DE1932744A1 - Impulsgenerator - Google Patents

Impulsgenerator

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DE1932744A1 DE19691932744 DE1932744A DE1932744A1 DE 1932744 A1 DE1932744 A1 DE 1932744A1 DE 19691932744 DE19691932744 DE 19691932744 DE 1932744 A DE1932744 A DE 1932744A DE 1932744 A1 DE1932744 A1 DE 1932744A1
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Description

Bio Erfindung bezieht sich auf einen Itapulsgenerator zum Erzeugen von Impulsfolgen im Nano3akundenberoioh mit mohreron parallel zueinander an einen Steueroszillator angesehlossenen KanHlen, von unnmn Jeder eine Impulsformer» stufe zum Umwandeln von Steuerimpulsen in Ausgangainipulse vorgegebener Fora enthalt·
Hit dem Fortschreitett der Entwicklung auf dem Gebiet der elektronischen Rechen- und Datenverarbeitung·- bsw. übertragungsslnrichtungen wächst auch der Bedarf an Impulebeneretoren hoher Arbeitsgeschwindigkeit, die Impulsfolgen absugaben vermtfgen, innerhalb deren die Binaellmpulse einem beliebig vorgebbaren Programnt entsprechen« Impulsgeneratoren dieser Art dienen fTJr die oben erwKhn« ten EinrlehttMgen einerseits als Lieferanten für su verarbeitende Daten und andererseits als PrUfgeneratoren, mit deren Hilfe die einwandfreie Punktion der Datenverarbeitung- und DatenUbertragungsanlagen überprüft werden kann·
-r (6)
00988 5/1831
Di· eingangs erwähn to Schaltung ear t stellt f(ir dia·· Zwecke ein recht brauchbares und leistungsfähiges Grundprinzip dar, Jedoch leiden alle bisher nach diesem Prinzip aufgebauten Impulsgenerator^. t wie sie etwa in (6) oder (7) (▼ei* Literaturverzeichnis der Diplomarbeit Weiß) beschrieben sind, insofern unter «inem schwerwiegenden Mangel, als sie dann, wenn si· im Nanosekundenbereich arbeiten sollen» dmn Einsatz zahlreicher sehr kostspieliger Bauelenente bedingen. Die Forderung nach einer Einsetzbarkeit beliebig programmierbarer Itapul »generatoren im Nanosekundenbereich ist aber im Zuce der standig zunehmenden Arbeitsgeschwindigkeit der mit Hilfe dieser Impulsgoneratoren su betreibenden bzw. au Überprüfenden Datenverarbeitung*- und Datenübertragungseinrichtungen nicht au umgehen, und es besteht daher ein starker Bedarf nach eines Impulsgenerator, der bei relativ geringem schaltung* technischen Aufwand Impulsfolgen abzugeben vermag, bei denen sowohl die Impulsdauer als auch die Impulspausen ita Nanosekundenbereich liegen, was Impulsfolgofrequenzen von Mehreren hundert Megahertz bedeutet.
Ausgehend von dem obigen Stande der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Impulsgenerator anzugeben, der die oben formulierte Forderung zu erfüllen vermag·
Di··· Aufgab· wird ausgehend von einen Impulsgenerator dar eingangs erwähnten Art erfindungsgemMu in der Vei- ·· gelüst, daß in jedem Kanal der Jeweiligen Impulsformer-•tuf· «in· Yarzttgerungesohaltung mit flankenversteilerung·· wirkung vorgeschaltet ist·
Bei d«a «rfindungsge«V0en Impulsgenerator wird die von dem 8t«n«ro»sillator gelieferte an·t»tiered« Plank;· β. ». «im·· leoktaekimpttlses in Jedem Bims«lkanal elm·
ΒΑ© ORfGlNAL 009885/183 1
irgendeinen Umweg Über eine andere Schaltung unmittelbar verzögert, wodurch eich gleichzeitig «ine Flankenversteilerung ergibt, welche die Impulsformung erleichtert· Eine Diskriminatorschaltung, wie sie bei den bisher bekannten nach den eingangs erwKhnten Prinzip aufgebauten Inipul «generatoren für jeden Kanal erforderlich Istt vird bei dem erflndungsgetnäßen Impulsgenerator nicht benötigt. Der echaltungetechnische Aufwand 1st also bei dem erfindungs-&em&ßen Impulsgenerator auf ein absolutes Minimum verringert·
Eine im Sinne der Erfindung recht brauchbare und. daher insoweit bevorzugte Ausführung*form für den Steuer« oszillator besteht in einem Rechteckitapulsgenerator, wobei wiederum als solcher Pechteckirapulsgenerator ein emittergekoppelter astabiler Multivibrator bevorzugt ist.
