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Schaltungsanordnung zur Verzögerung um höchstens eine Impulsbreite
und gleichzeitigen Verstärkung oder zur Verstärkung allein von einzelnen Impulsen
oder Reihen von Impulsen In der Impulstechnik, insbesondere in der Technik der elektronischen
Rechenmaschine ergibt sich häufig die Aufgabe, einzelne Impulse oder Reihen von
Impulsen (bei denen die Impulse an Stellen, welche in gleichen Zeitabständen, nachfolgend
Einheits-Zeitabstand genannt, einander folgen, auftreten können oder nicht) zu verzögern.
Die Aufgaben können in bekannter Weise durch rein passive Netzwerke, passive Netzwerke
in Kombination mit linearen Verstärkern, Ultraschallstrecken oder durch mechanisch
bewegte Magnetelemente gelöst werden. Ebenso sind bistabile Verstärkerschaltungen
und Schaltungen mit Ferritmagneten bekanntgeworden.
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Der Transistor als aktives, nichtlineares Element m it besonderen
Eigenschaften bietet neue Möglichkeiten. Unter seiner Verwendung sind Verzögerungsschaltungen
bekannt, deren Stufen aus einem aktiven übersteuerten Element, dem Transistorglied,
und einem passiven Element, dem Übertragungsglied, bestehen, wobei die nachfolgende
Stufe nach dem gleichen Prinzip wie bei einer Relaiskette mit dem Impulsende des
vorhergehenden Transistorgliedes über das Übertragungsglied angesteuert wird. Für
die Verzögerung um einen Einheits Zeitabstand sind dabei mindestens zwei Verzögerungsstufen
notwendig. Wenn man dafür sorgen muß, daß die Unterschiede in der Verzögerung mehrerer
Stufen hervorgerufen z. B. durch die Toleranzen der Schaltelemente, ausgeglichen
werden, kann man das verzögerte Signal mit einer Taktfrequenz vergleichen und die
nötige Korrektur in einer logischen Schaltung vornehmen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Verzögerung
um höchstens eine Impulsbreite und gleichzeitigen Verstärkung oder zur Verstärkung
allein von einzelnen Impulsen oder Reihen von Impulsen, wobei jede Verzögerungsstufe
eine Transistorstufe und ein Übertragungsglied, welches vorzugsweise aus einem Übertrager
und einem Spannungsteiler besteht, aber in gewissen Fällen statt des Übertragers
einen Kondensator enthalten kann, und die Eingangsimpulse an den Eingang, vorzugsweise
an die Basis, des Transistors geführt sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß an eine Elektrode, vorzugsweise an den Kollektor, des Transistors eine Diode
angeschlossen ist und über diese Diode Sperrimpulse, deren Größe vorzugsweise gleich
der Größe der Speisespannung des Transistors ist, an die genannte Elektrode, vorzugsweise
an den Kollektor, des Transistors geführt sind und hierdurch die Signalspannung
am Kollektor bei stromführendem Transistor, die nahezu gleich dem Erdpotential ist
dadurch, daß während der Dauer der Sperrimpulse der vom Transistor gelieferte Kollektorstrom
durch die in Durchlaßrichtung arbeitende genannte Diode zur Speisespannung abfließt
und damit das Kollektorpotential auf die Höhe der Speisespannung gebracht wird,
während der Dauer der Sperrimpulse unterdrückbar ist und die Impulsspitzen am Ausgang
eine weitere Anordnung gleichen Aufbaus betätigen.
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Die weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
im Übertragungsglied außer einem Übertrager und einem Spannungsteiler ein den Spannungsteiler
ganz oder teilweise überbrückender Kondensator und eine zwischen dem Übertrager
und der Parallelschaltung des Spannungsteilers oder eines Teiles desselben mit dem
Kondensator im Längszweig liegende Diode angeordnet sind.
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Nach der weiteren Erfindung ist vorgesehen, daß zur Erzielung einer
auf eine bestimmte Zeitdauer erfolgenden Unterdrückung der Wirksamkeit eines Eingangsimpulses
der Sperrimpuls im wesentlichen gleichzeitig
mit dem Eingangsimpuls
an die Transistorstufe zugeführt wird und das Ende der Unterdrückung durch die Bemessung
der Länge des Sperrimpulses veränderbar ist.
