-
Einrichtung und Verfahren zum Nachformen von Impulsen Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zum Nachformen von Impulsen derart, daß im nachgeformten
Ausgangsimpuls die Impulsbreite gleich dem zeitlichen Abstand zwischen dem Ansatzpunkt
des Vorderflankenanstiege's, und dem Ansatzpunkt des Hinterfiankenabstieges des
Eingangsimpulses ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Nachformen
von Impulsen mit Hilfe einer derartigen Einrichtung.
-
In vielen mit elektronischen Schaltungen arbeitenden Anlagen, beispielsweise
in Fernsehsendeanlagen benötigt man für den Betrieb und die Steuerung verschiedener
Zusatz- und Hilfsgeräte jeweils mehrere gleichartige Impulssignale. Die auf die
Hilfsschaltungen zu verteilende n@Inipulssignale sind mitunter bereits so stark
deformiert oder verzerrt, daß es erwünscht ist, sie so nachzuformen, daß die derart
nachgeformten Impulse dem ursprünglichen Impuls praktisch gleichwertig sind.
-
Die in Frage kommenden Impulssignale haben im allgemeinen einen trapezförmigen
Verlauf. Wenn diese Signale aktive oder auch passive übertragerschaltungen durchlaufen,
werden sie in der Regel verformt oder verzerrt. Um die Impulse so nachzuformen,
daß sieden ursprünglich erzeugten Impulsen weitgehend gleichwertig sind, ist es
häufig erwünscht, die Impulsvorderflänke und -hinterflanke zuzuteilen und etwa auftretende
Überschwingkomponenten, gedämpfte Schwingungen oder Störschwingungen zu beseitigen.
-
Ein Problem bei einer derartigen Impulsnachformung besteht darin,
daß -es schwierig ist zu bestimmen, welcher Teil des Impulses für die Nachformung
ausgenützt werden soll. Um einen dem ursprünglich erzeugten Impuls weitgehend gleichwertigen
oder formgleichen Ausgangsimpuls zu erhalten, muß man eine Wahl zwischen verschiedenen
Teilen des Impulses treffen. Wie noch ausführlich erläutert werden wird, lassen
sieh gegenüber den herkömmlichen Methoden der Impulsbreitenbestimmung erhebliche
Verbesserungen erzielen, wenn man die Breite eines Impulses als den zeitlichen Abstand
zwischen jeweils den vorderen Knickpunkten `der Vorderflanke und der Hinterflanke
des Impulses festlegt.
-
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe -gemacht, auf der Grundlage
einer derartigen Impulsbreitenbestimmung eine Einrichtung und, ein Verfahren zum
Nachfahren von Impulsen zu schaffen, die eine getreue Wiedergabe der ursprünglich
erzeugten Impulse gewährleisten.
-
Die erfindungsgemäße Einrichtung soll vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich,
als Impulsverteilerverstärker geeignet sein, der einen oder mehrere Ausgangsimpulse,
die eine gewünschte Form in bezug auf den jeweiligen Eingangsimpuls haben, erzeugt.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Einrichtung der
eingangs genannten Art vorgesehen, die gekennzeichnet ist durch einen Verstärker
mit niedrigem Ausgangswiderstand, der bei Eintreffen der Ansatzpunkte der Vorderflanke
und der Hinterflanke des Eingangsimpulses die Erzeugung der Vorderflanke bzw. der
Hinterflanke eines Ausgangs-Impulses mit gegebener Dachamplitude einleitet, sowie
durch die Reihenschaltung zweier gleichgepolter Richtleiterelemente, die mit ihrem
Verbindungspunkt über einen Kondensator an den Ausgang des Verstärkers angekoppelt
sind und eine gegebene Vorspannung solcher Polarität erhalten, daß sie normalerweise
beide gesperrt sind, derart, daß die Vorderflanke des Verstärkerausgangsimpulses
bis zu einem der Vorspannung entsprechenden Spannungswert über den Kondensator an
eine an den Verbindungspunkt der beiden- Richtleiter angeschaltete Verbraucherschaltung
übertragen wird, dagegen oberhalb dieses .Spannungswertes das eine Richtleiterelement
öffnet und dadurch den Kondensator auflädt, während die Rückflanke des Vers.tärkerausgangsimpulses
bis zu dem der Vorspannung entsprechenden Spannungswert über den Kondensator an
die Verbraucherschaltung überfragen wird, dagegen
oberhalb dieses
Spannungswertes das andere Richtleiterelement öffnet und dadurch den Kondensator
entlädt. Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der Kondensator sich über den niederohmigen
Ausgang des Verstärkers voll auflädt und entlädt. Der Verstärker ist vorzugsweise
aus zwei Transistoren des entgegengesetzten Leitungstyps als symmetricher Komplementärverstärker
aufgebaut. Gemäß einer Weiterbildung der-Eifindung ist ferner eine Clipperanordnung
vorgesehen, die von den einzelnen Ausgangsimpulsen jeweils den obersten Teil des
Daches und den untersten Teil der Basis abkappt, wobei vorzugsweise gleiche Teile
von der Vorderflanke und der Hinterflanke des Ausgangsimpulses weggeschnitten werden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet" daß die
Erzeugung der Vorderflanke des Ausgangsimpulses eingeleitet wird, wenn die Vorderflanke
des Eingangsimpulses einen Spannungswert von ungefähr 10% der Höhe des Eingangsimpulses
erreicht; daß die Erzeugung der Vorderflanke des Ausgangsimpulses nach einem Zeit-,
interväll beendet wird, das kürzer ist als die Anstiegszeit des Eingangsimpulses;
daß die Erzeugung der Hinterflanke des Ausgangsimpulses- eingeleitet wird, wenn
die Hinterflanke des Eingangsimpulses einen Spannungswert von ungefähr 901/o der
Höhe des Eingangsimpulses erreicht; und daß die Erzeugung der Hinterflanke nach
einem Zeitintervall beendet wird, das kürzer ist als die Abstiegszeit des Eingangsimpulses.
-
Bei der weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.
