DE2657977B1 - Impulsformer - Google Patents

Description

• An Hand des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 1 und der Diagramme nach der F i g. 2 wird die Erfindung näher erläutert.
• Der Impulsformer nach Fig. 1 besteht aus drei hintereinandergeschalteten Differenzverstärkerstufen .1... T7, die aus der symmetrisch zugeführten sinusförmigen Eingangsspannung einen symmetrischen Rechteckimpuls erzeugen. Eine Differenzverstärkerstufe besteht aus zwei NPN-Transistoren, wobei deren verbundene Emitter mit dem Kollektor eines dritten NPN-Transistors 4... 6, der als Stromquelle i, geschaltet ist, arbeitet. Der Ausgang der dritten Differenzverstärkerstufe ist an eine PNP/NPN-Transistorkombination T7, T8 (Paradox-Paar) angeschlossen, die als Anpassungsstufe zur Ansteuerung der nachfolgenden Schaltung notwendig ist Die Anpassungsstufe hat zwei Ausgänge, die mittels eines Spannungsschiebers immer auf konstanten Pegelabstand gehalten werden. Der Spannungsschieber besteht aus einem NPN-Transistor T9, dem je ein Widerstand R 3, R 4 zur Kollektor-Basis-und zur Emitter-Basisstrecke parallel geschaltet ist. Der pegelniedrige Ausgang ist an einen NPN-Transistor T1O angeschlossen, der über seinen Kollektorwiderstand mit einem Kondensator, einer Zenerdiode Z zur Begrenzung der Spannung am Kondensator, einer Stromquelle T11... T13 und dem Eingang eines Schmitt-Triggers 2 verbunden ist Der pegelhöhere Ausgang ist mit der Basis eines NPN-Transistors verbunden, der mit seinem Kollektor und Emitter parallel zum Eingangstransistor des Schmitt-Triggers geschaltet ist.
• Der Schmitt-Trigger ist als mitgekoppelter Differenzverstärker ausgeführt. Als Mitkoppelteil findet wieder ein Spannungsschieber T17 Verwendung. Die Stromquelle gibt einen konstanten Strom ab und dient zur Aufladung des Kondensators 6. Die Ansprechspannung des Schmitt-Triggers 2 muß gegenüber der Zenerspannung kleiner sein.
• Die Funktion im einzelnen ist wie folgt: In den Differenzverstärkern T1 .. T6 mit Stromeinprägung wird das Sinus-Eingangssignal in ein symmetrisches Rechteck-Signal umgeformt Dieses an R 1 gegen + UB anstehende Signal wird durch das PNP-NPN-Transistorpaar T7, T8 umgesetzt und über den SpannungsteilerR2... R 5 den Basen der Transistoren T 14 und T 14 zugeführt. Durch den »Spannungsschieber«, gebildet aus den Widerständen R3, R4 und den Transistoren T9, wird ein gleich großer Signalhub zur Ansteuerung von T14 und T1O erreicht. Die Stromquelle, gebildet durch .1.... T13, liefert einen konstanten Strom i2 zur Ladung des Kondensators C: Liegt am Widerstand R1 kein Signal, sperrt der Transistor T7, damit sind auch die Transistoren Tut4, T15 und T10 gesperrt, der Kondensator wird aufgeladen. Der Transistor T 16 übernimmt den eingeprägten Strom i3, und am Ausgang erscheint der Impuls mit der Größe i3 R 7 = Übersteigt die Spannung am Kondensator und damit an der Basis des Transistors T15 den Wert Us, übernimmt der Transistor T15 den Strom k. Durch die Mitkopplung über den Transistor T17 wird der Transistor T16 rasch ausgeschaltet, dadurch ist die Flankensteilheit des Ausgangsimpulses groß.
• Erscheint am Widerstand R I ein Signal, dann werden die Transistoren T7 und T10 leitend; dadurch entlädt der Transistor T10 über den Widerstand R6 den Kondensator, und der Transistor T15 wird gesperrt Gleichzeitig wird der Transistor T14 leitend und übernimmt den Strom i3. Der Ausgangsimpuls erscheint wieder, wenn das Signal am Widerstand R1 verschwunden ist Die Ladezeit t des Kondensators C ist dabei bekanntlich abhängig von der an ihn angelegten Spannung U5 und dem Ladestrom i2. Damit ergibt sich t C Us i2 Man erkennt daraus, daß sich die Zeit zur Ladung des Kondensators, die gleichzeitig das Kriterium für die Impulsdauer ist, abhängt von der Größe des Kondensators C verändern läßt, sofern alle übrigen Größen konstant gehalten werden.
• In Fig. 2 ist das Impulsdiagramm dargestellt. Unter I ist die am Eingang des Impulsformernetzwerkes angelegte symmetrische Sinusspannung dargestellt. Aus dieser wird durch das Impulsformernetzwerk 1, wie in II gezeigt, ein Rechteckimpuls großer Flankensteilheit gebildet. Mit der positiven Flanke des, mittels der drei Differenzverstärkerstufen gewonnenen Rechteckimpulses wird die Aufladung des Kondensators gestartet, und gleichzeitig nimmt der Ausgang des Schmitt-Triggers 2 einen niedrigen Pegel ein. Erreicht die Ladespannung am Kondensator den Schwellwert des Schmitt-Triggers, so kippt dieser um, und der Ausgang springt auf einen hohen Pegel. Die Breite dieses Impulses wird von der Größe des Kondensators C und dem eingeprägten Strom bestimmt.
