DE1215200B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Impulsen aus beliebigen Eingangssignalen - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Impulsen aus beliebigen EingangssignalenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
H03k
Deutsche KL: 21 al - 36/02
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
G 37353 VIII a/21 al
25. März 1963
28. April 1966
25. März 1963
28. April 1966
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit geringem Stromverbrauch zur Erzeugung von
Impulsen gleichen Energieinhalts und gleicher Form aus Eingangsimpulsen beliebiger Form und Dauer,
die einen bestimmten Schwellenwert übersteigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Schaltungsanordnung zu schaffen, die sehr
leistungsfähig ist und gleichzeitig einen geringen Stromverbrauch, besonders im Zustand der Ruhe und
der Bereitschaft, hat, so daß sie für Satelliten, unbemannte Wetterstationen und ähnliche Anwendungszwecke geeignet ist, bei denen die Stromversorgung
durch Batterien problematisch ist und trotzdem ein zuverlässiges Arbeiten der Schaltungsanordnung über
lange Zeiträume hin verlangt wird.
Die Schaltungsanordnung soll darüber hinaus imstande sein, ohne Rücksicht auf die Art und den
zeitlichen Abstand der Eingangssignale Ausgangsimpulse von stets gleichbleibendem Energieinhalt und
gleichbleibender Form zu erzeugen. Sie soll empfindlich sein und auch auf wenig ausgeprägte, schwache
Eingangssignale ansprechen, vorausgesetzt nur, daß diese einen bestimmten Schwellenwert erreichen.
Darüber hinaus soll die Schaltungsanordnung auf Eingangssignale ansprechen, deren Amplitude und
Wellenform in weiten Grenzen schwanken und die entweder in regelmäßigen, kleinen Abständen oder
unregelmäßig in großen Abständen, selbst in solchen bis zu mehreren Monaten, aufeinanderfolgen, und sie
soll in allen diesen Fällen Ausgangssignale von gleichbleibender Form und Stärke erzeugen. Das
Gegenstück zu den genannten langsamen Eingangssignalen sind beispielsweise sinusförmige Eingangssignale hoher Frequenz in der Größenordnung von
30 bis 80 Kilohertz oder mehr.
Die Schaltungsanordnung soll außerdem auf Eingangssignale ansprechen, deren Dauer in weiten
Grenzen schwankt, d. h. auf Eingangssignale von wenigen Mikrosekunden Dauer bis zu Eingangssignalen in Form eines lang anhaltenden Signals unbestimmter
Dauer. Die Schaltungsanordnung soll trotz alledem weitgehend unabhängig sein von
Schwankungen der Batteriespannung und der Charakteristiken der verwendeten Transistoren und sonstigen
Teile. Schließlich soll die Schaltungsanordnung möglichst einfach ausgebildet sein, ein geringes Gewicht
und einen geringen Platzbedarf haben und geeignet sein, in Miniaturtechnik als »Baustein« für
andere, kompliziertere Geräte ausgeführt zu werden.
Es ist bei monostabilen Kippschaltungen bekannt, einen sogenannten Sättigungstransformator zu verwenden,
dessen Kern eine rechteckige Hysteresis-
Schaltungsanordnung zur Erzeugung von
Impulsen aus beliebigen Eingangssignalen
Impulsen aus beliebigen Eingangssignalen
Anmelder:
General Time Corporation,
New York, N.Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. G. W. Schmidt, Patentanwalt,
München 5, Buttermelcherstr. 19
München 5, Buttermelcherstr. 19
Als Erfinder benannt:
Frank Payson Rennie,
Stamford, Conn. (V. St. A.)
Frank Payson Rennie,
Stamford, Conn. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 26. März 1962 (182 317)
schleife hat und der mit einer durch Transistoren ge-
a5 steuerten Sättigungswicklung, einer Auslösewicklung
und einer Rückstellwicklung versehen ist.
