DE2337388A1

DE2337388A1 - Anordnung zum gewinnen von periodischen signalen laengerer dauer und verfahren zum betreiben einer solchen anordnung

Info

Publication number: DE2337388A1
Application number: DE19732337388
Authority: DE
Inventors: Jakob Luescher; Andre Rusznyak
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Priority date: 1972-07-21
Filing date: 1973-07-23
Publication date: 1974-02-14
Also published as: FR2194083A1; GB1438625A; US3932773A; DE2337388C3; JPS4953362A; JPS5650449B2; DE2337388B2; US3848200A; CH574188A5; CH558111A; IT1014019B; GB1436964A; FR2194083B1; DE2337788A1

Description

Anordnung zum Gewinnen von periodischen Signalen längerer Dauer und Verfahren zum Betreiben einer solchen Anordnung

Die Erfindung zielt darauf ab, die Steuerung von Schaltungen mit kapazitivem Verhalten mit Hilfe von periodischen Signalen von relativ langer, beispielsweise einige Zehntel Millisekunden betragender Dauer zu ermöglichen, die aus sehr kurzen
periodischen Impulsen mit einer Dauer von beispielsweise der Grössenordnung einer Zehntel Mikrosekunde gewonnen sind. Dabei geht es darum, eine Anordnung zu schaffen, die diese
periodischen Signale erzeugt und deren Eingangskapazität
stark vermindert ist, so dass sie keine nennenswerte kapazitive Last für die Quelle für die ursprünglichen Impulse darstellt. Des weiteren soll diese Anordnung eine solche Struktur aufweisen, dass sie sich ohne weiteres zu einer Herstellung in

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integrierter Schaltungstechnik eignet, also beispielsweise nur einen einzigen Typ von Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode enthält.

Ein erster Gegenstand der Erfindung ist zu diesem Zweck eine Anordnung zum Gewinnen von periodischen Signalen längerer Dauer zum Steuern einer Schaltung mit kapazitivem Verhalten aus periodischen Impulsen kürzerer Dauer, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode, der sich an seinem ersten Ausgang in Serie mit der zu steuernden Schaltung an einen Verbindungspunkt zwischen einem ersten Pol einer Speisegleichspannungsquelle, an die der Feldeffekttransistor mit seinem zweiten Ausgang angeschlossen ist, einerseits und einen gemeinsamen Massepunkt, mit dem die Speisegleichspannungsquelle an ihrem zweiten Pol verbunden ist, andererseits anschalten lässt und der zwischen seiner Steuerelektrode und seinem ersten Ausgang eine Kapazität von die Grosse der Eingangskapazität der zu steuernden Schaltung unterschreitender Grosse aufweist, und drei elektronische Unterbrecher enthält, von denen zwei in Serie zueinander und unter Anschaltung des einen an den ersten Pol der Speisegleichspannungsquelle und des anderen an den gemeinsamen Massepunkt und Verbindung ihres Verbindungspunktes mit der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors zwischen dem ersten Pol der Speisegleichspannungsquelle und dem gemeinsamen Massepunkt liegen, während der dritte in Serie zum Feldeffekttransistor zwischen dessen erstem Ausgang und dem gemeinsamen Massepunkt liegt.

Ein zweiter Gegenstand in der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anordnung, das dadurch gekenn-

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zeichnet ist, dass der erste elektronische Unterbrecher geschlossen und mindestens während der Zeitdauer in diesem Zustand gehalten wird, die notwendig ist, um die Kapazität zwischen der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors einerseits und seinem ersten Ausgang andererseits so weit aufzuladen, dass das Potential der Steuerelektrode mindestens der Schwellenspannung für den Feldeffekttransistor entspricht, der Feldeffekttransistor also öffnet und die Kapazität in der zu steuernden Schaltung darüber aufgeladen wird, dass der zweite Unterbrecher, sobald die Kapazität der zu steuernden Schaltung wenigstens einmal aufgeladen worden ist, geschlossen und mindestens während einer Zeitdauer in diesem Zustand gehalten wird, die ausreicht, um das Potential der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors auf einen unterhalb von dessen Schwellenspannung liegenden Wert absinken zu lassen, dass der dritte Unterbrecher frühestens gleichzeitig mit dem zweiten Unterbrecher geschlossen wird, um eine Entladung der Kapazität der zu steuernden Schaltung über den dritten Unterbrecher auszulösen, und dass der dritte Unterbrecher bis zum Augenblick des nächstfolgenden Schliessens des ersten Unterbrechers in geschlossenem Zustand gehalten wird und so fort, so dass sich insgesamt zwischen dem Schliessen des ersten Unterbrechers und dem darauf folgenden Schliessen des dritten Unterbrechers ein Eingangssignal für die zu steuernde Schaltung ergibt, dessen Dauer im wesentlichen dem Zeitintervall entspricht, das zwischen dem Schliessen des ersten Unterbrechers und dem Schliessen des dritten Unterbrechers liegt.

In der Zeichnung sind zur weiteren Erläuterung der Erfindung einige Ausführungsvarianten für eine erfindungsgemäss ausgebildete Anordnung dargestellt ; es zeigen:

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Fig. 1 das elektronische Schema einer ersten Ausführungsform für eine erfindungsgemäss ausgebildete Anordnung,

Fig. 2 ein die Betriebsweise dieser Ausführungsform der Erfindung veranschaulichendes Diagramm,

Fig. 3 das elektronische Schema für eine erste Variante der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Ausführungsvariante nach Fig» 3»

Fig. 5 das elektronische Schema für eine zweite Variante der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1,

Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Variante von Fig. 5»

Fig. 7 das elektronische Schema einer zweiten Aueführungsform für eine erfindungsgemäss ausgebildete Anordnung,

Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 das elektronische Schema für eine Variante der zweiten Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 7» und

Fig.10 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Variante nach Fig. 9.

