DE1293832C2 - Schaltungsanordnung zur umwandlung periodischer schwingungen in impulse - Google Patents

Description

zeichnet, daß zwecks Umwandlung hocbfre- Wechselspannungmxt ^^Kmv^n^uasbe-

verbunden und die am Widerstand (Ä1) auftre- ausgeschalteten Gleichrichters zugeführt^wir^·von

tende Spannung zur Ansteuerung des Schalttran- 15 welcher Reihenschaltung eine Gegenkopplungsspan-

sistors (T) verwendet ist nung für den Verstarker abgeleitet wird Vorzugs-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- weise wird bei dieser vorgeschlagenen Schaltungsandurch gekennzeichnet, daß die Basis des Transi- Ordnung die Wechselspannung der Basis eines ersten stors (T) über den Widerstand (ßl) mit siner Transistors zugeführt, der mit einem z-.veucn Trans!- Gleichstrorr.quelle verbunden ist und daß die 20 stör einen an sich bekannten Zweistufenverstarker Ausgangsimpulse vom Kollektor des Transistor, bildet, bei dem der Kollektor des ersten Transistors (T) abgenommen sind gleichstrommäßig mit der Basis des zweiten Transi-

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- stors und der Emitter des zweiten Transistors gleichdurch gekennzeichnet, daß der Emitter des Tran- strommäßig mit der Basis des ersten Transistors versistors (T) mit der Gleichstromquelle über einen 25 bunden ist, wobei in den Emitterweg des zweiten Begrenzungswiderstand (R 2) verbunden ist. Transistors die Reihenschaltung eines Kondensators

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, da- und eines von dei Wechselspannung ein- und ausgedurch gekennzeichnet, daß zu dem Begrenzungs- schalteten Gleichrichters aufgenommen ist.
widerstand (R 2) ein Kondensator (C) parallel ge- Da bei dieser Schaltungsanordnung ein Verstärker schaltet ist. 30 mit wenigstens einem Transistor benötigt wird, des-

5. Schaltungsanordnung nach einem der An- sen Arbeitspunkt mittels mehrerer Schaltelemente spräche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stabilisiert werden muß, und außerdem sich auf die Schwingungen dem Eingangskreis über einen Schaltgeschwindigkeit bei sehr hohen Frequenz.:) Transformator (PS) zugeführt .-.ind. ungünstig auswirkende, relativ hohe Schaltkreisimpe-

6. Schaltungsanordnung nach einem der An- 35 danzen vorhanden sind, ergeben sich auch bei dieser Sprüche 1 bis 4, die zur Erzeugung zweier um Anordnung sowohl Nachteile hinsichtlich eines einfaeine Halbwelle der Eingangsschwingung vouein- chen Aufbaues als auch im Hinblick auf die Wirander getrennter Impulsfolgen bestimmt ist, da- kungsweise bei sehr hoher Frequenz.

durch gekennzeichnet, daß ein Gegentakttrans- Aus der DT-PS 1117168 ist eine Transistor-Reformator vorgesehen ist, dessen Sekundärwick- 40 lais-Schaltung bekannt, bei der eine gleichgerichtete, lungshälften als Quellen jeweils mit einem einen dem Auskopplungstransformator eines durch eine Schalttransistor steuernden Eingangskreis ver- Tastspannung steuerbaren Wechselstromgenerators bunden sind. entnommene Wechselspannung einen Schalttransistor

steuert, der in den Gleichstromzweig über einer

45 Gleichrichterbrücke aus vier Gleichrichterr geschaltet ist, an deren Wechselstromzweig ein eine Gleichspannungsquelle enthaltender Laststromkreis angeschlossen ist, so daß für jede Polarität der Gleich-

