DE1917119A1

DE1917119A1 - Breitband-Torschaltung

Info

Publication number: DE1917119A1
Application number: DE19691917119
Authority: DE
Inventors: Kozo Uchida
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1968-04-02
Filing date: 1969-04-02
Publication date: 1969-10-23
Also published as: US3600677A; GB1259184A; NL6905072A; DE1917119B2

Description

Patentanwälte

Dr. Ing.-H. Nsgendank

Dipl. fng. H. f-buck

Dipl. PKv s. W. Schmitz

8 München 13, Mozerfstr.23

Tel. 5380586

Iwatsu Electric Company, Ltd.

710, 2-chome München, 1. April 1969

Kugayama, Suginami-ku, Japan (Anwaltsakte M-672)

Breitband-Torschaltung

Die Erfindung betrifft eine Breitband-Torschaltung mit einer Rückkopplungsschaltung, die zur Verwendung in einem Meßoszilloskop oder dergleichen zur Ableitung hochfrequenter Signale geeignet ist.

Bei einer Torschaltung wird die Strecke zwischen dem Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß normalerweise nicht leitend gehalten. Diese Strecke wird jedoch durch einen sehr schmalen Tastimpuls leitend gemacht, so daß ein Signal, das gemessen werden sol und das am Eingangsanschluß anliegt, am Ausgangsanschluß erscheint.

Da eine Streukapazität zwischen dem Ausgangsanschluß und Erde vorhanden ist, und da, auch wenn die Torschaltung leitet, ein Widerstand zwischen dem Eingang und dem Ausgang vorhanden ist,

909843/150«

hat die Torschaltung eine Zeitkonstante, die durch das Produkt der Streukapazität und des Widerstandes ,bestimmt ist. Durch die Impedanz der Quellen für das Signal, das gemessen werden soll, wird die Zeitkonstante vergrößert. Während des Zeitintervalles, in dem der Tastimpuls auftritt, wird die Streukapazität durch das Eingangssignal aufgeladen. Da jedoch die Zeitdauer, während der der Tastimpuls auftritt, nicht genügend lang ist, ist die Aufladung oder das erzeugte Ausgangssignal kleiner als das Eingangssignal. Solch eine Breitband-Torschaltung wird gewöhnlich durch eine Diode gebildet. Die Diode hat eine nicht-lineare Kennlinie, so daß das geleitete Ausgangssignal eine nicht-lineare Verzerrung aufweist.

Je kurzer die Periode des Tastimpulses ist, desto höher ist die Frequenz des Signales, das am Ausgang abgenommen werden kann. Daher kann die Torschaltung zwar in einem breiteren Band arbeiten, aber das Ausgangssignal wird wegen der Zeitkonstanten immer kleiner. Pur die Beziehung zwischen der Bandbreite-f und der Impulsbreite T gilt:

X'f = 0,44

Wenn X gleich 60 psec ist, dann ist f gleich 7 GHz.

Eine Torschaltung für solch ein breites Band wird durch eine Diode gebildet. Während des nicht-leitenden Zustandes hat die Diode eine Kapazität von ungefähr 0,5 pP und einen V/iderstand von einigen Megohm, so daß das Eingangssignal über diese Impedanzen zum Ausgangsanschluß gelangt. Das bedeutet, daß ein Leckverlust an dem

909843/1504

Signal auftritt. Daher wird ein Signal, das dem Ausgangssignal, dem das Lecksignal überlagert ist, entspricht, von einem Niederfrequenzverstärker verstärkt, der mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist, so da3 sich eine Verzerrung der Wellenform ergibt.Je breiter das Frequenzband ist, desto kleiner ist das Ausgangssignal so daß das Ausgangssignal stark von dem Lecksignal beeinflußt wird wobei sich eine noch größere Verzerrung der Wellenform ergibt.Auf diese Weise wird die Niederfrequenzcharakteristik beeinträchtigt.

