DE1185656B - Impulszaehler-Detektorschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/22

Nummer: 1185 656

Aktenzeichen: A 43754 VIII a/21 al

Anmeldetag: 2. August 1963

Auslegetag: 21. Januar 1965

Die Erfindung betrifft Impulszähler-Detektoren und in Sonderheit einen Impulszähler-Detektor, der den Speichereffekt von Transistoren zur Demodulation einer frequenzmodulierten Rechteckwelle ausnutzt.

Bisher haben Impulszähler-Detektoren zum Erfassen von frequenzmodulierten Rechteckwellen aus einer besonderen Eigenart der Transistoren keinen Vorteil gezogen. Die Erfindung geht von einem solchen Detektor aus.

Die Impulszähler-Detektorschaltung, die beschrieben werden soll, nutzt eine Eigenheit eines Transistors aus, die als Ladungsspeicherung bekannt ist. Um den Vorgang der Ladungsspeicherung zu verstehen, muß angemerkt werden, daß ein Transistor in einem Zustand der Spannungssättigung betrieben werden soll, in dem beispielsweise die Kollektorelektrode tatsächlich mit der Basiselektrode kurzgeschlossen ist. Genauer ausgedrückt, wenn der Kollektorstrom einen vom äußeren Kreis bestimmten ao Maximalwert erreicht hat, der noch nicht ausreicht, alle hineingepumpten Minoritätsträger abzuleiten oder wegzuführen, herrscht ein Sättigungszustand, in dem ein Überschuß an Minoritätsträgern an der Basis-Kollektor-Verbindungsstelle vorhanden ist. Um den Transistor wieder in den Entsättigungszustand überzuführen, ist es notwendig, daß zunächst der Überschuß an Minoritätsträgern weggefegt wird, sei es durch Rekombination, durch Absorption am Kollektor oder an der Basis oder auf andere Art und Weise. Die dazu erforderliche Zeit wird als Ladungsspeicherzeit bezeichnet. Da die einem Hochfrequenz-Transistor eigene Ladungsspeicherzeit relativ kurz ist, kann man ihn vorteilhaft dazu benutzen, die Nulldurchgänge einer von einem Videosignal frequenzmodulierten Rechteckwelle wahrzunehmen. Solch ein erfindungsgemäßer Impulszähler-Detektor wird in der folgenden Beschreibung eingehend erläutert.

Die Erfindung ist also auf einen neuen Impulszähler-Detektor gerichtet, der die Speicherwirkung von Transistoren zur Demodulation einer frequenzmodulierten Rechteckwelle ausnutzt.

Eine Besonderheit der Erfindung ist ferner ein neuer Impulszähler-Detektor, der eine gute Linearitat mit einem Minimum an Kosten und mit Einfachheit verbindet.

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform hervor.

Ein Impulszähler-Detektor gemäß der Erfindung enthält zwei Hochfrequenztransistoren mit relativ Impulszähler-Detektorschaltung

Anmelder:

Ampex Corporation, Redwood City, Calif.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann, Dr.-Ing. A. Weickmann, Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

Paul Elliott Drapkin, New York, N. Y.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 2. August 1962 (214 333)

kurzen Ladungsspeicherzeiten. Beide Hochfrequenztransistoren haben denselben Leitungstyp und die gleiche Ladungsspeicherzeit. Elemente zur Differentiation einer frequenzmodulierten Rechteckwelle sind vorgesehen, die an jedem Nulldurchgang der Rechteckwelle einen scharfen Impuls erzeugen. Ein Phasenaufteiler nimmt die scharfen Impulse auf und führt sie den entsprechenden Steuerelektroden der Transistoren zu. Die Ladungsspeicherzeit jedes Transistors muß geringer sein als die Zeit zwischen zwei einander folgenden, an die Steuerelektrode gelegten scharfen Impulsen. Der eine Transistor wird von einem scharfen Impuls an der Steuerelektrode in den Sättigungszustand getrieben und gleitet in den Entsättigungszustand zurück, bevor der nächste scharfe Impuls ankommt, und dann wird der andere Transistor durch einen scharfen Impuls an der Steuerelektrode in den Sättigungszustand getrieben und gleitet in den Entsättigungszustand zurück, bevor der nächste scharfe Impuls ankommt. Somit durchlaufen die Hochfrequenztransistoren abwechselnd Sättigungs- und Entsättigungszustände im Zyklus und bilden dabei Ausgangsimpulse mit einer festen Dauer, die gleich der Ladungsspeicherzeit ist. Die neuartige Impulszähler-Detektorschaltung nimmt also die Nulldurchgänge der frequenzmodulierten Rechteckwelle wahr, indem sie den Speichereffekt

