DE2337388B2

DE2337388B2 - Anordnung zum Gewinnen von periodischen Signalen längerer Dauer und Verfahren zum Betreiben einer solchen Anordnung

Info

Publication number: DE2337388B2
Application number: DE2337388A
Authority: DE
Inventors: Jakob Carouge Genf Lüscher; Andre Genf Rusznyak
Original assignee: Ebauches SA
Current assignee: Ebauches SA
Priority date: 1972-07-21
Filing date: 1973-07-23
Publication date: 1981-06-04
Also published as: JPS5650449B2; DE2337388A1; US3848200A; DE2337788A1; FR2194083A1; CH574188A5; GB1436964A; US3932773A; IT1014019B; GB1438625A; JPS4953362A; CH558111A; FR2194083B1; DE2337388C3

Description

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 Eingangskapaziiät stark vermindert ist, so daß sie keine nennenswerte kapazitive Last für die Quelle für die ursprünglichen ω Impulse darstellt. Des weiteren soll diese Anordnung eine solche Struktur aufweisen, daß sie sich ohne weiteres zu einer Herstellung in integrierter Schaltungstechnik eignet, also beispielsweise nur einen einzigen Typ von Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode enthält

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Steuerung einer kapazitiven Schaltung, die durch eine Gleichstromquelle gespeist und durch einen periodische Impulse mit einer Dauer entsprechend einem Bruchteil ihrer Wiederholungsperiode abgebenden Generator gesteuert werden soll, die eine elektronische Schaltung mit Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode aufweist, um zwischen der Quelle und dem Generator angeschlossen zu werden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schaltung drei Transistorenpaare, die in Reihe je zu zweit zwischen einer ersten Leitung, die mit einem ersten Pol der Quelle verbunden werden soll, und einer zweiten Leitung, die mit dem anderen Pol dieser Quelle verbunden werden soll, vereinigt, wobei die Transistoren eines jeden Paars auf diese Weise einerseits miteinander über die erste ihrer beiden Hauptelektroden für einen ersten Transistor und durch die zweite dieser Elektroden für den zweiten Transistor verbunden sind, und andererseits mit der ersten Leitung über die zweite Hauptelektrode des ersten Transistors und mit der zweiten Leitung über die erste Hauptelektrode des zweiten Transistors, wobei die Transistoren zweier der drei Transistorenpaare über ihre isolierte Steuerelektrode mit dem Impulsgenerator dadurch verbunden werden sollen, daß der erste Transistor des dritten Transistorpaars über seine isolierte Steuerelektrode mit dem Verbindungspunkt der Transistoren des einen der beiden ersten Transistorenpaare verbunden ist, daß der zweite Transistor dieses dritten Paars ebenfalls über seine isolierte Steuerelektrode mit dem Verbindungspunkt der Transistoren des zweiten der beiden ersten Transistorenpaare verbunden ist und daß die Kapazität zwischen der isolierten Steuerelektrode und der ersten Hauptelektrode des ersten Transistors dieses dritten Transistorpaars schwächer gewählt wird als diejenige der kapazitiven Schaltung, wobei diese Schaltung zwischen dem Verbindungspunkt der Transistoren des dritten Paars und dem der zweiten Leitung (Fig. 1) angeschlossen werden soll.

In der Zeichnung sind zur weiteren Erläuterung der Erfindung einige Ausführungsvarianten für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild einer ersten Ausführungsfonn für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung,

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

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

Fig.4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Ausführungsvariante nach F i g. 3,

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

Fig.6 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Variante von F i g. 5,

Fig. 7 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung,

F i g. 8 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 das Schaltbild für eine Variante der zweiten Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 7, und

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

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ist insbesondere dazu bestimmt, periodische Signale für die Steuerung

einer Schaltung A mit kapazitivem Verhalten aus vier Serien von Impulsen Z₁ bis u 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 F i g. 1 enthält sechs Feldeffekttransistoren T] bis Tb mit isolierter Steuerelektrode, die in der nachstehend erläuterten Weise zusammengeschaltet sind.

Von den sechs Feldeffekttransistoren Ti bis T₆ sind , jeweils zwei, nämlich die Transistoren T₂ und Tj, die Transistoren Γι und Ta und die Transistoren 7s und Tt paarweise in Serie geschaltet, und alle diese Serienschaltungen aus zwei der sechs Feldeffekttransistoren T\ bis Th sind parallel zueinander an eine Speisegleichspan- :, nungsqueiie V_p angeschlossen, die an ihrem negativen Pol mit einem gemeinsamen Massepunkt M verbunden ist. Alle Transistoren T] bis Tu sind Feldeffekttransistoren vom Typ n, die in einem gemeinsamen Kristall vom Typ ρ ausgebildet sind.

