DE871320C

DE871320C - Arrangement for narrowing electrical impulses

Info

Publication number: DE871320C
Application number: DET943D
Authority: DE
Inventors: Franz Dr-Ing Sammer
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1941-12-07
Filing date: 1941-12-07
Publication date: 1953-03-23

Description

Anordnung zur Verschmälerung von elektrischen Impulsen Uni einen elektrischen Impuls möglichst verzerrungsfrei über einen Transformator zu übertragen, bedient, man sich der in, Abb. i dargestellten Schaltun-. bei der der Steuerimpuls auf das Gitter einer Elektronenröhre i mit verhältnismäßig hohem Innenwiderstand wirkt. Im Anodenkreis dieser Röhre liegt ein Transformator:2, der möglichst streuungslos auf einen ferromagnetischen Kern gewickelt ist. Wenn der Spannungsverlauf u, am Gitter der Röhre i durch das Diagramm nach Abb. 2a gegeben ist, dann erhält man am Belastungswiderstand auf der Sekundärseite des Transformators:2 unter Berücks,ichtigung der wirksamen Zeitkonstanten des Kreises den Spannungsverlauf u. nach Abb. 2b, der sich aus einem im wesentlichen der Breite des Steuerimpul-ses entsprechenden Impuls und einem anschließen,den, theoretisch unendlich lange währenden Impuls mit entgegengesetzter Polarität zusammensetzt, wobei die Zeitintegrale dieser beiden, Impulsie gleich groß sind. Der letztere Impuls kann durch bekannte Schaltungsmaßnahmeni unterdrückt werden, so daß nur der in, gev#ün#schlter Weise tratisformierte erste Impuls übrigbleibt. Hierbei wird, wie in Abb. 3 dargestellt, nur jener Teil der Magnetisierungskurve desWicklungskernes ausgenutzt, in dem die Permeabilität hohe Werte aufweist, d. h. es wird das Sättigungsg--b#iet vermieden.Arrangement for narrowing electrical impulses Uni to transmit an electrical impulse as distortion-free as possible via a transformer, one uses the circuit shown in Fig. I. in which the control pulse acts on the grid of an electron tube i with a relatively high internal resistance. In the anode circuit of this tube is a transformer: 2, which is wound on a ferromagnetic core with as little scatter as possible. . If the voltage curve u, i at the grid of the tube by the diagram of Fig given 2a, is then obtained at the load resistance on the secondary side of the transformer: 2 under Berücks, the effective time constant of the circuit ichtigung the voltage curve U as shown in Fig 2b,.. which is composed of a pulse corresponding essentially to the width of the control pulse and a subsequent pulse, the theoretically infinitely long lasting pulse with opposite polarity, the time integrals of these two pulses being the same. The latter pulse can be suppressed by known circuit measures, so that only the first pulse, which has been tratisformed in a possibly wrong manner, remains. Here, as shown in Fig. 3 , only that part of the magnetization curve of the winding core is used in which the permeability has high values, i.e. H. the saturation b # iet is avoided.

In gewissen Fällen ist es nun erwünscht, d#ie gitterseitig wirksamen Steuerimpulse in bestimmtem Sinne zu verformen. Beispielsweise kann gefordert werden, den Steuerimpuls zu verschmälern, oder aus einer Folge voni Impulsen, die unter sich ungleich lange Dauer aufweisen, eine Folge von schmäleren Impulsen gleich langer Dauer zu machen. Schließlich tritt des öfteren auch die Aufgabe auf, eine Folge von in ihrer Amplitude modulierten Impulsen gleicher Dauer in eine Folge von schmäleren Impulsen zu verwandeln, bei denen, die ursprüngliche Amplitudenmodulation möglichst verzerrungsfrei in eine Modulation der Impulsbreite umgesetzt ist.In certain cases it is now desirable that the grid-side effect To deform control impulses in a certain sense. For example, it can be required to narrow the control pulse, or from a sequence of pulses below have an unequal duration, a sequence of narrower impulses of the same length To make duration. In the end often the task occurs on, a sequence of amplitude modulated pulses of equal duration into a To transform sequence of narrower pulses, in which, the original amplitude modulation is implemented as distortion-free as possible in a modulation of the pulse width.

