DE1067062B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer amplitudenmodulierten Sägezahnimpulsfolge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung einer Folge von Sägezahnimpulsen, deren Amplituden im Takt einer Modulationsspannung moduliert sind. In einer solchen Anordnung werden die Modulationsspannung, eine Gleichspannung und eine Folge äquidistanter, gleicher Impulse über einen Gleichrichter einem Kondensator zugeführt, durch dessen Entladung eine lineare Sägezahn-Spannungscharakteristik gebildet wird.

Bei einem bekannten Verfahren der Impulszeitmodulation wird ein Kondensator durch amplitudenmodulierte, periodisch und äquidistant auftretende Impulse aufgeladen. Die Entladung des Kondensators erfolgt durch eine Gasentladungsröhre, wobei die Zeitdauer bis zum Einsetzen der Kondensatorentladung durch die jeweilige Amplitudenhöhe eines zugeführten Impulses und eines konstanten Hilfsimpulses aus einer zusätzlichen Impulsquelle bestimmt wird. Die Hilfsimpulse sind Zägezahnimpulse, welche periodisch und äquidistant auftreten. Die Rückflanke dieser Impulse bewirkt jeweils die Unterbrechung des Stromes in der Gasentladungsröhre in äquidistanten Zeitabständen. Das Auftreten dieses Stromes ist dagegen abhängig vom Modulationsgrad der zugeführten Impulse. Die Dauer des Stromes in der Röhre bildet somit ein Maß für die zu erzielende Zeitmodulation. Die an der Vorderflanke modulierten Impulse werden aus dem Entladungskreis abgeleitet, der durch den Kondensator und die Röhre gebildet wird.

Bei einem solchen Verfahren kann die Entladecharakteristik des Kondensators nicht vollständig linearisiert werden, was eine Verzerrung der Impulsflanken zur Folge hat.

Ferner ist bereits eine Schaltung bekannt, bei welcher die Modulationsspannung einer äquidistanten Impulsfolge überlagert ist und bei welcher die Modulation direkt dauermodulierten Impulsen aufgeprägt wird.

Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß die Abtastung des Nachrichteninhalts in Zeitabständen erfolgt, die nicht äquidistant sind. Daraus ergeben sich starke Modulationsverzerrungen.

Die Nachteile der bekannten Einrichtungen werden vermieden, indem erfiridungsgemäß die Amplitude der Modulationsspannung ebenfalls so groß oder größer ist als die Gleichspannung und daß die zugeführten Impulse gegenüber der Gleichspannung entgegengesetztes Vorzeichen und mindestens die gleiche Amplitudenhöhe wie die maximale Modulationsspannung und die Gleichspannung aufweisen und daß ein Gleichrichter dem Kondensator parallel angeordnet und über einen Widerstand mit einer Spannung verbunden ist, die das gleiche Vorzeichen aufweist wie die Gleichspannung, wobei für die Dauer der zugeführten Schaltungsanordnung zur Erzeugung

einer amplitudenmodulierten

Sägezahnimpulsfolge

Anmelder:

Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Alois Ochojski, Backnang,
ist als Erfinder genannt worden

Impulse der vor dem Kondensator angeordnete Gleichrichter leitend ist und der dem Kondensator parallel angeordnete Gleichrichter sperrt, und daß die beiden Gleichrichter beim Auftreten der Impulsflanken ihren Schaltzustand ändern.

