DE2734209C2 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Hilfsimpulsen aus rechteckförmigen Impulsen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Schaltung dient beispielsweise zur Frequenzverdopplung. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, eine solche Schaltung zu realisieren. Insbesondere ist eine solche Realisierung mittels logischer Bausteine in integrierter Form möglich. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bekannten Schaltungen nur bei einer relativ hohen Betriebsspannung zufriedenstellend arbeiten. Bei Geräten mit nur einer geringen zur Verfügung stehenden Betriebsspannung (z. B. ca. 2 Volt) sind für größere Betriebsspannungen ausgelegte Schaltungsanordnungen nicht mehr ohne weiteres anwendbar. Diese Probleme treten z. B. bei tragbaren Sende-Empfangsgeräten einer mit drahtloser Übertragung arDeitenden Personenrufanlage auf.

Eine für solche Zwecke jedoch zu komplizierte Schaltung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 ist bekannt aus der DE-OS 19 48 572. Sie enthält hinter einer Differenzierstufe einen Verstärker mit hochohmigem Eingang, an welchem Impulse unterschiedlicher Polarität abgreifbar sind. Danach folgt eine Impulsformerstufe, die einerseits verstärkt und andererseits eine Zweiweg-Gleichrichtung herbeiführt, worauf wiederum ein Verstärker folgt. Dabei ist der Bauteileaufwand relativ hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung d=r eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die bei geringem Stromverbrauch und niedriger Betriebsspannung sicher arbeitend mit geringerem Aufwand aufgebaut werden kann als die bekannte Schaltungsanordnung.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Patentanspruch 1 wiedergegebene Schaltungsanordnung. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat gegenüber einem bloßen Frequenzverdoppler den Vorteil, daß die von ihr erzeugten Impulse nahezu zeitgleich mit den Flanken der umzuwandelnden rechleckförmigen Impulsspannung auftreten.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und

F i g. 2a bis e Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zeigt eine Schaltung, der an der Eingangsklemme 1 rechteckförmige Impulse zugeführt werden und an deren Ausgangsklemme 18 Hilfsimpulse erscheinen, die von jeder Flanke der rechteckförmigen Eingangsspannung abgeleitet sind. Die Hilfsimpulse weisen gleiche Polarität auf.

Die dargestellte Schaltungsanordnung besteht im wesentlichen aus einer ersten Differenzierstufe 4 und einer zweiten Differenzierstufe 12, wobei zwischen den beiden genannten Differenzierstufen eine Impedanzwandlerstufe (Trennverstärker) 8 angeordnet ist. Zwischen der Ausgangsklemme 18 der dargestellten Schaltung und dem Ausgang der zweiten Differenziersiufe 12 ist eine Impulsformerstufe 16 angeordnet.

Die erste Differenzierstufe 4 besteht aus einem Kondensator 2, dem die rechteckförmigen Impulse zugeführt werden, und einem Widerstand 3, der zwischen dem Kondensator 2 und der an der Klemme 17 anliegenden Betriebsspannung (+ Ub) angeordnet ist.

Die Impedanzwandlerstufe 8 besteht aus einem Transistor 7, der als Emitterfolger betrieben wird und dessen Basisvorspannung von dem Widerstand 3 bestimmt ist. Die Ausgangssignale dieser Impedanzwandierstufe 8 sind an dem im Emitterkreis des Transistors 7 liegenden Widerstand 6 (Schaltungspunkt 9) abgreifbar.

Die zweite Differenzierstufe 12 besteht im wesentlichen aus einem Kondensator 10. Zur Erzeugung einer Basisvorspannung für den nachfolgenden Transistor 14 ist der Kondensator 10 von einem Widerstand 11 überbrückt.

Die Impulsformerstufe 16 besteht aus einem Transistor 14, der in Emitterschaltung betrieben wird. Seine Ausgangssignale sind an dem im Kollektorkreis liegenden Arbeitswiderstand 15 abgreifbar.

