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Schaltungsanordnung zum Einstellen der Neigung der Flanken einer von
einem Pulsgenerator erzeugten rechteckförmigen Pulsspannung Die Erfindung betrifft
eine Schaltungsanordnung zum Einstellen der Neigung der Flanken einer von einem
Pulsgenerator erzeugten rechteckförmigen Pulsspannung mit einem Miller-Integrator,
also einem Integrierverstärker, dessen Ausgang über einen Kondensator auf den Eingang
rückgekoppelt ist. Durch geeignete Dimensionierung von Kondensator und Innenwiderstand
derartiger Schaltungsanordnungen können bekanntlich aus Pulsen mit steilen Flanken
Pulse mit flachen linearen Flanken erzeugt werden.
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Um die Flankensteilheit der Pulse ändern zu können, ist es bekannt,
im Rückkopplungszweig einen einstellbaren Kondensator einzufügen und/oder den Innenwiderstand
der Schaltungsanordnung mittels einstellbarer oder zu- und abschaltbarer Widerstände
zu verändern. So weist beispielsweise eine bekannte, aus einem in Serie mit einem
Schmitt-Kippkreis geschalteten Miller-Integrator bestehende Schaltungsanordnung
mit Elektronenröhren (deutsches Patent 1115 291) eine Widerstandsänderungen bewirkende
Umschaltvorrichtung auf, mit der eine begrenzte Anzahl von einzelnen oder periodischen
rechteck-, Sägezahn- oder dreieckförmigen Pulsen eingestellt werden kann.
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Da die Umladung des Kondensators infolge der von den an der Umladung
beteiligten Widerständen und dem Kapazitätswert des Kondensators bestimmten Zeitkonstante
nicht beliebig rasch erfolgen kann, besteht die Gefahr, daß die Rückflanken der
Pulse durch den Umladevorgang beeinflußt werden und Sprünge in der Ausgangsspannnung
auftreten. Die Flankensteilheit der Pulse ist also nur in engen Grenzen einstellbar
und die Pulsfolgefrequenz gering.
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Werden hohe Anforderungen an die Einstellbarkeit und an die Linearität
der Pulsflanken gestellt, und wird darüber hinaus gefordert, daß Vorder- und Rückflanken
der Pulse in weiten Grenzen unabhängig voneinander einstellbar sind, wie es beispielsweise
bei Pulszügen der Fall ist, die der Untersuchung von logischen Schaltkreisen dienen,
dann sind die bekannten Schaltungsanordnungen hierzu nicht geeignet.
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Hier Abhilfe zu schaffen, ist Aufgabe der Erfindung, gemäß der zum
Einstellen der Neigung der Flanken einer von einem Pulsgenerator erzeugten rechteckförmigen
Pulsspannung zwei komplementär angeordnete Miller-Integratoren vorgesehen sind,
denen über je einen in Emitterschaltung betriebenen Transistor und je eine in Reihe
dazu geschaltete Diode die negativen bzw. positiven Anteile der Pulsspannung zugeführt
werden, wobei jeder Miller-Zweig der Integratoren eine die Rück- bzw. Vorderflanke
der anteiligen Pulsspannung unterbindende Diode, ein der Umladung des Kondensators
dienender Transistor und als Integrationswiderstand eine veränderliche Widerstandskombination
derart aufweist, daß Vorder- und Rückflanken der Pulsspannung unabhängig voneinander
einstellbar sind.
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Die Diode im jeweiligen Miller-Zweig ist hierbei in bezug auf den
Integratorausgang in Durchlaßrichtung und der zugehörige Transistor mit seinem Emitter
zwischen Diode und Kondensator geschaltet, wobei sein Einschaltpunkt durch einen
Spannungsteiler bestimmt ist, der aus einer in Durchlaßrichtung mit dem Integratorausgang
verbundenen Diode und einem ohmschen Basiswiderstand besteht.
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Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung werden also die negativen
und positiven Anteile der von einem Pulsgenerator erzeugten rechteckförmigen Pulsspannung
über je einen Impedanzwandler je einem Miller-Integrator zugeführt, bei denen die
Wirkung des Miller-Zweiges jeweils nach erfolgter Aufladung des zugehörigen Kondensators,
also für den nicht zu beeinflussenden Teil der Pulsspannung durch entsprechend gepolte
Dioden unterbunden ist und bei denen die Umwandlung des jeweiligen Kondensators
über die Emitter-Kollektor-Strecke je eines weiteren Transistors durchgeführt wird,
dessen Basis über einen eigenen Widerstand den notwendigen Basisstrom erhält, so
daß der wirksam werdende Miller-Integrator durch eine Diode abgetrennt werden kann
und damit der Umladevorgang den Integratorausgang nicht belastet.