Darin zeigt F i g. 1 mit den Unterfiguren 1(a) bis 1(d) eine graphische Darstellung
des Einflusses eines RC-Netzwerkes auf den Verlauf bzw. die Form von Trapez-Impulsen,
F i g. 2 mit den Unterfiguren 2 (a) bis. 2 (e) eine graphische Darstellung der mit
der erfindungsgemäßen Einrichtung erzeugten Impulsverläufe, F i g. 3 ein teilweise
in Blockform dargestelltes schematisches Schaltbild, das die grundsätzliche Wirkungsweise
der erfindungsgemäßen Einrichtung bei ' der Erzeugung des ImpuIsverlaufes nach F
i g. 2 (b) aus dem Eingangsimpuls nach F i g. 2 (a) veranschaulicht, und F i g.
4 ein schematisches Schaltbild eines erfindungsgemäß ausgebildeten Impulsverteilerverstärkers.
-
Die allgemeinen Probleme der Impulsnachformung sollen an Hand der
F i g. 1 erörtert werden. F i g. 1(a) veranschaulicht einen symmetrischen Trapezimpuls
vom Verlauf 10 mit der Vorderflanke 11 und der Hinterflanke 12. Dabei kann
es sich beispielsweise um einen Stromimpuls handeln, der einem Lastwiderstand mit-
einem Parallelkondensator zugeleitet wird. Die Breite des Impulses 10 wird
meistens durch den zeitlichen Abstand WI zwischen den 50-%-Amplitudenpegeln der
Vorderflanke und der Hinterflanke definiert. Die Impulsbreite kann aber auch durch
den zeitlichen Abstand zwischen der Vorder- und der Hinterflanke im 10=%-Pegel oder
auch im 90-%-Pegel, jeweils gerechnet vom Fußpunkt oder der Basis in Richtung zum
Dach des Impulses, definiert werden.
-
F i g. 1(b) zeigt die resultierende Ausgangsspannung, die bei Anlegen
des Eingangsstromes nach F i g. 1(a) erzeugt wird. Im 50-%-Pegel ist die Impulsbreite
W2 des Impulses 13 nach F i g.1(b) gleich der Impulsbreite W1. Wenn man dagegen
die Impulsbreite definitionsgemäß auf den 10-%-Pegel bezöge, so würde der Impuls
13- breiter sein als der Impuls 10. Wenn man die Impulsbreite im 90-%-Pegel definierte,
so würde der Impuls 13 schmaler sein als der Impuls 10.
-
Ferner ist zu beachten, daß die Impulsbreite im 50-%-Pegel nur dann
durch das RC-Glied nicht verändert wird, wenn die Anstiegszeit der Vorderflanke
gleich der Anstiegszeit der Hinterflanke ist. Dies läßt sich an Hand der F i g.
1(c) zeigen, die einen Impulsverlauf 14 zeigt, dessen Impulsbreite im 50-%-Pegel
.W1 beträgt und dessen Vorderflanke wesentlich steiler als die Hinterflanke ist.
-
In F i g. 1(d) veranschaulicht der Impulsverlauf 16 die Ausgangsspannung,
die sich bei Anlegen des Impulses 14 an ein RC-Glied ergibt. Die Impulsbreite W2',
des Impulses 16 ist kleiner als die Impulsbreite W1, des Impulses 14. Dies ergibt
sich aus der Tatsache, daß die RC-Zeitkonstante sich auf die steilere Vorderflanke
stärker auswirkt als auf die weniger steile Hinterflanke.
-
Daraus ergibt sich, daß sogar ein passives System wie z. B. das der
obigen Erörterung zugrunde liegende RC-Glied, die Impulsbreite im 50-%-Pegel verändern
kann. Und zwar ist dies der Ungleichheit der Anstiegs- und Abstiegszeit der Vorderflanke
bzw. Hinterflanke des Eingangsimpulses zuzuschreiben.
-
Bei der Definition der Impulsbreite als der Abstand zwischen der Vorderflanke
und der Hinterflanke im 50-%-Pegel ergeben sich weitere Schwierigkeiten. Wenn ein
Impuls in einem Impulsverteilerverstärker nachgeformt werden soll, kann es vorkommen,
daß die Eingangsimpulsbreite des Verstärkers, definiert im 50-%-Pegel, bereits durch
ein passives Übertragungssystem verändert worden ist. Eine Methode, um einen derartigen
Impuls unter Beibehaltung seiner 50-%-Breite nachzuformen, bestände darin, einen
kleinen Bereich im 50-%-Pegel des Impulses herauszugreifen und zu verstärken. Die
dabei eingeführte Verzögerungszeit würde eine Funktion der Vorderflankenanstiegszeit
_ des Eingangssignals sein.
-
Aus dem Obigen wird ersichtlich, daß die herkömmlichen Methoden der
Impulsbreitenbestimmung verbesserungsbedürftig sind. Und zwar ist entweder der resultierende
Ausgangsimpuls länger oder kürzer als der Eingangsimpuls, und/oder es wird. eine
der Anstiegszeit der Vorderflanke proportionale Verzögerung eingeführt. Um diese
Schwierigkeiten zu beheben, wird vorgeschlagen, die Breite eines Impulses als den
zeitlichen Abstand zwischen jeweils den vorderen Knickpunkten, d. h. den Ansatzpunkten
des Vorderflankenanstieges und des Hinterflankenabstieges des Impulses zu definieren
bzw. festzulegen.
-
F i g. 2 zeigt verschiedene Impulsverläufe, die veranschaulichen,
in welcher Weise die erfindungsgemäße Einrichtung Eingangsimpulse so nachformt,
daß die erzeugten Ausgangsimpulse der oben- vorgeschlagenen Impulsbreitendefinition
entsprechen. In F i g. 2 (a) stellt der Verlauf 101 den nachzuformenden Eingangsimpuls
dar: Für die Erläuterung ist vorausgesetzt, daß dieser Impuls eine Amplitude von
4 Volt hat. Der vordere Knick der Vorderflanke des Impulses 101 befindet
sich bei 102, der vordere
Knick der Hinterflanke bei 103.
Die Anstiegszeit des Impulses 101 beträgt t1, die Abstiegszeit t2.
