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Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Erzeugen einer Folge von
Impulsen mit vorgegebener unterschiedlicher oder auch gleicher Dauer. Solche Impulsfolgen
werden vor allem zum Zwecke des Steuerns verschiedener Vorgänge in vorgegebener
Folge verwendet. Als fortgesetzte Folge dienen sie z. B. zum Steuern von Verkehrssignalanlagen,
als begrenzte einmal ablaufende Folge z. B. zum Steuern in selbsttätigen Vermittlungsanlagen
der Nachrichtentechnik.
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Bekannte ältere Schaltungen hierfür arbeiten mit mechanischen Relais
und mit hohem Material-, Raum- und Wartungsaufwand. Bekannt sind weiterhin Schaltungen
mit Transistoren, wobei die einzelnen Impulse der hnpulsfolge durch hintereinandergeschaltete
monostabile Multivibratoren erzeugt werden. Jeder dieser Multivibratoren enthält
mindestens zwei Transistoren.
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Weiterhin ist eine Schaltungsanordnung bekanntgeworden (deutsche Auslegeschrift
1218 001), die mit Hilfe von drei Transistoren eine einmalige Folge von zwei
Impulsen abzugeben vermag. In der genannten Schaltung ist ein Transistor
(T3) im Ruhezustand leitend, und die Schaltung nimmt daher in jedem Zustand
Strom auf. Diese Schaltung hat den weiteren Nachteil, daß sie für eine Erweiterung
zur Abgabe einer größeren Anzahl von Impulsen innerhalb einer Folge nicht ohne weiteres
geeignet ist.
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Die Schaltung gemäß der Erfindung löst die Aufgabe so, daß Impulsfolgen
mit mehreren Impulsen abgegeben werden können und daß für jeden Impuls einer Irnpulsfolge
nur ein Transistor erforderlich ist. Damit können auch eine Reihe von Ansteuerelementen
entfallen, so daß die Anordnung wirtschaftlicher und raumsparend ist und damit Vorteile
gegenüber den genannten bekannten Schaltungen hat.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung besteht aus einer zu einem
Ring geschlossenen Kette von Transistorschaltern unterschiedlicher oder auch gleicher
Schaltdauer, wobei die Zahl der Transistorschalter gleich ist der Zahl der in einer
Impulsfolge enthaltenen Impulse und worin jeder Schalter im leitenden Zustand einen
Impuls abgibt, und ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder dieser Transistorschalter
nur einen Transistor enthält, daß während der Schließungszeit eines Schalters der
in der Kette folgende Schalter über ein Zeitglied und alle übrigen Schalter der
Kette über Dioden gesperrt sind, daß der in der Kette auf den leitenden Schalter
folgende Schalter nach der durch das ihm zugeordnete Zeitglied bestimmten Zeit leitend
wird und dadurch alle übrigen Schalter der Kette, auch den zuvor leitend gewesenen,
in gleicher Weise sperrt.
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Die Schaltung gemäß der Erfindung wird in Verbindung mit den F i
g. 1 bis 6 näher beschrieben. Dabei zeigt F i g. 1 eine als
Beispiel viergliedrige Schaltung zum Erzeugen einer festgesetzten Folge von vier
Impulsen beliebiger Länge, F i g. 2 als Beispiel den zeitlichen Ablauf der
durch die Schaltung nach F i g. 1 erzeugten Impulse, F i g. 3 eine
als Beispiel ebenfalls viergliedrige Schaltung zum Erzeugen einer einmaligen Folge
von vier Impulsen beliebiger Länge im Anschluß an einen längeren Eingangsimpuls,
F i g. 4 den zeitlichen Ablauf der durch die Schaltung nach F i
g. 3 erzeugten Impulse, F i g. 5 eine als Beispiel ebenfalls viergliedrige
Schaltung zum Erzeugen einer einmaligen Folge von vier Impulsen beliebiger Länge
im Anschluß an einen kurzen Eingangsimpuls, F i g. 6 den zeitlichen Ablauf
der durch die Schaltung nach F i g. 5 erzeugten Impulse.
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Die vier Transistorschalterstufen in den Schaltungen nach den F i
g. 1, 3 und 5 sind im Grundsatz gleich aufgebaut und unterscheiden
sich nach Bedarf durch die Schaltzeiten, für die ihre Bauelemente verschieden dimensioniert
sind, und nach der Art der Zuführung der Speisespannung für die einzelnen Schalterstufen.
