DE1236566B

DE1236566B - Transistor impulse amplifier with transformer coupling of the load resistor

Info

Publication number: DE1236566B
Application number: DE1965P0036028
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Juergen Schroeder
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1965-02-09
Filing date: 1965-02-09
Publication date: 1967-03-16

Description

Transistor-Impulsverstärker mit transformatorischer Ankopplung des Lastwiderstandes Wegen der relativ niedrigen Durchbruchspannung von Transistoren ist zur Erzeugung hoher Spannungsimpulse der Einsatz von Transformatoren notwendig. Während der Energieübertragung von der Primärseite zur Sekundärseite an den Verbraucherwiderstand wird in der Hauptinduktivität Energie gespeichert. Diese Energie muß vor Eintreffen des nächsten Impulses wieder abgebaut werden, da sich sonst der sekundärseitig auftretende Impuls gegenüber der Nulllage verschiebt, was besonders unerwünscht ist bei nicht regelmäßig aufeinanderfolgenden Impulsen.Transistor pulse amplifier with transformer coupling of the Load resistance Because of the relatively low breakdown voltage of transistors the use of transformers is necessary to generate high voltage pulses. During the transfer of energy from the primary side to the secondary side to the consumer resistance Energy is stored in the main inductance. This energy must occur before of the next pulse are reduced again, otherwise the secondary side occurring The pulse shifts from the zero position, which is particularly undesirable when not regular successive pulses.

Bekannte Schaltungsanordnungen verwenden häu-fig eine zum Verbraucher in Reihe geschaltete Diode. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß bei Parallelschaltung mehrerer Transformatorausgänge auf einen Verbraucher, wie es bei Koinzidenzschaltungen notwendig ist, ein sehr hoher Spannungsimpuls in Sperrrichtung an der Diode liegt, deren Transformator primärseitig nicht angesteuert wird. Sollen Impulse sehr großer Amplitude (z. B. 1000 V) und hoher Impulsfolgefrequenz (z. B. 50 kHz) übertragen werden, so können die bekannten Schaltungen nicht verwendet werden, da die Durchbruchspannung der zur Verfügung stehenden Dioden zu klein ist.Known circuit arrangements use Frequently, a base connected to consumers in series diode. This arrangement has the disadvantage that when several transformer outputs are connected in parallel to a load, as is necessary with coincidence circuits, a very high voltage pulse is applied in the reverse direction to the diode, the transformer of which is not controlled on the primary side. If pulses of a very large amplitude (e.g. 1000 V) and high pulse repetition frequency (e.g. 50 kHz) are to be transmitted, the known circuits cannot be used because the breakdown voltage of the available diodes is too small.

Die Erfindung bezieht sich nun auf einen Transistor-Impulsverstärker mit transformatorischer Ankopplung des Lastwiderstandes, bei dem eine definiert einstellbare Entmagnetisierung des Transformators erfolgt, und er ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine einschaltbare Erhöhung des Lastwiderstandes im Sinne einer Vergrößerung der Impulsrückschwingamplitude und Verkleinerung von deren zeitlichen Dauer.The invention now relates to a transistor pulse amplifier with transformer coupling of the load resistance, in which one defines adjustable demagnetization of the transformer takes place, and it is according to the Invention characterized by a switchable increase in the load resistance in the sense of an increase in the pulse oscillation amplitude and a decrease in their duration.

Der neue Impulsverstärker hat den Vorteil, daß für den Schalter z. B. eine Diode in Sperrichtung nur eine Spannungsfestigkeit in Höhe des Überschwingimpulses verlangt zu werden braucht.The new pulse amplifier has the advantage that for the switch z. B. a diode in the reverse direction only a dielectric strength in the amount of the overshoot pulse needs to be demanded.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren der Zeichnung näher beschrieben.The invention is described in more detail with reference to the figures of the drawing.

Den sekundärseitigen Spannungsverlauf des Impulses eines primärseitig mit idealer Spannungsimpulsquelle gesteuerten Übertragers zeigt F i g. 1. Das Prinzipschaltbild zur Erzeugung eines solchen Impulses zeigt F i g. 2. Der Schließungszeit des Schalters Sl entspricht näherungsweise die Impulsdauer tp. Während geschlossenen Schalters Sl steigt der Magnetisierungsstrom in der Hauptinduktivität LH des Transformators zeitlich linear an. Der Magnetisierungsstroin am Impulsende zur Zeit t,» ist gegeben zu und er bestimmt die Höhe des Rückschwingvorganges, also die Amplitude U, bzw. U, und dessen Dauer. Bei kleinem Verbraucherwiderstand ist die Rückschwingamplitude klein, der Vorgang dauert jedoch lange; bei größerem Verbraucherwiderstand wächst die Amplitude, wobei die Impulsdauer abnimmt. Da in den meisten Anwendungsfällen der Verbraucherwiderstand RI(), an den der Spannungsimpuls mit der Amplitude U., und Dauer tp abgegeben werden soll und die Hauptinduktivität Lii festliegen, kann ohne besondere Schaltungsmaßnahmen kein Einfluß auf die Form des Rückschwingimpulses genommen werden.The secondary-side voltage curve of the pulse of a transformer controlled on the primary side with an ideal voltage pulse source is shown in FIG. 1. The basic circuit diagram for generating such a pulse is shown in FIG. 2. The closing time of the switch S1 corresponds approximately to the pulse duration tp. While the switch S1 is closed, the magnetizing current in the main inductance LH of the transformer increases linearly over time. The magnetization current at the end of the pulse at time t, »is given to and it determines the magnitude of the swing-back process, i.e. the amplitude U or U, and its duration. If the load resistance is low, the amplitude of the oscillation is small, but the process takes a long time; with greater consumer resistance, the amplitude increases and the pulse duration decreases. Since in most applications the consumer resistance RI () to which the voltage pulse with amplitude U.

