-
In Anlagen der Fernsprechtechnik und in anderen nachrichtenverarbeitenden
Anlagen ist es vielfach erforderlich, bestimmte Schaltvorgänge zu verzögern. Die
Verzögerung kann den Beginn und/oder das Ende eines Schaltvorganges betreffen. Hierzu
werden als sogenannte Verzögerungsschalter bzw. Verzögerungsschaltungen bezeichnete
Schaltungsanordnungen verwendet. Eine derartige Schaltungsanordnung, die ein an
ihrem Eingang anstehendes Eingangssignal mit einer bestimmten Verzögerungszeit weiterleitet,
ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 1138 093 bekannt. Diese
bekannte Verzögerungsschaltung stellt einen Teil einer als Zeitgeber dienenden monostabilen
Kippstufe dar. Die betreffende Verzögerungsschaltung umfaßt einen Transistor, zwischen
dessen Emitter und Basis ein zeitbestimmender Kondensator geschaltet ist, an den
ein die Länge der Verzögerungszeitspanne mitbestimmender Widerstand angeschlossen
ist.
-
Häufig besteht der Wunsch, die Verzögerungszeitspanne einer Verzögerungsschaltung
verändern zu können. Zu diesem Zweck wird normalerweise entweder der zeitbestimmende
Kondensator oder der zeitbestimmende Widerstand verändert. Eine mit Hilfe eines
Kondensators und eines veränderbaren Widerstandes aufgebaute Verzögerungsschaltung,
deren Verzögerungszeitspanne gerade durch Verändern des erwähnten Widerstandes verändert
werden kann, ist beispielsweise aus den »Intermetall-Schaltungsbeispielen«, Schaltung
22, Ausgabe l963/6, bekannt. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung tritt mit
Unterbrechen einer zu dem dort vorgesehenen zeitbestimmenden Kondensator hinführenden
Verbindungsleitung mittels einer Taste ein Spannungssprung an dem Kondensator auf,
was auf der mit der Steuerstrecke eines Transistors verbundenen Belegung des Kondensators
zu einem solchen Spannungsanstieg führt, der für den erwähnten Transistor gefährlich
ist. Um eine Beschädigung des genannten Transistors durch eine derart hohe Spannung
zu vermeiden, ist zwischen die erwähnte Belegung des Kondensators und der Basis
des genannten Transistors eine Diode eingefügt, die mit Auftreten solcher Spannungen
in den gesperrten Zustand übergeht.
-
Die Erfindung dient dem gleichen Zweck, nämlich eine Verzögerungsschaltung
zu schaffen, bei der die Länge der Verzögerungszeitspanne einstellbar ist. Häufig
soll dabei die Verzögerungszeit zwischen einem Größtwert und Null eingestellt werden
können. Diese Aufgabe wird nun gerade durch die Erfindung gelöst.
-
Würde man bei den bekannten Verzögerungsschaltungen den Widerstandswert
des jeweiligen zeitbestimmenden Widerstand zu Null werden lassen, um mit Hilfe der
jeweiligen Verzögerungsschaltung auch die Verzögerungszeit Null einstellen zu können,
so würde jeweils ein zu hoher Basisstrom fließen, der zur Beschädigung oder Zerstörung
des jeweiligen Transistors führen könnte. Die Kapazität des jeweiligen zeitbestimmenden
Kondensators entsprechend zu verändern, dürfte in Anbetracht der Tatsache, daß es
sich normalerweise um Kapazitäten in der Größenordnung von einigen uF handelt, mit
vertretbarem Aufwand nicht möglich sein.
-
Es ist auch schon eine Schaltungsanordnung zur Auswahl von Impulsen
nach ihrer zeitlichen Dauer bekannt (deutsche Auslegeschrift 1129 991), bei
der ein zwischen der Basis und dem Emitter eines Transistors geschalteter Kondensator
im Ruhezustand an einer festen Spannung liegt. Der betreffende Kondensator ist dabei
über eine Zenerdiode mit der Basis des erwähnten Transistors verbunden. Die hinsichtlich
ihrer zeitlichen Dauer auszuwählenden Impulse werden zur Aufladung des Kondensators
verwendet. Zu diesem Zweck wird während der jeweiligen Impulsdauer über einen Widerstand
eine Ladespannung an den Kondensator angeschaltet. Erreicht die Spannung am Kondensator
die Zenerspannung der genannten Zenerdiode, so wird der genannte Transistor leitend.
