DE1149746B - Elektronischer Impulsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Impulsschalter, bei dem die Sperrung des Schalters durch Umkehr der Elektrodenspannung in einer elektronischen Schaltstufe der Anordnung erfolgt und unter Anwendung eines mit Energiespeicherung arbeitenden Impulsgenerators (Verzögerungsleitungsgenerator, Generator mit kapazitiver Speicherung) zur Abgabe von Impulsen mit konstantem Spannungszeitprodukt an eine im wesentlichen induktive Belastung.

Insbesondere richtet sich die Erfindung auf einen elektronischen Impulsschalter für ein Verschiebel·- register, welches aus sättigungsfähigen Magnetkernen besteht, die in bestimmter Reihenfolge impulsmäßig angesteuert werden müssen. Ein erfindungsgemäßer elektronischer Impulsschalter kann aber auch bei logischen Schaltungen mit Magnetkernen oder derartigen Verteilerschaltungen Anwendung finden, die ebenfalls für den elektronischen Impulsschalter eine im wesentlichen induktive Belastung darstellen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht die Anwendung einer Verzögerungsleitung zur Energiespeicherung im Impulsgenerator vor, wobei die zur Anwendung gelangende Sohaltstufe zweckmäßigerweise eine sogenannte »latching«-Schaltstufe ist.

Unter einer »latching«-Schaltung (USA.-Patent 2 628 309) versteht man eine bistabile Multivibratorschaltung, in der eine Triode in Kathodenverstärkerschaltung zur Rückkopplung von der Ausgangselektrode der einen Triode der Multivibratorschaltung auf die Eingangselektrode der anderen Triode der Schaltung Anwendung findet. Zur Einleitung eines Kippvorganges wird ein positiver Spannungsimpuls der Steuerelektrode der ersten Triode der Multivibratorschaltung zugeführt, wobei die im RückkopplungSrzweig liegende Kathodenverstärkertriode stromführend wird und den neuen Kippzustand aufrechterhält. Zum Rückkippen wird die Kathodenverstärkertriode gesperrt. Bei Schaltungen der vorstehend erörterten Art, bei denen ein Impuls eines bestimmten Spannungszeitproduktes dem induktiven Verbraucher zugeführt werden soll, um eine Ummagnetisierung des Magnetkernes zu bewirken, können sich hinsichtlich des vom Verbraucher benötigten Spannungszeitproduktes Störungen durch Schwankungen der Temperatur des Verbrauchers ergeben.

Die Erfindung betrifft einen in dieser Hinsicht betriebssicheren elektronischen Impulsschalter, bei dem die Sperrung des Schalters durch Umkehr der Elektrodenspannung einer elektronischen Schaltstufe der Anordnung erfolgt und unter Anwendung eines mit Energiespeicherung arbeitenden Impulsgenerators, Elektronischer Impulsschalter

Anmelder:

AMP Incorporated,

Harrisburg, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,
München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. Juli 1959 (Nr. 829 456)

Howard Miller Zeidler, Palo Alto, Calif. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

z. B. eineis Verzögerungsleitungsgenerators oder eines Generators mit kapazitiver Speicherung, zur Abgabe von Impulsen mit konstantem Spannungszeitprodükt an eine im wesentlichen induktive Belastung und kennzeichnet sich dadurch, daß eine Induktivität parallel zu den Eingangsklemmen des Belastungskreises geschaltet ist und ein den Ausgangsklemmen der Schaltstufe entnommener Impuls über ein Verzögegerungsmittel und vorzugsweise über einen Verstärker den Ausgangsklemmen der Schaltstufe mit einer Polarität zugeführt wird, welche der Polarität der Sperrspannung der Schaltstufe entspricht und ferner dadurch, daß die Zeitverzögerung der Zeitverzögerungsmittel derart ist, daß, während die parallel zu den Eingangsklemmen der Belastung angeordnete Induktivität sich noch in ihrem gesättigten Zustand befindet, das Sperren der Schaltstufe stattfindet.
Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung bestimmt der parallel zu den Eingangsklemmen des Belastungskreises geschaltete Magnetkern das Spannungszeitprodukt, indem dieser Magnetkern, wenn er seinen Sättigungszustand erreicht hat, ein Signal für die Beendigung des zur Umsteuerung der Magnetkerne des Verbrauchers dienenden Impulses gibt, worauf der genannte Magnetkern wieder in seinen Ruhezustand zurückgebracht wird. Es kann sich aber ergeben, daß der Übergang des genannten Magnetkernes eine Spannung in der Erregerwicklung desselben, welche die Arbeitsweise der in dem Impulsschalter vorgesehenen elektronischen Schaltstufe beeinträchtigen kann erzeugt.

