DE1802235C - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verzögerungsschaltung, bestehend aus einer aus Längs- und Querimpedanzelementen aufgebauten Abzweigschaltung mit Mehrfacheinspeisung durch zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Abzweigschaltung angeschlossene Signalquellen.

Es sind Verzögerungsschaltungen bekannt, die im allgemeinen aus einer Verzögerungsleitung mit 'nduktivitäten als Längsimpedanzelementen und Kapazitäten als Querimpedanzelemepten bestehen. Bei derartigen Verzögerungsschaltungen Lann die Verzögerung dadurch verändert werden, daß die Kapazitäten als Kapazitätsdioden ausgebildet sind, oder dadurch, daß die Induktivitäten aus Spulen bestehen, die um ein magnetisches Material gewickelt sind, dessen magnetische Eigenschaften auf elektrischem Weg veränderbar sind. Auf diese Weise kann man einen Verzögerungsbereich erzielen, der um etwa 5 bis 10% um einen Mittelwert schwankt.

Aus »Proceedings of the Institution of Electrical Engineers«, Vol. 112 (September 1965), Nr. 9, S. 1806 bis 1814, ist eine für einen Analogrechner geeignete Verzögerungsschaltung mit einstellbarer Verzögerung bekannt, die eine Abzweigschaltung mit aktiven RC-Gliedern und aktive Rückkopplungskreise enthält. Die Einstellung der Verzögerung erfolgt durch Änderung der Zeitkonstanten der ÄC-Glieder. Hierbei lassen sich jedoch nur geringe Verzögerungszeiten und kleine Einstellbereiche erzielen. Berechnungsmethoden für die Dimensionierung aktiver ÄC-Glieder sind aus »Proceedings of the Institution of Electrical Engineers«, Vol. 110 (September 1963), Nr. 9, S. 1607 bis 1616, bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzögerungsschaltung zu schaffen, die einen Verzögerungsbereich von hohen Verzögerungswerten bis herab zu der Verzögerung Null aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß wenigstens zwei der Mehrfacheinspeisung dienende Signalquellen vorgesehen sind, die von dem Eingangssignal abgeleitete Spannungen entgegengesetzter Polarität abgeben und von denen die eine über jeweils zumindest einen Feil eines Querimpedanzelemcnts mit dem aus-

gangsseitigen Ende wenigstens eines Längsimpedanz- Das Resultat ist das gleiche, wenn, wie in F i g. 2,

elements verbunden ist und von denen die andere jedes Polpaar getrennt von einem LC-Glied verwirk-

mit dem ausgangsseitigen Ende wenigstens eines Längs- licht wird, das durch einen Ohmschen Widerstand ab-

impedanzelements verbunden ist. geschlossenen und von dem nächsten LC-Glied durch

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach- 5 eine Trennschaltung 22 getrennt ist. Sowohl bei der

stehend an Hand der F i g. 1 bis 7 erläutert. Es zeigt Verzögerungsschaltung nach F i g. 1 als auch bei der

F i g. 1 eine Verzögerungsschaltung gemäß der nach F i g. 2 kann die Anzahl der LC-Glieder erhöht

Erfindung, bei der die Abzweigschaltung aus LC- werden.

Gliedern besteht, Die Verzögerungsschaltung nach F i g. 3 weist ejne

F i g. 2 und 3 eine Abwandlung der Ausführungs- »° Signaleinspeisung in jedes einzelne Glied auf, die

form der F i g. 1, bei der die LC-Glieder voneinander durch eine Signalquelle 31 mit niedriger Impedanz,

getrennt sind und die Signaleinspeisung der LC-Glieder die an eine kapazität 33, die das Querimpedanzele-

gesondert erfolgt, ■ ment eines LC-Gliedes darstellt, angeschlossen ist,

F i g. 4 eine Abwandlung der Ausführungsform der und aus einer Signalquelle 32 mit hoher Impedanz,

F i g. 1 mit gemeinsamer, veränderlicher Signal- 15 die an den Ohmschen Abschlußwiderstand 10 an-

einspeisung für die LC-Glieder, - geschlossen ist. Die Signalquellen 31 und 32 können so

F i g. 5 eine Verzögerungsschaltung, bei der die gesteuert werden, daß ihre Ausgangssignale von einem

Abzweigschaltung aus /?C-Gliedern aufgebaut ist, Maximalwert auf den Wert Null kontinuierlich ver-

und mit einer gemeinsamen, veränderlichen Signal- ringert werden können. Dadurch können sich die

einspeisung der WC-Glieder, 20 entsprechenden Nullstellen d:r Übertragungsfunktion