Verläuft die Spannung bei sekundärseitiger Belastung mit Rl, nach der in F i g. 1 gezeigten Kurve (D, so dauert die gesamte Impulsübertragungszeit etwa tp + t,. Eine Verkürzung dieser Zeit und damit eine Erhöhung der maximalen Impulsfolgefrequenz kann nur durch eine beschleunigte Entmagnetisierung der Hauptinduktivität erreicht werden. Durch Umschalten des Schalters S2 auf den Widerstand R", der größer ist als R", kann ein Spannungsverlauf gemäß Kurve (D in F i g. 1 erreicht werden. Die Amplitude des Rückschwingimpulses wächst auf die Amplitude U2, während sich seine Dauer auf t2 verkürzt. Mit Hilfe der freien Wahl des Widerstandes R, kann jede gewünschte Form des Rückschwingimpulses eingestellt werden.Does the voltage run with load on the secondary side with Rl, according to the figure shown in FIG . 1 (D, the entire pulse transmission time lasts about tp + t,. A shortening of this time and thus an increase in the maximum pulse repetition frequency can only be achieved by accelerating the demagnetization of the main inductance. By switching the switch S2 to the resistor R ", which is greater than R ", a voltage curve according to curve (D in FIG. 1) can be achieved. The amplitude of the back oscillation pulse increases to the amplitude U2, while its duration is shortened to t2. With the help of the free choice of the resistance R, any desired shape of the back oscillation pulse can be set.

Ausführungsbeispiele zur elektronischen Realisierung des Schalters S2 gemäß der Erfindung zeigen die F i g. 3 und 4. Es wird zunächst die Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 3 erklärt. Als Schalter SI ist ein Transistor Tl vorgesehen. Durch negatives Potential an der Basis wird Tl in die Sättigung gesteuert und mit dem Übersetzungsverhältnis erscheint ein positiver Spannungssprung auf der Sekundärseite des Transformators ü. Die in Reihe mit dem Verbraucherwiderstand R, liegende Diode D ist während der Impulsdauer tp leitend. Nach der Zeit tp wird der Transistor Tl gesperrt. Da der Magnetisierungsstrom im Transformator auf Grund der Trägheit des Magnetfeldes seine Richtung beibehält, kehrt sich der Strom durch den Widerstand R, um, und der Spannungsabfall über den Widerstand in Reihe mit der Diode D wird negativ. Die Diode wird also durch den Rückschwingimpuls gesperrt. Daraufhin ist die Belastung des Transformators durch die Reihenschaltung R, + R, gegeben, und der Rückschwingvorgang erfolgt beschleunigt mit der kleineren Zeitkonstanten Durch Vergleich mit der Prinzipschaltung erkennt man, daß der Schalter S2 durch die Diode D, der Widerstand R,0 durch R, und der Widerstand R20 durch die Reihenschaltung Rj+R, dargestellt ist. Die gleiche Wirkung wie die Schaltung nach F i g. 3 hat die Schaltung nach F i g. 4, in der der Widerstand R, und die Reihenschaltung des Widerstandes R, mit der Diode D parallel liegen. lEer werden der Widerstand R» durch die Parallelschaltung und R2, durch R, realisiert.Exemplary embodiments for the electronic implementation of the switch S2 according to the invention are shown in FIGS. 3 and 4. The mode of operation of the circuit according to FIG. 3 explained. A transistor T1 is provided as the switch SI. By negative potential at the base, Tl is controlled into saturation and with the transmission ratio a positive voltage jump appears on the secondary side of the transformer ü. The diode D, which is in series with the load resistance R, is conductive during the pulse duration tp. After the time tp the transistor Tl is blocked. Since the magnetizing current in the transformer maintains its direction due to the inertia of the magnetic field, the current through the resistor R, is reversed and the voltage drop across the resistor in series with the diode D becomes negative. The diode is blocked by the swing-back pulse. Thereupon the load on the transformer is given by the series connection R, + R, and the swingback process is accelerated with the smaller time constant By comparison with the basic circuit, it can be seen that the switch S2 is represented by the diode D, the resistor R, 0 by R, and the resistor R20 by the series circuit Rj + R. The same effect as the circuit of FIG. 3 has the circuit according to FIG. 4, in which the resistor R, and the series connection of the resistor R, with the diode D are parallel. The resistance R »becomes empty through the parallel connection and R2, realized by R.

Claims

1. A transistor pulse amplifier with transformer coupling of the load resistance, in which a defined adjustable demagnetization of the transformer was carried g e k ennzeich -NET d urch a switchable increasing the load resistance in the sense of an enlargement of pulse reflection amplitude of oscillation and reduction of their temporal duration.

2. transistor pulse amplifier according to claim 1, characterized in that in series with the load resistor is a blocked by the swing back pulse diode, which is connected in parallel with a resistor. 3. transistor pulse amplifier according spoke 1, characterized in that in series with the load resistor a blocked by the swing-back pulse diode and the series circuit is a resistor in parallel.