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung Spannungsquelle jeweils zwei Gleichrichter der zur Umwandlung periodischer, von einer Quelle 50 Brücke in Durchlaßrichtung eingeschaltet sind. Der kommender Schwingungen in Impulse mit einem in Wechselstromgenerator enthält dabei einen in Basis-Abhängigkeit von der Schwingungsamplitude gesteu- schaltung arbeitenden Transistor, der gleichzeitig Beerten Schalttransistor. standteil einer aus zwei emittergekoppelten Transi-Es ist häufig erforderlich, aus hochfrequenten stören bestehenden, auf eine Schwellspannung anSchwingungen, die beispielsweise angenähert sinus- 55 sprechenden Kippschaltung ist, welche die Tastspanförmig sein können, hochfrequente Impulse zu erzeu- nung für den Wechselstromgenerator liefert. An gen. Zu diesem Zweck kann die von einem Oszillator Stelle der durch die Erfindung angestrebten Impulserzeugte hochfrequente Schwingung einem Verstär- erzeugung aus periodischen Schwingungen sollen ker mit Begrenzerwirkung, einem Schmitt-Trigger- bei der bekannten Schaltungsanordnung Schwingun-Schaltkreis oder einer entsprechenden Anordnung 60 gen geglättet, reduziert oder eliminiert werden könzugeführt werden, um eine Rechteck-Schwingung zu nen, um einen Transistor gegen schmale Impulse, wie erhalten, die dann einer Differenzierschaltung züge- Nadelimpulse, zu schützen und damit ein Relais geführt wird, so daß spitze Spannungsimpulse erhalten gen die Einwirkung solcher Störimpulse abzusichern, werden, deren Amplitude anschließend durch einen Aus den Schaltungsbeispielen »Intermetall«, Ausweiteren Begrenzer oder eine entsprechende. Anord- 6s gäbe 1961/4, Schaltung 40 und Ausgabe 1962/4, nung begrenzt wird. Schaltung 54, sind einerseits eine Regelschaltung für Eine derart aufgebaute Schaltungsanordnung, die Gleichstrom-Generatoren und andererseits ein Gebeispielsweise bekannt ist aus »The Handbook of se- gentakt-Relais für Brückenatisgang bekannt, wobei

}q beiden Fällen Zenardioden verwendet sind, um die Kopplung zwischen dem Ausgang eines Schmitt-Trigger* und der Baisis eines Ausgangs-VerstSrker-Transistors vorzunehmen Die Zener-Dioden haben dabei jedoch keinerl&i Impulsformer- oder Schwellwertfunktion, da diese Aufgabe jeweils vom Schmitt-Trigger übernommen wird. Die Hauptfunktion der Zener-Diodcn besteht vielmehr darin, eine Gleicbstrorakopplung zwischen dem Ausgang des Schmitt-Triggers und der Basis des nachgeschalteten Verstärkungstransistars zu schaffen. Der Grund für die Verwendung dieser Zener-Dioden ist darin zu sehen, daß bei Einsatz eines entsprechenden ohmschen Widerstandes der Verstärkungsgrad nachteilig beeinflußt werden wurde, was bei Verwendung einer Zener-Diode nicht der Fall ist, da die Zener-Diode in ihrem Arbeitsbereich einen im wesentlichen konstanten Spannungsabfall liefert, welcher außerdem vom Signalpegel weitgehend unabhängig ist. Ein Hinweis auf die Erzeugung schmaler Impulse aus periodischen Schwingungen ist in dieser Literaturstelle jedoch nicht zu finden.

Aus der DT-AS 1129 991 ist eine Schaltung zur Auswahl von Impulsen nach ihrer zeitlichen Dauer bekannt, welche jeweils dann einen Ausgangsimpuls abgibt, wenn der Eingangsimpuls eine festgelegte Zeitdauer überschreitet. Bei dieser bekannten Schaltung wird ein Kondensator, der im Ruhezustand über einen leitenden Transistor entladen wird, nach einer durch einen Impuls bewirkten Sperrung dieses Transistors in vorbestimmter Weise aufgeladen. Sobald die Spannung an diesem Kondensator größer ^;st als die Durchbruchsspannung einer den Kondensator mit der Basis eines weiteren Transistors verbindenden Zenerdiode, wird dieser weitere Transistor leitend, an dessen Kollektorklemme dann ein Ausgangssignal abgenommen werden kann. Die Basis des Ausgangstransistors kann über einen Widerstand an Erdpotential gelegt werden, so daß sich die entsprechende Klemme dieses Widerstandes auf gleichem Potential wie eine Belegung des Kondensators befindet. Eine Anwendung dieser bekannten Schaltung zur Umwandlung periodischer Schwingungen in Impulse ist nicht vorgesehen.