Das Signal, das gemessen werden soll, wird an einem Anschluß der Diode angelegt, die die Torschaltung bildet, und der Tastimpuls wird dem anderen Anschluß zugeführt. Die Impedanz des Tastimpulsgenerators, gesehen von dem Anschluß aus, an den der Tastimpuls angelegt wird, (Ausgangsimpedanz des Tastimpulsgenerators) ist klein und wird stark durch die Frequenz beeinflußt. Selbst wenn die Diode nicht leitend ist, wirkt die Impedanz als Last für den Eingangsanschluß über die Kapazität zwischen den Anschlüssen, wodurch die Wellenform des zu messenden Signales verzerrt wird, so daß Unregelmäßigkeiten in der Frequenzcharakteristik im Bereich hoher Frequenzen verursacht werden. Es ist andererseits schwierig, die Ausgangsimpedanz des Tastimpulsgenerators in einem breiten Band anzupassen. Mit anderen Worten, der Welligkeitsfaktor ist groß. Um die Impulsbreite des Tastimpulses kleiner zu machen, wird im Tastimpulsgenerator normalerweise eine Verkürzunusschaltung verwendet, um die Impulsbreite auf das Zeitintervall zu vermindern das von dem Signal benötigt wird, um die Verkürzungsschaltung Vorwärts und rückwärts zu durchlaufen. Der Welligkeitsfaktor dieser Verkürzungsschaltung ist jedoch unendlich, so daß Totalreflexion

909843/15Q* BAD ORIGINAL

19171

— ψ

auftritt» Da diese Reflexion durch die Kapazität zwischen den Anschlüssen eine Belastung des Eingangsanschlusses bewirkt, während die Diode im nicht leitenden Zustand ist, wird ein Teil des Signales, das gemessen werden soll und das dem Eingangsanschluß zugeführt wird, von dem Tastimpulsgenerator mit der VerkUrzungsschaltung über- die zwischen den Anschlüssen auftretende Kapazität an den Eingangsanschluß, zurückreflektiert, so daß die reflektierte Welle dem zu messenden Signal überlagert wird, wodurch sich eine Verzerrung der Wellenform ergibt. Auf diese Weise wird die Hochfrequenz-Charakteristik unregelmäßig und immer mehr beschränkt. Ein Versuch zur Lösung dieses Problemes besteht darin, ein Breitband-Dämpfungsglied mit einem kleinen Welligfeeitsfaktor zwischen

dem Tastimpulsgenerator und der Torschaltung zu verwenden. Wenn ein Dämpfungsglied mit einer Dämpfung v/oßt 6 dB verwendet, wird, kann die reflektierte Welle auf ein Viertel reduziert werden, aber der Tastimpuls, der der Torstufe zugeführt wird,, wird ebenfalls auf die Hälfte abgeschwächt. Um daher die Amplitude des Tast impulses auf dem Wert zu halten, den sie ohne Dämpfungsglied haben würde, muß der Tastimpulsgenerator Impulse mit der zweifachen Amplitude erzeugen. Dies jedoch praktisch sehr schwer durchführbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Breitband-Torschaltung zu schaffen, bei der die von der Diode bewirkte Nichtlinearität eliminiert wird, bei der die Niederfrequenz Charakteristik durch Eliminieren des Lecksignales verbessert wird und bei der auch die Hochfrequenz-Charakteristik verbessert wird, da verhindert wird, daß ein Teil des Signales, das gemessen werden soll, den Tastimpulsgenerator erreicht und von dort an den Eingangsanschluß zurückreflektiert wird.

90 9 8 4-3/ 150

■ *.

Eine Breitband-Torschaltung mit einer Rückkopplungsschaltung ist daher gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsstufe vorgesehen ist, die wenigstens eine erste und eine zwei te Diode aufweist, die in Reihe geschaltet und entgegengesetzt gepolt sind,daß das Signal, das gemessen werden soll, einem Eingangsanschluß an einem finde der Schaltungsstufe zugeführt und -an einem Ausgangsanschluß am anderen Ende der Schaltungsstufe abgenommen wird, daß ein Tastimpulsgenerator vorgesehen ist, der über eine dritte Diode, die mit dem Verbindungspunkt zwischen der ersten und der zweiten Diode angeschaltet ist, der Schaltungsstufe Tastimpulse zuführt, wobei das Signal nur während der Zeitdauer des Tastimpulses von dem Eingangsanschluß zum Ausgangsanschluß durchgelassen wird, daß zum Speichern der Amplitude des Signales eine Kapazität zwischen dem Ausgangsanschluß und Erde vorgesehen ist, daß ein Nebenschlußelement, das eine große Kapazität aufweist zwischen der ersten und der zweiten Diode angeschaltet ist, daß die Übertragung eines Lecksignales an den Ausgangsanschluß verhindert, daß die dritte Diode verhindert, daß ein Teil des Signales, das gemessen werden soll, von dem Tastimpulsgenerator zum Eingangsanschluß zurückreflektiert wird, daß ein Signalformer vorgesehen ist, der den Spitzenwert des Signales speichert und hält, das von dem Ausgangsanschluß über einen Verstärker dem Signalformer zugeführt wird, und daß die Rückkopplung wenigstens einen Teil des in dem Signalformer gespeicherten Signales zu sämtlichen Diodei zurückführt.