-
Die vorgeschlagene Bestimmung der Impulsbreite als der zeitliche Abstand
zwischen dem Knick 102 und dem Knick 103 ergibt einen nachgeformten Impuls mit im
wesentlichen dem gleichen Zeitabstand zwischen den- vorderen Knickstellen der Vorderflanke
und der Hinterflanke. Dies wird dadurch erreicht, daß nacheinander die übrigen in.
F i g. 2 gezeigten Impulsverläufe erzeugt werden.
-
Der Impulsverlauf 106 in F i g. 2 (b) wird durch Verstärkung und Polaritätsumkehr
des Impulses 101 erzeugt. Die Amplitude des Impulses 106 beträgt im vorliegenden
Fallbeispielsweise 19 Volt. Zu beachten ist, daß der Impuls 106 die gleiche Anstiegszeit
t1 und die gleiche Abstiegszeit t2 hat wie der Impuls 101. Auch das Zeitintervall
zwischen den vorderen Knickstellen der Vorderflanke und der Hinterflanke ist beim
Impuls 106 das gleiche wie beim Impuls 101. Da die Amplitude des Impulses 106 erheblich
größer als die des Impulses 101 ist, sind die Vorderflanke und die Hinterflanke
des Impulses 106 steiler als die entsprechenden Flanken des Impulses 101.
-
Erfindungsgemäß wird der Impuls 106 dazu verwendet, den in
F i g. 2 (c) gezeigten Impulsverlauf 111 zu erzeugen. Der Impuls 111 hat eine Anstiegszeit
t3, die kürzer ist als die Anstiegszeit t1 der Impulse 101 und 106, sowie eine Abstiegszeit
t4, die ebenfalls kürzer ist als die Abstiegszeit t2 der genannten Impulse. Die
Vorderflanke des Impulses 111 entspricht mit ihrem vorderen Knick dem vorderen Knick
der Vorderflanke des Impulses 106. Die Vorderflanke des Impulses 111 endet nach
einem Zeitintervall t3, das kürzer ist als die Anstiegszeit t1. Dies entspricht
im Impuls 106 dem Punkt 107 auf dessen Vorderflanke. Die Amplitude
im Punkt 107 beirägt in diesem beispielsweisen Fall 9,1 Volt.
-
Der vordere Knick 112 der Hinterflanke des Impulses 111 entspricht
zeitlich dem vorderen Knick der Impulse 101 und 106. Die Hinterflanke des Impulses
111 endet nach einem Zeitintervall t4, das kürzer ist als die Abstiegszeit t2. Dies
entspricht dem Punkt 108 auf der Hinterflanke des Impulses 106, wobei in diesem
beispielsweisen Fall' der Punkt 108 um 9,1 Volt niedriger oder negativer ist als
der vordere Knick der Hinterflanke des Impulses 106.
-
Man erhält somit im Signalverlauf 111 nach F i g. 2 (c) einen Impuls,
dessen zeitliche Dauer, gemessen zwischen den vorderen Knickpunkten seiner Vorder-
und Hinterflanke, der zeitlichen Dauer zwischen den vorderen Knickpunkten- der Vorder-
und Hinterflanke des ursprünglichen Impulses 101 entspricht. Es wird daher durch
diesen Impulsnachformvorgang die zeitliche Beziehung zwischen den vorderen Knickpunkten
der Flankenübergänge des Eingangsimpulses genau wiebei einem passivenübertragungssystem
gewahrt. Während jedoch in einem passiven übertragungssystem die Anstiegszeit und
die Abstiegszeit sich verschlechtert, d. h. verlängert,. wird bei dem in F i g.
2 (a), 2 (b) und 2 (c) veran-, schaulichten Impulsnachformvorgang die Anstiegszeit
und die Abstiegszeit verkürzt.
-
Damit wird der Hauptaufgabe eines Impulsverteilerverstärkers genügt,
nämlich die Anstiegs- und Abstiegszeiten, die in mit dem Impulsverteilerverstärker
in Kaskade geschalteten übertragungsleitungen verlängert- werden, entsprechend -zu
verkürzen. Als Resultat eines derartigen Impulsnachformvorganges erhält man einen
Ausgangsimpuls mit einer minimalen Verzögerung, die im wesentlichen unabhängig von
der Anstiegszeit der Vorderflanke des Eingangsimpulses ist: Die Signalverläufe in
F i g. 2 (d) und 2 (e) geben die tatsächlichen Ausgangsimpulse an, die in der an
Hand der F i g. 4 zu beschreibenden Einrichtung erzeugt werden. Der Impulsverlauf
in F i g. 2 (a) stellt eigentlich eine idealisierte Impulsform dar. In der Praxis
hat es sich herausgestellt, daß im Impulsverlauf 101, wenn dieser die verschiedenen
elektronischen Hilfsschaltungen durchläuft, gedämpfte Schwingungen auftreten können.
Auch sind die vorderen Knickpunkte der Vorderflanke und der Hinterflanke des Impulsverlaufes
101 wegen der etwaigen Verformung oder Verzerrung ges Impulses in den Hilfsschaltungen
nicht immer klar und eindeutig definiert. Es wird daher nur ein Teil des Impulsverlaufes
111 tatsächlich verwendet.
-
In F i g. 2 (c) entspricht die Linie 113 dem Wert von 1,9 Volt, d.
h. 10 % der Amplitude des Impulses 106. Ferner entspricht die Linie 114 einem Wert
von 1,9 Volt unterhalb der Maximalamplitude oder des Daches des Impulses 111a Wie
später erklärt werden wird, werden die unterhalb der Linie 113 und oberhalb der
Linie 114 liegenden Teile des Impulses 111 weggeschnitten oder abgekappt,
so daß der -in F i g. 2 (d) gezeigte Impulsverlauf 116 entsteht. Der Impuls 116
wird anschließend in seiner Amplitude verkleinert und in seiner Polarität umgekehrt,
so daß der in F i g. 2 (e) gezeigte Ausgangsimpuls 117 entsteht. Der Verstärkungs-
bzw. Reduzierfaktor ist so gewählt, daß der Impuls 117 eine Amplitude von 4 Volt
hat, was der Amplitude des Impulses 101 in F i g. 2 (a) entspricht. Zu beachten
ist, daß der vordere Knickpunkt des Impulses 117 an einer Stelle liegt, die 10 %
der Vorderflanke des Impulses 101 entspricht. Ebenso fällt der vordere Knickpunkt
der Hinterflanke des Impulses 117 zeitlich an eine Stelle auf der Hinterflanke des
Impulses 101, die um 10 % unter der maximalen Amplitude des Impulses 101 liegt.
