DE2013493A1 - Circuit arrangement for correcting the duty cycle of a pulse train - Google Patents
Circuit arrangement for correcting the duty cycle of a pulse trainInfo
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Description
■- ■ ■ 2Θ134§3■ - ■ ■ 2Θ134§3
Patentanwälte Dipl.-Ing. R Weickmann, «Patent attorneys Dipl.-Ing. R Weickmann, "
. H.WeICKMANN, DIPL^PHYS-Dr-K-FINCKE. H.WeICKMANN, DIPL ^ PHYS-Dr-K-FINCKE
, Dipl.-Ing. EA-Weickmann^Dipl.-Chem. B. Huber, Dipl.-Ing. EA-Weickmann ^ Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN8 MUNICH 86, DEN
POSTFACH 860 820PO Box 860 820
3JEKO)RQKIX, IKC. Λ ·3JEKO) RQKIX, IKC. Λ ·
1415Q S. W, Karl Braun Driye1415Q S. W, Karl Braun Driye
Schaltungsanordnung zur Korrektur . des Tastverhältnisaes:, .Circuit arrangement for correction. of the duty cycle : ,.
einer Impulsfolgea pulse train
Bs gibt viele Beispiele dafür, daß an den Eingang einer komplexen elektronischen Schaltung ein Signal gelangt, welches wegen mangelhafter LastanpasBung oder aus anderen Gründen gestört ist* Die Störungen können harmonischer Art sein, so daß das Signal eine Wellenform hat, welche zeitweise in Bezug auf die Nullachse oder einen Mittelwert unsymmetrisch ist. Für einige Anwendungszwecke ist I es wünschenswert, wenn nicht sogar notwendig, daß eine vorgegebene Wellenform symmetrisch bleibt oder ein Tastverhältnis von 50 ^ beibehält. Diese Forderung besteht beispielsweise für manche Schaltzwecke. Ein Beispiel dafür, daß 50 °/o Tastverhältnis gewünscht sind, liegt beim Betrieb eines Gegentaktmodulators oder eines Synchrondetektors vor. Ein als Träger verwendetes unsymmetrisches Signal wirkt auf eine Schaltung so, daß die Seitenbandinformation nur ungenau wieder gewonnen wird.There are many examples of a signal at the input of a complex electronic circuit which is disturbed due to inadequate load adjustment or for other reasons Zero axis or a mean value is asymmetrical. For some applications it is desirable, if not necessary, that a given waveform remain symmetrical or maintain a duty cycle of 50 ^. This requirement exists, for example, for some switching purposes. One example that 50 ° / o duty cycle are desired, there is the operation of a balanced modulator or a synchronous detector. An asymmetrical signal used as a carrier acts on a circuit in such a way that the sideband information is only inaccurately recovered.
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Eine bekannte Schaltung zur Korrektur des Tastverhält- v'r nisses einer Eingangs-Impulswellenform enthält eine LC-Schaltung, die auf die Eingangs-Impulswellenforra abgestimmt ist. Diese IC-Schaltung hat eine beachtliche hohe Güte Q. Eine solche Schaltung sorgt für die notwendige Korrektur der gestörten Impulswellenform dadurch, daß ile eine Sinuswelle mit der spezifischen Impulsfrequenz erzeugt, welche ein Tastverhältnis von 50 i» aufweist. Diese Schaltungstype ist jedoch nur bei ihrer Resonanzfrequenz wirksam und muß jedes Mal auf die Signalfrequenz abgestimmt werden. Wenn darüber hinaus die Güte Q der Schaltung so gewählt wird, daß eine beachtliche Korrektur eintritt, so tritt eine Phasenverschiebung auf, welche variieren kann, wenn die Schaltung abgestimmt wird oder wenn sich die Frequenz ändert. Wenn eine solche Schaltung nur bei einer einzigen Frequenz verwendet wird, so müssen sowohl die Kapazitäts- und Induktivitätseleraente als auch die anderen erforderlichen Schaltungselemente innerhalb sehr geringer Toleranzwerte gehalten werden. Das macht die Schaltung teuer.A known circuit for correcting the pulse duty v 'r Nisses an input pulse waveform includes a LC circuit which is tuned to the input Impulswellenforra. This IC circuit has a remarkably high quality Q. Such a circuit provides the necessary correction of the disturbed pulse waveform in that ile generates a sine wave with the specific pulse frequency, which has a pulse duty factor of 50 i » . However, this type of circuit is only effective at its resonance frequency and must be tuned to the signal frequency each time. Furthermore, if the Q of the circuit is chosen so that a considerable correction occurs, a phase shift occurs which can vary as the circuit is tuned or when the frequency changes. If such a circuit is only used at a single frequency, then both the capacitance and inductance elements as well as the other required circuit elements must be kept within very small tolerances. That makes the circuit expensive.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Korrektur des Taatverhältnisses einer Eingangs-Impulswellenform ohne die Verwendung einer Resonanzschaltung erreicht und ohne daß enge Toleranzen für die Werte der einzelnen Komponenten vorgeschrieben sind. Die erfindungsgemäßeSchaltung enthält Integrationsmittel, vorzugsweise einen Kondensator, mit Hilfe dessen die Impulse des Impulszuges eine im wesentlichen dreieckige Form erhalten. Die Dreieckimpulse steigen während·ihrer relativ positiven Phasen in einer vorgegebenen Richtung an und fallen während der relativ negativen Phasen. Die Dreieckwellenform ist gekennzeichnet durch einen Mittelwert, der den aus Dreiecken bestehenden Wellenzug in gleiche Zeitinter-According to the present invention, correction of the ratio of an input pulse waveform is achieved without the use of a resonance circuit and without requiring tight tolerances on the values of the individual components. The circuit according to the invention contains integration means, preferably a capacitor, by means of which the pulses of the pulse train are given a substantially triangular shape. The triangular pulses rise in a predetermined direction during their relatively positive phases and fall during the relatively negative phases. The triangular waveform is characterized by a mean value that divides the wave train consisting of triangles into equal time intervals.