Es ist ferner bekannt, bei astabilen und bistabilen Kippschaltungen, die nach Art eines Multivibrators
aufgebaut sind, zwei komplementäre Transistoren zu verwenden, die entweder beide stromleitend oder,
beide nichtleitend sind.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die erforderlichenfalls in einer Schmitt-Triggerschaltung
in Rechteckimpulse umgewandelten und mittels eines Differenziergliedes differenzierten Eingangssignale
einer monostabilen Kippschaltung zugeführt werden, die einen im Ruhezustand stromlosen Transistor enthält,
der über seinen Kollektor mit der Basis eines komplementären Transistors verbunden ist und beim
Anlegen eines negativen Auslöseimpulses an seine Basis den komplementären Transistor in den leitenden
Zustand überführt, wobei dieser Transistor durch die im Kollektorkreis befindliche Sättigungsspule
eines an sich bekannten, mit Rückstellschaltung versehenen Impulstransformators mittels einer Rückführung
zur Basis des Transistors für die Dauer der Ummagnetisierung den stromführenden Zustand in
beiden Transistoren aufrechterhält, wonach mittels der Rückstellwicklung des Impulstransformators und
eines Rückstelltransistors durch Rückmagnetisierung des Kernes der ursprüngliche stromlose Zustand der
Transistoren wiederhergestellt wird.
609 560/428
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
hervor.
F i g. 1 ist ein Schaltschema eines Impulserzeugers nach der Erfindung;
F i g. 2 zeigt die Hysteresisschleife des für den Transformator verwendeten Kernes;
F i g. 3 zeigt die Wellenformen an verschiedenen Punkten der Schaltung.
Der mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 bezeichnete Impulserzeuger hat eine Eingangsklemme
11 und eine Ausgangsklemme 12. Die Eingangsklemme wird mit einer geeigneten Signalquelle verbunden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel spricht der Impulserzeuger auf positive Eingangssignale an. Er hat einen Eingangswiderstand 16 und
eine Eingangsdiode 15, so daß negative Eingangssignale zur Erde abgeleitet werden. Um jedes positive
Eingangssignal in einen scharf definierten Impuls von ausreichender Amplitude zu verwandeln, ist eine Eingangskippschaltung
20 vorgesehen, welche die Transistoren Tl und Tl enthält. Dies sind im vorliegenden
Fall NPN-Transistoren, die über die Hauptleitung 21 mit Strom gespeist werden, welche mit einer
Stromquelle 22 verbunden ist. Bei einem Satelliten od. dgl. ist dies normalerweise eine Batterie von begrenzter
Kapazität. Die Transistoren Tl und Γ 2 haben Kollektorwiderstände 23 bzw. 24 und einen
gemeinsamen Emitterwiderstand 25. Die Basis des Transistors Tl ist mit der Eingangsklemme 11 verbunden
und hat einen Eingangs- oder Nebenwiderstand 26. Die Basis des Transistors Γ2 erhält eine
Vorspannung über einen Spannungsteiler, der aus den Widerständen 27 und 28 besteht, die mit der'
Kollektorklemme des Transistors Tl verbunden sind. Die beschriebene Kippschaltung 20 ist eine
Schmittsche Kippschaltung, welche bei Empfang eines beliebig geformten Eingangssignals einen Ausgangsimpuls
von Rechteckform abgibt, vorausgesetzt daß das Eingangssignal einen bestimmten Schwellenwert
erreicht, der imstande ist, den ersten Transistor leitend zu machen.
Die Werte der Schaltung sind derart gewählt, daß der Transistor Tl bis zur Sättigung stromleitend
wird, wobei der Emitterstrom durch den gemeinsamen Emitterwiderstand 25 fließt. Wenn ein Eingangssignal
empfangen wird, beispielsweise der Impuls 30 der Fig. 3, und die Eingangsspannung den
Schwellenwert 31 erreicht, wird der erste Transistor stromleitend. Die Schaltung ist derart, daß der anfängliche
Stromfluß des Transistors Tl eine regenerative Wirkung hervorruft, so daß der Transistor Tl
voll leitend und der Transistor Γ 2 nichtleitend wird. Wenn in dem Widerstand 23 Strom fließt, ändert sich
dadurch die Spannung der Kollektorklemme nach der negativen Seite hin. Dies verringert die die Leitfähigkeit
bewirkende Vorspannung der Basis des Transistors Tl, so daß dessen Stromleitung ebenfalls verringert
wird. Bei verringertem Stromfluß durch den gemeinsamen Emitterwiderstand 25 verringert sich
der Spannungsabfall an den Klemmen dieses Widerstandes, so daß die die Leitfähigkeit hervorrufende
Vorspannung des Transistors Γ1 sich erhöht. Dies
bewirkt einen noch größeren Stromfluß durch den Transistor Tl und einen geringeren Stromfluß durch
den Transistor Tl. Da die Wirkung sich von selbst steigert, wird der Transistor Tl sofort bis zur Sättigung
stromleitend, während der Transistor Tl nichtleitend
wird. Die <Folge davon ist eine plötzliche Spannungsänderung im Punkt 32 der Schaltung, wie
beim Bezugszeichen 35 der Fig. 3 dargestellt. Die Spannung sinkt von einem Wert von 12 Volt auf
einen Wert, der wesentlich geringer ist.