Schließlich ist aus dem Buch von Erich G e I d e r und Walter Hirschmann ^Schaltungen mit Halbleiterbauelementen«, Bd. 1, Siemens & Halske AG, 2. Auflage, München 1964, S. 249, eine Steuerschaltung mit sich überschneidendem Ansprech- und Abfallpegel bekannt, welche dazu vorgesehen ist, ein Relais derart zu steuern, daß beim Erreichen einer bestimmten Spannung ein Ansprechen erfolgt, aber erst nach dem Absinken der Signalspannung weit urter den Ansprechwert wieder abfällt. Bei dieser Steuerschaltung wird die Eingangsspannung über einen Spannungsteiler und einen Relaiskontakt einer mit der Basis eines Transistors verbundenen Zener-Diode sowie gleichzeitig einer bezüglich der Eingangsgröße gleichsinnig gepolten Diode zugeführt, die über Widerstände mit dem Emitter des Transistors verbunden ist. Im Eingangskreis des Transistors liegt ferner ein Kondensator, welcher im Falle der Speisung der Schaltung mit Wechselspannung eine Glättung des Eingangssignals bewirkt. Die beschriebene Steuerschaltung ist auf Grund der stets vorhandenen beträchtlichen Schaltkreisimpedanzen für hohe Frequenzen, insbesondere für die Erzeugung hochfrequenter Impulse, nicht geeignet.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer besonders einfach aufgebauten und wirtschaftlich zu fertigenden Schaltungsanordnung zur Umwandlung periodischer Schwingungen in impulse, die auf

s Grund sehr niedriger Schaltkreisimpedanzea auch bei sehr hohen Frequenzen die Erzeugung schmaler Impulse ermöglicht.

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs angeführten Gattung wird diese Aufgabe

ίο gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwecks Umwandlung hochfrequenter Schwingungen in hochfrequente Impulse die Quelle mit einer Reihenschaltung aus einer Diode, einer dazu entgegengesetzt gepolten Zenerdiode und einem Widerstand verbunden

is und die am Widerstand auftretende Spannung zur Ansteuerung des Schalttransistors verwendet ist

Durch diese Maßnahmen werden insbesondere die Vorteile erreicht, daß durch die speziell geschaltete Anordnung von Zener-Diode und Diode die Basis-

ao Emitter-Strecke während der Zeiträume, in denen sie nichtleitend ist, gegen Spannungsdurchbriiche besonders gut geschützt ist und d Ά die Serienschaltung von Diode und Zener-Diode eine sehr niedrige Serienkapazität ergibt, welche die Schalteigenschaften des

Transistors verbessert, was bei hohen Frequenzen von besonderer Bedeutung ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Basis des Transistors über den Widerstand mit einer Gleichstromquelle verbunden ist und daß die Ausgangsimpulse vom Kollektor des Transistors abgenommen werden. Vorzugsweise ist der Emitter des Transistors m't der Gleichstromquelle über einen Begrenzungswiderstand verbunden.

Zur zusätzlichen Verbesserung der Anstiegs- und Abfalizeiten der Impulse ist zu dem Begrenzungs-Viiderstand vorzugsweise ein Kondensator parallel geschaltet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführvngsform werden die periodischen Schwingungen dem Eingangskreis über einen Transformator zugeführt.

Für den Fall, daß zwei Impulsfolgen, die durch genau eine Halbwelle der periodischen Schwingungen voneinander getrennt sind, benötigt werden, wird

gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein Gegentakttransformator verwendet, dessen Sekundärwicklungshälften als Quellen jeweils mit einem einen Schalttransistor steuernden Eingangskreis verbunden sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung, die ein vereinfachtes Schaltbild einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zeigt, im einzelnen beschrieben.

Gemäß der Zeichnung wird der Eingang der Schaltungsanordnung, dem annähernd sinusförmige Hochfrequenzschwingungen von einer nicht dargestellten HF-Quelle zugeführt werden, von der PrimärwicklvngP eines Transformators gebildet, dessen Sekundärwicklung 5 mit einem Ende mit einer Quelle

positiven Gleichspannungspotentials und mit dem anderen Ende über eine Reihenschaltung einer Halbleiterdiode D1 und einer Zenetdiode D 2 mit der Basis eines pnp-Transistors T verbunden ist. Die Halbleiterdiode D1 und die Zenerdiode D 2 sind wie dargestellt gepoli. Diti Basis des Transistors ist über einen Widerstand R 1 und der Emitter über einen Widerstand Rl mit der Gleichstromquelle verbunden. Ein Widerstand R 3 verbindet den Kollektor des