Bei einem bevorzugten Ausführungibeispiel der beschriebenen Schaltung, das für eine Betriebsspannung (+ Ub) von 2,2 Volt ausgelegt ist, sind die erwähnten Kondensatoren und Widerstände wie folgt bemessen: Die Kapazitätswerte für die Kondensatoren 2 und 10 betragen 33 bzw. 470 pf und die Widerstandswerte für die Widerstände 3, 6, 11 und 15 betragen 100 k, 100 k, 1 M und 100 k Ohm.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltung wird anhand der in Fig.2a bis e dargestellten Diagramme näher beschrieben. Diese Diagramme erläutern einerseits das Prinzip der erfindungsgemäßen Schaltung. Andererseits geben sie mit ihren konkreten Werten die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung mit der oben angegebenen Bemessung wieder.

Fig. 2a zeigt die der Eingangsklemme 1 in Fig.] zugeführte rechteckförmige Impulsspannung. Von dieser Impulsspannung sind die beiden negativen Flanken 19 und 21 sowie eine positive Flanke 20 besonders gekennzeichnet.

Die erwähnte rechteckförmige Impulsspannung wird mittels des Kondensators 2 der ersten Differenzierslufe 4 differenziert. Der Widerstand 3 dient einerseits als Ableitwiderstand für den Kondensator 2 und zum anderen zur Erzeugung einer Basisvorspannung für den Transistor 7 der Impedanzwandlerstufe 8. Am Eingang der Impedanzwandlerstufe 8, d. h. am Schaltungspunkt 5, ergibt sich ein Signalverlauf entsprechend dem Diagramm nach Fig. 2b. Dieses Diagramm zeigt, daß der dem Schaltungspunkt 5 zugewandte Anschluß des Kondensators 2 während der meisten Zeit auf die volle Betriebsspannung aufgeladen ist. Erst beim Auftreten einer negativen oder positiven Flanke der Eingangsspannung wird der Kondensator 2 umgeladen. Aus diesem Grunde bewirken die negativen Flanken 19 und 21 der impulsförmigen Eingangsspannung am Schaltungspunkt 5 impulsförmige Spannungseinbrüche 22 und 24, während die positive Flanke 20 der Eingangsspannung eine impulsförmige Spannungserhöhung 23 am Schallungspunkt 5 bewirkt.

Da die Impedanzwandlerstufe 8 mit dem Transistor 7 zur Entkopplung der beiden Differenzierstufen 4 und 12 vorgesehen ist, zeigt das am Emitter des Transistors 7 (Schaltungspunkt 9) abgreifbare Signal im Prinzip denselben Verlauf wie das Signal am Schaltungspunkt 5. Entsprechend zeigt das Diagramm in Fig.2c einen Verlauf, der dem Diagramm in Fig. 2b gleicht. Der Signalverlauf am Schaltungspunkt 9 (Fig. 2c) zeigt lediglich eine Verringerung der mittleren Signalspannung.

Das am Schaltungspunkt 9 auftretende Signal wird mittels der zweiten Differenzierstufe 12 noch einmal differenziert, so daß sich der in Fig. 2d dargestellte Signalverlauf ergibt. Man erkennt, daß aus den sich sinngemäß als negative Impulse auswirkenden Spannungseinbrüchen 25 und 27 des Diagramms nach Fi g. 2c am Ausgang (Schaltungspunkt 13) der zweiten Differenzierstufe 12 entsprechende Impulse 28 und 30 mit dem in Fig. 2d dargestellten Signalverlauf ergeben. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang jedoch, daß sich aus dem positiv gerichteten impuls 26 des Signalverlaufs nach F i g. 2c (Schaltungspunkt 9) im Prinzip ein negativ gerichteter Impuls 29 gemäß dem Diagramm nach F i g. 2d ergibt.

Die zuletzt beschriebene Änderung des Impulses 26 in Fig. 2c zu einem Impuls 29 in Fig. 2d erklärt sich dadurch, daß die ansteigende Flanke des Impulses 26 zwar ebenfalls eine ansteigende Flanke des Impulses 29 zur Folge hat, daß aber die abfallende Flanke des Impulses 26 sinngemäß ebenfalls differenziert wird und einen negativ gerichteten Impuls erzeugt. Die Amplitude und die Länge des negativen Teilimpulses 29 ist durch Veränderung der in der beschriebenen Schaltung wirkenden Parameter, insbesondere durch Veränderung des Widerstandswertes des Widerstandes 11 bzw. des Kapazitätswertes des Kondensators 10 veränderbar.