FUr den Aufbau der Veraugerungsschaltungen in den einzelnen Kanälen des erfindungegentiteen lapulsgenerstors empfiehlt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Einsatz von Jeweils mindestens einer Step-Recovery-Diode . je Kanal· FUr den Bau der den Verzögerung·schaltungen in den einzelnen Kanälen nachgeschaltoten Impulsformerstufen koazten ge HG einer anderen Weiterbildung der Erfindung insbesondere Koaxialleitungen oder auch gedruckte Streifenleitung ,en in Betracht» denen jeweils ein Transistorschalter für ihre Entladung zu eordnet 1st·
FUr die weitere Erl&uterung der Erfindung soll nunmehr auf die Zeichnung Bezug genoamen werden. In dieser zeigent
Flg. 1 ein Blockschaltbild zur Veranachauliehung des Grundprinzips für den erfindun^ sgeaMOen Impulsgenerator{
009885/1831
- k-
Fig» Z «in Schaltbild fUr einen in» Rahmen das erfindungege-äßen Impulsgenerator» verwendbar·» Steueroezlllator;
Fig« S * - 2 f den zeitlichen Verlauf von an verschiedenen Stellen dee Schaltblldee von Fig. 2 auftretenden Impul»forment
Fig. 3 «i» Schaltbild für eine im Bahnen eine« erfin-
n Xepul»generatora verwendbare Ver-
c mit Flankenvereteilerungewirkun&i
g h ein Schaltbild für eine im Rahmen de« erfin- avuxg*eemä.€>en Impulegonerator· vervendbare Iepul«formerstufe f
Fig. h a, 4 b und h c epesielle Schaltbilder für eini ge Einzelheiten der in Fig· h dargeβtellten Irapalsf ornieretuf e ι
Pig· 5 oijcx Blockschaltbild zur Veranechaulichun« dee Geeaiittaufbauee dee errimlungegemÄßen Tmpule-> generator« und
Bei den in Fic. 1 dar^eetellten Blockechaltbild für da· Gruttdprinsip eine· •rfindungegeaen Xeqml»c«n«ratör· felfft attf den Α»·#^υα« «ine· Steueroesillator« 80 «in aweieuneepunk* Λ, von den drei mieinander parallele K X9 K XI und K XXX auafenen, von ffenen jeder ei«* Ter«»-
009885/183 1
gärung·schaltung T I9 V XI bsw. T III mit Flankenversteilerungewirkung und «in· lapulaforaeretufe FI, F II bsw· F IXI anthill t und di· a» AmgM| dee erfindune«geinll0en Impulsgenerator e la Funkte B wieder su»a«mongofünrt alnd·
durch da· Schaltbild von Fig. 2 veranaohaullehte Steueroasillator iat «in eeiitt ergekoppelter aetabiler Multivibrator, dar nach dam Stroaeehalterprlnsip arbei~ tat» waa im vorliegenden Falla badatitat, daß ain naliaau eingeprägter 8tro« awl «eben «vai Tranaiatoran T 21 und T 22 hin· und harfaaehaltat wird, ohna dall diaaa Tranai« &tmr»n in «lan SKttijpingasnetand flmngmn· Dadurch kann ■an eina aahr hoha Sahalteaaefawlndiekalt araialan, da •Ich dia uranafraquana dar Tranaiatoran voll auenUtaan IMBt. Kbanao wird auan dia Fraquanaatabilltttt gacantlbar Sohwankunean dar gpaiaaapawmmg aahr cut·
Tür dia KrlltMtarvne dar Arbaltavaiaa daa in Fie. 2 dargavtalltan Stauaroaalllatora anhand dar Fi^, 2 a - 2 t •al aagasuMMaa» daß im Zaitpunkt tj dar Transistor T 21 garada laitand ^avordan aal· Jm Kollaktor daa Translator· T 21 antataht dann aln negativer Spannuneaeprung, dar auf 41a Baal· daa TvaaaMara T 22 Übertragen wird· Bar Tranai« •tar T 22 ta* als emitterfolger geeohaltet, sein IaIttorpateeitlal wird al·· ebenfalls negativ· Dar an da« fcaltter· wldarstsjid It 24$ da· Transistors T 2Λ auftretende negative Spaamngaprttae «alangt über da« Keadanaior C 21 an dan !«itter 4φ· Translstere T 21, dar dadnreh neeh weiter aas« gesteuert wird, Bar Yergang ist als· regenerativ.
