DE1143543B - Impulsformendes Netzwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein impulsformendes Netzwerk für Einrichtungen der elektrischen Nachrichtentechnik mit einem Transistor in Emitterschaltung, dessen Eingang impulsförmige Spannungen zugeführt sind und dessen Ausgang von den Flanken der S Eingangsimpulse abgeleitete Impulse liefert.

Bei mit impulsförmigen Signalspannungen arbeitenden Einrichtungen und Anlagen der elektrischen Nachrichtentechnik tritt oftmals das Problem auf, aus Impulsflanken kurze Impulse abzuleiten. Die Lösung dieser Aufgabe kann auf verschiedene Weise erfolgen. Meist werden Differenzierglieder verwendet, die beispielsweise aus der Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes bestehen. Zur Lösung der genannten Aufgabe können aber auch kurzgeschlossene Laufzeitketten oder Schaltungen mit gedämpften Parallelschwingkreisen herangezogen werden. Alle diese bekannten Schaltungen weisen ausschließlich passive Schaltelemente auf und haben die Eigenschaft, daß die Energie der abgeleiteten Impulse sehr gering ist. Die geringe Energieausbeute macht es notwendig, daß die neu gewonnenen Impulse zunächst in einem dem impulsformenden Netzwerk nachgeschalteten Verstärker zu verstärken sind, bevor sie weiterverarbeitet werden können. Ferner haben die geschilderten Netzwerke die Eigenschaft, daß die Polarität der abgeleiteten Impulse stets von der Richtung der eingangsseitigen Spannungsänderung abhängig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders einfaches, gleichzeitig verstärkendes impulsformendes Netzwerk für die einleitend geschilderten Zwecke anzugeben, das unter anderem Impulse liefert, deren Polarität unabhängig von der Richtung der eingangsseitigen Spannungsänderung ist.

Für ein impulsformendes Netzwerk mit einem Transistor in Emitterschaltung, dessen Eingang impulsförmige Spannungen zugeführt sind und dessen Ausgang von den Flanken der Eingangsimpulse abgeleitete Impulse liefert, wird erfindungsgemäß die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Emitterzuleitung des Transistors ein Kippwiderstand angeordnet ist und daß der Innenwiderstand der dem Steuereingang des Transistors parallel angeschalteten Spannungsquelle so klein gewählt ist, daß das Netzwerk für jeden Wert der Eingangsspannung stabil ist.

Der Erfindungsgegenstand stellt einen Transistorverstärker dar, der durch den Kippwiderstand in seiner Emitterzuleitung eine in erster Näherung trapezförmige Arbeitskennlinie erhält. In ihm sind gleichsam ein passives impulsformendes Netzwerk und eine die abgeleiteten Impulse verstärkende Einrichtung zu einer Impulsformendes Netzwerk

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. Rudolf Kersten, München,
ist als Erfinder genannt worden

Kombination vereinigt, in der die Wirkungen der Einzelmerkmale zu einer funktionellen Einheit verschmolzen sind. Die vorzugsweise am Kollektor des Transistors abzunehmenden, von der Eingangsspannung abgeleiteten Impulse sind hinsichtlich ihrer Polarität unabhängig von der Richtung der eingangsseitigen Spannungsänderung. Der Erfindungsgegenstand kann daher in vorteilhafter Weise auch als Impulsverdoppler verwendet werden. Der Kippwiderstand wird zweckmäßigerweise durch eine Tunneldiode realisiert.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung noch näher erläutert werden.

In der Fig. 1 ist ein Netzwerk gemäß der Erfindung in Form eines Schaltbildes dargestellt. Es besteht im wesentlichen aus dem Transistor Ts in Emitterschaltung, dessen Emitteranschluß über die Tunneldiode T mit dem Erdbezugspotential verbunden ist. Die Tunneldiode T ist hierbei in Richtung des Emitterstromes Ie gepolt. Der Anschluß B der Basiselektrode des Transistors Ts stellt den eigentlichen Eingang dar. Ihm ist die einseitig geerdete, impulsförmige Spannungen liefernde Spannungsquelle G mit ihrem Innenwiderstand Ri parallel angeschaltet. Die negative Betriebsgleichspannung erhält der Kollektor des Transistors Ts über den Kollektorwiderstand Rc. Die von der Klemmenspannung Ue der Spannungsquelle G bzw. der Basisspannung Ub abgeleiteten und verstärkten Impulse sind am Ausgang A (Spannung Uc) abgenommen.

Mit Rücksicht auf die Stabilität der Schaltung muß der Innenwiderstand Ri der Spannungsquelle G unterhalb eines gewissen Grenzwertes bleiben. In der Fig. 2 ist der Kollektorstrom Ic über der Klemmenspan-

309 509/231

nung — Ue aufgetragen. Der Kollektorstrom, zeigt den für Tunneldioden charakteristischen Verlauf. Mit wachsender Klemmenspannung — Ue steigt der Kollektorstrom Ic zunächst bis zum Maximalwert Icmax an, um anschließend bis zum Minimalwert Ic_mi_n abzufallen. Dem fallenden Kennlinienast schließt sich sodann wieder ein ansteigender Ast an. In dem Diagramm der Fig. 2 ist ein auf dem fallenden Kennlinienteil liegender Punkt IcO — Ub₀ herausgegriffen. Durch diesen Punkt ist einerseits die mit R'_N bezeichnende Tangente und andererseits eine hierzu steiler verlaufende, mit R'i bezeichnete Gerade eingezeichnet. Die Tangente R'_N stellt den auf die Kollektorseite bezogenen negativen Widerstand Rn der Tunneldiode T dar. In gleicher Weise ist R!, der auf die KoI-lektorseite bezogenen Innenwiderstände Ri der Spannungsquelle G. Die Gerade i?,· schneidet bei der Spannung -Ue₀ die Abszisse. Demnach ist die Differenz

C- U_Eo) — (- Ub₀) = Ri · Ib₀,

(I)

wobei Tb₀ der bei der Eingangsspannung Ue₀ fließende Basisstrom Jb bedeutet.