Um einen kurzen negativen Impuls mit scharfer Spitze zu erhalten, der an den folgenden Teil der
Schaltung angelegt wird, ist ein der Differenzierung dienender Kondensator 40 vorgesehen, der mit dem
ίο Punkt 32 der Schaltung-verbunden ist, und der eine
scharfe negative Spitze 41 (Fig. 3) hervorruft, die an die Klemme 42 angelegt wird. Der scharfe Impuls 41
ist ausreichend, um den restlichen Teil der Schaltung derart zu kippen, daß an der Ausgangsklemme 12
ein Ausgangsimpuls erscheint, wie weiter unten näher beschrieben. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen,
daß der Transistor Tl leitend und der Transistor Tl nichtleitend bleibt, so lange das Eingangssignal
die Eingangsklemme 11 beaufschlagt. Hört das Eingangssignal auf, so verringert sich der Stromfluß
durch den Transistor Tl, was einen verringerten Spannungsabfall am Kollektorwiderstand 23 und eine
nach der positiven Seite hin gerichtete Spannungsänderung an der Kollektorklemme 32 zur Folge hat.
Dies bewirkt eine nach der positiven Seite hin gerichtete Spannungsänderung an der Basis des zweiten
Transistors Tl, so daß dieser leitend wird. Der Stromfluß durch den gemeinsamen Emitterwiderstand
25 steigt daher an, so daß die die Stromleitung be-
wirkende Vorspannung des Transistors Tl verringert wird. Da diese Wirkung kumulativ ist, wird der
Transistor Tl schnell nichtleitend und der Transistor Tl leitend bis zur Sättigung, so daß eine nach
der positiven Seite hin gerichtete Spannungsänderung 43 (F i g. 3) hervorgerufen wird, die nach Differenzierung
durch den Kondensator 40 einen positiven Impuls 44 erzeugt, der an die Klemme 42 angelegt
wird. Der Impuls 44 kann jedoch außer Betracht gelassen werden, da er keine Wirkung hervorruft; seine
einzige Wirkung besteht darin, daß die nächste Stufe der Schaltung stärker nichtleitend wird.
Der restliche Teil der Schaltung enthalt einen Transformator 50 mit einem sättigbaren Kern 54,
einer Sättigungswicklung 51, einer Kipp- oder Auslösewicklung 52 und einer Rückstellwicklung 53. Der
Transformator ist vorzugsweise derart ausgebildet, wie in der USA.-Patentschrift 2 897 380 näher beschrieben.
Der Kern 54 hat eine im wesentlichen rechteckige Sättigungscharakteristik, die in F i g. 2
dargestellt ist. Zu dem Transformator gehört ein elektronischer Schalter in Form eines Transistors
Γ 5, dessen Eingangskreis mit der Auslösewicklung 52 verbunden ist und dessen Ausgangskreis dazu
dient, die Rückstellwicklung 53 mit der Stromquelle 22 zu verbinden. Der Transistor Γ 5 ist normalerweise
nichtleitend. Wenn in der weiter unten beschriebenen Weise der Punkt der positiven Sättigung
des Kerns 54 überschritten ist, induziert die daraus resultierende, teilweise Verringerung des Magnetflusses
des Kerns in der Auslösewicklung 52 eine Spannung, die den Transistor TS leitend macht. Der
durch den Transistor T 5 fließende Strom fließt auch
durch die Rückstellwicklung 53 und hat die Tendenz, den Kern zur negativen Sättigung zu bringen. Die
dadurch in der Auslösewicklung 52 induzierte Spannung hält den durch den Transistor Γ 5 fließenden
Strom aufrecht, bis der Kern zur negativen Sättigung gelangt ist; danach wird keine weitere Spannung in
der Auslösewicklung induziert, so daß der Transistor TS nichtleitend wird. Zu Dämpfungszwecken ist vorzugsweise
noch ein Widerstand 55 zur Rückstellwicklung parallel geschaltet.