-
F i g. 3 zeigt schematisch die Einrichtung, -mit deren Hilfe aus dem
Impuls 106 der Impuls 111 erzeugt wird. Die Einrichtung enthält einen.Verstärker
30 mit niedrigem Ausgangswiderstand. Der Verstärker 30, der in diesem Fall den Verstärkungsgrad
1 hat, weist eine Eingangsklemme 31 und eine Ausgangsklemme 35 auf. Mit der Ausgangsklemme
35 ist die eine Seite eines Kondensators 32 verbunden, dessen andere - Seite am
Verbindungspunkt 33 liegt, an den die Anode einer Diode 34, deren deren Kathode
an einem Punkt festen Potentials beispielsweise Masse liegt, sowie die Kathode einer
zweiten Diode 36, deren Anode an einem Punkt negativen Potentials 37 liegt, angeschlossen
sind. Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel hat der Punkt negativen Potentials
eine - Spannung von -9,1 Volt. Schließlich ist an den Verbindungspunkt 33 noch der
Eingang einer Puffer- oder Trennstufe 40 angeschlossen.
-
Für die: vorliegende Erläuterung ist ferner vorausgesetzt, daß der
nachzuformende Eingangsimpuls 101 ein negativer Impuls mit einer Amplitude von ungefähr
4 Volt Spitze zu Spitze ist, und daß die entsprechenden negativen Ausgangsimpulse
zwischen ungefähr 3,85 und 4,15 Volt Spitze zu Spitze veräüderbar
sein
sollen. Außerdem ist vorausgesetzt, daß die Dioden 34 und 36 in dem Sinne »ideale«
Dioden sind, daß der Spannungsabfall in der Durchlaßrichtung praktisch gleich Null
ist und daher unberücksichtigt bleiben kann.
-
Im Betrieb wird der 4-Volt-Eingangsimpuls 101 in einer Eingangsstufe
(nicht gezeigt in- F i g. 3) verstärkt und umgekehrt, so daß ein dem Signalverlauf
106 in F i g. 2 (b) und 3 entsprechender Eingangsimpuls erzeugt wird. Wie oben ausgeführt,
hat der Impuls 106 eine Amplitude von ungefähr 19 Volt. Es ist vorausgesetzt, daß
zum Zeitpunkt des Einsetzens des Eingangsimpulses der Kondensator 32 sich im Gleichgewichtszustand
befindet und kein Ladestrom in ihm fließt. Ferner ist vorausgesetzt, daß zum Zeitpunkt
des Beginnes des Impulses die Spannung am Verbindungspunkt 39 -9,1 Volt beträgt.
Der den Eingangsimpuls 106 empfangende Verstärker 30 hat den Verstärkungsgrad 1,
so daß er den Impuls 106, abgesehen von den später zu beschreibenden Belastungseffekten',
im wesentlichen unverändert weiterleitet.
-
Der Ausgangsimpuls des Verstärkers 30 ist durch den Signalverlauf
42 in F i g. 3 angedeutet. Der in gestrichelten Linien dargestellte Teil des Signalverlaufes
42 entspricht demjenigen Ausgangsimpuls, der vom Verstärker 30 mit dem Verstärkungsfaktor
1, jedoch ohne den Einfluß der mit der Ausgangsklemme 35 verbundenen Schaltung,
erhalten werden würde. Die ausgezogene Kurve im Signalverlauf 42
stellt den
tatsächlichen Ausgangsimpuls dar, der an der Ausgangsklemme 35 erhalten wird. Die
ersten 9,1 Volt der Vorderanke des Ausgangssignalver-Laufes 42 entsprechen dem Kurvenstück
43. Der am Verbindungspunkt 33 erscheinende Impuls entspricht dem Signalverlauf
111 in F i g. 2 (c) und 3.
-
Da die Dioden 34 und 36 in der Sperrichtung vorgespannt sind und daher
hohe Widerstände darstellen, werden die dem Teil 43 des Signalverlaufes 42 entsprechenden
ersten 9,1 Volt, d. h. der Vorderflankenteil 46 des Signalverlaufes 111 in F i g.
3, zum Eingang der Trennstufe 40 übertragen. Sobald jedoch der Verbindungspunkt
33 das Null- oder Massepotential erreicht, beginnt die Diode 34 unter starker Belastung
des Verstärkers 30 zu leiten. Der Kondensator 32 lädt sich über den niedrigen Ausgangswiderstand
des Verstärkers 30 und den Durchlaßwiderstand der Diode 34 auf. Die Zeitkonstante
für diese Aufladungsperiode ist so klein gewählt, daß der Kondensator 32 sich während
der Dauer des Impulses 106 auf den Gleichgewichtszustand auflädt, wie durch die
Kurve 42 angedeutet. Unmittelbar vor dem negativen Übergang oder Abknicken des Impulses
7.06 fließt daher weder durch den Kondensator 32 noch durch die Diode 34 ein Strom.
-
Die Schaltung ist somit unmittelbar für den negativen Übergang bereit
und braucht nicht erst die gespeicherte Ladung der Diode 34 unter Verursachung einer
entsprechenden Verzögerung »auszutreiben«. Während der ersten 9,1 Volt des negativen
Überganges sind die Dioden 34 und 36 wiederum in der Sperrichtung vorgespannt, so
daß dieser Teil des Überganges über den Kondensator 32 unverändert zum Eingang der
Trennstufe 40 übertragen wird. Dieser 9,1-Volt-Teil des Signalverlaufes 42 ist durch
das Kurvenstück 47 dargestellt. Im Ausgangsimpuls 111 in F i g. 3 entspricht dies
dem Ilinteriankenteil 48. Wenn die Spannung am Verbindungspunkt 33 den Wert von
-9,1 Volt erreicht, beginnt die Diode 36
zu leiten, so daß der Kondensator
32 sich über den niedrigen Ausgangswiderstand des Verstärkers 30
und den Durchlaßwiderstand
der Diode 36 entlädt. Die Zeitkonstante für diese Entladung ist im wesentlichen
die gleiche wie für die Aufladung des Kondensators 32 während -des positiven Übergangsintervalls.