F i g. 6 eine graphische Darstellung der Pole und der (F i g. 6) parallel zu der imaginären Achse in der

Nullstellen der Übertragungsfunktion in der korn- komplexen Frequenzebene bis nach Unendlich be-

plexen Frequenzebene der Verzögerungsschaltung wegen, d. h., daß die Verzögerung in der Endstellung

gemäß der Erfindung und ausschließlich durch die Pole bestimmt wird. Wird

F i g. 7 eine Verzögerungsschaltung mit RC-GWe- 25 dann die Signalquelle 31 mit der niedrigen Impedanz

dem. so eingeregelt, daß ihr Ausgangssignal kontinuierlich

F i g. 1 der Zeichnung zeigt eine Verzögerungs- größer wird, dann werden sowohl der Kondensator 33 schaltung mit einer Abzweigschaltung aus drei LC- als auch der Ohmsche Widerstand 10 in dem gleichen Gliedern. Die Induktivitäten 103, 104, 10? bilden LC-Glied mit dem gleichen Signal beaufschlagt, die Längsimpedanzelemente und die Kapazitäten 106, 3° und die Nullstellen bewegen sich in der linken Hälfte 107,108 die Querimpedanzelemente. Die Verzöge- der komplexen Frequenzebene vom Wert Unendlich rungjschaltung ist mittels eines Schalters / an eine bis zu der Stelle, an der sie mit den Polen in dem Mo-Signalquelle e₀ auf der Eingangsseite angeschlossen. ment zusammenfallen, in dem das Signal in das Quer-Das Eingangssignal der Signalquelle e_ü gelangt über impedanzelement hinein genauso groß ist wie das die Verzögerungsschaltung und einen Pufferkreis in 35 Eingangssignal dieses LC-Gliedes. Die Übertragungs-Form eines als Emitterfolger geschalteten Transistors funktion F hat dann den Wen 1 und die Verzögerung Tr nut einer bestimmten Verzögerung an die Ausgangs- beträgt NuIi. Auf diese Weise ist es möglich, den seite U. Der Emitter des Transistors 7> liegt über einen Betrag der Verzögerung von einem Maximum bis auf Widerstand 12 an einer negativen Spannungsquelle den Wert Null kontinuierlich zu ändern. Ein Impuls, und an der Ausgangsseite U der Verzögcrungsschal- 4° der auf die Verzögerungsschaltung gegeben wird, Hing und der Kollektor liegt an einer positiven Span- erscheint dann an der Ausgangsseite U mit einer Vernungsquelle. Die von den Verzweigungspunkten der zögerung, die durch das Sig-ial auf das Querimpedanz-Abzweigschaltung abgwandten Klemmen de^r Kapazi- element bestimmt wird.

täten 106, 107, 108 sind miteinander und mit einer Die Ausführungsform der Verzögerungsschaltung Signalquelle 101 mit niedriger Impedanz und einem 45 in F i g. 4 enthält eine Abzweigschaltung mit drei Ausgangssignal P₀ verbunden; die Ausgangsklemme der LC-Gliedern ohne Trennschaltungen und mit einer Abzweigschcltung liegt über einen Anschlußwider- gemeinsamen Signaleinspeisung, die durch eine Signalstand 10 an einer Signalquelle 102 und einem Aus- quelle 41 mit niedriger Impedanz und eine Signalgangssignal —e_a mit niedriger Impedanz. Auf diese quelle 42 mit hoher Impedanz erfolgt und dazu dienen, Weise wird einerseits ein Signal mit der gleiche·! 50 die Signale auf die die Querimpedanzelemente bilden-Größe und der gleichen Polarität, wie sie das Eingangs- den Kapazitäten und den Ohmschsn Abschlußwidersignal aufweist, und andererseits ein Signal von der- stand 43 zu geben. Für eine ähnliche Änderung der selben Größe, wie sie das Eingangssignal aufweist, Signale aus diesen Signalquellen bewegen sich einige aber mit entgegengesetzter Polarität wie dieses an die der Nullstellen der Übertragungsfunktion in radialer Abzweigschaltung gelegt. Dadurch ergeben sich Null- 55 Richting nach Unendlich, während andere Nullstellen in der Übertragungsfunktion der Verzögerungs- stellen der Übertragungsfunktion durch die imaginäre schaltung (die Wurzeln des Zählerpolynoms), die Achse hindurchgehen und sieh in der anderen Hälfte auf der rechten Seite der komplexe!· Frequenzebene der Frequenzebene nach Unendlich bewegen. Dies symmetrisch angeordnet sind (s. F i g. 6, in der die bedeutet im Fall eines Impulssignals, daß auf der Pole der Übertragungsfunktion [die Wurzeln des 60 Ausgangsseite der Verzögerungsschaltung drei Im-Nennerpoiynoms] mit χ und die Nullstellen der Über- pulse erhalten werden, von denen einer dem Maximaltragungsfunk'ion mit ο bezeichnet sind). Bekanntlich wert der Verzögerung entspricht, einer der Hälfte ist die Verzögerung einer Verzögerungsschaltung gleich der maximalen Verzögerung und ein dritter mit dem der Ableitung der Phasenfunktion und nimmt mit der Eingangssignal zusammenfällt. Werden nun die Signale Anzahl der Pci*; zu. Da die Nullstellen im vorliegenden 65 aus den Signalquellen mit der hohen Impedanz und Fall den gleichen Beitrag zu der Phasenfunktion mit der niedrigen Impedanz in der angegebenen VVeise liefern wie die Pole, erhält man mit dieser Schalt- geändert, dann erscheint zunächst nur der maximal anordnung eine Verdoppelung, der Verzögerung. verzögerte Impuls auf der Ausgangsseite, dessen

