DE1437105C

DE1437105C - Pulse generator

Info

Publication number: DE1437105C
Authority: DE
Inventors: Wilfred James Edinburgh Jones (Großbritannien)
Original assignee: The English Electric Co. Ltd., London

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Impulsgenerator mit einem normalerweise leitenden Transistor, der, wenn er durch einen Eingangsimpuls in seinen nichtleitenden Zustand übergeführt wird, einen aus einer Induktivität und einer Kapazität bestehenden Schwingkreis stoßerregt und hierdurch einen Ausgangsimpuls erzeugt.The present invention relates to a pulse generator with a normally conductive transistor, which, if it is converted into its non-conductive state by an input pulse, a An oscillating circuit consisting of an inductance and a capacitance is shock-excited and thereby a Output pulse generated.

Ein Impulsgenerator der eingangs genannten Art ist bereits bekannt. Bei dem bekannten Impulsgenerator ist ein Schwingkreis im Kollektorkreis eines normalerweise leitenden Transistors angeordnet. Der Schwingkreis bestimmt die Länge des erzeugten Impulses. Zur Umschaltung des normalerweise leitenden Transistors in seinen nichtleitenden Zustand und wieder zurück dienen z. B. vier weitere Transistoren, so daß der bekannte Impulsgenerator zusammen fünf Transistoren aufweist. Dieser Aufwand ist für viele Anwendungszwecke zu hoch. Darüber hinaus verläuft der Rückkopplungsweg des bekannten Impulsgenerators über vier Transistoren, so daß die Betriebsparameter dieser Transistoren den erzeugten Impuls beeinflussen können. Auch dieser Umstand ist unerwünscht. A pulse generator of the type mentioned is already known. In the known pulse generator a resonant circuit is arranged in the collector circuit of a normally conducting transistor. the The oscillating circuit determines the length of the generated pulse. To switch the normally conductive Transistor in its non-conductive state and back again serve z. B. four more transistors, so that the known pulse generator has a total of five transistors. This effort is for many Applications too high. In addition, the feedback path of the known pulse generator runs via four transistors, so that the operating parameters of these transistors affect the generated pulse be able. This fact is also undesirable.

Weiterhin ist bei dem bekannten Impulsgenerator der Schwingkreis im Kollektorkreis angeordnet, woraus sich eine Abhängigkeit des Impulsgenerators von der Last ergibt, auf die der Impulsgenerator arbeitet.Furthermore, in the known pulse generator, the oscillating circuit is arranged in the collector circuit, This results in a dependency of the pulse generator on the load on which the pulse generator is subjected is working.

Es ist darüber hinaus ein monostabiler Sperrschwinger bekannt, der nur einen Transistor aufweist, in dessen Emitterkreis eine Wicklung eines Übertragers angeordnet ist, dessen zweite Wicklung in Serie mit einem Gleichrichter und einem Kondensator parallel zur Emitter-Basis-Strecke des Transistors liegt. Durch einen Eingangsimpuls wird der normalerweise leitende Transistor gesperrt und ein Ausgangsimpuls erzeugt, dessen Länge von der Induktivität und dem Wicklungsverhältnis des Übertragers, von der Größe zweier im Emitter-Basis-Kreis angeordneter Widerstände sowie von dem Basis-Emitter-Sperrwiderstand und der Basis Emitter-Kniespannung des Transistors in Öffnungsrichtung abhängt. Die Impulslänge hängt damit auch von den Transistoreigenschaften ab, was meist höchst unerwünscht ist.It is also a monostable blocking oscillator known, which has only one transistor, in the emitter circuit of which is a winding of a transformer is arranged, the second winding in series with a rectifier and a capacitor parallel to the emitter-base path of the transistor. The normally conductive transistor blocked and an output pulse generated, the length of which depends on the inductance and the turns ratio of the transformer, the size of two in the emitter-base circle arranged resistors as well as from the base-emitter blocking resistance and the base-emitter knee voltage of the transistor depends in the opening direction. The pulse length therefore also depends on the Transistor properties, which is usually highly undesirable.