Sie bestehen aus je einem Transistor Tsl, Ts2, Ts(n-1), Tsn mit
je einem Zeitglied, bestehend aus dem WiderstandR1, R2, R(n-1), Rn und dem
KondensatorC1, C2, C(n-1), Cn und den DiodenGrll, Gr12, Gr21, Gr22, Gr,(n-1)1,
Gr(n-1)2, Grnl, Grn2, wobei jeweils die erste Ziffer, die Klammer bzw. der erste
Buchstabe die Zuordnung zu einer der Schaltstufen angibt. Jeder Schaltstufe ist
eine AusgangsklemmeA1, A2,
A(n-1), An zugeordnet. Zweck und Wirkung
der weiterhin dargestellten, nicht bezeichneten Widerstände und Dioden sind bekannt
und bedürfen keiner Erläuterung.
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In der Schaltung nach F i g. 1 liegen sowohl die Widerstände
der ZeitgliederR1, R2, R(n-1), Rn als auch die Kollektorwiderstände in den einzelnen
Schalterstufen mit einem Ende unmittelbar an der Speisespannung Ub. Beim Einschalten
der Speisespannung Ub wird der Transistor einer beliebigen Schalterstufe, nur bestimmt
durch Zufall oder Toleranzen, leitend. Dies sei z. B. zunächst der Transistor Tsl.
Dabei sinkt die Spannung am Kollektor dieses Transistors und daher auch an der damit
verbundenen Ausgangsklemme A 1. Der Kollektor jedes Schaltertransistors ist
außerdem verbunden über je eine Diode Gr 11, Gr 12,
Gr 21, Gr 22, Gr (n - 1)1,
Gr(n-1)2, Grnl bzw.
Grn2 mit den Basen der Transistoren aller vorhergehenden Schalterstufen mit Ausnahme
der, rückwärts gesehen, letzten und mit dem Kondensator des Zeitgliedes der nachfolgenden
Schalterstufe, die zugleich, wegen der geschlossenen Kette, die rückwärts gesehen
letzte ist. Für den betrachteten Transistor Tsl sind im gezeigten Beispiel die vorhergehenden
Schalterstufen diejenigen mit den Transistoren Ts n und Ts (n
- 1), die durch die Spannungsänderung am Kollektor des Transistors
Tsl über die Dioden Grnl bzw. Gr(n-1)2 gesperrt werden. Die auf die Schalterstufe
mit dem Transistor Ts 1 folgende Schalterstufe mit dem Transistor Ts
2
wird bei der Spannungsänderung am Kollektor des Transistors Tsl durch das
Umladen des Kondensators C2 gesperrt. Der Kondensator C2 entlädt sich
über den Widerstand R 2,_ bis das Sperrpotential des Transistors Ts2 unterschritten
und damit dieser Transistor leitend wird. Damit wird nun über die Diode Gr
11 der Transistor Ts 2 und über die Diode Gr n 2 der Transistor Ts
n gesperrt und der KondensatorC(n-1) umgeladen. Dieser Vorgang wiederholt
sich in entsprechender Weise für alle folgenden Schalterstufen, bis die letzte Stufe
mit dem Leitendwerden des Transistors Tsn einen neuen Zyklus durch das Umladen des
Kondensators Cl einleitet.
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Da eine größere Zahl von Schalterstufen zu einer Kette hintereinandergeschaltet
werden kann, da ferner jede Schalterstufe von einem ihr zugeordneten Zeitglied gesteuert
wird und jedem Zeitglied eine
andere Zeitkonstante gegeben werden
kann, können mit entsprechend ausgebauten und dimensionierten Schaltungen Perioden
mit einer größeren Zahl von Impulsen und mit einer unterschiedlichen Dauer der einzelnen
Impulse erzeugt werden. Ein Beispiel einer solchen Impulsfolge zeigt F i
g. 2.
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Eine aus gleichen Elementen aufgebaute Schaltung, wie in F i
g. 3 dargestellt, liefert eine einmalige Folge von Impulsen mit vorgegebener
unterschiedlicher Dauer und muß dazu durch einen Eingangsimpuls veranlaßt werden.