Durch diese Maßnahme können Verzerrungen weitgehend vermieden werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll zunächst die Wirkungsweise einer bekannten Einrichtung an Hand der Fig. 1 und 2 näher erläutert werden.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Übertrager bezeichnet, über den die Modulationsspannung zugeführt wird, mit 2 eine Gleichspannungsqueile und mit 3 ein weiterer Übertrager, der zur Zuführung einer Folge unter sich gleicher und äquidistanter Impulse dient. Die Sekundär-Wicklungen der beiden Übertrager 1 und 3 sind durch zwei niederohmige Widerstände 4 und 5 überbrückt. Über einen Gleichrichter 6, z. B. eine Diode, sind die Sekundärwicklungen der beiden Übertrager 1 und 3 mit der einen Belegung eines Kondensators 7, der mit seiner anderen Belegung an Masse liegt, verbunden. Die an die Anode der Diode 6 angeschlossene Belegung des Kondensators 7 ist über einen hochohmigen Widerstand 8 mit einer an die Klemme 9 angeschlossenen Spannungsquelle und mit dem Gitter einer Begrenzerröhre 10 verbunden. Zwischen der Kathode der Röhre 10 und Masse liegt ein i?C-Glied zur Vorspannungserzeugung für die Röhre 10, bestehend aus einem Widerstand 11 und einem Kondensator 12.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung soll an Hand der in Fig. 2 dargestellten Impulsdiagramme erläutert werden. Dem Übertrager 3 wird eine Folge unter sich gleicher, äquidistanter Rechteckimpulse (Fig. 2 a), dem Übertrager 1 die Modulationsspannung (Fig. 2 b) zugeführt, während die Spannungsquelle 2 eine Gleich-

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sehr gut erkennen kann, liegen diese Zeitpunkte nicht in äquidistanten Abständen. Infolge der nicht äquidistanten Entnahme des Nachrichteninhaltes aus der Modulationsspannung entstehen sehr starke Modu-5 lationsverzerrungen. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Schaltung liegt darin, daß die Dauer der zugeführten Impulse (Fig. 2 a) mindestens gleich dem Modulationshub der dauermodulierten Impulse sein muß. Die Zuführung einer Impulsfolge mit Impulsen

Wert ist und demzufolge die Modulationsspannung auf einem kleinen Eingangswiderstand arbeitet. Um der Schaltung eine genügend große Modulationsspan-25 nung zuzuführen, muß die Leistung der Modulations-Spannungsquelle relativ groß bemessen und demnach auch der Übertrager 1 für relativ große Leistungen ausgelegt sein.

Zweck der Erfindung ist eine Schaltung, die keinen

spannung abgibt, die mindestens so groß wie die größte.auftretende Modulationsspannung ist, so daß also die Summe von Modulationsspannung und Gleichspannung stets entweder positiv oder negativ ist. Die Polung der Gleichspannungsquelle 2 und der über den Übertrager 3 zugeführten Impulsfolge ist gleich zu wählen. Die Summe dieser drei Spannungen, wie sie an der. Kathode der Diode 6 auftritt, ist in Fig. 2 c dargestellt. Auch die

Polung der an die Klemme 9 angeschlossenen Span- io von derartig großer Dauer über einen Übertrager nungsquelle ist gleich der Polung der zugeführten macht jedoch in der Praxis Schwierigkeiten, da ein Impulsfolge bzw. gleich der Polung der an 2 an- Übertrager Impulse stets differenziert. Je größer die gelegten Spannungsquelle. Von der Klemme 9 fließt Dauer eines übertragenen Impulses ist, um so größer dann über den ohmschen Widerstand 8 dem Konden- ist demnach der Abfall des Impulsdaches und um so sator 7 eine Ladung zu, die an der Anode der Diode 6 15 größer ist auch der bei der Differentiation entstehende eine Spannung aufbaut, die, wenn über den Über- Impulsschwanz. Es versteht sich von selbst, daß dertrager 3 keine Impulsfolge zugeführt wird, den Span- artig verformte Impulse eine weitere Modulationsnungsschwankungen entspricht, wie sie an der Kathode verzerrung verursachen.

