DE1038107B - Electronic switching arrangement for generating delayed pulses - Google Patents

Electronic switching arrangement for generating delayed pulses

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DE1038107B
DE1038107B DEB43807A DEB0043807A DE1038107B DE 1038107 B DE1038107 B DE 1038107B DE B43807 A DEB43807 A DE B43807A DE B0043807 A DEB0043807 A DE B0043807A DE 1038107 B DE1038107 B DE 1038107B
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DEB43807A
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German (de)
Inventor
Anthony Rainsford Eames
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
British Thomson Houston Co Ltd
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British Thomson Houston Co Ltd
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/26—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/30—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using a transformer for feedback, e.g. blocking oscillator

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  • Details Of Television Scanning (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf elektronische Schaltanordnungen mit Verzögerung und insbesondere auf Schaltanordnungen zur Erzeugung von Impulsen mit einer zuvor festgelegten Verzögerungszeitspanne vom Augenblick des Auslösens an.The invention relates to electronic delay circuit assemblies and, more particularly, to Switching arrangements for generating pulses with a predetermined delay period from Moment of triggering.

Gemäß der Erfindung enthält eine Verzögerungsschaltanordnung einen Transistor, an den eine solche Vorspannung angelegt ist, daß normalerweise im Ruhezustand ein vernachlässigbarer Strom fließt, und eine Transformatorkopplung zwischen Ein- und Ausgangselektrode, so daß der Transistor, wenn er entsperrt wird, sich schnell sättigt. Fernerhin enthält die Verzögerungsschaltanordnung eine Differentiationsschaltung, die die Spannungsänderungen an dem Ausgang der Transistorschaltung differenziert, wenn der Transistor aus dem Sättigungszustand in den Ruhezustand zurückkehrt, und infolgedessen einen Ausgangsimpuls hervorruft, der um eine zuvor festgelegte Zeitspanne von dem Augenblick des Auslösens an verzögert ist. Vorzugsweise befindet sich die Transformatorkopplung zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors.According to the invention, a delay switching arrangement includes a transistor to which such Bias is applied that normally a negligible current flows in the quiescent state, and a transformer coupling between the input and output electrode, so that the transistor when it is unlocked becomes full quickly. Furthermore, the delay switching arrangement contains a differentiation circuit which the voltage changes at the output the transistor circuit differentiates when the transistor goes from the saturation state to the idle state returns and, as a result, produces an output pulse that is around a predetermined Is delayed from the moment of triggering. The transformer coupling is preferably located between the emitter and the base of the transistor.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein Transistor mit einer positiven Transformatorrückkopplung versehen, wobei der Ruhezustand des Transistors dessen einziger stabiler Zustand ist. Die Rückkopplung ist mit einem Anschluß zur Zuführung eines Auslöseimpulses an der Basis des Transistors kombiniert, damit dieser in seinen Betriebszustand gebracht wird, worauf die positive Rückkopplung des Transformators eine Sättigung des Transistors während eines Zeitintervalls bewirkt, das von den verschiedenen Konstanten der Schaltung zuvor bestimmt ist. Danach tritt der Transistor wieder in Tätigkeit und wird durch die Rückkopplung in seinen stabilen Zustand versetzt. Fernerhin ist der Transistor mit einer Vorrichtung verbunden, die sein Ausgangssignal differenziert und gleichrichtet, damit ein Impuls zu einer bestimmten Zeitspanne nach dem Auslöseimpuls entsteht, wobei gleichzeitig der Transformator durch einseitige Dämpfung an einer erneuten Auslösung der Schaltung gehindert wird.According to one embodiment, a transistor is provided with positive transformer feedback, the quiescent state of the transistor being its only stable state. The feedback is combined with a connection for supplying a trigger pulse to the base of the transistor, so that this is brought into its operating state, whereupon the positive feedback of the transformer causes the transistor to saturate during a time interval determined by the various constants the circuit is previously determined. After that, the transistor comes back into operation and becomes put into its stable state by the feedback. Furthermore, the transistor is with a device connected, which differentiates and rectifies its output signal so that a pulse becomes a certain period of time after the trigger pulse arises, at the same time the transformer by one-sided Attenuation is prevented from tripping the circuit again.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nun an Hand der Zeichnung erklärt.For a better understanding of the invention, it will now be explained with reference to the drawing.