Der im Ladekreis des Kondensators liegende Widerstand stellt dabei einen nicht beliebig
verkleinerbaren Widerstand dar, da er z. B. durch den Arbeitswiderstand eines Transistors
gebildet ist. Eine solche Verkleinerung des Widerstands z. B. auf den Wert Null
ist im übrigen bei dieser bekannten Schaltungsanordnung auch gar nicht erwünscht,
da dann die Auswahl von Impulsen nach ihrer zeitlichen Dauer zumindest erschwert,
wenn nicht sogar unmöglich wäre.
-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Verzögerungsschaltung
zu schaffen, die mittels eines veränderbaren Widerstands eine Verzögerungszeitspanne
zwischen Null und einem durch den maximalen Wert der RC-Konstante der die Verzögerungsdauer
bestimmenden Elemente einzustellen erlaubt. Die Erfindung betrifft demnach eine
Schaltungsanordnung zur Abgabe eines Ausgangssignals nach Ablauf einer mittels eines
einstellbaren Widerstands veränderlichen Zeitspanne auf ein einem mit dem Widerstand
verbundenen Kondensator zugeführtes Eingangssignal hin, unter Verwendung eines Transistors,
dessen Basis auf einem den Transistor im Ruhezustand gesperrt haltendes Potential
liegt und über ein Element mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie mit der einen
Belegung des Kondensators verbunden ist und dessen Emitter mit der anderen Belegung
des Kondensators verbunden ist. Diese Schaltungsanordnung ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß das Element mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie durch
eine Diode gebildet ist, die so vorgespannt ist, daß sie sich nach Ablauf der mit
Zuführung eines Eingangssignal am Emitter des Transistors beginnenden Verzögerungszeitspanne
bei dann im leitenden Zustand befindlichem Transistor im gesperrten Zustand befindet.
Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß bei
ihr zum einen von vornherein das Auftreten von für den Transistor schädlichen überspannungen
vermieden ist, und zum anderen ermöglicht sie, daß der zeitbestimmende Widerstand
ohne weiteres auch so eingestellt werden kann, daß sich die Verzögerungszeit Null
ergibt.
-
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Schaltungsanordnung gemäß
der Erfindung ist die Diodenvorspannung im weiteren so gewählt, daß die Diode auch
im Ruhezustand der betreffenden Schaltung, d. h. bei gesperrtem Transistor, gesperrt
ist und nur während der Dauer der Verzögerung der Signalabgabe leitend ist. Diese
Maßnahme bringt den Vorteil mit sich, daß bei im Ruhezustand befindlicher Schaltung
außer den jeweiligen kleinen Sperrströmen kein Strom fließt.
-
Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung ist die Zeitkonstante der die Länge der Verzögerungszeitspanne
bestimmenden Elemente veränderbar, wozu entsprechend einer Ausführungsform der Verbindungspunkt
des
Kondensators und der Diode mit dem einen Ende des durch seinen Widerstandswert die
Dauer der Verzögerungszeitspanne bestimmenden veränderbaren Widerstandes verbunden
ist, dessen anderes Ende auf einem festen Potential liegt; gemäß einer anderen zweckmäßigen
Ausgestaltung der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist zur Veränderung der
Länge der Verzögerungszeitspanne die Größe der an der Diode liegenden Vorspannung
veränderbar, wozu an dem genannten Verbindungspunkt des zeitbestimmenden Widerstandes
und der Diode der Abgriff eines zwischen zwei festen Potentialen liegenden Einstellwiderstandes
angeschlossen ist, was weiter unten dargelegte Vorteile mit sich bringt.
-
Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung ist in Reihe mit dem Kondensator ein eine Ladestrombegrenzung
bewirkender Widerstand geschaltet, durch den in vorteilhafter Weise verhindert wird,
daß eine Beschädigung von mit dem Eingang der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
verbundenen Elemente bei deren Wirksamwerden infolge der dabei erfolgenden Lieferung
entsprechend hoher Ströme auftritt.
