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Schaltungsanordnung zur Verbreiterung und Verzögerung von Impulsen
unterVerwendung von Magnetkernen mit nahezu rechteckförmiger Hystereseschleife in
der Nachrichtentechnik Bei der Umpolung eines Magnetkernes mit nahezu rechteckförmiger
Hystereseschleife wird in einer Ausgangs- oder Lesewicklung ein Spannungsimpuls
induziert, dessen Dauer von der Umpolzeit des Magnetkernes und dessen Amplitude
von der Geschwindigkeit, mit welcher das zur Umpolung erforderliche Feld aufgebaut
wird, bestimmt werden. Die Umpolzeit ist eine Funktion des Kernmaterials und wird
in Datenbrättern für Magnetkerne unter der Voraussetzung des Leerlaufes der Ausgangs-
oder Lesewicklung angegeben.
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In datenverarbeitenden Anlagen besteht im allgemeinen zwecks Erzielung
hoher Arbeitsgeschwindigkeiten in den mit Magnetkernen bestückten AnlagetMen ein
Interesse an kürz--n Umpolzeiten. Daneben ist jedoch eine Reihe von Fällen,
insbesondere in halbelektronischen Systemen, bekannt, in welchen die Erzeugung von
Impulsen größerer Breite erforderlich ist, um beispielsweise für die zum Ansprechen
eines Relais erforderliche Zeit einen Impuls geringer Breite wirksam zu halten.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Verwendung von monostabilen Multivibratoren mit
einstellbarer Auslenkzeit bekannt und weit verbreitet.
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Durch die Erfindung soll eine Schaltung geschaffen werden, welche
den gleichen Verzögerungseffekt mit einem geringeren Aufwand erreicht.
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Es ist auch bereits eine Schaltungsanordnung (deutsches Patent
1002 391) mit einem Magnetkern nahezu rechteckförmiger Hystereseschleife
bekannt, welche der Erzeugung von Rechteckimpulsen dient, deren Breite durch einen
Vonnagnetisierungsstrom einstellbar ist. Der genannte Magnetkern trägt dabei insgesamt
drei Wicklungen, nämlich eine Eingangs-, eine Vormagnetisierungs- und eine Ausgangs-
oder Lesewicklung. Die Vormagnetisierung erzeugt in dem Magnetkern ein Magnetfeld,
welches mindestens gleich der Koerzitivkraft des Magnetkernes ist, während das durch
den Eingangsimpuls im Magnetkern hervorgerufene Magnetfeld mindestens den doppelten
Betrag der Koerzitivkraft des Magnetkernes erreichen, aber die umgekehrte Richtung
aufweisen muß.
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Es zeigt sich jedoch, daß die erzielbare Impuls-breite nicht
linear von der Vormagnetisierung abhängt. Vielmehr besteht zwischen beiden Größen
ein komplizierter funktionaler Zusammenhang. Wegen der leichteren Einstellbarkeit
soll demgegenüber die Verbreiterung der Ausgangsimpulse, durch die er-findungsgemäße
Schaltung linear von einer Zusatzgröße abhängen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß zur Einstellung der
Breite der Ausgangs- oder Leseimpulse bei einem konstanten Vormagnetisierungsfeld
die Belastung der Ausgangs- oder Lesewicklung geändert wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird
der Ausgangsimpuls unmittelbar der Basiselektrode eines als Gleichstromverstärker
wirkenden Transistors zugeführt, der an einem Lastwiderstand im Emitter-Kollektor-Kreis
einen Spannungsabfall gewünschter Höhe erzeugt. Der Verzögerungseffekt der erfindungsgemäßen
Schaltanordnung wird durch die nichtlineare Eingangswiderstandsehrakteristik dieser
Gleichstromverstärkerstufe vorteilhaft beeinflußt.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens wird an Hand der-
Zeichnung erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Verzögerungsschaltung unter Verwendung
eines Magnetkernes mit drei Wicklungen, Fig. 2 die Abhängigkeit der Ausgangs- oder
Leseimpulse von der AW-Zahl der Vormagnetisierungswicklung, Fig. 3 die Abhängigkeit
der Ausgangs- oder Leseimpulse von der AW-Zahl der Ausgangs- oder Lesewicklung.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltanordnung werden der Basiselektrode
des Transistors Trl über die Klemme E Eingangsimpulse geeigneter Art zugeführt,
durch welche der TransistorTrl leitfähig gesteuert werden kann.
In
dem Ausgangskreis dieses als Gleichstromverstärker geschalteten Transistors Trl
liegt die Eingangs- oder Treiberwicklung Wl des Magnetkernes sowie der Begrenzungswiderstand
RT. über die Wicklung W2 fließt ein mittels Regelwiderstand Rv einstellbarer Strom.
über die Ausgangs- oder Lesewicklung W3 wird die Verstärkerstufe Tr2 ausgesteuert.