Die Ausbildung der Transformatorschaltung ist derart, daß ein kurzer Eingangsimpuls, im vorliegenden
Fall ein negatives Signal mit scharfer Spitze, einen Stromfluß durch die Sättigungswicklung 51 des
Transformators 50 hervorruft, welcher andauert, bis die positive Sättigung des Kerns erreicht ist, worauf
die Rückstellwicklung 53 Strom erhält, bis der Kern wieder den Zustand der negativen Sättigung erreicht
hat. Ein Eingangstransistor und ein Sättigungstransistor sind in Reihe geschaltet, um die Sättigungswicklung
mit Strom zu versorgen, wobei eine Rückführung von der Sättigungswicklung zum Eingangstransistor
dafür sorgt, daß der Eingangstransistor so lange leitend bleibt, als an der Sättigungswicklung ein
Spannungsabfall entsteht. Im einzelnen ist hierbei die Ausbildung folgende: Der Eingangstransistor Γ 3 hat
einen Eingangswiderstand 61 und die Kollektorwiderstände 62 und 63, die einen Spannungsteiler mit einer
mittleren Klemme 64 bilden. Die Basis des Sättigungstransistors Γ 4 ist mit dieser Klemme 64 verbunden;
sein Kollektor ist über einen Widerstand 65 und die Sättigungswicklung 51 mit der positiven
Klemme der Batterie verbunden. Die Rückführung von der Sättigungswicklung zum Eingang des Eingangstransistors
Γ 3 erfolgt vom Punkt 66 über den Widerstand 67 zur Basis des Transistors Γ 3. Hierdurch
wird erreicht, daß der Transistor Γ 3 leitend bleibt, solange an der Sättigungswicklung ein
nennenswerter Spannungsabfall entsteht, d. h., bis die positive Sättigung erreicht ist.
Im Zustand der Ruhe (welcher gleichzeitig der Zustand der Bereitschaft ist) fließt durch die Transistoren
Γ3 und T 4 kein Strom. Erscheint jedoch im Punkte 42 ein scharfer negativer Impuls 41 (F i g. 3),
so wird der Transistor T 3 (ein Transistor von Typ PNP) leitend. Es fließt daher Strom durch die Kollektorwiderstände
62 und 63, so daß die Spannung im Punkt 64 sich nach der positiven Seite hin ändert,
wodurch der Transistor Γ 4 (ein Transistor vom Typ NPN) leitend wird. Dies bewirkt einen Stromfluß
durch die Sättigungswicklung 51 in einer solchen Richtung, daß die im Ruhezustand negative Sättigung
des Kerns sich nach der positiven Seite hin ändert. Als Folge dieser Änderung des Magnetflusses entsteht
in der Sättigungswicklung eine Gegen-EMK, so daß die Spannung an ihrer Klemme 66 den Eingangstransistor T 3 leitend erhält. In einem praktischen
Fall hatte bei Verwendung einer Spannungsquelle von 12 Volt die induzierte Spannung etwa die Größe
von 6 Volt, was bewirkte, daß die Basis des Transistors T 3 um 0,7 Volt negativ gegenüber dem Emitter
wurde. Das Fortbestehen des Stromflusses im Ausgangskreis des Transistors ist daher auch dann
gesichert, wenn der Auslöseimpuls 41 bereits aufgehört hat. Der Stromfluß durch den Transistor T 3
erteilt dem Transistor Γ 4 eine solche Vorspannung, daß der Sättigungsstrom weiter bestehenbleibt. Nachdem
der Punkt der Sättigung des Kerns 50 erreicht und ein wenig überschritten ist, wird jedoch das