ORlQIHAL INSPECTEDORlQIHAL INSPECTED
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tv' 'iff'tv '' iff '
valle -teilt«! P©r Aub Dreieckimpulsen bestehende Wellenzug wi^d einer ,Ausgangsschaltuug zugeführt, welche das. Ausgangsßignal. ändert, wenn die Rechteckiinpulse .den Mittelwert.kreuzen.^ die Kreuzungspunkte des Mittelwertes meinen gleichen Abstand voneinander haben, wird ein Ausgabe-Impuls, zug erzeugt* der ein Tastverhältnis von 50 # hat·, ^ ■-.-., - -. ■ ·. valle -shares «! P © r Aub delta pulses existing wave wi ^ d fed to a, Ausgangsschaltuug which the. Ausgangsßignal. changes when the square pulses .cross the mean value. ^ the crossing points of the mean value have the same distance from one another, an output pulse is generated, train * which has a duty cycle of 50 # ·, ^ ■ -.-., - -. ■ ·.
Sowohl der Eingangsteil, der die Integrationsmittel steuert als auch der Ausgangsteil der Schaltung, welcher zuiDi Empfang des Dreieck-Impulswellenzuges dient, enthalten wünschenswerterweise Begrenzungsmittel zur Erzeugung I von Rechteckimpulsen am Ausgang der Schaltung. Die Begrenzüngömittei im Eingangsteil speisen die Integrationsmittel , die■- wie bereits erwähnt - vorzugsweise von einem Kondensator gebildet sind, mit einem Strom der den Kondensator linear auf- und entlädt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die Begrenzungsmittel in Differentialschaltung betriebene Transistorverstärker, welche den Strom synchron in Bezug auf die Änderungen des Eingangs-Impulszuges an den zuvor erwähnten Kondensator anschalten bzw. von diesem abtrennen. Durch die Begrenzungemittel der Ausgangsschaltung wird eine Rechteckwelle mit einem Tastverhältnis von im we sentliehen 50 # erzeugt. Diese Rechteckwelle 1st geeignet,■'' \ ' einen Gegentaktmodulator öder eine ähnliche Schaltung zu steuern«Both the input part, which controls the integration means, and the output part of the circuit, which is used to receive the triangular pulse wave train, desirably contain limiting means for generating square-wave pulses at the output of the circuit. The limiting means in the input part feed the integration means, which - as already mentioned - are preferably formed by a capacitor, with a current which linearly charges and discharges the capacitor. According to a preferred embodiment of the invention, the limiting means contain transistor amplifiers operated in a differential circuit, which switch the current on and off from the aforementioned capacitor in synchronism with respect to the changes in the input pulse train. The limiting means of the output circuit generate a square wave with a duty cycle of essentially 50 #. This square wave is suitable for ■ '' \ 'to control a push-pull modulator or a similar circuit «
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Korrektur des Tastverhältnissee eines Impulswellenzuges anzugeben, welche relativ unempfindlich gegen Änderungen der Eingangefrequenz irfc.The present invention is based on the object a circuit for correcting the duty cycle of a Indicate impulse wave train, which is relatively insensitive against changes in the input frequency irfc.
Die erfindungagenäße Schaltung soll aöglichat ökonoxniaoh aufgebaut sein und keine strengen Anforderungen an dieThe circuit according to the invention is intended to be able to use it be structured and no strict requirements for the
INSPECTEDINSPECTED
109808/1701 .109808/1701.
Toleranzwerte der einzelnen Komponenten stellen.Set tolerance values for the individual components.
Ferner soll die erfindungsgemäße Schaltung im Zusammenhang mit einer Begrenzungsschaltung so ausgebildet sein, daß sie zur Steuerung eines G-egentaktmodulators oder einer entsprechenden Schaltung geeignet ist.Furthermore, the circuit according to the invention should be designed in connection with a limiting circuit in such a way that that they are used to control a single-cycle modulator or a corresponding circuit is suitable.
