DE1288132B - Elektrische Impulsverzoegerungsschaltung - Google Patents

Elektrische Impulsverzoegerungsschaltung

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DE1288132B DEE30037A DEE0030037A DE1288132B DE 1288132 B DE1288132 B DE 1288132B DE E30037 A DEE30037 A DE E30037A DE E0030037 A DEE0030037 A DE E0030037A DE 1288132 B DE1288132 B DE 1288132B
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Impulsverzögerungssehaltung mit einer Induktivität, z. B. einem Transformator, die einen Eingangskreis zur Aufnahme elektrischen Stroms aus einer Stromquelle aufweist, durch den ein Magnetfluß in der Induktivität erzeugt wird, und einem Ausgangskreis, der elektrischen Strom abgibt, wenn sich der Magnetfluß in der Induktivität ändert, und einem steuerbaren Schalter, der in Reihe mit dem Eingangskreis geschaltet ist und den Stromflaß von der Stromquelle zu der Induktivität steuert und der einen mit Eingangsimpulsen gespeisten Steuerkreis aufweist.
  • Eine derartige Schaltung ist bereits aus der USA.-Patentschrift 3 047 734 bekannt. Die Genauigkeit dieser bekannten Schaltung ist jedoch in hohem Maße von den Schaltungsparametern abhängig.
  • Elektrische Impulsverzögerungsschaltungen werden beispielsweise bei elektronischen Digitalrechner-Logiksystemen verwendet und dienen dazu, Mittel zu schaffen, die es ermöglichen, eine Degeneration in der Form der Eingangsimpulse auf einen niedrigen Pegel zu reduzieren. Ohne derartige Schaltungen würden Impulse, die mehrere aufeinanderfolgende logische Stufen passieren, eine progressive Degeneration in der Form erleiden, welches die Folge hat, daß eine derartige degenerierte Impulse empfangende Vorrichtung nicht in der gewünschten Weise auf sie ansprechen würde.
  • Bei bekannten derartigen Schaltungen sind zusätzlich zur Verwendung von Taktimpulsen andere Impulsreihen von spezieller Form erforderlich, um die erwünschte Verzögerung der Eingangsimpulse zu bewirken.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer elektrischen Impulsverzögerungsschaltung, die einerseits keine derartigen Impulsserien von spezieller Form erfordert, die andererseits bezüglich der Impulsdauer der Ausgangsimpulse und der Verzögerung genauer ist als Verzögerungsschaltungen, deren Zeitparameter von den Schaltungsgrößen abhängen und die schließlich möglichst einfach aufgebaut ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Impulsverzögerungsschaltung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in denAusgangskreis eine Diodederart eingeschaltet ist, daß der Ausgangskreis nur dann Ausgangsimpulse an einen Ausgangsanschluß (Basiskreis des Transistors 26) liefert, wenn der Magnetfluß in der Induktivität zusammenbricht, daß eine Taktimpulsquelle über getrennte Dioden mit dem Steuerkreis des Schalters verbunden ist, um das Ansprechen des Schalters auf Eingangsimpulse und damit den Aufbau eines Magnetflusses in der Induktivität zu verhindern, wenn kein Taktimpuls vorliegt, daß die Taktimpulsquelle (31) mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist, um bei Abwesenheit eines Taktimpulses während des Zusammenbruchs des Magnetflusses aus dem Ausgangsanschluß Strom aufzunehmen, daß der Ausgangsanschluß einerseits über einen Speicherkondensator (41) it einem Bezugspotentialpunkt (Erde) zwischen den beiden Potentialniveaus (+5 und -3 Volt) des Taktimpulses verbunden ist, um während des Zusammenbruchs des Magnetflusses Energie zu speichern, und andererseits über eine Diode (40) mit dem Bezugspotentialpunkt (Erde) verbunden ist, um den Ausgangsanschluß bei Fehlen eines Stroms aus dem Ausgangskreis der Induktivität bei einem mittleren Ausgangssignalpegel festzuhalten, daß der Ausgangsanschluß über eine zweite Diode (Basis-Kollektor-Übergang des Transistors) mit einem Haltepotential verbunden ist, wodurch der Ausgangsanschluß während der Abgabe von Strom aus dem Ausgangskreis der Induktivität an einem unteren Ausgangssignalpegel festgehalten wird, und daß die Taktimpulsquelle Taktimpulse liefert, die sich jeweils nur über den späteren Teil eines Eingangssignalzeitabschnitts erstrecken und die jeweils den steuerbaren Schalter veranlassen, den Eingangskreis mit der Stromquelle zu verbinden, sobald ein Eingangsimpuls gleichzeitig im Steuerkreis vorliegt.