der Diode 6 herrschen. Dabei fließen über die Diode 6 Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Schaltung

kleine Ströme, die an den ohmschen Widerständen 4 20 liegt darin, daß der parallel zur Sekundärwicklung und 5 einen zusätzlichen Spannungsabfall erzeugen. des Übertragers 1 liegende Widerstand von kleinem Dieser Spannungsabfall ändert jedoch nichts daran,
daß die Spannung an der Anode der Diode 6 im Takt
der Modulationsspannung schwankt. Der ohmsche
Widerstand 11 des i?C-Gliedes 11, 12 zwischen
Kathode und Masse der Begrenzerröhre 10 ist so groß
zu wählen, daß die Begrenz er röhre 10 für die bei
Nichtvorhandensein der Impulsfolge maximal am
Kondensator 7 auftretenden Spannungen stets gesperrt ist. Führt man nun über den Übertrager 3 zu- 30 höheren Aufwand als die an Hand der Fig. 1 und 2 sätzlich die Impulsfolge (Fig. 2 a) zu, dann entsteht, .^! beschriebene bekannte Anordnung aufweist, bei der wie bereits erwähnt, an der Kathode der Diode 6 ein jedoch die Nachteile der bekannten Anordnung ver-Spannungsverlauf, wie er in Fig. 2 c dargestellt ist. mieden sind.

Ist die Zeitkonstante des aus dem Widerstand 8 ■'; Erfmdungsgemäß sind Mittel vorgesehen, um die und dem Kondensator 7 bestehenden i?C-Gliedes so 35 Modulationsspannung, die Gleichspannung und die groß^.'daß die Ladung ■:des 'Kondensators 7 den ■ Impulsfolge jeweils in solcher Größe und solcher schnellen Schwankungen, Nvie sie beim Eintreffen einer Polung zuzuführen und zu überlagern, daß der vor Impulsvorderflanke auftreten, nicht folgen kann, dann dem Kondensator liegende Gleichrichter nur während steigt die Spannung am Kondensator 7 und damit ari der Dauer der zugeführten Impulse leitend ist, und der Anode der Diode 6 mit dem Eintreffen der Impuls- 40 parallel zu dem Kondensator einen weiteren Gleichvörderflanke beginnend, -nkch einer e-Funktion an. Der richter vorzusehen, dessen Polung derart gewählt ist,

daß dieser sich für die über den ersten Gleichrichter fließenden Ströme im Sperrzustand befindet. ¹ Das Ausführungsbeispiel einer ernndungsgemäßen

der Diode 6 wesentlich höher: "ist als ah der Kathode 45 Schaltung sowie deren Wirkungsweise sollen nachdieser Diode. Die Diode 6 wird dann kurzzeitig leitend stehend an Hand der Fig. 3 und 4 näher erläutert

werden.

■■·-■ Zur· Zuführung der Modulationsspannung ist ein Übertrager 13, zur Zuführung einer äquidistanten Immah zudem die Spannung :der an die Klemme 9 an- 50 pulsfolge ein Übertrager 14 vorgesehen. In Serie zu gelegten Spannungsquelleigroß im Vergleich zu den den Sekundärwicklungen der beiden Übertrager 13

und 14 liegt eine Gleichspannungsquelle, die auch durch die' Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes und eines Kondensators ersetzt werden kann,

anstieg durchlaufen. An: der: Anode der Diode 6 ent- 55 an welcher durch Spannungsabfall eine Gleichspansteht also ein Spannungsverlauf wie er in Fig. 2d dar- nung entsteht. Parallel zur Sekundärwicklung des