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Die in Pig» 1 dargestellte Anordnung ist insbesondere dazu bestimmt, periodische Signale für die Steuerung einer Schaltung A mit kapazitivem Verhalten aus vier Serien von Impulsen X₁ bis i. zu erzeugen, die zwar die gleiche Frequenz aufweisen, aber zeitlich von Serie zu Serie gegeneinander versetzt sind, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Anordnung von Fig. 1 enthält sechs Feldeffekttransistoren T₁ bis Tg mit isolierter Steuerelektrode, die in der nachstehend erläuterten Weise zusammengeschaltet sind.

Von den sechs Feldeffekttransistoren T₁ bis Tg sind jeweils zwei, nämlich die Transistoren Tp und T„, die Transistoren T₁ und Tl und die Transistoren T_ und Tg paarweise in Serie geschaltet, und alle diese Serienschaltungen aus zwei der sechs Feldeffekttransistoren T₁ bis Tg sind parallel zueinander an eine Speisegleichspannungsquelle V angeschlossen, die an ihrem negativen Pol mit einem gemeinsamen Massepunkt M verbunden ist. Alle Transistoren T₁ bis T^- sind Feldeffekt-

1 ο

transistoren vom Typ n_s die in einem gemeinsamen Kristall vom Typ ausgebildet sind.

Die ^teuerelektroden der Transistoren T₁, T„, T„ und T. sind an Anschlussklemmen E₁ bis El angeschlossen, von denen jeder eine der oben erwähnten Serien von Impulsen i.. bis i. zugeführt wird, wobei speziell die Anschlussklemme E₁ mit den Impulsen der Serie i , die Anschlussklemme E₂ mit den Impulsen der Serie i„, die Anschlussklemme E„ mit den Impulsen der Serie i und schliesslich die Anschlussklemme E. mit den Impulsen der Serie ii gespeist wird.

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Von den Steuerelektroden der Transistoren T„ und Tg ist die erste an den Verbindungspunkt b zwischen den Transistoren T_ und T„ und die zweite an den Verbindungspunkt c zwischen den Transistoren T. und T₁ angeschlossen. Der Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren T₆. und Tg bildet die Ausgangsklemme der Anordnung, und an diese Ausgangsklemme ist einer der Eingänge der zu steuernden Schaltung A angeschlossen, während der zweite Eingang dieser Schaltung mit dem gemeinsamen Massepunkt η verbunden ist.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass der Transistor T so bemessen ist, dass die Kapazität C,. zwischen seiner Steuerelektrode und seinem mit der zu steuernden Schaltung A verbundenen Ausgang, also dem Verbindungspunkt a erheblich kleiner ist als die Eingangskapazität für die Schaltung A. Die Kapazität C₆. kann beispielsweise ahnen al kleiner sein als die Eingangskapazität der zu steuernden Schaltung A.

Ausserdem muss man, wenn man wünscht, dass das Auftreten und der Abfäll der Signale an der durch den Verbindungspunkt a gebildeten Ausgangsklemme sich langsam vollziehen (wenig geneigte Impulsflanken), so vorgehen, dass das Verhältnis zwischen der Steigung des Transistors T_ und der Kapazität der Schaltung A bzw. das Verhältnis zwischen der Steigung des Transistors Tg und der Kapazität der Schaltung A klein wird.

Schliesslich weisen alle sechs Feldeffekttransistoren T. bis Tg sehr schmale Kanäle auf, so dass ihre Eingangskapazität klein wird. Für die Transistoren T_. und T,- ist diese

5 °

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Kapazität durch die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien eingezeichneten Kondensatoren C_ und Cg angedeutet.

Als nächstes soll die Betriebsweise der oben beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten Schaltung behandelt werden, wobei davon ausgegangen wird, dass vor dem Eintreffen des ersten Impulses der Serie X₁ an der Anschlussklemme E₁ die Kapazität Cg aufgeladen ist und daher der Transistor Tg offen ist, der Verbindungspunkt a also auf Masse liegt und die Kapazität der zu steuernden Schaltung A entladen ist.

Der erste Impuls der Serie i., bringt den Transistor T₁ zum Öffnen, so dass sich die Kapazität Cg über diesen Transistor T_ entladen kann, wodurch der Transistor Tggesperrt wird.

Da die in der Schaltung A vorliegende Kapazität erheblich grosser ist als die Eingangskapazität C_ des Transistors· T_, sind es sodann im wesentlichen die beiden Anschlussklemmen des Transistors T₆,, an denen der grösste Teil der von der Speisegleichspannungequelle V abgegebenen Speisespannung anliegt, wenn der Transistor T₂ den ersten Impuls der Serie i„ zugeführt erhält. Von diesem Zeitpunkt an ist und bleibt der Transistor T_ geöffnet, so dass der durch diesen Transistor T_ fliessende Strom die Kapazität in der Schaltung A auflädt und die Spannung am Verbindungspunkt a ansteigt, bis sie den Wert der Speisegleichspannung V der Speisegleichspannungsquelle erreicht, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Gleichzeitig steigt auch die Spannung am Verbindungspunkt b zwischen den Transistoren T. und T„ bis zu einem Wert, der oberhalb dieser Spannung liegen kann, da die elektrische Ladung der Kapazität C_ erhalten bleibt.

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Da das Verhältnis zwischen der Steigung des Transistors T_ und der Kapazität der zu steuernden Schaltung A klein ist, vollzieht sich dieser Spannungsanstieg relativ langsam) und dies ist erwünscht, damit die Signalfrequenz für das Steuersignal für die Schaltung A relativ niedrig wird, was insbesondere dann wesentlich ist, wenn diese Schaltung A zu dem Typ gehört, der in einem Aufsatz von Robert H. Crawford und Bernard Bazin mit dem Titel "Theory and Design of MOS Capacitor Pull-ΙΓρ Circuits" in IEEE, Journal of Solid-state Circuits Band SC-4 Nr, 3 vom Juni I969 beschrieben worden ist.