Die Amplitude des Tastimpulsstromes, der durch die dritte Diode fließt, kann durch Veränderdder Vorspannung, die an der dritten

9098Λ3/150

Diode liegt, variiert werden. Zwischen dem Ausgangsanschluß'und dem Verstärker ist ein Differenzverstärker angeschaltet, der zwei Feldeffekt-Transistoren aufweist. Die Steuerelektrode des einen Transistors ist mit dem Ausgangsanschlu3 verbunden, während die Steuerelektrode des anderen Transistors mit der Rüeklcopplungsschaltung gekoppelt ist, urn das Rückkopplungssignal zu unterbrechen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwei . Paare aus in Reihe geschalteten Elementen, die je zwei in Reihe geschaltete und gegeneinander gepolte Dioden aufweisen, parallel

η
geschaltet und bilden eine Diodt/orücke.

Ausführun₀sbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild einer Ausfuhrungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Schaltung;

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Schaltung mit Ausnahme der Stufe mit dem Widerstand Rl und der Diode D^; ;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Kennlinie und der,. Wellenformen an der Diode D^; und

- 6 -■

909843/1501

Fig." 5 die Schaltung eines abgewandelten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ist ein Eingangsanschluß 1 zur Aufnahme des Signales, das gemessen werden soll, ein Erdanschluß 2 und ein Ausgangsanschluß J gezeigt, von dem die Amplitude des zu messenden Signales während der Zeitdauer des Tastimpulses abgeleitet wird. Der Anschluß J ist mit der Steuerelektrode Q^x eines Feldeffekt-Transistors TRl verbunden. Die Torschaltung weist ferner drei Dioden Dl, D2 und DJ auf, denen über die Anschlüsse 7, u und 9 eine Spannung zugeführt wird, die diese Dioden normalerweise im nicht leitenden Zustand hält. Die Vorspannung der Diode erfolgt über die Vorspannungswiderstände R2, RJ, R5 und Rl und wird durch die Vorspannungsquellen El, E2 und EJ geliefert. Ein Tastimpulsgenerator G führt über einen Anschluß 4 den Dioden DJ, Dl und D2 einen negativen Tastimpuls zu, der die von den Vorspannungsquellen El, E2 und EJ gelieferte Vorspannung übersteigt und so die Dioden in den leitenden Zustand überführt. Eine Kapazität CJ zwischen dem Ausgangsanschluß J und Erde und speichert die Amplitude des zu messenden Signales. Eine Kapazität Cl blockt die Vorspannung ab, so daß sie nicht an dem Tastimpulsgenerator G anliegt. Eine Kapazität C3 erdet für hohe Frequenzen einen Anschluß des Widerstandes R2, um den Tastimpuls zu beenden. Die Kapazitäten zwischen den Anschlüssen der Dioden Dl, D2 und DJ, die auftreten, wenn die Dioden nicht leitend sind, sind durch C4, C5 bzw. C6 angedeutet, während die Isolationswiderstände der Dioden Dl und D2, wenn diese nicht leitend sind, durch R4 bzw. R6 dargestellt sind.

909843/1501

Die Feldeffekt-Transistoren TRl und TR2 bilden einen Differenzverstärker. Die Steuerelektrode des Transistors TR2 ist mit einem Anschluß 8 über einen Widerstand R7 verbunden. Die Quellenelektroden sind miteinander verbunden und über einen Widerstand R9 an eine Quelle -B angeschaltet. Die Abflußelektroden der Transistoren TRl und TR2 sind über die Widerstände R8 bzw. Rio mit einer ' Quelle +B verbunden. Die Abflußelektrode des Transistors TRl ist an einen Wechselstromverstärker A angeschlossen, dessen Ausgangssignal einem Signalformer zugeführt wird. Der Signalformer S dient dazu, den Spitzenwert des von dem Wechselstromverstärker kommen-

und
den Ausgangssignales zu speichern/zu halten. Das Ausgangssignal

j des Signalformers liegt einerseits an dem Anschluß 5 und wird andererseits über eine Vorspannungsquelle E3, die an dem Verbindungspunkt 6 zwischen zwei Widerständen RIl und R12 liegt, die ein Dämpfungsglied bilden, an den Anschluß 7 zurückgeführt.