Weiterhin soll die erfindungsgemäße Schaltung eine konstante und vorbestimmte Phasenverschiebung aufweisen.Furthermore, the circuit according to the invention should have a constant and predetermined phase shift.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung zur Korrektur des Tastverhältnisses eines Impulswellenzugea;Fig. 1 is a block diagram of the circuit according to the invention for correcting the duty cycle of a Pulse wave train a;
Fig. 2 eine schematieche Schaltanordnung gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 1;2 shows a schematic circuit arrangement according to the block diagram according to Fig. 1;
Fig. 3 eine Darstellung von Impulswellenzügen, wie sie bei der erfindungsgemäßen Steltungsanordnung auftreten. FIG. 3 shows a representation of pulse wave trains as they occur in the position arrangement according to the invention.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung zur Korrektur des Tastverhältniases einer Impulsfolge weist einen Begrenzer 10 zur Aufnahme einer gestörten, im allgemeinen unsymmetrischen Eingange-Impulβwellenform auf· Der Begrenzer treibt einen Integrator 12 mit einen im wesentlichen rechteckförmigen Strom, welcher unsymmetrisch in Zeltkoinzidenz mit der Eingangs-Impulswellenfonn 1st· Der Integrator 12 spricht auf die Reohteoklapulse dadurch an, daß er im wesentlichen Dreieokimpulse erzeugt· Solange beispielsweise die Rechteckimpulse am Ausgang des Begrenzers 10 in Bezug auf die Nullachse der RechteckimpulseThe circuit arrangement shown in Fig. 1 for correcting the duty cycle of a pulse train has a Limiter 10 for recording a disturbed, in general unbalanced input pulse waveform on · The Limiter drives an integrator 12 with an essentially rectangular current, which is asymmetrical in Tent coincidence with the input pulse waveform 1st The integrator 12 thereby responds to the Reohteoklapulse suggests that it produces essentially three-wave pulses As long as, for example, the square-wave pulses at the output of the limiter 10 with respect to the zero axis of the square-wave pulses
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positiv sind, erzeugt der Integrator 12 ©in relativ linear graduell ansteigendes Ausgangssignal* In der relativ negativen Phase der Hechteckirapulse fällt das Ausgangssignal des Integrators 12 graduell von dem Wert aus ab, der zuvor erreicht wurde«. Die sich so ergebende Wellenform ist durch einen Mittelwert gekennzeichnet, welcher den Impulszug in im wesentlichen gleiche Zeitintervalle teilt»are positive, the integrator 12 © generates a relatively linear, gradually increasing output signal * In the relatively negative Phase of the Hechteckirapulse, the output signal of the integrator 12 gradually falls from the value which was previously reached «. The resulting waveform is characterized by a mean value, which the pulse train in substantially equal time intervals Splits"
Die Dreieekimpulse werden eines Ausgangebegrenzer 16 über eine Wechselstroiakoppltmgssehaltung 14 zugeführt<, Die Weehselstrorakopplungsschaltimg überträgt an den Begren=- I zer 16 nur den Wechselstromanteil des lapulszuges, während die Gleichstromkomponente "blockiert wird* Der Begrenzer 16 ist so ausgebildet j daß er ein positives oder negatives Ausgangssignal erzeugtf je nachdem, ob an seinem Eingang ein in. Bezug auf die Uullaohse positives oder negatives Signal liegt« Das Ergebnis der Verwendung einer Wechsel·» stromkopplungssohaltung 14 ist, daß der Mittelwert desThe triangle pulses are fed to an output limiter 16 via an alternating current coupling circuit 14. The alternating current coupling circuit transmits to the limiter 16 only the alternating current component of the pulse train, while the direct current component is blocked * The limiter 16 is designed so that it is a positive or negative one Output signal generates f depending on whether at its input there is a positive or negative signal in relation to the Uullaohse. The result of using an alternating current coupling 14 is that the mean value of the
nc λ
Dreieckimpulezuges man von der Nullachse des Begrenzers
16 abhängt und daß der Begrenzer 16 konsequent nach gleich
langen Zeitintervallen umschaltet· Auch die als Ergebnis
der Integration auftretende PkassnverSchiebung ist Im wesentlichen
konstant und beträgt etwa 90°· Darüber hinaus * ist die Schaltungsanordnung tm wesentlichen unempfindlich
gegen Frequenzänderungen des dem Begrenzer 10 zugeführten Eingangssignalesβ Wenn die Schaltung vorwiegend mit einer
frequenz betrieben wird, so sind die Anforderungen an
die Schaltungspärameter nicht kritisch. Die Schaltung
kann deshalb relativ ökonomisch, d«. h, mit einem relativ großen ÜJoleranzbereich für die einzelnen SchaltumgskoiBponenten
konstruiert v/erdene Eine wirksame Beeinflussung
der Sastverhältnis-Korrekt-ur tritt dabei nicht ein· nc λ
Dreieckimpulezuges is dependent on the zero axis of the limiter 16, and that the limiter 16 consequently switches to equal length time intervals · Also as a result of integration occurring PkassnverSchiebung is substantially constant and is about 90 ° · Moreover, * the circuit arrangement tm substantially insensitive to frequency variations of the input signal β fed to the limiter 10. If the circuit is operated predominantly at one frequency, the requirements placed on the circuit parameters are not critical. The circuit can therefore be relatively economical, ie. h, constructed with a relatively large tolerance range for the individual shifting components e There is no effective influence on the duty cycle correction
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In Fig. 2 ist air.6 Ausfühnsngsforni der erfindungsgemäßen Schaltanordnung dargestellt, die im wesentlichen dem Blockschaltbild nach Fig. 1 entspricht. Die Schaltanordnung ist als G-egentaktschal tong ausgebildet; es versteht eich jedoch, daß auch eine Eintaktschaltung verwendet werden kann. Die Gegentaktachaltung ist hinsichtlich der Temperaturkoeffizienten der einzelnen Komponenten vorteilhaft, da sich die Parameteränderungen 139:1 dieser Schaltung im wesentlichen kompensieren. Auch die Übertragung des NullweriöB bei den: Wechsel der Signalpolarität 1st bei einer G-egentalrtsehalt-utig bees er· Ferner ist das Schaltverhalten in Bezug auf die Ausgangsstufe günstiger· In Fig. 2 is air.6 Ausfühnsngsforni the invention Switching arrangement shown, which corresponds essentially to the block diagram of FIG. The switching arrangement is designed as a synchronized switch; it understands However, it is true that a single ended circuit is also used can be. The push-pull circuit is in terms of Temperature coefficients of the individual components advantageous, since the parameter changes are 139: 1 of this circuit essentially compensate. Also the transmission of the NullweriöB with the: Change of the signal polarity 1st in the case of a general bees he · Furthermore, that is Switching behavior more favorable in relation to the output stage
Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung besteht der Si Fig. 1 mit der Besugsaahl 10 bezeichnete Begrenzer vorteilhafterweise aus zwei 'üransistoren 18 und 20, die in Differentialschaltung geschaltet sind· Die Basis des Transistors 18 ist mit äeva Eiagangeansclilaß 22 verbunden· Zwischen den Eingangsanschluß 22 und Masse wird eine Eingangssignalapannung β. galegt· Die Basis des Transistors 20 liegt an Masse· Die Emitter der !Transistoren 18 und 20 sind miteinander verbunden und über einen Widerstand 24 mit einem relativ großen Widerstandswert an eine negative Spannung gelegt. Über diesen Widerstand wird dem einen oder dem anderen der iransistoren ein relativ konstanter Strom zugeführt, je nachdem, ob die Eingangsspannung e.. in Bezug auf Masse positiv oder negativ ist. Wenn die Eingangsspannung e^ in Bevug auf Masse positiv ist, so fließt der Strom durch, den Widerstand 24 im wesentlichen durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Translators 18· Wenn auf der anderen Seite die Eingangeepannung e. in Bezug auf Masse negativ 1st, so fließt der relativ konstante Strom aus dem Widerstand 24 im wesentlichen völlig durch die Kollektor-Emltter-Streoke des Transistors 20· Die Transistoren 18 und 20In the circuit shown in FIG. 2, the limiter designated by the reference number 10 advantageously consists of two üransistors 18 and 20 which are connected in a differential circuit. The base of the transistor 18 is connected to the Eiagangeanclilass 22 22 and ground becomes an input signal voltage β. Galegt · The base of the transistor 20 is connected to ground · The emitters of the transistors 18 and 20 are connected to one another and connected to a negative voltage via a resistor 24 with a relatively high resistance value. A relatively constant current is fed to one or the other of the transistors via this resistor, depending on whether the input voltage e .. is positive or negative with respect to ground. When the input voltage e ^ is positive in relation to ground, the current flows through the resistor 24 essentially through the collector-emitter path of the translator 18. When on the other hand the input voltage e. is negative with respect to ground, then the relatively constant current from the resistor 24 flows essentially completely through the collector-emltter-Streoke of the transistor 20 · the transistors 18 and 20
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bilden daher ein Stromschalter-Paar oder einen Begrenzung s schalt er, der durch Hull schaltet,, wobei ein relativ konstanter Strom geschaltet wird, wenn die Eingangsspannung die Uullachse kreuzt. therefore form a current switch pair or a limit switch that switches through Hull, being a relative constant current is switched when the input voltage crosses the zero axis.
Der Kollektor des Transistors 18 ist" mit dem Yerbindungspunkt 26 zwischen einem Widerstand 28 und einem Kondensator 30 verbunden. Der Widerstand 28 und der Kondensator 30 sind zwischen einer positiven Spannung und Masse in Serie geschaltet. Der Widerstandswert des Widerstands 28 ist relativ groß und im wesentlichen gleich dem Wert des Widerstands 24, so daß er eine Stromquelle | für einen relativ konstanten Strom bildet. Der Kollektor des Transistors 20 liegt an dem Yerbindungspunkt zwischen einem Widerstand 34 und einem Kondensator 36. Der Widerstand 34 und der Kondensator 36 liegen zwischen einer positiven Spannung und Masse in Serie. Der Widerstand 34 wiederum hat einen vergleichsweise großen Widerstandswert. Die Zeitkonstante der Schaltung, die aus dem Widerstand 28 und dem Kondensator 30 gebildet ist, oder die Zeitkonstante der Schaltung, die aus dem Widerstand 34 und dem Kondensator 36 gebildet ist, können.in der Größenordnung der Periodenzeit der Eingangsimpulswellenform liegen, vorzugsweise aber sind sie größer. DieJfeitkonstante aus dem Widerstand 28 und dem Konden- i sator 30 oder die Zeitkonstante aus dem Widerstand 34 und dem Kondensator 36 lag bei einem praktischen Beispiel in der Größenordnung von 2 bis 10 mal der Periodenzeit der Eingangs-Impulswellenform. Die aus dem Widerstand 24 und einets der Kondensatoren gebildete Schaltung hat eine ähnliche Zeitkonstante.The collector of transistor 18 is "connected to junction 26 between resistor 28 and capacitor 30. Resistor 28 and capacitor 30 are connected in series between a positive voltage and ground. The resistance of resistor 28 is relatively large and substantial equal to the value of the resistor 24, so that it forms a current source for a relatively constant current. The collector of the transistor 20 is at the junction between a resistor 34 and a capacitor 36. The resistor 34 and the capacitor 36 are between a positive voltage and ground in series. Resistor 34 in turn has a comparatively large resistance value. The time constant of the circuit formed by resistor 28 and capacitor 30, or the time constant of the circuit formed by resistor 34 and capacitor 36, can be in the order of magnitude of the period time of the input pulse waveform but they are preferably larger. DieJfeitkonstante of the resistor 28 and the condensate i sator 30 or the time constant of the resistor 34 and the capacitor 36 was at a practical example of the order of 2 to 10 times the period time of the input pulse waveform. The circuit formed by resistor 24 and one of the capacitors has a similar time constant.
Die Kondensatoren 30 und 36 bilden zusammen mit den Widerständen 28 und 34 einen Gegentaktintegrator, der dem als Block dargestellten und mit der Bezugszahl 12The capacitors 30 and 36 form together with the Resistors 28 and 34 a push-pull integrator, which is shown as a block and with the reference number 12
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bezeichneten Integrator in Pig. 1 entspricht. Ea versteht sich wiederum, daß auch eine Einteaktschaltung mit nur einem Widerstand und einem Kondensator verwendet werden kann. Eine solche Eintaktschaltung kann beispielsweise allein aus dem Widerstand 28 und dem Kondensator 30 gebildet werden. In diesem Fall würde der Kollektor des Transistors 20 nur an eine positive Spannung gelegt werden. Die in Differentialschaltungen betriebenen Transistoren 18 und 20 eignen sich jedoch vorzüglich als Begrenzungs s chaltung·designated integrator in Pig. 1 corresponds. Ea understands turn that also a one-act circuit can be used with only one resistor and one capacitor. Such a single ended circuit can, for example be formed solely from the resistor 28 and the capacitor 30. In this case the collector would of the transistor 20 can only be applied to a positive voltage. The operated in differential circuits However, transistors 18 and 20 are ideally suited as limiting circuits.