Wenn der erste Impuls der Serie i« an der Anschlussklemme E„ eintrifft, öffnet der Transistor T_, so dass das Potential V, am Verbindungspunkt b zu Null wird: Die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors T_ weist dann ein gegenüber der Steuerelektrode des gleichen Transistors T_ positives Potential auf, und der Transistor T_ wird daher gesperrt.

Wenn die durch die zu steuernde Schaltung A gebildete Last rein kapazitiv ist, bleibt die Spannung am Verbindungspunkt a (Fig. 1) auf ihrem Wert V , bis ein Impuls der Serie ir an der Anschlussklemme E^ eintrifft. Dieser Impuls bringt den Transistor T^ zum Öffnen, und die Eingangskapazität Cg für den Transistor Tg wird aufgeladen, so dass dieser Transistor Ty- sich öffnet, da er über den Transistor Tk mit der Speisegleichspannung aus der Speisegleichspannungsquelle V angesteuert wird. Da der Transistor Tg offen ist, entlädt sich die Kapazität in der zu steuernden Schaltung A über diesen Transistor Tg, jedoch vollzieht sich diese Entladung relativ langsam, da ja die Steigung des Transistors Tg klein

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gewählt ist« Diese Kapazität Cg bleibt solange aufgeladen, bis der nächstfolgende Impuls der Serie i. an der Anschlussklemme B eintrifft, der dann die Entladung der Kapazität umsteuert (siehe die Kurve V in Pig.' 2), vie dies oben bereits ausgeführt ist, und sodann beginnt der beschriebene ^: Zyklus von neuem·

In einer in der Zeichnung nicht dargestellten Schaltungsvariant· kann die Quellenelektrode des Transistors T- statt vie in der Darstellung in Fig* 1 an den gemeinsamen Massepunkt M an den Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren T- und T^ angeschaltet wein. In eine» solchen Falle muss die Spannung an der Steuerelektrode des Transistors T„ die Speisegleichspannung der Speisegleichspannungsquelle V hinreichend übersteigen, damit die Eingangskapazität C_ des Transistors T_ entladen wird. Dagegen vird dann der Ladungszustand dieser Kapazität C_ niemals umgekehrt«

Die der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsvariante, entsprechende Schaltung ist insbesondere dazu gedacht, periodische Steuersignale für die Steuerung einer Schaltung A mit kapazitivem Verhalten aus zwei Serien von Impulsen i_ und ig zu gewinnen, die wiederum die gleiche Frequenz aufweisen, aber zeitlich in der in Fig. k dargestellten Weise gegeneinander versetzt sind.

Die Schaltung von Fig. 3 enthält sechs Feldeffekttransistoren T₁₁ bis T₁g mit isolierter Steuerelektrode, die in der gleichen Weise wie die Feldeffekttransistoren T₁ bis T^- in

ι ο

Fig. 1 zusammengeschaltet sind. Anzumerken ist jedoch, dass die Schaltung nach Fig. 3 nur zwei Anschlussklemmen E_ und

5 Eg aufweist, von denen die erste E mit den Impulsen der

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Serie i und die zweite Eg mit den Impulsen der Serie ig gespeist wird. Die Transistoren-T.. ₁ und T₁₂ und die Transistoren T₁- und T₁J, sind jeweils paarweise mit ihren Steuerelektroden an die Anschlussklemme E_ bzw· die Anschlussklemme Eg angeschlossen«

Die Kapazität C₁,» zwischen der Steuerelektrode des Transistors T₁ _ und seinem über den Verbindungspunkt a mit dem Traneistor T..g verbundenen Ausgang ist so gewählt, dass sie kleiner ist als die Kapazität in der zu steuernden Schaltung A* Ausserdem sind die Steigungen für die Transistoren T₁- und T₁ g klein, .so dass die Signale am Verbindungspunkt a zwisohen den Transistoren T.. und T₁ g langsam erscheinen bzw« langsam abklingen.

Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung arbeitet damit in folgender Weiset

Es sei zunächst angenommen, dass die Eingangskapazität C.g für den Transistor T₁ g im Aus gangs zustand aufgeladen ist, so dass demzufolge dieser Transistor T..g offen ist und die Spannung am Verbindungspunkt a den Wert Null aufweist.

Wenn der erste Impuls der Serie i_ an der Anschlussklemme E_ eintrifft, bringt er gleichzeitig die Transistoren T₁₁ und T₁₂ zum Öffnen. Daraus folgt zum einen, dass die Kapazität C₁,- sich entlädt und der Transistor T-g geschlossen wird, und zum anderen, dass das Potential am Verbindungspunkt b zwischen den Transistoren T₁ und T₁- auf einen Wert ansteigt, der mindestens gleich der Speisegleichspannung aus der Speisegleichspannungsquelle V ist. Da die Kapazität in

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der Schaltung A viel grosser ist als die Eingangskapazität C₁_ des Transistors T^_ς, sind es im wesentlichen die Anschlussklemmen dieser Kapazität C_1K, an denen der grösste Teil der von der Speisegleichspannungsquelle V gelieferten Speisegleichspannung abfällt, trenn der Transistor T₁₂ den ersten Impuls der Serie i zugeführt erhält. Von diesem Zeitpunkt an ist und bleibt der Transistor T₁_ offen, bis an der Anschlussklemme Eg der erste Impuls der Serie ig eintrifft. Die entsprechende Änderung des Potentials V- am Verbindungspunkt a

Si

zwischen den Transistoren T₁ und T₁ g ist in Fig, k dargestellt.