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Transistors mit der negativen Klemme der Quelle, Ausgangsimpulse. Es können jedoch zweifellos durch

und die Ausgangsimpulse werden am Widerstand R 3 Umkehrung der Polaritäten der Dioden und dei

abgegriffen. Gleichstromquelle sowie durch Verwendung eines

Die Spannung über der Sekundärwicklung 5 ist so npn-Translstors an Stelle eines pnp-Transistors T negroß, daß sie ein Leitendwerden der Dioden D1 und 5 gativ gerichtete Ausgangsimpulse erzeugt werden.
Dl bei den Spitzen der negativen Halbwellen der Für manche Zwecke sind zwei Impulsfolgen, die hochfrequenten Schwingungen an der Sekundärwick- durch genau eine Halbwelle der Eingangsfrequenz lung S verursacht. Die somit am Widerstand R 1 ent- voneinander getrennt sind, erforderlich. Zwei derarstehende Spannung macht den Transistor leitend. Die tige Folgen könnten erzielt werden, indem der darge· Breite der Ausgangsimpulse füf eine gegebene Span- io stellte einfache Transformator durch einen Gegennung über der Sekundärwicklung S ist in erster Linie takttransformator ersetzt und jede Hälfte der Gegeneine Funktion der Zenerdlodenspannung, da diese taktsekundärwicklurtg eine Schaltanordnung ähnlich Diode die Periodenabschnitte, in denen eine Span- der dargestellten, die aus der Sekundärwicklung S genung an Al entsteht, steuert. Obgleich diese Span- speist wird, ansteuert,
nung sinusförmig und auf einen bestimmten Pegel 15 Die große Einfachheit des dargestellten Schaltkreiunterhalb ihrer Spitze begrenzt ist, kann der Transi- ses, verglichen mit vorstehend beschriebenen bestor so ausgelegt werden, daß er entweder linear oder kannten Anordnungen, ist offensichtlich. Darübet in die Sättigung gesteuert wird. Wird die letztge- hinaus ist die Ausgangsifflpulsbreite durch Steuerung nannte Auslegung gewählt, so sind die Ausgangsim^- der Amplitude der Eingangshochfrequenz, beispielspulse stärker rechteckförmlg, d. h., sie haben flachere »o weise indem die Primärwicklung des Transformators Dächer, als wenn der Transistor linear betrieben über ein Potentiometer gespeist oder die Spannung wird. Der Widerstand R1 begrenzt den Basisstrom von der Sekundärseite über ein Potentiometer abgedes Transistors auf einen sicheren Wert, falls die Im- nomihen wird, leicht zu steuern. Es kann zu diesem pedanz der HF-Ouelle niedrig ist, und legt darüber Zweck auch der Wert des Widerstandes R 1 verän* hinaus die Verstärkung der Ausgangsstufe fest. Diese as dert werden. Die Schaltkreisimpedarizen können in kann, falls gewünscht, eine Emitterfolgerstufe sein. der Pf ixis sehr niedrig gemacht werden, so daß die Bei der dargestellten Schaltung können bessere An- Anstiegs- und Abfallzeiten des Ausgangsimpulses im stiegs- und Abfallzeiten der Ausgangsimpulse erzielt wesentlichen durch die Halbleitereigenschaften bewerden, wenn ein Kondensator C (gestrichelt einge- stimmt werden.

zeichnet) parallel zu Widerstand R 2 geschaltet wird. 30 Eine Schaltung, wie dargestellt, wurde Versuchs Die Diode D1 verhindert die Leitung der Zenerdiode weise erfolgreich eingesetzt, um Ausgangsimpulse von in Vorwärtsrichtung während der positiven Halbwel- 0,2 Mikrosekunden Impulsbreite bei einer Steuerfreien der HF-Schwingung und verringert so die Lei- quenz von 1 MHz zu erzeugen. Zweifellos ist es mögstungsaufnahme aus der HF-Quelle. hch, Steuerfrequenzen vom Zehnfachen dieses Wer-

Die erläuterte Schaltung erzeugt positiv gerichtete 35 tes oder darüber ohne Schwierigkeiten zu verwenden

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ϊ 293 532 J lected semi-conductor circuits«, Bureau of Ships, De- ι u 2 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Umwandlung (Br* viele AnwendunJ^ "JSSfSr'SiSSP periodischer, yon ebw Quelle kommender S daröber hinaus bei hohen Frequenzen zur Instabdi-SchwJngungen in Impulse mit einem in Abhan- tat.