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Schaltung zur Auswahl von Impulsen nach ihrer zeitlichen Dauer Die
Erfindung betrifft eine Schaltung zur Auswahl von Impulsen nach ihrer zeitlichen
Dauer, wobei ein zwischen Basis und Emitter eines Transistors liegender Kondensator
im Ruhezustand an einer festgelegten Spannung liegt, bei der sich der Transistor
in dem einen Leitungszustand befindet, und wobei durch jeden Impuls ein Schalter
betätigt wird, welcher den Kondensator über einen Widerstand an eine Spannungsquelle
legt, so daß während der Umladung des Kondensators der Transistor bei einem festgelegten
Spannungswert in den zweiten Leitungszustand kommt.
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Beim Auftreten eines Spannungsimpulses, beispielsweise an Multivibratorausgängen
oder Relaiskontakten, soll durch die Schaltung ein Ausgangsimpuls nur abgegeben
werden, wenn die Dauer des Spannungsimpulses eine festgelegte Zeitdauer überschreitet.
Es ist bekannt, zur Messung der Impulsdauer die Umladung eines RC-Gliedes zu benutzen.
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Dabei wird die Umladung des RC-Gliedes durch den Spannungsimpuls in
an sich bekannter Weise eingeleitet. Die Spannung am Kondensator bestimmt das Basispotential
eines normalerweise gesperrten Transistors. Durch die Umladung des RC-Gliedes ändert
sich die Spannung am Kondensator in der Weise, daß der Transistor leitend wird.
Der Transistor gelangt in den leitenden Zustand, sobald die Kondensatorspannung
einen festgelegten Wert erreicht hat. Die Kondensatorspannung erreicht diesen festgelegten
Wert jeweils nach einer bestimmten Zeit vom Beginn des Impulses gerechnet. Diese
Zeit ist durch die Entladekurve des RC-Gliedes bestimmt.
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Um eine genaue Festlegung der Impulsdauer zu erreichen, muß die Entladekurve
des RC-Gliedes zeitlich konstant sein. Die bei Anwendungen gewünschten Ansprechzeiten
der Schaltung sind oft so groß, daß man recht große Kondensatoren benutzen muß.
Elektrolytkondensatoren sind wenig geeignet, da ihre fertigungsmäßigen Toleranzen
groß sind.
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Außerdem sind sie temperaturempfindlich, und ihre Werte schwanken
zeitlich. Papierkondensatoren haben große Abmessungen, was beispielsweise bei gedruckten
Schaltungen zu räumlichen Schwierigkeiten führt.
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Erfindungsgemäß umgeht man die Schwierigkeiten bisheriger Schaltungen
dadurch, daß zwischen Basis und Kondensator eine Zenerdiode eingeschaltet ist. Wenn
sich die Spannung am Kondensator beim Umladen des RC-Gliedes ändert, so wird in
diesem Falle der Transistor erst leitend, wenn die Spannung am Kondensator die Durchbruchsspannung
der Zenerdiode überschreitet. Man kann daher klei-
nere Kondensatoren und kleinere
Zeitkonstanten benutzen. Dies ist beim Aufbau der Schaltung von großem Vorteil.
Außerdem ist die Entladekurve in dem Bereich, in dem der Transistor geschaltet wird,
steiler, da die Zeitkonstante des RC-Gliedes kleiner ist. Der Schaltzeitpunkt kann
hierdurch mit größerer Präzision festgelegt werden.
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Einzelheiten der Erfindung seien an Hand der Figuren erläutert. Fig.
1 zeigt den prinzipmäßigen Aufbau einer erfindungsgemäßen Schaltung; ein spezielles
Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt; Entladungskunen eines herkömmlichen
und eines erfindungsgemäßen RC-Gliedes sind in Fig. 3 eingetragen.