Anwachsen des Flusses und damit die Impedanz der Sättigungswicklung 51 drastisch reduziert, so daß die
letztere nur noch ihren Ohmschen Widerstand hat und der Spannungsabfall an der Wicklung 51 daher
entsprechend gering wird. Als Folge davon ändert sich die Basisvorspannung des Transistors 2°3 derart,
daß er nichtleitend wird. Dies bewirkt, daß die Spannung des Punktes 64 seines Kollektorkreises sich
dem Erdpotential nähert, was wiederum zur Folge hat, daß der Transistor T 4 nichtleitend wird und der
Stromfluß durch die Sättigungswicklung 51 aufhört. Das Aufhören des Strömflusses durch die Sättigungswicklung
bewirkt, daß der Magnetfluß um einen geringen Wert sinkt, wodurch in der Auslösewicklung
ίο 52 ein Strom induziert wird, der den Rückstelltransistor
Γ 5 leitend macht. Die Folge davon ist ein Stromfluß durch die Rückstellwicklung 53, der den
Kern in den Ausgangszustand der negativen Sättigung zurückführt, was wiederum bewirkt, daß die
Spannung im Punkt 66 sich plötzlich ändert (s. die Linie 69 in F i g. 3) und einen verhältnismäßig hohen
Wert annimmt.
Es ist parallel zum Eingang des Transistors Γ 3 ein
Kondensator geschaltet, der sicherstellen soll, daß der Transistor Γ 3 unter allen Umständen bis zum
Empfang des nächsten Eingangssignals nichtleitend bleibt. Zu diesem Zweck ist der Kondensator 70 vorgesehen,
welcher die positive Ladung speichert, die beim Umschalten von der positiven Sättigung des
Transformatorkerns auf die negative Sättigung entsteht. Wenn die negative Sättigung erreicht und um
einen geringen Betrag überschritten ist, wird die beim Zurückfallen des Magnetflusses auf den Sättigungsspiegel in der Wicklung 51 induzierte Spannungs-
spitze71 (Fig. 3), deren Polarität den TransistorT3
leitend machen würde, unwirksam gemacht. Da die Spannungsspitze 71 keine ausreichende Ladung erzeugt,
um die Spannung an den Klemmen des Kondensators 70 innerhalb der Zeitkonstanten des Kondensatorkreises
umzukehren, besteht keine Gefahr, daß diese Spitze den Transistor T 3 leitend macht,
was wieder eine positive Sättigung hervorrufen würde. Es besteht daher nicht die Gefahr, daß die
Schaltung selbsterregend weiterarbeitet.
Das Ausgangssignal kann in irgendeiner geeigneten Weise von der Schaltung abgeleitet werden. Vorzugsweise
enthält der Kern 54 eine Hilfswicklung 75. Statt dessen kann gewünschtenfalls auch der Spannungsausschlag
der Emitterklemme des Rückstelltransistors T 5 zur Erzeugung des Ausgangssignals
benutzt werden, indem der Emitter direkt mit der Ausgangsklemme 12 verbunden wird. In jedem Fall
ist der erzeugte Ausgangsimpuls unter allen Umständen ein fixierter Impuls von stets gleichbleibender
Wellenform, Dauer und Energiegehalt. Das durch den Impulserzeuger erzeugte Ausgangssignal
ist in F i g. 3 mit dem Bezugszeichen 80 bezeichnet; es versteht sich, daß der Ausgangskreis einen Gleichrichter
m Form einer Diode enthalten kann, welche so geschaltet ist, daß entweder der obere oder der
untere Teil des Ausgangsimpulses zur Weiterleitung an eine geschlossene Schaltung ausgewählt wird.
