DE1063640B - Impuls-Selektionsschaltung mit einem Transistor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1 063

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

DBP 1063 640 kl. 21a¹ 36

INTERNAT. KL. H 03 k

3. NOVEMBER 1956

20.AUGUST 1959 4. FEBRUAR 1960

stimmt Oberein mit auslegeschrift

1 063 640 (N 12912 VHI a / 21 a »)

In der Impulstechnik, z. B. für die Auswertung von Synchronisierimpulsen einer Fernsehübertragung, ist es oft erwünscht, Impulse mit einer bestimmten Wiederholungsperiode von anderen, über denselben Kanal übertragenen Impulsen zu unterscheiden. Für derartige Zwecke verwendet man entweder abgestimmte Schwingungskreise oder insbesondere bei verhältnismäßig großem Unterschied zwischen den Wiederhol ungsperiodlen der zu übertragenden und der nicht zu übertragenden Impulse, wie z. B. in der Fernsehtechnik, sogenannte Integrationskreise. Diese bestehen meistens aus Widerständen, Kapazitäten und Gleichrichtern und lassen verhältnismäßig langsame Impulse durch, während kurze und rasch aufeinanderfolgende Impulse integriert werden und als getrennte Impulse nicht weiter übertragen werden. Durch diese »Integration« kann, wenn erwünscht, eine Spannung erzeugt werden, welche eventuell für Steuerzwecke z. B. als Vorspannung für eine Röhrenverstärkerstufe verwendet werden kann;

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine derartige selektive Schaltung zu schaffen, welche bei verhältnismäßig einfachem Aufbau und unter Verwendung eines Transistors, dank der besonderen Eigenschaften desselben, bei verhältnismäßig kleinem* Unterschied zwisehen den jeweiligen Verhältnissen zwischen Impulsdauer und Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen eine gute Trennung der gewünschten Impulse in bezug auf die anderen, nicht zu übertragenden Impulse gewährleistet.

Die Erfindung bezweckt, die für das Verhältnis zwischen Impulsdauer und Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Impulse empfindliche selektive Schaltung mit wenigstens einem Transistor,, an dessen Basis die Impulse angelegt werden, dadurch zu verbessern, daß beim Eintreffen eines Impulses an den zunächst gesperrten Transistor das gegenüber dem Emitter negative Potential über eine Induktanz im Emitterkreis verhältnismäßig rasch ansteigend den Transistor öffnet und während des Impulszwischenraumes durch ein Integrationsnetzwerk aus Induktanz und Impedanz, dessen Zeitkonstante größer ist als die Impulsperiode etwa auszuwertender Impulse, nicht wieder vollständig auf den Ausgangswert zurückgeht, so daß die im Übertrager verarbeiteten Impulsamplituden unter den Schwellwert einer nachgeschalteten Empfindlichkeitswelle absinken.

Eine beispielsweise Ausführungsform der selektiven Schaltung nach der Erfindung und eine Variante derselben werden mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in welcher

Fig. 1 das Schaltbild dieser Ausführungsform zeigt und die erwähnte Variante andeutet und

Impuls-Selektionsschaltung
mit einem Transistor

Patentiert für:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Gerardus Rosier, Hilversum (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 2 und 3 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungen nach Fig. 1 sind.

Die dargestellte Ausführungsform besitzt einen Transistor 1, z. B. einen Flächentransistor des pnp-Typs in Kollektorschaltung. Wie gezeigt, ist der Kollektor dieses Transistors direkt mit der negativen Klemme einer Speisespannungsquelle 2 verbunden, er könnte jedoch über einen Widerstand oder eine andere Impedanz, z. B. wie gestrichelt angedeutet, über eine Induktanz 3 durch diese Quelle gespeist werden. Dem Emitter des Transistors .1 wird mittels eines Spannungsteilers, bestehend aus Widerständen 4 und 5, eine kleine negative Spannung V_e0 (Fig. 3) von z. B. 0,5 Volt zugeführt. Zwischen dem Emitter und der Anzapfung des Spannungsteilers 4, 5 ist eine Induktanz 6 geschaltet, welche durch die Primärwicklung eines Transformators 7' gebildet ist. Die Basis des Transistors 1 liegt an der negativen Klemme der Quelie2 über einen Widerstand 9, der im Kollektorkreis eines zweiten Transistors 10 liegt und die Belastungsimpedanz dieses Transistors bildet. Der Emitter des Transistors 10. liegt direkt an der positiven Klemme der Quelle 2 und an Masse, und seine Basis ist über einen Widerstand 11 mit der negativen Klemme dieser Quelle und über einen Kopplungskondensator 12 mit einer Impulsquelle verbunden; Die Sekundärwicklung 8 des Transformators 7 ist mit den Eingangsklemmen einer Vorrichtung mit Empfindlichkeitsschwelle verbündten.