Die Steuerelektroden der Transistoren Tj, T2, Tj und Tt sind an Anschlußklemmen £Ί bis Ea angeschlossen, von denen jeder eine der oben erwähnten Serien von Impulsen i\ bis /4 zugeführt wird, wobei speziell die Anschlußklemme E\ mit den Impulsen der Serie j\, die ;> Anschlußklemme E₂ mit den Impulsen der Serie k, die Anschlußklemme £3 mit den Impulsen der Serie /3 und schließlich die Anschlußklemme Ea mit den Impulsen der Serie k gespeist wird.

Von den Steuerelektroden der Transistoren Ts und T₆ " ist die erste an den Verbindungspunkt b zwischen den Transistoren T₂ und Tj und die zweite an den Verbindungspunkt c zwischen den Transistoren T₄ und 71 angeschlossen. Der Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren Γ5 und Tf, bildet die Ausgangsklemme r. 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 T5 so bemessen ist, daß die Kapazität Ck 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 <r> C5 kann beispielsweise zehnmal kleiner sein als die Eingangskapazität der zu steuernden Schaltung A.

Außerdem muß man, wenn man wünscht, daß das Ansteigen und der Abfall der Signale an der durch den Verbindungspunkt a gebildeten Ausgangsklemme sich langsam vollziehen (wenig geneigte Impulsflanken), so vorgehen, daß das Verhältnis zwischen der Steilheit der Kennlinie des Transistors Ti und der Kapazität der Schaltung A bzw. das Verhältnis zwischen der Steilheit der Kennlinie des Transistors Tf, und der Kapazität der Schaltung A klein wird.

Schließlich weisen alle sechs Feldeffekttransistoren Ti bis T₆ sehr schmale Kanäle auf, so daß ihre Eingangskapazität klein wird. Für die Transistoren Ts und T₆ ist diese Kapazität durch die in F i g. 1 mit f>o gestrichelten Linien eingezeichneten Kondensatoren Ck und C₆ angedeutet

Als nächstes soll die Betriebsweise der oben beschriebenen und in F i g. 1 dargestellten Schaltung behandelt werden, wobei davon ausgegangen wird, daß vor dem Eintreffen des ersten Impulses der Serie i\ an der Anschlußklemme E\ die Kapazität G, aufgeladen ist und daher der Transistor T₆ leitend ist der Verbindungspunkt a also auf Masse liegt und die Kapazität der zu steuernden Schaltung A entladen ist.

Der erste Impulse der Serie /Ί bringt den Transistor T\ zum Leiten, so daß sich die Kapazität Q, über diesen Transistor Ti entladen kann, wodurch der Transistor T₆ gesperrt wird.

Da die in der Schaltung A vorhandene Kapazität erheblich größer ist als die Eingangskapazität Cs des Transistors T5, ist es sodann im wesentlichen der Transistor T₅, an dem der größte Teil der von der Speisegleichspannungsquelle V_p abgegebenen Speisespannung anliegt, wenn der Transistor T₂ den ersten Impuls der Serie h zugeführt erhält. Von diesem Zeitpunkt an ist und bleibt der Transistor Ts leitend, so daß der durch diesen Transistor Ts fließende Strom die Kapazität in der Schaltung A auflädt und die Spannung am Verbindungspunkt a ansteigt, bis sie den Wert der Speisegleichspannung V_p der Speisegleichspannungsquelle erreicht, wie dies in Fig.2 dargestellt ist. Gleichzeitig steigt auch die Spannung am Verbindungspunkt b zwischen den Transistoren T₂ und T3 bis zu einem Wert, der oberhalb der Speisespannung liegen kann, da die elektrische Ladung der Kapazität Cs erhalten bleibt.

Da das Verhältnis zwischen der Steilheit der Kennlinie des Transistors Ts 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.

Wenn der erste Impuls der Serie /3 an der Anschlußklemme Ej eintrifft leitet der Transistor T3, so daß das Potential Vt, am Verbindungspunkt b zu Null wird: Die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors T₅ weist dann ein gegenüber der Steuerelektrode des gleichen Transistors Ts positives Potential auf, und der Transistor Ts wird daher gesperrt.

