steuereinheit 14 einspeisbar. Die Steuereinheit 14 weist ein beispielsweise als Monoflop aus­ gebildetes Zeitverzögerungsglied 15 auf, das über einen Aus­ gang mit einem ersten Pulsdauerglied 16 und über einen in­ vertierenden Ausgang mit einem zweiten Pulsdauerglied 17 in Verbindung steht, die beispielsweise ebenfalls als Monoflops mit unterschiedlichen Einschaltverzögerungen ausgebildet sind. Mit dem Zeitverzögerungsglied 15 und den Pulsdauergliedern 16, 17 ist das Triggersignal beziehungsweise das invertierte Trigger­ signal um jeweils eine für das Zeitverzögerungsglied 15 und die Pulsdauerglieder 16, 17 charakteristische Verzögerungszeit verzögerbar.

Das erste Pulsdauerglied 16 liegt mit einem Ausgang an der Basis eines ersten Steuertransistors 18 und mit einem invertie­ renden Ausgang an der Basis eines zweiten Steuertransistors 19 einer differenziellen Verstärkerschaltung 20 an. Ein Ausgang des ersten Steuertransistors 18, beispielsweise bei einem ersten Steuertransistor 18 gemäß dem in Fig. 1 dargestellten npn-Typs der Kollektor, liegt an einer bei dem Ausführungsbeispiels ge­ mäß Fig. 1 positiven zweiten Spannung +V₂. Der andere Aus­ gang des ersten Steuertransistors 18 ist mit dem entsprechen­ den Ausgang des zweiten Steuertransistors 19, beispielsweise bei den Steuertransistoren 18, 19 gemäß dem in Fig. 1 dar­ gestellten npn-Typs jeweils der Emitter, zusammengeschaltet und über eine einen Steuerstromfestwiderstand 21 und ein Steuerstrompotentiometer 22 in Reihenschaltung aufweisende Steuerwiderstandsschaltung 23 mit einem einstellbaren resul­ tierenden Widerstand an die in dem dargestellten Ausführungs­ beispiel negative erste Spannung -V₁ gelegt.

Der andere Ausgang des zweiten Steuertransistors 19, bei­ spielsweise wie bei einem ersten Steuertransistor 18 gemäß dem in Fig. 1 dargestellten npn-Typs der Kollektor, ist an einen Steuereingang einer Stromquelle 24 einer Ladeeinheit ange­ schlossen. Der Ausgang des zweiten Pulsdauerglieds 17 steht mit einem Steuereingang einer als Monotransistorentsättigungs­ einheit 25 ausgebildeten Entsättigungseinheit in Verbindung.

Die Monotransistorentsättigungseinheit 25 weist einen Entsätti­ gungstransistor 26 auf, dessen Basis über einen Entsättigungs­ arbeitswiderstand 27 einer einen resultierenden festen Wider­ stand aufweisenden Entsättigungswiderstandsschaltung 28 mit dem Ausgang des zweiten Pulsdauerglieds 17 in Verbindung steht und über einen Entsättigungswiderstand 29 der Entsätti­ gungswiderstandsschaltung 28 an die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel negative erste Spannung -V₁ angeschlos­ sen ist. Ein Ausgang des Entsättigungstransistors 26, beispiels­ weise bei einem Entsättigungstransistor 26 gemäß dem in Fig. 1 dargestellten npn-Typs der Emitter, ist direkt an die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel negative erste Spannung -V₁ angeschlossen, während der andere Ausgang, beispielsweise bei dem Entsättigungstransistor 26 gemäß dem in Fig. 1 dar­ gestellten npn-Typs der Kollektor, über einen Entsättigungs­ festwiderstand 30 mit einem festen Widerstand mit der Basis des Schalttransistor 10 verbunden ist.

Die Stromquelle 24 weist eine mit dem Ausgang des zweiten Steuertransistors 19 der Steuereinheit 14 verbundene Span­ nungsteilerschaltung 31 mit einem ersten Spannungsteilerfest­ widerstand 32 und einem zweiten Spannungsteilerfestwider­ stand 33 auf, die in Reihe geschaltet sind und jeweils einen festen Widerstand aufweisen. Zwischen den ersten Spannungs­ teilerfestwiderstand 32 und den zweiten Spannungsteilerfest­ widerstand 33 ist ein Anschluss eines Ladetransistorarbeits­ widerstands 34 gelegt, der einen festen Widerstand aufweist und mit seinem anderen Anschluss mit der Basis eines einen hohen differenziellen Ausgangswiderstand und damit zu einem den wesentlichen konstanten Ladestrom führenden Ladetransistors 35 verbunden ist.