-
Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung läßt sich zweckmäßigerweise
zu einer Kippstufe erweitern. Der ergänzende Schaltungsteil kann dabei so ausgebildet
sein, daß sich beispielsweise eine monostabile oder eine bistabile Kippschaltung
ergibt. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann somit z. B. den einen Teil
einer in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus dem deutschen Patent 1138 093 bekannten
Kippstufe darstellen, wobei dann der vom Kollektor des in der Verzögerungsschaltung
enthaltenen Transistors zur Basis des weiteren Transistors hinführende Verbindungsweg
der kapazitive Kopplungsweg ist. Durch einen an die Basis des zuletzt genannten
Transistors angeschlossenen, in seiner Größe veränderbaren Widerstand ist dann eine
Kippstufe geschaffen, bei der im Unterschied zu der aus dem deutschen Patent
1138 093 bekannten Kippstufe (ZG) zum einen die Verzögerungszeit zwischen
Null und einer dem Produkt aus den maximalen Werten der zeitbestimmenden Elemente
entsprechenden Größe verändert werden kann und bei der zum anderen auch die Signalzeit
eingestellt werden kann.
-
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich nachstehend
an Hand der Beschreibung zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen
gemäß der Erfindung.
-
F i g.1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt einen von der in F i g.1 gezeigten Schaltungsanordnung
abgeänderten Schaltungsteil. Die in F i g.1 gezeigte Schaltungsanordnung gemäß der
Erfindung umfaßt einen Transistor T, dessen Emitter über einen Widerstand R 1 mit
einer Spannungsquelle U1 verbunden ist, die eine Spannung von beispielsweise -24V
abgibt, und dessen Kollektor über einen Widerstand R 3 mit einer Spannungsquelle
U 3 verbunden ist, die ebenfalls eine Spannung von -24V abgibt. Am Kollektor des
Transistors T ist noch die die verzögerten Ausgangssignale abgebende Ausgangsklemme
A angeschlossen. Mit dem Emitter des Transistors T ist ferner die zur Aufnahme der
Eingangssignale dienende Eingangsklemme E verbunden, und außerdem ist dort ein Kondensator
C mit seiner einen Belegung angeschlossen; die andere Belegung des Kondensators
C führt zum einen Ende eines veränderbaren Widerstandes R 2 hin, der mit seinem
anderen Ende mit einer Spannungsquelle U2 verbunden ist, die eine Spannung von beispielsweise
-14 V abgibt. An den Verbindungspunkt des Kondensators C und des veränderbaren Widerstandes
R 2 ist eine Diode D mit ihrer Anode angeschlossen. Die Kathode der Diode D führt
zur Basis des Transistors T hin, die über einen Widerstand R4 mit einer Spannungsquelle
U4 verbunden ist, welche eine Spannung von beispielsweise -12 V abgibt.
-
Unter Zugrundelegung der vorstehend angegebenen Spannungswerte befindet
sich zum einen der Transistor T im nichtleitenden Zustand, und zum anderen ist auch
die Diode D im nichtleitenden Zustand.
-
Nunmehr sei der Fall betrachtet, daß der Eingangsklemme E ein beispielsweise
durch Erdpotential dargestelltes Eingangssignal zugeführt wird. Dieses Eingangssignal
kann beispielsweise über die Schaltstrecke eines der in F i g. 1 gezeigten Schaltungsanordnung
vorgeordneten Schalttransistors geliefert werden. Für die folgende Betrachtung sei
zunächst angenommen, daß der veränderbare Widerstand R 2 auf seinen maximalen Wert
eingestellt ist. Mit dem Auftreten eines Eingangssignals springt das am Emitter
des Transistors T herrschende Potential auf Erdpotential, und das am Verbindungspunkt
des Kondensators C und des Widerstandes R 2 herrschende Potential springt dabei
um einen der Größe der Anhebung des Emitterpotentials entsprechenden Wert. Unter
der Annahme, daß das Emitterpotential vor Auftreten eines Eingangssignal -24 V beträgt,
erfolgt mit Auftreten eines Eingangssignals eine Potentialanhebung um 24 V. Dies
heißt, daß am Verbindungspunkt des Kondensators C und des Widerstandes R 2 nunmehr
ein Potential von -I-10 V herrscht. Die Diode D ist damit stromführend, wodurch
praktisch auch die Basis des Transistors T auf einem Potential von + 10 V liegt.