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Beispiele der Erfindung werden nun an Hand der Figuren näher beschrieben,
wobei Fig. 1 die Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Verzögerungsstufe,
Fig. 2 die Zusammenschaltung mehrerer Verzögerungsstufen und Fig. 3 eine bevorzugte
Ausführungsform des übertragungsgliedes zeigt.
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Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verzögerungsstufe.
Diese besteht aus einer Transistorstufe Ti und einem übertragungsglied Ui. Der Transistor
1 ist in Emittergrundschaltung ausgeführt. Das Übertragungsglied Ui besteht
aus einem Übertrager 2 und einem nachgeschalteten Spannungsteiler 3.
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Die Sperrimpulse werden an der Klemme Si über eine Diode 4 an den
Kollektorpunkt Al des Transistors 1 und damit gleichzeitig an den Eingang des Übertragers
2 gelegt. An die Klemme Ei werden die Eingangsimpulse angelegt und an der
Klemme Ei + 1 die Ausgangsimpulse der Verzögerungsstufe abgenommen.
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Die Eingangsimpulse.Uii sind einem einen übertrager oder einen Kondensator
enthaltenden übertragungsglied, beispielsweise einem übertragungsglied U, an dessen
Eingang eine annähernd rechteckförmige Signalspannung angelegt ist, entnommen, wobei
jene Impulsanteile, die für den Eingang des Transistors in Durchlaßrichtung wirken,
-.den Transistor in den stromführenden Zustand steuern. Der Transistor bleibt mindestens
so lange stromführend, wie das Eingangssignal in Durchlaßrichtung wirkt, wobei.
die Kollektorspannung des Transistors, solange das Eingangssignal genügend groß
ist, um den Transistor bis in den Sättigungsbereich zu steuern, nahezu gleich dem
Erdpotential ist. Die über die Diode 4 an den Kollektorpunkt Ai zugeführten Sperrimpulse
Usi bringen die Kollektorspannung, auch wenn sich der Transistor noch im Sättigungsbereich
befindet, wieder auf den ursprünglichen Wert der Speisespannung zurück, da der vom
Transistor noch gelieferte Kollektorstrom über die in Durchlaßrichtung arbeitende
Diode 4 zur Speisespannung abfließt.
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Die Speisespannung wird über einen unter dem Transformator 2 dargestellten
Widerstand und über die Primärwicklung des Transformators 2 zugeführt. Die Ausgangsimpulse
UEi t 1 werden an der Klemme EI" abgenommen, welche einen Abgriff eines Spannungsteilers
3 darstellt, wobei die Spannung von der Sekundärwicklung des Transformators 2 abgeleitet
wird.
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Der Transformator 2 ist so gepolt, daß die differenzierte Spannung
an der Sekundärseite während der Dauer der Impulse UAi für den Eingang eines nachfolgenden
Transistors als Sperrspannung wirkt, so daß nur die abfallenden Flanken der Impulse
UAi auf eine nachfolgende Stufe wirksame Impulsanteile ergeben und diese zur Zeit
des Impulsendes der Impulse UAi beginnen. Dadurch sind die Impulse Ur i+
1 gegenüber den Impulsen UEi um die Breite der Impulse U,Ai zeitverzögert.
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Werden die Sperrimpulse Usi gleichzeitig mit den Eingangsimpulsen
UEi an den Transistor 1 gelegt, so beginnen die Impulse UAi erst nach Ende der Sperrimpulse
und enden, vorausgesetzt, daß die Eingangsimpulse solange andauern, mit dem Anfang
der nachfolgenden Sperrimpulse. Die Ausgangsimpulse U.1+1 beginnen wieder
mit dem Ende der Impulse UAi, wodurch sie in diesem Falle gegenüber den Eingangsimpulsen
UEi um einen vollen Einheits-Zeitabstand verzögert sind.
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In Fig.2 ist die Zusammenschaltung mehrerer Verzögerungsglieder dargestellt.
