DE1079112B

DE1079112B - Method and circuit arrangement for generating pulses

Info

Publication number: DE1079112B
Application number: DEV15339A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Joachim Huefler
Original assignee: KOEPENICK FUNKWERK VEB
Current assignee: KOEPENICK FUNKWERK VEB
Priority date: 1958-11-05
Filing date: 1958-11-05
Publication date: 1960-04-07

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Impulsen, insbesondere Rechteck-, Trapez- und Dreieckimpulsen mit einstellbarer Impulsbreite, Impulsamplitude, Anstiegszeit, Abfallzeit und Dachschräge.The invention relates to a method and a circuit arrangement for generating pulses, in particular Square, trapezoidal and triangular pulses with adjustable pulse width, pulse amplitude, rise time, Fall time and pitch.

Für elektromedizinische Zwecke sind zahlreiche Schaltungen bekannt, die es ermöglichen, Impulserzeugerschaltungen auf eine vorzugebende Impulsdauer und Impulsamplitude einzustellen. Da hierbei die Impulsdauer jedoch nur in Größenanordnungen von Zehntelsekunden einstellbar ist und außerdem auf die Anstiegs- und Abfallzeit keine Rücksicht genommen wird, sind diese Schaltungen für die Hochfrequenzmeßtechnik ungeeignet.Numerous circuits are known for electromedical purposes which make it possible to use pulse generator circuits to be set to a specified pulse duration and pulse amplitude. Since here the pulse duration is only in the order of magnitude of Tenth of a second is adjustable and also does not take account of the rise and fall times is, these circuits are unsuitable for high frequency measurement technology.

Es ist ferner ein Verfahren zur Erzeugung von Impulsen bestimmter Amplitude und Dauer bekannt, bei dem eine an sich beliebige, vorzugsweise aber rein sinusförmige Wechselspannung durch einen regelbaren Phasenschieber in zwei phasenverschobene Spannungen bzw. Ströme aufgespalten wird, die dann nach einer amplitudenmäßigen Begrenzung in einem additiven Mischgerät derart überlagert werden, daß je nach Einstellung des Phasenschiebers mehr oder minder kurze, etwa rechteckförmige Zeichen entstehen, deren Dauer mit der Phasenlage veränderlich ist. Soll nach diesem Verfahren jedoch auch die Impulsanstiegs- und Abfallzeit im voraus einstellbar gemacht werden, so ergibt sich hierbei ein sehr hoher technischer Aufwand, da dann eine erhebliche Anzahl zusätzlicher, einstellbarer Integrations- und Differentiationsglieder benötigt wird, die außerdem rein bedienungsmäßig das Verfahren äußerst komplizieren. Ferner kann sich die Frequenzabhängigkeit der Phasenschieber störend auswirken. Vor allem jedoch ist eine einwandfreie, reproduzierbare Einstellbarkeit der Impulsflanken nicht gewährleistet.It is also known a method for generating pulses of a certain amplitude and duration which can be any, but preferably purely sinusoidal, alternating voltage that can be regulated Phase shifter is split into two phase-shifted voltages or currents, which then follow an amplitude limitation in an additive mixer are superimposed in such a way that depending on Setting the phase shifter more or less short, roughly rectangular characters arise, their Duration is variable with the phase position. However, this method should also use the pulse rise and Fall time can be set in advance, this results in a very high technical effort, since then a considerable number of additional, adjustable integration and differentiation elements are required which also make the process extremely complicated in terms of operation. Furthermore, the The frequency dependence of the phase shifter has a disruptive effect. Above all, however, is a flawless, reproducible adjustability of the pulse edges is not guaranteed.

