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Schaltungsanordnung zur Zählung von Impulsen Die Erfindung betrifft
eine Schaltungsanordnung zum Zählen von Impulsen mit einem Speicherkondensator,
der mit jedem zu zählenden Impuls eine bestimmte Ladungsmenge zugeführt erhält und
damit seine Spannung stufenweise ändert und mit einem Spanntnigsdiskriminator in
Form eines Sperrschwingers, dessen RückkopplungswicKlung mit einem nichtlinearen
Element in Serie parallel zum Speicherkondensator im Eingangskreis des Sperrschwingers
liegt und der bei einer durch das nichtlineare Element bestimmten Kondensatorgrenzspannung
eine einzelne Sperrschwingung ausführt, so daß an einer Sekundärwicklung des Sperrschwinaertransformators
ein Ausgangsimpuls abgreifbar ist.
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Solche Schaltungsanordnungen sind an sich bekannt und beispielsweise
in dem Buch von Millm a n -Taub »Pulse and Digital Circuits«, S. 34.$, New York,
1956, beschrieben. Die bestimmte, stets etwa gleiche Ladungsmenge, die dem Kondensator
bei jedem Impuls zugeführt werden soll, wird dort in einem weiteren Kondensator
bemessen und bereitgestellt.
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Schaltet man mehrere solche Schaltungsanordnungen kaskadenartig hintereinander..
dann kann der Kondensator für die Bemessung der Einheitsladung entfallen, da ein
Sperrschwinger bei genügend hochohmiger Belastung einen konstanten Strom während
der zeitkonstanten Schwingperiode liefert, der weitgehend uiiabliän"i`" von der
gerade vorhandenen Gesamtladern des Speicherkondensators ist. Damit wird also durch
jeden Ausgangsimpuls eines Sperrschwingers dem Speicherkondensator der nachfolgenden
Kasl=adenstufe eine Einheitsladung zugef Ui 1i rt.
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Die Entladung des Speicl,erkondeäisators erfolgt in einer bekannten
Schaltun,zsanordnui=g mit Elektronenröhren als Verstärkerelemente durch den Gitterstrom,
der während des Schwingvorgangs auftritt. Die Rückkopplungswicklung des Sperrschwringertransformators
liegt dort in Reihe mit der Steuerstrecke der Röhre und mit dem Kondensator. so
daß der Gitterstrom aus dem Kondensator gespeist werden kann und damit diesen entlädt.
In vielen Fällen verzichtet man aber auf eine solche Reihviisci@t ltn@@a, insbesondere
wenn Transistoren als Verstärkerelemente verwendet werden, um eine allzu weitgehende
Wechselwirkung zwischen dem Speicherkondensator, dem Steuereinna na des Verstärkerelements
und der Rückkopplungswicklung zu beseitigen. Durch Parallelschaltung der Rüclk"äopplungswickluna
zum Eingangskreis erreicht man zwar in bekannter Weise die gewünschte Entflechtung,
man verliert dafür aber auch die einfache Entlademöalichkeit für den Kondensator.
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Durch die Erfindung wird bei solchen Schaltungsanordnungen ein spezieller
Entlade-Impulsgenerator überflüssig, indem ein Rückwirkungskreis von der Ausgangs-Sekundärwicklung
des Sperrschwingertransformators auf den Speicherkondensator vorgesehen ist, der
einen Richtleiter enthält, wobei der Richtleiter so gepolt ist, daß er nur den Teil
des Ausgangsimpulses durchläßt, der nach der eigentlichen Sperrschwingung auftritt
und durch die magnetische Speicherwirkung des Transformators verursacht ist, so
daß der Kondensator durch diesen Impuls weitgehend und schnell entladen wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Idee war es also, das üblicherweise
als störend empfundene Überschwingen nach Abschluß der Schwinmperiede für die Entladung
des Kondensators auszunutzen.
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Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
an Hand dreier Figuren näher erläutert, wobei Fig. I das Schaltbild einer Anordnung
gemäß der Erfindung, F i g. 2 einige die Funktion andeutende Impulsdiagramme, sowie
F i g. 3 die Zusammenschaltung mehrerer rnordnun;;en gemäß s~ i a. 1 z?i einer Zählkaskade
zeigen. F i g. 1 enthält einen an sich bekannten Transistorsperrschwinger mit einem
Transistor 1 vom pnp-Typ, dessen Emitterelektrode über einen Vorwiderstand 2 geerdet
und über einen Widerstand 12 mit derselben festen negativen Betriebsspannung verbunden
ist, mit der auel, die Kollektorelektrode über eine Primärwicklung 3 des Rück.kopplungstransformators
verbunden ist. Die beiden Anschlüsse der Rückkopplungswich@ung 4 sind mit
Erde bzw. der Basiselektrode
verbunden. Eine Schwingung tritt auf,
wenn ein negativer Impuls die Basiselektrode erreicht. Dieser Sperrschwinger wird
über ein nichtlineares Element 5, beispielsweise über eine Zenerdiode, angesteuert,
welche nur oberhalb ihrer Durchbruchspannung für ankommende Impulse durchlässig
ist. Diese Diode macht den Sperrschwinger also zu einem Spannungsdiskriminator.
Der basisferne Diodenanschluß ist mit dem Eingang 6 der Anordnung und mit einem
Speicherkondensator 7 verbunden, der einseitig geerdet ist.