Die Kondensatoren 38 und 44 in Fig. 2 bilden zusammen mit den Widerständen 42 und 48 eine Wechselstromkupplungsschaltung, die dem in Fig. 1 dargestellten und mit der Bezugszahl 14 bezeichneten Block entspricht. Der Kondensator 38 koppelt in Fig. 2 den Punkt 26 an die Basis des Transistors 40 an. Der Transistor 40 bildet zusammen mit dem Transistor 46 einen Teil der Ausgangsbegrenzerschaltung. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 38 und der Basis des Transistors 40 ist über einen Widerstand 42 an Masse gelegt. Der Widerstand 42 wiederum hat einen relativ hohen Widerstandswert. Ähnlich ist der Verbindungspunkt zwischen der Basis des Transistors 46 und dem Kondensator 44 über einen Widerstand 48 an Masse gelegt. Der Widerstand 48 hat ebenfalls einen relativ großen Widerstandewert. Die RC-Zeitkonstanten der Widerstands-Kondensator-Kombinationen 38 - 42 und 44 - 48 wählt man zweckmäßigerweise relativ groß im Vergleich zu der Periodenzeit des Eingangssignales·Capacitors 38 and 44 in Fig. 2, together with resistors 42 and 48, form an AC coupling circuit, which corresponds to the block shown in FIG. 1 and denoted by the reference number 14. The condenser 38 couples point 26 in FIG. 2 to the base of transistor 40. The transistor 40 forms together with the transistor 46 part of the output limiter circuit. The connection point between the capacitor 38 and the base of transistor 40 is through a resistor 42 connected to ground. The resistor 42 in turn has a relatively high resistance value. The connection point is similar connected between the base of the transistor 46 and the capacitor 44 via a resistor 48 to ground. Resistor 48 also has a relatively large resistance value. The RC time constants of the resistor-capacitor combinations 38 - 42 and 44 - 48 are expediently chosen to be relatively large compared to the Period time of the input signal
Die Transistoren 40 und 46 sind in Differenzechaltung geschaltet und bilden eine Ausgangsbegrenzerschaltung oder eine Begrenzerschaltung, die durch die Nullaohse schaltet· Diese Schaltung ist in Fig· 1 mit der Bezugszahl 16 bezeichnet* Der Widerstand 50 in Fig. 2 verbin- The transistors 40 and 46 are in differential connection switched and form an output limiter circuit or a limiter circuit that passes through the zero lug switches · This circuit is designated in Fig. 1 with the reference number 16 * The resistor 50 in Fig. 2 connects
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det wiederum die gemeinsamen Emitteranschlüsse der Transistoren 40 und 46 mit einer negativen Speisespannung. Der Widerstandswert des Widerstands 50 ist relativ hoch. Das Ausgangssignal des Begrenzers wird einem Ausgangsanschluß 62 über einen Gegentafct- , ' -transformator 52 zugeführt. Der Transformator 52 weist stark miteinander verkoppelte Wicklungen auf und ist so ausgelegt, daß er in dem interessierenden Frequenzbereich zufriedenstellend arbeitet. Dazu muß er im wesentlichen rechteckige Wellen übertragen, wobei vorausge-* setzt ist, daß zwischen dem Anschluß 62 Und Masse eine Widerstandslast liegt. Der Kollektor des Transistors 40 ist mit dem einen Ende der Transformatqrwicklung 54 ver- ; bunden. Das andere Ende dieser Transformatorwicklung ist mit einem Anschluß 56 für eine positive Spannung verbunden. Auch der Kollektor des Transistors 46 ist \ über die Transformator-Wicklung 58·mit dem Anschluß 56 für die positive Spannung gekoppelt. Die Ausgangswicklung 60 ist zwischen den Ausgangsansehluß 62 und Masse geschaltet. " :det turn the common emitter connections of the transistors 40 and 46 with a negative supply voltage. The resistance of resistor 50 is relatively high. The output of the limiter is an output terminal 62 via a Gegentafct- '- supplied transformer 52nd The transformer 52 has tightly coupled windings and is designed to operate satisfactorily in the frequency range of interest. To do this, it must transmit essentially rectangular waves, whereby it is assumed that there is a resistive load between terminal 62 and ground. The collector of the transistor 40 is connected to one end of the transformer winding 54 ; bound. The other end of this transformer winding is connected to a terminal 56 for a positive voltage. The collector of the transistor 46 is also coupled via the transformer winding 58 to the terminal 56 for the positive voltage. The output winding 60 is connected between the output terminal 62 and ground. ":
Die Ausgangsbegrenzerschaltung arbeitet in ähnlicher Weise wie die aus den Transistoren 18 und 20 gebildete Schaltung mit der Ausnahme, daß die Transistoren 40 und 46 In der Ausgangsbegrenzerschaltung das Eingangssignal an ihren Basiselektroden erhalten. Die Schaltung nach Fig. 2 arbeitet bo, daß die von den Basiselektroden der Transistoren 40 und 46 aufgenommenen Eingangssignale TOO oder 80° phasenverschoben sind, wodurch der Transi- '·". stör 46 ausgeschaltet ist, wenn der Transistor 4Θ eingeschaltet ist und umgekehrt. Demgemäß wird Ström von dem Wideretand 50 entweder durch die Wicklung 54 oder durch die Wicklung 58 geführt, jjedooh nioht gleichzeitig durch beide Wicklungen. Umschaltung en treten beispielsweise dann auf, wenn die Basis des TransistorsThe output limiter circuit works in a similar way Manner like that formed from transistors 18 and 20 Circuit with the exception that transistors 40 and 46 in the output limiter circuit the input signal on their base electrodes. The circuit of Fig. 2 operates bo that of the base electrodes of transistors 40 and 46 received input signals TOO or 80 ° are out of phase, making the transi- '· ". disturb 46 is switched off when the transistor 4Θ is switched on is and vice versa. Accordingly, Ström is from the Resistance 50 either by winding 54 or passed through the winding 58, but not at the same time through both windings. Switching occurs, for example then on when the base of the transistor