Mit der Erfindung wird dagegen ein Verfahren geschaffen, das es unter einem verhältnismäßig geringen Aufwand gestattet, alle Kenngrößen eines Impulses im voraus genau einzustellen. Es ist geeignet für Folgefrequenzen bis zu 100 kHz und Impulsbreiten in der Größenordnung von 1 Mikrosekunde bis zu mehreren Sekunden. Das Verfahren kann daher mit Vorteil für Untersuchungen an Vierpolen aller Art, wie Impulsverstärkern, Differentiationsstufen, Integrations-, Multiplikation- und Additionsverstärkern, Laufzeitgliedern usw. sowie in der Elektromedizin verwendet werden.With the invention, however, a method is created that it under a relatively low Effort allows all parameters of a pulse to be set precisely in advance. It is suitable for repetition rates up to 100 kHz and pulse widths on the order of 1 microsecond to several Seconds. The method can therefore be used with advantage for investigations on all kinds of quadrupoles, such as pulse amplifiers, Differentiation stages, integration, multiplication and addition amplifiers, delay elements etc. as well as in electromedicine.

Gemäß der Erfindung wird aus einer beliebigen Steuerimpulsfolge zunächst ein rechteckiger Auslöseimpuls gebildet, der einen Sperrimpuls, einen positiven Sägezahn- oder Trapezimpuls sowie über eine einstellbare Verzögerungseinrichtung einen negativen Sägezahn- oder Trapezimpuls auslöst, welcher beim Verfahren und Schaltungsanordnung
zum Erzeugen von ImpulsenAccording to the invention, a rectangular trigger pulse is formed from any control pulse sequence, which triggers a blocking pulse, a positive sawtooth or trapezoidal pulse and, via an adjustable delay device, a negative sawtooth or trapezoidal pulse, which triggers the method and circuit arrangement
to generate pulses

Anmelder:Applicant:

VEB Funkwerk Köpenick,
Berlin-Köpenick, Wendenschloßstr. 154/158VEB Funkwerk Köpenick,
Berlin-Köpenick, Wendenschloßstr. 154/158

Dipl.-Ing. Joachim Hüfler, Berlin-Johannisthai,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Joachim Hüfler, Berlin-Johannisthai,
has been named as the inventor

Erreichen seiner vorgegebenen Maximalamplitude den Rücklauf des positiven Sägezahn- oder Trapezimpulses einleitet, der wiederum beim Erreichen des Ausgangswertes seinerseits den Rücklauf des negativen Impulses bewirkt. Sodann werden die beiden Sägezahn- oder Trapezimpulse überlagert und auf eine Begrenzerschaltung gegeben, so daß unter Berücksichtigung der erfolgten Begrenzung die Impulsbreite einschließlich der Impulsflanke durch entsprechende Wahl der Summe der eingestellten Verzögerungszeit und der Anstiegszeit des negativen Impulses und ferner die Impulsanstiegs- bzw. Abfallzeit durch die Anstiegszeit des positiven bzw. negativen Sägezahn- oder Trapezimpulses eingestellt wird, während die gewünschte Impulsdachschräge und die Impulsamplitude in an sich bekannter Weise durch entsprechende Einregelung nachgeschalteter Differentiationsglieder und Verstärkerstufen vorgegeben werden.Reaching its specified maximum amplitude, the return of the positive sawtooth or trapezoidal pulse which in turn initiates the return of the negative pulse when the initial value is reached causes. The two sawtooth or trapezoidal pulses are then superimposed and sent to a limiter circuit given, so that, taking into account the limitation that has taken place, the pulse width is inclusive the pulse edge by selecting the sum of the set delay time and the rise time accordingly of the negative pulse and also the pulse rise or fall time by the rise time of the positive or negative sawtooth or trapezoidal pulse is set, while the desired pulse roof slope and the pulse amplitude in a manner known per se by appropriate adjustment of downstream differentiation elements and amplifier stages can be specified.

In der Abb. 1 ist eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise dargestellt. Hierin ist mit 1 eine Auslösestufe bezeichnet, die mit je einem Generator 2 und 3 zur Erzeugung eines positiven bzw. negativen Trapezimpulses sowie mit einer Verzögerungseinrichtung 4 verbunden ist. Die Generatoren 2 und 3 arbeiten auf eine Misch- und Begrenzerstufe 5 mit nachgeschaltetem Differentiationsglied 6, an das sich schließlich eine Verstärkerstufe 7 anschließt.FIG. 1 shows a circuit arrangement for carrying out the method according to the invention, for example shown. Here, 1 denotes a trigger stage, each with a generator 2 and 3 for Generation of a positive or negative trapezoidal pulse and with a delay device 4 connected is. The generators 2 and 3 work on a mixer and limiter stage 5 with a downstream Differentiation element 6, which is finally followed by an amplifier stage 7.

