DE2747281A1

DE2747281A1 - Sprossendaempfer

Info

Publication number: DE2747281A1
Application number: DE19772747281
Authority: DE
Inventors: Carl Robert Battjes
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1978-05-03
Also published as: FR2369740A1; JPS56131217A; JPS6020927B2; NL7711293A; JPS5356067A

Description

Dr.-lng. Erriet Sivctmann

Patentanwalt

4 D υ ς ξ e ! 'i ο r f 1 S c h a d ο w ρ I a t ζ 9

l 79O ι

Düsseldorf, 19. Okt. 1977

PF 2392-4
7773

Tektronix, Inc.
Beaverton, Oreg., V. St. A

Sprossendämpfer

Die Erfindung betrifft einen Dämpfer mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß und mit einem am Ausgangsanschluß angechlossenen Schaltkreis zur Schaffung einer Vielzahl von Dämpfungsfaktoren, welcher Schaltkreis eine Vielzahl von Verzweigungen aufweist.

Herkömmliche Stufendämpfer werden benutzt, um die Amplituden von Eingangssignalen auf Pegel zu vermindern, die durch einen elektronischen Verarbeitungsschaltkreis, wie beispielsweise durch den Vertikalverstärker eines Oszillographen, verarbeitet werden können. Gegenwärtige Bestrebungen, kleinere und kompaktere Geräte zu bauen, hat zu entsprechenden Bemühungen geführt, damit kompatible Dämpfungseinrichtungen zu liefern. Früher verwendete Dämpfer besaßen recht klobige, Rotoreinrichtungen, während heute bereits Dämpfer gebaut werden, die diskrete Bauteile wie auch hybride Dämpfungselemente umfassen, die auf Schaltplatten montiert sind, siehe beispielsweise die US-Patentschrift 3 753 17o. Jedoch erfordern derartige Dämpfer viele Bauteile, um eine Anzahl von Dämpfungsverhältnissen zu erhalten. Außerdem sind die Schaltanforderungen im allgemeinen recht

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Telefon (Ο2 11) 32ΟΘ5Θ

Telegramme Custopat

kompliziert und außerdem ergeben sich offene Schaltpositionen, die zu ungewünschten Kapazitäten führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dämpfer zu schaffen, der eine einfachere Konstruktion besitzt, kleiner ist und weniger Teile aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Dämpfer gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs, also durch einen Sprossendämpfer, der N-Sprossen (bzw. Schaltkreisverzweigungen) aufweist, welche Impedanzelemente enthalten und mit einem gemeinsamen Ausgangsanschluß verbunden sind. Diese Elemente werden sowohl in Seriensignalwegen als auch in Nebenschlußsignalwegen verwendet, wodurch die Auswahl von N-Spannungsteilerverhältnissen ermöglicht wird. Jede der Sprossen oder Speichen kann so gewählt werden, daß ein Serieneingangssignalweg geschaffen wird, während die verbleibenden Sprossen oder Speichen mit einem gemeinsamen Bezugspotential verbunden werden, wie beispielsweise mit Masse, um ein Nebenschlußsignalweg zu erhalten. Wegen der einfachen Konfiguration werden nur sehr wenige Bauteile erfordert und die Schaltanforderungen werden auf einem Minimum gehalten. Der Sprossendämpfer zeigt sehr niedrige Eingangsimpedanz und konstante Ausgangsimpedanz. Zusätzliche Widerstands- und Kapazitätselemente können zum Grunddämpfer hinzugefügt werden, um die Eingangszeitkonstante und den Ausgangsdämpfungsfaktor zu normieren. Der Sprossendämpfer kann entweder in diskreter oder in hybrider Form realisiert werden.