Wenn die durch die zu steuernde Schaltung A gebildete Last rein kapazitiv ist bleibt die Spannung am Verbindungspunkt a (F i g. 1) auf ihrem Wert Vp, bis ein Impuls der Serie U an der Anschlußklemme Ea eintrifft Dieser Impuls bringt den Transistor Ti zum Leiten, und die Eingangskapazität Q für den Transistor Tt wird aufgeladen, so daß dieser Transistor Te leitend wird, da er über den Transistor T₄ mit der Speisegleichspannung aus der Speisegleichspannungsquelle V_p angesteuert wird. Da der Transistor Te nun leitend ist entlädt sich die Kapazität in der zu steuernden Schaltung A über diesen Transistor T₆, jedoch vollzieht sich diese Entladung relativ langsam, da ja die Steilheit der Kennlinie des Transistors T₆ klein gewählt ist Diese Kapazität C₆ bleibt so lange aufgeladen, bis der nächstfolgende Impuls der Serie /, an der Anschlußklemme £Ί eintrifft, der dann die Entladung der Kapazität G, steuert (siehe die Kurve V_c in F i g. 2), wie dies oben bereits ausgeführt ist, und sodann beginnt der beschriebene Zyklus von neuem.

In einer in der Zeichnung nicht dargestellten Schaltungsvariante kann die Quellenelektrode des Transistors T3 statt wie in der Darstellung in F i g. 1 an den gemeinsamen Massepunkt M an den Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren Ts und T₆ angeschaltet sein. In einem solchen Falle muß die Spannung an der Steuerelektrode des Transistors T3 die Speisegleichspannung V_p hinreichend übersteigen, damit die Eingangskapazität Ck des Transistors Ts entladen wird. Dagegen wird dann der Ladungszustand dieser Kapazität Ck 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 /5 und 4 zu gewinnen, die wiederum die gleiche Frequenz aufweisen, aber zeitlich in der in F i g. 4 dargestellten Weise gegeneinander versetzt sind.

Die Schaltung von F i g. 3 enthält sechs Feldeffekttransistoren Γι 1 bis T\_b mitt isolierter Steuerelektrode, die in der gleichen Weise wie die Feldeffekttransistoren Ti bis Te in F i g. 1 zusammengeschaltet sind. Anzumerken ist jedoch, daß die Schaltung nach F i g. 3 nur zwei Anschlußklemmen E₅ und Ej, aufweist, von denen die erste E₅ mit den Impulsen der Serie /5 und die zweite Ef, mit den Impulsen der Serie i_b gespeist wird. Die Transistoren Tu und Tn und die Transistoren Tb und Ti4 sind jeweils paarweise mit ihren Steuerelektroden an die Anschlußklemme £5 bzw. die Anschlußklemme Ee angeschlossen.

Die Kapazität Ci₅ zwischen der Steuerelektrode des Transistors Γ15 und seinem über den Verbindungspunkt a mit dem Transistor Ti₆ 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 T15 und ΤΊβ klein, so daß die Signale am Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren Ti₅ und Ti6 langsam erscheinen bzw. langsam abklingen.

Die in F i g. 3 dargestellte Schaltung arbeitet damit in folgender Weise:

Es sei zunächst angenommen, daß die Eingangskapazität Cn für den Transistor Ti₆ im Ausgangszustand aufgeladen ist, so daß demzufolge dieser Transistor Tie leitend ist und die Spannung am Verbindungspunkt a den Wert Null aufweist.

Wenn der erste Impuls der Serie /5 an der Schlußklemme £5 eintrifft, bringt er gleichzeitig die Transistoren Tu und Tn zum Leiten. Daraus folgt zum einen, daß die Kapazität Qb sich entlädt und der Transistor Tj₆ gesperrt wird, und zum anderen, daß das Potential am Verbindungspunkt b zwischen den Transistoren ΤΊ2 und Ti₃ auf einen Wert ansteigt, der mindestens gleich der Speisegleichspannung aus der Speisegleichspannungsquelle V_p ist. Da die Kapazität in der Schaltung A viel größer ist als die Eingangskapazität G 5 des Transistors Ti 5, ist es im wesentlichen die Kapazität G₅, an der der größte Teil der von der Speisegleichspannungsquelle V_p gelieferten Speisegleichspannung abfällt, wenn der Transistor T₁₂ den ersten Impuls der Serie /5 zugeführt erhält. Von diesem Zeitpunkt an ist und bleibt der Transistor Ti₅ leitend, bis an der Anschlußklemme Ef, der erste Impuls der Serie 4 eintrifft. Die entsprechende Änderung des Potentials V_a am Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren Ti₅ und T16 ist in F i g. 4 dargestellt