Abb. 2 zeigt die jeweiligen Impulse, wie sie durch die vorgenannten Stufen 1 bis 7 gebildet bzw. umgewandelt werden, und zwar ist, wie allgemein üblich, auf den Ordinaten die Amplitude und auf den Abszissen die Zeit aufgetragen. Im einzelnen zeigen Abb. 2 a die ankommenden Steuerimpulse, Abb. 2b die Auslöseimpulse 9 und die Sperrimpulse 10 der Stufe 1, so-· wie Abb. 2 c und 2d die positiven Trapezimpulse 11 und die negativen Trapezimpulse 12 der Stufen2 und 3. In Abb. 2 a sind schließlich die Verhältnisse in derFig. 2 shows the respective impulses as they are formed or converted by the aforementioned stages 1 to 7 As is generally the case, the ordinates are the amplitude and the abscissas the time plotted. In detail, Fig. 2a shows the incoming control pulses, Fig. 2b the trigger pulses 9 and the blocking pulses 10 of stage 1, as well as fig. 2 c and 2d the positive trapezoidal pulses 11 and the negative trapezoidal pulses 12 of stages 2 and 3. Finally, in Fig. 2 a, the relationships in the

909 769/357909 769/357

Überlagerungsstufe 5 vor und in Abb. 2 f nach der Begrenzung dargestellt. Abb. 2 g gibt den Impuls 13 hinter dem Differentiationsglied 6 wieder.Overlay level 5 before and in Fig. 2 f after the limitation shown. Fig. 2 g shows the pulse 13 behind the differentiation element 6 again.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ist folgende: Ein in der Auslösestufe 1 vorgesehener Spannungsdiskriminator liefert beim Eingang eines Steuerimpulses 8 einen rechteckigen Auslöseimpuls 9, der wiederum einen Sperrimpuls 10 auslöst. Durch diesen werden Fehlsynchronisationen im Vor- und Rücklauf der Impulserzeugerstufen verhindert, so daß die nächsten Steuerimpulse 8 die Anordnung nicht beeinflussen können. Gleichzeitig wird in der Stufe 2 ein Tastgenerator angestoßen, der eine Miller-Integratorschaltung auftastet, in der ein in Grobbereichen umschaltbarer und mit einem Feinregler kontinuierlich einstellbarer positiver Sägezahn erzeugt wird. Nach Erreichen eines bestimmten Spannungspegels wird die Schaltung festgehalten, d. h. es wird die Bildung eines Trapezimpulses 11 gemäß Abb. 2 c eingeleitet. Gleichzeitig wird durch den Auslöseimpuls 9 die Verzögerungseinrichtung 4 angestoßen, die nach Ablauf der eingestellten Verzögerungszeit den Generator 3 zur Erzeugung eines negativen Trapezimpulses 12 in Tätigkeit setzt. Die Verzögerungseinrichtung wird zweckmäßig ebenfalls als Sägezahngenerator, z. B. als Phantastron oder Sanatron, ausgebildet, durch den bei Beendigung des Sägezahns in bekannter Weise, z. B. durch Differentiation, ein neuer Auslöseimpuls gebildet wird, dessen Zeitverzögerung gegenüber dem ansteuernden Impuls durch die Zeitkonstantenglieder des Sägezahngenerators vorgegeben ist. Diese Stufe ist zweckmäßig ebenfalls als Miller-Integrator ausgebildet. Während die Anstiegsflanke des Impulses 11, die die Flankensteilheit des endgültigen Impulses 13 bestimmt, durch den Anstieg des positiven Trapezimpulses vorgegeben ist, ist für die Rückfianke des endgültigen Impulses die Anstiegsflanke des negativen Trapezimpulses maßgebend. Beim Erreichen seines Maximalwertes löst der Impuls 12 den Einsatz der Rückflanke des Impulses 11 des Generators 2 aus. Beim Erreichen des Ausgangswertes, z. B. der Nullinie, wirkt der Generator 2 auf die Stufe 3 zurück mit der Folge, daß die Bildung der Rückflanke des Impulses 12 einsetzt. Nach Abschluß dieses Vorganges wird der Sperrimpuls 10 abgeschaltet.The mode of operation of the method according to the invention is as follows: One provided in trigger stage 1 When a control pulse 8 is received, the voltage discriminator delivers a rectangular trigger pulse 9, which in turn triggers a blocking pulse 10. This causes incorrect synchronization in the pre- and Prevents reverse flow of the pulse generator stages, so that the next control pulses 8 do not affect the arrangement can. At the same time, a pulse generator is triggered in stage 2, which is a Miller integrator circuit in which a coarse range switchable and continuous with a fine regulator adjustable positive sawtooth is generated. After reaching a certain voltage level, the Circuit held, d. H. the formation of a trapezoidal pulse 11 as shown in Fig. 2c is initiated. Simultaneously the delay device 4 is triggered by the trigger pulse 9, which after the expiry of the set delay time the generator 3 to generate a negative trapezoidal pulse 12 in action puts. The delay device is also expediently used as a sawtooth generator, e.g. B. as a phantastron or Sanatron, formed by the termination of the sawtooth in a known manner, for. B. through differentiation, a new trigger pulse is formed whose time delay compared to the triggering one Pulse is given by the time constant elements of the sawtooth generator. This stage is expediently also designed as a Miller integrator. While the leading edge of pulse 11, the the slope of the final pulse 13 is determined by the rise of the positive trapezoidal pulse is given, the leading edge of the negative trapezoidal pulse is for the back edge of the final pulse authoritative. When its maximum value is reached, the pulse 12 triggers the use of the trailing edge of the pulse 11 of the generator 2 from. When the initial value is reached, e.g. B. the zero line, the generator acts 2 back to level 3 with the result that the formation of the trailing edge of pulse 12 begins. After completion of this process, the blocking pulse 10 is switched off.