Fig. 1 ist ein Schaltschema einer Ausführungsform der Erfindung;Fig. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the invention;

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung in Abhängigkeit von der Zeit.Figure 2 is a graph versus time.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung, deren Ruhezustand stabil ist und die nur einen Stromfluß Ic von wenigen Mikroamperen durch den Transistor zuläßt. Daher ist der Emitter- und Basisstrom sehr klein. In diesem Zustand ist die Ein- und Ausgangsimpedanz des Transistors so groß, daß die positive Rückkopplung Elektronische Schaltanordnung
zur Erzeugung verzögerter ImpulseFig. 1 shows a circuit whose rest state is stable and which only allows a current flow I c of a few microamperes through the transistor. Therefore the emitter and base currents are very small. In this state, the input and output impedance of the transistor is so great that the positive feedback electronic switching arrangement
to generate delayed pulses

Anmelder:Applicant:

The British Thomson-Houston Company
Limited, LondonThe British Thomson-Houston Company
Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Lichtenbergstr. 7Representative: Dr.-Ing. W. Reichel, patent attorney,
Frankfurt / M., Lichtenbergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 8. März 1956Claimed priority:
Great Britain 8 March 1956

Anthony Rainsford Eames,Anthony Rainsford Eames,

Rugby, Warwickshire (Großbritannien),Rugby, Warwickshire (Great Britain),

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

vom Transformator her nicht ausreicht, um Schwingungen hervorzubringen.from the transformer is not sufficient to produce vibrations.

Der Kollektor eines p-n-p-Flächentransistors X ist mit der negativen Klemme einer Batterie E verbunden. Der Emitter ist über die Primärwicklung L1 eines Rückkopplungstransformators T und den Widerstand .R1 an die positive Klemme der Batterie E angeschlossen. Die Sekundärwicklung L2 liegt zwischen der positiven Klemme und der Basis des Transistors in einer solchen Anordnung, daß eine negative Spannung am Emitter eine negative Spannung an der Basis verursacht. Diese Art der Verbindung ergibt die Rückkopplung, die für den Betrieb notwendig ist.The collector of a pnp junction transistor X is connected to the negative terminal of a battery E. The emitter is connected to the positive terminal of the battery E via the primary winding L 1 of a feedback transformer T and the resistor .R 1 . The secondary winding L 2 is connected between the positive terminal and the base of the transistor in such an arrangement that a negative voltage at the emitter causes a negative voltage at the base. This type of connection provides the feedback necessary for operation.

Um die Schaltung in Gang zu setzen, wird ein kurzer, negativer Impuls über eine Diode D2 der Basis zugeführt. Auf diese Weise entsteht ein negativer Wert des Basisstroms Ib, der infolge der Stromverstärkung G (G = IJ—Ijj) des Transistors im Betriebszustand einen noch größeren Emitterstrom Ie hervorruft. Dieser bringt eine Spannung an der Induktivität L1 mit sich, die ihrerseits eine nochTo start the circuit, a short, negative pulse is fed to the base via a diode D 2. In this way, a negative value of the base current I b arises which, as a result of the current gain G (G = IJ − Ijj) of the transistor, causes an even greater emitter current I e in the operating state. This brings a voltage to the inductance L 1 with it, which in turn still has a voltage

größere Spannung in der Wicklung L2 induziert, da der Transformator die Spannung steigert, nachdem L2 größer als L1 ist. Diese Spannung verursacht einen größeren, negativen Strom I6 zur Basis hin. Die Wirkung addiert sich, weil der Anfangswert des Basis-induces greater voltage in winding L 2 as the transformer increases the voltage after L 2 is greater than L 1 . This voltage causes a larger, negative current I 6 towards the base. The effect adds up because the initial value of the base