Über da« Kellekterwiderstamd ■ 22 des Traaslsters T 21,
44M Trsjisistar T 21 seibat ««d 4a* BMitterwideratand B H daa Traaaistera T MM keeat ·· tm einer Mifladang des le«- 4aaaate«· e 21· Sebald aleli 4mr Ka«da«sator C 21 «af die Slg«aJla««««««g ti a«fg*la4en hat, ■!■» 4er ttre« 4arek 4ea
BAD
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Kollelctorwlderatand R 22 wieder ab· Im Zeitpunkt t£ wird deabalb daa Kollektorpotential für den Tranaiator T 2t wieder poaitiver» waa eich gleioheinnig auf die Baala und den Emitter dea Tranaiatora T 22 überträgt.
Der peaitive Spannungaaprung wirkt Über den Kondenaator C 2t auf den Emitter dea Tranaiatora T 23 und unter» attltat die Abnahme dea Stroiaflusaea durch don Tranaiator T 21· Der Kreleproseß let alao regenerativ«
über den Emitterwideretand R 25 dea Tranaiatora T 2t und den Tranaiator T 22 koamt ea au einer Entladung dea Kondenaatora C 2t * bla dae Emitterpotential dea Tranaiatora T 2t im Zeltpunkt t« daa Baaiapotential dieaea Tranaiatora erreicht· Van dieaeta Augenblick an geht der Tranaiator T 2t wieder in den leitenden Zustand Über« und der Kippvorgang für den geaamtcn Multivibrator wiederholt eich·
Daa Taatverhültnia dea Multivibrator let im weaentliohen durch die Eaitterwideretftnde B 25 und B 26 beetimmt· Die Oaaiilatorfrequens dagegen Utßt eich durch änderung dea KapaasitHtawertee dea variablen Kondenaatora C 2t über eine» großen Bereich hinweg durehetinmen·
Der ala Emitterfolger geeohaitete Tranaiator T 23 dien« lediglich daau, den Vlderetaxd de« Multivibrator· auf einen kleinen A«agaa«awlderetand au transformier«·· damit eieh eine große Anaahl von Verbrauchern an dem Steu«· eroealllater ansohlleOen IMOt. Der Kamdeaeator C 22, «ie Diode D 2t UAd «er ihr parallel liegende Videretamd B 28 •teilen lediglich die Beslehmng da· Auagangaalgnala ^mum de· Steueroealilatora aum Maaaapotential her·
Beautat wmn für die Tranaiatorea t 21 und T Il Trasiai·
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stören mit einer Transitfrequen* fT von 500 HHb, also bei-βpiβleweis· Transistoren dar Type 2 N 708, so lassen sieh mit dem in Fig. 2 dargestellten Steuerossiilator Anstieg*» und Abfall»eiten (1O - 90 f) von sirka 15 Nanoaekunden erzielen· Bei einer praktisch ausgeführten Schaltung gemllß Fifi. 2 hatten in Verbindung mit Transistoren T 21 und T 22 dieser Type die Widerstände folgende Werte« B 21 200 0hmv R 22 370 Ohm, R 23 5*8 kOhm, R 2** 2,5 kOnra, F 25 1.0 kOhe, R 26 1,5 kOhn und R 27 1*0 kOha.