In der Mischschaltung 5 werden die Impulse 11 und 12 überlagert, und es ergibt sich die Impulsform nach Abb. 2 e. Die Mischschaltung kann aus zwei auf einen gemeinsamen Anodenwiderstand arbeitenden Elektronenröhren bestehen. Durch die vorgesehene Amplitudenbegrenzung wird der Impuls nach Abb. 2 f herausgeschnitten, dessen Breite somit durch die Verzögerungszeit der Stufe4 und die Flankensteilheit des durch den Generator 3 in gewünschter Weise eingestellten Wertes vorgegeben ist. Die Impulsbreite einschließlich der Impulsflanken ist jedoch nicht ganz gleich der Summe der vorgenannten beiden Zeiten, da durch die Begrenzung eine gewisse Impulsverkürzung auftritt. Dieser Wert ist aber ohne weiteres erfaßbar.In the mixer circuit 5, the pulses 11 and 12 are superimposed, and the pulse shape results Fig. 2 e. The mixing circuit can consist of two electron tubes operating on a common anode resistor exist. Due to the intended amplitude limitation, the pulse according to Fig. 2 f is cut out, its width thus due to the delay time of stage 4 and the steepness of the edge the generator 3 is specified in the desired manner set value. Including the pulse width the pulse edge is not exactly equal to the sum of the aforementioned two times, because the Limitation a certain pulse shortening occurs. However, this value can be determined without further ado.

Der Impulsdachabfall ist, wie aus Abb. 2 g ersiehtlieh, mittels der Differentiationsstufe 6 in an sich bekannter Weise einstellbar. Das Differentiationsglied enthält zweckmäßig einen Regelwiderstand und einen Satz Kondensatoren, die bei vorgegebener Länge eines Rechteck- oder Trapezimpulses die Einstellung eines definierten Dachabfalls nach einer Exponentialfunktion ermöglichen.The impulse roof drop is, as can be seen from Fig. 2 g, adjustable by means of the differentiation stage 6 in a manner known per se. The differentiation term suitably contains a variable resistor and a set of capacitors, which for a given length of one Rectangular or trapezoidal impulse the setting of a defined roof slope according to an exponential function enable.