Der auf die Kollektorseite bezogene negative Widerstand Rn der Tunneldiode T wie auch der ebenfalls hierauf bezogene Innenwiderstand Ri der Spannungsquelle ermitteln sich durch eine einfache Rechnung zu

R_n; R₁ = j -Ri. (II) Rückflanke andererseits abgeleiteten, am Ausgang^ auftretenden Impulse (Diagramm .4) haben beide gleiche Polarität. Die Spannungsdifferenz Δ Uc zwischen den beiden Fußpunkten eines Impulses rührt von der kleinen Unsymmetrie der Arbeitskennlinie nach der Fig. 2 her. Die Richtung der Fußpunktsspannungsänderung von der Größe Δ Uc ist bei dem von der Vorderflanke des Eingangsimpulses abgeleiteten Impuls positiv und bei dem von der Rückflanke des Eingangsimpulses abgeleiteten Impuls negativ.

Das Vorzeichen des Differenzenquotienten -——- kann

also in einfacher Weise als Kriterium für die Unterscheidung der jeweils von einem Eingangsimpuls abgeleiteten beiden Impulse verwendet sein.

Die Unabhängigkeit der Polarität der Ausgangsimpulse von der Richtung der eingangsseitigen Spannungsänderung macht die erfindungsgemäße Schaltung, wie bereits erwähnt wurde, auch als Impulsverdoppler geeignet. Unter gewissen Voraussetzungen kann der Erfindungsgegenstand auch zur Impulsverdreifachung benutzt werden. Hierbei ist dem Anschluß B des Transistors Ts eine Folge von dreiecksförmigen Impulsen, vorzugsweise gleichseitige Dreiecksimpulse, zuzuführen, deren Spitzenspannung so groß gewählt ist, daß der Tunneldioden-Transistorverstärker ausreichend weit in den zweiten ansteigenden Ast seiner -—^- - Kennlinie ausgesteuert

(.— UE)

30 wird.

In den Gleichungen II bedeutet β der Stromverstärkungsfaktor des Transistors Ts in der Schaltung nach der Fig. 1. Aus der Fig. 2 kann entnommen werden, daß die Stabilität der erfindungsgemäßen Schaltung nur so lange gewährleistet ist, wie die Widerstandsgerade R', steiler verläuft als die Widerstandsgerade R'_N. Mit den Gleichungen II ergibt sich demnach als Stabilitätsbedingung

Claims (5)

Patentansprüche: 09 + 1) · Rn > Ri. (III) 40 Nur wenn die Ungleichung III erfüllt ist, folgt der Kollektorstrom Ic auch im Bereich des fallenden Kennlinienteils jeder Änderung der Klemmenspannung Ue- Für die praktische Anwendung des Erfindungsgegen-Standes kommt in erster Linie ein Aussteuerbereich des Transistors bis etwa zum Spannungswert — Um in Betracht. Dabei ist es zweckmäßig, die Amplitude der impulsförmigen Klemmenspannung Ue so zu bemessen, daß die am Anschluß B stehende Spannung Ub den im Diagramm nach der Fig. 2 eingetragenen Wert — Um nicht wesentlich unterschreitet. Dann wird nämlich mit jedem eingangsseitig ankommenden Impuls die in erster Näherung trapezförmige Arbeitskennlinie Ts voll durchgesteuert. In der Fig. 3 sind entsprechend dieser Bemessung die einander zugeordneten Spannungen am Anschluß B und am Ausgang^ der Schaltungsanordnung nach der Fig. 1 über der Zeit / untereinander aufgetragen. Die Eingangsspannung ist im Diagramm B hierbei als einzelner Impuls mit der Amplitude — Um dargestellt. Die von seiner Vorderflanke einerseits und seiner

1. Impulsformendes Netzwerk für Einrichtungen der elektrischen Nachrichtentechnik mit einem Transistor in Emitterschaltung, dessen Eingang impulsförmige Spannungen zugeführt sind und dessen Ausgang von den Flanken der Eingangsimpulse abgeleitete Impulse liefert, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Emitterzuleitung des Transistors ein Kippwiderstand angeordnet ist und daß der Innenwiderstand der dem Steuereingang des Transistors parallel angeschalteten Spannungsquelle so klein gewählt ist, daß das Netzwerk für jeden Wert der Eingangsspannung stabil ist.

2. Impulsformendes Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwiderstand der Spannungsquelle kleiner gewählt ist als der negative Widerstand des Kippwiderstandes vermehrt um das Produkt aus dem genannten negativen Widerstand und dem Stromverstärkungsfaktor des Transistors.

3. Impulsformendes Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippwiderstand eine Tunneldiode ist.

4. Impulsformendes Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Impulsverdopplerschaltung.

5. Impulsformendes Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Eingang eine Folge aus dreiecksförmigen Impulsen zugeführt ist, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Impulsverdreifacherschaltung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 309 509/231 2.