Wenn der Kondensator 32 sich auf einen Gleichgewichtszustand entladen hat und kein
Strom mehr durch diesen Kondensator oder die Diode 36 fließt, ist die Schaltung
in Bereitschaft ,für den positiven Übergang des nächstfolgenden Eingangsimpulses.
-
Wie man sieht, erzeugt die schematisch in F i g. 3 angedeutete Schaltung
einen Ausgangsimpuls, bei dem die zeitliche Beziehung oder der zeitliche Abstand
zwischen den. vorderen Knickpunkten des positiven und des negativen Überganges des
Eingangsimpulses gewahrt bleibt. Dies wird mit nur minimaler zeitlicher Verzögerung
des ersten Knickpunktes des Impulses erreicht. Ein Vorteil dieser Methode liegt
darin, daß man einen Impuls durch mehrere in Kaskäde geschaltete Anordnungen nach
Art der F i g. 3 sowie durch Teile eines passiven Übertragungssystems schicken kann,
ohne daß die ursprüngliche zeitliche Beziehung zwischen den vorderen Knickpunkten
oder Ansatzpunkten der Übergänge verlorengeht. Diese zeitliche Beziehung wird selbst
dann beibehalten, wenn im System Änderungen vorgenommen werden,. welche die Anstiegszeit
beeinflussen. Beispielsweise würde die im Gesamtsystem eingeführte Verzögerung auch
dann nicht verändert, wenn man gleiche Kabellängen mit unterschiedlichen Hochfrequenzdämpfungseigenschaften
in das .System einbaut bzw. im System gegeneinander austauscht. Ein solcher abweichender
Dämpfungsgang kann lediglich die Anstiegszeit, nicht dagegen die Verzögerungszeit
beeinflussen.
-
Der Eingangswiderstand der Trennstufe 40 sowie die Sperrwiderstände
der Dioden 34 und 36 haben in Wirklichkeit endliche Werte. Die Spannung am Verbindungspunkt
33 bleibt daher nicht unbegrenzt konstant, wie im Signalverlauf 111 dargestellt,
sondern steigt vielmehr gegen einen hypothetischen Spannungswert an, der derjenigen
effektiven Spannung entspricht, auf die die Nettowerte dieser Widerstände zurückgehen.
Die Größe der Zeitkonstante der Kapazität des Kondensators 32 multipliziert mit
diesem »Ableitungswiderstand« verkörpert daher diejenige Grenze der Zeitdauer der
positiven und negativen Impulse, die von der Schaltung verarbeitet werden kann.
.
-
Wie oben bereits erklärt, ist es außerdem zweckmäßig, sowohl das Dach
als auch den Fuß oder die Basis des am Verbindungspunkt33 erzeugten Impulses 111
abzuschneiden oder abzukappen. In Wirklichkeit sind nämlich die Dach- und Basisteile
nicht so eben, wie sie im idealisierten Impulsverlauf 111
erscheinen. Während
der Erzeugung des Impulses geht die leitende Diode von einem Zustand, indem sie
einen kräftigen Strom leitet, in den nichtleitenden oder verriegelten Zustand über.
Die Anode der Diode kann - daher während des Zustandes der kräftigen Leitung um
einige Zehntel Volt positiv gegenüber der Kathode sein, wobei dieser Spannungsunterschied
in dem Maße, wie der Stromfluß schwächer und schwächer wird; sich allmählich auf
Null erniedrigt:
Dadurch wird der idealisierte Impulsverlauf verzerrt.
Aus diesen sowie den obengenannten Gründen kann man an den Ausgang der Trennstufe
40 ein Diodenclipperpaar anschließen, wie in F i g. 4 gezeigt. -F ig. 4 zeigt in
Anwendung auf einen Impulsverteilerverstärker eine vollständige Schaltungsanordnung
für die Durchführung der in -F i g. 3 schematisch angedeuteten- Vorgänge. Die nachzuformenden
negativen Impulse 101 werden der Eingangsklemme 51 zugeleitet und gelangen von dort
über eine Spule 53, einen Kondensator 54 und Dioden 56 und 57 zur Basiselektrode
eines Eingangsverstärkertransistors 52. Im Eingangskreis dieses Verstärkers liegen
ferner eine Spule 58, eine Zenerdiode 59 sowie Widerstände 63, 64, 64' und 68. Das
untere Ende des Widerstandes 64 ist mit einem Leiter 65 verbunden, der seinerseits
an einen Punkt festen Potentials, beispielsweise den Schaltungsnullpunkt angeschlossen
ist.
-
Die oberen Enden der Widerstände 63 und 68 sind mit einem Leiter 66
verbunden, der von der Klemme 67 über einen Entkopplungswiderstand 61 mit einer
positiven Spannung gespeist wird. Diese positive Spannung im Leiter 66 kann beispielsweise
36 Volt betragen. Das untere Ende des Widerstandes 64' ist mit einem Leiter
80 verbunden, der über einen Entkopplungswiderstand 80'. an eine Quelle negativer
Spannung angeschlossen ist. Die von dieser negativen Spannungsquelle im Leiter
80 erzeugte Spannung kann beispielsweise -36 Volt betragen.
-
Die Induktivitäten 53 und 58 bilden zusammen mit der Verstärkereingangskapazität
gegen Masse ein Konstant-K Filter auf I-Gliedern, das einen Wellenwiderstand von
beispielsweise 75 Ohm aufweist. Die Induktivitäten 53 und 58 dienen daher zur Kompensation
der Eingangskapazität des Verstärkers nach Fig.4. Außerdem kann man bei dieser Anordnung
von der Spule 58 gewünschtenfalls einen dem Eingangsimpuls genau entsprechenden
Impuls für die Verwendung in anderweitigen Schaltungen abgreifen.