Diese Schaltung stellt eine Erweiterung der Schaltung nach F i g. 1 dar,
und zwar durch einen komplementären Transistor Tsx mit zwei Widerständen und dem
Kondensator Cx. Abweichend von der Schaltung nach F i g. 1 liegt in der Schaltung
nach F i g. 3 nur der Kollektorwiderstand des Transistors, der den ersten
Impuls der Impulsfolge liefern soll, d. h. des Transistors Ts 1,
unmittelbar an der Speisespannung, während nun die Kollektorwiderstände aller nachfolgenden
-Schalterstufen über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors Tsx mit der Speisespannungsquelle
verbunden sind. Die Widerstände der Zeitglieder aller Schalterstufen R
1, R 2, R (n - 1), R n liegen am Kollektor des Transistors
Ts x und sind daher, nur wenn dieser Transistor leitend ist, an die Speisespannungsquelle
angeschlossen. Im Ruhezustand sind alle Transistoren gesperrt. Der Vorgang dieser
Sperrung ist weiter unten bei der Beschreibung des Endes einer Impulsperiode erläutert.
Durch einen Impuls an die Eingangsklemme E wird der Transistor Tsx leitend
und damit auch, gesteuert über den Kondensator Cx, der Transistor Ts 1.
Die sich daraus ergebenden weiteren Vorgänge entsprechen denen, die für die Schaltung
nach F i g. 1. bereits beschrieben sind. Während des Ablaufes der Impulsfolge
bleibt der Transistor Tsx leitend, und zwar zunächst durch den Eingangsimpuls, später
über einen der leitend gewordenen Transistoren weiterer SchaltstufenTs2ff. Das bedingt,
daß der Eingangsimpuls länger sein muß als der erste von der Schaltung abzugebende
Impuls. Dies ist nicht immer ein Nachteil und kann sogar vorteilhaft sein, wenn
sichergestellt sein soll, daß kein Impulszyklus infolge eines Störimpulses abläuft.
Der letzte von der Schaltung durch den Transistor T s n abzugebende Impuls
bewirkt das Leitendwerden des Transistors Tsl und daran anschließend das Sperren
der folgenden Schalterstufen, wie für die Schaltung nach F i g. 1 beschrieben.
Damit sperrt auch der Transistor Tsx, da
nun keiner der Kollektorwiderstände
der Transistoren Ts2 bis Tsn, von denen zuvor jeweils einer als Basiswiderstand
des Transistors Tsx wirkte, mehr stromführend ist. Durch die nun fehlende Basisspannung
für den Transistor Tsl wird auch dieser gesperrt. Dies geschieht so rasch, daß der
am Ausgang A 1 auftretende ungewollte Impuls so kurz ist, daß er auf
die zu steuernden Anlagen keinen Einfluß hat.
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F i g. 4 zeigt als Beispiel eine von einer Schaltung nach F
i g. 3 abgegebene Impulsfolge sowie den erforderlichen Eingangsimpuls.
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F i g. 5 zeigt eine auf den Schaltungen nach F i
g. 1
und 3 aufbauende Schaltung, die ebenfalls wie die Schaltung nach
F i g. 3 eine einmalige Folge von Impulsen mit vorgegebener unterschiedlicher
Dauer abgibt, wozu jedoch nur ein kurzer Eingangsimpuls erforderlich ist. Die Schaltung
nach F i g. 3 wird hierzu im wesentlichen durch einen weiteren Transistor
Tsy und eine Diode Gry ergänzt. Zweck und Wirkungsweise der weiteren ergänzenden
Baueleinente sind bekannt. Abweichend von der Schaltung nach F i g. 3 liegt
hier nur der Kollektorwiderstand des Transistors Tsn für den letzten Impuls
der Folge über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors Tsx an der Speisespannung,
während die Kollektorwiderstände der Transistoren aller vorhergehenden Schalterstufen
unmittelbar an diese angeschlossen sind.
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Die Wirkungsweise der Schaltung wird nachstehend nur insoweit beschrieben,
als sie von der Wirkungsweise der Schaltungen nach F i g. 1 und
3 abweicht. Mit dem Leitendwerden des Transistors Tsx wird zugleich mit dem
Schließen des Transistors Ts 1, wie beschrieben, gesteuert über den Widerstand
Rx 1,
auch der Transistor Tsy leitend. Der dann über den Widerstand
Ry fließende Strom hält den Transistor Tsx so lange leitend, bis der Transistorschalter
für den letzten Impuls Tsn leitend und der Transistor Tsx dann über den Widerstand
Rx2 leitend gehalten wird. Zugleich wird über die Diode Gr y der Transistor Tsy
gesperrt. Das Sperren des Transistors Tsx und weitere Vorgänge bis zum Ende der
Impulsfolge sind bereits für die Schaltung nach F i g. 3 beschrieben.
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Ein Beispiel für eine von der Schaltung nach F i g. 5
gelieferte Impulsfolge sowie den notwendigen Eingangsimpuls zeigt F i
g. 6.