Die Ausgangsklemmen eines Verzögerungsgliedes sind mit den Eingangsklemmen des nachfolgenden
Verzögerungsgliedes zusammengeschaltet. Für die Indizes »i« können ganze Zahlen
eingesetzt werden. Die Sperrimpulse Usi werden gleichzeitig an alle Klemmen Si gelegt.
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Es ist offensichtlich, daß durch Zusammenschaltung mehrerer Verzögerungsglieder
eine der Zahl der Verzögerungsglieder entsprechende Verzögerung zwischen der am
Anfang der Zusammenschaltung angespeisten Impulsfolge und der am Ende der Zusammenschaltung
auftretenden Impulsfolge auftritt.
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Die Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Übertragungsgliedes
Ui; welches sich gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Übertragungsglied dadurch
unterscheidet, daß über der Sekundärwicklung des Transformators 2 eine Serienschaltung
einer Diode 5 mit einem Kondensator 6 parallel geschaltet ist und im Verbindungspunkt
der Diode 5 mit dem Kondensator 6 der Spannungsteiler 3 angeschlossen ist. Die Wirkung
dieser Parallelschaltung liegt in der Veränderung der Zeitkonstante des übertragungsgliedes
und in einer Verlängerung der Wirksamkeit des Eingangssignals, weil dieses über
die Diode 5 den Kondensator 6 auflädt und dort gespeichert bleibt. Die Länge der
Speicherwirkung des Kondensators kann durch die Bemessung der Schaltglieder eingestellt
werden.
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Zusammenfassend sei gesagt: Die erfindungsgemäße Schaltung verwendet
gegenüber den bekannten Anordnungen Sperrimpulse, welche die genauen Verzögerungszeiten
in jeder Stufe zwangsweise hervorrufen. Dieses Ergebnis wird dadurch erzielt, daß
der Sperrimpuls so zugeführt wird, daß das verzögerte Signal während einer gewünschten
Zeitdauer unterdrückt wird und auf diese Weise am Ausgang zu einem gewünschten Zeitpunkt
abgenommen werden kann.
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Ein Beispiel der erfindungsgemäßen Schaltung besteht, wie bereits
beschrieben, aus einem Transistor, dessen Emitter geerdet ist und dessen Kollektor
über einen Lastwiderstand an der Speisespannung liegt, ferner einem Übertragungsglied
und einer an den Kollektor des Transistors angeschlossenen Diode. Das Übertragungsglied
besteht beispielsweise aus einem Übertrager und einem Spannungsteiler, welcher an
die Basis des nächstfolgenden Transistors angeschlossen ist und die richtige Vorspannung
für den Transistor herstellt. Es ist selbstverständlich, daß in denjenigen Fällen,
wo eine Umpolung der Polarität durch einen Übertrager nicht erforderlich ist, in
bekannter Weise ein Kondensator (Kondensatorkupplung) oder ein sonstiges bekanntes
Ankopplungsglied an Stelle eines Übertragers angeordnet werden kann. Im Ruhezustand
wird der Transistor durch die Vorspannung im stromlosen Zustand gehalten, und das
Potential am Kollektor ist gleich der Speisespannung des Transistors. Wird das Übertragungsglied
an eine Impulsquelle angeschlossen,
so gelangen Eingangsimpulse
an die Basis des Transistors und steuern ihn in den stromführenden Zustand. In diesem
Zustand befindet sich der Kollektor annähernd auf Erdpotential. Es kann nun die
Wirkung der Eingangsimpulse auf den Kollektor dadurch zeitlich begrenzt werden,
daß die am Kollektor liegende Diode an eine Impulsquelle angeschlossen ist, deren
Ausgangsspannung vorzugsweise gleich der Höhe der Speisespannung ist, so daß ihre
Impulse als Sperrimpulse am Kollektor wirken können. Befindet sich der Transistor
im stromlosen Zustand, so ist die Diode durch die Speisespannung gesperrt, und die
Sperrimpulse bleiben unwirksam. Ist der Transistor hingegen durch einen Eingangsimpuls
in den stromführenden Zustand gesteuert und ist die Ansteuerung bis zum Beginn des
nächsten Sperrimpulses wirksam, so bringt der nächste Sperrimpuls das Kollektorpotential
während seiner Dauer auf die Höhe der Speisespannung zurück, wobei der vom Transistor
gelieferte Kollektorstrom durch die Diode zur Speisespannung abfließt. Die Hinterflanken
der am Kollektor auftretenden Impulse können daher nur an den Zeitpunkten der Vorderflanken
der Sperrimpulse liegen, und die Impulse erscheinen durch die Sperrimpulse zeitlich
begrenzt.