Wenn der erste Impuls der Serie k an der Anschlußklemme Et eintrifft, bringt dieser Impuls gleichzeitig die Transistoren T]₃ und Tu zum Leiten. Daraus folgt zum einen, daß das Potential am Verbindungspunkt b zu Null wird (Kurve V* in F i g. 4), und zum anderen, daß sich die Kapazität C₁6 auflädt (Kurve V_c in F i g. 4) und der Transistor Tie leitend wird. Von diesem Zeitpunkt an vermindert sich das Potential am Verbindungspunkt a bis auf den Wert Null (Kurve V₁ in F i g. 4), und die Kapazität in der Schaltung A entlädt sich über den Transistor Τίβ- Anzumerken ist, daß der Potentialabfall am Verbindungspunkt a wegen der geringen Steilheit des Transistors Tk sich sehr langsam volIziehL

Die Kapazität Ci_b bleibt aufgeladen, und daher bleibt auch der Transistor TU leitend (Kurve V_c in Fi g. 4), bis an der Anschlußklemme E₅ der nächstfolgende Impuls der Serie /5 eintrifft und der geschilderte Zyklus sich von neuem wiederholt.

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 a'der Schaltung abgenommen werden können.

Wie die Darstellung in F i g. 5 zeigt, unterscheidet sich diese Ausführungsvariante von der vorhergehenden im wesentlichen durch die zusätzliche Einfügung eines Paares von Transistoren Th und T'26, die in Serie zueinander an die Speisegleichspannungsquelle V_P angeschaltet sind und von deren Steuerelektroden die des ersten Transistors T'25 über den Verbindungspunkt c' mit der Steuerelektrode des Transistors Tj₆, der dem Transistor T16 in der Schaltung nach Fig.3 entspricht, und die des zweiten Transistors T'26 über den Verbindungspunkt b' mit der Steuerelektrode des Transistors Ti₅ verbunden ist, der dem Transistor Ti₅ in der Schaltung nach F i g. 3 entspricht.

Die Kapazität C₂₅ zwischen der Steuerelektrode des Transistors T₂₅ und dem Verbindungspunkt a und die Kapazität C₂₅ zwischen der Steuerelektrode des Transistors T₂₅ und dem Verbindungspunkt a'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 C₂₅ und C₂₆ bzw. der Kapazitäten C₂₅ und C26 im gleichen Augenblick, in dem der Transistor T₂₅ bzw. der Transistor T₂₅ im gleichen Zeitpunkt wie der Transistor T₂₆ bzw. der Transistor T₂6 leitend wird. Daraus folgt, daß bei Eintriffen jedes Impulses der Serie h an der Anschlußklemme Ey der Schaltung von Fig.5 gleichzeitig am Verbindungspunkt a ein Potential V₃ auftritt und am Verbindungspunkt a' ein Potential V, verschwindet. Jeweils bei Eintreffen eines Impulses der zeitlich gegenüber der Serie h versetzten Serie k an der Anschlußklemme Ee der Schaltung von F i g. 5 beobachtet man gleichzeitig am Verbindungspunkt a das Verschwinden des Potentials V₃ und am Verbindungspunkt a'das Auftreten eines Potentials V₃.

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

Die in F i g. 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 h und /10 zu gewinnen, die zeitlich in Serie zu Serie gegeneinander versetzt sind, wie dies in Fig.8 dargestellt ist.

Die Schaltung nach F i g. 7 enthält fünf Feldeffekttransistoren T32, T33, T34, Ti₅ und Τχ mit isolierter Steuerelektrode, die in folgender Weise zusammengeschaltet sind:

Die Transistoren T32 und T33 und die Transistoren T3₅ und T₃₆ liegen jeweils paarweise in Serie geschaltet an einer Speisegleichspannungsquelle Vp, deren negative Klemme mit einem gemeinsamen Masspunkt M verbunden ist.

Der Transistor 732 ist mit seiner Steuerelektrode an eine Eingangsklemme £9 angeschlossen, die mit den Impulsen der Serie /9 gespeist wird. Der Transistor Tj₅ hat an seiner Steuerelektrode Verbindung zum Verbindungspunkt b zwischen den Transistoren T₃₂ und T33.

Die Steuerelektrode des Transistors T33 ist mit der Steuerelektrode des Transistors Tk verbunden.

Der Transistor T₃₄ ist an seiner Steuerelektrode mit einer Eingangsklemme E10 verbunden, die mit den Impulsen der Serie /Ίο gespeist wird. Die Senkenelektrode des Feldeffekttransistors Tm ist über den Verbindungspunkt c mit den Steuerelektroden der Transistoren Γ33 und T₃₆ verbunden, während die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors' T₃₄ über den Verbindungspunkt a Verbindung zu den Transistoren T₃₅ und T₃₆ hat.