¥enn der erste Impuls der Serie ig an der Anschlussklemme Eg eintrifft, bringt dieser Impuls gleichzeitig die Transistoren T_ir. und T₁J, zu Öffnen· Daraus folgt zum einen, dass das Potential am Verbindungspunkt b zu Null wird (Kurve V, in Fig. 4), und zum anderen, dass sich die Kapazität C../- auflädt (Kurve V in Fig. k) und der Transistor T..g sich öffnet. Von diesem Zeitpunkt an vermindert sich das Potential am Verbindungspunkt a bis auf den Wert Null (Kurve V in Fig. h), * a

und die Kapazität in der Schaltung A entlädt sich über den Transistor T₁ g. Anzumerken ist, dass der Potentialabfall am Verbindungspunkt a wegen der geringen Steigung des Transistors T₁,- sich sehr langsam vollzieht.

Die Kapazität C₁ g bleibt aufgeladen, und daher bleibt auch der Transistor Tg geöffnet (Kurve V_q in Fig. 4), bis an der AnschlusskleBBHe E_ der nächstfolgende Impuls der Serie ij. eintrifft und der geschilderte Zyklus sich von neuem wiederholt·

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In Fig· 5 ist eine AusführungsVariante für die Schaltung nach Fig. 3 dargestellt, die insbesondere dazu dienen soll, eine kapazitive Schaltung mit Hilfe von zweiphasigen Signalen zu steuern, welche Steuersignale im vorliegenden Falle an den Verbindungspunkten a und a¹ der Schaltung abgenommen werden können.

Wie die Darstellung in Fig* 5 zeigt, unterscheidet sich diese Ausführungsvariante von der vorhergehenden im wesentlichen durch die zusätzliche Einfügung eines Paares von Transistoren Τ^ι__ς und T* £, die in Serie zueinander an die Speisegleichspannungsquelle V angeschaltet sind und von deren Steuerelektroden die des ersten Transistors Τ*_ς über den Verbindungspunkt c¹ mit der Steuerelektrode des Transistors T₂^, der dem Transistor T₁g in der Schaltung nach Fig. 3 homolog ist, und die des zweiten Transistors T'g über den Verbin-' dungspunkt b¹ mit der Steuerelektrode des Transistors T__ verbunden ist, der dem Transistor T₁- in der Schaltung nach Fig. 3 homolog ist.

Die Kapazität C₂ _ zwischen der Steuerelektrode des Transistors T₉₁. und dem Verbindungspunkt a und die Kapazität CL. zwischen der Steuerelektrode des Transistors T· _ und dem Verbindungspunkt a¹ sind wie in den vorhergehenden Fällen klein gegenüber der Kapazität der Schaltung gewählt, die mit ihren Steuereingängen an die Verbindungspunkte a und a' angeschlossen werden soll.

Dank des oben beschriebenen Schaltungsaufbaus erfolgt die Aufladung der Kapazitäten C^ _ und C*₂/- bzw«, der Kapazitäten C'_ und C₂g im gleichen Augenblick, in dem der Transistor T__ bzw. der Transistor T' im gleichen Zeitpunkt wie der

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.Transistor T' ,- bzw, der Transietor T_g geöffnet wird. Daraus folgt, dass bei Eintreffen jedes Impulses der Serie i_ an der Anschlussklemme E_ der Schaltung von Fig,- 5 gleichzeitig am Verbindungepunkt a ein Potential V auftritt und am Verbindungspunkt a¹ ein Potential V* verschwindet. Jeweils bei

SL

Eintreffen eines Impulses der zeitlich gegenüber der Serie ' i_ versetzten Serie i_R an der Anschlussklemme Eq der Schaltung von Fig, 5 beobachtet man gleichzeitig am Verbindungspunkt a das Verschwinden des Potentials V und am Verbindungs- punkt a* das Auftreten eines Potentials V· ·

Sl

Das Gesamtergebnis ist daher, dass an den Verbindungspunkten a und a¹ zwei Signale erhalten werden, die einander in Amplitude und Frequenz gleichen, seitlich aber gegeneinander versetzt sind.

Die in Fig, 7 dargestellte zweite Ausführungsform für eine erfindungsgemäss ausgebildete Anordnung ist speziell dazu bestimmt, Steuersignale für eine Schaltung A mit kapazitivem Verhalten aus zwei Serien von Impulsen ig und ±-_Q zu gewinnen, die zeitlich von Serie zu Serie gegeneinander versetzt sind, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist.

Die Schaltung nach Fig. 7 enthält fünf Feldeffekttransistoren T₃₂, Tf T^, T_g_ und T_g mit isolierter Steuerelektrode, die in folgender Weise zusammengeschaltet sind:

Die Transistoren T₀₀ und T₀₀ und die Transistoren T₀ _ und T₀,-

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liegen jeweils paarweise in Serie geschaltet an einer Speisegleichspannungsquelle V , deren negative Klemme mit einem gemeinsamen Massepunkt M verbunden ist.

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Der Transistor T„_p ist mit seiner Steuerelektrode an eine Eingangsklemme E_q angeschlossen, die mit den Impulsen der Serie i„ gespeist wird. Der Transistor T„_ hat an seiner Steuerelektrode Verbindung zum Verbindungspunkt b zwischen den Transistoren T__ und T~„.

Die Steuerelektrode des Transistors T„„ ist mit der Steuerelektrode des Transistors T₀,- verbunden»

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Der Transistor T-^ ist an seiner Steuerelektrode mit einer Eingangsklemme E₁₀ verbunden, die mit den Impulsen ,der Serie i_1Q gespeist wird. Die Senkenelektrode des Feldeffekttransistors T„k ist über den Verbindungspunkt c mit den Steuerelektroden der Transistoren T„~ und T~g verbunden, während die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors T_^ über den Verbindungspunkt a Verbindung zu den Transistoren T„_ und T„^ hat.

