DE2102736A1 - Astabiler Impulsgenerator zur Erzeugung von bipolaren Impulsen - Google Patents

Astabiler Impulsgenerator zur Erzeugung von bipolaren Impulsen

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DE2102736A1
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thyristor
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pulse generator
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Gregor 4785 Belecke Watermann
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/26Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/30Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using a transformer for feedback, e.g. blocking oscillator
    • HELECTRICITY
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    • H03K3/35Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar semiconductor devices with more than two PN junctions, or more than three electrodes, or more than one electrode connected to the same conductivity region
    • H03K3/352Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar semiconductor devices with more than two PN junctions, or more than three electrodes, or more than one electrode connected to the same conductivity region the devices being thyristors
    • HELECTRICITY
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    • H04L25/00Baseband systems
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    • H04L25/20Repeater circuits; Relay circuits
    • H04L25/22Repeaters for converting two wires to four wires; Repeaters for converting single current to double current

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Description

  • stabiler Impulsgenerator zur Erzeugung von bipolaren Impulsen" Die Erfindung betrifft einen astabilen, an einer Gleichstromquelle als Sperrschwinger betriebenen Impulsgenerator zur Erzeugung von in der Pulsfrequenz und Pulsdauer veränderbaren bipolaren Impulsen, deren jeder eine volle Wechselstromschwingung darstellt und die mittels eines Ubertragers auskoppelbar sind.
  • Bei der Erzeugung bipolarer Impulse unter Verwendung sogenannter bipolarer Impulsübertragung in Impulskodeübertragungsanlagen wird jeder Impuls mit einer Polarität übertragen, die der des unmittelbar vorhergehenden Impulses entgegengerichtet ist, und es wird auch jeder impulsfreie Zwischenraum als Zwischenraum übertragen. Dieses bekannte Impulsübertragungsverfahren setzt das Vorhandensein einer unipolaren Impulsfolge, beispielsweise mit einem Kodegeber erzeugt, voraus, die in bipolare Impulse umgewandelt werden.
  • Ein anderes bekanntes Verfahren zur Unipolar-Bipolar-Umwandlung bedient sich zweier im Gegentakt betriebener Sperrschwinger, die so angeordnet sind, daß sie durch unipolare Impulse abwechselnd angestoßen werden und Impulse entgegengesetzter Polarität erzeugen.
  • Es ist ein von diesen Verfahren ausgehender Impulswandler mit zwei im Gegentakt betriebenen Sperrschwingern bekannt geworden, bei dem zwischen dem Unipolar-Impulseingang und den Sperrschwingern eine kapazitive Steuerschaltung mit zwei den Sperrschwingern einzeln zugeordneten Kondensatoren angeordnet ist. Die Ausgangsleistung dieses Impulswandlers ist größer, der Aufwand an Schaltungselementen dagegen geringer als bei den vorher erwähnten Einrichtungen zur Bipolar-Impulserzeugung.
  • Der Erfindung liegt hingegen die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung eines beim Betrieb an einer Gleichstromquelle astateilen, d. h. selbstschwingenden Impulsgenerators mit den eingangs beschriebenen Eigenschaften anzugeben, welche einen geringen Aufwand an Schaltungselementen erfordert und eine große Ausgangsleistung aufweist. Der Betrieb eines solchen Impulsgenerators ist nicht vom Vorhandensein von Eingangsimpulsen abhängig.
  • Es sind derartige Impulsgeneratoren in zahlreichen Ausführungsformen unter dem Begriff "astabiler Multivibrator" bekannt. Diese haben jedoch eine geringe Ausgangsleistung und sind daher nur für reine Steuerfunktionen brauchbar. Die geringe Auægangsleistung erfordert bei manchen Anwendungen das Nachschalten eines Impulsverstärkers und bedarfsweise ferner eines Impulsformers.
  • Als Lösung der oben dargelegten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Thyristor in an sich bekannter Löschschaltung mit einem dem Thyristor parallelgeschalteten Schwingkreis, dessen Kondensator über einen Widerstand aus der Gleichstromquelle geladen wird, ferner eine dem Thyristor antiparallelgeschaltete Gleichrichterdiode und ein an sich bekannter, dem Eondensator parallelgeschalteter, über eine Entkopplungsdiode und eine hierzu gegengeschaltete Z-Diode an die Steuerelektrode des Thyristors führender Zündstroskreis, in dem bei einer bestimmten Kondensatorspannung ein Zenerzündstrom fließt, angegeben.
  • Um einen im eingeschwungenen Betrieb des Impulsgenerators beim Laden des Kondensators gewünschten linearen Anstieg der Kondensatorspannung zu erreichen, wird gemäß einer Ausbildung der Erfindung ein induktiver Widerstand mit Freilaufdiode im Nebenschluß vorgesehen, über den der Kondensator geladen wird.
  • Weitere Ausbildungen der Erfindung sind nachfolgend beschrieben und betreffen den Zündstromkreis des Thyristors.
  • Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungbeispiel der Erfindung, ein Impulsgenerator mit einem induktiven Widerstand, über den der Kondensator geladen wird, beschrieben und die Wirkungsweise des Impulsgenerators erläutert.
  • Figur 1 zeigt die Schaltung des Impulsgenerators.
  • Figur 2 zeigt Diagramme der Spannungen am Kondensator und am Thyristor sowie des erzeugten bipolaren Stromimpulses.