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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung derartiger gegebenen Wert. Der Kern 34 hat dieselben charaktestörender Rückwirkungen dadurch, daß ein zusatz- ristischen Eigenschaften wie die Kerne des Belicher Sperrimpuls unter Anwendung von Zeitverzöge- lastungskreises und unterliegt denselben Bedingungen rungsmitteln aus dem Eingangskreis der elektroni- seiner Umgebung wie die Kerne des Belastungsschen Schaltstufe abgeleitet wird und ihrem Eingangs- 5 kreises.

kreis im Sinne einer Sperrspannung zugeführt wird, Fig. 2 zeigt die Spannungskurven, die sich im Beso daß ein Sperren der genannten Sohaltstufe bereits trieb bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ergeben. Der stattfindet, während die parallel zu den Eingangs- den Vorgang auslösende Impuls wird von der Spanklemmen des Belästungskreises vorgesehene Magnet- nungsquele 20 im Zeitpunkt 0 geliefert, wie dies die kernspule sich noch in ihrem gesättigten Zustand io Kurve 50 der Fig. 2 zeigt; dadurch wird die Schaltbefindet, stufe 18 eingeschaltet. Die erste Verzögerungsstufe

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter 16, welche von der Spannungsquelle 10 über den

Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Von den Widerstand 14 aufgeladen wurde, liefert die gespei-

Figuren zeigt cherte Energie an die Belastung während einer Zeit-

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen ig spanne, welche gleich der doppelten Verzögerungszeit

Anordnung, der ersten Verzögerungsstufe 16 ist. Dies ist durch die

Fig. 2 Spannungskurven, die sich an verschiedenen Kurvenform 52 wiedergegeben, welche von der Span-Stellen der in Fig. 1 dargestellten Schaltung ergeben. nung F₁ auf den Wert 0 übergeht innerhalb eines Zeit-

Eine Spannungsquelle 10 liefert an die Eingangs- intervalles 2D₁, welches im Zeitpunkt 0 beginnt. Die

klemmen 12^4 und 12 5 eine konstante Gleichspan- 20 Spannung an den Eingangsklemmen der Verzöge-

nung. Die Klemme 12 A führt zu einer Serienimpe- rungsstufel6 ist F₁ und an den Ausgangsklemmen F₂.

danz 14. Ein erster zeitverzögemder speichernder Wenn nur ein aus einem Widerstand bestehender

Kreis 16 ist mit seinen Eingangsklemmen an den Belastungskreis an die Ausgangsklemmen des ersten

Widerstand 14 und die Klemmen 125 angeschaltet. Verzögerungskreises 16 angeschaltet wäre, so würde

Der Widerstand 14 hat einen hohen Widerstandswert 25 die sich an der Belastung ausbildende Spannung eine

verglichen mit dem Wellenwiderstand der Verzöge- Rechteckimpulsspannung der Dauer 2D₁ sein. Da

rungsstufe 16. Dieser erste zeitverzögernde Strom- aber der Kern 34 und die Steuerwicklung 36 an die

kreis ist eine als Impulsquelle wirkende Verzögerungs- Ausgangsklemmen 32 A und 32B angeschaltet sind,

leitung, die den Belastungskreis entladen wird. bewirkt der die Steuerwicklung 36 durchfließende

Das Ausgangssignal der ersten Verzögerungsstufe 30 Strom, daß dieser Kern nach dem Verstreichen einiger 16 wird einer elektronischen Schaltstufe 18 des Voltmikrosekunden gesättigt wird, wobei diese Zeit- »latching«-Types zugeführt. Eine Stufe 20 erzeugt spanne durch die Größe und die charakteristischen Steuerimpulse zum Schließen der Schaltstufe 18. Die Eigenschaften des Kernes und der Wicklung 36 be-Schaltstufe 18 kann beispielsweise ein Thyratron oder stimmt sind. In diesem Zeitpunkt besteht praktisch ein Thyratrontransistor sein. Die Eigenschaften 35 ein Kurzschluß für die Ausgangswicklung des ersten solcher Schaltstufen sind bekannt; es fließt nur ein sehr Verzögerungskreises, wodurch beträchtlich die Spankleiner Strom durch die Schaltstufe, bis ein Steuer- nung F₄ an den beiden Ausgangsklemmen 32,4 und impuls der Steuerelektrode zugeführt ist, worauf 32 B reduziert wird. Die Dauer des Spannungs-Strom durch die Sohaltstufe fließt, bis das Potential impulses F₄ und die Spannung selbst ist durch die an derselben sich auf einen vom Charakter der Schalt- 40 Kurve 54 wiedergegeben. Es ist zu beachten, daß die stufe abhängenden Wert verringert. erforderlichen Voltmikrosekunden, durch welche die