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Durch geeignete Polung des Übertragers im übertragungsglied kann dafür
gesorgt werden, daß entweder die Vorderflanke oder die Hinterflanke der Eingangsimpulse
den Transistor in den stromführenden Zustand steuert. Demgemäß und nach der zeitlichen
Lage der Sperrimpulse zu den Nachrichtenimpulsen lassen sich verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung unterscheiden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Vorderflanke der
Eingangsimpulse den Transistor in den stromführenden Zustand steuert und die Sperrimpulse
um die gewünschte Impulsbreite der Ausgangsimpulse verschoben an den Kollektor des
Transistors gelangen. Diese Schaltung ist vorzugsweise zur Verstärkung von Impulsen
geeignet, wobei die Lage der Ausgangsimpulse von der durch die Trägheit des Transistors
bedingten Verzögerung unabhängig ist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel verwendet die Hinterflanke der Eingangsimpulse
zur Ansteuerung des Transistors. Dadurch erscheint die Vorderflanke der Ausgangsimpulse
um die Breite der Eingangsimpulse verzögert, die Breite der Ausgangsimpulse wird
durch die Sperrimpulse bestimmt. Diese Schaltung kann zur Verzögerung von Impulsen
um einen halben Einheits-Zeitabstand verwendet werden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel verwendet ebenfalls die Hinterflanke
der Eingangsimpulse zur Ansteuerung des Transistors, die Sperrimpulse kommen jedoch
gleichzeitig mit der Ansteuerung an den Kollektor, so daß das Signal erst mit der
Hinterflanke der Sperrimpulse am Kollektor erscheint. Die Verzögerung ist damit
um die Breite der Sperrimpulse gegenüber dem vorigen Ausführungsbeispiel erhöht.
Das Übertragungsglied besteht in diesem Fall aus einem Übertrager, einem Spannungsteiler,
einem den Spannungsteiler ganz oder teilweise überbrückenden Kondensator und einer
zwischen dem Übertrager und der Parallelschaltung des Spannungsteilers oder eines
Teiles desselben mit dem Kondensator im Längszweig liegenden Diode. Der Kondensator
wird bei Ansteuerung durch Eingangsimpulse über die Diode aufgeladen und speichert
das Signal während der Unterdrückung des Ausgangsimpulses durch den Sperrimpuls.
Ist die Länge der Nachrichtenimpulse gleich der Länge der Sperrimpulse gleich einem
halben Einheits-Zeitabstand gewählt, so erscheinen die Ausgangsimpulse gegenüber
den Eingangsimpulsen um einen vollen Einheits-Zeitabstand verzögert.
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Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele der Verzögerungsstufen lassen
sich in beliebiger Anzahl in Kette schalten. Die Zusammenschaltung kann beispielsweise
so erfolgen, daß die Primärseite der Übertrager in den Übertragungsgliedern'in Serie
zum Lastwiderstand der vorhergehenden Transistoren gelegt werden.
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Bei einem bevorzugten Beispiel einer solchen Kettenschaltung sind
sämtliche an die Kollektorpunkte der Transistoren führenden Dioden an die gleiche
Sperrimpulsquelle angeschlossen, während die Übertragungsglieder zwischen den Transistoren
so ausgebildet sind, daß die Transistoren bei Impulsende der vorhergehenden Stufen
in den stromführenden Zustand gesteuert werden. Pro Stufe tritt die Verzögerung
eines vollen Einheits-Zeitabstandes ein.
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Solche Verzögerungsketten können als Speicherregister verwendet werden,
indem in bekannter Weise das Ausgangssignal an den Eingang zurückgeführt wird, wobei
zur Speicherung einer binären Ziffer eine einzige Stufe erforderlich ist.