DE1259378B

DE1259378B - Circuit arrangement for generating needle pulses which are immediately after the occurrence of pulse peaks from pulses fed into the circuit

Info

Publication number: DE1259378B
Application number: DE1961W0030886
Authority: DE
Inventors: Frank Michael Goetz
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1960-10-26
Filing date: 1961-10-14
Publication date: 1968-01-25
Also published as: BE609385A; NL268040A

Description

Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Nadelimpulsen, die zeitlich jeweils unmittelbar nach dem Auftreten von Impulsspitzen von in die Schaltung eingespeisten Impulsen liegen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Nadelimpulsen, die zeitlich jeweils unmittelbar nach dem Auftreten von Impulsspitzen von in die Schaltung eingespeisten Spannungsimpulsen liegen.Circuit arrangement for the generation of needle pulses, the temporal in each case immediately after the occurrence of pulse peaks from fed into the circuit The invention relates to a circuit arrangement for generating Needle pulses that occur immediately after the occurrence of pulse peaks of voltage pulses fed into the circuit.

Bei Bandspeichergeräten zur Aufzeichnung digitaler Daten ist man bestrebt, den Wirkungsgrad durch eine dichte Anordnung der Informationsimpulse auf dem Magnetband zu verbessern. Diese dichte Pakkung oder Impulsanhäufung macht eine Schaltungsanordnung erforderlich, die den Zeitpunkt der Spitzenamplitude jedes Informationsimpulses feststellen kann. Das ist insofern schwierig, als Streuungen sowohl der mechanischen als auch der elektrischen Eigenschaften der Bandgeräte, insbesondere der Magnetköpfe, beträchtliche Amplitudenschwankungen der Informationsimpulse verursachen können. Daneben treten auch noch Rauschstörungen auf.In the case of tape storage devices for recording digital data, the aim is to the efficiency through a dense arrangement of the information pulses on the magnetic tape to improve. This close packing or accumulation of pulses makes a circuit arrangement required the time of the peak amplitude of each information pulse can determine. This is difficult in that both the mechanical as well as the electrical properties of the tape devices, especially the magnetic heads, can cause considerable fluctuations in the amplitude of the information pulses. In addition, noise interference also occurs.

Die bekannten Schwellwert-Anzeigesysteme, die einen Ausgangsimpuls nur dann abgeben, wenn die Eingangsspannung einen vorbestimmten Amplitudenschwellwert übersteigt, sind hierfür kaum brauchbar, da sie nur bei einer verhältnismäßig konstanten Amplitude der Informationsimpulse zuverlässig arbeiten.The well-known threshold value display systems that produce an output pulse only output if the input voltage has a predetermined amplitude threshold are hardly usable for this purpose, since they are only relatively constant when The amplitude of the information pulses work reliably.

Eine weitere bekannte Möglichkeit besteht darin, das Eingangssignal zur Gewinnung von Nulldurchgängen zu differenzieren und die sich ergebenden Signale durch einen Integrator zu schicken. Dann erhält man einen Impuls, der das zeitliche Auftreten des Spitzenwertes anzeigt. Dabei können die Rauschanteile jedoch zu fehlerhaften Anzeigen führen, weil der für die Bestimmung der Spitzenwerte benutzte Differentiator frequenzabhängig ist. Zur Umgehung dieser Schwierigkeiten lassen sich zwar Einrichtungen verwenden, die als Rauschbegrenzer arbeiten, aber solche Einrichtungen sind sowohl aus wirtschaftlichen Gründen als auch im Hinblick auf die Stabilität der Schaltung unerwünscht.Another known possibility is to use the input signal to obtain zero crossings and to differentiate the resulting signals to send through an integrator. Then you get an impulse that is temporal The occurrence of the peak value. In this case, however, the noise components can become faulty Displays lead because the differentiator used to determine the peak values is frequency dependent. To circumvent these difficulties, facilities that work as a noise limiter, but such devices are both for economic reasons as well as with regard to the stability of the circuit undesirable.