An den Verbindungspunkt a ist auch der eine der beiden Eingänge der Schaltung A angeschlossen, während der andere Eingang dieser Schaltung A mit dem gemeinsamen Massepunkt M ve rbunden ist.

Hingewiesen sei noch darauf, dass der Transistor T„_ zwischen seiner Steuerelektrode und dem Verbindungspunkt a eine Kapazität aufweist, die erheblich kleiner ist als die Kapazität in der Schaltung A. Diese Kapazität zwischen der Steuerelektrode des Transistors T„ und dem Verbindungspunkt a ist in der Darstellung in Fig. 7 durch einen mit gestrichelten Linien angeschlossenen Kondensator C„_ angedeutet. Die Eingangskapazität der Transistoren T„£ und Too» deren Resultierende in Fig. 7 durch einen mit gestrichelten Linien an den Verbin-

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dungspunkt c zwischen den Transistoren T„„ und T„/r angeschlossenen Kondensator Cog angedeutet ist, hat ^ ebenfalls einen erheblich kleineren Wert als die Kapazität in der Schaltung A.

Die Transistoren T^_n. und T„g sind ausserdem in solcher ¥eise ausgebildet, dass ihre Steigung einen geringen Wert aufweist»

Für die nun folgende Beschreibung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig» 7 sei angenommen, dass im Ausgangszeitpunkt die Kapazitäten C„_ und C„g entladen sind, wenn der erste Impuls der Serie i_ an der Eingangsklemme E_ · eintrifft.

Mit Eintreffen dieses ersten Impulses der Serie i_Q an der Eingangsklemme Ε_ wird der Transistor T„₂ geöffnet und, da die Kapazität in der Schaltung A erheblich grosser ist ' als die Kapazität C__ am Transistor T___t sind es im wesent-

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liehen die Anschlussklemmen dieser Kapazität C„_, wo der grösste Teil der von der Speisegleichspannungsquelle V gelieferten Speisespannung abfällt, wenn der Transistor T^p den ersten Impuls der Serie i_Q zugeführt erhält.

Von diesem Zeitpunkt an ist und bleibt der Transistor T__· offen, so dass die Spannung am Verbindungspunkt a bis zu einem der Speisegleichspannung V aus der Speisegleichspannungsquelle entsprechenden Wert ansteigt (Fig. 8), wie dies bereits in Verbindung mit den Schaltungen nach Fig. 1, 3 oder 5 erläutert worden ist. Die Kapazität in der Schaltung A ist aufgeladen.

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Bei Eintreffen des ersten Impulses der Serie i_1f) an der Eingangsklemme E₁₀ öffnet der Transistor T_^ für eine kurze Zeitspanne, so dass sich die Kapazität C~g über diesen Transistor T„^ und die in der Schaltung A gespeicherte Ladung auflädt, ohne dass sich die Spannung am Verbindungspunkt a nennenswert vermindert (siehe die Kurve V in Fig. 8), Die Transistoren T„_ und T_g öffnen sich, was zu einem Abfall des Potentials am Verbindungspunkt b auf den Wert Null (Kurve V^ in Fig. 8) sowie einer relativ langsamen Entladung der Kapazität in der Schaltung A (Kurve V ) führt. Das Potential am Verbin-

et

dungspunkt a wird daher wieder zu Null,

Der als nächster an der Steuerelektrode des Transistors T__ eintreffende Impuls der Serie i_g bringt diesen Transistor T„_ zum Öffnen, da jedoch die Kapazität C„g noch immer aufgeladen ist und daher die Transistoren T__ und T_g immer noch geöffnet sind, wird das Potential am Verbindungspunkt b wieder zu Null, sobald der Impuls der Serie i_ vorbei ist, und das Potential am Verbindungspunkt a bleibt Null, die Kapazität C„_ und die Kapazität in der Schaltung A können sich daher nicht entladen, da der Transistor T₀_. geschlossen bleibt«

jj

Venn der nächstfolgende Impuls der Serie I₁₀ an der Eingangsklemme E₁₀ eintritt, öffnet sich der Transistor T_jl, so dass sich die in der Kapazität C„g gespeicherte Ladung über diesen Transistor T„^ zum Verbindungspunkt a verschieben kann« Da die Kapazität C,g erheblich kleiner ist als die Kapazität in der Schaltung A, ändert diese Ladungsverschiebung das Potential am Verbindungspunkt a nicht wesentlich« Dank dieses Umstände schließen sich die Transi-

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stören T__ und

Damit ist die Schaltung von Fig« 7 wieder in den Zustand zurückgekehrt, in dem sie sich bei Eintreffen des ersten Impulses der Serie i_Q befunden hat, und der oben beschrie- ^: bene Arbeitszyklus beginnt von neuem«

Wie man sieht, ist die beschriebene Anordnung nicht darauf beschränkt, periodische Impulse grösserer Länge aus zwei Serien von kurzen Impulsen zu gewinnen, sondern sie bewirkt zusätzlich eine binäre Reduzierung der Frequenz dieser Signale, so dass die erzeugten Signale für jeden Empfang zweier Impulse an den Bingangskleramen E_ und E₁₀ der Schaltung von Fig· 7 nur einmal erscheinen und wieder versohwinden·

Die in Fig« 9 dargestellte AusführungsVariante der Schaltung von Fig. 7 ist speziell dazu bestimmt, eine Schaltung A mit kapazitivem Verhalten mit Hilfe eines einzigen periodisohen Signals zu steuern, das aus einer Serie von Impulsen I₁₁ gewonnen wird, wie dies in Fig· 10 dargestellt ist.

