DE2352381A1 - Impulsgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Impulsgeber mit mindestens zwei wechselweise eine Spannung an einen Ausgang schaltenden Transistoren, vorzugsweise zum Erzeugen von bipolaren Impulsen. Sollen auf eine Leitung mehrere Impulsgeber einwirken, so wird bei einer größeren Anzahl von Impulsgebern im allgemeinen die Reihenschaltung gewählt, d. h. sie sind hintereinander in die Leitung eingekoppelt. Aus dem Aufsatz "A Data Highway System" aus der Zeitschrift "Instrument Technology" January 1971, Seiten 63 bis 67 ist ein Impulsgeber bekannt, der über einen Übertrager an die Leitung angekoppelt ist. Die Primärwicklung des Übertragers wird im Gegentakt von zwei geschalteten Transistoren angesteuert. Ein solcher Impulsgeber hat den Nachteil, daß er die Leitung stark bedämpft, da die Kollektor-Emitter-Strecke der Transistoren im nicht angesteuerten Zustand einen hohen Widerstand für Signale auf der Leitung ergibt. Aus diesem Grunde ist eine gesonderte Dämpfungsschaltung vorgesehen, die eine zusätzliche Wicklung mit höherer Windungszahl auf dem Ausgangsübertrager erfordert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impulsgeber zu schaffen, der sich durch Rückwirkungsfreiheit und geringe Dämpfung auch im nicht geschalteten Zustand auszeichnet und daher für die Reihenschaltung in Leitungen geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Pole des Ausgangs an zwei elektronischen Umschaltern liegen, die im Ruhezustand den Ausgang kurzschließen und bei Umschalten des einen Schalters eine

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Spannungsquelle mit der einen Polung und bei Umschalten des anderen mit entgegengesetzter Polung an den Ausgang legen. Im Ruhezustand besteht demgemäß der Ausgangswiderstand praktisch nur aus den Kontaktwiderst'änden der Umschalter bzw. im Falle von elektronischen Schaltern aus deren Innenwiderständen. Im Falle eines Ausgangsübertragers werden diese Widerstände mit dem Quadrat des Windungsverhältnisses auf die an die Sekundärwicklung angeschlossene Leitung transformiert. Die sonst noch auf der Leitung vorhandenen Signale werden daher nur wenig bedämpft. Nach dem Umschalten eines Schalters fließt aus der Spannungsquelle ein Strom in der einen Richtung in den Ausgang, nach Zurückschalten dieses Schalters und Umschalten des anderen fließt der Strom in entgegengesetzter Richtung, so daß, wenn das Umschalten der beiden Scnalter unmittelbar nacheinander erfolgt, ein Wechselimpuls abgegeben wird.

Zweckmäßig wird der Ausgang von einem Übertrager gebildet, dessen Primärwicklung von den Umschaltern angesteuert ist. Da nach Abgabe eines Impulses die Primärwicklung von den Umschaltern kurzgeschlossen ist, werden Nachschwingungen des Übertragers unterdrückt. Es dient also dieselbe Schaltung gleichzeitig als Impulsgeber und als Dämpfungsmittel für die Nachschwingungen. Im Falle der Ankopplung an eine Leitung liegt die Sekundärwicklung in der Leitung. Vorteilhaft enthalten die Umschalter zwei Feldeffekttransistoren, z. B. MOS-Feldeffekttransistoren, die im Ruhezustand den Ausgang kurzschließen. Es ergibt sich dann der Vorteil, daß die Leitung auch dann nicht durch den Impulsgeber bedämpft ist, wenn die Umschalter nicht angesteuert sind oder die Versorgungsspannung des Impulsgebers ausgefallen ist, da Feldeffekttransistoren bei der Steuerspannung Null einen niedrigen Innenwiderstand haben. Zum Sperren müssen sie allerdings mit einer negativen Spannung von ca. 10 V angesteuert werden. Will man die Versorgungsspannung für die Source-Drain-Spannung des Feldeffekttransistors voll ausnutzen, so muß die

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Gate-Source-Spannung zum Sperren des Feldeffekttransistors gesondert erzeugt werden, z. B. dadurch, daß die Gate-Elektrode über einen Kondensator mit negativen Impulsen angesteuert wird oder daß ein Übertrager vorgesehen ist, über den impulsweise eine Wechselspannung, vorzugsweise eine Hochfrequenzspannung, übertragen wird und an den ein Gleichrichter angeschlossen ist, der die negative Steuerspannung für die Gate-Elektrode bildet.