Zum Zweck der Impulsfrequenzmessung ist-bereits eine Schaltungsanordnung mit einer Reihenschaltung eines Kondensators und einer Diode bekannt, über welche der Kondensator durch eine anliegende Eingangsspannung aufgeladen wird. über dem Kondensator liegt als Entladestrecke die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors, dessen Basis am Einspeisepunkt vor der Diode angeschlossen ist. Die Entladestrecke öffnet erst, wenn die Eingangsspannung abzusinken beginnt und über die Diode kein Aufladestrom mehr fließt. Im Aufladestromkreis des Kondensators oder auch in der Entladestrecke liegt ein Meßinstrument, dessen Anzeige der Frequenz der Eingangsspannung proportional ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Spitzenwert von Spannungsimpulsen zeitlich möglichst genau zu erfassen, und zwar auch dann, wenn die Amplitude der Spannungsimpulse schwankt. Die Erfindung geht dazu aus von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art. Die Lösung der Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Verwendung einer an sich bekannten Schaltung, bestehend aus der Serienschaltung einer Diode und eines Speicherkondensators und - als Entladestrecke - über den Kondensator gelegter Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors, dessen Basis am Einspeisepunkt vor der Diode liegt, so daß die Entladestrecke erst öffnet, wenn über die Diode kein Aufladestrom mehr fließt und die Speisespannung abzusinken beginnt und durch die Differenzierung des bei beginnender Kondensatorentladung entstehenden Spannungssprungs und nachfolgender Gleichrichtung.There is already a circuit arrangement for the purpose of pulse frequency measurement known with a series connection of a capacitor and a diode, via which the capacitor is charged by an applied input voltage. above that The capacitor is the emitter-collector path of a transistor as the discharge path, whose base is connected to the feed point in front of the diode. The unloading line opens only when the input voltage begins to decrease and none via the diode Charging current flows more. In the charging circuit of the capacitor or in the Discharge distance lies a measuring instrument, its display of the frequency of the input voltage is proportional. The invention is based on the object of the peak value of Detect voltage pulses as precisely as possible in terms of time, even when the amplitude of the voltage pulses fluctuates. The invention is based on a Circuit arrangement of the type mentioned at the beginning. The solution to the problem is indicated by using a circuit known per se, consisting of the series circuit a diode and a storage capacitor and - as a discharge path - via the capacitor laid emitter-collector path of a transistor, the base of which is at the feed point lies in front of the diode, so that the discharge path only opens when it passes through the diode no more charging current flows and the supply voltage begins to decrease and through the differentiation of the voltage jump that occurs when the capacitor begins to discharge and subsequent rectification.

Solange es sich bei den Eingangsspannungsimpulsen nicht um solche mit horizontalem Dach handelt, geben die erzeugten Nadelimpulse ziemlich genau den Zeitpunkt an, zu dem die Spitzenwerte der Spannungsimpulse auftreten. Innerhalb gewisser Grenzen stören dabei Amplitudenschwankungen der Spannungsimpulse und Rauschanteile nicht. Außerdem läßt sich die Schaltungsanordnung auf einfache Weise mit nur wenigen Bauteilen verwirklichen.As long as the input voltage pulses are not such acts with a horizontal roof, the generated needle pulses give pretty much the Time at which the peak values of the voltage pulses occur. Within To a certain extent, fluctuations in the amplitude of the voltage pulses and noise components interfere with this not. In addition, the circuit arrangement can be easily implemented with only a few Realize components.

F i g. 1 zeigt die Schaltung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, und F i g. 2 Kurven zur Erläuterung der Betriebsweise der Schaltung nach F 1`g. 1.F i g. 1 shows the circuit of an embodiment of the invention, and F i g. 2 curves to explain the mode of operation of the circuit according to F 1`g. 1.

In F i g.1 ist der Transistor 11 durch die Widerstände 14 und 15 als Emitterfolger geschaltet, und die Widerstände teilen die Vorspannung von der Spannungsquelle 13, um den Transistor 11 normalerweise im nichtleitenden Zustand zu halten. Die Basis 3 des Transistors 11 ist mit einer Eingangsimpulsquelle verbunden. Die Basis 8 eines zweiten Transistors 17 ist mit dem Ausgang des Emitterfolgers verbunden. Zwischen dem Emitter 6 -und der Basis 8 des Transistors 17 liegt eine Diode 20.In F i g.1 the transistor 11 is through the resistors 14 and 15 as Emitter followers are connected, and the resistors share the bias from the voltage source 13 to keep transistor 11 normally in the non-conductive state. the Base 3 of transistor 11 is connected to an input pulse source. The base 8 of a second transistor 17 is connected to the output of the emitter follower. A diode 20 is located between the emitter 6 and the base 8 of the transistor 17.