  • Eine elektrische Schaltungsanordnung, bei der eine erfindungsgemäße elektrische Impulsverzögerungsschaltung verwendet wird, wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt F i g. 1 schematisch die elektrische Schaltungsanordnung und F i g. 2 auf einem Zeitmaßstab die Art und Weise, in der die verschiedenen elektrischen Werte in der Schaltungsanordnung sich verändern.
  • Die elektrische Schaltungsanordnung besteht aus drei Teilen, eine logische Eingangsstufe, die erfindungsgemäße Verzögerungsstufe und schließlich eine Ausgangsstufe.
  • Die Eingangsstufe umfaßt drei UND-Gatter und ein ODER-Gatter. Eines der UND-Gatter hat vier Eingänge und umfaßt vier Dioden 5 bis 8. Ihre positiven Anschlußklemmen werden gemeinsam von einer +l3-Volt-Quelle über einen Widerstand 9 gespeist. Die beiden anderen UND-Gatter haben jeweils drei Eingänge und umfassen die Dioden 10 bis 12 bzw. 13 bis 15. Die Dioden 10 bis 12 liegen mit ihren positiven Anschlußklemmen über einen gemeinsamen Widerstand 16 an einer +l3-Volt-Quelle; die Dioden 13 bis 15 sind in gleichartiger Weise angeschlossen und werden über einen gemeinsamen Widerstand 17 gespeist.
  • Das ODER-Gatter umfaßt die drei Dioden 18 bis 20, an deren jeweilige positive Anschlußklemmen die Ausgänge der drei UND-Gatter angeschlossen sind. Die negativen Anschlußklemmen der Dioden 18 bis 20 sind gemeinsam an einen Widerstand 21 geschaltet.
  • Die erfindungsgemäße Verzögerungsstufe der Schaltung umfaßt einen Eingangstransistor 25 und einen Ausgangstransistor 26. Die Basis des Transistors 25 ist an den Widerstand 21 und über die Serienschaltung der Widerstände 27 und 28 an eine -10-Volt-Quelle geschaltet. Die Verbindungsstelle der Widerstände 27 und 28 ist über eine Diode 29 an Erde gelegt. Die Basis des Transistors 25 ist ebenfalls über eine Diode 30 an eine Quelle der Taktimpulse 31 gelegt. Der Emitter des Transistors 25 ist über eine Diode 32 an Erde und über einen Widerstand 33 an eine -10-Volt-Quelle geschaltet. Der Kollektor des Transistors 25 ist über eine Primärwicklung 34 eines Transformators an eine -1-13-Volt-Quelle geschaltet.
  • Die Sekundärwicklung35 des Transformators ist mit einem Ende an Erde und mit dem anderen Ende an die positive Anschlußklemme einer Diode 36 angeschlossen. Die negative Anschlußklemme der Diode 36 ist an die Basis des Transistors 26 und an drei weitere Schaltungszweige angeschlossen. Der erste dieser drei Schaltungszweige umfaßt eine Diode 37, die in Serie über einen Widerstand 38 an die Quelle der Taktimpulse 31 geschaltet ist. Ein Kondensator 39 liegt in Parallelschaltung mit einem Teil des Widerstands 38. Der zweite Schaltungszweig umfaßt eine Diode 40, die an Erde angeschlossen ist. Der dritte Schaltungszweig umfaßt einen geerdeten Kondensator 41, dessen Kapazität beträchtlich geringer ist als die des Kondensators 39.
