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Monostabiler Sperrschwinger Die Erfindung betrifft einen monostabilen
Sperrschwinger mit Rückkopplungsübertrager, dessen Kern eine rechteckige Hystereseschleife
aufweist und während des. Rückkopplungsvorganges von seinem ersten in seinen zweiten
und nach Beendigung des Rückkopplungsvorganges mittels einer Rückstellwicklung wieder
in seinen ersten magnetischen Zustand übergeführt wird.
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Monostabile Sperrschwinger werden in bekannter Weise dazu benutzt,
Impulse zu erzeugen. Insbesondere dienen sie der Neuformung verflachter Impulse
hinsichtlich Amplitude und Impulsbreite. Sie bestehen im wesentlichen aus einem
Schaltglied, z. B. einem Transistor, und einem Rückkopplungsübertrager. Zur Erzeugung
eines definierten Impulses am Ausgang wird dem Transistor ein Steuerimpuls zugeführt.
Während der Dauer des Steuerimpulses führt der Transistor über eine Wicklung des
Rückkopplungsübertragers Strom und magnetisiert den Kern dieses übertragers um.
Während der Ummagnetisierung des Kernes wird der Transistor über eine Rückkopplungswicklung
stromführend gehalten, bis der Kern in den Sättigungszustand gelangt. Sobald der
Sättigungszustand erreicht ist, setzt die Rückkopplung aus, und der Transistor wird
stromlos. Bevor der Sperrschwinger zur Abgabe eines weiteren Ausgangsimpulses angestoßen
werden kann, ist es notwendig, daß der Kern in seinen Ausgangszustand zurückfällt
oder zurückgestellt wird.
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Bei Verwendung eines Kernes mit weichmagnetischem Material, also mit
nicht rechteckförmiger Hystereseschleife, fällt der Kern selbsttätig in seinen Ausgangszustand
zurück. Die Form des abgegebenen Ausgangsimpulses ist bei Verwendung dieses Kernes
meist unbefriedigend. Zur Vermeidung dieses Mangels ist es bekannt, den Rückkopplungsübertrager
mit einem Kern mit rechteckförmiger Hystereseschleife zu versehen, so daß der Sperrschwinger
einen Impuls mit definierter Impulsdauer abgibt.
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Als Nachteil erweist sich die Tatsache, daß Kerne aus hartmagnetischem
Material nach dem Umklappen in einen Sättigungszustand nicht selbsttätig in ihren
zur Anregung eines erneuten Ausgangsimpulses erforderlichen Ausgangszustand zurückfallen.
Bei den bisher bekannten Schaltungen, die einen Kern mit rechteckiger Hystereseschleife
für den Rückkopplungsübertrager aufweisen, erfolgt die Rückstellung des Kernes nach
der Impulsabgabe entweder durch einen getrennt erzeugten Rückstellimpuls oder durch
eine statische Vormagnetisierung des Kernes über eine gesonderte Wicklung. Im ersten
Fall wird aber zusätzlich ein weiterer Impulsgeber für den Rückstellimpuls benötigt,
im zweiten Fall wird die Empfindlichkeit des Sperrschwingers durch die Vormagnetisierung
stark vermindert. Diese Nachteile, geringe Empfindlichkeit bzw. erheblicher technischer
Aufwand, werden durch die Erfindung mit einfachen Mitteln vermieden.
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, einen monostabilen Sperrschwinger
mit Rückkopplungsübertrager, dessen Kern eine rechteckige Hystereseschleife aufweist
und während des Rückkopplungsvorganges von seinem .ersten in seinen zweiten und
nach Beendigung des Rückkopplungsvorganges mittels einer Rückstellwicklung wieder
in seinen ersten magnetischen Zustand übergeführt wird, so aufzubauen, d'aß die
Rückstellung in den ersten magnetischen Zustand durch eine vom Sperrschwinger gesteuerte
Umladung eines Energiespeichers erfolgt. Als besonders vorteilhaft erweist sich
als Energiespeicher ein Kondensator, der in Reihe mit der Rückstellwicklung parallel
zur Arbeitsstrecke des Sperrschwingers geschaltet wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt. sich durch die Einschaltung
der Primärwicklung eines übertragers in die Stromzuführung und Verbindung der Sekundärwicklung
mit der Rückstellwicklung über eine für den Rückstellstro-m in Durchlaßrichtung
gepolte Diode.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich durch
die an Hand der Zeichnung erfolgende Beschreibung. Es zeigt Fig. 1 einen monostabilen
Sperrschwinger mit hartmagnetischem Kern, dessen Rückstellung mit Hilfe eines Kondensators
erfolgt, Fig. 2 einen monostabilen Sperrschwinger; dessen Rückstellung mit Hilfe
eines weiteren Übertragers mit hartmagnetischem Kernmaterial erzielt wird, Fig.
1 a und 2 a charakteristische Spannungs- und Stromverläufe, wie sie in Schaltungen
gemäß Fig: 1 und 2 vorkommen, Fig.2b eine Hystereseschlenfe eines hartmagnetischen
Magnetkernes.
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Der monostabile Sperrschwinger in Fig. 1 besteht im wesentlichen aus
dem als Schaltglied verwendeten Transistor Tr, in dessen Kollektorkreis eine Wicklung
2 des Rückkopplungsübertragers ü 1 und die zu schaltende Last L liegt. Die Last
besteht z. B. aus umzumagnetisierenden Schaltkernen oder Kernen für logische Verknüpfungen.
