DE2352381B2 - Impulsgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Impulsgeber zum Erzeugen von bipolaren Impulsen mit zwei elektronischen Umschaltern, die in einer ersten Schaltstellung eine Spannungsquelle in der einen Polung und in einer zweiten Schaltstellung in der anderen Polung an den Ausgang legen.

In der DT-AS 1129 529 ist ein Impulsgeber beschrieben, der vier zu einer Brücke zusammengeschaltete Transistoren enthält. In die eine Brückendiagonale ist der Verbraucher geschaltet, über der anderen Diagonalen liegt die Betriebsspannungsquelle. Der Impulsgeber kann zwei Schaltzustände einnehmen. In jedem sind zwei Transistoren durchgeschaltet, derart, daß in den beiden Schaltzuständen die Betriebsspannungsquelle mit unterschiedlicher Polung an den Verbraucher gelegt ist. Ein Schaltzustand kann durch Anlegen eines Steuersignals erzwungen werden.

Eine ähnliche Schaltung ist aus der DT-AS 11 44 332 bekannt, die ebenfalls vier zu einer Brücke zusammengeschaltete Transistoren enthält, wobei in den Brückendiagonalen der Lastwiderstand und die Betriebsspannungsquelle liegen. Es sind zwei Steuereingänge vorgesehen. Wird einem Eingang ein Steuerimpuls zugeführt, so werden zwei Transistoren durchgeschaltet, welche die Betriebsspannungsquelle in der einen Polarität an den Lastwiderstand legen. Wird an den anderen Eingang ein Steuerimpuls gelegt, so werden die beiden Transistoren gesperrt und die beiden anderen Transistoren durchgeschaltet, so daß nunmehr die Betriebsspannungsquelle mit der anderen Polarität am Lastwidersiand liegt. Außer diesen beiden Schaltstellungen nimmt die Anordnung eine dritte ein, wenn kein Steuerimpuls angelegt ist. In dieser Stellung sind alle Transistoren gesperrt, so daß der Ausgang der Schaltung hochohmig ist.

Aus dem Aufsatz »A Data Highway System« aus der Zeitschrift »instrument Technology«, Januar 1971, S. 63

ίο bis 67, ist ein Impulsgeber bekannt, der über einen Übertrager an eine Leitung angekoppelt ist, auf die mehrere, in Reihe geschaltete Impulsgeber einwirken. Die Primärwicklung des Übertragers wird im Gegentakt von zwei geschalteten Transistoren angesteuert.

Ein solcher Impulsgeber hat, wie die beiden oben beschriebenen bekannten Impulsgeber den Nachteil, daß er die Leitung stark bedämpft, da die Kollektor-Emitier-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 angesteuerten Zustand auszeichnet und daher für die Reihenschaltung in Leitungen geeigne; L:.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit Hilfe des eingangs beschriebenen Impulsgebers dadurch gelöst, daß die Umschalter im nicht angesteuerten Zustand eine dritte Schaltstellung einnehmen, in der sie den Ausgang kurzschließen. Im Ruhezustand besteht demgemäß der Ausgangswiderstand praktisch nur aus den Kontaklwiderständen 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 Schalter 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 Feldeffekttransistors ren bei der Steuerspannung Null einen niedrigen Innenwiderstand haben. Zum Sperren müssen sie allerdings mit einer negativen Spannung von etwa 10 V angesteuert werden. Will man die Versorgungsspan-

nung für die Source-Drain-Spannung des Feldeffekttransistors voll ausnutzen, so muß die 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.

An Hand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt F i g. 1 das Prinzipschaltbild eines Impulsgebers und

Fig.2 die Schaltung eines Ausführungsbeispiels im Detail.

In Fig. 1 ist mit L eine Leitung bezeichnet, an die eine Vielzahl von Impulsgebern jeweils über einen Übertrager Tr angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung W2 des Übertragers liegt in der Leitung L Die Primärwicklung IVl liegt zwischen von einer Ansteuerschaltung AS gesteuerten Umschaltern 51 und 52, welche sich im Ruhezustand in der gezeichneten Stellung befinden und die Wicklung Wl über die kleinen Schalterwiderstände rs 1 und rs2 kurzschließen. Wird ein Schalter, z. B. der Schalter 51, umgeschaltet, so fließt von einer Spannungsquelle Ub ein Strom über diesen Schalter in die Wicklung WX und aus dieser über den zweiten Schalter 52 zum anderen Pol der Spannungsquelle zurück; es wird in die Leitung L ein Impuls bestimmter Polarität eingekoppelt. Wird der Schalter 51 zurückgeschaltet und der Schalter 52 umgeschaltet, so fließt derselbe Strom in entgegengesetzter Richtung durch die Primärwicklung IVl des Übertragers, so daß in die Leitung L ein Impuls entgegengesetzter Polarität eingekoppelt wird. Insgesamt ergibt sich ein Wechsclimpuls. Da nach dem Zurückschalten des Schalters 52 die Wicklung Wl kurzgeschlossen ist, werden Nachschwingiingen des Übertragers Trunterdrückt.