An den Verbindungspunkt s ist auch der eine der beiden Eingänge der Schaltung A angeschlossen, während der andere Eingang dieser Schaltung A mit dem gemeinsamen Massepunkt Mverbunden ist.

Hingewiesen sei noch darauf, daß der Transistor Ta 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 T₃₅ und dem Verbindungspunkt a ist in der Darstellung in F i g. 7 durch einen mit gestrichelten Linien angeschlossenen Kondensator C35 angedeutet. Die Eingangskapazität der Transistoren T₃₆ und T₃₃, deren Resultierende in F i g. 7 durch einen mit gestrichelten Linien an den Verbindungspunkt c zwischen den Transistoren T₃₃ und T₃₆ angeschlossenen Kondensator C₃₆ angedeutet ist, hat ebenfalls einen erheblich kleineren Wert als die Kapazität in der Schaltung A.

Die Transistoren T₃₅ und T₃₆ sind außerdem in solcher Weise ausgebildet, daß deren Steilheit der Kennlinie einen geringen Wert aufweist.

Für die nun folgende Beschreibung der Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 7 sei angenommen, daß im Ausgangszeitpunkt die Kapazitäten C35 und C₃₆ entladen sind, wenn der erste Impuls der Serie k an der Eingangsklemme E₉ eintrifft.

Mit Eintreffen dieses ersten Impulses der Serie k an der Eingangsklemme E₉ wird der Transistor T₃₂ leitend und, da die Kapazität in der Schaltung A erheblich größer ist als die Kapazität C₃₅ am Transistor T₃₅, ist es im wesentlichen die Kapazität C₃₅, an der der größte Teil der von der Speisegleichspannungsquelle V_p gelieferten Speisespannung abfällt, wenn der Transistor T₃₂ den ersten Impuls der Serie J₉ zugeführt erhält

Von diesem Zeitpunkt an ist und bleibt der Transistor T35 leitend, so daß die Spannung am Verbindungspunkt a bis zu einem der Speisegleichspannung V_p aus der SpeisegleichspannuTigsquelle entsprechenden Wert ansteigt (F i g. 8), wie dies bereits in Verbindung mit den Schaltungen nach F i g. 1,3 oder 5 erläutert worden ist Die Kapazität in der Schaltung A ist aufgeladen.

Bei Eintreffen des ersten Impulses der Serie /10 an der Eingangsklemme £jo leitet der Transistor Tm für eine kurze Zeitspanne, so daß sich die Kapazität C₃₆ über diesen Transistor T₃₄ durch die in der Schaltung A gespeicherte Ladung auflädt ohne daß sich die Spannung am Verbindungspunkt ä nennenswert vermindert (siehe die Kurve V_c in F i g. 8). Die Transistoren T33 und Τχ werden leitend, was zu einem Abfall des Potentials am Verbindungspunkt b auf den Wert Null (Kurve Vb in Fig.8) sowie einer relativ langsamen Entladung der Kapazität in der Schaltung A (Kurve V₁) führt Das Potential am Verbindungspunkt a wird daher wieder zu Null. Der Transistor T35 wird gesperrt.

Der als nächster an der Steuerelektrode des Transistors T32 eintreffende Impuls der Serie /9 bringt diesen Transistor Tn zum Leiten, da jedoch die Kapazität Cj₆ noch immer aufgeladen ist und daher die Transistoren T33 und T₃₆ immer noch leitend sind, bleibt das Potential am Verbindungspunkt £>und das Potential am Verbindungspunkt a Null. Der Transistor T35 bleibt gesperrt.

Wenn der nächstfolgende Impuls der Serie /Ίο an der Eingangsklemme £10 eintritt, wird der Transistor T34 leitend, so daß sich die in der Kapazität C₃₆ gespeicherte Ladung über diesen Transistor T₃₄ zum Verbindungspunkt a verschieben kann. Da die Kapazität C₃₆ erheblich kleiner ist als die Kapazität in der Schaltung A, ändert diese Ladungsverschiebung das Potential am Verbindungspunkt a nicht wesentlich. Dank der Entladung der Kapazität C₃₆ werden die Transistoren T₃₃und T₃₆ gesperrt.

