DE1802235A1

DE1802235A1 - Verzoegerungsschaltung

Info

Publication number: DE1802235A1
Application number: DE19681802235
Authority: DE
Inventors: Fjaellbrant Dr Tec Torstensson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1967-09-28
Filing date: 1968-10-07
Publication date: 1969-07-31
Also published as: FR1586295A; US3544924A; US3559113A; GB1220170A; DE1802235B2; GB1220895A; CH496365A; FR1600435A; NL6813881A; DE1791157A1

Description

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Auguste-ViktorU-StraBe BS Dr.-lnO.HANS RUSCHKE Pienzenauer StraBe

Pat.-Anw. Dr. Ruichke ^σ Pat.-Anwalt Agular

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T 988

Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm 32, Schweden

Verzögerungsschaltung

Die Erfindung betrifft eine Verzögerungsschaltung mit einem Kettenleiter-Netzwerk mit einem Serienzweig aus verschiedenen in Serie geschalteten Stromkreiselementen sowie mit Nebenschluß-Stromkreiselementen, die an den Serienkreis angeschlossen sind, und mit Signalquellen, die an das Kettenleiter-Netzwerk an dessen Eingangs- und Ausgangsklemmen angelegt sind.

Es sind Verzögerungsschaltungen bekannt, die im allgemeinen aus Kettenleiter-Netzwerken mit Induktivitäten bestehen, bei denen die Induktivitäten in den Serienzweigen und die Kondensatoren in den Nebenschlußzweigen liegen. Die Verzögerung kann in diesen Schaltanordnungen entweder dadurch veränderlich gemacht werden, daß die Kondensatoren als kapazitätsändernde Dioden ausgeführt sind oder aber da-

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durch, daß die Induktivitäten die Form von Spulen haben, die um ein magnetisches Material herumgewickelt sind, dessen magnetische Eigenschaften auf elektrischem Wege gesteuert v/erden. Auf diese V/eise kann man einen Verzögerungsbereich erzielen, der im Bereich von etv/a 5 bis 10 ^a/> um einen Durchschnittswert schwankt.

Mit einer Verzögerungsschaltung nach der Erfindung, die beispielsweise aus LC-Gliedern bestehen kann, wird einerseits eine Maximalverzögerung erzielt, die den doppelten Wert der Verzögerung hat, die man früher in einer normalen Schaltanordnung mit den LC-Gliedern erreichte, und andererseits eine Möglichkeit der Änderung dieser Verzögerung auf elektrischem Wege bis herunter zu dem Verzögerungswert Full erreicht.

In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine Verzögerungsschaltung nach der Erfindung, die aus LC-Gliedern besteht und deren Übertragungsfunktion F Übertragungs-Nullwerte aufweist, die in der rechten Hälfte der komplexen Frequenzebene liegen;

Fig. 2 eine abgeänderte Ausführungsform der Schaltanordnung nach Fig. 1 mit zwei voneinander getrennten und durch einen Ohm¹sehen Widerstand abgeschlossenen LC-Gliedern;

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Pig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der Behaltanordnung nach Fig. 2 mit einer abgetrennten veränderlichen Signaleinspeisung in die LC-Glieder;

Fig. 4 eine Ausführungsform der Schaltanordnung nach Fig. 1 mit einer gemeinsamen veränderlichen Signaleinspeisung für die IC-Glieder;

Fig. 5 eine Verzögerungsschaltung mit RC-GIiedern und einer gemeinsamen veränderlichen Signaleinspeisung in die RC-Glieder;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Übertragungapole und Übertragungs-Nullen, die in der komplexen Frequenzebene aufgezeichnet sind, und

Fig. 7 eine Verzögerungsschaltung mit RC-Gliedern.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine Verzögerungsschaltung aus einem Kettenleiter-Netzwerk mit drei LC-Gliedern, in welche die Induktivitäten als Serienelemente und die Kondensatoren als Nebenschlußelemente eingeschaltet sind. Das Kettenleiter-Netzwerk soll an eine Signalquelle e auf der Eingangsseite I angeschlossen werden, und die Signale aus der Signalquelle gelangen über das Kettenleiter-Netzwerk und einen Pufferkreis mit einer bestimmten Verzögerung an die Ausgangsseite U der Schaltanordnung. Der Pufferkreis besteht im wesentlichen aus einem Transistor Tr , dessen Basis an das Kettenleiter-Netzwerk angeschlossen ist und dessen Kollektor an einer positiven Spannungsquelle liegt, während der Emitter