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der Transistoren dazu benutzt, für jeden Nulldurch- zeit ist. Die Wellenform der Impulse fester Dauer

gang einen Impuls von fester Dauer zu erzeugen. erscheint an dem gemeinsamen Sammelanschluß 30

In der einzigen Figur ist eine Eingangsrechteck- und ist bei der Bezugsziffer 31 gezeigt. Die Wellenwelle, die von einem Videosignal frequenzmoduliert form 31 hat eine Trägerfrequenz, die das Doppelte

ist, mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Ein Trans- 5 der Trägerfrequenz der ursprünglichen Rechteckwelle

formator 14 besteht aus einer Primärwicklung 15 10 beträgt. Die Impulszähler-Detektorschaltung

und einer Sekundärwicklung 16 mit einer mittleren nimmt also die Nulldurchgänge der frequenzmodu-

Anzapf stelle. Ein Kondensator 13 ist zwischen einen lierten Rechteckwelle 10 wahr, indem sie den

Eingangsanschluß 11 und das eine Ende der Primär- Speichereffekt der Transistoren 22 und 23 zur Er-

wicklung 15 gelegt. Das andere Ende der Primär- io zeugung eines Impulses von fester Dauer für jeden

wicklung 15 ist bei 17 geerdet. Die Mittelanzapfung Nulldurchgang verwendet.

der Sekundärwicklung 16 des Transformators 14 ist Die Emitterelektroden 24 und 27 der Transistoren ebenfalls bei 17 geerdet. Der Kondensator 13 diffe- 22 und 23 sind an einem gemeinsamen Anschlußrenziert die frequenzmodulierte Rechteckwelle 10, punkt 35 über zwei Widerstände 32 und 33 miteinum so bei jedem Nulldurchgang der Rechteckwelle 15 ander verbunden. Ein Spannungsteiler 34 liegt einen schärfen positiven bzw. negativen Impuls zu zwischen der Emitterelektrode 24 des Transistors 22 erzeugen. Die scharfen Impulse werden von dem und dem gemeinsamen Sammelpunkt 35. Der einTransformator 14 aufgenommen, der als Phasenauf- stellbare Abgriff des Spannungsteilers 34 dient bei teiler arbeitet und zwei Ausgänge von entgegen- entsprechender Einstellung dazu, die Falschanpasgesetzter Polarität an den Enden der in der Mitte an- 20 sung der Widerstände zwischen den Eigenwerten gezapften Sekundärwicklung 16 erzeugt. Die Wellen- der Transistoren 22 und 23 und den zugeführten formen der beiden Ausgänge sind durch die Bezugs- Komponenten zu kompensieren. Zwei Widerstände ziffern 18 und 19 dargestellt. Beide Wellenformen 18 36 und 37 liegen zwischen den Basiselektroden 25 und 19 haben eine Trägerfrequenz, die gleich der und 28 der Transistoren 22 und 23. Der zwischen den Trägerfrequenz der Eingangsrechteckwelle 10 ist. 25 Widerständen liegende gemeinsame Anschluß 38 ist

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit dem gemeinsamen Anschlußpunkt 35 verbunden benutzt zwei pnp-Transistoren 22 und 23 mit relativ und außerdem bei 17 geerdet,
kurzen Ladungsspeicherzeiten. Die Transistoren 22 Ein Spannungsteiler, der aus Widerständen 39 und und 23 haben die gleiche Ladungsspeicherzeit und 40 besteht, ist einerseits mit einem negativen Angute Ansprecheigenschaften für Hochfrequenz. Beide 30 schluß einer Potentialquelle 41 verbunden und andepnp-Transistoren 22 und 23 haben übliche Emitter-, rerseits bei 17 geerdet. Ein Nebenschlußkondensator Basis- und Kollektorelektroden, die mit den Bezugs- 42 ist zu dem Widerstand 40 parallel geschaltet. Ein ziffern 24, 25 und 26 für den Transistor 22 bzw. Widerstand 44 liegt zwischen dem gemeinsamen An-27, 28 und 29 für den -Transistor 23 gekennzeichnet schlußpunkt 30 und einem gemeinsamen Anschlußsind. Es ist nicht beabsichtigt, die Transistoren 22 35 punkt 45. Die gemeinsamen Anschlüsse 43 und 45 und 23 auf den pnp-Leitungstyp zu beschränken, da sind miteinander verbunden. Ein Widerstand 46 liegt auch npn-Transistoren verwendet werden können. zwischen dem gemeinsamen Anschlußpunkt 45 und Die Basiselektroden 25 und 28 der Transistoren 22 der Basiselektrode 25 des Transistors 22, während und 23 sind über Kondensatoren 20 und 21 mit den ein Widerstand 47 zwischen den gemeinsamen AnEnden der in der Mitte angezapften Sekundärwick- 40 schluß 45 und die Basiselektrode 28 des Transistors lung 16 des Transformators 14 gekoppelt. Die KoI- 23 gelegt ist.