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Der Kondensator 1 ist im Ruhezustand spannungslos, die Klemme 2 liegt
an Erdpotential, der Transistor 3 ist gesperrt. An Klemme 4 liegt das negative Kollektorpotential
für den Transistor 3. Die Basis liegt über einen hochohmigen Widerstand 13 und der
Klemme 14 an einer positiven Sperrspannung. Wenn der Reststrom des Transistors genügend
klein ist, kann man die Klemme 14 auch an Erdpotential legen. Durch einen Spannungsimpuls
wird der Kontakt 5 beispielsweise durch ein Relais umgelegt, so daß der Kondensator
1 über den Widerstand 6 und den Spannungsteiler 7 von der Spannungsquelle 8 negativ
aufgeladen wird. Der Kondensator 1 erreicht schließlich eine negative Spannung,
die größer ist als die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 9. In dem entsprechenden
Punkt der Entladekurve wird der Transistor 3 leitend und bei der weiteren Aufladung
des Kondensators 1 in den Sättigungszustand durchgesteuert. An der Klemme 12 kann
dann ein Ausgangssignal abgenommen werden.
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Fig. 2 zeigt eine spezielle Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Schaltung. Im Ruhezustand ist der Transistor 10 leitend. Der Kondensator 1 ist damit
im wesentlichen spannungslos und der Transistor 3 gesperrt. Ein positiver Spannungsimpuls
am Eingang 11 sperrt den Transistor 10. Es beginnt nun die negative Aufladung des
Kondensators 1 in vorbeschriebener Weise. Sobald die Spannung am Kondensatorl größer
ist als die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 9, wird der Transistor 3 leitend.
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In Fig. 3 zeigt die ausgezogene Kurve a die Ladekurve eines RC-Gliedes
in herkömmlicher Bauart mit großer Zeitkonstante1. Beim Auftreten eines Spannungsimpulses
beginnt die Ladung des RC-Gliedes.
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Nach der Zeit T erreicht die Spannung am Kondensator den Wert U. Bei
diesem Spannungswert wird der Transistor 3 leitend. Die Spannung am Kondensator
nimmt weiter zu. Nach einer Zeit tal hat die Spannung um den Wert d U zugenommen.
Der Transistor befindet sich dann im Sättigungsgebiet.
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Die Kurve b zeigt die Ladung eines RC-Gliedes mit durch die Erfindung
ermöglichter kleinerer ZeitkonstanteT2. Der Transistor 3 wird in diesem Fall erst
leitend, wenn die Spannung am Kondensator größer ist als UO = Ul + Uz, wobei U2
die Durchbruchsspannung der Zenerdiode bedeutet. Obwohl die Zeitkonstante r, wesentlich
kleiner ist als die Zeitkonstante 71 wird der Transistor im selben Zeitpunkt T geschaltet.
Weiterhin ist dieser Einschaltzeitpunkt T wesentlich genauer festgelegt, da in Punkts
die Kurve b eine größere Steilheit als die Kurve a aufweist. Bei Verwendung einer
erfindungsgemäßen Schaltung wird der Transistor 3 in der wesentlich kürzeren Zeit
t2 durchgesteuert. Dies ist für den Betrieb einer derartigen Schaltung sehr günstig.
Sobald die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 9 erreicht ist, folgt allerdings die
Ladekurve nicht mehr der in
Fig. 3 eingezeichneten Exponentialfunktion, da dann über
die Basisstrecke ein Strom fließt.
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Das Ausführungsbeispiel beschreibt die Verwendung eines (pnp)-Transistors.
Die Schaltung ist in entsprechender Weise bei der Benutzung eines (npn)-Transistors
oder einer Röhre verwendbar. In anderer Weise kann der Transistor 3 im Ruhezustand
leitend sein und durch die Umladung des Kondensators gesperrt werden.
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Die erfindungsgemäße Schaltung erlaubt die Verwendung kleinerer Kondensatoren
zur Erreichung einer ebenso großen Schaltzeit wie bei herkömmlichen Schaltungen.
Durch die Benutzung einer Zenerdiode wird der Schaltzeitpunkt verändert. Man kann
daher steilere Entladekurven benutzen, wodurch sich die Einschaltzeit genauer festlegen
läßt.
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Die erfindungsgemäße Schaltung ist überall dort anwendbar, wo ein
Ausgangsimpuls jeweils dann abgegeben werden soll, wenn der Eingangsimpuls eine
festgelegte Zeitdauer überschreitet.