Durch den erfindungsgemäßen Sprossendämpfer wird nicht nur die Konstruktion vereinfacht, die Größe verkleinert und die Anzahl der benötigten Teile verringert, in dem die Impedanzelemente sowohl in den Seriensignalwegen als auch in den Nebenschlußsignalwegen verwendet werden, wobei N-Schaltkreisverzweigungen N-Spannungsteilerverhältnisse liefern, es ergeben sich auch niedrige Eingangskapazitätswerte und konstante Ausgangsimpedanzwerte für alle Dämpferstellungen.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind und eine Stufendämpferstruktur zeigen, bei der N-Schaltkreisverzweigungen mit Inipedanzeleitienten vorhanden sind, die sowohl in Seriensignalwegen als auch in Nebenschlußsignalwegen verwendet werden und dadurch eine Auswahl von N-Spannungsteilerverhältnissen ermöglichen. Jede Schaltkreisverzweigung ist mit ihrem einen Ende an einen gemeinsamen Ausgangsanschluß angeschlossen. Das entgegengesetzte Ende einer jeden Verzweigung kann selektiv entweder mit einem Eingangsanschluß oder mit einem Bezugsanschluß, wie beispielsweise Masse, verbunden werden.

Es zeigt:

Fig. 1 ein allgemeines Sprossendämpfermodell gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltdiagramm des grundlegenden Sprossendämpfers mit Widerstands- und Kapazitätselementen;

Fig. 3 ein Schaltdiagramm einer besonderen Ausführungsform eines Sprossendämpfers mit Dämpfungsverhältnissen in Stufen von 2:1 und 5:1; und

Fig. 4 ein Schaltdiagramm einer besonderen Ausführungsform eines prossendämpfers mit Dämpfungsverhältnissen in Dekaden von 1 : 1, 1o : 1 und 1oo : 1.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt die grundlegende Sprossendämpferkonfiguration eine Vielzahl von Schaltkreisverzweigungen oder Sprossen (Speichen) 1 bis 5, die entsprechende Impedanzeinrichtungen 7 bis 11 umfassen, die mit einem einzigen Anschlußpunkt 13 verbunden sind, wobei die Sprosse 5 die N-te Sprosse einer Anordnung ist, die auf jede geeignete Zahl zwischen 2 und N erweiterbar ist. Jede Sprosse ist enteder mit einem Eingangsanschluß 15 oder mit Masse verbindbar, und zwar über

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Schalter 17 bis 28, die mit den Sprossen 1 bis 5 jev/eils verbunden sind. Die Schalter sind derart angeordnet, daß nur eine der Sprossen mit dem Eingangsanschluß zu irgendeiner Zeit verbunden ist, während die verbleibenden Sprossen alle mit Masse verbunden sind.

Viele Arten von geeigneten elektromechanischen oder elektronischen Schaltern stehen für diesen Zweck zur Verfugung und sind dem Fachmann bekannt. Ein Ausgangsanschluß 23 ist mit dem Schaltkreisausgangspunkt 13 verbunden.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist der Schalter 17 mit dem Eingangsanschluß 15 verbunden, während die Schalter 18 bis 21 gemäß der Darstellung mit Masse verbunden sind, so daß ein Spannungsteiler gebildet wird, bei dem die Impedanzeinrichtungen 7 den Seriensignalweg zwischen dem Eingangsanschluß 15 und dem Ausgangsanschluß 23 liefern, während die parallele Kombination der Impedanzeinrichtungen 8 bis 11 den Nebenschlußsignalweg liefert. In der gleichen Weise kann die Speiche mit dem Anschluß 15 über Schalter 18 verbunden werden, um einen Seriensignalweg zu liefern, während die Speichen 1, 3, 4 und 5 mit Masse verbunden sind, um den Nebenschlußweg zu bilden. In ähnlicher Weise können die Speichen 3, 4 oder 5 mit dem Anschluß 15 verbunden sein, um einen Eingangssignalweg zu bilden, während alle verbleibenden Speichen mit Masse verbunden sind, um den Nebenschlußsignalweg zu bilden. Für alle Dämpferkonfigurationen kann das Teilerverhältnis dadurch gefunden werden, daß die Parallelimpedanz durch die Summe aus Serienimpedanz und Parallelimpedanz geteilt wird, wie allgemein bekannt. Daher kann verallgemeinert werden, daß die Übergangsfunktion für den Dämpfer sich ergibt aus