In der Schaltung nach Fig. 2 werden die in Fig. 1 mit 51 und 52 bezeichneten Umschalter im wesentlichen durch Transistoren 7"2 und T3 bzw. 7"2' und 7"3' gebildet. Die Ausgangsklemmen des Impulsgebers sind mit A und A'bezeichnet. An sie kann die Primärwicklung eines Übertragers angeschlossen werden. Die Transistoren Γ3 und T3' sind Feldeffekttransistoren, deren Source-Elektroden miteinander verbunden sind. Über Widerstände R 1 und R Γ liegen die Gate-Elektroden dieser Transistoren etwa auf dem Potential der Source-Elektroden, so daß die Transistoren Γ3 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 Γ3 oder der Transistor 7~3' gesperrt und der Transistor Tl oder der Transistor Tl' durchgeschaltet werden. Im einen Falle werden Impulse positiver Polarität, im andern Falle negativer Polarität gebildet. Damit die Transisto^ren 7"3 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 F i g. 2 herrschenden Spannung — Ub. Damit kein Verlust an Ausgangsspannung hingenommen werden muß, werden die Transistoren 7"3 und 7~3' über Kondensatoren Cl und CT angesteuert, wobei die über diese den Gate-Elekuoden 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 Ti bzw. Ti', denen über Eingänge El und El positive Impulse zugeführt werden können, erzeugt werden, muß auch die Versorgungsspannung + Ubdieser Transistoren Tl und Tl' mindestens gleich der Sperrspannung der Feldeffekttransistoren Γ3 und 7~3' sein, d.h. mindestens 10 V. Mit dem Schalten des Transistors Ti wird über einen Kondensator Cl ein negativer Impuls auf einen bis dahin sperrenden Transistor Tl gegeben, der damit durchgeschaltet wird. Cs fließt dann ein Strom von der positiven Spannungsquelle + Ub über den Transistor 7"2zum Ausgang A und über den Ausgang A'über den Transistor T3' zurück zum negativen Pol der Spannungsquelle Ub. Wird dem Eingang El ein positiver Impuls zugeführt, so fließt entsprechend ein Strom vom Ausgangspol A' zum Ausgangspol A.

Dioden Dl und DT verhindern, daß die Feldeffekttransistoren Γ3 und Ty mit positiver Spannung angesteuert werden. Ist die Spannung + Ub wesentlich größer als die zum Sperren der Transistoren 7"3 und T3' erforderliche Spannung, so daß die Gefahr besteht, daß beim Durchschalten einer der Transistoren 7"1 und TY die aus Sperrspannung und Versorgungsspannung zusammengesetzte Gesamtspannung an den Feldeffekttransistoren 7"3 und T3' unzulässig groß wird, dann können an Stelle der Dioden Dl und DT Zenerdioden eingesetzt werden, deren Zenerspannung etwa gleich der Sperrspannung ist und die die Gate-Sourve-Spannung begrenzen.

Damit, falls einem der Eingänge EX oder El Dauersignal zugeführt wird, die Transistoren Tl oder TT nicht langer leitend sind, als die Transistoren 7"3 und T3' über die KC-Glieder Cl, R 1 bzw. CT. R Γ gesperrt werden, werden die Transistoren 7~2 und TT ebenfalls über /?C-Glieder CX, Rl bzw. Cl', RT angesteuert. Dadurch wird die Impulsdauer am Ausgang auch bei einem Dauersignal an einem der Eingänge £1 und El begrenzt. Ferner ist ein gleichzeitiges Durchschalten der Transistoren Tl und T3 bzw. TT und Γ3' und damit ein Kurzschluß der Spannungsquelle Ub vermieden. Dioden Di und Dl' verhindern positives Überschwingen bei der Ansteuerung der Transistoren Tl und TT.

Wird der Impulsgeber infolge einer Störung gleichzeitig an beiden Eingängen El und El 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Impulsgeber zum Erzeugen von bipolaren Impulsen mit zwei elektronischen Umschaltern, die in einer ersten Schaltstellung eine Spannungsquelle in der einen Polung und in einer zweiten Schaltstellung in der anderen Polung an den Ausgang legen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalter (S 1,52) im nicht angesteuerten Zustand eine dritte Schaltstellung einnehmen, in der sie den Ausgang kurzschließen.

2. Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang von einem Übertrager (Tr)gebildet wird, dessen Primärwicklung (Wi) an den Umschaltern (S 1, S 2) liegt.

3. Impulsgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalter aus je zwei hintereinandergeschalteten gegenphasig gesteuerten Transistoren (72, 73 bzw. 72', 73') bestehen, von denen im nicht angesteuerten Zustand des Impulsgebers jeweils einer (73, 73') durchgeschaltet ist.

4. Impulsgeber nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalter (SI, S2) zwei Feldeffekttransistoren (73, 73') enthalten, die im Ruhezustand den Ausgang (A, A )kurzschließen.

5. Impulsgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gate-Source-Strecken der Feldeffekttransistoren (73, 73') jeweils über einen Kondensator (C2, C2') angesteuert sind.

6. Impulsgeber nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gate-Source-Strecken der Feldeffekttransistoren über einen mit einer Wechselspannung gespeisten Übertrager mit nachgeschaltetem Gleichrichter gesteuert sind.