  • Der Kollektor des Transistors 26 ist an eine +5-Volt-Quelle und der Emitter ist über einen Widerstand 42 an eine - 10-Volt-Quelle angeschlossen. Der Transistor 26 ist als Emitterfolger geschaltet. Das Ausgangssignal der zweiten Stufe erscheint an einem Abgriff des Widerstandes 42.
  • Die Ausgangsstufe weist zwei Transistoren 45 und 46 auf. Die Basis des Transistors 45 ist an den Abgriff an dem Widerstand 42 und sein Emitter ist an Erde angeschlossen. Sein Kollektor ist über einen Widerstand 47 an eine + 13-Volt-Quelle und über eine Diode 48 an eine +5-Volt-Quelle angeschlossen. Der Kollektor ist außerdem über die Parallelschaltung eines Widerstandes 49 mit einem Kondensator 50 an die Basis des Transistors 46 angeschlossen. Die Basis des Transistors 46 ist über einen Widerstand 51 ebenfalls an eine -10-Volt-Quelle angeschlossen. Der Emitter des Transistors 46 ist direkt an Erde gelegt, während der Kollektor über einen Widerstand 52 an eine + 13-Volt-Quelle und über eine Diode 53 an eine +5-Volt-Quelle angeschlossen ist.
  • Die Anschlußklemmen 54 und 55, welche jeweils an die Kollektoren der Transistoren 45 und 46 geschaltet sind, stellen die zueinander komplementären Ausgänge der Schaltungsanordnung dar.
  • Der Betrieb der Schaltung wird im folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf F i g. 2 beschrieben. Der Betrieb der Schaltung wird durch die Taktimpulse von der Quelle 31 gesteuert. Die Wellenformen der drei Taktimpulse 1, 11 und 111 sind bei (b) in F i g. 2 gezeigt: die hinteren Kanten von zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen definieren eine einzige Zeitperiode. Jeder Taktimpuls dauert 0,4 einer Zeitperiode und hat eine Größe von +5 Volt; das übrige Intervall einer jeden Zeitperiode wird als Rückstellintervall bezeichnet, und der Pegel während dieses Intervalls ist -3 Volt.
  • Aus F i g. 1 ist zu ersehen, daß, wenn an einem oder mehreren der Eingänge eines der UND-Gatter die Spannung 0 Volt anliegt, das UND-Gatter kein Ausgangssignal erzeugt. Falls alle Eingänge an ein UND-Gatter +5-Volt-Impulse empfangen, wird je- doch das UND-Gatter ein Ausgangssignal von +5 Volt erzeugen, der an die Basis des Transistors 25 über die entsprechende Diode 18 bis 20 in dem ODER-Gatter und dem Widerstand 21 gespeist wird. Dieser +5-Volt-Pegel ist bei (a) der F i g. 2 gezeigt und stellt ein Eingangssignal an die Verzögerungsstufe der Schaltung dar. Das Eingangssignal ist als Impuls gezeigt, der eine Zeitperiode dauert, welche als »Eingangszeitperiode« bezeichnet wird.
  • Während des Rückstellintervalls einer jeden Zeitperiode wird der Transistor 25 nichtleitend geschaltet, da seine Basis negativ auf den Rückstellpegel von -3 Volt über die Diode 30 gehalten wird. Wenn der Taktimpuls auftritt (Taktimpuls 11), leitet die Diode 30 nicht mehr. Bei Abwesenheit eines Eingangssignals bleibt der Transistor nichtleitend. Wenn ein Eingangssignal vorhanden ist, bewirkt jedoch der sich ergebende +5-Volt-Pegel, der an die Basis des Transistors 25 über das ODER-Gatter angelegt ist, daß der Transistor während des Taktimpulses voll leitet. Bei leitendem Transistor 25 wird ohne Berücksichtigung der Verluste eine Spannung von +13 Volt an die Primärwicklung 34 des Transformators angelegt, und dessen Magnetisierungsstrom wird linear ansteigen, wie es in (e) der F i g. 2 gezeigt ist. Wenn der Transistor 25 leitet, ist die Diode 36 abgeschaltet, da ihr Anodenpotential um +l3 Volt abfällt; ihre Kathode kann wegen der Diode 40 und ihres Erdanschlusses nicht unter 0 Volt abfallen.