Ein Ausgang des Ladetransistors 35, beispielsweise bei einem Ladetransistor 35 gemäß dem in Fig. 1 dargestellten pnp-Typs der Kollektor, ist mit dem mit einem Ausgang des Schalttran­ sistors 10 verbundenen Anschluss des Energiespeicherkonden­ sators 11 verbunden, während der andere Ausgang, beispiels­ weise bei einem Ladetransistor 35 gemäß dem in Fig. 1 dar­ gestellten pnp-Typs der Emitter mit einer einen Ladefestwider­ stand 36 mit einem festen Widerstand und ein Ladepotentio­ meter 37 mit einem einstellbaren Widerstand in Reihenschaltung aufweisende Ladewiderstandsschaltung 38 an eine in dem dargestellten Ausführungsbeispiel positive dritte Spannung +V₃ gelegt ist. Parallel zu dem Ladetransistor 35 und der Ladewiderstandsschaltung 38 ist ein Ladeparallelwiderstand 39 geschaltet, der sicherstellt, dass die Spannung auf dem Kollektor des Schalttransistors 10 nach dem Aufladen des Energie­ speicherkondensators 11 ungefähr gleich der positiven dritten Spannung +V₃ ist.

Fig. 2 zeigt zur ergänzenden Erläuterung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem Zeitdiagramm die zeitliche Korrelation von auf einer Pegelachse 40 gegen eine Zeitachse 41 abgetragene relative Pegel von in die Trigger­ signalleitung 1 eingespeisten Triggersignalen 42 und die Last 12 beaufschlagenden Pulsen 43 mit zugehörigen, während der Entsättigungsphasen am Eingang der Monotransistorentsätti­ gungseinheit 25 anliegenden Entsättigungssignalen 44, während der Ladephasen am Eingang der Stromquelle 24 anliegenden Ladesignalen 45 und der zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schalttransistors 10 anliegenden Spannung 46.

Mit einer ansteigenden Flanke des Triggersignals 42 zu einem charakteristischen ersten Zykluszeitpunkt 47 wird bei aufgrund des zu diesem ersten charakteristischen Zykluszeitpunkt 47 niedrigen Pegels des Entsättigungssignals 44 deaktivierter Monotransistorentsättigungseinheit 25 durch das an der Basis des Schalttransistors 10 anliegende Ausgangssignal der Lawi­ nensignalgeneriereinheit 2 der Schalttransistor 10 in einen Avalanche-Modus gebracht und ein kurzer leistungsstarker elektrischer Puls 43 generiert.

Nach Abklingen des betreffenden Pulses 43 nach dem Lawinen­ durchbruch wird mit einer ansteigenden Flanke des Entsätti­ gungssignals 44 zu einem durch die der typischen Dauer der Pulse 43 entsprechende Zeitverzögerung des Zeitverzögerungs­ glieds 15 und der einer kurzen Karenzzeit entsprechenden Zeitverzögerung des zweiten Pulsdauerglieds 17 bestimmten charakteristischen zweiten Zykluszeitpunkt 48 zum Beginn der Entsättigungsphase die Monotransistorentsättigungseinheit 25 aktiviert. Dadurch werden durch Vergrößerung der sperrenden Vorspannung über den Entsättigungsfestwiderstand 30, der kleiner als der resultierende Widerstand der Lawinenvor­ spannungsschaltung 7 ist, Ladungsträger aus der Basis des Schalttransistors 10 verhältnismäßig schnell abgeführt, so dass die Entsättigung verhältnismäßig rasch erfolgt.

Bei einem charakteristischen dritten Zykluszeitpunkt 49, der um eine durch das Zeitverzögerungsglied 15 und das erste Puls­ dauerglied 16 bestimmte Zeitverzögerung nach dem charakte­ ristischen ersten Zykluszeitpunkt 47 und auch nach dem charak­ teristischen zweiten Zykluszeitpunkt 48 liegt, wird mit einer ansteigenden Flanke des Ladesignals 45 bei gesperrtem und zwischenzeitlich in der Regel im wesentlichen entsättigten Schalttransistor 10 die Stromquelle 24 zum Beginn einer Lade­ phase aktiviert, so dass die zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schalttransistors 10 anliegende Spannung 46 bis zur zu einem charakteristischen vierten Zykluszeitpunkt 50 zum Ende der Ladephase abfallenden Flanke des Ladesignals 45 im wesentlichen frei von Stromspitzen kontinuierlich ohne abrupte Stromänderungen ansteigt und nach Deaktivieren der Strom­ quelle 24 aufgrund deren hohen Ausgangswiderstand und des gesperrten Zustandes des Schalttransistors 10 von dem charak­ teristischen vierten Zykluszeitpunkt 50 bis zum erneuten Auf­ treten der ansteigenden Flanke des Triggersignal 42 zum cha­ rakteristischen ersten Zykluszeitpunkt 47 zum Starten eines neuen Pulses 43 im wesentlichen aufrechterhalten bleibt.