809 600/202809 600/202

Stroms Ib, der durch den Eingangsimpuls gegeben ist, groß genug war, um den Transistor in Betrieb zu setzen, wobei die Eingangs- und Ausgangsimpedanz stark abnehmen und auf diese Weise den Verstärkungsfaktor der Schaltung auf einen Wert größer als 1 bringen.The current I b , which is given by the input pulse, was large enough to put the transistor into operation, the input and output impedance dropping sharply and in this way bringing the gain of the circuit to a value greater than 1.

Der Transistor gelangt schnell in den Sättigungsbereich; die Spannung zwischen den Transistorelektroden wird dann sehr niedrig im Vergleich zu der Spannung, die zugeführt wird. Die Geschwindigkeit, mit der die Sättigung erreicht wird, hängt von der Übergangszeit des Transistors, den Eigenkapazitäten des Transistors, Transformators und der zugehörigen Schaltung und vom Verstärkungsfaktor ab. Für Verzögerungsschaltungen bis zu 1 Millisekunde beträgt diese. Übergangs- oder Wellenfrontzeit etwa 2 bis 4 μεεΰ. Für Verzögerungsschaltungen, die Hochfrequenz-Transformatoren und Hochfrequenz-Transistoren benutzen, ist der Wellenkopf viel schärfer, wobei Anstiegsflanken von 0,2 bis 0,5 μsec erhalten worden sind. Fig. 2 a zeigt einen Eingangsimpuls, der die Schaltung zur Zeit 0 in Gang setzt. In Fig. 2 b ist die Welle gezeigt, die am Emitter auftritt. Nach der Auslösung ist die Emitterspannung schnell von dem Potential an der positiven Klemme auf ein negatives Potential an der negativen Klemme abgesackt. Der Transistor ist nun gesättigt, und in diesem Zustand ist das Verhältnis von Emitterstrom zu Basisstrom IJ-Ii, anfänglich klein und durch das Übersetzungsverhältnis des Transformators und die Widerstände in der Schaltung vorgeschrieben. Wenn dieses Verhältnis kleiner als der Verstärkungsfaktor G bleibt, ist der Transistor gesättigt. Die Induktivität des Transformators ist jedoch endlich, und daher nimmt der Strom Ie nach einem Exponentialgesetz zu. Der Basisstrom Ib fällt also nach einem Exponentialgesetz ebenfalls ab. Dieses kann man aus der Durchrechnung einer gleichwertigen, theoretischen Schaltung erkennen, deren Ergebnis zu den Gleichungen führt:The transistor quickly reaches the saturation range; the voltage between the transistor electrodes then becomes very low compared to the voltage that is applied. The speed at which saturation is reached depends on the transition time of the transistor, the intrinsic capacitances of the transistor, transformer and associated circuitry, and the gain factor. For delay circuits this is up to 1 millisecond. Transition or wavefront time about 2 to 4 μεεΰ. For delay circuits using high frequency transformers and high frequency transistors, the wave head is much sharper, with rising edges of 0.2 to 0.5 microseconds having been obtained. Fig. 2a shows an input pulse which sets the circuit at time 0 in motion. In Fig. 2b, the wave is shown that occurs at the emitter. After triggering, the emitter voltage has quickly dropped from the potential at the positive terminal to a negative potential at the negative terminal. The transistor is now saturated, and in this condition the ratio of emitter current to base current IJ-Ii is initially small and dictated by the transformation ratio of the transformer and the resistors in the circuit. If this ratio remains less than the gain G , the transistor is saturated. However, the inductance of the transformer is finite, and therefore the current I e increases according to an exponential law. The base current I b also falls according to an exponential law. This can be seen from the calculation of an equivalent, theoretical circuit, the result of which leads to the equations:

Ie = A + Be-"1 (1) I e = A + Be " 1 (1)

-I6 = C-De^" (2) -I 6 = C-De ^ " (2)

in denen A, B, C und D Konstanten sind, die durch die Widerstände und Induktivitäten der im Sättigungszustand befindlichen Schaltung gegeben sind. In der Sättigung sind die Transistorwiderstände niedrig. Fernerhin sind sie für irgendeinen vorgegebenen Strom nur wenig mit der Temperatur veränderlich. Da diese Widerstände ebenfalls im Vergleich mit den Widerständen im Ruhezustand der Schaltung gering sind, ist der Einfluß von Änderungen der Transistorkenngrößen mit der Temperatur auf die Gleichungen (1) und (2) gering. Der Widerstand R1 ist die in erster Linie die Zeit festlegende Vorrichtung in Verbindung mit der Induktivität L1. where A, B, C and D are constants given by the resistances and inductances of the circuit in saturation. The transistor resistances are low in saturation. Furthermore, for any given current, they vary little with temperature. Since these resistances are also small in comparison with the resistances in the idle state of the circuit, the influence of changes in the transistor characteristics with temperature on equations (1) and (2) is small. Resistor R 1 is the primary timing device associated with inductance L 1 .

Während der Verzögerungszeit nimmt das Verhältnis Iej—Ib zu bis zu einem Moment, in dem es noch einmal gleich G ist. Der Transistor wird dann aktiv. Die Spannung am Emitter beginnt positiv zu werden, während der Basisstrom weiterhin auf Null zu strebt. Der Verstärkungsfaktor übersteigt wieder den Wert 1, es setzt die positive Rückkopplung ein, und der Transistor wird schnell ausgeschaltet. Hierbei ist nun die Emitterspannung auf Null angestiegen, wie in Fig. 2b gezeigt ist.During the delay time, the ratio I e j-I b increases up to a moment when it equals G again. The transistor then becomes active. The voltage at the emitter starts to go positive while the base current continues to strive for zero. The gain factor again exceeds 1, positive feedback sets in, and the transistor is quickly turned off. The emitter voltage has now risen to zero, as shown in FIG. 2b.

Der oben beschriebene Arbeitsgang hat zur Speicherung von Energie im magnetischen Feld des Transformators geführt. Infolgedessen wird das Basispotential auf einen positiven Wert gebracht, und anschließend nimmt es wieder ab, wenn der Transformator infolge seiner Induktivität und Eigenkapazität ausschwingt. Der Transistor neigt dazu, überzuschwingen, so daß die Schaltung erneut in Gang kommt. Diese Möglichkeit verhindert eine Diode D1, die die Transformatorenergie während seiner positiven Schwingung aufnimmt und sehr schnell dämpft. Auf diese Weise wird die Schaltung noch einmal stabilisiert.The operation described above resulted in the storage of energy in the magnetic field of the transformer. As a result, the base potential is brought to a positive value, and then it decreases again when the transformer swings out due to its inductance and self-capacitance. The transistor tends to overshoot so that the circuit starts again. This possibility is prevented by a diode D 1 , which absorbs the transformer energy during its positive oscillation and attenuates it very quickly. In this way the circuit is stabilized again.

Die Diode D2 sperrt die Schaltung gegen die Eingangsimpulsquelle ab, so daß deren Impedanz keine Wirkung auf die Wirkungsweise der Schaltung hat. Der Widerstand R.2 hat einen doppelten Zweck. Einmal liefert er dem Emitter eine kleine Vorspannung von ungefähr 0,1 Volt, die die Schaltung bei hohen Temperaturen stabilisiert. Ohne diese würden bei Temperaturen von35 bis50° C die Ruheströme in ihrem Wert zunehmen und die Ein- und Ausgangsimpedanz abnehmen, so daß Schwingungen auftreten könnten.The diode D 2 blocks the circuit from the input pulse source so that its impedance has no effect on the operation of the circuit. The resistance R. 2 has a dual purpose. Once it provides the emitter with a small bias voltage of about 0.1 volts, which stabilizes the circuit at high temperatures. Without this, the quiescent currents would increase in value at temperatures of 35 to 50 ° C and the input and output impedance would decrease, so that oscillations could occur.