Vergleicht man die beschriebene Schaltung mit der bekannter Impulserzeuger, so leuchtet der Grund für
die Einsparung von Strom und die Schonung der Batterien ein. Im Ruhe- und Bereitschaftszustand ist
der einzige stromverbrauchende Transistor der Transistor T 2 der Kippschaltung 20; alle anderen Transistoren
sind nichtleitend. Da der Transistor T 2 nicht mehr als einen Kippimpuls zu liefern braucht, kann
hierfür ein Transistor von außerordentlich geringem Sättigungsstrom gewählt werden. Wenn an der Eingangsklemme
11 ein Eingangssignal erscheint, wird
7 8
der Transistor Γ2 nichtleitend und der Transistor signal an der Basis des Eingangstransistors Γ3 mit
Tl leitend, wie oben beschrieben. Diese Umschal- der Hinterkante statt mit der Vorderkante des Ein-
fung erfolgt innerhalb weniger Mikrosekunden; die gangssignals zusammen. Wenn gewünscht wird, daß
Transistoren Γ3 und Γ4 entnehmen der Stromquelle die Schaltung auf einen positiven Eingangsimpuls an-
22 daher Strom nur für eine Zeitspanne, die im all- 5 spricht, kann dies leicht dadurch erreicht werden,
gemeinen ein Bruchteil des an die Eingangsklemme daß der Typ des Transistors und die Polarität der
U angelegten Eingangssignals ist. Im Gegensatz Batterie 22 geändert wird.
dazu wird bei den bekannten Impulserzeugern der Der beschriebene Impulserzeuger arbeitet zuver-Transistor,
der den Sättigungsstrom liefert, normaler- lässig und genau; jeder Teil der Schaltung schaltet
weise für die volle Dauer des Eingangssignals leitend io lediglich von einem Zustand in den entgegengesetzten,
gemacht. Die Anordnung ist daher weitgehend unabhängig Bei einer Signaleingangsfrequenz von 5000 Hertz von Änderungen der Batteriespannung oder der
war der Stromverbrauch einer ausgeführten Schal- Charakteristiken der verwendeten Transistoren oder
rung der beschriebenen Art folgender: Der Strom- anderen Einzelteile der Schaltung. Da es nicht erforverbrauch
der Kippschaltung 20 betrug 0,03 Watt, 15 derlich ist, teure Einzelteile geringer Toleranzen oder
der Stromverbrauch der Sättigungswicklung 51 und in besonderer Weise aufeinander abgepaßte Einzeldes
Reihenwiderstandes 65 betrug 0,06 Watt, der teile zu verwenden, kann der beschriebene Impuls-Stromverbrauch
der Rückstellwicklung 53 betrug erzeuger in einfacher Weise und mit geringen Kosten
0,06 Watt. Da die Transistoren Γ3, Γ 4 und Γ5 ent- ' hergestellt werden. Da keiner seiner Teile, nennensweder
nichtleitend oder voll leitend sind, kann der 20 werten Belastungen unterliegt, ist darüber hinaus
Stromverbrauch der Transistoren als vernachlässig- auch die entwickelte Wärme vernachlässigbar klein,
bar klein angesehen werden. Der Gesamtverbrauch und es ist ohne weiteres möglich, alle Teile in eine
lag in der Größenordnung von nur 0,15 Watt, d. h. Vergußmasse einzubetten und in einen »Baustein«
bei etwa einem Siebentel des Stromverbrauches be- zu verwandeln, der für kompliziertere Schaltungen
kannter Impulserzeuger. Wenn die Eingangsfrequen- 25 Anwendung findet.