Die in Fig. 3 dargestellte Vercogerungaschaltung hat als Hauptbestandteil eine sogenannte Step-Recovery-Diode oder Speicherschaltdiode, die eine epitaxial© Siliziumdiode .«alt abruptem Dotierungeprofil darstellt. Eine sol» ehe Diode zeichnet sich dadurch aus, daß ihre Xrapedans bei« "Übergang von Durchlaß· in den Sperrbetrieb sprunghaft von einem sehr niedrige» Wert in der Größenordnung von 1 0hm auf einen sehr hohen Wert in der Größenordnung von 1 MOhm Übergeht»
Solange diese Diod® in Durchlaßrichtung vorgespannt 1st, speichert sie in der unmittelbaren Umgebung der Sperrschicht, vo auf die Minorität»ladungsträger ein Versttgerungsfeld einwirkt, Ladung· Wird mm die Spannung der Diode von der Durchlaßricht^ae um dä# Sperrichtung umgeschaltet« so bleibt die Mode s© äcsr·© leitend, bis die gesamte gespeichert® Ladung abgQL . igö äs&0 worauf dann die Impedanz abrupt «inimmt und der Stroe, der in der Diode flieOt, la einen anderen Schaltungssweig umgeschaltet werden kann· Si« Sehaltseit einer solchen Diode ist im «resentliehen von ihrem Dotierungsprof 111 vom der Meng· der gespeichertes, Ladung und von passiven parasit!- ran Bl «»enteil abhängig« J* nash Dioden typ sind Sehalt selten sviaehen 85 und 500 ps
Dl« In FIg9 3 dargestellte VerBOgerungssehaltuag
ΒΑΘ ORIGINAL 009885/183 1
liegt in einem der drei Kanäle KI, K II und IC III von Fig. I9 si· erholt also an ihrem Eingang das Ausgangsaignal des Steuerossillators SO, also beispielsweise des in Flg. 2 dargestellten Multivibrators, «ugeführt. Der Transistor T 31 in Fig. 3 ist als Emitterfolger geschaltet und belastet daher den Steueroscillator nur wenig. Die Step-Recovery-Diode SRD in Fig. 3 wird durch einen einstellbaren Gleichstrom in Durchlaßrichtung vorgespannt. Die in ihrer Induktiv!tut regelbare Spule L 31 integriert den Eingangsioqpuls für die VerssBgerungssehaltung von Fig. 3, so daß der Step-Recovery-Diode SRD ein sägesahnföroiger Impuls «ugefuhrt wird. Der gesamte Schaltungsaufbau wirkt also der Tendene der Step-Recovery-Diode SRD aur Assplitudenabnahme der Ausgang-sspannung U bei Ansteuerung mit einem Recht eckitnpui* mit steigendem Gleichstrom entgegen, da nit dem Gleichstrom auch der Spannungsabfall in der Diode selbst steigt· Bei entsprechender Dinensionierung der einselnen Schaltung sei einen te bleibt die Ausgangs spannung V1n,- der Versögerungs schaltung von Fig· 3 über einen Bereich von etwa 100 na konstant·
Die in ihrer Induktivität regelbare Spule L 31 dient außerdem der Isolierung der Step-Recovery-Diode SRD gegen· Über de« Transistor T 31, am sie für den von dieser Diode erzeugten steilen Isqpuls einen «ehr groBen Widerstand darstellt· Die Rückwirkung smf des Eingang der Veraugerungasehaltusig 1st also vemaehlltseigbar, so daß sieh eehr viele solcher Schaltungen parallel aneinander von eines einsigen steuerosaillator 10 ttnabhMngig voneinander ansteuern lassen· Der Schaltaeltpwuüct für die 8tep-Reeovery-Diode 8RD 3.ItOt «iah durch drei Parameter bestisMea, albs» lieh durch Änderung der Flankensteilheit und der Amplitude des XingangsietpvJLses der Tera»gerua«sechaltiuv Mit Hilfe de· Widerstandes ft 31, dterch Xaderumg der Imduktlvltat der Spwle L31 oder dureh Xnderung «es die Terspansuag der
