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Verzögerungsschaltung für elektrische Impulse In der Impulstechnik,
insbesondere in der Technik der datenverarbeitenden Anlagen, benötigt man Schaltungen,
die einen Strom- oder Spannungssprung um eine bestimmte Zeit verzögern. Diese Aufgabe
läßt sich prinzipiell dadurch lösen, daß man eine Integrationsschaltung verwendet.
Der Integrationsvorgang wird durch den zu verzögernden Strom- oder Spannungssprung
ausgelöst. Beim Erreichen einer bestimmten Schranke wird die Integration beendet
und am Ausgang ein Strom- oder Spannungssprung abgegeben. Dieses Prinzip läßt sich
beispielsweise bei monostabilen Kippschaltungen anwenden.
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Die Erfindung betrifft eine einfache Schaltungsanordnung mit sehr
geringem Aufwand, die nach diesem Verzögerungsprinzip arbeitet. Gemäß der Erfindung
sind ein elektronischer Schalter und eine von einem richtungsabhängigen Widerstand
in D:u.rchlaßri.chtung überbrückte Quelle eingeprägten Stroms in Reihe mit einem
Blindwiderstand geschaltet, und das Maß der Änderung des durch den elektronischen
Schalter gesteuerten Stroms und damit die zum Durchlaufen bestimmter Strombereiche
benötigten Zeiträume sind durch die Größe von zusätzlichen Steuerspannungen einstellbar.
Die beim Über- bzw. Unterschreiten des eingeprägten Stroms an dem richtungsabhängigen
Widerstand auftretenden Spannungssprünge bewirken dabei die Weitergabe der Impulse.
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Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der elektronische
Schalter durch einen basisgesteuerten Transistor und der Blindwiderstand durch eine
im Emitterkreis dieses Transistors liegende Induktivität realisiert. Die zusätzlichen
Steuerspannungen sind durch parallel zu der Induktivität und der Basisemitterstrecke
dieses Transistors liegende Spannungen bestimmter Größe und Polarität gegeben.
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Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist in die Kollektorzuleitung
des Transistors ein Widerstand geschaltet und die Basis eines. weiteren die weiterzugebenden
Impulse erzeugenden und als Schalter wirkenden Transistors mit dem Kollektor des
ersten Transistors und der Emitter des weiteren Transisitors mit einem Zwischenpotential
verbunden.
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Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung zur Verzögerung
von negativen Spannungssprüngen. Im Ruhezustand sind der Transistor T 1 und der
Richtleiter D 2 gesperrt (vgl. das Spannungsdiagramm Fig. 2, Zeile a). Der von der
Quelle eingeprägten Stromes Jk abgegebene Strom fließt über den parallel geschalteten
Richtleiter D 1, der die Ausgangsspannung Ua kurzschließt. Wenn im Verlauf der Eingangsspannung
Ue ein negativer Spannungssprung genügender Größe auftritt, so werden der Transistor
T 1 über den Widerstand R 1 und der Richtleiter D 2
durchlässig (Fig.
2, Zeile a). Der nunmehr einsetzende Strom i (Fig. 2, Zeile c) durch die im Emitterkreis
des Transistors T 1 liegende Induktivität L ruft an dieser einen Spannungsabfall
UL hervor, der jedoch die Steuerspannung Us nicht überschreiten kann (Fig. 2, Zeile
b). Damit ist aber auch nach dem Induktionsgesetz die Steilheit des Stromanstiegs
i und damit der bis zum Erreichen des eingeprägten Stroms Jk notwendige Zeitraum
t1 (Fig. 2, Zeile c) festgelegt. Wenn dieser Wert erreicht ist, bricht die Spannung
UL an der Induktivität L zusammen; und am Kollektor des Transistors T 1 und
damit im Verlauf der Ausgangsspannung Ua tritt ein positiver Spannungssprung der
Größe Ub auf (Fig. 2, Zeile d). Der negative Spannungssprung der Eingangsspannung
Ue wird also um die Zeit t1 als positiver Spannungssprung weitergegeben. Soll der
weitergegebene Spannungssprung negativ sein, so kann ein Inverter vorgesehen werden.
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Der folgende positive Spannungssprung im Verlauf der Eingangsspannung
Ue sucht den Transistor T 1
mit der Spannung Ue-Ub zu sperren (Fig. 2, Zeile
a).
Der abnehmende Strom i verursacht jedoch an der Induktivität L eine Gegenspannung,
deren Höhe durch die Sperrspannung Ue-Ub begrenzt ist (Fig. 2, Zeile b). Damit ist
auch die Steilheit des Stromabfalls und damit die sogenannte »Beruhigungszeit« t2
(Fig. 2, Zeile c) gegeben. Der positive Spannungssprung der Eingangsspannung Ue
wird (bei einem idealen Transistor ohne Ladungsträgerspeichereffekt)
nicht
verzögert, da sofort räch Abnehräea des Stromes i der Differenzstrom zwischen
Jk und i düräh den Richtleiter D 1 fließt und damit die Ausgangs= spannung
UR kurzschließt (Fig, 2, Zeile d).
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Die Verzögerdngszeit t 1 errechndt sich zu
Sie kann also durch Verändern des eingeprägten Stromes Jk oder durch Verändern der
Steuerspannung Us geregelt werden: Die Nruhiguhgszeit t 2 errechnet sich zu
Die Sohaliung hach Fig. 1 kann. beispielsweise als Impulsbreitesieb verwendet werden,
da sie alle Impiüse unterdrückt, die kürzer als die Verzögerungszeit sind. Wegen
der Beruhigungszeit t 2 müssen die auszusiebenden Impulse einen Mindestabstand haben,
der größer als die Beruhigungszeit ist.