Die Ausführungsvariante von Fig, 9 ist in ihrem Aufbau mit der in Fig, 7 dargestellten Schaltung weitgehend identisch, sie unterscheidet sich davon nur dadurch, dass die Steuerelektrode des Transistors ΊΥκ wie die homoitge Elektrode des Transistors T. „ an eine einzige Eingangskiemme E₁₁ angeschlossen ist, der die Impulse der Serie I₁₁ zugeführt werden.

Die Arbeitsweise der AusführungsVariante nach Fig. 9 soll im folgenden unter der Ausgangsannähme beschrieben werden, dass die Eingangekapazität in der Schaltung A entladen und die

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Kapazität Ck,- aufgeladen ist, die Transistoren Tr, und daher also geöffnet sind.

Bei Eintreffen des ersten Impulses der Serie i_ an der Eingangeklemme E₁- öffnen »ich die Transistoren Tl_ und Tll, was aura einen die Verschiebung der Ladung der Kapazität Cl^ - zum Verbindungepunkt a über den Transistor T. l bei praktisch ungeändertem Potential am Verbindungspunkt a und damit das Sohliessen der Transistoren Tl_ und T^g und zum anderen die Aufladung der Kapazität Ck- des Transistors Tl. und damit das Öffnen dieses Transistors Tl _ (Kurve V. in Fig, 1θ) und folglich den Anstieg des Potentials am Verbindungepunkt a bis zu dem Vert V der von der Speisegleichspannungequelle, gelieferten Speisegleichspannung (Kurve V in Fig. 10) zur Folge hat, wie dies bereits oben unter Bezugnahme auf die Darstellung in Fig. 7 erläutert worden ist.

Der als nächster an der Eingangskienune E₁₁ eintreffende Impuls der Serie I₁₁ bringt den Transistor T. l zum Öffnen und löst damit die Aufladung der Kapazität Cl^ über den Transistor Tl. aus« Venn das Potential am Verbindungspunkt c den Wert der Schwellenspannung für die Transistoren Tl- und Tl£ erreicht hat, öffnen sich diese Transistoren T. „ und Tl.*j, ^so dass <ü^e Kapazität Cl- des Transistors Tl- und die Kapazität in der Schaltung A sich über die Transistoren Tl- bzw« T.g entladen können« Der gleiche Impuls der Serie i₁₁ bringt auch den Transistor T^₂ ,zum Öffnen, was jedoch ohne sonderlichen Einfluss bleibt, da die Transistoren T._ und T^g offen sind. Die Spannung am Verbindungspunkt a (Spannung V in Fig. 10) fällt auf den Wert Null ab.

Damit ist die Schaltung nach Fig. 9 für einen, neuen Zyklus mit Frequenzreduktion einsatzbereit.

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Wie man sieht, führt die oben beschriebene Schaltung ebenfall» SBU einer binären Teilung der Frequenz für die Impulse der Folge i .., da die Signale am Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren Tjl- und ΊΥ,-, der den Ausgang der Schaltung darstellt, jeweils nur einmal für zwei der Eingangsklemme E₁₁ zugeführte Impulse der Serie i.... erscheinen.

Mit Vorteil werden die verschiedenen elektronischen Bausteine der oben beschriebenen Anordnungen in integrierter Schaltungstechnik hergestellt·' In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass ungeachtet der Ausbildung der Transistoren in den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen für erfindungsgemäss ausgebildete Anordnungen als Feldeffekttransistoren vom Typ η mit Integration in einen Kristall des Typs ρ selbstverständlich die gleichen Strukturen auch mit Hilfe von Transistoren des Typs ρ und deren Integration in einen Kristall des Typs η realisiert werden könnten, wobei selbstverständlich in diesem Falle die Speisegleichspannungsquelle V mit ihrem positiven Pol an Masse zu legen wäre.

Angemerkt sei weiter, dass die vorstehende Beschreibung sich auf Anordnungen bezieht, die mit Signalen von sehr hoher Frequenz arbeiten, damit die beispielsweise auf umgekehrte Verbindungsströme zurückgehenden Entladungen den korrekten Funktionsablauf in den Anordnungen nicht stören können« '

Hingewiesen sei weiter darauf, dass der Kristall, in den die elektronischen Bausteine der oben beschriebenen Anordnungen integriert werden können, mit Vorteil beispielsweise mittels einer Schaltung polarisiert werden kann, wie sie in der

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deutschen Patentanmeldung P 23 33 777.1 beschrieben let. Mit Hilfe einer solchen Polarisation wird es nämlich möglich, zum einen eine bessere Kontrolle der Schwellenspannung für die integrierten Transistoren sicherzustellen und zum anderen die Werte der parasitären Kapazitäten und insbesondere die auf die Sperrschichten zwischen den integrierten Bauelementen zurückgehenden Kapazitäten zu verkleinern.

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Claims

Ansprüche

Anordnung sau* Gewinnen von periodischen Signalen längerer Pauer zum Steuern einer Schaltung mit kapazitivem Vernal- ^: t*n aus periodischen Impulsen kürzerer Dauer, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Feldeffekttransistor (T₁.; lS|-|Tg_|!5|'f„,.ilV_) mit isolierter Steuerelektrode, der sich an seinen ersten Ausgang in Serie mit der zu steuernden Schaltung (a) an einen Verbindungspunkt zwischen einem ersten Pol einer Speisegleichspannungsquelle (v ),an die

Feldeffekttransistor mit seinem zweiten Ausgang angeschlossen ist, einerseits und einem gemeinsamen Massepunkt (M), mit dem die Speisegleichspannungsquelle an ihrem zweiten Pol verbunden ist, andererseits anschalten lässt, und der zwischen seiner Steuerelektrode und seinem ersten Ausgang eine Kapazität (C₅JC₁₅JC₂₅Je₃₅JC^₅) von die Grosse der Eingangskapazität der zu steuernden Schaltung unterschreitender Grosse aufweist, und drei elektronische Unterbrecher CT₂,T_3IT₆,T₁₂,T₁₃,T_i6j

y enthalt, von denen zwei

^«,) in Serie zueinander und unter Anschaltung des einen T₂IT₁₂IT₂₂JT₃₂JT^₂) an den ersten Pol der Speisegleichspannungequelle und des anderen (T-JT₁ojT₂„J ToojT. o) an den gemeinsamen Massepunkt und Verbindung ihres Verbindungspunktes (b) mit der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors zwischen dem ersten Pol der Speisegleichspannungsquelle und dem gemeinsamen Massepunkt liegen, während der dritte (TgjT^jTggj^^jT^g) in Serie zum Feldeffekttransistor zwischen dessen erstem Ausgang und dem gemeinsamen Massepunkt liegt (Fig. 1,3, 5, 7, 9).