In der letzten Stufe 7 wird schließlich eine, nochmalige Begrenzung, Phasendrehung und Verstärkung mit Amplitudenregelung vorgenommen. Damit sind alle wesentlichen Bestimmungsgrößen eines Rechteckimpulses wie Anstiegszeit, Breite, Abfallzeit, Amplitude und Dachschräge nachbildbar gemacht. Das gleiche gilt für Dreieck- oder Trapezimpulse, wobei für Dreieckimpulse die positiven und negativen Impulse 11 und 12 selbstverständlich ebenfalls Dreieckform aufweisen müssen.In the last stage 7 there is finally a, repeated Limitation, phase shift and amplification made with amplitude control. So are all essential parameters of a rectangular pulse such as rise time, width, fall time, amplitude and sloping ceilings made reproducible. The same applies to triangular or trapezoidal pulses, where for Triangular pulses the positive and negative pulses 11 and 12 naturally also have a triangular shape have to.

Um physikalisch unreale Einstellungen von vornherein zu verhindern, werden zweckmäßig die Einstellelemente für die Impulsbreite und die Anstiegszeit mechanisch entsprechend miteinander gekuppelt.In order to prevent physically unreal settings from the outset, the setting elements are useful for the pulse width and the rise time mechanically coupled with each other accordingly.

Claims

Patent claims:

1. Method for generating pulses, in particular square, trapezoidal or triangular pulses, with adjustable pulse width, amplitude, rise time, fall time and roof pitch, characterized in that initially a rectangular trigger pulse from any control pulse sequence (9) is formed, which has a blocking pulse (10), a positive sawtooth or trapezoidal pulse (11) and via an adjustable delay device (4) a negative sawtooth or Trapezoidal pulse (12) triggers, which when it reaches its specified maximum amplitude initiates the return of the positive sawtooth or trapezoidal pulse, which in turn starts with the Reaching its initial value causes the return of the negative pulse (12) and that then the two sawtooth or trapezoidal pulses are superimposed and fed to a limiter circuit (5) so that, taking into account the limitation that has taken place, the pulse width is inclusive of the pulse edges by selecting the sum of the set delay time accordingly and the rise time of the negative pulse and also the pulse rise and fall time the rise time of the positive or negative sawtooth or trapezoidal pulse is set, while the desired pulse roof pitch and the pulse amplitude in a manner known per se through appropriate adjustment of downstream differentiation elements (6) and amplifier stages (7) can be set.

2. The method according to claim 1, characterized in that the blocking pulse (10) is a square pulse is used, which lasts so long and an undesirable formation of new trigger pulses prevented until all the intended time constant elements have returned to their original values are.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that for the formation of triangular pulses positive or negative sawtooth pulses are used.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that for the formation of rectangular and trapezoidal pulses serve positive and negative trapezoidal pulses, respectively.

5. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1 to 4, characterized in that that a trigger circuit (1) for the formation of the trigger and blocking pulses (9 and 10) to a controllable generator each to generate a positive or negative sawtooth or Trapezoidal pulse (2 and 3), as well as an adjustable pulse delay circuit (4) is that the generator for forming the negative pulses (3) with the other generator (2) and the pulse delay circuit (4) is connected and

that a mixed and Limiter circuit (5) with subsequent adjustable differentiation and amplifier units (6, 7) is connected.

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the trigger circuit (1) Contains a voltage discriminator and a duty cycle generator.

7. Circuit arrangement according to claim 5 and 6, xo characterized in that as a sawtooth generator Miller integrators are used after reaching a predetermined voltage level this will be held.

8. Circuit arrangement according to claim 5 to 7, characterized in that the delay

device (4) a linear sawtooth generator is used.

9. Circuit arrangement according to claim 5 to 8, characterized in that as a mixer and limiter circuit (5) two electron tubes operating on a common anode resistor are provided.

10. Circuit arrangement according to claim 5 to 9, characterized in that the amplifier unit Contains means for phase rotation.

11. Circuit arrangement according to claim 5 to 10, characterized in that the adjusting elements for the pulse width and the rise time are mechanically coupled to each other in such a way that that physically unreal settings cannot be made.

1 sheet of drawings