Durch das von der Steuereinheit 14 bis auf die Ladephase zwischen dem charakteristischen dritten Zykluszeitpunkt 49 und dem charakteristischen vierten Zykluszeitpunkt 50 erzwungene Deaktivieren der Stromquelle 24 wird weiterhin ein unter Um­ ständen störender Einfluß der Ladeeinheit auf das Durchbruchs­ verhalten des Schalttransistors 10 unterbunden sowie eine zusätzliche Belastung des Schalttransistors 10 durch hohe Ströme aus einer nicht deaktivierbaren Stromquelle vermieden.

Fig. 3 zeigt in einem Blockschaubild ein weiteres Ausführungs­ beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Anzahl von Schalttransistoren 10, die jeweils entsprechend dem anhand Fig. 1 erläuterten Ausführungsbeispiel mit einem Energie­ speicherkondensator 11 verbunden sind, welche wiederum bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an eine gemeinsame Last 12 gelegt sind. Jeder Schalttransistor 10 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 mit einer entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aufgebauten Lawinensignal­ generiereinheit 2 zum Auslösen der kurzen leistungsstarken Pulse 43 verbunden. Jeder Schalttransistor 10 des Ausführungs­ beispiels gemäß Fig. 3 ist an eine ebenfalls entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aufgebaute Stromquelle 24 der Ladeeinheit angeschlossen, die entsprechend den Erläute­ rungen zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit der Steuer­ einheit 14 aktivierbar und deaktivierbar sind. Mit einer weiter unten näher erläuterten, als Multitransistorentsättigungseinheit 51 ausgebildeten Entsättigungseinheit sind entsprechend den voranstehenden Erläuterungen die Entsättigungsphasen der Schalttransistoren 10 verhältnismäßig kurz einrichtbar.

Fig. 4 zeigt einen Schaltplan mit den wesentlichen Elementen der Multitransistorentsättigungseinheit 51 des Ausführungs­ beispiels gemäß Fig. 3, wobei sich bei der Monotransistorentsät­ tigungseinheit 25 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und der Multitransistorentsättigungseinheit 51 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und Fig. 4 entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen und im weiteren nicht näher erläutert sind.

An dem mit den Basen von nunmehr mehreren Schalttransisto­ ren 10 verbundenen Ausgang des Entsättigungstransistors 26 und zwischen den einzelnen Basen der jeweiligen Schalttran­ sistoren 10 sind nunmehr jeweils in Reihenschaltung eine in Durchlassrichtung geschaltete erste Entkopplungdiode 52 und ein erster Entsättigungsfestwiderstand 53 mit einem festen Widerstand sowie entsprechend der Anzahl der Schalttransisto­ ren 10 weitere Entkopplungsdioden und Entsättigungsfestwider­ stände bis zu einer n. Entkopplungsdiode 54 und einem n. Entsättigungsfestwiderstand 55 gelegt, wobei n der Anzahl der Schalttransistoren 10 entspricht. Durch das Vorsehen einer Entkopplungsdiode 52, 54 für jeden Schalttransistor 10 sind die eine ordnungsgemäße Avalanche-Betriebsweise möglicherweise negativ beeinflussenden Wechselwirkungen zwischen den unter Umständen unterschiedliche Betriebscharakteristika aufweisen­ den Schalttransistoren 10 wirkungsvoll unterbunden.

Es sei angemerkt, dass die oben erläuterten Ausführungs­ beispiele mit Bipolartransistoren jeweils eines bestimmten Typs ausgeführt sind. Zum einen sind selbstverständlich die npn- beziehungsweise pnp-Bipolartransistorentypen unter ent­ sprechenden Anpassungen der Polaritäten gegeneinander austauschbar. Zum anderen sind wenigstens einige Bipolar­ transistoren durch Feldeffekttransistoren, sogenannte FET's, austauschbar, wobei die Basis, der Kollektor beziehungsweise der Emitter eines Bipolartransistors durch das Gate, die Source beziehungsweise den Drain eines Feldeffekttransistors ersetzt sind. Dabei wird unter dem Oberbegriff "Ansteueranschluss" die Basis eines Bipolartransistors oder das Gate eines Feldeffekt­ transistors verstanden.