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2, Anordnung nach Anspruch 1 zum Gewinnen der periodischen Steuersignale aus vier zeitlich gegeneinander versetzten periodischen Impulsfolgen mit als FeldefTekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode ausgebildeten Unterbrechern, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei zusätzliche Feldeffekttransistoren (T₁,TV ) mit isolierter Steuerelektrode enthält, die in Serie zueinander zwischen dem ersten Pol der Speisegleichspannungsquelle (v ) und dem gemeinsamen Massepunkt (M) liegen und an deren Verbindungspunkt (c) die Steuerelektrode eines den dritten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistors (Ί\ς) angeschlossen ist, während die Steuerelektroden von den ersten bzw· den zweiten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistoren (T₂,T„) ebenso wie die der zusätzlichen Feldeffekttransistoren (T-,T^) an zur Zuführung der vier Impulsfolgen (i-,i₂,i„,i^) dienende Eingangskleramen(B₁,E ,E_,Ek) angeschlossen sind, von denen die Eingangsklemme (E₁), die mit der isolierten Steuerelektrode des zusätzlichen Feldeffekttransistors (T₁) verbunden ist, der zwischen der isolierten Steuerelektrode des als dritter Unterbrecher dienenden Feldeffekttransistors (T^) einerseits und dem gemeinsamen Massepunkt andererseits liegt, mit den Impulsen der ersten ^AImpulsfolge (I₁), die Eingangsklemme (E₂), die mit der isolierten Steuerelektrode des den ersten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistors (T₂) verbunden ist, mit den seitlich gegen die Impulse der ersten Impulsfolge (I₁) versetzten Impulsen der Impulsfolge (i„) gespeist wird, die Eingangsklemme (E„), die mit der isolierten Steuerelektrode des den zweiten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistors (T„) verbunden ist, mit den zeitlich gegen die Impulse der ersten und der zweiten Impulsfolge (I₁Ji₂) versetzten Impulsen der dritten Impulsfolge

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(i_) gespeist wird und die Eingangsklemme (eJ, die mit der isolierten Steuerelektrode des zweiten zusätzlichen Feldeffekttransistors (iV) verbunden ist, mit den gegen die Impulse der ersten drei Impulsfolgen (i.. ,!„,i..,) zeitlich versetzten Impulsen der vierten Impulsfolge (Il) gespeist wird (Fig. 1).

3· Anordnung nach Anspruch 1 zum Gewinnen der periodischen Steuersignale aus zwei zeitlich gegeneinander versetzten periodischen Impulsfolgen mit als Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode ausgebildeten Unterbrechern, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei zusätzliche Feldeffekttransistoren (T₁ ..,T..^) mit isolierter Steuerelektrode enthält, die in Serie zueinander zwischen de* ersten Pol der Speisegleichspannungsquelle (V ) einerseits und dem gemeinsamen Massepunkt (m) andererseits liegen und an deren Verbindungspunkt (c) die Steuerelektrode eines den dritten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistors (T₁ g) angeschlossen ist, während die Steuerelektrode eines den ersten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistors (T. _o) 'einerseits und die Steuerelektrode des ersten zusätzlichen Feldeffekttransistors (T₁..), der zwischen der Steuerelektrode des den dritten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistors (T../-) und de» gemeinsamen Massepunkt (M) liegt, andererseits an eine erste gemeinsame Eingangsklemme (E-) angeschlossen sind, die mit den Impulsen der ersten Impulsfolge (i_) der beiden periodischen Impulsfolgen (i_,ig) gespeist wird, und die Steuerelektrode eines den zweiten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistors (T₁^) einerseits und die Steuerelektrode des zweiten zusätzlichen Feldeffekttransistors (T₁J,) andererseits mit einer zweiten

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gemeinsamen Eingangsklemme verbunden sind, die mit der zweiten Impulsfolge (ig) der beiden periodischen Impulsfolgen (i_,ig) gespeist wird (Fig. 3).

Anordnung nach Anspruch. 3 zum Gewinnen der periodischen Steuersignale aus zwei zeitlich gegeneinander versetzten periodischen Impulsfolgen, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei zusätzliche Feldeffekttransistoren (^Tt25»^Tlp6^ mit isolierter Steuerelektrode enthält, die in Serie zueinander zwischen dem ersten Pol der Speisegleichspannungsquelle (v ) einerseits und dem gemeinsamen Massepunkt (m) andererseits liegen, dass die zu steuernde Schaltung (a) mit kapazitivem Verhalten über ihren einen Eingang zwischen dem Verbindungspunkt (a¹) zwischen den beiden zusätzlichen Feldeffekttransistoren (Τ'οςί^'οβ) einerseits und dem gemeinsamen Massepunkt (M) andererseits angeschlossen ist, dass die Kapazität (C.,) zwischen der Steuerelektrode des zusätzlichen Feldeffekttransistors (Τ· J, der zwischen dem ersten Pol der Speise· gleichspannungsquelle (V ) und dem Verbindungspunkt (a¹) liegt, einerseits und diesem Verbindungspunkt (a¹) andererseits kleiner ist als die Eingangskapazität am ersten Eingang der zu steuernden Schaltung (a) und dass die Steuerelektrode des zusätzlichen Feldeffekttransistors (T' _) mit der Steuerelektrode eines den dritten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistors (T_g) verbunden ist, während die Steuerelektrode des zweiten zusätzlichen Feldeffekttransistors (T' g) mit der Steuerelektrode des in Serie mit dem den dritten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistor (Tpß) liegenden Feldeffekttransistors (t__) verbunden ist und der zweite Eingang der zu steuernden Schaltung (a) mit kapazitivem Verhalten zwischen den beiden Feldeffekttransistoren (^0^*^26^ a*¹*?®⁸⁰*¹⁸¹!*⁶* ^ist (Fig. 5).