Weiterhin ist es bekannt, in astabilen Sperrschwingerschaltungen Schwingkreise zur Bestimmung der Impulslänge zu verwenden. Hierbei bleibt jedoch ein Einfluß der Transistoreigenschaften auf die Impulslänge erhalten, da die Transistoren der Sperrschwingerschaltungen normalerweise gesperrt sind, also während der Dauer des Ausgangsimpulses leiten, wodurch ein erheblicher Einfluß der Transistoreigenschaften auf die Impulsform auftritt.It is also known to use resonant circuits in astable blocking oscillator circuits to determine the Pulse length to be used. However, the transistor properties still have an influence on the pulse length received, since the transistors of the blocking oscillator circuits are normally blocked, so conduct during the duration of the output pulse, which has a considerable influence on the transistor properties occurs on the pulse shape.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impulsgenerator der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Länge des Ausgangsimpulses ausschließlich von der Frequenz des Schwingkreises bestimmt wird, bei dem also die Transistoreigenschaften keinen Einfluß auf die Ausgangsimpulse haben und bei dem zur Impulserzeugung nur ein Transistor erforderlich ist.The present invention is based on the object of providing a pulse generator of the type mentioned at the beginning Specify the type in which the length of the output pulse depends exclusively on the frequency of the Resonant circuit is determined, so in which the transistor properties have no influence on the output pulses and in which only one transistor is required to generate the pulse.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwingkreis im Emitterkreis des Transistors angeordnet ist und daß die Schwingkreisinduktivität mit dem Kollektorkreis desselben derart gekoppelt ist, daß durch den Abfall des Kollektorstroms der Schwingkreis zu Schwingungen angeregt wird, und daß die erste Halbwelle der Schwingungen am Emitter des Transistors eine Spannung erzeugt, die diesen im nichtleitenden Zustand hält.According to the invention, this object is achieved in that the resonant circuit is in the emitter circuit of the transistor is arranged and that the resonant circuit inductance with the collector circuit of the same in such a way is coupled that the resonant circuit is excited to oscillate by the drop in the collector current and that the first half-wave of the oscillations generates a voltage at the emitter of the transistor, which keeps it in the non-conductive state.

Der erfindungsgemäße Impulsgenerator benötigt zur Impulserzeugung nur einen Transistor, womit nicht nur ein geringer Aufwand erzielt wird, sondern auch die Anzahl der die Eigenschaften des Generators beeinflussenden Transistorparameter auf ein Minimum beschränkt wird.The pulse generator according to the invention requires only one transistor for pulse generation, which means not only a small effort is achieved, but also the number of the properties of the generator influencing transistor parameters is limited to a minimum.

ίο Die erfindungsgemäße Anordnung des Schwingkreises im Emitterkreis des Transistors erbringt den weiteren Vorteil, daß der Impulsgenerator weitgehend lastunabhängig ist.ίο The inventive arrangement of the resonant circuit in the emitter circuit of the transistor has the further advantage that the pulse generator is largely is load independent.

Vorzugsweise wird im Kollektorkreis zur Verhinderung freier Schwingungen im normalen Zustand ein Widerstand angeordnet, der den Schwingkreis zumindest kritisch dämpft, wenn der Transistor leitet. Hierdurch wird der Schwingkreis noch mehr gegenüber störenden Einflüssen während der Halbwelle seiner Schwingung abgeschirmt.Preference is given to preventing this in the collector circuit Free vibrations in the normal state a resistor is arranged that the resonant circuit at least critically attenuates when the transistor conducts. This makes the resonant circuit even more opposed shielded from interfering influences during the half-wave of its oscillation.

Vorzugsweise kann dem Impulsgenerator eine als Umkehr- und Pulsformerstufe wirkende Transistorverstärkerstufe nachgeschaltet werden.Preferably, the pulse generator can have a transistor amplifier stage acting as an inversion and pulse shaper stage be connected downstream.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Impulsgenerators mit nachgeschalteter Verstärkerstufe;Fig. 1 shows an embodiment of an inventive Pulse generator with downstream amplifier stage;

F i g. 2 zeigt die in der Schaltung nach F i g. 1 auftretenden Wellenformen.F i g. 2 shows the circuit of FIG. 1 occurring waveforms.