1
^ K^

V 1 1 T

^vin 1 +- + -,+-,+...+ -K K² K³ K

S09R 1 R/P788

wobei j=0, 1, 2, 3, ..., N-1. Das Symbol K repräsentiert den Dämpfungsfaktor, und es ist zu erkennen, daß das Dämpfungsverhliltnis sich jeweils um diesen Viert erhöht, wenn die Sprossen 1 bis 5 nacheinander mit dem Einganysanschluß 15 verbunden werden. Die Ausgangsimpedanz für diese Konfiguration verbleibt konstant für alle Dämpferstellungen und kann durch die folgende Gleichung gefunden werden:

2 _ Z

κ κ² k^j kⁿ"¹

Fig. 1 ist ein Schaltdiagramm eines Dreisprossendämpfers, bei dem die Impedanzeinrichtungen als Widerstände 3o, 31 und 3 2 dargestellt sind, denen entsprechende Kondensatoren 35, 36 und 37 parallelgeschaltet sind, um frequenzkoirpensierte Spannungsteiler zu schaffen. Substituiert man K= 1o in Gleichung (1), ist zu erkennen, daß die Nenngleichstromverstärkungsfaktoren von o,9; o,o9 und o,oo9 geliefert werden, (Dämpfungsverhältnisse von 1, 11 : 1; 1,1 : 1 bzw. 111 : 1). Die Ausgangsimpedanz kann aus der Gleichung (2) ermittelt werden, und es wird gefunden, daß diese R = o,o9 R beträgt, wobei C = 1,11C parallelgeschaltet ist. Dies gilt für jede Dämpferkonfiguration, die durch die Schalter 17 - 19 ausgewählt wird. Für eine geeignete Frequenzkompensation muß das Produkt von R und C für jede Sprosse gleich sein. Daher werden die Kapazitätswerte für jede nachfolgende Sprosse oder Speiche durch K dividiert, während die Widerstandswerte jeweils mit K multipliziert werden. Die Eingangsimpedanz steigt an, wenn höhere Dämpfungsverhältnisse ausgewählt werden. Die Eingänge können auf konstante RC-Werte standardisiert werden, indem geeignete Widerstands- und Kapazitätselemente von den Anschlüssen 4o und 41 an Masse gelegt werden. Wenn die Schalter 18 und 19 mit Masse verbunden sind, wird keines dieser Elemente auf den Dämpfer irgendeinen Effekt ausüben, wenn jedoch entweder Schalter 18 oder Schalter 19 mit Eingangsanschluß 15 verbunden ist, wird ein Nebenschluß-RC-Weg nach Masse geschaffen, so daß der Dämpfer

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2 7 A 7 7 R · ι

bei allen Dämpferstellungen für die Signalquelle die gleiche Belastung darstellt. Derartig hinzugefügte Bauteile beeinflussen die Teilerverhältnisse nicht.

Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführungsform eines Sprossendämpfers, der Dämpfungsverhältnisse von 2 : 1 und 5 : 1 aufweist. Ein 2oo OhmWiderstand 5o und ein 5oo Ohm-Widerstand 52 sind mit ihrem einen Ende mit einem Ausgangsanschluß 54 verbunden. Das jeweils andere Ende der Widerstände 5o und 52 ist mit Schalter 56 bzw. Schalter 58 verbunden. Die Schalter 56 und 58 sind entweder mit einem Eingangsanschluß 6o oder mit Masse verbindbar. Gemäß der Darstellung ist der Schalter 56 mit dem Eingangsanschluß 6o und der Schalter 58 mit Masse verbunden. Außerdem ist ein fester Nebenschlußwiderstand 62, der einen Wert von 333,3 Ohm aufweist, zwischen dem Ausgangsanschluß 54 und Masse vorgesehen. Bei der dargestellten Konfiguration beträgt der kombinierte Widerstand der Parallelschaltung der Widerstände 52 und 62 2oo Ohm, so daß dadurch ein Teilungsverhältnis von 2 : 1 bewirkt wird. Wenn der Schalter 58 mit dem Eingangsanschluß 6o verbunden wire¹, und der Schalter 56 an Masse angelegt wird, werden die Widerstände 5o und 62 parallelgeschaltet und ergeben einen Gesamtwiderstand von 1oo Ohm, wodurch ein Teilungsverhältnis von 5 : 1 entsteht. Diese besondere Ausführungsform wird in einem programmierbaren Dämpfer verwendet, der in der parallelen Patentanmeldung P (parallele US-Anmeldung 726 929) beschrieben ist. Bei der dort erläuterten programmierbaren Ausführungsform werden die Schalter 56 und 58 durch Feldeffekttransistoren ersetzt.