Angesichts dieser Potentialverteilung verbleibt der Transistor T weiterhin im nichtleitenden
Zustand. Infolge der nunmehr einsetzenden Entladung des Kondensators C über den
Widerstand R 2 tritt am Verbindungspunkt des Kondensators C und des Widerstandes
R 2 und damit auch an der Basis des Transistors T eine Potentialabsenkung auf. Hat
das an der Basis des Transistors T herrschende Potential den Wert des am Emitter
des Transistors T herrschenden Potentials, nämlich Erdpotential, unterschritten,
so wird der Transistor T in den leitenden Zustand übergeführt. Die Dauer der Zeitspanne
zwischen Auftreten eines Eingangssignals an der Eingangsklemme E und überführen
des Transistors T in den leitenden Zustand wird durch die Größe des Widerstandes
R 2 bestimmt. Mit Leitendwerden des Transistors T liegt auch an dessen Basis praktisch
das Emitterpotential, also Erdpotential, wodurch die Diode D gesperrt wird. Der
Basisstrom des Transistors T fließt nunmehr über den im Vergleich zum Widerstand
R 2 relativ hochohmigen Widerstand R4 zur Spannungsquelle U4 ab. Das mit Leitendwerden
des Transistors T von dessen Kollektor abgegebene Ausgangssignal, das praktisch
durch Erdpotential gebildet ist, wird dabei so lange abgegeben, bis das Eingangssignal
wieder abgeschaltet wird. Das Verschwinden des Ausgangssignals von der Ausgangsklemme
A, bezogen auf die Wegnahme des Eingangssignals von der Eingangsklemme E, wird sich
zufolge
der dabei erfolgenden Entladung des Kondensators C entsprechend verzögern.
-
Vorstehend wurde der Fall betrachtet, daß der Widerstand R 2 in seiner
vollen Größe wirksam ist. Wird der Widerstandswert des Widerstandes R 2 zu Null
gemacht, so ist die rechte Belegung des Kondensators C direkt mit der Spannungsquelle
U2 verbunden. Ein in diesem Fall dem Emitter des Transistors T zugeführtes, durch
Erdpotential gebildetes Eingangssignal führt dann lediglich zum Ansteigen des Emitterpotentials
auf Erdpotential, wodurch der Transistor T praktisch mit Auftreten des Eingangssignals
in den leitenden Zustand gelangt und damit vom Ausgang A ein entsprechendes nicht
verzögertes Ausgangssignal abgibt. Der bei dem nunmehr leitenden Transistor T fließende
Basisstrom kann nur über den Widerstand R 4 zur Spannungsquelle U4 hin abfließen,
nicht aber zur Spannungsquelle U2 hin, und zwar wegen der Diode D, die hierbei in
Sperrichtung betrieben ist.
-
Bei der vorstehend erläuterten Schaltungsanordnung wurde die Zeitkonstante
der die Länge der Verzögerungszeitspanne bestimmenden Elemente verändert; nunmehr
wird eine Schaltungsanordnung erläutert, bei der zur Veränderung der Länge der Verzögerungszeitspanne
die an der Diode liegende Vorspannung veränderbar ist. Hierzu sei die Schaltungsanordnung
gemäß F i g. 2 näher betrachtet, in der von der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung
lediglich der zeitbestimmende Kondensator C und die an diesen angeschlossene Diode
D wiedergegeben sind. An den Verbindungspunkt des Kondensators und der Diode ist
ein Einstellwiderstand R 5 mit seinem Abgriff angeschlossen. Das eine Anschlußende
des Widerstandes R 5 liegt auf Erdpotential, und das ; andere Anschlußende ist an
eine Spannungsquelle U5 angeschlossen, die eine Spannung von beispielsweise -24
V abgibt. Bei dieser Ausführungsform wird die Verzögerungszeitspanne zwischen Auftreten
eines Eingangssignals und Abgabe eines Ausgangssignals im wesentlichen durch die
Größe des am Verbindungspunkt des Kondensators C und der Diode D liegenden Potentials
bestimmt. Entspricht dieses Potential dem Wert der von der Spannungsquelle
U5
abgegebenen Spannung, so tritt keine Verzögerung auf; ist die an dem Verbindungspunkt
des Kondensators C und der Diode D liegende Vorspannung Null, so ist bei der gemäß
der F i g. 2 abgeänderten, im übrigen wie in F i g. 1 gezeigt aufgebauten Schaltungsanordnung
die maximale Verzögerungszeit erreicht. Hierbei besteht eine proportionale Abhängigkeit
zwischen Verzögerungszeit und der am Verbindungspunkt des genannten Kondensators
und der Diode D liegenden Vorspannung.