Die Schaltstufe 18 ist über eine Diode 22 an die Kerne des Belastungskreises in ihren Zustand magne-Primärwicklung 24 eines Transformators 26 ge- tischer Remanenz gebracht werden, im wesentlichen schaltet. Die Sekundärwicklung 28 des Transformators gleich dem Produkt von T und F₄ sind,
ist an die Eingangsklemmen einer zweiten Zeitver- 45 Der von der ersten Verzögerungsstufe 16 über die zögerungsstufe 30 angeschaltet, deren Verzögerungs- elektronische Schaltstufe 18 gelieferte Strom hält zeit größer ist als die der ersten Verzögerungsstufe. weiter den Magnetkern 34 im Zustand der Sättigung. Das Ausgangssignal der Stufe 30 wird den beiden Am Ende des Intervalles 2D₁ ist die Energie, welche Klemmen 30,4 und 325 des Belastungskreises züge- zuvor in der ersten Verzögerungsstufe gespeichert führt. Die Wicklung 24 ist ebenfalls an die Klemme 50 war, verbraucht; in diesem Zeitpunkt würde der Kern 32,4 des Belastungskreises angeschlossen. Ein 34 das Bestreben haben, durch den der Löschwick-Magnetkern 34, der zwei magnetische Remanenz- lung 38 an den Klemmen 12 A und 12 B zurückgeführzustände hat, ist induktiv mit der an den Klemmen ten Strom, gelöscht zu werden. Wenn aber sofort ein 32 A und 32 β liegenden Steuerwicklung 36 gekop- Löschen stattfinden würde, würde in der Steuerwickpelt. Eine Löschwicklung 38 ist induktiv mit dem 55 lung 36 eine Spannung induziert, die zur Folge hätte, Kern 34 gekoppelt und über einen Widerstand 40 an daß die Schaltstufe 18 in ihrem Einschaltzustand gedie Eingangsklemmen 12 A und 12 B angeschaltet. halten würde. Es muß daher das Löschen des ge-Der Belastungskreis besteht aus den Widerständen R₁, nannten Kernes verzögert werden, damit der erste 2?₂ . .. R_n, welchen Impulse nacheinander von einem Verzögerungskreis 16 für den nächsten Arbeitszyklus dritten Verzögerungskreis 42 zugeführt wird. Dieser 60 schnell wieder aufgeladen werden kann.
Verzögerungskreis ist an die Klemmen 32^4 und 325 Das Löschen des Kernes 34 und das Abschalten angeschlossen, und der Belastungskreis ist ebenfalls der Schaltstufe 18 wird dadurch bewirkt, daß Energie an den dritten Verzögerungskreis 42 angeschlossen. von dem Impuls abgeleitet wird, welcher an den Be-

Die Widerstände T?¹, A₂... R_n können beispiels- lastungskreis an den Klemmen 32 A und 325 abweise die vier Wicklungen eines aus .Magnetkernen 65 gegeben wird, wodurch der Kern 34 in seinem erbestehenden Verschiebungsregisters sein. regten Zustand gehalten wird, bis die Schaltstufe 18 Der Kern 34 regelt das Spannungszeitprodukt der unterbrochen werden kann. Es wird Energie von dem der Belastung zugeführten Impulse auf einen vor- dem Belastungskreis zugeführten Impuls abgeleitet,

um den Abschaltkreis in Gang zu setzen, welcher aus dem Transformator 26 und dom zweiten Zeitverzögerungskreis 30 besteht, und zwar über zwei verschiedene Wege. Erstens wird ohne wesentliche Verzögerung über den Transformator 26 Impulsenergie dem zweiten Verzögerungskreis. 30 zugeführt. Die Verzögerung des Kreises 30 ist derart, daß der verzögerte Impuls an der Steuerwicklung 36 des Kernes 34 gerade kurz vor dem Zeitpunkt eintrifft, in welchem die Schaltstufe 18 ausgeschaltet werden sollte. Diese Energie hat eine solche Polarität, daß der Kern 34 weiter in seinem Erregungszustand gehalten wird. Es wird also eine Löschung des Kernes 34 während der kritischen Abschaltzeitspanne P verhindert.