Im Ruhezustand des Sperrschwingers führt der Transistor Tr keinen Strom, sämtliche
Wicklungen" des Rückkopplungsübertragers 01 sind stromlos. Der Magnetkern
befindet sich in einem Magnetisierungszustand, der dem unteren Remanenzpunkt entspricht.
Der Kondensator C 2 ist auf die Stromversorgungsspannung Uc2 = - U aufgeladen
(Verlauf der Strom- und Spannungsgrößen s. Fig.1 a).
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Ein über die Diode D 1 und die Wicklung 1 des Rückkopplungsübertragers
fll ankommender Impuls 1e erzeugt in der Wicklung 3 einen Steuerimpuls, der über
den Widerstand R 1 bzw. die Kapazität C 1 der Steuerstrecke des Transistors Tr zugeführt
wird. Infolgedessen wird der Transistor Tr leitend, und durch den durch die Wicklung
2 fließenden Strom 1c erfolgt eine Magnetisierung des Magnetkernes bis zum rechten
unteren Knickpunkt der Hystereseschleife. Beim Erreichen des irreversiblen Teiles
der Hystereseschleife setzt über die Wicklungen 2 und 3 die Rückkopplung ein, so
daß der Kern in seinen oberen magnetischen Sättigungszustand umgeschaltet wird.
Nun setzt die Rückkopplung aus, und der Transistor geht in den sperrenden Zustand
über. Die Zeitdauer des Umschaltvorganges des Magnetkernes bestimmt die Dauer des
vom Sperschwinger abgegebenen Impulses. Der Kollektorstrom 1c wird durch die Widerstände
R 2 und R 3 begrenzt. Ohne weitere Maßnahmen würde nun der Magnetkern in dem oberen
Remanenzpunkt entsprechenden Magnetisierungszustand bleiben. Ein weiterer auf den
Eingang des Sperrschwingers gegebener Steuerimpuls bliebe ohne Wirkung. Während
des Rückkopplungsvorganges, also während der Dauer des Leitzustandes. des Transistors
Tr, hat sich aber der ursprüngliche auf die Spannung Uc2 = - U aufgeladene
Kondensator C 2 über den Transistor, die Last L und den Widerstand R 2 teilweise
entladen. Nach Abklingen des Rückkopplungsvorganges, also im Sperrzustand des Transistors,
lädt sich der Kondensator C 2 über den Widerstand R 3 und die Wicklung 4 wieder
auf die Spannung - U auf. Der über die Wicklung 4 fließende Ladestrom 1c2 erzeugt
ein solches Magnetfeld; daß der Kern in seinen ursprünglichen magnetischen Zustand
(unterer Remanenzpunkt) zurückgeklappt wird und der Sperrschwinger wieder funktionsfähig
ist.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Rückstellung
des Magnetkernes nach erfolgter Impulsabgabe mittels eines zusätzlichen Übertragers
Ü2 bewerkstelligt. Die Arbeitsweise des Sperrschwingers bleibt dieselbe. Der Verlauf
der Spannungen und Ströme ist aus Fig. 2.a zu ersehen. Ein Steuerimpulsle erzeugt
einenKollektorstromimpulslc.
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In Reihe zur Last L liegt die Primärwicklung 5 eines Übertragers,
hier ebenfalls mit einem Kern mit rechteckförmiger Hystereseschleife versehen, an
dessen Sekundärwicklung 6 die während der Dauer des Impulses 1c zum Aufbau des magnetischen
Feldes aufgewendete Energie nach Impulsende als Sekundärspannung U2 wirksam
wird. Diese Spannung U2 erzeugt über den Widerstand R 4, die Rückstellwick-Jung
4 und die nun in Durchlaßrichtung gepolte Diode den zur Rückstellung des Kernes
des Rückkopplungsübertragers Ü1 erforderlichen Rückstellstromlr.
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Die rechteckförmige Hystereseschleife des Kernes des Übertragers Ü2
gestattet gleichzeitig eine wirksame Kollektorstrombegrenzung. Voraussetzung für
seine Verwendung ist, daß seine Schaltzeit größer ist als die des Rückkopplungsübertragers
Ü1. Die Rückstellung des Übertragers Ü2 erfolgt in bekannter Weise durch eine statische
Vormagnetisierung des Kernes über eine Wicklung 7.
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In Fig. 2b sind schematisch die beiden Schaltstellungen des Kernes
Ü2 angegeben. In seiner Ruhestellung »0« wird der Kern durch den Vormagnetisierungsstrom
1v gehalten. Beim Ansprechen des Sperrschwingers wird der Kern durch den Kollektorstrom
I c in die Stellung »A« gebracht, wobei eine Zunahme des Kollektorstromes
1c lediglich um AIc, entsprechend der Neigung der Hystereseschleife, auftreten kann.
Nach Beendigung des Vorganges klappt der Kern infolge derVormagnetisierunglv wieder
in seine Ruhestellung »0« zurück.
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An Stelle des hartmagnetischen kann auch ein weichmagnetisches Material
für den Kern des Übertragers Ü2 verwendet werden. Es entfällt dann die statische
Vormagnetisierung. Zur Kollektorstrombegrenzung kann dann, wie im Ausführungsbeispiel
in Fig. 1 gezeigt, ein Widerstand R 2 in den Stromkreis eingeschaltet werden. Allerdings
wird bei Verwendung eines weichmagnetischen Kernes die Impulsform des Kollektorstromes
in manchen Fällen nicht befriedigen.