DE1047841B - Schaltungsanordnung fuer einen Impulsgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen Impulsgenerator zur Erzeugung periodisch wiederkehrender Spannungsimpulsfolgen, insbesondere für die Steuerung von Signalen in Fernsprechanlagen, bestehend aus einer Anzahl von in Kaskade zu einer vorzugsweise geschlossenen Kette geschalteten elektronischen Transistor-Impulsschaltern mit Koppelgliedern.

Ketten von in Kaskade geschalteten elektronischen Impulsschaltern zur Erzeugung von Impulsfolgen sind an sich bekannt. Eine bekannte Anordnung besteht z. B. aus einer Röhrankippanordnung mit zwei kreuzweise gekoppelten Schaltkreisen, in deren einem ein Kondensator angeordnet ist, der die Röhrenkippanordnung bei Aufladung durch einen Impuls aus der stabilen Lage in eine unstabile Lage umschaltet, aus der die Rückführung in die stabile Lage nach einer bestimmten Zeit selbsttätig erfolgt. Diese Anordnung ist insofern aufwendiger als die Anordnung nach der Erfindung, als bei der erstgenannten zwei Röhrensysteme je Stufe vorgesehen sind, bei der Anordnung nach der Erfindung jedoch nur ein Transistor je Stufe.

Eine andere bekannte aus Transistorstufen aufgebaute Kette wird durch Impulse gesteuert, welche allen vorgesehenen Stufen in der Kette gleichzeitig zugeführt werden. Im Gegensatz hierzu steuert sich die Impulskettenanordnung nach der Erfindung insofern selbst, als ein- beim Einschalten erzeugter Impuls alle Stufen der Kette nacheinander durchläuft. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung befaßt sich mit der Steuerung von Signalen in Fernsprechanlagen, um an Stelle von bekannten, mechanisch gesteuerten Verteilerschaltern, wie solche in bekannter Weise bei Ruf- und Signalmaschinen in Fernsprechanlagen angewandt werden, elektronisch gesteuerte Schaltmittel anzuwenden, welche keiner mechanischen Abnutzung unterliegen und daher betriebssicherer sind und außerdem geräuschlos arbeiten. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die den zeitlichen Ablauf der Spannungsimpulse bestimmenden, aus Kapazität und Widerständen bestehenden Koppelglieder, welche alle untereinander gleich oder auch voneinander verschieden bemessen sein können, zwischen je zwei in Kaskade geschalteten, im Ruhezustand gesperrten Transistoren so angeordnet sind, daß in jeder Kaskadenstufe der Kondensator selbsttätig durch die Schalteigenschaften der Transistoren über die Emitter-Kollektor-Strecke des vorgeordneten Transistors entladen, jedoch über die Emitter-Basis-Strecke des η achgeordneten Transistors geladen wird, und daß im Ruhezustand einer der Kondensatoren in Abhängigkeit von einem Schaltglied, das zur Inbetriebsetzung des Inmpulsgenerators dient, über einen Sctialtungs anordnung
für einen Impulsgenerator

Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesells chaf t,

Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Günther Lehmann, Korntal (Württ),
ist als Erfinder genannt worden

Entladewiderstand entladen ist, bei Betätigung des genannten Schaltgliedes jedoch im Ladekreis der ersten Transistorstufe über deren Emitter-Basis-Strecke und hierfür vorgesehene Ladewiderstände geladen wird.

Derartige Schaltungsanordnungen nach der Erfindung sind außer zu der zunächst gestellten Aufgabe, Signale in Fernspredhanlagen, wie Freizeichen, Amtszeichen, Besetztzeichen u. ä., zu bilden, auch zur Lösung anderer Schalt- und Steuerungsaufgaben verwendbar, wie weiter unten noch näher ausgeführt wird. Grundsätzlich ist es möglich, eine einmal ablaufende Impulsfolge in einer offenen Kette zu erzeugen oder eine in bekannter Weise geschlossene Kette anzuwenden, bei der die Impulsfolge immer wieder abläuft, bis eine neue Schaltmaßnahme derselben ein Ende setzt. Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung läuft dann noch ein voller Impulszyklus ab, bis die Kette, unabhängig von dem Zeitpunkt, wann die genannte Schaltmaßnahme deren Stillsetzung auslöst, in den Ausgangszustand zurückkehrt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im Ruhezustand des Impulsgenerators einer der Kondensatoren in Abhängigkeit von einem Schaltglied, das zu seiner Inbetriebsetzung dient, über einen Entladewiderstand entladen, wird jedoch bei Betätigung des genannten Schaltgliedes im Ladekreis der ersten Transistorstufe über deren Emitter-Basis-Strecke und hierfür vorgesehene Ladewiderstände geladen. Die Spannungsimpulse selbst treten nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als Potentialschwankungen