Amplitude verringert ist, während ein Impuls mit dem punkt der ΛΓ-ülicdcr und dem Emitter des Vcrstärhalbcn Wert der maximalen Verzögerung größer kers Tr; er ermöglicht die Verwirklichung komplexer wird und den vollen Wert erreicht, wenn die Null- Pole ohne die Verwendung von Induktivitäten. Der stellen der Übertragungsfunktion sich im Unendlichen besondere Vorteil von Verzögerungsschaltungcn mit befinden. Dieser Impuls wird dann verringert, während S ÄC-Glicdcm im Vergleich mit solchen mit LC-ein anderer Impuls ohne Verzögerung vergrößert Gliedern ist darin zu sehen, daß sie außerordentlich wird und den vollen Betrag erreicht, sobald die Null- klein in integrierter Form ausgeführt werden können, stellen und die Pole der Übertragungsfunktion zu- Nachstehend wird ein praktisches Beispiel für die sammcnfallcn. Ist die Gesamtverzögerung kleiner als Dimensionierung einer Verzögerungsschaltung nach die Breite des Impulses, dann wird der Impuls auf io F i g. 1, jedoch mit vier LC-Glicdem, angegeben, einer Flanke während der Signaländerung verkleinert, Die Größe der Induktivitäten beträgt von links nach während ein entsprechender Teil auf der anderen rechts: 237, 132, 90,3 und 41,2 μΗ, die Größe der Flanke zunimmt, derart, daß der Impuls verschoben Kapazitäten 161, 111, 66,9 und 13,9 pF. Der Widerist. Man kann also auf diese Weise zwei verschiedene standswert des Ohmschen Abschlußwiderstandes beArten einer veränderlichen Verzögerung verwirk- 15 trägt 1000 Ω.

liehen. Bei den Ausführungsformen der F i g. 1 bis 4 wer-Dic Vcrzögcrungsschaltung nach F i g. 5 umfaßt den Signale in die entsprechenden Impedanzgliedcr zwei ÄC-Glieder mit Widerständen 56,57 und Kapa- eingespeist, dabei haben die Signale für die maximale zitäten 54, 55 und weist eine Signaleinspcisung auf, Verzögerung den gleichen absoluten Wert wie das die ähnlich der Signalcinspeisung in F i g. 4 ist. Es ao Signal, welches in das Impedanzglied eingespeist wird ein positives Signal aus der Signalquelle 51 mit wird und in der Phase um 180° im Verhältnis zu jenen niedriger Impedanz und ein negatives Signal aus der verschoben ist. Bei der Verzögerungsschaltung nach Signalquclle 52 mit hoher Impedanz auf je eine ein F i g. 5 besteht eine andere Beziehung. Die Signal-Querimpedanzelement bildende Kapazität 54,55 ge- quelle 51 liefert die Spannung P₀ und die Signalquelle 52 geben; mit Hilfe dieser Signale kann die Verzögerung «5 die Spannung -k · e₀. In der Verzögerungsschaltung kontinuierlich von einem Maximalwert bis herunter nach F i g. 7 haben die Stromkreisclemente für die auf den Wert Null geändert werden. Außerdem liegt Ohmschen Widerstände und die Kapazitäten folgende noch ein Kondensator 53 zwischen dem Verbindungs- Werte:

C, = 795 pF C₁ ="287pF C₃ = 194 pF C₄ = 229 pF

A₁' = 18,7 Ω R_t' = 342 Ω A₃' = 103,5 Ω R₄' = 12^Ω

Λ," =103 Ω A₁" = 134,5 Ω A₃"- 2,76 kΩ A₄"= 2,33 kΩ R₁'"= 27,4 Ω

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verzögerungsschaltung, bestehend aus einer aus Längs- und Querimpedanzelementen aufgebauten Abzweigschaltung mit Mehrfacheinspeisung durch zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Abzweigschaltung angeschlossene Signalquellen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei, der Mehrfacheinspeisung dienende Signalquellen (101, 102; e₀, —e₀, e_u + β_Λ; 31, 32; 41, 42; 51, 52; 71, 72) vorgesehen sind, die von dem Eingangssignal abgeleitete Spannungen entgegengesetzter Polarität abgeben und von denen die eine über jeweils zumindest einen Teil eines Querimpedanzelements (106, 107, 108; 33; 55; R,", R₄") mit dem ausgangsseitigen Ende wenigstens eines Längsir oedanzelements (103, 104. 105; 57; C₂) verbinden ist und von denen die andere mit dem ausgangsseitigen Ende wenigstens eines Längsimpedanzelements (105; 56; C₁, C₃) verbunden ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Signalquellen verstellbar sind, daß die eine (101; 31; 41; 51; 71) der beiden Signalquellen eine relativ niedrige Impedanz aufweist und ein Signal abgibt, das die gleiche Polarität wie das Eingangssignal der Verzögerungsschaltung aufweist, und daß die andere Signalquelle (102; 32; 42; 52; 72; eine relativ hohe Impedanz aufweist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die LängSi.npedanzelemente Induktivitäten (103, 104, 105) und die Querimpedanzelemente Kapazitäten (106, 107, 108) sind (F i g. 1 bis 4).

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelie mit niedriger Impedanz (101) mit wenigstens einer Kapazität (106, 107, 108) und die Signalquelle mit hoher Impedanz mittels eines Abschlußwiderstandes (10) der Abzweigschaltung mit einer Induktivität (105) verbunden ist (Fig. 1).

5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes durch ein Längs- und Querimpedanzelemenl gebildete LC-Glied durch einen Widerstand abgeschlossen ist, daP die einzelnen LC-Glieder durch Trennschaltungen (21) getrennt sind, und daß für jedes LC-Glied zwei Signalqiiellen zur Mehrfacheinspeisung vorgesehen sind, von denen die eine mit der Kapazität und die andere mit dem Abschlußwiderstand eines LC-Glieds verbunden ist (F i g. 2).

6. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsimpedanzelemente Widerstände (56,57) und die Querimpedanzelemente Kapazitäten (54, 55) sind, daß die Signalquelle (52) mit hoher Impedanz mit der Kapazität (54) des dem Eingang am nächsten liegenden /?C-Glieds und die Signalquelie (51) mit niedriger Impedanz mit der Kapazität (55) des nächstfolgenden RC-Glieds verbunden ist (F i g. 5).

7. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsimpedanzelemente Kapazitäten (C, bis C₁) und die Querimpedanzclcmcntc Widerstände sind (F i g. 7).

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände in mehrere Teilwiderstände (R₁', R₁", R₁'"; R₂', R₂"; R₃', Rj"; Ä/, A₄") aufgeteilt sind, und daß beide Signalquellen mit einem Teilwiderstand (A₁", A₃"; R₂", A₄") zweier verschiedener /?C-Glieder verbunden sind (F i g. 7).

9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Verstärker (Tr) am Ausgang der Abzweigschaltung, der air Emitterfolger ausgebildet ist.

10. Schaltung nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker durch einen Kondensator (53) auf den Verbindungspunkt zweier tfC-Glieder rückgekoppelt ist (F i g. 5).

11. Schaltung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker mittels Teilwiderständen (R₁', R₂, R₃') der Querimpedanzelemente rückgekoppelt ist.

12. Schaltung nach Anspruch 7, 8, 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß Teilwiderstände (R₁'", R₄') der Querimpedanzelemente zweier nicht aufeinanderfolgender /?C-Glieder am Bezugspotentiai der Verzögerungsschaltung liegen (F i g. 7).