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40 in Bezug auf Masse positiv wird und wenn gleichzeitig die Basis des !Transistors 46 in Bezug auf Masse negativ wird. Die Wicklungen 54 und 58 haben die gleiche Wicklurgsrichtung· Wenn man berücksichtigt, daß der Stromfluß in den Wicklungen je nachdem, welcher der Transistoren 40 oder 46 leitend ist, entgegengesetzt ist, so erkennt man, daß die Polarität des Ausgangssignales am Anschluß 62 sich ändert, wenn ein Übergang erfolgt. Wenn Eintaktbetrieb gewünscht ist, so brauchen der Kondensator 44 und der Widerstand 48 nicht vorhanden sein· Die Basis des Transistors 46 wird in diesem Fall an Masse gelegt, so wie auch die Basis des Transistors 20 an Masse liegt. Gegentaktbetrieb ist jedoch vorteilhaft, da die von dem Integrator kommenden Dreieokimpulse in ihrer Amplitude Variationen aufweisen, die entgegengesetzt zu den Variationen sind, denen das Tastverhältnis des Eingangssignalee unterliegt. Der Gegentaktbetrieb stellt stets sicher, daß dem Ausgangsbegrenzer ein Dreieckwellensignal mit einer ausreichend großen Amplitude zugeführt wird. Darüber hinaus erweist es sich auch hinsichtlich des Schaltverhaltens des Begrenzers als vorteilhaft, wenn dem Begrenzer ein von einer Gegentastschaltung erzeugtes Eingangssignal zugeführt wird.40 becomes positive with respect to ground and if at the same time the base of transistor 46 becomes negative with respect to ground will. The windings 54 and 58 have the same winding direction Taking into account that the current flow in the windings depends on which of the transistors 40 or 46 is conductive, is opposite, it can be seen that the polarity of the output signal at terminal 62 changes when a transition occurs. If single-ended operation is desired, the capacitor is required 44 and the resistor 48 will not be present · The base of the transistor 46 is in this case connected to ground placed, as well as the base of transistor 20 is connected to ground. Push-pull operation is advantageous because the three-wave pulses coming from the integrator in their amplitude Have variations that are opposite to the variations that the duty cycle of the input signalee subject. The push-pull operation always ensures that the output limiter has a triangular wave signal is supplied to a sufficiently large amplitude. In addition, it also proves itself with regard to the switching behavior of the limiter is advantageous if the limiter receives an input signal generated by a counter-keying circuit is fed.
Die Erklärung der Betriebsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltung erfolgt zweckmäßigerweise anhand der in Fig. 3 dargestellten Wellenzüge· Die Spannungen und Ströme der in Fig. 3 dargestellten Wellenzüge sind im gleichen Zeitmaßstab in der genauen relativen Position in Bezug auf eine gemeinsame Zeitachse dargestellt. Vorausgesetzt, sei ein gestörter Impulswellenzug e^, der zwisohen der Eingangaklemme 22 und Masse liegt. Im allgemeinen kann das Eingangssignal irgendeine periodische Wellenform mit zwei Wechselstromachsen sein, die sich pro Periode einmal kreuzen. Während des ersten HaIb-The explanation of the operation of those shown in FIG The circuit is expediently carried out using the wave trains shown in FIG. 3 · The voltages and currents of the wave trains shown in Fig. 3 are related on the same time scale in the exact relative position shown on a common time axis. Assuming a disturbed impulse wave train e ^, the between the input terminal 22 and ground. In general the input signal can be any periodic waveform with two AC axes that are moving cross once per period. During the first half
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zyklusses oder der positiven Phase der Eingangswellenform e.. ist der Transistor 18 leitend und der Transistor 20 nicht leitend. Der durch den Transistor 24 fließende relativ konstante Strom wird zu diesem Zeitpunkt durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 18 geführt und erreicht schnell einen Maxiafl.- oder Grenzwert in dem Transistor 18. Dieser Grenzwert hängt von dem verfügbaren Strom ab. Auf diesem Grenzwert bleibt dieser S-fcrompegel solange konstant, bis der Transistor 18 abschaltet. Während der nächsten Halbwelle fließt durch den gleichen Transistor kein von dem Widerstand 24 kommender Strom. An dem Kollektor 18 wird * deshalb ein rechteckförmiger Strom als Reaktion auf das Eingangssignal e.. erzeugt. Der Strom jL in dem Kollektor des Transistors 18 ist in Fig. 3 dargestellt. Die posi~ tive Phase des Rechteckwellen-Stromes i- entspricht in ihrer Dauer der positiven Phase der Eingangsimpulse e^. Ebenso entspricht die Dauer der negativen Phase des · Rechteckwellenstromes i.. der Dauer der negativen Phase der Eingangswellenform von e-. Sobald die Eingangswelle von e.. die Nullachse in negativer Richtung kreuzt, wird der von dem Widerstand 24 kommende Strom von dem Transistor 18 auf den Transistor 20 umgeschaltet. Dadurch wird die negative Phase des Rechteckwellensignales von i- in Fig. 3 eingeleitet. Icycle or the positive phase of the input waveform e .. the transistor 18 is conductive and the transistor 20 is not conductive. The one through transistor 24 The relatively constant current flowing at this point is through the collector-emitter junction of the transistor 18 and quickly reaches a Maxiafl.- or limit value in transistor 18. This limit value depends on the available power. At this limit value, this S-fc level remains constant until the transistor 18 turns off. During the next half cycle none of the resistor flows through the same transistor 24 coming stream. A square-wave current is therefore generated at the collector 18 in response to the Input signal e .. generated. The current jL in the collector of transistor 18 is shown in FIG. The positive phase of the square wave current i- corresponds to in their duration of the positive phase of the input pulses e ^. Likewise, the duration of the negative phase of the square wave current i .. corresponds to the duration of the negative phase the input waveform of e-. Once the input shaft from e .. crosses the zero axis in the negative direction, becomes the current coming from the resistor 24 is switched from the transistor 18 to the transistor 20. This will the negative phase of the square wave signal from i- in Fig. 3 initiated. I.