Die Diode D3 wird normalerweise nicht leitend gehalten und die Schaltung ist so ausgelegt, daß der Tastimpuls an den Verbindungspunkt zwischen den Dioden Dl und D2 über die Diode OJ, angelegt wird. Die Kapazitäten C4, C5 und C6 haben einen Wert von ungefähr o,5 pF. Der Widerstand R2 ist auf die Ausgangsimpedanz des Tastimpulsgenerators G abgestimmt und hat einen Wert von etwa Ohm. Der Anschluß 1 ist durch eine abgestimmte charakteristische Impedanz in der Größenordnung von 5o Ohm abgeschlossen. Um den

Widerstand R2 als Abschlußwiderstand bezüglich des Tastimpulses zu betreiben, kann die Kapazität einen Wert von mehreren Io pF haben, es ist jedoch vorteilhaft, diesen Wert wesentlich höher, beispielsweise etwa looo pF, im Vergleich mit der Kapazität C4 zu wählen.

909843/1501

Wenn die Kapazität C4 und der Widerstand R4 als Reihenelernent eines L-Typ-Dämpfungsgliedes bezüglich des Eingangssignales dienen und wenn der Widerstand R2 durch die Kapazität C2 als Nebenschluß wirken, so daß das Dämpfungsverhältnis der Dämpfun^jsstufe in dem Frequenzband des Wechselstromverstärkers,der auf den Anschluß j5 folgt, äußerst groß wird, dann wird das Lecksignal gedämpft und nach dem Wechselstromverstärker zugeführt. Wenn das Lecksignal kleiner als die untere Frequenzgrenze ist oder über der oberen Frejquenzgrenze des Wechselstromverstärkers liegt, dann wird selbst dieses Lecksignal nicht durch den Wechselstromverstärker verstärkt so daß es möglich ist, daß er das benötigte Signal allein aufnimmt. Auf diese Weise kann die Niederfrequenz-Charakteristik verDessert werden.

Fig. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Schaltung, und Fig. ^ zeigt ein Ersatzschaltbild für die in Fig. 1 gezeigte Schaltung, wobei der Widerstand Rl,- die Diode D3 und die Vorspannungsquelle El eliminiert sind und die Kapazität Cl mit dem Verbindungspunkt zwischen den Dioden Dl und D2 verbunden ist. In den Fign. 2 und 5 stellt Zl die Impedanz einer Eingangsstufe, Z2 die Impedanz der durch den Widerstand R2 und die Kapazität C2 gebildeten Stufe, Zj5 die A us gangs impedanz des Tastimpulsgenerators, Z4 eine Impedanz der Kapazität C4 (da der Widerstand R4 genügend größer als die Impedanz der Kapazität C4 ist, ist diese Impedanz bei hohen Frequenzen vernachlässigbar), und Z5 die Impedanz der Kapazität C5 dar. Die Impedanz Zl ist im wesentlichen in dem gesamten Frequenzband konstant, während die Impedanzen Z4 und Z5 bei steigender Frequenz abfallen. Andererseits ändert sich die

909843/1501

Impedanz Z3 stark mit der Frequenz. Dies erzeugt eine Unregelmäßig keit in dem Frequenzgang am Anschluß 1, so da3 die reflektierte Welle der Eingangswelle überlagert wird, wodurch diese gestört wird.