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zum Teil über einen Widerstand 12 an eine negative Spannungsquelle und andererseits an die Ausgangsseite IT angeschlossen ist. Die untenliegenden Klemmen der Nebenschlußelemente sind einerseits miteinander verbunden und andererseits mit einer Signalquelle e mit niedriger Impedanz verbunden; die Ausgangsklemme des Kettenleiter-Netzwerks liegt über einen Begrenzungswiderstand 10 an einer

fe Signalquelle -e mit niedriger Impedanz. Auf diese Weise wird einerseits ein Signal mit der gleichen Größe und der gleichen Polarität, wie sie das Eingangssignal aufweist, und andererseits ein Signal von derselben Größe, wie sie das Eingangssignal aufweist, aber mit umgekehrter Polarität wie dieses an das Kettenleiter-Netzwerk angeschlossen. Dadurch liefert die Übertragungsfunktion der Verzögerungsschaltung Übertragungs-Nullen (die Wurzeln des Zählers sind dabei Polynomiale, die auf der rechten Seite der komplexen Prequenzebene symmetrisch angeordnet sind; siehe Fig. 6, in

™ welcher die Übertragungspole (d.h. die Wurzeln des polynomialen Zählers) mit Kreuzen (x) und die Übertragungs-Nullen mit kleinen Kreisen (o) bezeichnet sind. Bekanntlich ist die Verzögerung einer Verzögerungsschaltung gleich der Ableitung der Phasenfunktion und nimmt mit der Anzahl der Übertragungspole zu. Da die Übertragungs-Nullen im vorliegenden Fall den gleichen Beitrag zu der Phasenfunktion liefern wie die Übertragungspole, erhält man mit dieser Schaltanordnung eine Verdoppelung der Verzögerung. Das Resultat ist

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das gleiche, wenn, v/ie dies in Pig. 2 geschehen ist, jedes Übertragungspolpaar getrennt aus einem durch einen Ohm¹sehen Widerstand abgeschlossenen LC-Glied mit Pufferkreisen, "beispielsweise 22, zwischen den einzelnen Gliedern besteht. Sowohl in der Schaltanordnung nach Pig. 1 als auch in der Schaltanordnung nach Pig. 2 kann die Anzahl der Glieder natürlich erhöht werden.'

Die Verzögerungsschaltung nach Pig. 3 weist eine Signaleinspeisung in jedes einzelne Glied auf; diese Signaleinspeisung besteht aus einer Signalquelle 31 mit niedriger Impedanz, die an den Nebenschlußkondensator angeschlossen ist, und aus einer Signalquelle 32 mit hoher Impedanz, die an den abachließenden Ohm'sehen Widerstand 10 angeschlossen ist. Die Signalquellen 31 und 32 können so gesteuert werden, daß ihre Ausgangssignale von einem Nominalwert (Maximalwert) auf den Wert Null kontinuierlich verringert werden können. Dadurch können sich die entsprechenden Übertragungs-Nullen (siehe Pig. 6) auf parallelen Bahnen mit der imaginären Achse in der komplexen Frequenzebene bis in die Unendlichkeit bewegen, was natürlich bedeutet, daß die Verzögerung der Schaltanordnung in der Endstellung ausschließlich durch die Übertragungspole bestimmt ist. Wird dann die Signalquelle 31 mit der niedrigen Impedanz so eingeregelt, daß ihr Ausgangssignal kontinuierlich größer wird, dann werden sowohl der Kondensator als auch der Ohm¹sehe Widerstand 10 in dem gleichen Glied mit dem gleichen Signal beaufschlagt, und die

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Übertragungs-Nullen bewegen sich in der linken Hälfte der komplexen Prequenzebene vom Werte Unendlich bis zu der Stelle, wo sie mit den Übertragungspolen in dem Moment zusammenfallen, in welchem das Signal in das Nebenschlußelement hinein gerade genau so groß ist wie das Eingangssignal dieses Gliedes. Die Übertragungsfunktion P hat dann den Wert 1 und die Verzögerung beträgt Null. Auf diese Weise ist es also möglich, den Betrag der Verzögerung von einem Maximum (Nominalwert) bis auf den Wert Null kontinuierlich zu ändern. Ein Impuls, der auf die Verzögerungsschaltung gegeben wird, erscheint dann an der Ausgangsseite U der Schaltanordnung mit einer Verzögerung, die durch das Signal auf das Nebenschlußelement gegeben ist.