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5· Anordnung nach Anspruch 1 zum Gewinnen der periodischen Steuersignale aus zwei zeitlich gegeneinander versetzten periodischen Impulsfolgen mit als Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode ausgebildeten Unterbrechern, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Eingangsklemmen (E_qfE_1o) besitzt, von denen die eine (E_q) mit der ersten Impulsfolge (i_Q) gespeist wird und mit der Steuerelektrode eines den ersten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistors (T^₂) verbunden ist, während die zweite (B₁-) mit den Impulsen der zeitlich gegen die erste Impulsfolge (i_q) versetzten zweiten Impulsfolge (i_io) gespeist wird und mit der isolierten Steuerelektrode eines zusätzlichen Feldeffekttransistors (T»^) verbunden ist, dass zwei den zweiten bzw* dritten Unterbrecher bildende Feldeffekttransistoren (T„__#T„g) mit ihren isolierten Steuerelektroden zusammengeschaltet sind, dass die Eingangskapazität (C~g) dieser beiden Feldeffekttransistoren (T„„,T„g) klein ist gegen die Eingangskapazität der zu steuernden Schaltung(a) und dass der zusätzliche Feldeffekttransistor (T-^ ) mit seinem einen Ausgang an den Verbindungspunkt (o) der Steuerelektroden der den zweiten bzw« den dritten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistoren (T_„,T„g) und mit seinem zweiten Ausgang an den den gemeinsamen Massepunkt (m) abgewandten Ausgang des den dritten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistors (T„/-) angeschlossen ist (Fig. 7).

6. Anordnung nach Anspruch 1 zum Gewinnen der periodischen Steuersignale aus einer einzigen periodischen Impulsfolge mit als Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode ausgebildeten Unterbrechern, dadurch gekennzeichnet,

,- dass sie eine einzige Eingangskienune (E₁₁) besitzt, die

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mit der periodischen Impulsfolge (i ) gespeist wird, und zum einen mit der Steuerelektrode eines den ersten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistors (T^₂ ) und zum anderen mit der isolierten Steuerelektrode eines zusätzlichen Feldeffekttransistors (Tj,jl) verbunden ist, dass zwei den zweiten bzw· den dritten Unterbrecher bildende Feldeffekttransistoren (T^oiT^-) mit ihren isolierten Steuerelektroden zusammengeschaltet sind, dass die Eingangskapazität (Ck.6^ dieser beiden FeldeffeMtransistoren (ΊΥot^Kc) klein ist gegen die Kapazität der zu steuernden Schaltung (a) und dass der zusätzliche Feldeffekttransistor (Tj^j,) mit seinem einen Ausgang an den Verbindungspunkt (c) der Steuerelektroden der den zweiten bzw« den dritten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistoren (Tr „ ^T. ^) und mit seinem anderen Ausgang an den dem ge-· me ins amen Massepunkt (m) abgewandten Ausgang des den dritten Unterbrecher bildenden Feldeffekttransistors (T^g) angeschlossen ist (Fig* 9).

7· Verfahren zum Betreiben einer Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektronische Unterbrecher (^T2*^T12'^T22^jT32*^T42^ geschlossen und mindestens während einer Zeitdauer in diesem Zustand gehalten wird, die notwendig ist, um die Kapazität (C-iC.-iC-,; (3--5CjL₁.) zwischen der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors (Τ_;Τ_ιςjTp-iTo-iTjL-) einerseits und seinem ersten Ausgang andererseits so weit aufzuladen, dass das Potential der Steuerelektrode mindestens der Schwellenspannung für den Feldeffekttransistor entspricht, der Feldeffekttransistor also öffnet und die Kapazität in der zu steuernden Schaltung (a) darüber aufgeladen wird, dass der zweite Unterbrecher (T₃; T.. „ j T₂₃;T₃₃;Tj^o) » soweit die Kapazität der

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zu steuernden Schaltung wenigstens einmal aufgeladen worden ist, geschlossen und mindestens während einer Zeitdauer in diesem Zustand gehalten wird, die ausreicht, um das Potential der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors auf einen unterhalb von dessen Schwellenspannung liegenden Wert absinken zu lassen, dass der dritte Unterbrecher (^T6»^Ti6»^T26'^Tl6'^TU6^ frühestens gleichzeitig mit dem zweiten Unterbrecher geschlossen wird, um eine Entladung der Kapazität der zu steuernden Schaltung über den dritten Unterbrecher auszulösen, und dass der dritte Unterbrecher bis zum Augenblick des nächstfolgenden Schliessens des ersten Unterbrechers in geschlossenem Zustand gehalten wird,· und so fort, so dass sich insgesamt zwischen dem Schliessen des ersten Unterbrechers und dem darauf folgenden Schliessen des dritten Unterbrechers ein Eingangssignal für die zu steuernde Schaltung ergibt, dessen Dauer im wesentlichen dem Zeitintervall entspricht, das zwischen dem Schliessen des ersten Unterbrechers und dem Schliessen des dritten Unterbrechers liegt.

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L e e r s e i t e