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Eine Beeinflussung der Pulsflanken durch den Rückladevorgang des jeweiligen
Kondensators ist nunmehr ausgeschlossen, da der Innenwiderstand der als Impedanzwandler
wirkenden Transistoren am Eingang der Schaltungsanordnung sehr viel kleiner
als
ein ohmscher Vorwiderstand gewählt werden kann. Da auch die Innenwiderstände der
Dioden im Miller-Zweig vernachlässigbar klein sind, haben sie auf die Umladungszeit
der Kondensatoren kaum Einfuß.
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Ferper ist die durch die Widerstandskombination und den Kondensator
im jeweiligen Miller-Zweig bestimmte Vorder- und Rückflanke der Pulsspannung durch
Ändern des Integratorwiderstandes und/oder des Kondensators in weiten Grenzen beliebig
einstellbar, und zwar für Vorder- und Rückflanke unabhängig voneinander.
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Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist der den negativen
Anteilen der Pulsspannung zugeordnete, als Impedanzwandler wirkende Transistor direkt,
und der den positiven Anteilen der Pulsspannung zugeordnete, gleichfalls als Impedanzwandler
wirkende Transistor dagegen indirekt unter Vermittlung einer Zenerdiode, die die
Spannungsdifferenz ausgleicht, steuerbar.
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Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der F i g. 1 eine Schaltungsanordnung
zum getrennten Einstellen der Vorder- und Rückflanken einer rechteckförmigen Pulsspannung,
F i g. 2 eine vereinfachte Schaltungsanordnung zum Einstellen lediglich der Vorderflanke
einer rechteckförmigen Pulsspannung und F i g. 3 ein Pulsdiagramm zeigt.
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In F i g. 1 ist mit Ug ein Pulsgenerator bezeichnet, der eine in F
i g. 3 a dargestellte rechteckförmige Pulsspannung liefert. Sie wird einerseits
der Basis eines als Impedanzwandler wirkenden, in Emitterschaltung betriebenen Transistors
Tl mit pnp-Charakteristik und andererseits über eine Leitung 4 und eine ZenerdiodeZ
der Basis eines weiteren, ebenfalls als Impedanzwandler wirkenden, gleichfalls in
Emitterschaltung betriebenen Transistor Ti mit npn-Charakteristik zugeleitet.
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Mit dem Emitter des für die negativen Anteile der Pulsspannung leitenden
Transistors T1 ist eine Diode Dl in Reihe geschaltet, deren positiver Pol mit der
Basis eines als Integrier-Verstärker geschalteten Transistors T2 mit npn-Charakteristik
verbunden ist, so daß dieser von den negativen Anteilen der Pulsspannung über den
Impedanzwandler gesperrt wird.
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Der Miller Zweig dieses Integrierverstärkers wird von einer in bezug
auf den Ausgang, also den Kollektor des Transistors T2, in Durchlaßrichtung geschalteten
Diode D., einem Widerstand R und einem einstellbaren Kondensator C gebildet, der
mit der Basis des Transistors T2 über einen Vorwiderstand R,, verbunden ist. Der
Widerstand R ist eine Widerstandskombination aus einem festen und einem veränderlichen
Widerstand und verbindet den Kondensator C mit der Klemme -I- UB 2 der hier
nicht dargestellten Speisespannungsquelle.
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Die Entladung des Kondensators C erfolgt über die Emitter-Kollektor-Strecke
eines Transistors T., der mit seinem Emitter zwischen dem Kondensator C und der
Diode D3 liegt. Der Kollektor ist über eine Leitung 6 mit der Klemme -I- UBl der
hier nicht dargestellten Speisespannungsquelle verbunden. Das Einschalten des Transistors
T3 erfolgt über den Widerstand R4 und durch das Sperren der Dioden D4 bzw. D3 immer
dann, wenn der Transistor T2 zu arbeiten beginnt. Der Vollständigkeit halber sei
der Emitter-Widerstand R5 des Transistors T1 erwähnt, der zur Klemme + UB2 führt,
während über eine Leitung 7 der nur zur sauberen Sperrung von der Diode Dl dienende
Transistor T1 mit der Klemme - UB verbunden ist.
