DE1062743B - Schaltungsanordnung zur Verringerung der Impulsbreite vorgegebener Impulse - Google Patents

Description

In der Impulsmeßtechnik sind häufig Impulse mit möglichst geringer Impulsdauer erforderlich. Mit den bekannten Einrichtungen zur Erzeugung elektrischer Impulse, wie Röhrenverstärker mit Kurzschlußleitung, lassen sich zwar Impulse mit einer Dauer von etwa 10 ns erzeugen, jedoch ist diese Impulsdauer in manchen Fällen, z. B. bei der Untersuchung von elektrischen Leitungen zur Übertragung von dm- und cm-Wellen, noch zu groß. Der Erfindung liegt daher allgemein die Aufgabe zugrunde, nach Maßnahmen und Mitteln zu suchen, die die Erzeugung von Impulsen mit sehr kleiner Dauer gestatten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei der Erfindung insbesondere der Weg eingeschlagen, daß die Gleichstromimpulse eines beliebigen Gleichstromimpulsgebers in Verbindung mit einer geeigneten Schaltungsanordnung ihrerseits dazu ausgenutzt werden, um Gleichstrom- oder auch Trägerstromimpulse zu erzeugen, deren Impulsdauer gegenüber derjenigen der Gleichstromimpulse des Impulsgebers verkürzt ist.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Ausgang eines Impulsgebers an eine aus der Reihenschaltung einer Diode, insbesondere Kristalldiode, und eines Widerstandes bestehende Gleichrichteranordnung angeschlossen ist und daß die Relaxationszeit der Diode für die erste Flanke der sie steuernden Impulse größer ist als für die zweite Flanke. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird also die verschieden lange Aufbauzeit für Durchlaß und Sperrung bei gewissen Typen von Dioden, insbesondere von Kristalldioden, zur Verkürzung der die Dioden auf Durchlaß bzw. Sperrung steuernden Gleichstromimpulse ausgenutzt. Ist z. B. die Aufbauzeit für Durchlaß 5 ns länger als für die Sperrung und steuert die erste Flanke der Impulse die Diode auf Durchlaß, so werden die Ausgangsimpulse um 5 ns kürzer als die steuernden Gleichstromimpulse.

Wenn auch der Trägheitseffekt von gewissen Typen von Kristalldioden an sich bekannt ist, so ist dieser Trägheitseffekt bisher jedoch nur zu einer Leistungsverstärkung bei entsprechender Schaltung der Kristalldioden herangezogen worden, nicht aber zur Erzeugung von elektrischen Impulsen kurzer Dauer. Außerdem sind vielfache Anordnungen von Kristalldioden schlechthin in elektrischen Netzwerken verschiedener Ausführung bekannt. Die bekannten Schaltungsanordnungen, wie z. B. Gleichrichterbrücke mit Schaltungsfunktion, dienen jedoch nicht zur Erzeugung von elektrischen Impulsen kurzer Dauer und können auch nicht ohne weiteres hierzu herangezogen werden.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Schaltungsanordnung zur Verringerung
der Impulsbreite vorgegebener Impulse

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr.-Ing. Adolf Wirk, Berlin-Wilmersdorf,
und Dipl.-Ing. Rudolf Kersten, Berlin-Siemensstadt,
sind als Erfinder genannt worden

Fig. 1, 3 und 4 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 und 5 jeweils zwei Impulse schematisch in zeitlicher Aufeinanderfolge am Ein- und Ausgang einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 ist der Gleichstromimpulsgeber mit I bezeichnet, der beispielsweise in der eingezeichneten Pfeilrichtung positive Gleichstromimpulse erzeugt. Ein von dem Impulsgeber erzeugter Impuls ist in der Fig. 2 über der Zeitachse t aufgetragen und mit P_E bezeichnet, wobei seine Dauer mit t_t angegeben ist. An den Impulsgeber ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Gleichrichteranordnung aus der Reihenschaltung einer Diode Gl mit den charakteristischen Eigenschaften und eines Widerstandes R angeschlossen, wobei der Widerstand R den Ausgang des Netzwerkes zu einem Empfänger hin bildet. Der Widerstand R ist so bemessen, daß er im Sperrzustand der Diode klein und im Durchlaßzustand der Diode groß gegenüber dem durch die Diode gebildeten Widerstand ist. Da nun die Diode für die erste Flanke des Gleichstromimpulses P_E eine größere Relaxationszeit als für die zweite Flanke besitzt, so entsteht am Widerstand R₁

d. h. am Ausgang der Gleichrichteranordnung ein Ausgangsimpuls P_A, der gegenüber dem Eingangsimpuls Pe um die entsprechende Zeitdifferenz der Relaxationszeiten verkürzt ist. Dies bringt die Fig. 2 näher zum Ausdruck.