Bei diesen Temperaturen vermindert die geringe Vorspannung den Emitterstrom so weit, daß die Schaltung wieder stabilisiert ist. Je nach Wunsch kann der Widerstand R2 als temperaturabhängiger Widerstand oder als Kombination eines temperaturabhängigen und eines gewöhnlichen Widerstands ausgeführt werden. Ohne den temperaturabhängigen Widerstand würde sich die Verzögerungszeit mit der Temperatur um etwa 1 bis 3°/o je 10° C Temperaturzunahme ändern. Dies wäre dem Temperaturkoeffizienten der Widerstände in der Schaltung und derAt these temperatures, the low bias voltage reduces the emitter current to such an extent that the circuit is stabilized again. Depending on requirements, the resistor R 2 can be designed as a temperature-dependent resistor or as a combination of a temperature-dependent and an ordinary resistor. Without the temperature-dependent resistor, the delay time would change with the temperature by about 1 to 3% for every 10 ° C increase in temperature. This would be the temperature coefficient of the resistors in the circuit and the

Änderung des Verstärkungsfaktors G des Transistors mit der Temperatur zuzuschreiben. Diese Wirkungen werden bis zu einem gewissen Grad durch den positiven Temperaturkoeffizienten der Kupferwicklungen des Transformators kompensiert.Change in the gain G of the transistor with temperature. These effects are compensated to some extent by the positive temperature coefficient of the transformer's copper windings.

Zum anderen erhöht die Anwesenheit des temperaturabhängigen Widerstands R2 die Kompensation, so daß die Verzögerungszeit innerhalb 1% je 25° C Temperaturanstieg konstant gehalten werden kann. Unter gewissen Bedingungen bewirkt der positive Temperaturkoeffizient der Kupferwicklungen eine Überkotnpensation. In diesem Fall kann ein temperaturabhängiger Widerstand parallel zu L1 und R1 angeschlossen werden, während R2 als drahtgewickelter Widerstand übrigbleibt. Die Änderung des Widerstands R1 kann leicht für einen vorgegebenen Transformator die Verzögerungszeit im Verhältnis 10:1 ändern. Das Signal am Emitter wird durch die Kapazität C1 und den Widerstand R3 differenziert, damit ein Ausgangsimpuls nach Fig. 2 c abgegeben wird. Die Fig. 2 c zeigt die Bedingungen an den Ausgangsklemmen. Der erste Impuls, also der Impuls am Ausgang, wird an den Ausgangsklemmen durch die Diode D3 abgefangen.On the other hand, the presence of the temperature-dependent resistor R 2 increases the compensation, so that the delay time can be kept constant within 1% per 25 ° C. increase in temperature. Under certain conditions, the positive temperature coefficient of the copper windings causes overcotnpensation. In this case, a temperature-dependent resistor can be connected in parallel to L 1 and R 1 , while R 2 remains as a wire-wound resistor. Changing the resistance R 1 can easily change the delay time in a ratio of 10: 1 for a given transformer. The signal at the emitter is differentiated by the capacitance C 1 and the resistor R 3 , so that an output pulse according to FIG. 2c is emitted. Fig. 2c shows the conditions at the output terminals. The first pulse, i.e. the pulse at the output, is intercepted at the output terminals by diode D 3.