Die Ausführungsform der Schaltanordnung nach der Erfindung, die in Pig. 4 wiedergegeben ist, enthält ein Kettenleiter-Netzwerk mit drei LC-Kreisen unter Portlassung dazwischenliegender Puffer-Netzwerke und mit einer gemeinsamen Signaleinspeisung, die aus einer Signalquelle 41 mit niedriger Impedanz und einer Signalquelle 42 mit hoher Impedanz besteht und dazu dient, die Signale auf die Nebenschlußkondensatoren und den abschließenden Ohm'sehen Widerstand 43 zu geben. Pur die Zwecke einer ähnlichen Änderung der Signale aus diesen Signalquellen können sich einige der Übertragungs-Nullen der Übertragungsfunktion in radialer Richtung auf den unendlichen Punkt zu bewegen, während andere

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Übertragungs-Nullen durch die imaginäre Achse hindurchgehen und in der anderen Hälfte der Frequenzebene in den unendlichen Punkt in dieser anderen Hälfte gehen. Dies entspricht im Falle der Impuls-Beaufschlagung, daß auf der Ausgangsseite der Verzögerungsschaltung drei Impulse gewonnen werden, von denen einer dem Maximalwert der Verzögerung entspricht, einer der Hälfte der maximalen Verzögerung und ein dritter mit dem Eingangssignal zusammenfällt. Werden nun die Signale aus den Signalquellen mit der hohen Impedanz und mit der niedrigen Impedanz in der angegebenen Weise geändert, dann erscheint zunächst nur der maximal verzögerte Impuls auf der Ausgangsseite, dessen Amplitude verringert ist, während ein Impuls mit dem halben Wert der maximalen Verzögerung größer wird und den vollen Wert erreicht, wenn die Übertragungs-Nullen sich im Unendlichen befinden. Dieser Impuls wird dann verringert, während ein anderer Impuls ohne Verzögerung vergrößert wird und den vollen Betrag erreicht, sobald die Übertragungs-Nullen und die Übertragungspole in Koinzidenz zusammenfallen. Ist die Gesamtverzögerung kleiner als die Breite des Impulses, dann wird der Impuls auf einer Flanke während der Signaländerung reduziert, während ein entsprechender Teil auf der anderen Flanke zunimmt, derart, daß der Impuls verschoben ist. Man kann also auf diese Weise zwei verschiedene Arten einer veränderlichen Verzögerung verwirklichen.

Die Verzögerungsschaltung nach Fig. 5 der Zeichnung

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umfaßt zwei RC-Glieder und weist eine Signaleinspeisung auf, die ähnlich der Signaleinspeisung in Fig. 4 ist. Es wird ein positives Signal aus der Signalquelle 51 mit niedriger Impedanz und ein negatives Signal aus der Signalquelle 52 mit hoher Impedanz auf je einen Nebenschlußkondensator in dem Kettenleiter-Netzwerk gegeben; mit Hilfe dieser Signale kann die Verzögerung kontinuierlich von einem Maximalwert bis herunter auf den Wert Null geändert werden. Außerdem liegt noch ein Kondensator 53 zwischen dem Verbindungspunkt der Kettenglieder miteinander und einem Punkt auf der Ausgangsseite des Puffernetzkreises; er ermöglicht die Verwirklichung komplexer Übertragungspole ohne die Verwendung von Spulen (Induktivitäten). Der besondere Vorteil von Verzögerungsschaltungen mit RC-Gliedern im Vergleich mit solchen mit LC-Gliedern ist darin zu sehen, daß sie außerordentlich klein in integrierter Form ausgeführt werden können.

Nachstehend soll ein praktisches Beispiel für die Dimensionierung einer Verzögerungs-Schaltanordnung nach der Erfindung mit einem Kettenleiter-Netzwerk, wie es in der Schaltung nach Fig. 1 dargestellt ist, angegeben werden; die Anzahl der Glieder ist bei diesem Beispiel jedoch auf vier erhöht worden. Die Größe der Induktivitäten beträgt von links nach rechts aufgeführt : 237/U H, 132/U H, 903u H und 41,2/U H. Die Größe der Kondensatoren liegt in der gleichen Größenordnung, nämlich: 161 pF, 111 pF, 66,9 pF und 13,9 pF. Der Widerstandswert dee· abschließenden Ohm'sehen Widerstandes beträgt 1000 Λ .