-
Die Dioden 56 und 57 und die dazugehörigen Widerstände 63, 68 und
64' bilden eine Eingangsschutsschaltung für den Impulsverteilerverstärker. Die über
den Kondensator 54 geschaltete Zenerdiode 59 bildet ein Schutzelement für diesen
Köndensator. Die Basiselektrode des Transistors 52 ist mit dem aus den Widerständen
63, 68 und 64' und den Dioden 56 und 57 bestehenden Vorspannetzwerk verbunden. Die
Emitterelektrode des Transistors 52 ist mit einem Widerstand 69 verbunden, dessen
anderes Ende am Schaltungsnullpunkt liegt. über den Widerstand 69 ist ein Entzerrkondensator
62 geschaltet. Die Kollektorelektrode des Transistors 52 ist über einen Widerstand
71 und eine Entzerrspule 72 mit dem positiven Leiter 66 verbunden.
-
Im Transistor 52 wird der zur Klemme 51 gelangende Eingangsimpuls
verstärkt und in seiner Polarität umgekehrt; so daß am Kollektor dieses Transistors
ein positiver Impuls erzeugt wird, der bei einer Eingangsimpulsspannung von 4 Volt
eine Nennamplitude von 19 Volt hat. Dieser Impuls, der im wesentlichen dem Impuls
106 in F i g. 2 (b) und 3 entspricht, gelangt über den. Koppelkondensator 73 zu
einer der Klemme 31 in F i g. 3 entsprechenden Klemme 31'. -Mit der Klemme 31' sind
die Basiselektroden zweier Transistoren 74 und 76 verbunden. Der Transistor 74 ist
ein npn-Transistor, während der Transistor 76 ein pnp-Transistor 76 ein pup-Transistor
ist. Die Basiselektroden der Transistoren 74 und 76 sind an en Verbindungspunkt
eines .Spannungsteilers angeschlossen, der aus in -Reihe zwischen den Nulleiter
65 und den negativen Leiter 80 geschalteten Widerständen 77 und 78 besteht.
-
Der Kollektor des Transistors 74 ist über einen Widerstand 81 mit
dem Nulleiter 65 verbunden, während .der Kollektor des Transistors 76 über einen
Widerstand 82 an den negativen Leiter 80 angeschlossen ist. Ferner liegen zwischen
den Kollektorelektroden der Transistoren 74 und 76 und Masse die Überbrückungskondensatoren
83 bzw. 84.
-
Die Emitter der beiden Transistoren sind über einen Leiter 86 direkt
miteinander verbunden und an eine der Klemme 35 in F i g.=3 entsprechende Ausgangsklemme
35' angeschlossen. Außerdem sind die Emitter über einen Widerstand 87- mit dem negativen
Leiter 80 verbunden. -Die Ausgangsklemme 35' ist an die eine Seite eines Kondensators
32' angeschlossen, dessen andere Seite mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt 33'
einer Diode 34', einer Diode 36' und der Basiselektrode eines Transistors 88 verbunden
ist. Diese mit Bezugsnummern mit Strichindexen bezeichneten Schaltungskomponenten
entsprechen jeweils den mit gleichen Bezugsnummern, jedoch ohne Strichindexe versehenen
Komponenten in F i g. 3: Die Kathode der Diode 34' ist direkt mit dem Nulleiter
65 verbunden, während die Anode der Diode 36' an den Verbindungspunkt eines Widerstanden
89 und einer Zenerdiode 90 angeschlossen ist. Das Potential der Anode der Diode
36' ist mittels des Widerstandes 89 und der Zenerdiode 90, die in Reihe zwischen
den Nulleiter 65 und den negativen Leiter 80 .geschaltet sind, auf -ungefähr -9,1
Volt eingestellt. Die Basiselektrode des Transistors 88 ist über Widerstände
91 und 92 mit dem positiven Leiter 66 verbunden. Der Widerstand 92
ist durch einen Schalter 93 kurzgeschlossen, der durch Umlegen auf seinen freien
Pol 94 geöffnet werden kann.
-
Der Kollektor des Transistors 88 liegt über einen Leiter 96 direkt
am Nulleiter 65; während der Emitter dieses Transistors über einen Widerstand 97
mit dem negativen Leiter 80 verbunden ist.
-
Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Schaltung nach F i g. 4
entspricht im wesentlichen der der schematisch in F i g. 3 angedeuteten Anordnung.
-
Der zur Eingangsklemme 51 gelangende nachzuformende Eingangsimpuls
101 -wird wie oben erwähnt im Transistor 52 verstärkt und umgekehrt. Der
resultierende, im wesentlichen dem Impuls 106 in F i g. 2 (b) und 3 entsprechende
positive Impuls gelangt vom Kollektor des Transistors 52 über den Koppelkondensator
73 zur Klemme 31'. Die Transistoren 75 und 76 bilden einen symmetrischen Komplementärverstärker
mit dein Verstärkungsgrad 1 und ohne Polaritätsumkehr. Die Transistozen haben eine
niedrige Ausgangsimpedanz und bilden daher einen niederohmigen Treiber für den Kondensator
32'.
-
Der zu den Basiselektroden der Transistoren 74 und 76 gelangende positive
Impuls hat .daher das Bestreben, an der Klemme 35 derl' gestrichelt angedeuteten
Verlauf des Impulses 42 in` F i g. 3 zu erzeugen. Während der ersten 9,1 Volt -des
Impulsverlaufes 42 stellen die Dioden 34' und 36'-elnen hohen Widerstand
dar,
und die positive Spannung gelangt zur Basiselektrode des Transistors 88 der Puffer-
oder Trennstufe 40 in F i g. 3. Dieser positive Teil entspricht in- F i g. 3 der
Vorderflanke 46 des Impulsverlaufes 111. Wenn der Nullspannungspegel erreicht ist,
wird die Diode 34' in der Durchlaßrichtung gespannt, so daß der Kondensator 32 über
den Durchlaßwiderstand dieser Diode und den Ausgangswiderstand des Transistors 74
aufladen kann. Das Potential an der Klemme 33' verbleibt somit im wesentlichen auf
dem Nullwert, wie durch den flachen Teil des Impulsverlaufes 111 in F i g. 3 angedeutet.