Die am Aurgang (Schaltungspunkt 13) der zweiten Differenzierstufe 12 auftretende Signalspannung wird der Basis des Transistors 14 zugeführt. Der Transistor 14 bildet mit seinem Kollektorwiderstand 15 die Impulsformerstufe 16. Der Transistor 14 wird immer dann gesperrt, wenn die an seiner Basis anliegende Spannung sich wesentlich gegen Massepotential hin verringert. Dies ist gemäß Fig.2d bei den negativ gerichteten Impulsteilen der Impulse 28, 29 und 30 der Fall. Entsprechend ergeben sich synchron mit den erwähnten Impulser, am Ausgang des Transistors 14 und damit an der Ausgangsklemme 18 Impulse 31,32 und 33 entsprechend dem Signalverlauf in F i g. 2e.

Man erkennt, daß die Impulse 31 und 33 im wesentlichen zeitgleich mit den negativen Flanken 19 und 21 der Eimjangsspannung auftreten. Bei dem Impuls 32 kann gegenüber der positiven Flanke 20 der Eingangsspannung eine gewisse Verzögerung auftreten, die im praktischen Betrieb jedoch nicht von Bedeutung ist. Für den Fall, daß die Ausgangsimpulse 31,32 und 33 eine unterschiedliche Länge aufweisen (wie z. B. im beschriebenen Ausführungsbeispiel) ist es möglich, mit einer (nachgeschalteten) zusätzlichen Schaltungsanordnung wie z. B. einem Monoflop gleiche Impulslängen für die Ausgangsimpulse 3!, 32 und 33 zu erzielen.

Die beschriebene erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann ohne Beeinträchtigung der Wirkungsweise so bemessen werden, daß der Stromverbrauch relativ gering ist. So weist beispielsweise die oben beschriebene konkrete Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im praktischen Betrieb einen Stromverbrauch von ca. 30 Mikroampere auf.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die den Arbeitspunkt des Transistors 7 bestimmende Basisvorspannung mittels eines Spannungsteilers zu erzeugen. Entsprechend kann auch die Basisvorspannung des Transistors 14 mittels eines Spannungsteilers erzeugt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Pantentansprüche:

1. Mit im wesentlichen rechteckförmigen Impulsen (F i g. 2a) gespeiste Schaltungsanordnung, die für jede Flanke (19, 20, 21) der Rechteckimpulse (Fig.2a) Hilfsimpulse (Fig.2e) mit untereinander gleicher Polarität erzeugt und die eine Differenzierstufe (4) aufweist, deren Ausgang (5) mit dem hochohmigen Eingang eines Verstärkers (8) verbunden ist, dessen Ausgang (9) eine Impulsformerstufe (16) folgt, die einpolare Hilfsimpulse (31, 32, 33) mit doppelter Grundfrequenz der Rechteckimpulse (Fig.2a) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker eine Impedanzwandlerstufe (8) ist, deren Ausgang (9) vor der Impulsformerstufe (16) eine zweite Differenzierstufe (12) nachgeschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Differenzierstufe (4) einen ersten Kondensator (2) enthält, dessen einem Anschluß die Rechteckimpulse zugeführt sind und dessen anderer Anschluß über einen Widerstand (3) an den einen Pol der Betriebsspannungsquelle (+ Ub) angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzwandlerstufe (8) aus einem als Emitterfolger betriebenen Transistor (6,7) besteht.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Differenzierstufe (12) einen zwischen dem Ausgang der Impedanzwandlerstufe (f!) und dem Eingang (13) der Impulsformerstufe (16) angeordneten zweiten Kondensator(10) enthält.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem zweiten Kondensator (10) ein Parallelwiderstand (11) geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelwiderstand (U) so bemessen ist, daß die Basisvorspannung eines als Impulsformerstufe (16) dienenden Transistors (14) im wesentlichen nur von diesem Parallelwiderstand

(11) bestimmt ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsformerstufe (16) aus einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor (14) besteht, an dessen Basis der Ausgang (13) der zweiten Differenzierstufe

(12) angeschlossen ist und an dessen Kollektor die am Kollektorwiderstand (15) abfallenden und als Hilfsimpulse (31,32,33) dienenden Ausgangsimpulse abgreifbar sind.