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Weiterhin kann die Schaltung .als Impulsverstärker verwendet werden;
der die Impulse um die Verzögerungszeit t 1 verkürzt.
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Da die Verzögerungszeit direkt proportional dem Strom Jk und umgekehrt
proportional der Steuerspannung Us ist, kann mit der Schaltung nach Fig. 1 auch
eine steuerbare Verzögerung, von Impulsflanken erreicht werden (Pulsfläilkerimädülätiot).
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Eine einmal. geeichte Schaltung nach Fig. 1 kann auch zu Vergleichszeitmessungen
verwendet werden. Fig. 3 zeigt eine Schaltung gemäß der Erfindung, die es gestattet,
positive und negative Spannungssprünge unabhängig voneinander zu verzögern. Im Ruhezustand
sind der Transistor T 1 und die Richtleiter D 3 gesperrt und der Transistor T 2
leitend. Die Ausgangsspannung Ua ist durch die Eiriitter-Kollektor-Strecke des Transistors
T 2 kurzgeschlossen (Fig. 4, Zeile e) und die gesamte Spannung Üb 2 fällt
am Widerstand R 3 ab. Tritt nunmehr .im Verlauf der Eingangsspannung Ue ein negativer
Spannungssprung genügender Größe auf; so werden der Transistor T 1 über den Widerstand
R 1 und der Richtleiter D 3 durchlässig (Fig. 4, Zeile a), Der einsetzende Strom
i (Fig. 4, Zeile c) ruft an der im Emitterkreis des Transistors T 1 liegenden Induktivtät
L eine Gegenspannung UL hervor (Fig: 4, Zeile b).
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Die Höhe der Gegenspannung UL ist durch die Steuerspannung Us 1 begrenzt.
Damit ist auch die Steilheit des Stromanstiegs i gegeben (Fig. 4; Zeile c). Der
wachsende Stromfluß durch den Transistor T 1 ruft an dem Widerstand R 2 zunächst
keinen wachsenden Spannungsabfall hervor; da sich der Basisstrom des Transistors
T 2 in entsprechendem Maß verringert. Sobald der Basisstrom des Transistors T2 verschwindet,
sperrt dieser Transistor T 2 (Fig. 4, Zeile d), und am Kollektor des Transistors
T 2 und damit im Verlauf der Ausgangsspannung Ua tritt ein negativer Spannungssprung
der Größe U b 2 auf (Fig-. 4, Zeile e).
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Der die Induktivität L, den Transistor T1 und den Widerstand R 2 durchfließende
Strom i steigt nunmehr so lange weiter an, bis die gesamte Spannung Ub 1-i- Ub
2 an dem Widerstand R 2 abfällt (Fig. 4, Zeile c). Zu diesem Zeitpunkt verschwindet
die Spannung UL an der Induktivität L (Fig. 4, Zeile b): Der folgende positive
Spannungssprung im Verlauf der Eingangsspannung Ue versucht den Transistor
T 1
zu sperren. Die Größe dieser Sperrspannung ist durch die über den Richtleiter
D 4 zugeführte Steuerspannung Üs 2 gegeben (Fig. 4, Zeile a). Infolge des sich veii-irigeiöen
gträiinflusses i tritt an der Induktivität L eine Gegenspannung auf, deren Höhe
durch die Größe der Steuerspannung Us2 begrenzt ist (Fig. 4, Zeile b). Nach der
Zeit t 4 (Fig. 4, Zeile e) liegt an dem Transistor T 2 keine Sperrspannung
Uc mehr (Fig. 4; Zeile d); und der Transistor T2 wird wieder durchlässig. Dadurch
wird die Ausgangsspannung Ua kurzgeschlossen (Fig. 4, Zeile e). Der Strom i verringert
sich weiter bis auf den Wert Null. Zu diesem Zeitpunkt verschwindet die Gegenspannung
an der Induktivität L (Fig. 4, Zeile b), und die Schaltung befindet
sieh wieder im Ausgangszustand.
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Wie aus Fg. 4 ersichtlich ist, werden negative Spannungssprünge um
die Zeit t3 und positive Spannungssprünge um die Zeit t4 verzögert. Die Zeit t3
errechnet sich zu
und die Zeit t 4 zu
Die Beruhigungszeit tg (Fig. 4, Zeile c) ist gegeben durch
Sämtliche Zeiten sind nach Maßgabe dieser Formeln einsteilbar, insbesondere durch
Verändern der Steuerspannungen Usi und Us2. Die Schaltung nach Fig. 3 gestattet
es; wie bereits erwähnt, die Vorder-und Rückflanke von Impulsen unabhängig voneinander
zu verzögern. Sie ist deshalb neben den bei Fig. 1 erläuterten Verwendungsmöglichkeiten
besonders für ein Pulsflankenmodulationsverfahren geeignet, bei dem sowohl der Vorder-
als auch der Rückflanke der Impulse ein Übertragungskanal zugeordnet ist.
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Bei Verwendung der Schaltungen nach Fig. 1 und 3 als Relaisersatz
können die Anzugs= bzw. Abfallverzögerungen sehr einfach und genau eingestellt werden.