Diese hält den Transistor 17 normalerweise im nichtleitenden Zustand und stellt außerdem einen einseitig leitenden Weg zur Speicherung eines Eingangssignals im Kondensator 22 dar, der zwischen Erde und den Ausgangsanschluß der Diode 20 geschaltet ist. Die Spannungsquelle 21 mit den gegen Erde geschalteten Spannungsteilerwiderständen 18 und 19 stellt außerdem über eine Verbindung zum Kollektor 7 des Transistors 17 eine negative Bezugsspannung für den Eingang eines Differenzierkreises dar, der aus dem Kondensator 23 und dem Widerstand 24 besteht. Eine zweite Diode 26, die so gepolt ist, daß sie nur positive Impulse durchläßt, verbindet den Differenzierkreis mit dem Ausgang.This normally keeps the transistor 17 in the non-conductive state and also provides a unidirectional path for storing an input signal in the capacitor 22, which is connected between ground and the output terminal of the diode 20 is. The voltage source 21 with the voltage divider resistors connected to ground 18 and 19 also provide a connection to the collector 7 of the transistor 17 represents a negative reference voltage for the input of a differentiating circuit, the consists of the capacitor 23 and the resistor 24. A second diode 26 that is polarized in such a way that it only lets through positive impulses connects the differentiating circuit with the exit.

Wenn ein Eingangsimpuls 30 (F i g. 2 A) auf die Basis 3 des Transistors 11 gegeben wird, übersteigt zur Zeit T1 die Amplitude des Eingangsimpulses 30 die durch die Quelle 13 über die Widerstände 14 und 15 erzeugte Nennvorspannung Ih und macht den Transistor 11 leitend. Der Eingangsimpuls 30 wird durch den Transistor 11 verstärkt und über die Diode 20--in den Speicherkondensator 22 geleitet. Die Kurve 31 in F i g. 2 B zeigt den zeitlichen Verlauf der im Kondensator 22 gespeicherten Ladung. Der Kondensator 22 ist so gewählt, daß er dem Eingangssignal. sehr genau folgt, wie ein Vergleich der Vorderflanken der Kurven 30 und 31 ergibt.When an input pulse 30 (Fig. 2A) hits base 3 of the transistor 11 is given, the amplitude of the input pulse 30 exceeds the time T1 Nominal bias voltage Ih and Ih generated by source 13 through resistors 14 and 15 makes the transistor 11 conductive. The input pulse 30 is passed through the transistor 11 amplified and passed through the diode 20 - into the storage capacitor 22. the Curve 31 in FIG. 2 B shows the time profile of the values stored in the capacitor 22 Charge. The capacitor 22 is chosen so that it corresponds to the input signal. very accurate follows, as a comparison of the leading edges of curves 30 and 31 shows.

Während des Durchgangs der Vorderflanke des Eingangsimpulses 30 durch den Transistor 11 leitet die Diode .20, und auf Grund des Durchlaßwiderstandes der Diode hält ein kleiner Spannungsabfall mit der gezeigten Polarität den Transistor 17 im nichtleitenden Zustand, da der Emitter 6 negativ gegen die Basis 8 ist.During the passage of the leading edge of the input pulse 30 through the transistor 11 conducts the diode .20, and due to the forward resistance of the Diode holds a small voltage drop with the polarity shown the transistor 17 in the non-conductive state, since the emitter 6 is negative with respect to the base 8.

Zur Zeit T2 hat der Eingangsimpuls 30 seinen Spitzenwert erreicht. Die Amplitude des Impulses nimmt von diesem Zeitpunkt an wieder ab. Beispielsweise ist zur Zeit T3 die Amplitude des Eingangsimpulses 30 so weit abgesunken, daß die Spannung des Kondensators 22 größer als die Eingangsspannung ist. Dann sperrt die Diode 20 und trennt die Eingangsquelle und den Emitterfolger vom Kondensator 22. Da an der Basis 8 des Transistors 17 die verringerte Eingangsspannung über dem Widerstand 15 liegt, wird der Transistor 17 leitend, und - seine Emitter-Kollektor-Strecke stellt einen Entladekreis für den Kondensator 22 vor, der über den Widerstand 18 führt. Die im Kondensator 22 gespeicherte Ladung i treibt den Transistor 17 vorteilhafterweise bis zur Sättigung, so daß seine Elektroden 6, 7 und 8 etwa auf dem gleichen Potential liegen, nämlich dem Potential des Kondensators 22. Der Kollektor 7 geht dann von der negativen Spannung der Quelle 21 in Abhängigkeit von der im Kondensator 22 gespeicherten Ladung auf eine positive Spannung. Zur Erzielung dieses scharfen positiven Spannungssprungs am Kollektor ist es vorteilhaft, aber nicht wesentlich, den Transistor 17 bis zur Sättigung. zu treiben. Der einfache Übergang von nichtleitenden zum leitenden Zustand würde natürlich ebenfalls zu einem positiven Spannungssprung am Kollektor führen.At time T2 the input pulse 30 has reached its peak value. The amplitude of the pulse decreases again from this point in time. For example is at time T3, the amplitude of the input pulse 30 dropped so far that the Voltage of the capacitor 22 is greater than the input voltage. Then the locks Diode 20 and separates the input source and emitter follower from capacitor 22. Because at the base 8 of the transistor 17, the reduced input voltage across the resistor 15 is, the transistor 17 is conductive, and - its emitter-collector path represents a discharge circuit for the capacitor 22, which is via the resistor 18 leads. The charge i stored in the capacitor 22 advantageously drives the transistor 17 until saturation, so that its electrodes 6, 7 and 8 are approximately at the same potential lie, namely the potential of the capacitor 22. The collector 7 then goes from the negative voltage of the source 21 as a function of that stored in the capacitor 22 Charge to a positive voltage. To achieve this sharp positive voltage jump at the collector it is advantageous, but not essential, the transistor 17 up to Saturation. to drift. The simple transition from non-conductive to conductive state would of course also lead to a positive voltage jump at the collector.