Übertragers 13 liegt ein Kondensator 16, parallel zur Sekundärwicklung des Übertragers 14 ein ohmscher Widerstand 17. Dieser bis jetzt beschriebene Schalgrenzer wirkende Röhre l^r0: zieht Strom, sobald die 60 tungsteil ist über einen Gleichrichter 18 mit der einen am'Kondensator liegende-.'Spannung die Spannung V Belegung eines Kondensators 19 verbunden, deren überschreitet, und sperrt wieder; sobald die Konden- andere Belegung an Masse liegt. In gleicher Weise wie satorspannung unter diesen Schwellenwert absinkt, bei der bekannten Schaltung ist auch hier die' mit der Am Ausgang der Röhre 10 entstehen demnach dauer- Diode 18 verbundene Belegung des Kondensators 19 moduliertelmpulse, wie sie;inFig. 2e dargestellt sind. 65 über einen hochohmigen Widerstand 20 mit einer Der den dauermodulierten· Impulsen aufgeprägte Klemme 21 verbunden, an die eine Quelle hoher Nachrichteninhalt wird bei Hieser bekannten Schaltung Spannung angeschlossen ist. Parallel zum Köndender Mödulationsspännüng zu Zeiten entnommen, bei sator 19 liegt ein weiterer Gleichrichter 22, und zwar welchen die am Kondensator fliegende Spannung den derart gepolt, daß er sich für die über den Gleich-Spanhüngswert V übersteigtc, Wie· man aus Fig. 2d 7° richter 18 fließenden Ströme im Sperrzustand befindet.

e-förmige Spannungsanstieg am Kondensator 7 endet mit dem Eintreffen der jeweiligen Impulsrückflanke, da in diesem Fall plötzlidr die Spannung an der Anode

und.führt die die Summe von Modulationsspannung und der an 2 liegenden Gleichspannung übersteigende Ladung des' Kondensators ;7 nach Masse ab. Wenn

angelegten Impulsen wählt,rdaiiti wird beim e-förmigen Anstieg der Spannung.an der Anode der Diode 6 nur ein kurzer und damit weitgehend linearer 'Spannungsgestellt ist. In Fig. 2dust zusätzlich noch als gestrichelte Linie die Spannung V eingezeichnet, von welcher ab die Röhre lOIleitend wird. Die als Be-

Die Wirkungsweise der erfindmigsgemäßen Schaltung, die zunächst rein äußerlich gewisse Ähnlichkeiten mit der bekannten Schaltung (Fig: I) aufweist, .die sich jedoch, insbesondere bezüglich ihrer Wirkungsweise, grundsätzlich vom Bekannten unterscheidet, soll nachstehend an Hand der in Fig. 4 dargestellten Impulsdiagramme erläutert werden. In Fig. 4 a ist die Folge äquidistanter Rechteckimpulse aufgezeichnet, in Fig. 4 b die dem Übertrager 13 zugeführte Modulationsspannung. Die von der Spannungsquelle 15 gelieferte Spannung ist mindestens so groß zu wählen wie die maximale Amplitude der Modulationsspannung, die Polung der über den Übertrager 14 zugeführten Impulse ist entgegengesetzt der Polung der Gleichspannungsquelle 15. Die Amplitude der zugeführten Impulse wählt man so groß, daß sie mindestens gleich der Summe der maximalen Modulationsspannung und der Gleichspannung 15 ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3, bei dem die negative Klemme der Gleichspannungsquelle 15 an Masse liegt, weisen die zugeführten Impulse negative Polung auf. In diesem Fall liegt an der Kathode der Diode 18 eine Spannung, wie sie in Fig. 4 c dargestellt ist. Nimmt man zunächst vereinfachend an, daß über den Übertrager 14 keine Impulsfolgen zugeführt werden, dann liegt, da an der Kathode der Diode 18 stets positive Spannung herrscht, an der Anode der Diode 18 Nullpotential, da sich die an die Klemme 21 angeschaltete Spannungsquelle über den Widerstand 20 und die Diode 22 nach Masse entlädt. Wird nun zusätzlich zu der Modulationsspannung und der Gleichspannung die Impulsfolge über den Übertrager 14 zugeführt, dann wird während der Dauer der Impulse die Kathode der Diode 18 negativ gegenüber der Anode dieser Diode. Die Diode 18 leitet demnach während dieser Zeit und lädt den Kondensator 19 auf eine negative Spannung auf, deren Höhe von der beim Eintreffen des Impulses herrschenden Modulationsspannung abhängig ist. Die an der Anode der Diode 18 liegende Belegung des Kondensators 19 wird demnach negativ gegenüber der Massebelegung, wodurch eine Sperrung der Diode 22 bewirkt wird. Da nun der Strom der an die Klemme 21 angeschlossenen Gleichspannungsquelle nicht mehr nach Masse abfließen kann, entlädt diese Spannungsquelle den negativ geladenen Kondensator 19. Die Entladung erfolgt nach einer e-Funktion, von der nur ein kleiner und damit weitgehend linearer Abschnitt durchlaufen wird, wenn die Spannung der an 21 angeschalteten Spannungsquelle sehr hoch gegenüber den am Kondensator 19 auftretenden Spannungen gewählt ist. Der Kondensator 19 entlädt sich auf die Spannung Null, da dann, wenn die Anode der Diode 18 bzw. die Anode der Diode 22 wieder Nullpotential annimmt, die an 22 angeschaltete Spannungsquelle über die Diode 22 wieder Masseverbindung hat.