Anhand der Zeichnung,- in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen

Figur 1 das Prinzipschaltbild eines Impulsgebers und Figur 2 die Schaltung eines Ausführungsbeispiels im Detail.

In Figur 1 ist mit L eine Leitung bezeichnet, an die eine Vielzahl von Impulsgebern jeweils über einen Übertrager Tr angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung ¥2 des Übertragers liegt in der Leitung L. Die Primärwicklung W1 liegt zwischen von einer Ansteuerschaltung AS gesteuerten Umschaltern S1 und S2, welche sich im Ruhezustand in der gezeichneten Stellung befinden und die Wicklung W1 über die kleinen Schalterwiderstände rs1 und rs2 kurzschließen. Wird ein Schalter, z. B. der Schalter S1, umgeschaltet, so fließt von einer Spannungsquelle Ug ein Strom über diesen Schalter in die Wicklung W1 und aus dieser über den zweiten Schalter S2 zum anderen Pol der Spannungsquelle zurück; es wird in die Leitung L ein Impuls bestimmter Polarität eingekoppelt. Wird der Schalter S1 zurückgeschaltet und der Schalter S2 umgeschaltet, so fließt derselbe Strom in entgegengesetzter Richtung durch die Primärwicklung W1 des Übertragers, so daß in die Leitung L ein Impuls entgegengesetzter Polarität eingekoppelt wird. Insgesamt ergibt sich ein Wechselimpuls. Da nach dem Zurückschalten des

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Schalters S2 die Wicklung W1 kurzgeschlossen ist, werden Nachschwingungen des Übertragers Tr unterdrückt.

In der Schaltung nach Figur 2 werden die in Figur 1 mit S1 und S2 bezeichneten Umschalter im wesentlichen durch Transistoren T2 und T3 bzw. T2' und T3' gebildet. Die Ausgangsklemmen des Impulsgebers sind mit A und A' bezeichnet. An sie kann die Primärwicklung eines Übertragers angeschlossen werden. Die Transistoren T3 und T3^f sind Feldeffekttransistoren, deren Source-Elektroden miteinander verbunden sind. Über Widerstände R1 und R1' liegen die Gate-Elektroden dieser Transistoren etwa auf dem Potential der Source-rElektroden, so daß die Transistoren T3 und T3' durchgeschaltet sind. Zwischen den Ausgangsklemmen A und A' liegen daher nur die niederohmigen Source-Drain-Strecken der Transistoren, das sind etwa 40 bis 100 Ohm. Dieser Widerstand erscheint mit dem Quadrat des Übersetzungsverhältnisses eines zwischen die Klemmen A und A' geschalteten Übertragers in einer an diesen angeschlossenen Leitung.

Soll ein Impuls gesendet werden, so muß der Transistor T3 oder der Transistor T3¹ gesperrt und der Transistor T2 oder der Transistor T2' durchgeschaltet werden. Im einen Falle werden Impulse positiver Polarität, im andern Falle negativer Polarität gebildet. Damit die Transistoren'T3 und T3^! gesperrt werden, muß ihrer Gate-Elektrode eine Spannung zugeführt werden, die etwa 10 V negativer ist als die Spannung an der Source-Elektrode. Diese liegt aber bereits auf der negativsten, in der Schaltung nach Figur 2 herrschenden Spannung -Ug. Damit kein Verlust an AusgangsSpannung hingenommen werden muß, werden die Transistoren T3 und T3^J über Kondensatoren C2 und C2^T angesteuert, wobei die über diese den Gate-Elektroden zugeführten Impulse mindestens so groß sein müssen wie die zum Sperren benötigte Spannung, d. h. mindestens etwa 10 V. Da diese Impulse durch Schalten von Transistoren