-
Wie oben im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben, lädt sich der Kondensator
32' voll auf, ehe der an der Klemme 35' erscheinende Impuls mit seinem negativen
Übergang beginnt. Bei Einsetzen dieses negativen Überganges werden dessen erste
9;1 Volt zur Basiselektrode des Transistors 88 übertragen. Dies entspricht der Hinterflanke
48 des Impulsverlaufes 111 in Fi_g. 3. Nach Beendigung dieses 9,1-Volt-Teiles der
Hinterflanke wird die Diode 36' in der Durchlaßrichtung gespannt, so daß der Kondensator
32' sich über den Durchlaßwiderstand dieser Diode und den durch den Transistor 76
gebildeten niederohnügen Stromweg entladen kann. Die Spannung an der Klemme 33'
verbleibt daher im wesentlichen .auf dem Wert von -9,1 Volt.
-
Es. werden daher an den Klemmen 35' und 33' der Schaltung nach F i
g. 4 die Impulsverläufe 42 bzw. 111 nach- F i g. 3 erzeugt. Der der Trennstufe entsprechende
Transistor 88 empfängt daher an seiner Basiselektrode den Impulsverlauf 111, dessen
Impulshreite durch den negativen und positiven übergang *des nachzuformenden Eingangsimpulses
bestimmt ist.
-
Der Emitter des Transistors 88 ist über Abkapper-oder Clipperdioden
101 und 102 mit der Basiselektrode eines Verstärkertransistors 103 verbunden.
Der Kollektor des Transistors 103 ist über einen Leiter 104 direkt mit der Basiselektrode
eines als Emitterfolger (d. h.. in Kollektorschaltung) geschalteten Transistors
105 verbunden.
-
Der.Emitter des Transistors 105 ist direkt mit den Basiselektroden
der Ausgangstransistoren 106 und 107 verbunden. Die entsprechenden- Ausgänge Ader
Transistoren 106 und 107 werden jeweils von den Emitterelektroden dieser Transistoren
:abgenommen. Es stehen somit mehrere nachgeformte Ausgangsimpulse für die Verwendung
entsprechend den jeweils gegebenen Erfordernissen zur Verfügung.
-
Die an den Emitter des Transistors .88 angeschlossenen Dioden 101
und 102 bewirken den endgültigen Abschneid= oder Abkappvorgang am idealisierten
Ausgangsimpulsverlauf 111. Und zwar besorgt die Diode -101 das. positive Abkappen
und die Diode 102 das negative Abkappen. Der Verbindungspunkt der Dioden 101 und
102 liegt an einem Spannungsteiler, der durch das Potenfiometer 112, die Widerstände
110 und 111 und die Spule 115, die in Reihe zwischen den positiven Leiter
66 und Masse geschaltet sind; ,gebildet wird... Das P,otentiometer 112 regelt den
positiven Abkappegel .so, daß sich .die für den hier als Beispiel Erläuterten Impulsverteilervsrstärker
erforderliche Schwankung des Ausgangsimpulspegels von ungefähr ±401o ergibt.
-
Für die hier beispielsweise gewählte Amplitude von 9,1 Volt werden
,die Dioden 101 und 102 so vorgespannt, daß sie Lediglich einen bestimmten
mittleren Teil des Impulses 111, und zwar den Teil zwischen den Linien 113 und 114
in F i g. 2 (c) durchlassen. Es werden daher die ersten 1,9 Volt und die letzten
1,9 Volt sowohl der Vorderflanke als auch der Hinterflanke des Impulses 111 abgekappt,
so daß lediglich der Mittelteil des .Impulses 111 mit der Amplitude A (wie
in F i g. 2 (d) gezeigt) verbleibt. Dadurch werden etwaige gedämpfte Schwingungseffekte
oder Schrägabfälle, die aus den eingangs angegebenen Gründen inl Signalverlauf 111
auftreten können, ausgeschaltet. Außerdem ergibt sich einAusgangsimpuls 116, bei
dem die vorderen Knickpunkte zeitlich jeweils mit demjenigen Zeitpunkt zusammenfallen,
zu dem der entsprechende Übergang im Eingangsimpuls; gerechnet vom vorderen Knickpunkt
aus, den 10-0%-Pegel durchläuft. Der Wert von 10 1/o ist dadurch festgelegt, daß
die von den beiden Enden des Signals in diesem Punkt abgekappten oder weggeschnittenen
1,9 Volt 10 % des am Punkt 31' angelegten 19-Volt-Impulses ausmachen.
-
Der beschnittene Impuls gelangt zur Basiselektrode des Transistors
103, der sowohl als Inverter als auch als Verstärker mit einem Verstärkungsgrad
von ungefähr 1,75 arbeitet. Dadurch wird die Amplitude des beschnittenen Ausgangsimpulses
-wieder. auf den gewünschten Pegel heraufgesetzt, wie durch den Impulsverlauf 117
in F i g. 2 (e) angedeutet.
-
Die Ausgangstransistoren 106 und 107 sind als identische Emitterfölgestufen
geschaltet, - deren jede eine 75-Ohm-Übertragungsleitung mit einer Quellenimpedanz
-von ungefähr -75 Ohm aussteuern kann.
-
- Der durch die Transistoren 74 und 76 gebildete symmetrische Komplementärverstärker
arbeitet mit zwei Transistoren, um in dieser Schaltungsanordnung die Vorteile eines
zweiseitig gerichteten Ladestromes hoher Amplitude für den Kondensator 32' zu vermitteln.
Erwünscht sind ein positiver Strom für den positiven Übergang und ein negativer
Strom für den negativen Übergang: Verwendet man lediglich einen einfachen Emitterfolgetransistor
wie den Transistor 74 so würde man zwar denjenigen hohen positiven Strom, der für
die Aufladung des Kondensators 32' erforderlich ist, . erhalten, wohingegen während
des negativen Überganges der Transistor, außer wenn man ihn mit einem sehr hohen
Ruhestrom betreibt, verriegeln würde. Demgegenüber liefert derTransistor 76 den
für die Entladung des Kondensators 32' während des negativen Überganges erforderlichen
negativen Strom.