zen kleiner werden, ist der Unterschied noch größer. Bei einem ausgeführten Impulserzeuger nach der
Würde das Eingangssignal eine Frequenz von Erfindung hatten die verwendeten Teile folgende
60 Hertz haben, so würde die beschriebene Schaltung Werte:
etwa ein Dreißigstel des Stromverbrauches bekannter Teil Wert
Impulserzeuger benötigen. Wenn die Eingangssignale 30 jg gj 2 200 Ohm
des Impulserzeugers bereits die Form einer scharfen 23' 24 28
4 700 Ohm
Spitze (wie bei 41 in F i g. 3) haben, kann die Kipp- 25' 63* 470 Ohm
schaltung20 auch weggelassen und das Eingangs- 26 ' ... 10000Ohm
signal direkt an den Punkt 42 angelegt werden, d. h. 27 " 1000 Ohm
an die Basis des Transistors T3, wobei gewünschten- 35 40 70
0 001 Mikrofarad
falls ein Eingangswiderstand einer solchen Größen- gg
27o'ohm
Ordnung vorgesehen sein kann, daß die Belastung ^ 1500 Ohm
der Signalquelle verringert wird. In diesem Fall verr- gg '
g
braucht der Impulsformer im Zustand der Ruhe und ßj
3 900
Bereitschaft überhaupt keinen Strom, da alle in der 40
Schaltung enthaltenen Transistoren Γ3, Γ4 und Γ5 Zusammenfassung der Wirkungsweise
in diesem Fall nichtleitend sind. Mit der Kippschal-
in diesem Fall nichtleitend sind. Mit der Kippschal-
rung 20 oder ohne dieselbe ist der Impulserzeuger Obwohl die Wirkungsweise des Impulserzeugers
jedoch außerordentlich geeignet zum Gebrauch in bereits aus der vorstehenden Beschreibung hervor-Satelliten
und ähnlichen unbemannten Stationen, 45 geht, soll sie nachstehend noch einmal kurz zusamwelche
Impulse in langen und unregelmäßigen Inter- mengefaßt werden. Bei der Eingangskippschaltung 20
vallen empfangen sollen und bei welchen es auf ist der Transistor Tl normalerweise nichtleitend und
einen geringen Stromverbrauch ankommt. Eine zu- der Transistor Γ 2 leitend, wobei der Strom durch
verlässige Arbeitsweise ist auch dann gesichert, wenn den gemeinsamen Emitterwiderstand 25 fließt. Nach
der bei der Klemme 11 auftretende Eingangsimpuls 50 Anlegung eines positiven Eingangssignals an die
kürzer ist als die Zeit, die erforderlich ist, um die Basis des Transistors Π wird dieser leitend, wobei
Sättigung zu erzielen, d. h. wenn der Eingangsimpuls die die Leitung bewirkende Vorspannung des Trankürzer ist als beispielsweise 16 Mikrosekunden. Die sistor Tl vergrößert und die des Transistors T2 verVorrichtung
ist daher imstande, auch bei hohen ringert wird. Diese Wirkung ist eine augenblickliche,
Frequenzen zuverlässig zu arbeiten, etwa bei Fre- 55 schneller als bei der üblichen Flip-Flop-Schaltung,
quenzen in der Größenordnung von 30 bis 80 Kilo- so daß an den Differenzierkondensator 40 eine
hertz, beispielsweise für mit großer Geschwindigkeit scharfe Wellenfront angelegt wird, die einen Impuls
arbeitende Zählwerke od. dgl. mit ausgeprägter Spitze (41 in Fig. 3) an die Basis
Die beschriebene Schaltung spricht auf die Vor- des Transistors Γ3 anlegt. Der resultierende Kollekderkante
des Eingangssignals an; dies kann wichtig 60 torstrom macht den Transistor T 4 leitend, so daß
sein, wenn es darauf ankommt, die Phasenverschie- die Wicklung 51 des Transformators 50 Strom erhält
bung des Signals auf ein Minimum herabzusetzen. und dessen Kern zur positiven Sättigung bringt.