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T1 bzw. Τ1', denen über Eingänge E1 und E2 positive Impulse zugeführt werden können, erzeugt werden, muß auch die Versorgungsspannung +Ug dieser Transistoren T1 und T1' mindestens gleich der Sperrspannung der Feldeffekttransistoren T3 und T3' sein, d. h. mindestens 10 V. Mit dem Schalten des Transistors T1 wird über einen Kondensator C1 ein negativer Impuls auf einen bis dahin sperrenden Transistor T2 gegeben, der damit durchgeschaltet wird. Es fließt dann ein Strom von der positiven Spannungsquelle +Ug über den Transistor T2 zum Ausgang A und über den Ausgang A¹ über den Transistor T3¹ zurück zum negativen Pol der Spannungsquelle Ug. Wird dem Eingang E2 ein positiver Impuls zugeführt, so fließt entsprechend ein Strom vom Ausgangspol A^r zum Ausgangspol A.

Dioden D2 und D2¹ verhindern, daß die Feldeffekttransistoren T3 und T3¹ mit positiver Spannung angesteuert werden. Ist die Spannung +Ug wesentlich größer als die zum Sperren der Transistoren T3 und T3¹ erforderliche Spannung, so daß die Gefahr besteht, daß beim Durchschalten einer der Transistoren T1 und T1' die aus Sperrspannung und Versorgungsspannung zusammengesetzte Gesamtspannung an den Feldeffekttransistoren T3 und T3¹ unzulässig groß wird, dann können anstelle der Dioden D2 und D2¹ Zenerdioden eingesetzt werden, deren Zenerspannung etwa gleich der Sperrspannung ist und die die Gate-Source-Spannung begrenzen.

Damit, falls einem der Eingänge E1 oder E2 Dauersignal zugeführt wird, die Transistoren T2 oder T2¹ nicht langer leitend sind, als die Transistoren T3 und T3¹ über die RC-Glieder C2, R1 bzw. C2', R1' gesperrt werden, werden die Transistoren T2 und T2¹ ebenfalls über RC-Glieder C1, R2 bzw. C1^t, R2' angesteuert. Dadurch wird die Impulsdauer am Ausgang auch bei einem Dauersignal an einem der Eingänge E1 und E2 begrenzt. Ferner ist ein gleichzeitiges Durchschalten der Transistoren T2 und T3 bzw. T2¹ und T3'

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und damit ein Kurzschluß der Spannungsquelle Ug vermieden. Dioden D1 und D1' verhindern positives Überschwingen bei der Ansteuerung der Transistoren T2 und~T2'.

Wird der Impulsgeber infolge einer Störung gleichzeitig an beiden Eingängen E1 und E2 angesteuert, so besteht im Gegensatz zu Gegentaktschaltungen keine Gefahr einer Beschädigung von Bauelementen, weil der Ausgangsstrom Null bleibt. Beide Ausgangsklemmen befinden sich dann nämlich auf gleichem Potential.

6 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims (6)

1. - ψ - VPA 9/366/3544

   Patentansprüche

   Iy Impulsgeber mit mindestens zwei wechselweise eine Spannung an einen Ausgang schaltenden Transistoren, vorzugsweise zum Erzeugen von bipolaren Impulsen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pole des Ausgangs an elektronischen Umschaltern (S1, S2) liegen, die im Ruhezustand den Ausgang kurzschließen und bei Umschalten des einen Schalters eine Spannungsquelle (Ug) mit der einen Polung und bei Umschalten des anderen mit entgegengesetzter Polung an den Ausgang legen.
2. 2. Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang von einem Übertrager (Tr) gebildet wird, dessen Primärwicklung (¥1) an den Umschaltern (SI, S2) liegt.
3. 3. Impulsgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalter (S1, S2) zwei Feldeffekttransistoren (T3, T3¹) enthalten, die im Ruhezustand den Ausgang (A, A¹) kurzschließen.
4. 4. Impulsgeber nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Gate-Source-Strecken der Feldeffekttransistoren (T3, T3^f) jeweils, über einen Kondensator (C2, C2^f) angesteuert sind.
5. 5. Impulsgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gate-Source-Strecken der Feldeffekttransistoren über einen mit einer Wechselspannung gespeisten Übertrager mit nachgeschaltetem Gleichrichter gesteuert sind.
6. 6. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalter aus je zwei hintereinandergeschalteten gegenphasig gesteuerten Transistoren (T2, T3 bzw. T2¹, T3¹) bestehen.

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