  • Der Impulsgenerator nach Fig. 1 enthält als Halbleiterschalter einen Thyristor 1 in bekannter Löschschaltung mit einem dem Thyristor parallelgeschalteten Reihenschwingkreis, bestehend aus einem Kondensator 2 und einem Empulsübertrager 3, dessen Sekundärwicklung den Ausgang des Impulsgenerators bildet. Der Kondensator 2 ist mit einer Drosselspule 4 in Reihe geschaltet und ist mit Hilfe eines Schalters 5 an eine Gleichstromquelle 6 mit einer niedrigen Spannung, z. B. 6 bis 30 Volt, anschließbar. Dem Thyristor 1 ist eine Gleichrichterdiode 7 gegenparallelgeschaltet. Der Zündstroskreis des Thyristors ist dem Kondensator 2 parallelgeschaltet und führt in bekannter Weise über eine Z-Diode 8, welcher eine Entkopplungsdiode 9 entgegengeschaltet ist, an die Steuerstrecke des Thyristors.
  • Die- Dioden 8 und 9 sind so geschaltet, daß der Zündstrom des Thyristors in der Durchlaßrichtung über die Diode 9 und in Zenerrichtung durch die Z-Diode 8 fließt. Die Schaltung des vorbeschriebenen Impulsgenerators ist in der Fig. 1 stark herausgezeichnet.
  • Zur Inbetriebnahme wird der Impulsgenerator in einem Zeitpunkt t0 mit Hilfe des Schalters 5 an die Stromquelle 6 angeschlossen. Dadurch wird über die Drossel 4 der Kondensator 2 geladen, an dem die Spannung entsprechend ansteigt. Am gesperrten Thyristor 1 steigt die Spannung in der gleichen Weise an. Erreicht die Kondensatorspannung U2 die Höhe der Zenerspannung U8, dann beginnt im Zündstromkreis des Thyristors ein zum Zünden desselben nusreichender Strom zu fließen. Nachdem im Zeitpunkt t1 der hyristor gezündet ist, entlädt sich der Kondensator 2 über den nipulsübertrager 3 und den Thyristor mit einem positiven Stromimpuls I. Die Kondensatorspannung schwingt etwa beim Maximum des Stromimpulses in die entgegengesetzte Polarität um. Der Thyristor wird nach dem Nulldurchgang des Stromimpulses gelöscht.
  • Währenddessen ist die Kondensatorspannung U2 zunächst noch negativ und schwingt dann in die positive Polarität zurück. Der Kon--lensator erzeugt dabei einen negativen Stromimpuls, der über die tZleichrichterdiode 7 und den Impulsübertrager 3 fließt. Am Ende dieses Stromimpulses (Zeitpunkt t2) ist der erzeugte bipolare S~romimpuls beendet, und es ist der Kondensator wieder in der positiven Polarität geladen. Solange die Kondensatorspannung noch kleiner als die Zenerspannung U8 und somit der Thyristor noch gesperrt ist, fließt kein Strom durch den Impulsübertrager 3.
  • Während dieses Zeitabschnittes wird der Kondensator wieder über die Drosselspule 4 auf die Zenerspannung U8 nachgeladen, dann wiederholt sich der beschriebene Vorgang. Auf diese. Weise werden, solange der Schalter 5 geschlossen ist, fortlaufend bipolare Impulse, zwischen denen je eine Strompause liegt, erzeugt. Eine Drossel 4 wird anstelle eines ohmschen Widerstandes verwendet, weil ein solcher Widerstand bei großer Impulsleistung klein sein müßte, und dann der Kondensator 2 beim Umschwingen auf die Spannung U2 " -U einen entsprechend hohen Strom aufnimmt, welcher das Löschen des Thyristors 1 verhindern kann. Eine Drossel verändert den Strom wahrend einer genügend kurzen Umschwingzeit des Kondensators nur geringfügig, so daß der Impulsgenerator mit einer Drossel 4 einen hohen Strom aufnehmen kann und der Thyristor trotzdem gelöscht werden kann. Die Größe des über diese Drossel aufgenommenen Stromes hängt von der am übertrager 3 entnommenen Leistung ab. Je größer die Belastung am Ubertrager 3 ist, desto größer wird der Drosselstrom, desto höher wird auch die Impulsfrequenz.
  • Die Diagramme a), b) und c) der Fig. 2 stellen den zeitlichen Verlauf der Spannungen U2 und U1 am Kondensator 2 und am Ehyristor 1 sowie den zeitlichen Verlauf des bipolaren Stromimpulses I dar, und zwar im linken Teil den zeitlichen Verlauf nach dem Anschaltzeitpunkt t0 bis zum Ende des ersten Stromimpulses, ferner im rechten Teil den zeitlichen Verlauf im eingeschwungenen Zustand des Imptlsgenerators. Die beiden erwähnten Diagrammteile sind durch eine gestrichelte Zeitachse voneinander abgesetzt dargestellt. Es ist ferner möglich, einen gesteuerten Widerstand 13, z. B. einen Transistor, oder einen durch ein Potential geschalteten Widerstand 13, beispielsweise ein Diodengatter, in den Bündstromkreis des Thyristors 1 einsuschalten.
  • Ein Anwendungsbeispiel für einen Impulsgenerator gemäß der Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Fig. 1 schwach gezeichneten, am Ausgang des Impulsgenerators angeschlossenen Schaltungsteiles kurz erläutert. Dieser Schaltungsteil stellt eine Gleichrichterschaltung mit einer Gleichrichterdiode 10 und einem Siebkondensator 12 dar. Dem Kondensator 12 ist ein ohmsche Spannungsteiler 11 parallelgeschaltet, dessen Spannungsteilungspunkt über eine Z-Diode 14 mit der Basis des Transistors 13 verbunden ist. Mit Hilfe dieser Schaltung ist es auf einfache Weise möglich, eine stabilisierte Gleichspannung U3 aus einer nichtstabilisierten Betriebsspannung U zu erzeugen. Mit dem verstellbaren Widerstand des Spannungsteilers 11 wird die Sollspannung, auf die U3 geregelt wird, vorgegeben. Die entstehende Regelabweichung steuert den im Nebenschluß der Steuerstrecke des Thyristors 1 geschalteten Transistor 13, wodurch die Zunizeitpunkte t1 des Thyristors und somit die Impulsfolgefrequenz verändert werden. Die Schaltung weist ein hohes Regelverhältnis auf, während der Brummanteil der Spannung U3 zwischen Leerlauf und Vollast praktisch unveränderlich ist.
  • Bei dem oben beschriebenen Impulsgenerator wird eine nahezu linear ansteigende Kondensatorspannung umso früher erreicht, je größer die Impulsfrequenz eingestellt wird. Eine linear ansteigende Kondensatorspannung wird auch in schwächerem Ausmaß umso früher erreicht, je größer die Belastung des Impulsübertragers 3 ist Ferner ist es möglich, die Impulsdauer der bipolaren Impulse durch entsprechende Bemessung der gondensatorkapazität und der ubertragerindukt-ivität vorzugeben.

