DE2208636A1

DE2208636A1 - Triggerschaltung

Info

Publication number: DE2208636A1
Application number: DE19722208636
Authority: DE
Inventors: Thomas K Colorado Springs Col Bohley (V St A ) P
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1971-03-10
Filing date: 1972-02-24
Publication date: 1972-09-21
Also published as: US3649852A; JPS5213750B1; DE2208636B2; GB1379032A; DE2208636C3; FR2128284B1; FR2128284A1

Description

TRIGGERSCHALTUNG

Die Erfindung betrifft eine Triggerschaltung mit ersten und zweiten Logikgattern und ersten und zweiten Stromsteuervorrichtungen.

Kathodenstrahloszillografen erfordern eine Eingangstriggerschaltung/ welche mit dem darzustellenden Signal synchronisiert ist, 'so daß der Kippvorgang des Oszillografen zu einem gewünschten Zeitpunkt ausgelöst wird. Der Oszillograf gibt ein Rückstellsignal ab, wenn er zur Aufnahme des Triggersignales für den Kippvorgang bereit ist.

Bei einer Form einer Triggerschaltung werden zwei parallel geschaltete Tunneldioden verwendet, wobei die eine Tunneldiode als Gatter- und Triggertunneldiode zur Abgabe des Triggerimpulses arbeitet und die andere Tunneldiode als Steuerdiode verwendet wird. Diese Form der Triggerschaltung ist beschrieben in US-PS 3 622 805. Diese bekannte Form der Triggerschaltung weist erste und zweite Strompfade auf,

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die parallel zwischen einem Referenzpotential und einer ersten einstellbaren Stromquelle angeschlossen sind. Jeder der Strompfade weist eine in Reihe geschaltete Stromsteuervorrichtung oder einen Transistor und eine der Tunneldioden auf, von denen jede einen Bereich negativen Widerstandes und einen Triggerstrompegel hat, bei dem sie von einem tiefen in einen hohen Betriebszustand der Spannung umschaltet. Eine zweite Stromquelle liefert einen zweiten Strom an die Verbindung zwischen der Gattertunneldiode und dem Stromsteuertransistor in dem ersten Strompfad, und eine dritte Stromquelle kann einen dritten Strom an die Verbindung zwischen der Steuertunneldiode und dem Stromsteuertransistor in dem zweiten Strompfad liefern; das Rückstellsignal wird dieser letztgenannten Verbindung zugeführt. Ein sinusförmiges Synchronisiersignal wird in Differenzschaltung zugeführt, um den Strom der beiden Steuertransistoren zu steuern. Eine Impedanzschaltung verbindet die beiden Verbindungsstellen miteinander.

Im Betrieb wird das Rückstellsignal der Steuerdiodenverbindung zugeführt und wenn das Synchronisiersignal danach zuerst einen vorbestimmten Pegel in einer bestimmten Halbperiode erreicht, erhöht sich der Strom durch den Stromsteuertransistor, der in Reihe mit der Steuerdiode geschaltet ist, bis zu dem Punkt, an dem die Steuerdiode in ihren Zustand hoher Spannung umschaltet, so daß ein

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gewisser Strom durch die Gattertunneldiode über die Impedanzschaltung bewirkt wird. Wenn sich das- Synchronisiersignal ändert, wird in der folgenden Halbperiode ein vorbestixnmter Pegel erreicht, bei dem der Strom durch den Transistor, der in Reihe mit der Gatterdiode geschaltet ist, sich hinreichend erhöht, um die Gatterdiode in ihren Zustand hoher Spannung umzuschalten und einen Triggerimpuls an den Oszillografen abzugeben.

Diese Triggerschaltung ist sehr schnell und daher für bei hoher Frequenz arbeitende Oszillografen geeignet. Es brauchen keine getrennten Triggerimpulse gebildet zu werden, da das sinusförmige Synchronisiersignal direkt den Zustandswechsel der Gatterdiode bewirkt. Der Hysteresiseffekt wird dazu benutzt, um die Gatterdiode durch eine Zustandsänderung der Steuerdiode bei einem Pegel des Synchronisiersignales einzustellen und indem die Gatterdiode bei einem zweiten Pegel des Synchronisiersignales getriggert wird.