Gleichzeitig mit der Zufuhr von Energie zu der zweiten Verzögerungsstufe über den Transformator 26 wird in umgekehrter Richtung zusätzlich Energie des ursprünglichen Impulses der zweiten Verzögerungsstufe zugeführt. Diese Energie wird danach dem Transformator zugeleitet, welcher während der kritischen Abschaltphase dieselbe der Schaltstufe 18 zuführt. Die Polarität dieser zugeführten Spannung F₃ ist derart, daß die Schaltstufe 18 abgeschaltet wird.

In Fig. 2 ist die an der Schaltstufe 18 liegende Spannung die Differenz zwischen den Spannungen F₂ und F_?. Diese Spannung bestimmt, ob die Schaltstufe 18 weiter Strom durchläßt oder abgeschaltet wird. Aus den Kurven 56 und 58, welche die Spannungen F₂ bzw. F₃ wiedergeben, sieht man, daß die Polarität der Spannung sich umkehrt und die Spannung negativ wird während der kritischen Abschaltperiode.

Dadurch, daß eine negative Spannung, nämlich dann, wenn F₃ größer ist als F₂, geliefert wird, wird die Schaltstufe 18 in einer sehr kurzen Zeitspanne abgeschaltet, wonach der Kern 34 gelöscht wird und der Ladevorgang der ersten Verzögerungsstufe wieder beginnt. Wenn eine aus Halbleitern bestehende elektronische Schaltstufe verwendet wird, hat zweckmäßigerweise die Diode 22 eine Lochspeicherungszeit, die größer ist als die der Schaltstufe selbst.

Es ergibt sich aus dem Vorstehenden, daß das Zeitintervall zwischen den steuernden Impulsen, die von der Impulssteuerstufe abgeleitet werden, verringert wird, während die Verwendung magnetischer Elemente für die Steuerung der Voltsekunden der dem Belastungskreis zugeführten Energie ermöglicht wird. Dadurch, daß der elektronischen Schaltstufe eine in der Polarität umgekehrte Spannung zugeführt wird, wird die Abschaltzeit verringert, obwohl Strom von der Spannungsquelle 10 fließt. Wenn es sich um Impulse hoher Wiederholungsfrequenz handelt, muß der Widerstand 14 klein und der Strom dementsprechend groß sein, d. h. größer als der Haltestrom der Schaltstufe 18.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektronischer Impulsschalter, bei dem die Sperrung des Schalters durch Umkehr der Elektrodenspannung einer elektronischen Schaltstufe der Anordnung erfolgt und unter Anwendung eines mit Energiespeicherung arbeitenden Impulsgenerators (Verzögemngsleitungsgenerator, Generator mit kapazitiver Speicherung) zur Abgabe von Impulsen mit konstantem Spannungszeitprodukt an eine im wesentlichen induktive Belastung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Induktivität (34) parallel zu den Eingangsklemmen des Belastungskreises geschaltet ist und ein den Ausgangsklemmen der Schaltstufe (18) entnommener Impuls über ein Verzögerungsmittel (30) und vorzugsweise über einen Verstärker den Ausgangsklemmen der Schaltstufe (18) mit einer Polarität zugeführt wird, welche der Polarität der Sperrspannung der Schaltstufe (18) entspricht und daß die Zeitverzögerung der Zeitverzögerungsmittel (30) derart ist, daß, während die parallel zu den Eingangsklemmen der Belastung angeordnete Induktivität (34) sich noch in ihrem gesättigten Zustand befindet, das Sperren der Schaltstufe (18) stattfindet.

2. Elektronischer Impulsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskreis der Verzögerungsleitung (30) durch die Sekundärspule (28) eines Transformators gebildet wird, dessen Primärwicklung (24) in der von der Schaltstufe (18) zum Verbraucher (42) führenden Leitung vorgesehen ist.

3. Elektronischer Impulsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstufe (18) an die Ausgangsseite einer Verzögerungsleitung (16) angeschlossen ist, die von einer Gleichstromquelle (10) über einen hohen Widerstand (14) aufgeladen wird, und daß die Verzögerungsdauer dieser Verzögerungsleitung (16) geringer ist als die Verzögerungsdauer der im Ausgangskreis der Schaltstufe (18) vorgesehenen Verzögerungsleitung (30).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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