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In dieser Fig. 2 sind der Eingangsimpuls P_E und der Ausgangsimpuls P_A in ihrer zeitlichen Aufeinanderfolge eingetragen. Die erste und zweite Flanke des Eingangsimpulses P_E sind mit 1 und 2 und die entsprechende erste und zweite Flanke des Ausgangsimpulses mit 1' und 2' bezeichnet. Infolge der verschiedenen Ansprechzeiten der Diode Gl auf Durchlaß und Sperrung erscheint die erste Flanke 1 des Eingangsimpulses P_E um eine gewisse Zeit t_D und die zweite Flanke 2 um eine gewisse Zeit i§ verspätet am Ausgang der Gleichrichterschaltung. Ist nun die Diode so gewählt, daß ihre Relaxationszeit für die erste Flanke, d. h. bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ihre Ansprechzeit für Durchlaß größer ist als diejenige für die zweite Flanke bzw. als die Ansprechzeit für Sperrung, so ist die Impulsdauer t{ des Ausgangsimpulses P_A um die Zeitdifferenz t_D bis i_s gegenüber der Impulsdauer t_t des Eingangsimpulses P_E verkürzt.

Zum Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zeigen die Fig. 3 und 4 jeweils eine Schaltungsanordnung, bei der die Gleichrichteranordnung mit den besonderen Dioden als Brückengleichrichterschaltung ausgebildet ist. In dieser Schaltung dient die Gleichrichteranordnung als Schalter für eine fremde Stromquelle, die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 eine Gleichstromquelle und bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 4 eine Wechselstromquelle ist.

Nach den Fig. 3 und 4 bildet jeweils eine Reihenschaltung aus einer Diode Gl₁ bzw. Gl₂ mit den charakteristischen Eigenschaften und aus einem Widerstand R₁ bzw. R₂ je einen an den Impulsgeber I angeschlossenen Brückenzweig einer Brückengleichrichterschaltung. Die beiden Widerstände R₁ und R₂ sind gleich groß und bilden zusammen den Ausgang der Gleichrichterbrücke. Die Gleichrichterbrücke wird von den Impulsen P_E des Gleichstromimpulsgebers I gesteuert, wobei die Kristalldioden Gl₁ und Gl₂ auf Durchlaß und Sperrung geschaltet werden. Hierdurch erhält die Gleichrichterbrücke die Funktion eines Schalters, mit Hilfe dessen eine an die Gleichrichterbrücke angeschlossene fremde Stromquelle ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Die fremde Stromquelle kann sowohl eine Gleichstromquelle E₁ — wie bei der Fig. 3 — als auch eine Wechselstromquelle E₂ — wie bei der Fig. 4 — sein. Die Anschaltung der Gleichstromquelle E₁ gemäß der Fig. 3 erfolgt über zwei Kondensatoren C mit gleich großer Kapazität und diejenige der Wechselstromquelle E gemäß der Fig. 4 über einen abgestimmten Übertrager Ü, wobei der eine Kondensator C bzw. eine Hälfte der Ausgangswicklung des Übertragers Ü der einen Reihenschaltung aus Diode und Widerstand und der andere Kondensator bzw. die andere Hälfte der Ausgangswicklung der anderen Reihenschaltung aus Diode und Widerstand angehören.

Gemäß den Fig. 3 und 4 sei angenommen, daß der Gleichstromimpulsgeber I in der angedeuteten Pfeilrichtung positive Impulse P_E liefert, so daß die Dioden Gl₁ und GZ₂ von der ersten Flanke der Impulse auf Durchlaß und von der zweiten Flanke auf Sperrung gesteuert werden.