Die Wellenform I ist die der Eingangsimpulse, die Wellenform II ist die des Emitterpotentials des Transistors 10, die Wellenform III ist die Wellenform des Kollektorpotentials des Transistors 10, während IV die Wellenform der an der Last liegenden Spannung ist, im Falle, daß die Last ein Ohmscher Widerstand ist.The waveform I is that of the input pulses that Waveform II is that of the emitter potential of transistor 10, waveform III is that of the Collector potential of transistor 10, while IV is the waveform of the voltage across the load in the case that the load is an ohmic resistor.

Wenn ein Eingangsimpuls auftritt, wird der Transistor 10 gesperrt, und das Kollektorpotential fällt auf —10 Volt, wie das die Wellenform III zeigt; dieser Potentialabfall verursacht durch den Transformator 13 auch den Abfall des Emitterpotentials, wie das die Wellenform II zeigt. In der oben beschriebenen Weise führt der Abfall des Kollektorpotentials des Transistors 10 dazu, daß der Transistor 21 leitend wird und die Spannung an der Last 23 schnell auf 15 Volt (Wellenform IV) ansteigt. Wenn der Kondensator 14 sich entlädt, steigt das Emitterpotential des Transistors 10 (Wellenform II), wodurch der Transistor 10 wieder leitend wird und das Kollektorpotential wieder steigt (Wellenform III). Das Ansteigen des KoI-lektorpotentials führt dazu, daß der Transistor 21 wieder nichtleitend wird und in der Folge die Spannung an der Last 23 auf Null fällt.When an input pulse occurs, the transistor 10 is blocked and the collector potential drops -10 volts as shown by waveform III; this potential drop caused by the transformer 13 also shows the drop in emitter potential, as shown by waveform II. In the way described above the drop in the collector potential of the transistor 10 leads to the transistor 21 becoming conductive and the voltage across load 23 rises rapidly to 15 volts (waveform IV). When the capacitor 14 discharges, the emitter potential of transistor 10 increases (waveform II), causing transistor 10 becomes conductive again and the collector potential rises again (waveform III). The increase in the KoI lecturer potential leads to the transistor 21 becoming non-conductive again, and consequently the voltage drops to zero at load 23.

In Fig. 1 ist der Emitter-Kollektor-Kreis eines ersten Transistors 10 über einen Widerstand 12 und die Wicklung 13.4, 13 B eines Transformators 13 zwischen Erde und eine — 10-Volt-Stromschiene 11 geschaltet, wobei die Primärwicklung 13 A mit dem Emitter und parallel mit einem Kondensator 14 und die Sekundärwicklung 135 mit dem Kollektor verbunden ist. Die Basis des Transistors 10 ist über eine Diode 16 mit einer Signaleingangsklemme 15 und über eine Diode 17 mit Erde verbunden; sie ist durch eine Diode 18 und einen Widerstand 19, die in Serie geschaltet sind, auch mit der Stromschiene 11 verbunden. Eine Diode 20 liegt zwischen dem Kollektor des Transistors 10 und der Verbindung des Widerstands 19 mit der Diode 18.In Fig. 1, the emitter-collector circuit of a first transistor 10 is connected via a resistor 12 and the winding 13.4, 13 B of a transformer 13 between earth and a -10-volt busbar 11, the primary winding 13 A with the emitter and connected in parallel with a capacitor 14 and the secondary winding 135 connected to the collector. The base of the transistor 10 is connected to a signal input terminal 15 via a diode 16 and to earth via a diode 17; it is also connected to the bus bar 11 through a diode 18 and a resistor 19 which are connected in series. A diode 20 lies between the collector of the transistor 10 and the connection of the resistor 19 to the diode 18.