Auf jeden Fall steigt die Spannung am Kollektor 7 des Transistors 17 an. Dies ist in F i g. 2 C durch den Impuls 32 dargestellt. Der scharfe Anstieg zur Zeit T3, der durch den Kondensator 23 und den Widerstand 24 differenziert wird, erzeugt den Nadelimpuls 33 in F i g. 2 D, der das Auftreten des Spitzenwertes des ursprünglichen Eingangsimpulses 30 anzeigt.In any case, the voltage at the collector 7 of the transistor increases 17 at. This is in FIG. 2 C represented by pulse 32. The sharp rise at time T3, which is differentiated by capacitor 23 and resistor 24, generates the needle pulse 33 in FIG. 2 D, the occurrence of the peak of the original input pulse 30 indicates.

Nachdem der Kondensator 22 sich genügend entladen hat, -kehrt der Transistor in den nichtleitenden Zustand zurück, und der Differenzierkondensator 23 entlädt sich. Die Diode 26 verhindert die Abgabe eines negativen Impulses an den Ausgang. Beide Transistoren 11 und 17 sind dann wieder im normalen, nichtleitenden Zustand, und es kann der nächste Eingangsimpuls empfangen werden.After the capacitor 22 has discharged sufficiently, it reverses Transistor returns to the non-conductive state, and the differentiating capacitor 23 discharges. The diode 26 prevents the delivery of a negative pulse the exit. Both transistors 11 and 17 are then back to normal, non-conductive State and the next input pulse can be received.

Der Eingangsimpuls 35 (F i g. 2 A) hat eine wesentlich kleinere Amplitude als der Impuls 30 und es ist zur Erläuterung dieses Sachverhaltes gezeigt, daß die Schaltung nach F i g.1 unabhängig von der Amplitude des Eingangsimpulses arbeitet. Die einzig wesentliche Auswirkung des Impulses 35 mit kleinerer Amplitude besteht darin, daß die im Kondensator 22 gespeicherte Ladung kleiner ist, wie die Kurve 36 in F i g. 2 B zeigt. Der Spannungsanstieg am Kollektor 7 des Transistors 17 wird dann .nicht so groß sein wie im Fall eines Impulses mit größerer Amplitude. Der Impuls 37 in F i g. 2 C stellt diese kleinere Spannung dar. Der aus dem Kondensator 23 und dem Widerstand 24 bestehende Differenzierkreis spricht bei jedem Spannungssprung am Kollektor 7 des Transistors an, -und der differenzierte Ausgangsimpuls 38 in F i g. 2 D ist von beträchtlicher Größe.The input pulse 35 (FIG. 2 A) has a much smaller amplitude than the pulse 30 and it is shown to explain this fact that the The circuit according to FIG. 1 works independently of the amplitude of the input pulse. The only significant effect of the smaller amplitude pulse 35 is in that the charge stored in capacitor 22 is smaller, like the curve 36 in FIG. 2B shows. The voltage rise at the collector 7 of the transistor 17 is then .not be as large as in the case of a pulse with a larger amplitude. Of the Pulse 37 in FIG. 2 C represents this lower voltage. The one from the capacitor 23 and the resistor 24 existing differentiating circuit speaks with each voltage jump at the collector 7 of the transistor, -and the differentiated output pulse 38 in F i g. 2 D is of considerable size.

Claims

Claim: Circuit arrangement for generating needle pulses, the time immediately after the occurrence of pulse peaks from into the Circuit injected voltage pulses lie, characterized by the use a circuit known per se, consisting of the series connection of a diode (20) and a storage capacitor (22) and - as a discharge path - across the capacitor laid emitter-collector path of a transistor (17), the base (8) of which is at the feed point in front of the diode (20) so that the discharge path only opens when it passes through the diode no more charging current flows and the supply voltage begins to decrease and through the differentiation (23,24) of that which arises when the capacitor discharge begins Voltage jump and subsequent rectification (26). Considered publications: British Patent Nos. 855 611, 801244.