Damit ist die Schaltung von F i g. 7 wieder in den Zustand zurückgekehrt, in dem sie sich bei Eintreffen des ersten Impulses der Serie k befunden hat, und der oben beschriebene 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 Eingangsklemmen E₉ und £Ίο der Schaltung von F i g. 7 nur einmal erscheinen und wieder verschwinden.

Die in Fig.9 dargestellte Ausführungsvariante der Schaltung von F i g. 7 ist speziell dazu bestimmt, eine Schaltung A mit kapazitivem Verhalten mit Hilfe eines einzigen periodischen Signals zu steuern, das aus einer Serie von Impulsen in 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 T₄₄ wie die ihr entsprechende Elektrode des Transistors T₄₂ an eine einzige Eingangsklemme En angeschlossen ist, der die Impulse der Serie /Ί1 zugeführt werden.

Die Arbeitsweise der Ausführungsvariante nach F i g. 9 soll im folgenden unter der Ausgangsannahme beschrieben werden, daß die Eingangskapazität, in der Schaltung A entladen und die Kapazität C₄₆ aufgeladen ist, die Transistoren T₄₃ und T₄₆ daher also leitend sind.

Bei Eintreffen des ersten Impulses der Serie /Ή an der Eingangsklemme Fn werden die Transistoren 7}₂ und T₄₄ leitend, was zum einen die Verschiebung der Ladung der Kapazität C₄₆ zum Verbindungspunkt a über den Transistor T₄₄ bei praktisch ungeändertem Potential am Verbindungspunkt a und damit das Sperren der Transistoren T₄₃ und T₄₆ und zum anderen die Aufladung der Kapazität C₄₅ des Transistors 7« und damit das Einschalten des Transistors 7« (Kurve Vb in Fig. 10) und folglich den Anstieg des Potentials am Verbindungspunkt a bis zu dem Wert V_p der von der Speisegleichspannungsquelle gelieferten Speisegleichspannung (Kurve V₃ in Fig. 10) zur Folge hat wie dies bereits oben unter Bezugnahme auf die Darstellung in F i g. 7 erläutert worden ist

Der als nächster an der Eingangsklemme Eu eintreffende Impuls der Serie /n bringt den Transistor T44 zum Leiten und löst damit die Aufladung der Kapazität Q₆ über den Transistor Ti₄ aus. Wenn das

Potential am Verbindungspunkt c den Wert der Schwellenspannung für die Transistoren Γ« und T^ erreicht hat, leiten diese Transistoren T₄1 und Tie, so daß die Kapazität Gs des Transistors T45 und die Kapazität in der Schaltung A sich über die Transistoren Tij bzw. T₄₆ entladen können. Der gleiche Impuls der Serie i_u bringt auch den Transistor 7« in den leitenden Zustand, was jedoch ohne Einfluß bleibt, da die Transistoren 7« und 746 leitend sind. Die Spannung am Verbindungspunkt a (Spannung V₃ in Fig. 10) fällt auf den Wert Null m ab.

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

Wie man sieht, führt die oben beschriebene Schaltung ebenfalls zu einer binären Teilung der Frequenz für die Impulse der Folge /_u, da die Signale am Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren 7is und T^ der den Ausgang der Schaltung darstellt, jeweils nur einmal für zwei der Eingangsklemme En zugeführte Impulse der Serie/11 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 π realisiert werden könnten, wobei selbstverständlich in diesem Falle die Speisegleichspannungsquelle Vp 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 polarisiert werden kann.

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.