  • Wenn der Ausgang von der Quelle 31 wieder auf den Einstellpegel von -3 Volt abfällt, geht der Transistor 25 in seinen nichtleitenden Zustand über; zu dem Zeitpunkt, wenn der Transistor nichtleitend ist, ist der Strom in der Wicklung 34 auf 10 Milliampere angestiegen. Wenn der Transistor 25 aufhört zu leiten, kann der Magnetisierungsstrom in der Primärwicklung 34 nicht mehr fließen, und statt dessen bewirkt die Energie, welche in dem Transformatormagnetfeld durch den Strom gespeichert ist, der in der Wicklung 34 fließt, daß ein äquivalenter Strom in der Sekundärwicklung 35 über die Diode 36 fließt. Dieser Strom fließt teilweise durch die Diode 37 zu der Taktimpulsquelle 31, teilweise in den Kondensator 41 und teilweise in die Basis des Transistors 26. Der Kondensator 29 wirkt für eine kurze Zeit als virtueller Kurzschluß parallel zu einem Teil des Widerstandes 38, wird jedoch schnell aufgeladen, so daß der volle Wert des Widerstandes 38 wirksam wird, um einen zu schnellen Fluß des Stroms von der Wicklung 35 zur Quelle 31 zu verhindern.
  • Der in den Kondensator 41 fließende Strom lädt ihn schnell auf, bis er ein Potential von +5 Volt an die Basis des Transistors 26 legt; zu diesem Zeitpunkt ist der Transistor 26 in den voll leitenden Zustand gebracht. Der in der Sekundärwicklung 35 fließende Strom wird für eine ausreichend lange Periode aufrechterhalten (jedoch weniger als eine Zeitperiode), wie es in (d) der F i g. 2 gezeigt ist, um den Transistor 26 während des gesamten Rückstellintervalls, der auf den Taktimpuls 11 folgt, voll leitend zu halten. Die Zeitperiode, während deren einem Teil der Strom in der Sekundärwicklung fließt, wird als Ausgangszeitperiode bezeichnet.
  • Wenn der nächste Taktimpuls auftritt (Taktimpuls III), ist der Strom, der von der Sekundärwicklung durch die Diode 37 fließt, abgeschaltet, und der gesamte Strom fließt in die Basis des Transistors 26, bis er an einem Punkt 60 [s. Wellenform (d) der F i g. 2] auf Null abgeklungen ist. Während des übrigen Teils des Taktimpulses 111 wird der Transistor 26 in dem voll leitenden Zustand lediglich. durch die Ladung an den Kondensator 41 gehalten. Die Wellenform (e) in F i g. 2 zeigt das Potential an der Basis des Transistors 26 und zeigt an, wie das Potential beginnt abzufallen, wenn die Ladung an den Kondensator 41 verringert wird.
  • Wenn nach dem Taktimpuls 111 das nächste Wiedereinstellintervall auftritt, wird der Kondensator 41 schnell über die Diode 37 und den Widerstand 38 in die nun ein Potential von -3 Volt aufweisende Taktimpulsquelle entladen. Nach Erreichen eines Potentials von 0 Volt wird die weitere Entladung durch die Diode 40 verhindert. Um den Transistor 26 so schnell wie möglich abzuschalten, wie es erforderlich ist, um eine scharfe Kante an dem Ausgangsimpuls von der Schaltung zu erreichen, muß es dem Kondensator 41 ermöglicht werden, sich so schnell wie möglich zu entladen. Der Kondensator 39, der eine viel größere Kapazität als der Kondensator 41 aufweist, unterstützt dieses durch Schaffung eines virtuellen Kurzschlusses parallel zu einem Teil des Widerstandes 38.