Alle diese Aufgaben löst die erfindungsgemäße Anordnung zur im wesentlichen formgetreuen Umwandlung von elektrischen Impulsen mit etwa rechteckigem zeitlichem Verlauf in schmälere Impulse auf sehr einfache Weise. Ihr Kennzeichen besteht darin, daß im Anodenkreis einer Elektronenröhre eine zur Spannungsabnahme dienende, ein, breites Frequenzband übertragende Transformator- oder Drosselwicklung mit einem ferromagnetischen Kern liegt, dessen Magneti-sierungskurve bei hoher Anfangspermeabilität einen scharf ausgeprägten Übergang (Knick) in das Sättigungsgebiet aufweist, und daß diedie Elektronenröhre gitterseitig tastenden,. zu verschmälernden Impulse so groß bernessen sind, daß der ferroinagnetische Kern übersättigt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß nicht nur der Strom durch die Wicklung sich sprunghaft ändert, sondern auch die, Induktivität im Augenblick des Erreichens- -der S ättigttug durch die sprunghaft abnehmende Permeabilität plötzlich geändert wird, wodurch die an, der Transformator- bzw. Drosselwicklung auftretende Spannung noch. vor dem Ende des gitt-erseitigen Tastimpulses, zusammenbricht und der abgenommene Spannungsimpuls daher verkürzt wird.The arrangement according to the invention for the essentially true-to-shape conversion of electrical pulses with an approximately rectangular temporal course into narrower pulses achieves all of these objects in a very simple manner. Their distinguishing feature is that in the anode circuit of an electron tube there is a transformer or inductor winding with a ferromagnetic core, which serves to decrease the voltage and transmits a wide frequency band, the magnetization curve of which has a sharp transition (kink) into the saturation area with high initial permeability, and that those scanning the electron tube on the grid side. The impulses to be narrowed are so large that the ferromagnetic core is oversaturated. In this way it is achieved that not only the current changes through the winding by leaps and bounds, but also, inductance at the moment of Erreichens- -the S ättigttug by abruptly decreasing permeability suddenly is changed, whereby the to the transformer or Voltage still occurring in the choke winding. before the end of the touch pulse on the grid side, collapses and the removed voltage pulse is therefore shortened.

Es ist bereits bekannt, einen Transformator mit ferromagnetischein Kern primärseitig derart mit Wechselspannung zu beaufschlagen, daß der KeTn übersättigt wird, und von# der Sekundärseite kurze Spannung,siimpul,se abzunehmen, Bei dieser bekannten Anordnung ist der Transformator jedoch so dimensioniert, daß eine Differentiation der infolge der Permeabilitätsanderung des Kernes auftretenden Änderungen des Primärstroines erfolgt, so daß jeder primärseitige Steuerimpuls in zwei Sekundärimpulse entgegen-gesetzter Permeabilität verwandelt wird, die in ihrer Forin mit den piimärseitig wirkenden Impuls-en nichts. mehr gemein haben. Be.i der Erfindung ist im Gegensatz hierzu der Transformator bzw. die Drossel so dimensioniert, daß ein breites Frequenzband übertragen wird und, eine im wesentlichen formgetreue Impulsübertragung mit einer durch die Übersättigung des ferromagnet-ischen Kernes verursachten. Verschmälerting erfolgt.It is already known to use a transformer with ferromagnetic To apply AC voltage to the core on the primary side in such a way that the KeTn is oversaturated will, and from # the secondary side short voltage, siimpul, se decrease, with this known arrangement, the transformer is dimensioned so that a differentiation the changes in the primary flow occurring as a result of the change in permeability of the core takes place, so that each primary-side control pulse in two opposite secondary pulses Permeability is transformed, which in its forin with the piimärseiten acting Impulse nothing. have more in common. Be.i the invention is in contrast to this the transformer or the choke is dimensioned so that a wide frequency band is transmitted and, a substantially dimensionally accurate impulse transmission with a caused by the oversaturation of the ferromagnetic core. Narrowing he follows.

Ferromagnetische Materialien-, welche bei der Erfindung verwendet werden können, sind beispielsweise das-sogenannte Mu-Metall sowie Legierungen (hoher Nickelgehalt), die große Anfangspermeabilität aufweisen. Zur näheren Erläuterung der Erfindutig ist in Abb. 4 die Magnetisigrungskurve einer solchen Legierung dargestellt. Man erkennt, daß der jinisteigende Teil dieser Kurve fast linear verläuft und mit einem scharfen Knick in das, Sättigungsgebiet übergeht. Man, kann diese Kurve daher mit großer Näherung durch zwei Gerade -ersetzen, wie dies in Abb. 5 der Einfachheit halber geischehen ist. Dde Per meabilität M, die ja dem-Differentialquotien# ten, der Magnetisierungskurve entspricht, hat im ansteigenden Teil derselben sehr hohe Werte, sinkt jedoch beim Übergang in das, Sättigungsgebiet plötzlich auf einen kleinen, Bruchteil der Anfangspermeabilität, ab. Der Verlauf der Permeabilität ist -in Abb. 5 gestrichelt eingezeichnet und entspricht dem Verlauf der wirksamen Induktivität der Transformator- bzw. Drosselwicklung.Ferromagnetic materials which can be used in the invention are, for example, the so-called mu-metal and alloys (high nickel content) which have high initial permeability. For a more detailed explanation of the invention, the magnetization curve of such an alloy is shown in Fig. 4. It can be seen that the part of this curve rising towards the jin is almost linear and merges with a sharp bend into the saturation area. One can therefore replace this curve with a great approximation by two straight lines, as shown in Fig. 5 for the sake of simplicity. Dde Per meabilität M, the j-Differentialquotien the a # ten corresponds to the magnetization curve in the rising portion thereof has very high values, but in the decreases in the transition, suddenly the saturation region to a small fraction of the initial permeability decreases. The course of the permeability is shown in dashed lines in Fig. 5 and corresponds to the course of the effective inductance of the transformer or choke winding.