Die in Pig. 3 dargestellte Dreieckwellenform e2 ist die Spannung über dem Kondensator 30. Wenn der Transistor 18 nicht leitend ist, lädt sich der Kondensator 30 positiv auf und erzeugt damit eine ins Positive gehende Rampenspannung. Der Kondensator 30 wird zu dieser Zeit über den Widerstand 28 aufgeladen· Wenn der Transistor · 18 leitend ist, so wird der Kondensator 30 über den Transistor 18 und den Widerstand 24 entladen, wodurchThe one in Pig. The triangular waveform e 2 shown in FIG. 3 is the voltage across the capacitor 30. When the transistor 18 is non-conductive, the capacitor 30 charges positively and thus generates a ramp voltage which goes positive. The capacitor 30 is charged at this time through the resistor 28. When the transistor 18 is conductive, the capacitor 30 is discharged through the transistor 18 and the resistor 24, whereby
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der ins Negative gehende Rampenspannungsteil der Dreieckwellenform entsteht. Die Spannung mit der Dreieckwellenform e2, die am Punkt 26 entsteht, ist im allgemeinen positiv in Bezug auf Masse; der eine Anschluß des Kondensators 30 liegt an Masse. Die Amplitude und die Gleichstromkomponente der Impulswellenform e„ variiert mit dem Tastverhältnise des Eingangsimpulswellenzuges e-. Die Dreieckimpulse e2 werden von dem Punkt 26 über ein RO-Kopplungsnetzwerk an die Basis des Transistors 40 weitergeführt. Das RO-Kopplungsnetzwerk besteht aus dem Kondensator 38 und dem Widerstand 42. Normalerweise wird nur die WechselStromkomponente des Impulszuges e„ an die Basis des Transistors 40 übertragen. Der Kondenstor 38 wird im wesentlichen auf die Gleichstromkomponente des Impuls— zuges βρ aufgeladen. Die Spannung über dem Kondensator 38 kann in der kurzen Zeit, in der sie eine Periodenänderung der Eingangswellenform vollzieht, nur wenig geändert werden, vorausgesetzt, daß die Zeitkonstante der aus dem Kondensator 38 und dem Widerstand 48 gebildeten Kombination im Vergleich zu der Peil odenzeit relativ lang ist. Die Änderungssignalspannung e~ an dem rechten Anschluß des Kondensators 38 ist daher im wesentlichen gleich der Änderungssignalspannung, die am Punkt 26 auftritt, die Gleichstromkomponente ist jedoch unterdrückt. Der Mittelwert der Dreieckimpulswellenform an der Basis des Transistors 40 ist dann im wesentlichen koinzident mit dem Massepegel (oder der Nullachse) in der Ausgangsbegrenzerschaltung. Die Wellenform e, an der Basis des Transistors 40 ist in Fig. in Bezug auf den Massepegel dargestellt. Der Massepegel ist durch die gestrichelte Linie angedeutet. Der Mittelwert der Dreieckimpuls-Wellenform teilt diese Wellenform in gleiche Zeitintervalle. Da dieser Mittelwert nunmehr konitizident mit dem Nullkreuzungspunkt der Ausgangsbegrenzerschal"nng ist, schaltet die Ausgangs-the negative ramp voltage part of the triangle waveform is created. The voltage of triangular waveform e 2 that appears at point 26 is generally positive with respect to ground; one connection of the capacitor 30 is connected to ground. The amplitude and the direct current component of the pulse waveform e "vary with the duty cycle of the input pulse wave train e-. The triangular pulses e 2 are passed on from point 26 to the base of transistor 40 via an RO coupling network. The RO coupling network consists of the capacitor 38 and the resistor 42. Normally, only the alternating current component of the pulse train e "is transmitted to the base of the transistor 40. The capacitor 38 is essentially charged to the direct current component of the pulse train βρ. The voltage across capacitor 38 can change little in the short time it period changes the input waveform, provided that the time constant of the combination of capacitor 38 and resistor 48 is relatively long compared to the dip time is. The change signal voltage e ~ at the right terminal of the capacitor 38 is therefore essentially equal to the change signal voltage which occurs at point 26, but the direct current component is suppressed. The mean value of the triangular pulse waveform at the base of transistor 40 is then substantially coincident with the ground level (or the zero axis) in the output limiter circuit. The waveform e, at the base of transistor 40 is shown in FIG. 1 in relation to the ground level. The ground level is indicated by the dashed line. The mean value of the triangular pulse waveform divides this waveform into equal time intervals. Since this mean value is now identical to the zero crossing point of the output limiter switch, the output
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begrenzerschaltung in gleichen Zeitintervallen um. Wenn die Dreieokimpulse e, die Uullachse in positiver Richtung kreuzen, so schaltet der Transistor 40 anund der Transistor 46 aus. Wenn die Dreieckimpulse e~ die Nullachse in negativer Richtung kreuzen, so erfolgt · ■limiter circuit in equal time intervals. If the triangular impulses are e, the zero axis is positive Cross direction, the transistor 40 turns on and the transistor 46 off. When the triangular pulses e ~ the If the zero axis crosses in the negative direction, · ■ takes place
der umgekehrte Schalt Vorgang· Als Ergebnis w£rd d"ie ' in Fig. 3 dargestellte Impulswellenform e. erzeugt, welche an dem Ausgangsanschluß 62 auftritt. Die Impulswellenform e. ist im wesentlichen rechteckig, wobei die Kreuzungspunkte mit der Nullachse bei den Wellenformen e, und f§, im wesentlichen übereinstimmen. Die Impulswellenform e., welche positive und negative . |the reverse shift · As a result, w £ rd d 'e' in Fig pulse waveform shown. 3 e generated., which appears at the output terminal 62. The pulse waveform e. substantially rectangular, with the points of intersection with the zero axis in the waveforms e , and f§, essentially coincide. The pulse waveform e., which is positive and negative. |
Phasen gleicher Dauer hat und daher ein Tastverhältnis von 50 io aufweist, kann vorteilhaft erweise dazu verwendet werden, um einen Gegentaktmodulator, einen Synchrondetektor oder ähnliche Schaltungen zu steuern, bei denen es auf die genaue Einhaltung der Schaltzeiten ankommt. .Has phases of the same duration and therefore has a pulse duty factor of 50 io , can advantageously be used to control a push-pull modulator, a synchronous detector or similar circuits in which the exact adherence to the switching times is important. .