  • Der Transistor 26 ist, wie bereits erwähnt wurde, als Emitterfolger geschaltet. Während der Transistor 26 leitet, ist ein positives Potential an die Basis des Transistors 45 gelegt, wodurch dieser leitet, so daß sein Kollektorpotential, welches normalerweise auf + 5 Volt über die Diode 48 gehalten wird, wenn der Transistor in seinem nichtleitenden Zustand ist, auf 0 Volt abfällt, wie es in der Wellenform (f) der F i g. 2 gezeigt ist. Wenn der Transistor 26 an dem Ende des Taktimpulses III nichtleitend ist, ist der Transistor 45 wiederum nichtleitend. Wenn der Transistor 45 leitet, wird sein Kollektorpotential von 0 Volt an die Basis des Transistors 46 über den Widerstand 49 und den Kondensator 50 gelegt, und der Transistor 46 ist gesperrt. Sein Kollektorpotential steigt von 0 Volt auf +5 Volt und wird dort über die Diode 53 gehalten, wie es in der Wellenform (g) der F i g. 2 dargestellt ist. Es werden also zwei zueinander komplementäre Ausgangssignale an den Anschlußklemmen 55 bzw. 54 in Abhängigkeit von den Eingangsimpulsen erzeugt, die in (a) der F i g. 2 gezeigt sind. Die beiden Ausgangsimpulse haben dieselbe Amplitude und Dauer wie der Eingangsimpuls, sie sind jedoch um eine Zeitperiode verzögert. Für ein Ausgangssignal, welches mehrere Zeitperioden dauert, ist das eine Ausgangssignal von der Anschlußklemme 55 identisch mit dem Eingangssignal, außer daß es eine Zeitperiode später beginnt -und endet.
  • Der Widerstand 33 und die Diode 32 verhindern, daß der Strom in der Primärwicklung 34 über 10 Milliampere ansteigt, falls Eingangssignale während jeder Zeitperiode vorhanden sind, so daß der Transistor 25 wiederholt während jedes Taktimpulses leitend geschaltet wird. Bei Nichtvorhandensein des Widerstandes 33 und der Diode 32 würde sich der Strom in der Wicklung 34 kontinuierlich aufbauen, bis er durch die Verstärkung im Transistor daran gehindert wird, da er nicht zwischen aufeinanderfolgenden Taktimpulsen auf Null abfällt.
  • Die Diode 29 leitet, wenn zwei oder mehr UND-Gatter zusammen Ausgangssignale erzeugen, wodurch verhindert wird, daß das Potential der Basis des Transistors 25 zu weit ansteigt. Obgleich in der vorher beschriebenen Schaltungsanordnung die Energie von der energieempfangenen Schaltung 34 in die energievernichtende Schaltung 36, 26 übertragen wird, ist in einer anderen Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung der Transformator 34, 35 durch eine Induktivität mit einem Magnetkern ersetzt, welcher nur die Wicklung 34 trägt, und der Kollektor des Transistors 25 ist kapazitiv mit der Diode 36 gekoppelt. Bei dieser anderen Schaltungsanordnung stellt diese kapazitive Kupplung die Mittel zum Übertragen der Energie von dem Magnetfeld der Induktivität zur Energievernichtungssehaltung 36, 26 dar.
  • Der Transistor 26 und sein Emitterlastwiderstand 42 in der oben beschriebenen Schaltungsanordnung stellen eine geeignete Einrichtung dar zum Einstellen der tatsächlichen Potentialwerte der Ausgangsimpulse, die von der Verzögerungsstulfe erzeugt werden, obgleich tatsächlich das Kollektorpotential (+5 Volt) den oberen Pegel bestimmt, während die Diode 40 und ihr Erdanschluß den unteren Pegel bestimmen. Bei einer alternativen Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist jedoch der Transistor 26 durch eine Diode ersetzt, die die Grenz- oder Begrenzungsfunktion der Basis-Kollektor-Übergangszone des Transistors 26 ausübt, und der Ausgang wird von der Verbindungsstelle der Diode 36 mit der Diode 40 und dem Kondensator 41 abgenommen.