Der Spannungsverlauf, wie er in der oben beschriebenen Weise am Kondensator 19 entsteht, ist in • Fig. 4d dargestellt. An diese erfindungsgemäße Schaltung kann dann in an sich bekannter Weise eine Begrenzerschaltung angeschaltet werden, welche die erhaltenen sägezahnförmigen amplitudenmodulierten Impulse in längenmodulierte Impulse umwandelt, wie sie in Fig. 4 e dargestellt sind.

An Stelle der an die Klemme 21 angeschalteten Spannungsquelle und dem ohmschen Widerstand 20 bestehenden Entladevorrichtung kann zur Entladung des Kondensators beispielsweise auch ein sogenannter Miller-Integrator Verwendung finden, in der Weise, daß der Kondensator 19 als Rückkopplungskondensator für den Miller-Integrator dient, während der Eingang des Miller-Integrators mit der Anode der Diode 18 und mit Masse verbunden ist.

Der parallel zum Kondensator 19 liegende Gleichrichter 22 kann auch durch die Gitter-Kathoden-Strecke einer Verstärkerröhre ersetzt werden. Besonders geeignet hierfür ist die erste Röhre der Begrenzerschaltung, wodurch praktisch der Gleichrichter 22 eingespart wird. Es ist jedoch in diesem Fall darauf zu achten, daß das Gitter einer Verstärkerröhre, deren

ίο Gitter-Kathoden-Strecke als Gleichrichter wirksam ist, nicht gegen Masse vorgespannt sein darf, sondern direkt mit Masse zu verbinden ist.

Wie aus Fig. 4d sehr gut zu erkennen ist, wird bei der erfindungsgemäßen Schaltung der Nachrichteninhalt zu äquidistanten Zeitpunkten aus der Modulationsspannung entnommen. Diese äquidistanten Zeitpunkte entsprechen den Zeitpunkten, zu welchen die Impulse (Fig. 4 a) auftreten. Die Amplitude der in Fig. 4d dargestellten Sägezahnimpulse ist einzig und allein von der Größe der über den Gleichrichter 18 fließenden Impulse abhängig. Die Dauer der über den Übertrager 14 zugeführten Impulse kann beliebig kurz gewählt werden, für die Praxis hat sich eine Impulsdauer als günstig erwiesen, die etwa um eine Größenordnung kleiner ist als die maximale Dauer der entstehenden Sägezahnimpulse. Durch die kurze Dauer dieser Impulse ist die Gewähr gegeben, daß durch den Impulsübertrager 14 keine wesentlichen Verzerrungen verursacht werden. Der parallel zur Sekundärwicklung des Übertragers 14 liegende Widerstand 17 hat die Aufgabe, für die über den Übertrager 14 zugeführten Impulse definierte Gleichspannungsverhältnisse zu schaffen. Die Größe des Kondensators 16 ist so zu wählen, daß die durch die Kapazität des Kondensators 16 und die Induktivität des Übertragers 13 gebildete Impedanz für die ankommende Modulationsspannung Parallelresonanzverhalten aufweist. Hierdurch kommt man dem für die Praxis erwünschten Zustand eines unendlich hohen Eingangs-Widerstandes und damit maximaler Eingangsspannung sehr nahe, so daß die zugeführte Spannung relativ klein sein kann, und daß dementsprechend der Modulationsspannungsübertrager nur für kleinere Leistung ausgelegt zu sein braucht. Die durch den Kondensator 16 und den Übertrager 13 gebildete Impedanz ist frequenzabhängig, so daß die zugeführte Modulationsspannung, falls sie einen sehr breiten Frequenzbereich einnimmt, nicht immer den gleichen Eingangswiderstand vorfindet. Es wird deshalb weiterhin vorgeschlagen, die Modulationsspannung über einen Tiefpaß zuzuführen, der für die Modulationsspannung im ganzen in Frage kommenden Frequenzband einen definierten Eingangswiderstand darstellt.