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infolge Spannungsabfalles - an den Ladewiderständen der Kondensatoren der einzelnen Koppelglieder nacheinander auf und sind gegen eine der Anschlußklemmen der Spannungsquelle abnehmbar. Es ist aber nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch möglich, die genannten Widerstände als Wicklungen elektromagnetischer Relais auszuführen, deren Kontakte für die Steuerung weiterer Schaltkreise ausnützen- -nid. -'- - -

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die SchaltungjaHordnung ferner auch als Mehrstellenschalter — etwa nach Art eines bekannten Drehwählers der Fernmeldetechnik — zur -Herstellung leitender Ver-I.indungen in durch die .Bemessung der elektrischen. Größenwerte der vorgesehenen Koppelglieder beitimmter zeitlicher Folge zwischen den Anschlußklemmen der Batterie und vorgesehenen Potentialpimkten verwendbar.

Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In

Fig. 1 ist die prinzipielle Schaltungsanordnung für eine nicht bestimmte Anzahl von Stufen in einer geschlossenen Kette dargestellt;

Fig. 2 zeigt als spezielles Ausführungsbeispiel eine Kette mit acht Stufen, deren Koppelglieder alle untereinander gleich bemessen und zur Erzielung einer besonderen Impulsfolge geschaltet sind;

Fig. 3 stellt den zeitlichen Potentialverlauf an zwei besonderen Punkten der Kette nach Fig. 2 dar.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung zeigt eine Kaskadenanordnung von η Stufen, von denen jede aus einem Transistor Tr, einem Kondensator C und mehreren Widerständen R besteht. Im Ruhezustand des Impulsgenerators befindet sich das durch den Schalter S dargestellte Schaltglied in der gezeichneten Stellung, der Kondensator C1 ist über den Widerstand R_c entladen, und alle Transistoren TrI bis Tm sind gesperrt, weil jede Basiselektrode gegenüber der zugehörigen Emitterelektrode durch den Spannungsteiler Ra und Rb ein positives Potential aufweist; die Kondensatoren C2 bis Cn sind auf den Spannungswert der Batterie geladen, die Potentialpunkte Vl bis Vn liegen über die Widerstände R11 bis Rn 1 an der negativen Klemme der Batterie, also auf negativem Potential, wenn man die positive Batterieklemme als geerdeten Bezugspunkt annimmt.

Wird der Schalter 6" umgelegt, dann lädt sich der Kondensator C1 über

+ , Rb, Emitter-Basis-Strecke des Transistors TrI, R12, S, Cl, RnI, -

auf. Der Widerstand R13, der zu der Strecke Rb, TrI, R12 parallel liegt, ist so hochoihmig, daß er für den angegebenen Stromkreis ohne Bedeutung ist. Die gegenüber dem Emitter positive Vorspannung der Basis des Transistors Tr 1 bricht durch den über die Emitter-Basis-Strecke fließenden flüchtigen Ladestrom des Kondensators C1 zusammen, und der Transistor Tr 1 wird durchgeschaltet, so daß das positive Potential von der +-Klemme der Batterie über Rb und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors TrI am Potentialpunkt Vl anliegt, solange der Ladestrom des Kondensators C1 noch nicht genügend abgeklungen ist. Zugleich entlädt sich der Kondensator C 2 über i?23, Rb, Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors TrI. Sobald bei der Ladung des Kondensators C1 der für die Durchsteuerung des Transistors TrI erforderliche Wert der Stromstärke im Emitter-Basis-Kreis unterschritten· wird, sperrt der Transistor TrI wieder, und am Potentialpunkt Vl liegt wieder das von der Batterieklemme herrührende negative Potential an. Der Kondensator C2 lädt sich über

+ , Rb, Emitter-Basis-Strecke des Transistors TrZ, R22, CZ, RIl, -

auf. Der Widerstand R23 ist wie i?13 und die analogen Widerstände i?33 bis Rn3 hochohmig, so daß ihre Wirkung außer Betracht bleiben kann. Sie dienen als Entladewiderstände der Kondensatoren und können gegebenenfalls durch Richtleiter überbrückt werden. Der Ladestrom des Kondensators C 2 schaltet den Transistor Tr 2 durch, es liegt positives Potential über +, Rb, Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Tr2 am Potentialpunkt V2 an, und Kondensator C3 entlädt sich analog wie vorher der Kondensator C 2.