Am Lastwiderstand RL im Ausgangskreis dieser TransistorverstärkeTstufe Tr2 werden
die Ausgängs- oder Leseimpulse abgenommen.
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Bei der nun folgenden Beschreibung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen
Verzögerungsschaltung wird vorausgesetzt, daß es sich bei den Steuerimpulsen um
solche eingeprägten Stromes handelt.
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Durch die Wirkung der Vorraagnetisierungserregung (Wicklung W2) befindet
sich der Magnetkern zunächst in seinem einen Sättigungszustand, z. B. im Zustand
negativer Sättigungsinduktion. Ein Steuerimpuls der Amplitude, die im Magnetkern
die entgegengesetzte Sättigung, z. B. die positive Sättigungsinduktion erzeugt,
und der Dauer, die minde#-stens der Leerlaufumpolzeit des Magnetkernes entspricht,
wird nunmehr in der Wicklung Wl wirksam. Dieser Impuls ist so bemessen, daß die
Ummagnetisierung des Magnetkernes sichergestellt ist. Der Wicklungssinn der Ausgangs-
oder Lesewicklung W3 ist so gewählt, daß der hierbei induzierte Spannungsimpuls
den Transistor Tr2 nicht auszusteuem vermag.
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Unmittelbar nach Abklingen des Steuerimpulses wird der Magnetkern
durch die Wirkung des Vormagnatisierungsstromes (Wicklung(W2) wieder in den Ausgangszustand,
z. B. in den Zustand negativer Sättigungsindukation ummagnetisiert. Bei diesem Ummagaetisierungsvorgang
wird in der Ausgangs-oder Lesewicklung W3 ein Impuls solcher Polarität induziert,
daß der Transistor Tr2 ausgesteuert wird. Die Dauer des durch den Transistor Ti-
2 verstärkten Impulses beträgt ein Vierfaches der Leerlaufumpolzeit und ist abhängig
von der Ampere-Windungszahl der Ausgangs- oder Lesewicklung W3. Durch die Wirkung
der Gegeninduktion, hervorgerufen durch den Stromfluß in der Ausgangs- oder Lesewicklung
W3, wird die den Magnetkern in seine ursprüngliche Sättigungslage zurückstellende
Vormagnetisierungserregung teilweise. kompensiert, so daß eine entsprechende Zeit
vergeht, bis sich die Wirkung des Vormagnetisierungsstromes (Wicklung W2) durchgesetzt
hat. Ist in der Vormagnetisierungswicklung W2 nicht ein Dauerstrom, sondern ein
Vormagnetisierungsimpuls wirksam, so kann der Ausgangs- oder Useimpuls (Wicklung
W3) maximal die Dauer bis zum Abklingen des Vormagnetisierungsimpulses erreichen.
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Der Ausgangs- oder Leseimpuls in der Wicklung W3 wird also erst dann
wirksam, wenn der Steuerimpuls (Wicklung W 1) bereits abgeklungen ist. Seine
Dauer ist erheblich größer als die Leerlaufumpolzeit des Magnetkernes, die von der
Steuerimpulsamplitude beeinflußt wird. An einem gewöhnlichen Eisentransforrnator
können diese Vorgänge, für welche eine rechteckförmige Hystereseschleife Voraussetzung
ist, selbstverständlich nicht auftreten.
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Die Verzögerungswirkung infolge Gegeninduktion nimmt mit zunehmender
Belastung der Ausgangs-oder Lesewicklung W3 zu; ebenso mit zunehmender Windungszahl
dieser Wicklung W3. Die Abhängigkeit der Impulsdauer von der Ampere-Windungszahl
der Ausgangs- oder Lesewicklung W 3 ist in der Fig. 3
dargestellt.
Mittels der mit Regelwiderstand Rv einstellbaren Vormagaetisierung durch die Wicklung
W2 wird die Dauer des Ausgangs- oder Leseimpulses (Wicklung W3) ebenfalls beeinflußt.
Die Abhängigkeit der Ausgangs- oder Leseimpulsbreite von der Vormagnetisierung ist
in Fig. 2 dargestellt.
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Die in den Datenblättern angegebene Leerlaufumpolzeit des den Messungen
zugrunde liegenden Magnetkemes beträgt 10 #ts.
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Der Erfindungsgedanke ist nicht auf das angegebene Beispiel beschränkt.
Es ist vielmehr möglich, das beschriebene Schaltungsprinzip zur Ansteuerung eines
Schieberegisters über zwei Schiebeleitungen zu verwenden, wobei die beschriebene
Schaltungsanordnung die Funktion eines Ausgangsübertragers und eines Impulsformers
zugleich übernimmt. Die gegensinnigen Eingangswicklungen sind in diesem Falle mit
den Kollektoren einer bistabilen Flip-Flop-Stufe zu verbinden, während an den gegensinnigen
Ausgangswicklungen Ausgangs- oder Leseimpulse wechselweise jeweils Treibertransistoren
leitfähig schalten.