Selbstverständlich hat die Impulswellenform e^ gonau die gleiche Frequenz wie die Eingangsimpulswellenform e^« Man sieht auch, daß die Impulswellenform e. um 90° itx Bezug auf die Impulswellenform e- phasenverschoben . ist. Die Phasendifferenz bleibt konstant, unabhängig ιOf course, the pulse waveform has exactly that same frequency as the input pulse waveform e ^ « It can also be seen that the pulse waveform e. by 90 ° itx E-phase shifted with respect to the pulse waveform. is. The phase difference remains constant, regardless of ι
von der f^uenz der Eingangsiinpulswellenform; im G-egen- '" eat ζ dazu tritt bei Vem^endung einer herköiamllohen IiC-Resonanzschaltung zur Korrektur des Taötyerhäitnisses eines Impulswellenzuges eine Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Impulsfolgefrequenz auf. Obwohl die obige Erklärung sich nur auf den oberen oder positiven Teil der in lig. 2 dargestellten Schaltung beschränkte, versteht es sich, daß der untere Teil der Schaltung in der gleichen Weise arbeitet, wobei zwischen den beiden Schaltungsteilen eine Phasenverschiebung von -180° besteht. on the smoothness of the input pulse waveform; in the opposite '" eat ζ in addition occurs at the end of a herbal flea IiC resonance circuit to correct the Taötyerhäitnis of a pulse wave train exhibits a phase shift as a function of the pulse repetition frequency. Although the The above explanation only applies to the upper or positive ones Part of the in lig. 2 limited circuit shown, it will be understood that the lower part of the circuit operates in the same way, with between the two Circuit parts there is a phase shift of -180 °.
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-H--H-
In einem speziellen Bdspiel wurde die in Fig, 2 dargestellte Schaltung dazu verwendet, um das !Tastverhältnis eines Farbfernseh-Hilfsträgersignales e.. zu korrigieren, das eine Frequenz von etwa 3»58 MHz hatte. In diesem Fall wurden die verschiedenen Widerstände und Kondensatoren mit folgenden Werten versehen:In a special game, the one shown in FIG Circuit used to correct the duty cycle of a color television subcarrier signal e .., which had a frequency of about 3 »58 MHz. In this case they were the various resistors and capacitors provided with the following values:
R2. 3000 OhmR 2 . 3000 ohms
R28 und R54 3600 0hm
C50, G56, G58 und C.4 270 Picofarad
R, o und R.ο 2000 OhmR 28 and R 54 3600 Ohm
C 50 , G 56 , G 58 and C.4 270 picofarad R, o and R. o 2000 ohms
_ 4t 40_ 4t 40
ψ R50 1000 0hm. ψ R 50 1000 Ohm.
Obwohl die Farbhilfsträgerfrequenz nicht stark variieren durfte, war es nicht erforderlich, für die Schaltungskomponenten enge Toleranzen vorzuschreiben« Die Schaltung konnte daher billig hergestellt werden. Bei einer früher verwendeten LC-Schaltung zur Korrektur dee Tastverhältnisses mußten die einzelnen Komponenten der Schaltung speziell für die Betriebsfrequenz ausgesucht werden.Although the color subcarrier frequency does not vary greatly allowed, it was not necessary to stipulate tight tolerances for the circuit components «The circuit could therefore be produced cheaply. With a previously used LC circuit to correct the duty cycle the individual components of the circuit had to be selected specifically for the operating frequency.
Man hat festgestellt, daß die erfindungsgemäße Schaltung, die für die erwähnten 3,58 MHz verwendet wurde, über einen breiten Prequensbereich (beispielsweise von 3 bis 6 HHz) zufriedenstellend arbeitete. Die Phasendifferenz änderte sich nicht, sondern bliebt konstant 90° unabhängig von der Betriebsfrequenz, Die Schaltung mußte nicht bei Frequenzänderungen nachgestimmt werden.It has been found that the circuit according to the invention, which was used for the aforementioned 3.58 MHz, via a wide prequens range (e.g. from 3 to 6 HHz) worked satisfactorily. The phase difference did not change, but remained constant 90 ° regardless of the operating frequency, the circuit did not have to with frequency changes be retuned.
Obwohl sich die Verwendung von .Transistoren in der Schaltung empfiehlt, können auch andere aktive Schaltelemente wie Röhren, o. ä. verwendet werden.Although the use of .transistors in the circuit recommends, other active switching elements such as tubes or the like can also be used.
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