Dieser Vorgang pflanzt sich durch die ganze Kette fort, gelangt schließlich über den Kondensator Cl, der über den betätigten Schalter 5¹ in analoger Weise geschaltet ist wie alle übrigen Kondensatoren C 2 bis Cn, wieder zur ersten Stufe, so daß der zyklische Ablauf des ganzen Vorganges dauernd aufrechterhalten bleibt. Wird der Schalter 5" zu einem beliebigen Zeitpunkt in seine Ruhestellung zurückgelegt, dann verläuft der beschriebene Vorgang bis zur letzten Transistorstufe mit dem Transistor Tm und endet dort, weil an dieser Stelle die Kette durch den Schalter S unterbrochen ist. Der Impulsgenerator ist für eine neuerliche Inbetriebsetzung durch Legen des Schalters 5 vorbereitet. Die Schaltzeiten der einzelnen Stufen sind durch die elektrischen Größen der-jeweiligen Koppelglieder bestimmt, so daß Impulsdauer und Impulspause in jeder Stufe von der Bemessung dieser Größen abhängen. Die Summe beider Zeiten ist durch die Summe der Laufzeiten durch alle Koppelglieder gegeben. Durch geeignete Bemessung der genannten elektrischen Größen ist eine Veränderung von Impulsdauer und Impulspause in weiten Grenzen möglich. Die Spannungsimpulse sind vorzugsweise an den Punkten Vl bis Vn, aber auch an anderen in geeigneter Weise ausgewählten Punkten der Schaltungsanordnung abnehmbar.

Der zeitabhängige Potentialwechsel an den Potentialpunkten Vl bis Vn kann zur Steuerung beliebiger Vorgänge ausgenutzt werden. Fig. 2 zeigt als Beispiel die Bildung eines Impulsverlaufes, der den Morsezeichen »s« (...) und »a« (.—) entspricht, wobei ein Impulsgenerator mit acht Stufen Verwendung findet, dessen Koppelglieder untereinander elektrisch gleich bemessen sind, so daß die Laufzeit f als Einheitsmaß bei der Aufzeichnung des zeitlidien Potentialverlaufes in den Punkten Vl bis V8 nach Fig. 3 verwendbar ist.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte achtstufige Kette weist acht Potentialpunkte Vl bis VS gemäß Fig. 1 auf, von denen die Punkte Vl, F 3, Vb und VS mittels Richtleiter Gl gegenseitig entkoppelt und derart mit zwei weiteren Potentialpunkten Pl und P2 verbunden sind, daß die Impulsfolge nach Fig. 3 im Punkt Pl das Morsezeichen »s« (— ...), diejenige im Punkt P 2 das Morsezeichen »a« (—.—) bildet. Die Punkte Vl, V3 und V5 tragen dabei gleichzeitig zur Bildung beider Signale bei. Der zeitliche Spannungsverlauf nach Fig. 3 entspricht der zwischen der —Klemme und den Punkten Pl bzw. P 2 auftretenden Spannung. Durch die Wahl einer entsprechenden Stufenzahl des Generators, zweckmäßige Bemessung der Koppelglieder und entsprechende Kombination der Potentialpunkte Vl bis Vn kann praktisch jede beliebige Impulsfolge gebildet werden.

Sollen durch den Impulsgenerator Stromkreise mit relativ großer elektrischer Leistung gesteuert werden,

so können die Kollektorwiderstände der Transistoren RIl bis RnI durch die Wicklungen elektromagnetischer Relais ersetzt werden, deren Kontakte dann die Steuerung dieser Kreise durchführen. Solche Relais können auch zwischen den Punkten Pl und P2 und der —-Klemme der Spannungsquelle in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 geschaltet werden. Sie arbeiten im Takt der Impulsfolge des Generators und liegen elektrisch — über Richtleiter entkoppelt — parallel zu den Kollektorwiderständen der ent- ίο sprechenden Transistorstufen des Generators. Schließlich ist es auch möglich, an die Potentialpunkte Vl bis Vn angeschlossene Steuerleitungen in zyklischer Reihenfolge in gleicher Weise wie durch einen Mehrstellenschalter mit einer bestimmten Leitung, z. B. mit der zur +-Klemme der Batterie führenden Leitung, zu verbinden und damit Steuerungs- und Schaltaufgaben zu lösen.