Es versteht sich jedoch, daß die Schaltung nicht auf Während der Transformatorkern sich anfänglich im
diese Anwendung beschränkt ist. Statt die Eingangs- Zustand negativer Sättigung befindet, erzeugt die
seite des differenzierenden Kondensators 40 mit dem 65 Änderung des Magnetflusses in positiver Richtung
Kollektor des Transistors Tl zu verbinden, kann einen Spannungsabfall an den Klemmen der Sättiman
ihn auch mit dem Kollektor des Transistors T 2 gungswicklung, welcher über die Verbindung 66, 61
verbinden; in diesem Fall fällt das negative Auslöse- an die Basis des Transistors Γ3 angelegt wird, um
diesen leitend zu erhalten, nachdem der Auslöseimpuls des Kondensators 40 aufgehört hat. Wenn die
positive Sättigung des Kerns erreicht ist, ist der Spannungsabfall an den Klemmen der Sättigungswicklung nicht mehr ausreichend, um den Transistor
Γ 3 leitend zu halten, so daß die Transistoren T 3 und Γ4 nichtleitend werden. Das Zurückfallen des
Magnetflusses auf den Wert der positiven Sättigung induziert in der Auslösewicklung 52 eine Spannung,
welche den Rückstelltransistor Γ 5 leitend macht, so daß ein Rückstellstrom durch die Wicklung 53 fließt,
welcher den Kern wieder in den Zustand der negativen Sättigung zurückführt. Die in der Sättigungswicklung 51 während dieses Teiles der Arbeitsweise
induzierte Spannung ist derart, daß sie den Transistor Γ 3 nichtleitend hält. Die Spannungsumkehr
wird in dem Kondensator 70 des Transistoreingangskreises gespeichert, so daß das Aufhören des überschüssigen
negativen Magnetflusses beim Nichtleitendwerden des Transistors Γ 5 nicht imstande ist,
den Transistor Γ3 leitend zu machen; die Schaltung bleibt daher stabil und bis zum nächsten Eingangssignal
nichtleitend. Das Ausgangssignal, welches darauf beruht, daß der Kern von der negativen Sättigung
zur positiven Sättigung und dann wieder zurück zur negativen Sättigung gebracht wird, hat eine stets
gleichbleibende Wellenform und einen gleichbleibenden Energiegehalt, und zwar ohne Rücksicht auf die
Eigenschaften des Eingangssignals.
In den Ansprüchen wird von einer Sättigungswicklung, einer Auslösewicklung und einer Rückstellwicklung
gesprochen. Es versteht sich, daß diese Wicklungen nicht voneinander getrennte und isolierte
Einzelwicklungen zu sein brauchen, sondern daß es sich dabei um eine einzige Wicklung handeln
kann, die verschiedene Anzapfungen enthält.
Claims (4)
1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Impulsen gleichen Energieinhalts und gleicher
Form aus Eingangssignalen beliebiger Form und Dauer, die einen bestimmten Schwellenwert übersteigen,
dadurch gekennzeichnet, daß die erforderlichenfalls in einer Schmitt-Triggerschaltung
(ΓΙ, Γ2) in Rechteckimpulse umgewandelten
und mittels eines Differenziergliedes (40, 6Ij differenzierten Eingangssignale einer
monostabilen Kippschaltung (T 3, T 4, 50) zugeführt werden, die einen im Ruhezustand stromlosen
Transistor (T 3) enthält, der über seinen Kollektor mit der Basis eines komplementären
Transistors (T 4) verbunden ist und beim Anlegen eines negativen Auslöseimpulses an seine
Basis den komplementären Transistor (T 4) in den leitenden Zustand überführt, wobei dieser
Transistor (T 4) durch die im Kollektorkreis befindliche Sättigungsspule (51) eines an sich bekannten,
mit Rückstellschaltung versehenen Impulstransformatörs (50) mittels einer Rückführung
(66, 67) zur Basis des Transistors (Γ3) für die Dauer der Ummagnetisierung den stromführenden
Zustand in beiden Transistoren aufrechterhält, wonach mittels der Rückstellwicklung (53)
des Impulstransformators (50) und eines Rückstelltransistors (T 5) durch Rückmagnetisierung
des Kernes der ursprüngliche stromlose Zustand der Transistoren (T 3, T 4) wiederhergestellt wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangskreis des
die Sättigung auslösenden Transistors (T 3) ein Kondensator (70) angeordnet ist, welcher verhindert,
daß dieser Transistor (T 3) durch die Wirkung der Rückführung (66, 67) leitend gemacht
wird, nachdem der Kern in den Zustand der negativen Sättigung zurückgeführt ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch seine Verwendung
in Satellitenstationen oder sonstigen unbemannten Stationen.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schmittschen
Kippschaltung (20) Transistoren (Tl, T2) von sehr geringem Sättigungsstrom Verwendung
finden.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 919 125;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1068 756,
598, 1025 010, 1050 376, 1029 871.
Deutsche Patentschrift Nr. 919 125;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1068 756,
598, 1025 010, 1050 376, 1029 871.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 560/428 4.66 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
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US182317A US3277309A (en) | 1962-03-26 | 1962-03-26 | Low drain pulse former |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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- 1963-03-25 DE DEG37353A patent/DE1215200B/de active Pending
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Also Published As
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GB1032671A (en) | 1966-06-15 |
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