Bei einem derartigen System ist es jedoch erforderlich, die drei Stromquellen genau einzustellen, so daß die Potentiale der Schaltung entsprechend abgestimmt sind. Es ist weiterhin erforderlich, daß die Tunneldioden sorgfältig vorgespannt v/erden, so daß sie ihren Schaltzustand nicht zu unerwünschten Zeitpunkten ändern, und es muß daher stets ein minimaler Strom zur Vorspannung vorhanden sein. Vielter-

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hin sind Tunneldioden relativ unzuverlässig und werden während der Herstellung und des Einbaus leicht beschädigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Triggerschaltung zu schaffen, welche insbesondere die vorgenannten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Triggerschaltung der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß ein erster Strompfad mit der ersten Stromsteuervorrichtung mit einem Eingang des ersten Logikgatters zur Regelung des Stromes in dem ersten Weg verbunden ist, ein zweiter Strompfad mit einer zweiten Stromsteuervorrichtung mit dem Eingang des zweiten Logikgatters zur Regelung des Stromes in dem zweiten Pfad verbunden ist, eine Stromquelle mit beiden Strompfaden gemeinsam verbunden ist, eine Quelle für ein um zwei Amplitudenpegel veränderliches Synchronisiersignal mit beiden Stromsteuervorrichtungen verbunden ist und die eine Stromsteuervorrichtung bei dem einen Amplitudenpegel und'die andere bei dem anderen Amplitudenpegel einschaltet, eine erste Rückkopplungsschaltung zwischen dem Ausgang und dem einen Eingang des ersten Gatters verbunden ist, eine zweite Rückkopplungsschaltung zwischen dem Ausgang und dem einen Eingang des zv/eiten Gatters verbunden ist, ein Rückstellsignal an einen zweiten Eingang jedes der Logikgatter gelangt, und ein Schaltkreis den

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Ausgang des ersten Logikgatters mit einem dritten Eingang des zweiten Logikgatters verbindet.

Erfindungsgemäß wird also eine Triggerschaltung mit zwei Strompfaden verwendet, bei welcher Logikgatter die Tunneldioden als Steuer- bzw. Regelgatter und Triggergatter ersetzen, und jeder Strompfad weist einen stromsteuernden Transistor zur Steuerung des Stromes in einem Eingang des zugeordneten Gatters bei einem Synchronisiersignal auf. Dabei ist die Quelle für das Rückstellsignal mit einem zweiten Eingang jedes Triggergatters und Steuergatters verbunden. Der nicht-invertierte Ausgang des Triggergatters dient als Triggersignal für die Verbraucherschaltung, beispielsweise für die Oszillografen-Kippschaltung. Der Ausgang jedes Gatters ist ebenfalls über eine Rückkopplungsschaltung mit einem der Eingänge verbunden, so daß Strom von diesem Eingang zu dem zugeordneten Stromsteuertransxstor gezogen werden kann, damit das zugeordnete Gatter wieder regenerieren und in den tieferen Zustand bei einem vorbestimmten Amplitudenpegel des"Synchronisiersignales schalten kann.

Eine Triggerschaltung nach der Erfindung braucht nur auf eine Stromquelle eingestellt zu werden. Vorteilhaft ist weiterhin, daß da.s Gatter bei seiner Schaltung in den tiefen Zustand nicht in den hohen Zustand zurückschaltet, selbst wenn der Eingangsstrom erlischt. Weiterhin sind Logikgatter sehr verlässlich und weniger störanfällig als Tunneldioden. Da bei

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Logikgattern keine derart sorgfältige Vorspannung erforderlich ist wie bei Tunneldioden, läßt sich die Triggerschaltung nach der Erfindung mit Logikgattern leichter aufbauen.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert; es stellen dar Fig. 1 eine Triggerschaltung;

Fig. 2a, 2b und 2c den Strom durch eine mit einem Gatter verbundene Stromsteuervorrichtung, die Spannung am Eingang der Gatter und die Spannung am Ausgang des Gatters bei der Regenerierung des Gatters?

Fig. 3a, 3b, 3c und 3d das Synchronisiersignal, das Rückstellsignal und die Ausgänge der beiden Gatter während der beiden Triggerzustände.