In Fig. 5 ist bei unterhalb von 0,5 GHz liegenden Frequenzen die Impedanz Z4 genügend groß, so daß das Signal, das gemessen werden soll und an dem Anschluß 1 liegt kaum an dem Punkt 2 erscheint. Solch ein kleines Signal wird an der Impedanz Z3 reflektiert und weiter gedämpft, während es die Impedanz Z4 durchläuft. Aus diesem Grund erscheint irn wesentlichen keine Auswirkung der reflektierten Welle an dem Eingangsanschluß 1. Wenn die Frequenz jedoch über etwa 1 GHz erhöht wird, wird die Impedanz Z4 kleiner, so daß ein erheblicher Teil des zu messenden Signales von der Impedanz Z4 durchgelassen und von der Impedanz ZJ an den Punkt Pl durch die Impedanz Z4 reflektiert wird. Das Signal wird gedämpft, wenn es in Vorwärtsrichtung von dem Punkt Pl zürn Punkt P2 läuft, und es wird weiter gedämpft, wenn es von dem Punkt P2 zu dem Punkt. Pl zurückläuft. Diese Dämpfungen sind jedoch nicht erheblich. Diese Dämpfungen entsprechen denen von 2 Pi-Typ-Dämpfungsstufen.

Wenn jedoch die Impedanz Z5 hinzugefügt wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird das Signal, selbst wenn die Frequenz erhöht wird, immer mehr gedämpft, während es von dem Punkt Pl zu dem Punkt P2, von dem Punkt P2 zu dem Punkt P^, von dem Punkt Pj5, zu. dem Punkt P2 und von dem Punkt P2 zu dem Punkt Pl läuft. Das hat zur Folge, daß die Größe der reflektierten Welle, die zu dem Anschluß zurückkehrt, auf einen sehr kleinen Wert vermindert ist. Diese

- 10 -

BAD ORIGINAL

9098A3/150 1

-Ml·

Wirkung entspricht der, die zwei Sätze aus in Reihe geschalteten Pi-Typ-Dämpfungsstufen haben würden. Daher werden die Frequenzcharakteristiken besonders bei sehr hohen Frequenzen verbessert, so daß auch die Impulscharakteristiken stark verbessert werden und eine Verzerrung der Wellenformen vermieden wird. Die Dämpfung des Tastimpulses, wenn die Diode in den leitfähigen Zustand überführt wird, ist sehr klein.

Die Stromspannun_t';skennlinie der Diode D3 ist nicht linear (Fig.4). Wenn daher der Tastimpuls an diese Diode angelegt wird, erhält man ! einen viel steileren Impuls als die angelegte Wellenform. Es ist ferner leicht möglich, die Amplitude der Stromwellenform, die von der Diode D3 durchgelassen wird, durch Einstellen der daran angelegten Vorspannung zu variieren.

Wie.in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Vorspannung über den Widerstand R3 an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R2 und der Kapazität C2 angelegt. Diese Vorspannung kann jedoch auch direkt an den Verbindungspunkt zwischen den Dioden Dl und D2 über eine entsprechende Ankopplungseinrichtung angelegt werden.Bs ist ferner möglich, die Polatität der Dioden Dl, D2 und D3 und des Tastimpulses umzukehren und die passenden Vorspannungen anzulegen.

Das Rückkopplungssignal Vf, das von dem Verbindungspunkt 6 zwischen den Widerständen RIl und R12 (Fig. 1) zurückgeführt wird, hat dieselbe Polarität wie das Eingangssignal Vi. Das Signal Vf

- 11 -

909843/150

ORIGINAL

hat eine Wellenform, die einer Vergrößerung des Intervalls des Eingangssignales Vi entspricht, und wenn der Zeitpunkt einer Austastung betrachtet wird, gilt Vf = Vi. Von den Signalen Vf und Vi wird ein Ungleiehheitssignal durch die Dioden Dl und D2 abgeleitet, das durch den Wechselstromverstärker verstärkt wird,um den Spitzenwert durch den Signalformer zu akkumulieren und zu halten. Auf diese Weise wird eine Wellenform, die einer Vergrößerung des Intervalles des Eingangssignales Vi entspricht, oder eine Wellenform, die dem Signal Vi ähnlich ist, an dem Ausgangsanschluß 5 erzeugt. Da die Schaltung so ausgelegt ist, daß nur Ungleichheitssignale abgeleitet werden, ist das Signal Vf ein negatives Rückkopplungssignal. Wenn jedoch das Signal Vf über den Verstärker und den Signalformer zurückgeführt würde, ohne daß sein Spitzenwert gespeichert und festgehalten wird, hat das Signal Vf dieselbe Polarität wie das Signal Vi, so daß eine positive Rückkopplung geschaffen wird. Das hat zur Folge, daß Schwingungen auftreten. Um diese positive Rückkopplungdes Signales Vf zu verhindern, wird in der in Fig.· 1 gezeigten Schaltung ein Differenzverstärker, der von den Feldeffekttransistoren TRl und TR2 gebildet wird, verwendet, um das Signal Vf abzutrennen. Andernfalls kann das Signal Vf dadurct^abgetrennt werden, daß ein Wechselstromverstärker durch die Differenz zwischen einer Signalkomponente, die von dem Eingangssignal Vi unter der Steuerung des Tastimpulses abgeleitet wird, und einer Frequenzkomponente des Signales Vf mit stark reduzierter Frequenz betrieben wird, oder dadurch, daß ein Differenzverstärker zusammen mit dem Wechselstromverstärker verwendet wird. Bei diesen Schaltungseinrichtungen kann nur das Abweichungssignal zwischen den Signalen Vi und Vf verwendet werden