In, Abb. 6a sind nun zwei verschiedene Anodenst-romimpulseI, und 12 dargestellt, wie sie bei idealein Kurzschäußbetrieh der Röhre i auftreten würden. Der Magnetisierungsstrom i. steigt vom Zeitpunkt t. exponentiell an, und zwar für beide Impulse mit gleicher Steilheit, weil diese Impulse gleiche Amplituden aufweisen-. Im Zeitpunkt t, = t2 erreicht der Magnetisierungsstrom den für die Sä:ttigung des Transformator- bzw. Drosselkernes erforderlichen Wert, so daß die Induktivität der Wicklungg plötzlich, sehr stark absinkt und die Wicklun,g praktisch einen Kurzschluß darstellt.In, Fig. 6a, two different anode current impulses I, and 12 are shown, as they would occur if the tube i were ideally short-shot. The magnetizing current i. increases from time t. exponentially, for both pulses with the same steepness, because these pulses have the same amplitudes. At time t, = t2, the magnetizing current reaches the value required to saturate the transformer or choke core, so that the inductance of the winding suddenly drops very sharply and the winding practically represents a short circuit.

Abb. 6b zeigt den sich einstellenden Verlauf der Spannung u. am Belastungswid-erstand auf der Sekundärseite des Transformators :2. Die Spannung steigt zunächst wie in Abb. 2b an und, fällt nach Erreichen des Maximalwertes etwas, ab, so daß der Impul-s ein schräges,Dach erhält. Im Zeitpunkt t, = t2 jedoch geht die Spannung sprungweise auf einen sehr kleinen Wert (praktisch auf Null) zurück, weil die Induktivität der Wicklung fast verschwindet. Dieser Vorgang ist unabhängig von der zeitlichen Btreite der Impulse. je nach der Breite der Impulse treten in den Zeitpunkten t3 für den Impuls I, bzw. t4 für den Impuls 12 Spannungsstöße in entgegengesetzter Richtung auf, die exponentiell abklingen. Diese Spannungsstöße können wieder durch bekannte Maßnahmen unterdrückt werden.Fig. 6b shows the course of the voltage and the load resistor on the secondary side of the transformer: 2. The voltage initially rises as in Fig. 2b and, after reaching the maximum value, falls somewhat, so that the impulse has a sloping roof. At time t, = t2, however, the voltage jumps back to a very small value (practically to zero) because the inductance of the winding almost disappears. This process is independent of the temporal width of the impulses. Depending on the width of the pulses, voltage surges occur in the opposite direction at times t3 for pulse I and t4 for pulse 12, which decay exponentially. These voltage surges can again be suppressed by known measures.

Man erkennt ohne weiteres, daß sich die erfindungsgemäße Anordnung zur Verschmälerung der Impulse eignet, denn der Impuls 11, der ureprünglich die Bxeite bi aufwies, wurde in einen Impuls mit der wesentlich geringeren Breite b, verwandelt. Auch ist es möglich, eine Folge von Impulsen verschiedeneer Breite, wie z. B. die Impulse I, und I", in- Impulse gleicher Breite zu verwandelnd weil die Form des ersten Impulses. im Spannungsverlauf von u2 unabhängig von den Dreiten b. bzw. b2 der Steuerimpulse iot.It can readily be seen that the arrangement according to the invention is suitable for narrowing the pulses, because the pulse 11, which originally had the width b, was converted into a pulse with the significantly smaller width b. It is also possible to have a series of pulses of different widths, such as. B. the pulses I, and I ", to be converted into pulses of the same width because the shape of the first pulse in the voltage curve of u2 is independent of the thirds b. Or b2 of the control pulses.