Gemäß Fig. 1 weist die Triggerschaltung ein Paar parallel geschaltete Logikgatter auf, von denen das eine zwei Eingangstransistoren 11 und 12, einen Referenztransistor 13 und einen Ausgangstransistor 14 umfaßt. Das andere Logikgatter umfaßt drei Eingangstransistoren 15, 16 und 17, einen Referenztransistor 18 und einen Ausgangstransistor

Jedes Gatter arbeitet im stromgesteuerten Betrieb und hat zwei parallele Strompfade. Beispielsweise weist das erste Logikgatter einen ersten Strompfad mit einem Widerstand und dem Kollektor/Emitterweg der beiden Eingangstransistoren 11 und 12 und einen zweiten Strompfad mit einem Widerstand

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und dem Kollektor/Emitterweg des Referenztransistors 13 auf, wobei beide Strompfade über den Widerstand 23 mit der Spannungsquelle 24 gemeinsam verbunden sind. Die Basis des Referenztransistors .13 ist mit einer Referenzspannungsquelle 25 verbunden.

Wenn der Zustand "hoch" an den Basisanschlüssen eines der beiden Transistoren 11 oder 12 auftritt, wird der Transistor eingeschaltet, und es fließt Strom durch diesen Zweig der Schaltung. Da die Spannung an den miteinander verbundenen Emitteranschlüssen der Transistoren 11 und 12 höher als die Referenzspannung an der Basis des Referenztransistors 13 ist, wird der Referenztransistor ausgeschaltet, und der Basisanschluß des Ausgangstransistors 14 nimmt den hohen Pegelwert an, um ein hohes oder nicht invertiertes Ausgangssignal vom Emitteranschluß des Ausgangstransistors 14 abzugeben.

Wenn umgekehrt die beiden Basisanschlüsse der Eingangstransistoren einen niedrigen Pegelwert haben, werden beide Transistoren 11 und 12 abgeschaltet, ihre Emitterspannung fällt unter die Referenzspannung ab und der Referenztransistor 13 wird eingeschaltet und führt Strom durch den zweiten Zweig des Gatters. Die Basis des Ausgangstransistors 14 nimmt einen niedrigen Pegelwert an, um ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel vom Emitteranschluß abzugeben.

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zweite Gatterschaltung arbeitet ähnlich, um ein nichtinvertiertes Ausgangssignal am Emitter des Ausgangstransistors 19 abzugeben, wobei diese Gatterschaltung eine ODER-Verknüpfung für die drei Eingänge der Transistoren 15 , 16 und 17 ergibt.

Die beiden Gatter haben Rückkopplungen mit Widerständen 26 und 27, welche den nichtinvertierten Ausgang des angeschlossenen Gatters auf einen seiner Eingänge rückkoppeln, und zwar auf die Basis des Transistors 12 für das erste Gatter und auf die Basis des Transistors 17 für das andere Gatter. Diese Rückkopplungen ergeben eine positive Rückkopplung und Regeneration des angeschlossenen Gatters.

Zur Erläuterung des Betriebes wird nunmehr angenommen, daß der Eingangstransistor 12 eingeschaltet ist und am Emitteranschluß des Ausgangstransistors 14 ein hohes Potential anliegt und ein zunehmender Strom I. von der Verbindungsstelle der Basis des Eingangstransistors 12 und der Rückkopplungsschaltung 2.6 gezogen wird. Die Spannung e. am Basisanschluß des Transistors 12 wird dann gemäß Fig. 2 abnehmen. Es wird ein Stromwert erreicht, bei welchem der Eingang in den aktiven Bereich gelangt, und zu diesem Zeitpunkt wird die nichtinvertierte Ausgangsspannung e zu

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fallen beginnen, so daß die Spannung e. noch weiter abgesenkt wird und der nichtinvertierte Ausgang des Emitters

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des Transistors 14 den niedrigen Pegelwert annimmt. (Punkt A)

Wenn der Eingangsstrom zu Null gemacht wird (Punkt B), nimmt der Ausgang nicht den hohen Pegelwert an. Der nichtinvertierende Ausgang kann wieder auf einen hohen Pegelwert gebracht werden, unabhängig^ davon, ob der Eingangsstrom Null ist, indem der Basisanschluß des Transistors auf den hohen Pegelwert gebracht wird (Punkt C). Zusätzlich kann verhindert werden, daß der nichtinvertierende Ausgang im Pegelwert mit zunehmendem Eingangsstrom I, abnimmt, wie vorstehend beschrieben wurde, indem der Eingang des Transistors 11 während dieser Zeit auf einem hohen Pegelwert gehalten wird.