lektorelektroden 26 und 29 der Transistoren 22 und Ein Tiefpaßfilter ist über einen Kondensator 48 an 23 sind an einem gemeinsamen Anschlußpunkt 30 den gemeinsamen Anschlußpunkt 30 angekuppelt, miteinander verbunden. Die Wellenform 18 und 19, Die Filterkette besteht aus Kapazitäten 49, 50, 51, 52 die zwischen der geerdeten Mittelanzapfung und den 45 und 53 und Induktivitäten 54 und 55. Die doppelte gegenüberliegenden Enden der Sekundärwicklung 16 Trägerfrequenz der Wellenform 31, die an dem geauftreten, sind den Basen 25 und 28 der Hoch- meinsamen Sammelanschluß 30 in Erscheinung tritt, frequenztransistoren 22 und 23 zugeführt. Die wird von dem Tiefpaßfilter herausgefiltert. So wird Ladungsspeicherzeit jedes Transistors 22, 23 ist durch das Tiefpaßfilter das ursprüngliche Videosignal kürzer als die Zeit zwischen den einander folgenden, 5° isoliert und erscheint an Ausgangsklemmen 56 und scharfen Impulsen von der Wellenform 18,19, die an 57, wie dies durch die Bezugsziffern 58 dargestellt ist. die Basis 25, 28 angelegt sind. Da die Transistoren Die Arbeitsweise der Impulszähler-Detektorschal-

22 und 23 vom pnp-Leitungstyp sind, treiben die tung wird nunmehr für zwei Nulldurchgänge der frescharfen negativen Impulse von der Wellenform 18 quenzmodulierten Rechteckwelle 10 erklärt. Die und 19 die Transistoren 22 und 23 in den Sättigungs- 55 Nulldurchgänge sind durch die Bezugsziffern 59 und zustand. Der Transistor 22 wird von einem scharfen 60 gekennzeichnet. Wenn die frequenzmodulierte negativen Impuls an der Basiselektrode 25 in die Rechteckwelle 10 durch den Kondensator 13 diffe-Sättigung getrieben und gleitet in den Entsättigungs- renziert ist, ist ein scharfer positiver Impuls an dem zustand zurück, bevor ein folgender scharfer posi- Nulldurchgang 59 und ein scharfer negativer Impuls tiver Impuls ankommt, und dann wird der Transistor ^6o an dem Nulldurchgang 60 entstanden. Der Phasen-

23 von einem scharfen negativen Impuls an der aufteiler-Transformator 14 empfängt die beiden Basiselektrode 28 in den Sättigungszustand versetzt scharfen Impulse und erzeugt zwei Ausgänge und entsättigt sich wieder, bevor ein nachfolgender von entgegengesetzter Polarität an den Enden der in scharfer positiver Impuls ankommt. Die Hochfre- der Mitte angezapften Sekundärwicklung 16. Scharfe quenztransistoren 22 und 23 durchlaufen somit ab- 65 Impulse 61 und 62 von der Wellenform 18 kennwechselnd zyklisch Sättigungs- und Entsättigungszu- zeichnen den einen Ausgang und scharfe Impulse 63 stände und erzeugen dabei Ausgangsimpulse von und 64 den anderen Ausgang. Die scharfen Impulse einer festen Dauer, die gleich der Ladungsspeicher- 61 und 62 werden der Basiselektrode 25 des Tran-

sistors 22 zugeführt, während die scharfen Impulse 63 und 64 an die Basiselektrode 28 des Transistors 23 angelegt werden.