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Bei den Ausführungsformen des ErfindungBgegenstandes nach den Pig. 1 bis 4 werden Signale in die entsprechenden Glieder eingespeist, dabei haben die Signale für die maximale Verzögerung den gleichen absoluten Wert wie das Signal, welches in das Glied eingespeist wird und in der Phase um 180° im Verhältnis zu jenen verschoben ist. Bei bestimmten Typen von Kettenleiter-Ifetzwerken wird eine andere Beziehung zwischen den Speisesignalen gefordert; diese ist in Fig. 5 festgehalten, in welcher die Signalquelle 51 die Spannung e_Q und die Signalquelle 52 die Spannung -k · e liefert. In der Verzögerungs-Schaltanordnung nach Fig. 7 haben die Stromkreiselemente für die Ohm¹sehen Widerstände und die Kondensatoren folgende Werte:

194 pP C₄ = 229 pF

5^2 Rj - 12,95 ki?

^C1	= 795	pF	C₂-	287	pP	^C3
^Ri	= 18,	7 JL	R₂ -	342	JL	^R3
^RV	= 103	SL	R" = ρ	134	»5 SL	^R3
R-	'= 27,	4 SL ·	C

- Patentansprüche -

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Claims

T Patentansprüche:

1. Verzögerungsschaltung mit einem Kettenleiter-Netzwerk mit einem Serienzweig aus verschiedenen in Serie geschalteten Stromkreiselementen sowie mit Nebenschluß-Stromkreiselementen, die an den Serienkreis angeschlossen sind, und mit Signalquellen, die an das Kettenleiter-Netzwerk an dessen Eingangs- und Ausgangsklemmen angelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Signalquellen teilweise an ein Nebenschluß-Stromkreiselement angeschlossen sind, von denen jedes mit seinen Anschlußpunkten von dem Serienkreis abgewendet ist, und die teilweise an Punkte in der Schaltungsanordnung angeschlossen sind, die über Serien-Stromkreiselemente in dem Serienzweig an die Verbindungspunkte der beiden Nebenschlußelemente angeschlossen sind, die dem Serienzweig zugewendet sind, derart, daß Jede Signalquelle über mindestens ein Serien-Stromkreiselement an ein Nebenschluß-Stromkreiselement angeschlossen ist, und daß die beiden Signalquellen dazu dienen, Signale in Abhängigkeit von demjenigen Signal zu übertragen, welches auf die Eingangsklemmen gegeben wird und von unterschiedlichen Polaritäten der Signale abhängig ist.

2. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Signalquellen veränderlich sind, derart, daß die eine der beiden Signalquellen eine relativ niedrige Impedanz aufweist und so in den Stromkreis einge-

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schaltet ist, daß sie Signale mit der gleichen Polarität wie die Polarität des Signals überträgt, welches auf die Eingangsklemmen gegeben wird, während die andere der beiden Signalquellen eine relativ hohe Impedanz aufweist.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kettenleiter-Netzwerk eine Vielzahl von LC-Gliedern umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle (41) mit niedriger Impedanz an die Nebenschlußelemente der LC-Glieder angeschlossen ist, während die Signalquelle (42) mit hoher Impedanz an einen Ohm'schen Widerstand (10) angeschlossen ist, der das Kettenleiter-Netzwerk abschließt.

4. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1, welche ein Kettenleiter-Netzwerk mit einer Vielzahl von LC-Gliedern umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar von Übertragungspolen in der Übertragungsfunktion, welche die Verzögerung darstellt, getrennt als ein durch einen Ohm'sehen Widerstand abgeschlossenes LC-Glied mit Puffer-Netzwerken zwischen LC-Gliedern verwirklicht ist, und daß jedem einzelnen LC-Glied zwei Signalquellen zugeordnet sind, die an das Nebenschlußelement des LC-Gliedes bzw. an das durch einen Ohm'sehen Widerstand (43) abgeschlossene LC-Glied angeschlossen ist (Fig. 4).

5. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 2, welche ein Kettenleiter-Netzwerk mit RC-Gliedern umfaßt, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die Signalquelle (52) mit hoher Impedanz an das Nebenschluß-Stromkreiselement in dem RC-Glied angeschlossen ist, welches den Eingangsklemmen am nächsten liegt, während die Signalquelle (51) mit niedriger Impedanz an das Nebenschluß-Stromkreiselement in dem nachfolgenden RC-Glied angeschlossen ist (Fig. 5).

6. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 2, mit einem Kettenleiter-Netzv/erk aus CR-Gliedern, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die oignalquelle mit der niedrigen Impedanz als auch die Signalquelle mit der hohen Impedanz an mindestens zwei Ohm'sche Nebenschluß-Stromkreiselemente angeschlossen sind, die zu verschiedenen CR-Gliedern gehören (Fig. 7).

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Dr.Sk/Wr

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