Das zweite Gatter mit der Rückkopplungsschaltung 27 arbeitet in ähnlicher Weise und spricht auf den Strom I- an.

Der Eingang des Transistors 12 im ersten Gatter ist mit dem Kollektor eines ersten Strompfades verbunden und der Eingang des Transistors 17 in dem zweiten Gatter ist mit dem Kollektor eines zweiten Stromsteuertransistors 32 in einem zu dem ersten Pfad parallelen zweiten Strompfad verbunden. Die Emitteranschlüsse'der Transistoren 31 und 32 sind gemeinsam mit einer Stromquelle 33 verbunden, um den Strom I-. an diese parallelen Strompfade abzugeben. Der Strom I_ wird, derart eingestellt, daß er nicht ausreicht,

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um die beiden Gatter gleichzeitig zu triggern.

Die Basisanschlüsse der beiden Transistoren 31 und 32 sind in Differenzschaltung mit jeder Seite einer Quelle 34 eines Synchronisiersignales 35, d.h. einer Sinuswelle, derart verbunden, daß das Synchronisiersignal mit entgegengesetzter Polarität an die beiden Basisanschlüsse gelangt. Da der Strom nicht ausreicht, um beide Gatter gleichzeitig zu triggern, wird zwischen dem Pegel, über welchem das Triggersignal kommen muß, um das erste Gatter zu regenerieren, und dem Triggerpegel unter welchen· das Triggersignal abfallen muß, um das zweite Gatter zu regenerieren, eine begrenzte Hysteresiszone H vorgesehen werden (Fig. 3a).

Fig. 3b, 3c und 3d erläutern zwei Schaltzustände bei der Oszillografentriggerung. Im ersten Fall ist die Rückstelllinie von der Oszillografenschaltung zu den Basisanschlüssen der Transistoren 11 des Steuergatters und 16 des Triggergatters im Zeitpunkt T hoch und die Kippspannung ist abgeschaltet. Im Zeitpunkt T,, wenn der Rückstelleingang einen niedrigen Pegelwert annimmt, ist das Synchronisiersignal 35 tiefer als der Triggerpegel, was normalerweise die Einschaltung des Transistors 32 bewirken, den Strom I_ erhöhen und, in beschriebener Weise, bewirken würde, daß der Ausgang des Transistors 19 im Potential abfällt.

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Das Triggergatter wird an einem derartigen Potentialabfall gehindert, weil der hohe Ausgangspegel des Transistors 14 des Steuergatters den Eingangstransistor 15 des Triggergatters und den nichtinvertierenden Ausgang auf · hohem Potential hält.

Wenn im Zeitpunkt T- das Synchronisiersignal über den Steuerpegel an der Basis des Stromsteuertransistors 31 steigt, nimmt der Strom I-, bis zu einem Wert zu, der aus=- reicht, damit das Steuergatter in der vorbeschriebenen Weise regeneriert und am Ausgang einen niedrigen Wert annimmt. Der Eingangstransistor 15 des Triggergatters wird abgeschaltet; Das Triggergatter bleibt jedoch unverändert, da das Synchronisiersignal über dem Triggerpegel liegt, wie aus Fig. 3a ersichtlich ist und der Strom I₂ reicht nicht aus, um das Triggergatter regenerieren zu lassen.

Wenn im Zeitpunkt T- das Synchronisiersignal den Triggerpegel unterschreitet, nimmt der Strom I₂ auf einen Wert zu, welcher ausreicht, damit das Triggergatter sich regeneriert und einen niedrigen Pegel am Emitterausgang des Transistors 19 abgibt, um den Kippvorgang des Oszillografen auszulösen. Wenn der Kippvorgang im Zeitpunkt T, abgeschlossen ist, geht das Rückstellsignal wieder hoch und stellt die Ausgangspegel der beiden Gatter hoch, unabhängig vom Zustand des Synchronisiersignales.