Hierzu 5 Blatt Zeichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Steuerung einer kapazitiven Schaltung (A), die durch eine Gleichstromquelle (Vp) gespeist und durch einen periodische Impulse (i\ bis Xt) mit einer Dauer entsprechend einem Bruchteil ihrer Wiederholungsperiode abgebenden Generator gesteuert werden soll, die eine elektronische Schaltung mit Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode aufweist, um zwischen der Quelle ι ο und dem Generator angeschlossen zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung drei Transistorenpaare (Ty„ T₃; T₄; Ti; T₅; T₆), die in Reihe je zu zweit zwischen einer ersten Leitung, die mit einem ersten Pol der Quelle (Vp) r» verbunden werden soll, und einer zweiten Leitung, die mit dem anderen Pol dieser Quelle verbunden werden soll, vereinigt, wobei die Transistoren eines jeden Paars auf diese Weise einerseits miteinander über die erste ihrer beiden Hauptelektroden für einen ersten Transistor (Ta T₄; Ts) und durch die zweite dieser Elektroden für den zweiten Transistor (Ty, Ti; Tt) verbunden sind, und andererseits mit der ersten Leitung über die zweite Hauptelektrode des ersten Transistors (Tr, T₄-, T₅) und mit der zweiten 2Ί Leitung über die erste Hauptelektrode des zweiten Transistors (Ty, Ti; To), wobei die Transistoren (Ty, Ts; T₄; Ti) zweier der drei Transistorenpaare über ihre isolierte Steuerelektrode mit dem Impulsgenerator dadurch verbunden werden sollen, daß der w erste Transistor (Ts) des dritten Transistorpaars über seine isolierte Steuerelektrode mit dem Verbindungspunkt der Transistoren (T₂; Ts) des einen der beiden ersten Transistorenpaare verbunden ist, daß der zweite Transistor (T₆) dieses dritten Paars ebenfalls über seine isolierte Steuerelektrode mit dem Verbindungspunkt der Transistoren (T₄; Ti) des zweiten der beiden ersten Transistorenpaare verbunden ist und daß die Kapazität zwischen der isolierten Steuerelektrode und der ersten Haupt- -κι elektrode des ersten Transistors (T₅) dieses dritten Transistorenpaars schwächer gewählt wird als diejenige der kapazitiven Schaltung (A), wobei diese Schaltung zwischen dem Verbindungspunkt der Transistoren (Ts; T₆) des dritten Paars und dem der 4^r> zweiten Leitung (F i g. 1) angeschlossen werden soll.

2. Anordnung nach Anspruch 1, die durch einen periodischen Impulsgenerator gesteuert werden soll, der ein Vierphasensignal auf vier Ausgangsklemmen abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung w vier Eingangsklemmen (E\ bis £4) aufweist, die jeweils mit einer bestimmten Ausgangsklemme des Generators verbunden werden sollen dergestalt, daß das auf diese Eingängsklemmen treffende Signal von Klemme zu Klemme phasenverschoben ist, und « dadurch, daß die zu den beiden ersten Transistorenpaaren gehörenden Transistoren (Ty, Ty, T₄; Ti) über ihre isolierte Steuerelektrode jeweils mit einer geeigneten Eingangskletime verbunden sind (Ey, Ey, £4; Ei)(Fig. 1).

3. Anordnung nach Anspruch 1, die durch einen periodischen Impulsgenerator gesteuert werden soll, der auf die beiden Ausgangsklemmen ein Zweiphasensignal aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zwei Eingangsklemmen (Es; Eb) ω aufweist, von denen die eine mit der ersten und die andere mit der zweiten Ausgangsklemme des Generators verbunden werden soll, und dadurch, daß die isolierte Steuerelektrode des ersten Transistors (Tn) des einen der beiden ersten Transistorpaare und die isolierte Steuerelektrode des zweiten Transistors (Tu) des anderen dieser Paare mit der ersten (Es) der Eingangsklercmen des Schaltkreises verbunden sind, während die beiden anderen Transistoren (Tn; Ti₅) dieser beiden Paare mit der zweiten Klemme (E₆) über ihre entsprechende Steuerelektrode verbunden sind (F i g. 3).

4. Anordnung nach Anspruch 1 zur Steuerung einer kapazitiven Schaltung mit Zweiphasenspeisung, dadurch gekennzeichnet, daß ihre elektronische Schaltung zusätzlich ein viertes Feldeffekt-Transistorpaar (T₂₅; T₂₆) mit isolierter Steuerelektrode vereinigt, die in Reihe zwischen der ersten und der zweiten der Leitungen geschaltet sind, wobei diese Transistoren einerseits miteinander über die erste ihrer Hauptelektroden für den ersten Transistor (T'2s) und über die zweite dieser Elektroden für den zweiten Transistor (F₂₆) und andererseits mit der ersten Leitung über die zweite Hauptelektrode des ersten Transistors sowie mit der zweiten Leitung über die erste Hauptelektrode des zweiten Transistors dadurch verbunden sind, daß der erste Transistor (T₂₅) dieses vierten Transistorpaars über seine isolierte Steuerelektrode mit der isolierten Steuerelektrode des zweiten Transistors (T₂₆) des dritten Transistorpaars verbunden ist, während der zweite Transistor (T₂₆) ebenfalls über seine isolierte Steuerelektrode mit der isolierten Steuerelektrode des ersten Transistors (T₂₅) dieses dritten Transistorpaars verbunden ist und dadurch, daß die Kapazität zwischen der isolierten Steuerelektrode und der ersten Hauptelektrode des ersten Transistors CT₂₅) dieses vierten Paars schwächer als die der kapazitiven Schaltung gewählt wird, wobei diese Schaltung über den einen Eingang (a) mit dem Verbindungspunkt der Transistoren des dritten Paars und über den anderen (a') mit dem Verbindungspunkt der Transistoren des vierten Paars verbunden werden soll (F i g. 5).