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Durch einen am Eingang 6 zugeführten negativen Stromstoß'wird der
Kondensator um einen gewissen Betrag geladen, so daß seine Spannung nach Abklingen
des Stromstoßes negativer als vorher ist. Bei einem bestimmten Ladungszustand, d.
h., nach einer bestimmten Anzahl zugeführter Stromstöße, liegt das erdferne Ende
des Kondensators auf einem solchen negativen Potential, daß die Zenerdiode leitend
wird und daß der Sperrschwinger angesteuert wird. In einer Ausgangswicklung 8 des
Sperrschwingertransformators, die einseitig geerdet ist, entsteht somit ein Impuls,
der über einen hochohmigen Widerstand 9 und einen Richtleiter 10 einem Ausgang 11
der Anordnung zugeführt wird. über diesen Ausgang können weitere gleichartige Zählstufen
unmittelbar angesteuert werden.
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Durch den Schwingvorgang wird zwar in der bis jetzt beschriebenen
Schaltung ein vollständiger Ausgangsimpuls erzeugt, die Entladung des Speicherkondensators
erfolgt jedoch nur unvollständig, da aus ihm nur ein kleiner Teil des Basisstroms
des Transistors geholt wird. Durch die erfindungsgemäße zusätzliche Rückführung
von der Ausgangswicklung 8 des Transformators über einen Richtleiter 13 auf den
Eingang 6 erst wird der Kondensator entladen. Der Richtleiter ist so gepolt, daß
er die eigentlichen (negativen) Ausgangsimpulse sperrt, den Impuls positiver Polarität
aber, der von der magnetischen Speicherwirkung des Transformators herrührt und gemeinhin
als »überschwingen« bezeichnet wird, durchläßt. Die Ladung dieses Impulses reicht
im allgemeinen wegen der verstärkenden Eigenschaft des Transistors gut aus, um den
Kondensator weitgehend zu entladen. Vorteilhafterweise wird noch ein Widerstand
14 in Serie mit dem Richtleiter 13 angeordnet, mit dessen Hilfe der Rückführungsstrom
und damit der Entladezustand eingestellt werden kann. Eine weitere Zenerdiode 15
in Serie mit dem Richtleiter 13 verhindert zum einen die Entladung mittels unerwünschter
Störimpulse geringerer Amplitude und zum anderen, daß die Eingangsimpulse vom Eingang
6 direkt an den Ausgang 11 gelangen können.
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Durch die erfindungsgemäße zusätzliche Rückführung wird also erreicht,
daß der Kondensator nach jeder Schwingperiode bis auf eine wählbare Restladung,
die auch zu Null gemacht werden kann, entladen wird. Die Einstellung eines geeigneten
Werts des Rückführungswiderstands 14 kann ohne Beeinflussung der Sperrschwingung
erfolgen.
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Zur Funktion dieser Schaltungsanordnung wird auf F i g. 2 verwiesen,
wo drei Zeitdiagramme dargestellt sind. Das erste zeigt die am Eingang 6 anliegenden
Impulse einer vorgeschalteten gleichartigen Zählstufe oder auch die ursprünglichen
zu zählenden Impulse, falls keine Stufe vorgeschaltet ist. Das zweite Diagramm zeigt
die Spannung am Kondensator 7 abhängig von den angelegten Eingangsimpulsen
mit der typischen Treppenform. Es ist angenommen, daß der Kondensator nach vier
Eingangsimpulsen soweit aufgeladen ist, daß die Zenerdiode leitend wird. Diese Schwelle,
die auch die Untersetzungsrate der Zählstufe bestimmt, ist selbstverständlich durch
geeignete Wahl der Zenerdiode zu beeinflussen. Nach vier Eingangsimpulsen beginnt
der Transistor also Strom zu führen, und die anschließende Schwingung bewirkt an
der Ausgangswicklung 8 einen Impuls, der im letzten Diagramm von F i g. 2 gezeigt
ist. Dieser Impuls hat einen negativ gerichteten Spannungsteil in rechteckiger Form
sowie einen nachfolgenden positiven Anteil in annähernd dreieckiger Form. Letzterer
wird durch den Richtleiter 10 gegen den Ausgang 11 blockiert, während ersterer durch
den Richtleiter 13 vom Rückführungskreis abgehalten wird.
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Bei einer Änderung der Untersetzungsrate ist zu beachten, daß neben
einer geeigneten Wahl der Schwelle der Zenerdiode 5 auch der Widerstand 14 neu eingestellt
werden muß, da sich auch die notwendige Energie des Rückführungsimpulses für die
Entladung des Kondensators ändert.
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Die abschließende F i g. 3 zeigt, wie mehrere Schaltungsanordnungen
gemäß F i g. 1 zu einer Kaskade zusammengeschaltet werden können. Vorteilhafterweise
werden die zu zählenden Impulse eines Impulsgenerators 16 zur Erhöhung der Zählsicherheit
einer Stufe mit der Untersetzungsrate Eins zugeführt, die mit jedem Impuls eine
Schwingung ausführt. Diese Stufe ist hier nochmals im einzelnen ausgeführt, während
bezüglich der nachfolgenden zwei Stufen auf F i g.1 verwiesen wird. Bei dieser ersten
Stufe entfällt der Kondensator und damit auch die Rückführung sowie die Zenerdiode
für die Schwelle. Im übrigen wird durch gleiche Bezugszeichen wie in F i g. 1 auf
die gleichartige Funktion hingewiesen.
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Die Erfindung ist nicht auf das geschilderte Beispiel in allen Einzelheiten
beschränkt, sondern sie ist auch auf npn-Transistoren und Röhren anwendbar sowie
auf andere Untersetzungsraten. Die Raten mehrerer hintereinandergeschalteter Stufen
brauchen auch nicht gleich zu sein.