-
Wie oben ,erläutert, wird der Impulsverteilerverstärker gemäß ,dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel dazu verwendet, Ausgangsimpulse für den Betrieb
verschiedener Einrichtungen und Geräte einer Sendestation zu erzeugen. Der Verstärker
kann daher mit unterschiedlichen Impulsbreiten arbeiten. Als längst dauernder negativer
Impuls, den der Verstärker zu verarbeiten hat, kommt der für die Bildaustastung
verwendete Impuls im Fernsehsignal in Frage. Dieser negative Impuls .erzeugt einen
positiven Impuls am Punkt 33'. Brei einem langdauernden positiven Impuls an :diesem
Punkt kann der Basisstrom des Transistors 88 bewirken, daß die Basiselektrode negativ
wird. Der mix dem positiven Leiter 66 verbundene Widerstand 91 bildet eine Quelle
für diesen Basis-Strom-Der von dieser Quelle gelieferte Basistsrom reicht aus, um
zu verhindern, daß die Dachschräge auf dem Bildaustastimpuls .an diesem Punkt den
Abkapppegel
des nachgeschalteten Diodenclippers durchläuft. Falls
der Widerstand - 91, der beispielsweise 560 000 ®hm betragen kann, bei Anwesenheit
eines Vertikaltreibersignals sich in der Schaltung befindet, bewirkt der während
des Intervalls zwischen den Vertikaltreiberimpulsen diesen Widerstand durchfließenden
Strom, wenn der Basisstrom des Transistors 88 verhältnismäßig klein ist, daß- die
Spannung am Verbindungspunkt 33' übermäßig ansteigt. Im Idealfall soll diese Spannung
auf dem Wert .von -9,1 Volt konstant bleiben.
-
Wenn. daher der Impulsverteilerverstärker zum Nachformen von Vertikaltreiberimpulsen
verwendet wird, wird durch Umlegen des .Schalters 93 auf den freien Pol 94, d. h.
durch offnen dieses .Schalters, der zusätzliche.Widerstand 92 in Reihe mit dem Widerstand
91 gelegt. Der Widerstand 92 kann beispielsweise in der Größenordnung von 5,1 Megaohm
betragen, wodurch der zugeführte Basisstrom auf ein Minimum herabgedrückt wird.
-
Durch hie Schaltungsanordnung nach F ig. 4 wird insgesamt eine gewisse
Laufzeitverzögerung der Impulse eingeführt. Jedoch ist diese Verzögerung für die
vorderen Knickpunkte beider Übergänge im wesentlichen die gleiche, so daß sie die
zeitliche Beziehung oder den zeitlichen Abstand zwischen diesen Knickpunkten nicht
nennenswert beeinflußt bzw. verändert. Die Verzögerung wird hauptsächlich durch
die Verstärkerstufen mit den Transistoren 52 und 103 verursacht.
-
Ferner ist für den Verstärker 30 in F i g. 3 und den symmetrischen
Komplementärverstärker in F i g. 4 der Verstärkungsgrad 1 lediglich aus Beqeumlichkeits-
oder Zweckmäßigkeitsgründen gewählt. Der Verstärkungsgrad dieses Verstärkers kann
größer als 1 sein, in welchem Fall die Amplitude der Vorderflanke des Ausgangsimpulses
des Verstärkers 30 größer als die Gesamtamplitude der Vorderflanke des Eingangsimpulses
des Verstärkers ist. Der wesentliche Faktor ist die Anstiegszeit dieses Ausgangsimpulses.
Der vordere Knickpunkt der Vorderflanke des Ausgangsimpulses des Verstärkers 30
würde in diesem Fall mithin dem vorderen Knickpunkt der Vorderflanke des Eingangsimpulses
des Verstärkers entsprechen. Dagegen würde die Vorderflanke des Ausgangsimpulses
nach einem Zeitintervall beendet sein, das kürzer ist als die Anstiegszeit des Eingangsimpulses.
Ferner würde der vordere Knickpunkt der Hinterflanke des Ausgangsimpulses des Verstärkers
30 dem vorderen Knickpunkt der Hinterflanke des Eingangsimpulses entsprechen. Die
Hinterflanke des Ausgangsimpulses würde nach einem Zeitintervall beendet sein, das
kürzer ist als die Abstiegszeit des Eingangsimpulses.
-
Man sieht daher, daß der Verstärker 30 in F i g. 3 und der symmetrische
Komplementärverstärker in F i g. 4 die Erzeugung von Vorder- und Hinterflanken einleiten,
die den Vorderflanken bzw. den Hinterflanken der jeweiligen Eingangsimpulse »entsprechen«.
Der Ausdruck »entsprechen« bedeutet in diesem Fall, daß der vordere Knickpunkt der
Vorderflanke des Ausgangsimpulses zeitlich mit dem vorderen Knickpunkt der Vorderflanke
des Eingangsimpulses und der vordere Knickpunkt der Hinterflanke des Ausgangsimpulses
zeitlich mit dein- vorderen Knickpunkt der Hinterflanke des Eingangsimpulses zusammenfallen.
Das Zeitintervall zwischen den vorderen Knickpunkten der -Übergänge des Eingangsimpulses
ist daher gleich dem Zeitintervall. zwischen den vorderen Knickpunkten -der Übergänge
des Ausgangsimpulses.
-
"Während die Prinzipien der Erfindung vorstehend in: ihrer Anwendung
auf einen Impulsverteilezverstärker erläutert worden sind, ist das vorliegende Verfahr
ren zur Impulsnachformung keineswegs auf einen derartigen speziellen Anwendungszweck
beschränkt. Bei der Verwendung .elektronischer- Schaltungen ergeben sich zahlreiche
Situationen, in denen es erwünscht ist, Eingangsimpulse nachzuformen, wobei die
erzeugten Ausgangsimpulse eine vorbestimmte Beziehung zu den Eingangsimpulsen haben
müssen. Durch die Erfindung werden eine Einrichtung und ein Verfahren angegeben,
mit deren Hilfe Impulse so nachgeformt werden können, .daß sie eine äußerst strenge
Beziehung zu den Eingangsimpulsen aufweisen.