Es versteht sich weiterhin, dass die funktionale Ausgestaltung einzelner Einheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auf die oben erläuterten Ausführungen beschränkt ist, sondern auch durch andere gleichwirkende logische und analoge Schal­ tungen und Bauelemente, insbesondere durch Ersatz der Bi­ polartransistoren in der Lawinensignalgeneriereinheit 2, der Steuereinheit 14, der Stromquelle 24 und den Entsättigungsein­ heiten 25, 51 durch Feldeffekttransistoren, umsetzbar sind.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Erzeugen kurzer leistungsstarker elek­ trischer Pulse mit wenigstens einem in einer Betriebsart mit einem Lawinendurchbruch betreibbaren Schalttran­ sistor (10), mit einer der Anzahl der Schalttransistoren (10) entsprechenden Anzahl von Energiespeicherkon­ densatoren (11) und mit einer Ladeeinheit, mit der der oder jeder Energiespeicherkondensator (11) in Lade­ phasen aufladbar ist, wobei die Ladeeinheit zwischen den Ladephasen einen hohen Ausgangswiderstand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem Triggersignal (42) ansteuerbare Steuereinheit (14) vor­ handen ist, mit der ein Ladesignal (45) und ein Entsätti­ gungssignal (44) generierbar sind, dass die Ladeeinheit eine der Anzahl der Energiespeicherkondensatoren (11) entsprechende Anzahl von mit dem Ladesignal (45) der Steuereinheit (14) schaltbaren Stromquellen (24) auf­ weist, die jeweils auch während des Ladevorgangs einen verhältnismäßig hohen Ausgangswiderstand aufweisen, und dass eine mit dem Entsättigungssignal (44) der Steuereinheit (14) schaltbare Entsättigungseinheit (25, 51) vorhanden ist, mit der nach Abklingen eines Pulses (43) die Basis des oder jedes Schalttransistors (10) wäh­ rend einer Entsättigungsphase mit einem gegenüber der Lawinenvorspannung höheren sperrenden Entsätti­ gungsvorspannung beaufschlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entsättigungseinheit (25, 51) wenigstens einen mit der Basis eines Schalttransistors (10) verbundenen Entsättigungswiderstand (30, 53, 55) aufweist, der kleiner als ein ebenfalls mit der Basis des Schalttransistors (10) verbundener resultierender Widerstand einer Lawinen­ vorspannungsschaltung (7) einer mit dem Triggersignal (42) beaufschlagbaren Lawinensignalgeneriereinheit (2) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) zeitbestim­ mende Glieder, insbesondere ein Zeitverzögerungsglied (15) und zwei Pulsdauerglieder (16, 17), zum zeitver­ setzten Generieren zuerst des Entsättigungssignals (44) und anschließend des Ladesignals (45) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) eine diffe­ renzielle Verstärkerschaltung (20) mit einem ersten Steuertransistor (18) und einem zweiten Steuertransistor (19) aufweist, bei denen die Ansteueranschlüsse an zueinander komplementäre Ausgänge eines Pulsdauer­ glieds (16), zwei Ausgangsanschlüsse über eine gemein­ same Steuerwiderstandsschaltung (23) an eine Span­ nung (V₁), der andere Ausgangsanschluss eines Steuer­ transistors (18) an eine weitere Spannung (V₂) und der andere Ausgangsanschluss des anderen Steuertran­ sistors (19) an den Eingang wenigstens einer Strom­ quelle (24) der Ladeeinheit angeschlossen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Stromquelle (24) einen mit seinem Ansteueranschluss über eine Spannungsteilerschaltung (31) mit der Steuereinheit (14) verbundenen Ladetransistor (35) aufweist, wobei ein Ausgang des Ladetransistors (35) mit einer Ladewider­ standsschaltung (38) und der andere Ausgang des Lade­ transistors (35) mit einem Energiespeicherkondensator (11) und einem Ausgang des Schalttransistors (10) ver­ bunden sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dass bei mehreren Schalttransistoren (10) die Entsättigungsein­ heit (25) eine der Anzahl der Schalttransistoren (10) entsprechende Anzahl von Entsättigungswiderständen (53, 55) und in Durchlassrichtung geschaltete Entkopp­ lungsdioden (52, 54) aufweist, die jeweils in Reihe ge­ schaltet und an die Basis eines Schalttransistors (10) gelegt sind.