In der beispielsweisen Ausführungsform der Fig. 1 ist diese Vorrichtung durch eine Transistorverstärkerstufe mit einem Transistor 13 gebildet. Die Basis dieses Transistors liegt an Masse, und sein Emitter

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ist über die Sekundärwicklung 8 mit der Anzapfung eines Spannungsteilers 14-15 verbunden, welcher den Transistor 13 für Eingangssignale mit einer Amplitude kleiner als einen vorgeschriebenen Wert gesperrt hält. Der Kollektor des Transistors 13 ist über einen Belastungswiderstand 16 mit der negativen Klemme der Quelle 2 verbunden, und die Ausgangsimpulse werden an diesem Widerstand erzeugt. Der Eingangskreis des Transistors 13 könnte auch über einen Kopplungskondensator mit dem Kollektoremitterkreis des Transistors 1, z.B. mit seinem'Emitter gekoppelt sein. Dieser Kopplungskondensator sollte dann vorzugsweise eine so kleine Kapazität besitzen, daß er zusammen mit einem Vorspannungswiderstand für die Eingängselektrode des Transistors 13 ein Netzwerk bildet, dessen Zeitkonstante bedeutend kleiner ist als die Dauer der zu übertragenden Impulse. Dieses Netzwerk würde dann, ähnlich wie der Transformator 7, die im Emitterkreis des Transistors 1 erzeugten Stromimpulse differenzieren.

Falls keine Impulse oder andere Signale der Basis des Transistors 10 zugeführt werden, ist dieser Transistor leitend!, so daß die Basis des Transistors 1 über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 10 an Masse liegt. Der Transistor 1 ist somit durch die negative Spannung gesperrt, welche an seinen Emitter gelegt ist.

Wenn ein positiver Impuls die Basis des Transistors 10 über den Kondensator 12 erreicht, wird dieser Transistor durch diesen Impuls gesperrt, so daß die Basis des Transistors 1 nun über den Widerstand 9 negativ vorgespannt wird. Durch den Widerstand 9 fließt dann ein Basisstrom I_b, welcher im wesentlichen durch das Potential des Emitters des Transistors 1 in bezug auf die negative Klemme der Quelle 2 und durch den Wert des Widerstandes 9 bestimmt ist. Ein entsprechender Emitterstrom

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fließt durch die Primärwicklung 6 des Transformators 7 und induziert einen Ausgangsspannungsimpuls über die Sekundärwicklung 8 desselben.

Infolge des Spannungsabfalls über die Primärwicklung 6 nimmt die zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 1 angelegte Spannung V_ce ab, so daß der Emitterstrom I_e dieses Transistors auch abnimmt, wobei der Arbeitspunkt z. B vom Punkte a₀ der Emitterstromspannungscharakteristik 4 von Fig. 2 nach dem Punkte b_t wandert. Dementsprechend ist auch der Ausgangsspannungsimpuls verformt, wie rechts auf Fig. 1 angedeutet.

Fa-Hs eine Reihe positiver Impulse der Basis des Transistors 10 zugeführt werden, erreicht der zweite, dadurch verstärkte und umgekehrte Impuls die Basis des Transistors 1 in einem Zeitpunkt t₂ (Fig. 3), in welchem das Potential seines Emitters noch nicht auf seinen ursprünglichen, durch den Spannungsteiler 4-5 bestimmten Wert V_eo gestiegen ist. Infolge des durch die Induktivität der Primärwicklung 6 und durch die Impedanz im Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 1 gebildeten Netzwerks mit Zeitkonstante klingt tatsächlich der Strom durch diese Wicklung verhältnismäßig langsam ab. Die erwähnte Impedanz wird durch den Widerstand R_s des Spannungsteilers 4-5, den inneren Widerstand der Quelle 2, den Ohmschen Widerstand R₂ der Wicklung 6 und den Ausgangsoder Emitterwiderstand R_e des Transistors 1 (mit geerdetem Kollektor), bestimmt, und diese Impedanz R sowie die Induktivität L der Primärwicklung 6 werden derart gewählt, daß die Zeitkonstante L größer ist als das Zeitintervall t₂ —J₁ (Fig. 3) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen der Impulsreihe.

Im oberen Teil der Fig. 3 ist eine Reihe verhältnismäßig breiter negativer rechteckiger Impulse mit einer Amplitude -V₂ —V_b0 dargestellt, ■ wia sie der Basis des Transistors 1 zugeführt werden. Die dick ausgezogene Linie stellt das Potential des Emitters dar, und die schraffierten Teile der Impulse sind diejenigen, während welcher ein »aufladender« Stromimpuls durch die Wicklung 6 fließt und einen entsprechenden Spannungsimpuls über der Sekundärwicklung 8 erzeugt. Während der Impulse liefert der Transformator 7 den Emitterstrom des Transistors 13, so daß er belastet ist und der Effektivwert der Induktanz seiner Primärwicklung herabgesetzt ist. Deshalb sinkt das Emitterpotential V_e rascher ab und nimmt zwischen dien Steuerimpulsen wieder langsamer zu. Man sieht, daß die Amplitude der Stromimpulse verhältnismäßig rasch abnimmt und kleiner wird als der der Empfindlichkeitsschwelle der nachgeschalteten Vorrichtung entsprechende Wert A. Dabei wird der normalerweise durch die Vorspannung seines Emitters gesperrte Transistor 1 während der Steuerimpulse allmählich ebenfalls praktisch gesperrt; es werden nur die ersten Steuerimpulse der Impulsreihe übertragen.