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Im zweiten Fall fällt das Rückstellsignal im Zeitpunkt T₅ ab; wenn sich das Synchronisiersignal über dem Steuerpegel befindet. In diesem Zustand ist der Strom I. hinreichend groß und das Steuergatter regeneriert sofort auf einen niedrigen Ausgangszustand. Der Strom I₂ im zweiten Strompfad liegt unter dem Wert/ der zur Regenerierung des Triggergatters erforderlich ist, so daß der Ausgang des Triggergatters hoch bleibt. Im Zeitpunkt T, fällt das

Synchronisiersignal unter den Triggerpegel, und es fließt

ein ausreichender Strom I„, um die Regenerierung des Triggergatters zu bewirken und dessen Ausgang nimmt den niedrigen Wert für den Oszillografen an, um den Kippvorgang auszulösen.

Da in beiden Fällen das Triggergatter zu dem Zeitpunkt regeneriert, an welchem das Synchronisiersignal den Triggerpegel durchschreitet, ergibt sich eine stabile Oszillograf endarstellung .

Die erfindungsgemäße Anordnung mit regenerierenden Logikgattern in den beiden Strompfaden hat gegenüber der Verwendung von Tunneldioden .den Vorteil, daß nur ein Stromwert I- genau eingestellt zu werden braucht, wogegen die Tunneldiodenschaltung wenigstens drei genau abgestimmte Ströme erfordert. Außerdem ist vorteilhaft, daß die Logikgatter nach der Regenerierung in einen niedrigen Ausgangs-

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zustand in diesen verbleiben^bis von der Oszillografenschaltung das Rückstellsignal mit hohen* Pegel an einem Eingang jedes Gatters aufgenommen wurde. Tunneldioden müssen sorgfältig vorgespannt werden, um zu verhindern, daß sie zu unerwünschten Zeitpunkten den Zustand ändern.

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Claims

Hewlett-Packard Company

1501 Page Mill Road

Palo Alto

California 94304

Case 634

18. Februar 1972

Patentansprüche

1, Triggerschaltung mit ersten und zweiten Logikgattern und ersten und zweiten Stromsteuervorrichtungen, dadurch gekennzeichnet , daß ein erster Strompfad mit der ersten Stromsteuervorrichtung (31) mit einem Eingang (Basis 12) des ersten Logikgatters (11 - 14, 21 - 24) zur Regelung des Stromes in dem ersten Pfad verbunden ist, ein zweiter Strompfad mit einer zweiten Stromsteuervorrichtung

(32) mit einem Eingang des zweiten Logikgatters zur Regelung des Stromes in dem zweiten Strompfad verbunden ist, eine Stromquelle (33) mit beiden Strompfaden gemeinsam verbunden ist, eine Quelle (34) für ein um zwei Amplitudenpegel veränderliches Synchronisiersignal mit beiden Stromsteuervorrichtungen verbunden ist und die eine Stromsteuervorrichtung bei dem einen Amplitudenpegel und die andere bei dem anderen Amplitudenpegel einschaltet, eine erste Rückkopplungsschaltung ■(26) zwischen dem Ausgang und dem einen Eingang des ersten Gatters verbunden ist, eine zweite Rückkopplungsschaltung (27) zwischen dem Ausgang und dem einen Eingang des zweiten

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Gatters verbunden ist, ein Rückstellsignal an einen zweiten Eingang jedes der Logikgatter gelangt, und ein Schaltkreis den Ausgang des ersten Logikgatters (14) mit dem dritten Eingang (15) des zweiten Logikgatters verbindet.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Stromsteuervorrichtungen einen Transistor (31; 32) aufweist, dessen Emitter/Kollektorstrecke sich in dem Stromweg befindet und dessen Basis mit der Quelle 34 für das Synchronisiersignal verbunden ist.
3. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Logikgatter mehrere Eingangstransistoren (11, 12; 15, 16, 17) aufweist, die in einem Strompfad des Gatters parallel geschaltet sind, ei'n Referenztransistor (13; 18) in einem zweiten Strompfad in dem Gatter parallel zu dem einen Strompfad geschaltet ist und ein Ausgangstransistor (14; 19) mit einem dieser Strompfade verbunden ist.
4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückkopplungsschaltkreise für jedes Gatter einen Widerstand (26; 27) aufweisen, der das Ausgangssignal des Ausgangstransistors (14; 19)

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mit der Basis eines der Eingangstransistoren (11; 17) verbindet.
5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet , daß das erste Logikgatter zwei Eingangstransistoren (11; 12) und das zweite Logikgatter drei Eingangstransistoren (15, 16, 17) aufweist.

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