• Mit dem negativen Teil des Rechteckimpulses wird der Kondensator Entladen. Ist die Aufladezeit größer als die halbe Periodendauer der Eingangsfrequenz, erscheint am Ausgang des Schmitt-Triggers 2 der symmetrische Rechteckimpuls. Der Entladevorgang am Kondensator C ist in III gezeigt, wobei für C unterschiedliche Kapazitätsgrößen verwendet werden.
• Die strichpunktiert dargestellte Linie zeigt einen Kondensator C mit einer Kapazität die ausreicht, daß der Schwellwert des Schmitt-Triggers von der Ladespannung des Kondensators noch erreicht wird. Dies ist auch für einen Wert C 1 mit kleinerer Kapazität der Fall.
• Wird jedoch die Kapazität C größer und nimmt sie beispielsweise den Wert C2 an, so dauert der Aufladevorgang so lange, daß die Ladespannung nicht mehr ausreicht um den Schwellwert des Schmitt-Triggers zu erreichen. Für diesen Fall bewirkt dann der Transistor T14 das Umschalten des Schmitt-Triggers, da ein Vergrößern des Impulspausenverhältnisses über das Verhältnis 1:1 hinaus sinnlos ist. IV zeigt dabei den invertierten Impuls von II an dem einen Abgriff des Spannungsteilers R2...R5 nach Verstärkung durch den Spannungsverstärker T7, T8. Während in V die Impulsbreiten gezeigt sind, wenn unterschiedliche Kapazitätswerte des Kondensators gewählt werden, wobei, wie jeweils im Diagramm III, die strichlierten, strichpunktierten und voll ausgezogenen Linien die Impulsbreite wiedergeben, die bei den verschiedenen Kapazitätswerten auftreten. U5 ist dabei der Schwellwert des Schmitt-Triggers; t1 stellt die gewünschte Impulsbreite dar und T die maximal mögliche Impulsbreite (= Eingangsimpulsbreite) C U5 tl -Für die Spannung Ucam Kondensator gilt dabei t = c Uz ist dabei die Schwellwertspannung an der Zenerdiode Z Da für integrierte Schaltungen genormte Gehäuse festgelegt sind, wie z. B. das sechszehnpolige Dual-in-line-Gehäuse, ist bei der Gesamtschaltung darauf geachtet worden, daß man mit einem Minimum zusätzlicher Teile auskommt. Zur Einstellung der Impulsbreite wird lediglich ein Stift benötigt, wobei der Kondensator an der Außenseite angeschaltet wird.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Impulsformer mit einstellbarem Impulspausenverhältnis, dadurch gekennzeichnet, daß einem lmpulsformernetzwerk (I) ein mit einem Spannungsstabilisator versehener ohmscher Spannungsteiler (R2, R3, R4, R5) mit zwei Abgriffen nachgeschaltet ist, und daß beide Abgriffe an die Basen zweier Transistoren (Tlo, T14) geführt sind, daß der Kollektor des einen Transistors (T10) mit der Basis des einen von zwei einen Schmitt-Trigger bildenden Transistoren (T15, T16) und die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors (tut4) zwischen Kollektor und Emitter des einen Transistors (T 15) des Schmitt-Triggers liegt, und daß parallel zum Eingang des Schmitt-Triggers ein Kondensator (C), der bei Sperrung des einen Transistors (TtO) über eine Konstantstromquelle (3) aufladbar ist, geschaltet ist, und daß am Ausgang des Schmitt-Triggers (2) der in seinem Impulspauseverhältnis einstellbare Impuls abnehmbar ist.
2. 2. Impulsformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulsformernetzwerk (1) aus drei hintereinandergeschalteten Differenzverstärkern (T1... T6) besteht, deren Arbeitspunkte über weitere Konstantstromquellen (4 ... 7) stabilisiert sind.
3. 3. Impulsformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquellen (4... 7) aus Transistoren bestehen, die jeweils zwischen den gemeinsamen Verbindungspunkten der beiden Emitter zweier zu einem Differenzverstärker zusammengeschalteter Transistoren und dem einen Pol der Versorgungsspannung liegt.
4. 4. Impulsformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Konstantstromquelle (3) eine Darlington-Schaltung mit Transistoren (T11, T12, T13) unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps ist.
5. 5. Impulsformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem lmpulsformernetzwerk (1) und dem Spannungsteiler (R 2... R 5) eine aus zwei Transistoren (T7, T8) entgegengesetztem Leitfähigkeitstyps gebildete Spannungsverstärkerschaltung (T7, T8) liegt
6. 6. Impulsformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsstabilisator eine Spannungsschieberschaltung verwendet ist, die aus einem Transistor (T9) besteht, in dessen Emitter-Basis- und Kollektor-Basiskreis je ein ohmscher Widerstand (T3, R 4) liegt, die Teil des Spannungsteilers (R 2 bis R 5) sind.
7. 7. Impulsformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Koppelschaltung für den Schmitt-Trigger (2) ebenfalls eine Spannungsschieberschaltung (tut7) verwendet ist.