Der Emitter eines zweiten Transistors 21 ist mitThe emitter of a second transistor 21 is with

Erde und sein Kollektor über den Lastkreis 23, durch den die Strompulse fließen sollen, mit einer —15-Volt-Stromschiene 22 verbunden. Eine Kette von Impedanzen zwischen einer +5-Volt-Stromscliine 24 und einer — 5-Volt-Stromschiene 25 besteht aus einem Widerstand 26, einer Diode 27, einem Widerstand 28, einer Induktivität 29 und einem Widerstand 30, angeordnet in dieser Reihenfolge vom positiven zum negativen Pol. Der Kollektor des ersten Transistors 10 ist über eine Diode 31 mit dem Verbindungspunkt C des Widerstands 28 und der Induktivität 29 verbunden. Die Basis des zweiten Transistors ist mit der Verbindung des Widerstands 26 und der Diode 27 und über einen Kondensator 32 mit PunktC verbunden. Eine Diode 33 liegt zwischen dem Kollektor des Transistors 21 und der Verbindung des Widerstands 28 mit der Diode 27.Earth and its collector are connected to a -15 volt busbar 22 via the load circuit 23 through which the current pulses are to flow. A chain of impedances between a +5 volt current circuit 24 and a -5 volt busbar 25 consists of a resistor 26, a diode 27, a resistor 28, an inductor 29 and a resistor 30, arranged in this order from the positive to the negative pole. The collector of the first transistor 10 is connected to the connection point C of the resistor 28 and the inductance 29 via a diode 31. The base of the second transistor is connected to the junction of resistor 26 and diode 27 and through a capacitor 32 to point C. A diode 33 lies between the collector of the transistor 21 and the connection of the resistor 28 to the diode 27.

Die Wirkungsweise der Schaltung wird im folgenden beschrieben. Im Ruhezustand hält der vom Basis-Emitter-Kreis des Transistors 10 durch Widerstand 19 fließende Strom den Transistor in fast gesättigtem Zustand leitend, während das Basis-Emitter-Potential des Transistors 10 nicht ausreicht, um die Diode 17 leitend zu machen. Die Diode 20 verhindert, daß das Kollektorpotential so nahe an den Wert des Basispotential steigt, daß der Transistor gesättigt wird: das höchste Kollektorpotential beträgt etwa — 0,6 Volt. Auf diese Weise wird der Punkt C auf dieser Spannung gehalten, während der Transistor 10 leitend ist. Die relativen Größen der Widerstände 26, 28 und 30 sind so bemessen, daß ein Teil des Stroms im Widerstand 30 ein Teil des Kollektorkreisstroms von Transistor 10 ist und durch die Diode 31 und die Induktivität 29 fließt. Die relativen Größen sind auch so bemessen, daß die Basis des Transistors 21 positiv gehalten wird, so daß der Transistor 21 nichtleitend ist.The operation of the circuit is described below. In the quiescent state, the current flowing from the base-emitter circuit of the transistor 10 through the resistor 19 keeps the transistor conducting in an almost saturated state, while the base-emitter potential of the transistor 10 is insufficient to make the diode 17 conductive. The diode 20 prevents the collector potential from rising so close to the value of the base potential that the transistor becomes saturated: the highest collector potential is about -0.6 volts. In this way, point C is held at this voltage while transistor 10 is conductive. The relative sizes of resistors 26, 28 and 30 are dimensioned such that part of the current in resistor 30 is part of the collector circuit current of transistor 10 and flows through diode 31 and inductor 29. The relative sizes are also such that the base of transistor 21 is held positive so that transistor 21 is non-conductive.