Claims (1)

  1. Patentansprüche: 1. Elektrische Impulsverzögerungsschaltung mit einer Induktivität, z. B. einem Transformator, die einen Eingangskreis zur Aufnahme elektrischen Stroms aus einer Stromquelle aufweist, durch den ein Magnetfluß in der Induktivität erzeugt wird, und einem Ausgangskreis, der elektrischen Strom abgibt, wenn sich der Magnetfluß in der Induktivität ändert und einem steuerbaren Schalter, der in Reihe mit dem Eingangskreis geschaltet ist und den Stromfluß von der Stromquelle zu de"r Induktivität steuert und der einen mit Eingangsimpulsen gespeisten Steuerkreis aufweist, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß im den Ausgangskreis eine Diode (36) derart eingeschaltet ist, daß der Ausgangskreis nur dann Ausgangsimpulse an einen Ausgangsanschluß liefert, wenn der Magnetfluß in der Induktivität (34, 35) zusammenbricht, daß eine Taktimpulsquelle (31) über getrennte Dioden (30, 37) mit dem Steuerkreis des Schalters (25) verbunden ist, um das Ansprechen des Schalters auf Eingangsimpulse und damit den Aufbau eines Magnetflusses in der Induktivität (34, 35) zu verhindern, wenn kein Taktimpuls vorliegt, daß die Taktimpulsquelle (31) mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist, um bei Abwesenheit eines Taktimpulses während des Zusammenbruchs des Magnetflusses aus dem Ausgangsanschluß Strom aufzunehmen, daß der Ausgangsanschluß einerseits über einen Speicherkondensator (41) mit einem Bezugspotentialpunkt (Erde) zwischen den beiden Potentialniveaus (+5 und -3 Volt) des Taktimpulses verbunden ist, um während des Zusammenbruchs des Magnetflusses Energie zu speichern, und andererseits über eine Diode (40) mit dem Bezugspotentialpunkt (Erde) verbunden ist, um den Ausgangsanschluß bei Fehlen eines Stroms aus dem Ausgangskreis (35) der Induktivität bei einem mittleren Ausgangssignalpegel festzuhalten, daß der Ausgangsanschluß über eine zweite Diode (Basis-Kollektor-Übergang des Transistors 26) mit einem Haltepotential (+5 Volt) verbunden ist, wodurch der Ausgangsanschluß während der Abgabe von Strom aus dem Ausgangskreis (35) det Induktivität an einem unteren Ausgangssignalpegel festgehalten wird, und daß die Taktimpulsquelle (31) Taktimpulse liefert, die sich jeweils nur -über den späteren Teil eines Eingangssignalzeitabschnitts erstrecken und die jeweils den steuerbaren Schalter (25) veranlassen, den Eingangskreis (34) mit der Stromquelle zu verbinden, sobald ein Eingangsimpuls gleichzeitig im Steuerkreis vorliegL 2. Impulsverzögerungssehaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Haltediode aus dem Basiskollektorübergang eines Transistors (26) besteht, dessen Kollektor mit dem Haltepotential und dessen Emitter mit einem Emitterlastwiderstand (42) verbunden ist, welcher einen Ausgangsabgriff (Basisverbindung mit Transistor 45) aufweist, an dem das Ausgangssignal abgenommen wird. 3. Impulsverzögerungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpulsquelle (31) über einen Widerstand (38) in Reihe mit einer Diode (37) mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist und daß ein Kondensator (39), dessen Kapazität wesentlich größer ist als die des Speicherkondensators (41), parallel zu einem Teil des Widerstandes (38) geschaltet ist. 4. Impulsverzögerungsschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Schalter einen Transistor (25) umfaßt, dessen Kollektor mit dem Eingangskreis (34) der Induktivität und dessen Emitter mit einem Emitterlastwiderstand (33) verbunden ist, und daß eine Potentialhaltediode (32) den Emitter mit dem Bezugspotentialpunkt (Erde) verbindet, um den Stromanstieg in der Induktivität zu begrenzen.
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