Claims (3)

  1. Patentansprüche.
    Astabiler, an einer Gleichstronquelle als Sperrschwinger mit einem Halbleiterschalter betriebener Impulsgenerator zur Erzeugung von in der Pulsfrequenz und Pulsdauer veränderbaren bipolaren Impulsen, deren jeder eine volle Wechselstromschwingung darstellt und die mittels eines Ubertragers auskoppelbar sind, gekennzeichnet durch einen Thyristor in an sich bekannter Löschschaltung mit einem dem Thyristor parallelgeschalteten Sc-wingÈreis, dessen Kondensator über einen Widerstand aus der Gleichstromquelle geladen wird, ferner durch eine dem Thyristor antiparallelgeschaltete Gleichrichterdiode und einen an sich bekannten, dem Kondensator parallelgeschalteten, über eine Entkopplungsdiode und eine hierzu gegengeschaltete Z-Diode führenden Zündstromkreis des Thyristors, in dem bei einer bestimmten Kondensatorspannung ein Zenerstrom fließt.
  2. 2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen induktiven Widerstand mit Freilaufdiode, über den der Kondensator geladen wird.
  3. 3. Impulsgenerator nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zündstromkreis des Thyristors ein mittels einer Regelgröße gesteuerter Widerstand geschaltet ist.
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