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Der zu dem vorstehend beschriebenen Teil der Schaltungsanordnung gehörende
komplementäre Integrierverstärker ist analog aufgebaut und besteht aus einem Transistor
TZ von pnp-Charakteristik, dessen Kollektor mit dem Kollektor des Transistors T2
verbunden ist. Sein Emitter ist über die Leitung 5 mit der Klemme + UB2 verbunden.
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Mit dem Emitter des für die positiven Anteile der Pulsspannung leitenden
Transistors Ti ist eine Diode D; in Reihe geschaltet, die zur Basis des Transistors
T2' führt, so daß die Basis des Transistors T2 von den positiven Anteilen der von
dem Pulsgenerator Ug erzeugten Pulsspannung gesperrt wird.
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Auch hier besteht der Miller-Zweig aus einer in bezug auf den Ausgang,
also den Kollektor des Transistors T2" in Durchlaßrichtung geschalteten Diode D.',
einem Kondensator Cl' einstellbarer Kapazität und einem einstellbaren Widerstand
R'. Auch hier erfolgt die Entladung des Kondensators C über die Emitter-Kollektor-Strecke
eines Transistors T.', der mit seinem Emitter zwischen die Diode D2 und den
Kondensator C' gelegt ist. Der Kollektor des Transistors T3 ist mit der Klemme
-UB verbunden. Die Ansteuerung des Transistors T3 erfolgt in analoger Weise
über einen Widerstand R4 ; die Basis dieses Transistors ist über eine Diode D4 für
den Umladevorgang vom Miller-Integrator abgetrennt.
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Schließlich besteht auch hier der Widerstand R' aus einem veränderlichen
und einem festen Widerstand und ist der Kondensator C über einen Vorwiderstand
R,,' mit der Diode D; verbunden.
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Zu erwähnen ist noch der Emitterwiderstand R5 zwischen dem Nulleiter
und dem Emitter des Transistors T1', der zur sauberen Sperrung der Diode Dl' dient,
sowie ein Widerstand R., der die Basis des Transistors Ti und die Kathode der Zenerdiode
Z mit der Klemme -I- UBl der Spannungsquelle verbindet. Auf diese Weise wird erreicht,
daß der Potentialunterschied der beiden Transistoren T1 und Ti überbrückt wird.
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Zwischen den Klemmen 10 und 11, die mit dem Emitter des Transistors
T2 bzw. mit den Kollektoren der Transistoren T2 und T2 verbunden sind, wird die
über die Kondensatoren C und C' bzw. über die Widerstandskombination R und R' in
ihren Vorder-und Rückflanken beliebig veränderbare Ausgangsspannung U" (vgl. F i
g. 3 b), abgenommen.
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Sind nur die Vorderflanken der Pulsspannung zu ändern, so genügt hierzu
eine Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2. Die der F i g. 1 entsprechenden Schaltelemente
sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Auch hier wird die von dem Pulsgenerator
U9 erzeugte Pulsspannung über einen als Impedanzwandler wirkenden Transistor T1
und eine in Reihe dazu geschaltete Diode Dl der Basis des Transistors T2 - also
der Integrierungsstufe - zugeführt. Auch hier wird der lineare Anstieg der Vorderflanke
durch den aus der Diode D3, dem einstellbaren Kondensator C und dem Widerstand R
bestehenden Miller-Zweig erzielt. Für die Rückflanke
der Pulsspannung
wird die Wirkung des Miller-Zweiges ebenfalls durch die Diode D, unterbunden und
der Kondensator über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T3 entladen.
Dies geschieht immer dann, wenn die Spannung am Ausgang des Integrators so weit
angestiegen ist, daß die Schwellspannung der Diode D4 erreicht und dadurch die Spannung
an der Basis positiv gegenüber dem Emitter wird. Der Transistor T3 schaltet dann
ein, so daß der Kondensator C aufgeladen wird. Über die aus einem festen und einem
veränderlichen Widerstand bestehende Widerstandskombination R kann die Anstiegszeit
fein eingestellt werden. An den Klemmen 10 und 12 kann die in F i g. 3 c dargestellte
in ihrer Vorderflanke einstellbare Pulsspannung abgenommen werden.