- 12 -

■909843/1 501

um die gewünschte negative Rückkopplung zu erreichen, die dazu dient, die nicht linearen Kennlinien der Dioden Dl und D2 wirksam zu eliminieren.

Wenn die an der Diode DJ liegende Spannung (Fig. l) nicht auf einem konstanten Wert gehalten würde, würde die Amplitude des Tastimpulses, der an dem Verbindungspunkt zwischen den Dioden Dl und D2 liegt, so verändert, daß wiederum das Ausgangssignal nicht linear verzerrt würde. Dadurch, daß das Signal Vf über den Widerstand Rl an die Kathode der Diode TRJ gelegt wird, kann die spannung an der Diode Dj auf einen konstanten Wert gehalten werden, so dai3 die nicht lineare Verzerrung eliminiert wird.

Die in Pig. 5 gezeigte weitere Ausführungsform der erfindungsgern äßen Schaltungjweist eine Brückenschaltung aus den vier Dioden Dl, D2, DJ und-DA auf. Der Verbindungspunkt zwischen den Dioden Dl und DJ ist mit dem Eingangsanschluß 1 verbunden, der das Signal aufnimmt, das gemessen werden soll. Der AusgangsanschluJ 2 der Brücke ist mit der Steuerelektrode D des Feldeffekt-Transistors TRl verbunden. Die Verbindungspunkte zwischen den Dioden Dl und D2 bzw. DJ und D4 sind mit den Vorspannungsanschlüssen 3 und k üoer die Widerstände R2 und RJ bzw. R4 und R5 verbunden (ähnlich wie in Fig. 1). Diese Verbindungspunkte sind ferner mit den Vorspannungsanschlüssen 5 bzw. 6 durch den Widerstand Rl und die Diode DG (die der Diode DJ in Fig. 1 entspricht) und durch den Widerstand RÖ und die Diode D6 (die der Diode DJ von Fig. 1 entspricht) und mit den Anschlüssen 7bzw. 3 verbunden, über die der

-IJ-

909843/150!

Tastimpuls durch die zur Abblockung dienenden Kapazitäten el bzw. C2 angelegt werden. Die Kapazitäten C2 und C4 entsprechen der Kapazität C2 in Fig. 1, und die Kapazität C3 entspricht der Kapazität C3 von Fig. 1. '

Die Vorspannungsquelle El liegt zwischen den Anschlüssen ,"5 und 5, die Vorspannungsquelle E3 zwischen den Anschlüssen 4 und 6 (die . Quellen El und E3 entsprechen der Quelle El von Fig. 1) und die Vorspannungsquellen E2 und E4 liegen zwischen den Anschlüssen 3. und 4. Das Rückkopplungssignal wird von dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen RIl und R12 an den Verbindungspunkt zwischen den Vorspannungsquellen E2 und E3 zugeführt. Andere Komponenten der Schaltung und ihre Arbeitsweise sind identisch mit den im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Teilen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung kann die Eingangs leitung über dem Verbindungspunkt zwischen der Diode D3 und dem Wider- ~ stand R2 uhd dem Verbindungspunkt zwischen den Dioden Dl und D2' angeschaltet werden. Die Eingangsleitung kann ferner zwischen der Diode D3 und dem Widerstand R2 angeschaltet sein. Ähnliche Verbindungen sind auch in Fig. 5 möglich.