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Step-Recovery-Diode SRD liefernden Glelchatrom·β nit Hilf· d·· regelbaren Widerstandes R 32·
Bei der in Fig. k dargestellten !«pulaforaeratufe liegen der Schaltung S und dl« Gl«iehapannuneaquelle VQ •inpolig auf Maeaepotential und eind alt ihre« Jewell· anderen FoI an ein· Laufseitleituner »it der Laufseit γ"und de« L«itungawld*retand Z angesehloaaen· Die Vi der at linde S L. und R E dienen «la Lastwiderstand baw. ala AbschluO-widerstand für die Laufseitleitung· Bei hinreichend nieder ohmiger Ausführung des Sehalter· beateht keine Bedingung für dl· Ortiße de· Laatwideratandea B^ 1« Vergleich BU der Iepedans Z der Laufseitleitung. Ala Schalter 8 kann ein Transistor in Knitter· oder Baalaaehaltang Tor· geaehes) sein» vobel la «raten Falle ala niederohmiee Entladun^aatrecke die Kollektor-Emitter-Streeke und Im av«iten Fall· dl· Kellektor-Baala-Streeke dea Tranalatora dient· Dabei wird die Iapulaforaeratufe -von der «teilen lapulaflanko der T«ra<5gerunKaaehaltun£ an«··teuert· Je na«h d«ai L«itHthi6k«lt»typ d«a al« Schalter v«rw«nd«t«n Traneistor· «rhlllt «an an Cntlad«wid«r«tand Βχ bosogen a»f das Ma«««iK>t«ati«l negative oder poaitlve !«pulae dar Dauer 2 ~, wobei npn«Traa»i«toron su n«gativ«n and wnp· Tranaiatorea ■« s««ltlT«n I«pula*n ftthi
Zn linsMi der Erfindung ««vorragt ist dl· Verwandtina; •la·« Tranalator« 1« Basisschaltung al« Sohalter, 41« «nt* •pr««h«nden 8oaalt»il4«r für afo· baw· für pnp-Translsto· r«a find— sieh ia Vi«T· k a bsw· k b·
Anflerda« hWaatn bei der Irfladttng «earere derartig« I««al«f«r««r«taf«a «nf «inen gsnslnsa—ji Lastwid«rstaad arbeit·« «jmI in Ibjpig·« «arall«! su«lna««er ang«orda«t w«rd«at wl· «ft·« 1« Fig· I» · dargestellt lat, wobei aleb •lie ve· «en «iaael»·« Xa^uIaf«r««
BAB ORIGINAL 009885/1831
gangssignale additiv überlagern· Iapulse gleicher Polarttut «erden mit Hilf· von Dioden DI gegenseitig entkoppelt» Impulse verschiedener Polarität s. B. durch in Basisschal· tung betriebene Transistorstufen·
Dia BiocJen DS dienen tür Gleichspannun^sarafUnrung, die Zenerdioden ZD tür Verschiebung dee Kollektorpotentlals.
Wesentliche Vorteile der verwendeten Schaltung mit einen Transistor als Schaltor gegenüber Schaltungen« die ■· B. Quecksilberschalter oder Lawinentransistoren sur !«pulserzeugung verwenden» sind die hohe Folgefrequens und absolute Zitterfreiheit der erseugten Nanosekundenlnpulse« Außerdem lH0t sieh die Amplitude der Xsipulse kontinuiorlioh von 0 Volt bis au einer maxiealen Spannung» die von der Durchbruohspannune des Transistor· abhHngig ist» regeln· Die Verwendung von Hechfrequen»-DibBpftuieegliedem and Hochfrequens>>Sehaltem erübrigt sieh sosilt·
Sin Blockschaltbildt das den Aufbau eines erfindangagemäßen Itapulsgenerators als Ganses veranschaalleht» ist in I"ig« 5 dargestellt, die auflerdew noch welter· «tr Asvsteusrmg und Überprüfung eines solchen Generator· die« ■•ade Bauteil· enthalt.