In der Fig. 5 ist ein solcher Impuls P_E schematisch über der Zeitachse dargestellt, wobei seine erste Flanke mit 1, seine zweite Flanke mit 2 und seine Dauer mit fy bezeichnet sind. Gemäß der Erfindung sind nun die Dioden GZ₁ und GZ₂ von solcher Beschaffenheit, daß ihre Relaxationszeit für die erste Flanke 1 des Impulses P_E größer ist als diejenige für die zweite Flanke 2. Für die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiele besagt dies mit anderen Worten, daß die Dioden für Durchlaß eine größere Ansprechzeit haben sollen als für Sperrung. Die An-Sprechzeit der Dioden für Durchlaß sei wieder mit t_D und diejenige für Sperrung mit t_s bezeichnet. Damit beginnt und endet der Ausgangsimpuls P_A am Ausgang des Spannungsteilers um die Ansprechzeiten t_D bzw. i_s später als der Eingangsimpuls und ist diesem

ίο gegenüber um die Zeitdifferenz t_D bis i_s verkürzt.

Ist wie bei der Fig. 3 die zu steuernde Stromquelle eine Gleichspannungsquelle E₁, so erscheint am Ausgang der Gleichrichterbrücke ein verkürzter Gleichstromimpuls P_A, der je nach der Polarität der Gleich-Stromquelle E₁ negativ oder positiv ist. Erzeugt die Gleichstromquelle E₁ beispielsweise in Richtung des angegebenen Pfeiles einen positiven Strom, so tritt am Ausgang der Gleichrichterbrücke in der hier angegebenen Richtung ein positiver Spannungsimpuls P_A

ao auf. Dieser Ausgangsimpuls P_A ist in der Fig. 5 gestrichelt angedeutet. Seine erste Flanke, die gegenüber der ersten Flanke des Eingangsimpulses P_E um die Zeit i_fl verzögert am Ausgang der Gleichrichterbrücke eintritt, ist mit 1' und die um die Zeit % verzögert eintreffende Flanke mit 2' bezeichnet. Bei Umkehrung der Polarität der Gleichstromquelle E₁ ergäbe sich am Ausgang der Gleichrichterbrücke ein negativer Spannungsimpuls. Dieser negative Ausgangsimpuls ist in der Fig. 5 strichpunktiert angedeutet und mit P_A bezeichnet. Eine Brückengleichrichterschal tung, bei der jeweils eine Reihenschaltung aus einer Diode mit den charakteristischen Eigenschaften und aus einem Widerstand je einen Brückenzweig bildet, bietet also den außerordentlichen Vorteil, auf einfache Weise kurze Impulse mit beliebiger Polarität erzeugen zu können.

Ist gemäß der Fig. 4 die zu steuernde Stromquelle eine Wechselstromquelle E₂, also eine Stromquelle, deren Polarität sich zeitlich ändert, so entstehen entsprechend den vorstehenden Ausführungen der Gleichrichterbrücke Trägerstromimpulse, von denen einer in seiner zeitlichen Abhängigkeit und Zuordnung zum steuernden Gleichstromimpuls P_E in der Fig. 5 eingezeichnet und mit T bezeichnet ist.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Diese lassen sich im Rahmen der Erfindung noch mannigfach ergänzen und erweitern. Wesentlich für die Erfindung ist, daß bei einer impulsgesteuerten Gleichrichteranordnung aus der Reihenschaltung einer Diode und eines Widerstandes die Diode von solcher Beschaffenheit ist, daß ihre Relaxationszeit für die erste Flanke des steuernden Impulses größer ist als für die zweite.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Verringerung der Impulsbreite vorgegebener Impulse, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Impulsgebers an eine aus der Reihenschaltung einer Diode, insbesondere Kristalldiode, und eines Widerstandes bestehende Gleichrichteranordnung angeschlossen ist und daß die Relaxationszeit der Diode für die erste Flanke der sie steuernden Impulse größer ist als für die zweite Flanke.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichteran-

Ordnung als Brückengleichrichterschaltung ausgebildet ist, bei der jeweils eine Reihenschaltung aus einer Diode und einem Widerstand je einen an den Impulsgeber angeschlossenen Brückzweig bildet und bei der die Widerstände der Anordnung den Ausgang der Brücke bilden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichstromquelle beliebiger Polarität über Kondensatoren an die Brückengleichrichterschaltung angeschlossen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wechselstromquelle über einen Übertrager an die Brückengleichrichterschaltung angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

»Archiv der elektrischen Übertragung«, Bd. 9, 1955, S. 241 bis 245;

»National Bureau of Standard Technical News Bulletin«, Oktober 1954, Nr. 10, S. 145 bis 148;

»Funk-Technik«, 1955, Nr. 10, S. 283 bis 286;

Schlegel-Nowak: »Impulstechnik«, Fachbuchverlag Siegfried Schütz, Hannover, S. 204, Abb. 5.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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