Es wird noch einmal darauf hingewiesen, daß die Bandbreite verbreitert wird, daß die Amplitude des Ausgangssignales abfällt, und daß die Wirkung des Lecksignales größer wird, oder daß die Güte der Niederfrequenz-Charakteristiken herabgesetzt wird. Zusätzlich wird die Reflexion des zu messenden-Signales von dem Tastimpulsgenerator bei hohen Frequenzen erhöht, so daß die Hochfrequenz-

909843/ 1 501

BAD ORIGINAL

Charakteristiken herabgesetzt werden. Ferner verursacht eine Nicht linearität der Schaltung eine Verzerrung der Wellenform. Aus der Beschreibung geht hervor, da3 er findungs gernäß die Niederfrequenz- und die Hochfrequenz-Charakteristiken und auch die nicht lineare Kennlinie der Breitband-Torschaltung durch eine Einrichtung auf einfache Weise verbessert werden können. Die Verbesserung der Niederfrequenz-Charakteristiken kann über eine Bandbreite von mehr als 0,5 GHz erzielt werden, und wenn das Nebenschlußelement der Schaltung eine Kapazität von mehr als 300 pP hat.

In der erfindungsgemäßen Schaltung können ferner Reflexionen von dem Impulsgenerator eliminiert werden, um die Hochfrequenz-Kennlinien zu verbessern. Auf diese Weise können der Torschaltung Impulse konstanter Amplitude von dem Tastimpulsgenerator zugeführt werden.

9 0 9 8.-4 3/15Ot

Claims

Patentansprüche

Iy Breitband-Torschaltung mit einer Rückkopplung, dadurch gekennzeichnet,, daß eine Schaltungsstufe vorgesehen ist, die wenigstens eine erste und eine zweite Diode (Dl, D2) aufweist,, die in Reihe geschaltet und entgegengesetzt gepolt kind, daß das Signal, das gemessen werden soll, einem Eingangsanschluß (1) an einem Ende der Schaltungsstufe zugeführt und an einem Ausgangsanschluß (2) am anderen Ende der Schaltungsstufe abgenommen wird, daß ein Tastimpulsgenerator (G.) vorgesehen ist, der über eine dritte Diode (D3), die mit dem Verbindungspunkt zwischen der ersten und der zweiten Diode (Dl, D2) angeschaltet ist, der Schaltungsstufe"Tastimpulse zuführt, wobei das Signal nur während der Zeitdauer des Tastimpulses von dem- Eingangsanschluß (1) zum Ausgangsanschluß (3) durchgelassen wird, daß zum Speichern der Amplitude des Signales eine Kapazität (Cj5) zwischen dem Ausgangsanschluß (3) und Erde vorgesehen ist, daß ein Nebenschlußelement, das eine große Kapazität (C2) auf-

~" X ■"

9-09843/1 501

weist* zwischen Erde und dem Knotenpunkt zwischen der ersten .und der zweiten Diode (Dl, D2) angeschaltet ist, daß die Üoertragung eines Lecksignales an den AusgangsanschluiB (3) verhindert, daß die dritte Diode (DjS) verhindert, daß ein Teil des Signales, das gemessen werden soll, von dem Tastimpulsgenerator (B) zum Eingangsanschluß (1) zurückreflektiert wird, da 3 ein Signalformer (S) vorgesehen ist, der den Spitzenwert des Signales speichert und hält, das von dem Ausgangsanschluß (3) üüer einen Verstärker (A) dem Signalformer (S) augeführt wird, und daß die Rückkopplung (z.B. RIl) wenigstens einen Teil des in dem Signalformer (S) gespeicherten Signales zu-sämtlichen Dioden (Dl, D2, DJ) zurückführt.

2. Breitband-Torschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschluß eine Kapazität (C2) mit mehr als 300 pF aufweist, die zwischen dem Knotenpunkt zwischen den Dioden (Dl, D2)und Erde angeschaltet ist, wobei der Nebenschluß verhindert, daß ein Lecksignal in dem Verstärker (A) verstärkt wird und an dessen Ausgang erscheint, und da⁰ der Rückkopplungszweig (z.B. RIl) eine Bandbreite von mehr als 0,5 GHz aufweist.

3. Breitband-Torschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastimpuls durch die dritte Diode (D3) in eine Spitze umgeformt wird.