Es sei hervorgehoben, daß die in Fig. 1 dargestellte Anordnung nur eine Ausführungsform der Erfindung ist, die abgeändert werden kann. Zum Beispiel kann der Transistor auch ein n-p-n-Transistor sein, in welchem Fall entsprechende Abänderungen in der Schaltung vorgenommen werden müßten (z. B. an der Spannungsquelle und an den Dioden). Darüber hinaus würden mit der abgebildeten Anordnung dann negative Aüsgangsimpulse erzeugt.It should be emphasized that the arrangement shown in Fig. 1 is only one embodiment of the invention that can be modified. For example, the transistor can also be an n-p-n transistor in which If appropriate changes would have to be made in the circuit (e.g. to the Voltage source and on the diodes). In addition, the arrangement shown would then be negative Output pulses generated.

Fernerhin könnte eine Transformatorkopplung zwischen der Kollektor- und Basisschaltung vorhanden sein, so daß die Ausgangsimpulse am Kollektor auftreten würden.Furthermore, there could be a transformer coupling between the collector and base circuit so that the output pulses would appear at the collector.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Elektronische Schaltanordnung zur Erzeugung verzögerter Impulse mit einem Transistor,1. Electronic circuit arrangement for generating delayed pulses with a transistor, an den eine solche Vorspannung gelegt ist, daß er im Ruhezustand von einem vernachlässigbaren Strom durchflossen wird, und der so angeschlossen ist, daß er leitet, wenn er ausgelöst ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transformator (T) zwisehen dem Ein- und Ausgangskreis des Transistors (X) derart angeschlossen ist, daß sich der Transistor bei einer Auslösung durch einen an seinen Eingangskreis angelegten Spannungsimpuls schnell sättigt, im Sättigungszustand während einer vorgegebenen Zeit, die durch die Konstanten der Bestandteile seines Eingangskreises bestimmt ist, verharrt und dann schnell in seinen Ruhezustand zurückkehrt, und daß eine Differentiationsschaltung (C1, R2) die Spannungsänderungen differenziert, die am Ausgangskreis des Transistors entstehen, wenn dieser aus dem Sättigungszustand in den Ruhezustand zurückkehrt, und dabei einen Ausgangsimpuls erzeugt, der um eine bestimmte Zeitspanne vom Augenblick des Auslösens an verzögert ist.to which such a bias is applied that a negligible current flows through it in the idle state, and which is connected in such a way that it conducts when it is triggered, characterized in that a transformer (T) between the input and output circuit of the The transistor (X) is connected in such a way that the transistor saturates quickly when triggered by a voltage pulse applied to its input circuit, remains in the saturation state for a predetermined time, which is determined by the constants of the components of its input circuit, and then quickly returns to its idle state returns, and that a differentiation circuit (C 1 , R 2 ) differentiates the voltage changes that arise at the output circuit of the transistor when it returns from the saturation state to the quiescent state, and thereby generates an output pulse that is a certain period of time from the moment of triggering is delayed. 2. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator zwischen Emitter und Basis des Transistors eingekoppelt ist und daß Vorrichtungen vorgesehen sind, die einen negativen Auslöseimpuls der Basis zuleiten, damit der Transistor in seinen aktiven Zustand gebracht werden kann.2. Delay circuit according to claim 1, characterized in that the transformer is coupled between the emitter and base of the transistor and that devices are provided are that feed a negative trigger pulse to the base to keep the transistor in its active State can be brought. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 809 600/202 9.58© 809 600/202 9. 58
DEB43807A 1956-03-08 1957-03-07 Electronic switching arrangement for generating delayed pulses Pending DE1038107B (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1136374B (en) * 1961-01-04 1962-09-13 Elektro App Werke J W Stalin V Electronic circuit arrangement for delayed transmission of a signal
DE1254682B (en) * 1965-09-28 1967-11-23 Blaupunkt Werke Gmbh Transistor blocking oscillator
DE1294464B (en) * 1964-10-30 1969-05-08 Tektronix Inc Eine Nach Den Ge Video gate switching with delay

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