Es sei angenommen, daß die pnp-Transistoren 22 und 23 nicht leiten. Der scharfe negative Impuls 61 von der Wellenform 18 hat eine ausreichende Amplitude um den pnp-Transistor 22 in den Sättigungszustand zu treiben. Der scharfe positive Impuls 63 der Wellenform 19 hat jedoch keine Wirkung auf den nichtleitenden pnp-Transistor 23. Da die Ladungs-Speicherzeit des Transistors 22 kürzer ist als die Zeit zwischen dem scharfen negativen Impuls 61 und dem scharfen positiven Impuls 62, gleitet der Transistor 22 in den Entsättigungszustand zurück, bevor der scharfe positive Impuls 62 an der Basiselektrode 25 ankommt. Der Transistor 22 durchläuft einen Zyklus von Sättigungs- und Entsättigungszustand und erzeugt dabei einen verstärkten Ausgangsimpuls mit einer festen Dauer, die gleich seiner Ladungsspeicherzeit ist. Der von dem Transistor 22 gebildete verstärkte Ausgangsimpuls erscheint an dem gemeinsamen Sammelpunkt 30 und ist durch den Impuls 65 von fester Dauer und der Wellenform 31 angezeigt. Somit nimmt die Schaltung den Nulldurchgang 59 der frequenzmodulierten Rechteckwelle 10 wahr und verwendet den Speichereffekt des Transistors 22 zur Erzeugung des Impulses 65 von fester Dauer. In gleicher Weise veranlaßt der scharfe negative Impuls 64 von der Wellenform 19 den pnp-Transistor 23, einen Impuls 66 von fester Dauer zu erzeugen. Der Nulldurchgang 60 ist also erfaßt durch die Ausbildung des Impulses 66 von fester Dauer und der Wellenform 31. Dementsprechend arbeitet die Schaltung weiter und erzeugt für jeden Nulldurchgang der frequenzmodulierten Rechteckwelle 10 einen Impuls von fester Dauer.

Damit ist aufgezeigt, daß die Impulszähler-Detektorschaltung den Speichereffekt von Hochfrequenztransistoren zur Demodulation einer Rechteckwelle, die vorher von einem Videosignal frequenzmoduliert worden war, benutzt. Weiter verbindet die Detektorschaltung eine gute Linearität mit einem Minimum an Kosten und mit Einfachheit.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Impulszähler-Detektorschaltung, insbesondere zur Demodulation einer Rechteckwelle, die durch ein Videosignal moduliert ist, gekennzeichnet durch zwei Transistoren (22, 23) mit gleichen Ladungsspeicherzeiten, von denen jeder eine Emitter-, eine Basis- und eine Kollektorelektrode (24, 27, 25, 28, 26, 29) hat, durch eine Differentiationsschaltung (13) zur Umwandlung frequenzmodulierter Rechteckwellen (10) in scharfe Impulse (18, 19), durch einen Phasenaufteiler (14), der die scharfen Impulse aufnimmt und diese den Basiselektroden (25, 28) zuführt, wobei jeder Transistor eine Ladungsspeicherzeit hat, die kleiner ist als die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden, seiner Basiselektrode zugeführten scharfen Impulsen, und wobei beide Transistoren abwechselnd Sättigungs- und Entsättigungszyklen zur Erzeugung von Impulsen (65, 66) fester Dauer durchlaufen.

2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Tiefpaßfilter (48 bis 55) zur Ausfilterung einer Trägerfrequenz aus den Impulsen (65, 66) fester Dauer.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren (22, 23) vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind.

4. Schaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (22) von einem seiner Basiselektrode (25) zugeführten scharfen Impuls in den Sättigungszustand getrieben wird und bevor der nächste scharfe Impuls ankommt, in den Entsättigungszustand übergeht, daß dann der zweite Transistor (23) von einem seiner Basiselektrode (28) zugeführten scharfen Impuls in den Sättigungszustand getrieben wird und in den Entsättigungszustand übergeht, bevor der nächste Impuls ankommt.

5. Schaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (22, 23) Impulse (65, 66) fester Dauer bei jedem Nulldurchgang (59, 60) der frequenzmodulierten Rechteckwelle (10) liefern.

6. Schaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Kondensator (13) zur Differentiation der frequenzmodulierten Rechteckwelle (10) und zur Erzeugung scharfer Impulse bei den Nulldurchgängen (59, 60) der Rechteckwelle.

7. Schaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter (48 bis 55) an die Kollektorelektroden (26, 27) der Transistoren (22, 23) zur Abtrennung von Ausgangs-Video-Signalen gekoppelt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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