909843/ 1501

BAD

4. Breitband-Torschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die an der dritten Diode (DJ) liegende Vorspannung zum Verändern der Amplitude des Tastimpulsstromes, der durch die dritte Diode (D^) fließt, variiert wird.

5. Breitband-Torschaltung nach Anspruch 2_S dadurch gekennzeichnet-, da,3 ein Differenzverstärker (TRl, TR2) zwischen dem Ausgangsanschluß (5) und dem Verstärker (A) angeschaltet ist, wobei ein Eingang des Differenzverstärkers mit dem Ausgangsanschluß (p) und der andere Eingangsdifferenzverstärker mit dem Rückkopplungszweig (z.B. RIl) verbunden ist, um das von der Rückkopplung zurückgeführte Signal zu unterbrechen,.

6. Breitband-Torschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker zwei Feldeffekt-Transistoren (TRl, TR2) aufweist. .

7. Breitband-Torschaltung mit einer Rückkopplung, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Schaltungsstufe eine aus vier Dioden (Dl, D2, D3, JA) aufgebaute Diodenbrücke aufweist, deren Eingangsanschluß (l) das Signal, das gemessen werden soll, zugeführt wird, daß eine fünfte Diode vorgesehen 1st, deren eine Elektrode mit dem Knotenpunkt zwischen der ersten und der zweiten Diode (Dl, D2) der Diodenbrücke und deren andere Elektrode mit einem Tastimpulsgenerator verbunden ist, daß eine sechste Diode (Do) vorgesehen ist, deren eine Elektrode mit dem Knotenpunkt zwischen der dritten und vierten Diode (D3, D4) der Dioden--

909 84 3/.15,OI ;. " ₈AD ORIGINAL

orücke verbunden ist* und deren andere Elektrode mit dem Tastimpulsgeneratcr verbunden ist, wobei alle Dioden normalerweise im nicht leitenden Zustand gehalten werden und nur während der Zeitdauer der Tastimpulse in den leitfähigen Zustand überführt werden, da.3 eine Kapazität (CJ) zwischen dem Ausgangsanschluß (2) der Diödenorücke und Erde angeschaltet ist, um die Amplitude des Ausgangssignales zu speichern, daß Nebenschlußelemente (C2, CJ) vorgesehen sind, die jeweils eine Kapazität von mehr als 500 pP haben,und die an den Knotenpunkten zwischen der ersten und der zweiten Mode (Dl, D2) bzw. zwischen der dritten und vierten Diode (D3* D4) und an Erde liegen, daß das Ausgangssignal der Dicdenbrücke über einen Verstärker (A) einem Signalformer (S) zugeführt wird, der den Spitzenwert des von dem Verstärker (A) abgegebenen Ausgangssignales sneichert und hält, daß ein Rückkopplungszweig'(z.B. RIl) mit einei Bandbreite von mehr als 0,5 GHz vorgesehen ist, der einen Teil des gespeicherten Signales an sämtlichen Dioden zurückführt, wobei die Nebenschlu.'Selemente verhindern, daijS ein Lecksignal von dem Verstärker (A) verstärkt wird und an dessen Ausgang erscheint, und die fünfte und sechste Diode (D5, Dö) verhindern, daß ein Teil des Signales,, das gemessen werden soll, an dem Tastirr.pulsgenerator (G) zu der Eingangsschaltung zurückreflektiert wird.

ü. Breitband-Torschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da·* der Tastimpuls von der fünften und der sechsten Diode zu einem Spitzenimpuls verformt wird,

909843/150t

BAD ORlSiNAl-

9· Brei tbanä-T or schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die an der fünften und der sechsten Diode (D5, Dö) liegen-

- u

• de Vorspannung zur Veränderung der AmpliVÖe des Tastimpulsstromes, der durch die Diode fließt, variiert wird.

10. Breitband-Torschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß ein Differenzverstärker (TRl, TR2) zwischen dem Ausgangsanschluß (2) und dem Verstärker (A) angeschaltet ist, wobei der eine Eingang des Differenzverstärkers mit dem Ausgangsanschluß (2) und der andere Eingang des DifferenzVerstärkers mit dem Rückkopplungszweig (z.B. RIl) verbunden ist, um das von dem Rückkopplungszweig zurückgeführte Signal zu unterbrechen.

9 0 9 8 43/1501