Beim vorstehenden Ausführungsbeispiel wurden eine positiv gepolte Gleichspannungsquelle 15 und eine positiv gepolte, an die Klemme 21 angeschlossene Gleichspannungsquelle vorgesehen, während die zugeführte Impulsfolge negativ gepolt war. Selbstverständlich können diese Polungen jeweils entgegengesetzt gewählt werden, wobei allerdings zu beachten ist, daß in diesem Fall die Gleichrichter 18 und 22 ebenfalls mit entgegengesetzter Polung einzuschalten sind.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erzeugung einer Folge von

Sägezahnimpulsen, deren Amplituden im Takte einer Modulationsspannung moduliert sind, wobei die Modulationsspannung, eine Gleichspannung und eine Folge äquidistanter, gleicher Impulse

über einen Gleichrichter einem Kondensator zugeführt werden, durch dessen Entladung eine lineare Sägezahn-Spannungscharakteristik gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Modulationsspannung ebenso groß oder größer ist als die Gleichspannung (15) und daß die zugeführten Impulse gegenüber der Gleichspannung entgegengesetztes Vorzeichen und mindestens die gleiche Amplitudenhöhe wie die maximale Modulationsspannung und die Gleichspannung (15) aufweisen und daß ein Gleichrichter (22) dem Kondensator (19) parallel angeordnet und über einen Widerstand (20) mit einer Spannung (21) verbunden ist, die das gleiche Vorzeichen aufweist wie die Gleichspannung (15), wobei für die Dauer der zugeführten Impulse der vor dem Kondensator (19) angeordnete Gleichrichter (18) leitend ist und der dem Kondensator parallel angeordnete Gleichrichter sperrt, und daß die beiden Gleichrichter beim Auftreten der Impulsflanken ihren Schaltzustand ändern.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung sowohl der Modulationsspannung als auch der äquidistanten Impulsfolge Übertrager vorgesehen sind.

3, Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des Übertragers zur Zuführung der Modulationsspannung durch einen Kondensator überbrückt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung der Modulationsspannung ein Tiefpaß vorgesehen ist.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einer Modulatorschaltung zur Impulslängenmodulation in der Weise, daß an den Ausgang eine Begrenzerschaltung angeschaltet ist, welche die amplitudenmodulierten Sägezahnimpulse in dauermodulierte Rechteckimpulse umwandelt.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichrichter parallel zum Kondensator die Gitterkathodenstrecke einer Verstärkerröhre, insbesondere die erste Röhre einer Begrenzerschaltung vorgesehen ist.

7. Verfahren zum Betrieb einer Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer der zugeführten äquidistanten Impulse klein, insbesondere eine Größenordnung kleiner als die maximale Dauer der Sägezahnimpulse ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 963 789.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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