Der untere Teil der Fig. 3 veranschaulicht die Verhältnisse bei kürzeren Steuerimpulsen mit der gleichen Wiederholungsperiode t₂ —t_v Man sieht, daß die Amplitude der Emitterstromimpulse größer bleibt als der der Empfindlichkeitsschwelle entsprechende Wert A: alle Steuerimpulse der Impulsreihe werden übertragen.

Die Selektivität kann mit Hilfe einer Kollektorimpedanz gesteigert werden. In Fig. 1 ist im Kollektorkreis des Transistors 1 eine Induktanz 3 gestrichelt angedeutet. Diese Impedanz bewirkt eine dem Kollektorstrom des Transistors 1 entsprechende starke Abnahme seiner Kollektoir-Emitter-Spannuing V _ce. '■ '-.uzufolge, statt auf der Charakteristik von Fig. 2 von einem Punkte a₀ nach einem Punkte ^₁ zu wandern, liegt der Arbeitspunkt des Transistors 1 von vornherein ungefähr im Punkt b_v welcher auf einer Belastungslinie durch diesen Punkt b_t und durch den Punkt V_ceo — 0 hindurchgeht. Am Anfang des zweiten Impuises ist die Kollektor-Emitter-Spannung nur noch V_cev so daß die Belastungslinie nach links verschoben ist und der Arbeitspunkt in b₂ liegt. Man sieht, daß der Transistor 1 dank der Impedanz 3 rascher und effektiver gesperrt wird und daß dadurch das Zustandekommen sehr kurzer Emittierstromimpulse vermieden wird, welche den der Empfindlichkeitsschwelle entsprechenden Wert A während mehrerer Perioden noch übersteigen könnten.

Bei gegebener Wiederholungsperiode der Impulse einer Impulsreihe ist somit die Übertragung dieser Impulse durch die beschriebene Schaltung vom Verhältnis zwischen Impulsdauer und Wiederhoilungsperiode abhängig. Falls man nur solche Impulsreihen übertragen will, bei denen dieses Verhältnis zwischen zwei festgelegten Grenzen liegt, so kann man zu kurze Impulse mittels einer zweiten, mit der ersten in Kaskade angeordneten Schaltung eliminieren, in welcher die Basis des dem Transistor 1 entsprechenden Transistors während der Impulspausen in der negativen Richtung gesteuert wird. Diese zweite Schaltung muß selbstverständlich derart dimensioniert und eingestellt sein, daß sie etwas längere Impulse als die erste noch überträgt, da sonst die Übertragung aller Impulsreihen mit einer in bezug auf die Zeitkonstante oder Zeitkonstanten der beiden Schaltungen kleinen Wie-

derholungsperiode verhindert sein würde. Bei gleicher Arbeitsnulleinstellung beider Schaltungen kann man z. B. verschiedene Zeiitkonstanten wählen. Umgekehrt kann man bei gleichen Zeitkonstanten verschiedene Emitter- und/oder Basis- und eventuell Kollektorvor-Spannungen wählen. Auch kann man für die nacheinander angeordneten Schaltungen verschiedene Empfindlichkeitsschwellen der bezüglichen nachgeschalteten Vorrichtungen wählen.

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Für das Verhältnis zwischen Impulsdauer und Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgende Impulse empfindliche selektive Schaltung mit wenigstens einem Transistor, an dessen Basis die Impulse angelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eintreffen eines Impulses an den zu-■ nächst gesperrten Transistor (1) das gegenüber dem Emitter negative Potential über eine Induktanz (6). im Emitterkreis verhältnismäßig rasch ansteigend den Transistoir öffnet und während des Impulszwischenraumes durch ein Integrationsnetzwerk aus Induktanz (6) und Impedanz (4), dessen Zeitkonstante größer ist. als die Impuls-periode etwa auszuwertender Impulse, nicht wieder vollständig auf den Ausgangswert zurückgeht, so daß die im Übertrager (6, 8) verarbeiteten Impulsamplituden unter den Schwellwert einer nachgeschalteten Empfindlichkeitsschwelle absinken.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kollektorkreiise des Transistors eine Impedanz solchen Wertes geschaltet ist, daß die Amplitude der über die Induktanz fließenden Emitterstromimpulsen durch Kollektorbegrenzung beschränkt wird und die die Selektivität bestimmende, über der Induktanz erzeugte zusätzliche Sperrspannung verhältnismäßig rasch einen Grenzwert erreicht.

3. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kollektorkreis des Transistors geschaltete Impedanz in der Hauptsache induktiv ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 933 513, 938385, 516, 952 273.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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