BAW ORIGiNAL
009885/1831

Claims (1)

  1. Belegexemplar Darf nicht qeändett werden
    Patentanspruch·
    1· Impulsgenerator zum Erseugen von Impulsfolgen Im Nanoeekunrienberelch mit mehreren parallel zueinander an einen Steuerossillator angeschlossenen Kanälen, von denen Joder eine Impul«fonner·tufe «um Umwandeln von Steuerimpulsen la Ausgangs irapulse vorgegebener Form enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Kanal der jeweiligen Impul»formerstufe eine Ver»ögerungsschaltung nit Flankenverstellerungswirkung vorgeschaltet let·
    2. Itapulegenerator nach Anspruch 1« dadurch gekennzeichnet* daß als Steueroesillator ein Rechteckinipul«generator vorgesehen let.
    3« Impulegenoa'&tor »laote. Anspruch 2, dadurch gekenn-
    selchnet( daß «S®r M^hS^ ^emnflm^mimgmnmTmtoT ein koppelter «stabiler :.· -: ftsl^äferatos· i«e%«
    hm lapulageneratos9 Baeh eitsen der Anspruch« 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die V«r*$§&»rui&gseel»altungen Jeweils mindestens eine Stsp^leeerFS^^^Oiode enthalten.
    5· i*palmg;®i&®imtm' mgsMM M&ep~i: ; da-thasfch gekenn-
    seiebnet, daß d«sr ätsg^Sseo^espy^ßlev:.. u 'rf.vaisaietor vor·» S«eehaltet 1st, dose@@ Basiezweis einen r*e«lt»area Widerstand enthalt.
    6, Impulsffciaerftt®r mach Anspruch k, dadurch eekenn* seichnet« dsJS der St«p»m««over3r->Dlode ein Transistor vor»
    let, dessen E«it*ers«felg «laen recslbaren Vtsnthllt»
    0098857 183t ' «aä OMQINM.
    7· Impulsgenerator nach Ansprach &t dadurch gekennzeichnet, daß dar Step-Recovery-Diode «in« Spule mit vor« änderbarer Induktivität vorgeschaltet iet.
    8« !»pulsgenerator nach einem der Anaprttche 1 bie 7 t dadurch gekennzeichnet, daß die Iiapulsfonner stufen Jeweils eine Koaxialleitung und einen Transistorschalter für deren Entladung enthalten«
    9· Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 hie 7 t dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsformerstuf en jeweils eine gedruckte Streifenleitung und einen Transistorschalter für deren Entladung enthalten·
    10» Impulsgenerator nach Anspruch 8 oder 9 mit mehreren an einem gemeinsamen Lastwiderstand angeschlossenen Impulaformerstufen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Impuls former stufen über eine eigene Diode mit jeweils eine» χοή mehreren Yerswoigun?rspunkten verbunden ist, von denen Jeder Jeweils Über einen Transistor in Basisschaltuner dem gemeinsamen Lastwiderstand in Verbindung steht.
    In Betracht gegorene Druckschriftent
    6) Ναοί· Instr. Methods jfc£ (1966)ι Seyfried DeiWe, Ein schneller Dreifach-I«pule-6enerator.
    7) Fräserj Vith Pulse Generator Using Avalandehe Transistors and Charge-Storage Diodest
    Nucl. las tr· Methode <t£ (1966)
    009885/183 1 BAS
    /β
    Leerseite
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NL (1) NL7009264A (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2659847A1 (fr) * 1990-03-21 1991-09-27 Ardiot Jean Pierre Distributeur de fluide pour l'hygiene bucco-dentaire.
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