Wenn ein positiver Puls an die Klemme 15 angelegt wird, hört der Transistor 10 auf zu leiten, und die folgende Änderung des Stroms im Kollektorkreis verursacht eine Spannung, die durch den Transformator 13 im Emitterkreis induziert wird. Diese Spannungsänderung lädt den Kondensator 14 auf, so daß das Emitterpotential von Transistor 10 negativ wird in bezug auf sein Basispotential und Transistor 10 für eine Zeitspanne nichtleitend bleibt, deren Dauer durch die Größe des Kondensator 14 und der Primärwicklung 13 A bestimmt ist. Zu Beginn dieses Zeitraums fällt der Kollektorstrom auf Null, und der Strom von Transistor 10 zum Widerstand 30 hört auf. Die Gegen-EMK an der Induktivität 29, die durch das Aufhören des Stromflusses von Transistor 10 erzeugt wird, senkt das Potential des Punktes C. Diese Potentialänderung hat zwei Wirkungen: Erstens wird sie durch den Kondensator 32 auf die Basis des Transistors 21 übertragen, der leitend wird; zweitens wird der Stromfluß durch den Widerstand 26, die Diode 27 und den Widerstand 28 verstärkt, so daß der Spannungsabfall am Widerstand 26 erhöht wird und so den Transistor 21 leitend hält. Die Diode 33 verhindert die Sättigung des Transistors 21. Wenn Kondensator 14 am Ende der Schaltperiode vollständig entladen ist, wird Transistor 10 wieder leitend. Sein Kollektorpotential steigt, und dieses Ansteigen wird durch die Diode 31 und Kondensator 32 auf die Basis des Transistors 21 übertragen, der leitend wird. Das Potential des Punktes C steigt bis nahe an den Wert des Kollektorpotentials des Transistors 10, und der Ruhezustand ist wieder erreicht.When a positive pulse is applied to the terminal 15, the transistor 10 stops conducting and the subsequent change in the current in the collector circuit causes a voltage which is induced by the transformer 13 in the emitter circuit. This change in voltage charges the capacitor 14 so that the emitter potential of transistor 10 becomes negative remains non-conductive with respect to its base potential and transistor 10 for a time period whose duration by the size of the capacitor 14 and the primary winding is determined 13 A. At the beginning of this period the collector current drops to zero and the current from transistor 10 to resistor 30 ceases. The back EMF on inductor 29, which is generated by the cessation of the current flow from transistor 10, lowers the potential of point C. This change in potential has two effects: First, it is transmitted through capacitor 32 to the base of transistor 21, the becomes conductive; secondly, the current flow through the resistor 26, the diode 27 and the resistor 28 is increased, so that the voltage drop across the resistor 26 is increased and thus keeps the transistor 21 conductive. The diode 33 prevents the saturation of the transistor 21. When the capacitor 14 is completely discharged at the end of the switching period, the transistor 10 becomes conductive again. Its collector potential rises, and this rise is transmitted through the diode 31 and capacitor 32 to the base of the transistor 21, which becomes conductive. The potential of point C rises to close to the value of the collector potential of transistor 10, and the quiescent state is reached again.

Für die Dauer der Schaltperiode, deren Länge durch die Größe des Kondensators 14 und der Primärwicklung 13^4 bestimmt wird, ist der Transistor leitend und läßt einen Strom von vorherbestimmter Größe im Lastkreis 23 für die Dauer der Schaltperiode fließen. Die Diode 17 verhindert, daß die Basis von Transistor 10 negativ wird, solange der Transistor nichtleitend ist.For the duration of the switching period, the length of which depends on the size of the capacitor 14 and the primary winding 13 ^ 4 is determined is the transistor conductive and allows a current of a predetermined size in the load circuit 23 for the duration of the switching period flow. The diode 17 prevents the base of transistor 10 from going negative as long as the Transistor is non-conductive.

Claims

Patent claims:

1. Pulse generator with a normally conductive transistor that, when passed through a Input pulse is transferred to its non-conductive state, one from an inductance and a capacitance existing oscillating circuit and thereby an output pulse generated, characterized in that the resonant circuit (13 ^ 4, 14) in the emitter circuit of the Transistor (10) is arranged and that the resonant circuit inductance (13 ^ 4) with the collector circuit the same is coupled in such a way that the resonant circuit due to the drop in the collector current (13 ^ 4, 14) is excited to oscillate, and that the first half-wave of oscillations at The emitter of the transistor (10) generates a voltage that keeps it in the non-conductive state.

2. Pulse generator according to claim 1, characterized in that the collector circuit (12, 135) to prevent free vibrations in the normal state has a resistor (12) which the resonant circuit (13., 4, 14) at least critically attenuates when the transistor (10) conducts.

3. Pulse generator according to claim 1 or 2, characterized by a downstream transistor amplifier stage, which acts as an inversion and pulse shaper stage.

1 sheet of drawings