5. Anordnung zur Steuerung einer kapazitiven Schaltung (A), die durch eine Gleichstromquelle (Vp) gespeist und durch einen Generator gesteuert werden soll, welcher periodische Impulse (ig, i]₀) mit einer einem Bruchteil ihrer Wiederholungsperiode entsprechenden Dauer aussendet, die eine elektronische Schaltung mit Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode (T₃₂, T₃₃, T₃₄, T₃₅, T₃₆) aufweist, die zwischen der Quelle (Vp) und dem Generator angeschlossen werden sollen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung erstens zwei Tranistorenpaare (Ti₂, T₃₃; T₃₅, T₃₆) vereinigt, die in Reihe zu zweit zwischen einer ersten Leitung, die mit einem ersten Pol der Quelle (Vp) verbunden werden soll, und einer zweiten Leitung, die mit dem anderen Pol dieser Quelle verbunden werden soll, geschaltet sind, wobei die Transistoren eines jeden Paars auf diese Weise einerseits miteinander über die erste ihrer Hauptelektroden für einen ersten Transistor (T₃₂, T₃₅) und über die zweite dieser Elektroden für den zweiten TrEnsistor (T₃₃, Tit) verbunden sind, und andererseits mit der ersten Leitung über die zweite Hauptelektrode des ersten Transistors (Ti?, T₃₅) und mit der zweiten Leitung über die erste Hauptelektrode des zweiten Transistors (T₃₃, T₃₆), wobei die isolierte Steuerelektrode des zweiten Transistors (Tm) des einen der

Transistorpaare (T₃₅, 7^) mit der isolierten Steuerelektrode des zweiten Transistors (T₃₃) des anderen Transistorpaars (T₃₂, Tu) verbunden ist, wobei die Kapazität zwischen der isolierten Steuerelektrode und der ersten Hauptelektrode der Transistoren (Tis, 7») des ersten der Paare und die homologe Kapazität des zweiten Transistors (Tn) des anderen Transistorpaars (T₃₂, T₃₃) schwächer als die der kapazitiven Schaltung (A) gewählt werden, und diese kapazitive Schaltung zwischen dem Verbindutgspunkt der Transistoren (T₃S, Tx) des ersten Paars und der zweiten Leitung angeschlossen werden soll, und zweitens ein fünfter Transistor (T₃₄) über die eine dieser Sekundärelektroden mit dem Verbindungspunkt der isolierten Steuerelektroden der zweiten Transistoren (T₃₃, T_x) der Transistorenpaare und über die andere Sekundärelektrode mit dem Verbindungspunkt der Transistoren (Ta, T₃J) des ersten Transistorpaars angeschlossen werden soll, wobei die isolierte Steuerelektrode dieses fünften Transistors (Tm) und die isolierte Steuerelektrode des ersten Transistors (T₃₂) des zweiten Transistorpaars (T₃₂, 7"₃₃) mit dem Impulsgenerator verbunden werden sollen (F i g. 7).

6. Anordnung nach Anspruch 5, die durch einen periodischen Impulsgenerator gesteuert werden soll, der ein Zweiphasensignal (k, /10) an zwei Ausgangsklemmen abgibt, dadurch gekennzeichnet, caß die Schaltung zwei Eingangsklemmen (E₃, £Ίο) aufweist, von denen die eine mit der ersten und die andere mit der zweiten Ausgangsklemme des Generators verbunden werden soll dergestalt, daß das auf diese Eingangsklemmen gelangende Signal von Klemme zu Klemme phasenverschoben ist und von diesen Eingangsklemmen die eine (E\o) an die isolierte Steuerelektrode des fünften Transistors (Tu) und die andere (E₉) an die isolierte Steuerelektrode des ersten Transistors (T₃₂) des zweiten Transistorpaars (T₃₂, Γ33) angeschlossen sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5, die durch einen periodischen Impulsgenerator gesteuert werden soll, der ein einphasiges Signal (in) auf eine Ausgangsklemme abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierte Steuerelektrode des fünften Transistors (T₄₄) und die isolierte Steuerelektrode des ersten Transistors (T₄₂) des zweiten Transistorpaars (T₄₂, T41) beide an eine gemeinsame Klemme (Eu) angeschlossen sind, die die Eingangsklemme der Anordnung darstellt und mit der Ausgangsklemme des Generators verbunden werden soll (F i g. 9)

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