   Die Erfindung betrifft einen Impulsformer mit einstellbarem Impulspausenverhältnis.

   In zunehmendem Maße werden phasengeregelte Oszillatoren zur Erzeugung der Träger- und Pilotspannungen in trägerfrequenten Nachrichtenübertragungssystemen verwendet. Der Phasenvergleich erfolgt dabei in einem Phasenvergleicher, dem einerseits eine Referenzfrequenz über einen Impulsformer und andererseits die jeweilige Oszillatorfrequenz zugeführt wird. Da der Phasenvergleich nicht immer auf der gleichen Frequenzebene durchgeführt wird, müssen die zum Vergleich verwendeten Impulsformer an ihrem Ausgang einen Impuls abgeben, der einen breitbandigen Einsatz derartiger phasengeregelter Oszillatoren ermöglicht Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Impulsformer mit über der gesamten Impulsbreite veränderlichen lmpulspauseverhältnis zu schaffen.

   Zur Lösung dieser Aufgabe wird der Impulsformer gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß einem Impulsformernetzwerk ein mit einem Spannungsstabilisator versehener ohmscher Spannungsteiler mit zwei Abgriffen nachgeschaltet ist und daß beide Abgriffe an die Basen zweier Transistoren geführt sind, daß der Kollektor des einen Transistors mit der Basis des einen von zwei einem Schmitt-Trigger bildenden Transistoren und die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors zwischen Kollektor und Emitter des einen Transistors des Schmitt-Triggers liegt, und daß parallel zum Eingang des Schmitt-Triggers ein Kondensator, der bei Sperrung des einen Transistors über eine Konstantstromquelle aufladbar ist, geschaltet ist, und daß am Ausgang des Schmitt-Triggers der in seinem Impulspauseverhältnis entstellbare Impuls abnehmbar ist.

   Insbesondere kann das lmpulsformernetzwerk aus drei hintereinandergeschalteten Differenzverstärkern bestehen, deren Arbeitspunkte über weitere Konstantstromquellen stabilisiert sind.

   Durch diese Maßnahmen erhält man einen Impulsformer, der über die gesamte Impulsbreite in seinem Impulspauseverhältnis veränderbar ist, wobei der Impulsformer derart aufgebaut ist, daß er als integriertes Bauteil ausgebildet werden kann.

   Die Integrierbarkeit des Impulsformers wird dadurch noch unterstützt, daß die Konstantstromquellen aus Transistoren bestehen, die jeweils zwischen den gemeinsamen Verbindungspunkten der beiden Emitter zweier zu einem Differenzverstärker zusammengeschalteter Transistoren und dem einen Pol der Versorgungsspannung liegt.

   Die erste Konstantstromquelle läßt sich besonders einfach ausbilden, wenn sie als Darlington-Schaltung mit Transistoren unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps ausgebildet ist. Zur Vergrößerung des am Ausgang des Impulsformernetzwerkes erhaltenen Spannungsimpulses wird zwischen dem Impulsformer und dem Spannungsteiler eine Spannungsverstärkerschaltung eingeschaltet.

   Verwendet man als Spannungsstabilisator eine Spannungsschieberschaltung, die aus einem Transistor besteht, in dessen Emitter-Basis- und Kollektor-Basiskreis je ein ohmscher Widerstand liegt, die Teil des Spannungsteilers sind, so kann damit ebenfalls die Integrierbarkeit des gesamten Impulsformers verbessert werden.

   Aus dem gleichen Grund wird auch als Koppelschaltung für den Schmitt-Trigger eine solche Spannungsschieberschaltung verwendet.