Der Kontaktwiderstand dieses Mehrstellenschalters ist hierbei gleich dem des Spannungsteilerwider-Standes Rb, vermehrt um den Widerstand der Emitter-Kollektor-Strecke. Durch die beschriebene Verwendung von elektromagnetischen Relais an Stelle der Widerstände R11 bis RnI ist der Mehrstellenschalter von der Spannungsquelle getrennt und sein Kontaktwiderstand nahezu gleich Null. Die Transistorkette kann hierbei offen oder geschlossen betrieben werden, je nachdem, ob der Mehrstellenschalter einmal oder mehrmals umlaufen soll. Mit Hilfe eines geeigneten Markierers kann eine Stufe der Kette derart markiert werden, daß bei dieser Stufe der Impulsumlauf endet und die Durchschaltung dieser Stufe aufrechterhalten wird. Ist die Kette, wie an sich bekannt, nicht in sich geschlossen, dann erfolgt bei Legen des Schalters S nur ein einziger Zeitablauf. In diesem Falle ist es auch möglich, die Schaltungsanordnung nach der Erfindung als Laufzeitkette bei Fremdeinspeisung zu verwenden. An Stelle des Schalters S tritt dann ein anderes Schaltmittel, über das der Kette der auslösende Impuls zugeführt wird.

Es ist aber auch möglich, die Kette in der geschlossenen Schaltungsanordnung nach Fig. 1 als dynamischen Speicher zu verwenden, in dem ein eingespeichertes Signal bis zu der durch eine weitere Schaltmaßnahme vorzunehmenden Löschung erhalten bleibt. Die Aus speicherung kann durch kurzzeitiges Anlegen eines statischen Speichers in an sich bekannter Weise vorgenommen werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für einen Impulsgenerator zur Erzeugung periodisch wiederkehrender Spannungsimpulsfolgen, insbesondere für die Steuerung von Signalen in Fernsprechanlagen, bestehend aus einer Anzahl von in Kaskade zu einer vorzugsweise geschlossenen Kette geschalteten elektronischen Transistor-Impulsschaltern mit Koppelgliedern, dadurch gekennzeichnet, daß die den zeitlichen Ablauf der Spannungsimpulse bestimmenden, aus Kapazität (Cl, C2... Cn) und Widerständen (i?12, R22 ... Rn2; RlZ, i?23 ... RnZ) bestehenden Koppelglieder, welche alle untereinander gleich oder auch voneinander verschieden bemessen sein können, zwischen je zwei in Kaskade geschalteten, im Ruhezustand gesperrten Transistoren (TrI, Tr2 . .. Tm) so angeordnet sind, daß in jeder Kaskadenstufe der Kondensator selbsttätig durch die Schalteigenschaften der Transistoren über die Emitter-Kollektor-Strecke des vorgeordneten Transistors entladen, jedoch über die Emitter-Basis-Strecke des nachgeordneten Transistors geladen wird, und daß im Ruhezustand einer der Kondensatoren (Cl) in Abhängigkeit von einem Schaltglied (S), das zur Inbetriebsetzung des Impulsgenerators dient, über einen Entladewiderstand (Rc) entladen ist, bei Betätigung des genannten Schaltgliedes jedoch im Ladekreis der ersten Transistorstufe (TrI) über deren Emitter-Basis-Strecke und hierfür vorgesehene Ladewiderstände(RnI₁R 12) geladen wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren aller Transistoren über je einen Widerstand (RU, i?21... RnI) an der einen Anschlußklemme der Spannungsquelle liegen, an denen zur Zeit der jeweils bei Durchsteuerung des zugeordneten Transistors infolge Aufladung des zugeordneten Kondensators über den zugeordneten Ladewiderstand (R22, i?32 ... Rn2) ein Spannungsfall auftritt, der eine als Spannungsimpuls auswertbare Potentialschwankung (Vl, V2 . .. Vn) bewirkt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Bildung von bestimmten Impulsfolgen (Signale) Potentialpunkte (Vl, V 2... Vn) durch Richtleiter entkoppelt miteinander verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Bildung von gleichzeitig abzugebenden bestimmten Impulsfolgen (Signalen) Potentialpunkte (Vl, V2

Vn) mehrfach ausgenutzt sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (All, R21.. .RnI) als Wicklungen elektromagnetischer Relais ausgeführt sind, deren Kontakte für die Steuerung weiterer Schaltkreise ausnützbar sind.

6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe als Mehrstellenschalter zur Herstellung von leitenden Verbindungen in durch die Bemessung der elektrischen Größenwerte der vorgesehenen Koppelglieder bestimmter zeitlicher Folge zwischen bestimmten auswählbaren Punkten, z. B. den Klemmen (+, —) der Batterie und den Potentialpunkten (Vl, V2 . .. Vn) oder an den Kontakten der Relais nach Anspruch 5 angeschlossenen Leitungen, verwendbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 895 539;
»Electronic Engineering«, März 1957, S. 137.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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