Schließlich sind in Abb. 7a noch, zwei Impulse I, und 12 dargestellt, die gleiche Dauer, aber veTschiedene Amplituden haben. In diesem Fall wachsen die Magnetisierungsströme imi und 'M2 je nach der Amplitude der Impulse verschieden, rasch an, so daß die Sättigung des Kernes zu verschiedenen Zeitpunkten ti 'bzw. t2 -erfolgt. In Abb. 7b ist wieder der zeitlichN6Verlauf derSpannungit2amBelastungswiderstand auf der Sekundärseite des Transformators dargestellt. Wie man erkennt, besteht dieser Spannungsverlauf aus einem Anfangs-impuls, dessen Breite b4 bzw. k, von den Amplituden der Steuerimpulse I, bzw, 12 abhängt, weil sich der Verlauf der Induktivität in Abhängigkeit vom Magnetisierungsstrom und, damit, in Abhängigkeit von den Amplitnden der Sto--uerimpulse ändert. Der zweite Impuls des Spannungsverlaufes,u2 tritt im Zeitpunkt t. = t4 auf und hat wieder entgegengesetzte Polarität wie der erste. Er kann in einfacher Weise unterdrückt werden. Wenn, man für die ersten Impulse einen Amplitudenbegrenzer vorsieht, der die Impulse von einem bestimmten Spannungswert U ab beschneidet, dann erhält man aus, der ursprünglichen Folge von amplitudenmodulierten Impulsen Il, 12 eine Folge von Impulsen, gleicher Amplitude, deren Breite jedoch nach dem gleichen Gesetz wie die Amplituden der Steuerimpulse moduliert. ist. Der Modulationsgrad kann dabei sehr hoch gemacht werden.Finally, two pulses I and 12 are shown in Fig. 7a, the same duration but different amplitudes. In this case, the magnetization currents imi and 'M2 grow differently and rapidly depending on the amplitude of the pulses, so that the saturation of the core at different times ti' or t2 occurs. Fig. 7b again shows the time curve of the voltageit2 at the load resistor on the secondary side of the transformer. As can be seen, this voltage curve consists of an initial pulse, the width of which b4 or k, depends on the amplitudes of the control pulses I, or 12, because the course of the inductance is dependent on the magnetizing current and, thus, dependent on the The amplitude of the shock impulses changes. The second pulse of the voltage curve, u2 occurs at time t. = t4 and again has opposite polarity as the first. It can be suppressed in a simple manner. If an amplitude limiter is provided for the first pulses, which cuts the pulses from a certain voltage value U , then from the original sequence of amplitude-modulated pulses II, 12 a sequence of pulses of the same amplitude, but whose width is the same Law of how the amplitudes of the control pulses are modulated. is. The degree of modulation can be made very high.

Für die praktische Durchführung der Erfindung ist es nicht von großem Belang, ob die Röhre i Ruhestrom führt oder nicht. Ein' Ruhestrom würde eine Vormagnetisierung des Transformatorkernes bedeuten und dadurch eine weitere Verschmälerung der Impulse hervorrufen. Gegebenenfalls kann- eine solche Vormagnetisierung, die auch mit Hilfe einer zusätzlichen Wicklung erreicht werden, kann, zur Regelung der Impulsbreite benutzt werden. zIt is not of great importance to the practice of the invention It matters whether the tube is quiescent current or not. A quiescent current would be a premagnetization of the transformer core and thereby a further narrowing of the pulses cause. If necessary, such a premagnetization can also be done with the help an additional winding can be achieved to regulate the pulse width to be used. z

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for essentially true-to-shape conversion of electrical> pulses with an approximately rectangular temporal progression into narrower pulses, characterized in that in the anode circuit of an electron tube there is a transformer or inductor winding with a ferromagnetic core which serves to decrease the voltage and which transmits a wide frequency component The magnetization curve at high initial permeability has a sharply pronounced transition (kink) into which saturation belongs, and that the pulses to be narrowed scanning the electron tube on the grid side are dimensioned so large that the ferromagnetic core. becomes oversaturated.

2. Arrangement according to claim i, characterized by an optionally adjustable pre-magnetization of the ferromagnetic core. 3. 'Application of an arrangement according to claims i and 2, for converting a sequence of pulses of the same amplitude and unequal duration into a sequence of narrower pulses of the same duration. 4. Application of an arrangement according to Claims # ni and 2, for converting a sequence of amplitude-modulated pulses of the same duration into a sequence of pulses whose duration is modulated according to the same law. 5. Arrangement according to claim 4, characterized in that an amplitude limiter is provided for the output pulses.