Fig. 4 zeigt eine besondere Ausführungsform der dreisprossigen Konfiguration, die weiter oben in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde. Die Sprossen 1 bis 3, Eingangsanschluß 15 und Schalter 17 bis 19 sind die gleichen, wie vorstehend beschrieben. Der Ausgang des Dämpfers ist gemäß der Darstellung mit dem Gate eines Feldeffekttransistors 7o verbunden, dessen Gate-Quellen-Kapazität durch den Kondensator 72 repräsentiert wird, der für die vorliegende Erläuterung einen typischen Wert

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" ⁸" 27A72B I

von 4 Picofarad besitzen möge. Die Sprosse 1 umfaßt Widerstand 3o und Kondensator 35, die Werte von 1 Megohm bzw. 1o Picofarad besitzen. Die Sprosse 2 umfaßt Widerstand 31 und Kondensator 36 mit Werten von 1o Megohm bzw. 1 Picofarad. Die Sprosse 3 ist zu einer T-Konfiguration modifiziert, um die verwendeten Widerstände und Kondensatoren genauer realisieren zu können. Die T-Konfiguration enthält 1o-Megohm-Widerstände 74 und 76, mit parallelgeschalteten Kondensatoren 78 bzw. 8o von 1 Picofarad, sowie einen 1,25-Megohm-Widerstand 82, dem ein 8-Picofarad-Kondensator 84 parallelgeschaltet ist, angeschlossen an Masse. Tabelle 1 zeigt die Dämpfungseigenschaften für die Nennstellungen 1 : 1, 1 ο : 1 und 1oo : 1.

Nenn stellung	«sR	ein	C	ein	β DC-Verst.	,84	«HF-Verst.	,63
1:1	6	,26MiI	3	,71pF	O	,084	O	,063
10:1	10	,92ΜΛ	0	,94pF	0	,ΟΟ84	0	,0063
100:1	11	,1MXl	0	,9OpF	O	O

In den Fällen der Fig. 2 und 4 sind die gelieferten Nenndämpfungsverhältnisse relativ, so daß die folgende Verstärkerschaltung oder die Darstellungseinrichtung selbst in geeigneter Weise geeicht werden muß, um die richtige Signalamplitude darzustellen. Bei allen Dämpfungskonfigurationen, die oben erläutert wurden, wurden Streukapazitäten der Dämpfungswiderstände nach Masse nicht in Betracht gezogen. Jedoch sind diese Werte verhältnismäßig vernachlässigbar. Da außerdem alle Speichen über Schaltschließungen verbunden sind, um ununterbrochene Schaltkreiswege zu liefern, sind die nachteiligen Effekte von über offenen Schaltern befindlichen Kapazitäten, wie sie bei herkömmlichen Dämpfern vorkommen, bei der erfindungsgemäßen Konstruktion nicht vorhanden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche ;

Sprossendämpfer, mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß und einem an den Ausgangsanschluß angeschlossenen Schaltkreis zur Lieferung einer Vielzahl von Dämpfungsfaktoren, wobei der Schaltkreis eine Vielzahl von Schaltkreisverzweigungen aufweist, gekennzeichnet durch Schalteinrichtungen zur selektiven Verbindung der Schaltkreisverzweigungen (1-5) mit dem Eingangsanschluß (15) und einer Quelle für Bezugspotential, so daß eine ausgewählte Schaltkreisverzweigung (ζ. B. 1) einen Seriensignalweg zwischen dem Eingangsanschluß (15) und dem Ausgangsanschluß (23) liefert, während die verbleibenden Schaltkreisverzweigungen (z.B. 2-5) einen Nebenschlußsignalweg zwischen dem Ausgangsanschluß (23) und der Quelle für Bezugspotential liefern.
2. Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreisverzweigungen (1-5) Impedanzelemente (7 - 11) umfassen, die vorbestimmte Werte aufweisen, um eine Vielzahl von vorbestimmten Dämpfungsfaktoren zu liefern.

Beschreibung;

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Telefon (Ο211) 32Ο858

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