DE960547C

DE960547C - Aus einzelnen Stufen aufgebaute Laufzeitkette

Info

Publication number: DE960547C
Application number: DES35391A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karlheinz Gosslau
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-04-30
Filing date: 1953-09-24
Publication date: 1957-03-21
Also published as: GB818338A; DE958127C; US2985770A; US2912576A; BE528500A; NL224465A; FR1102668A; GB756398A

Description

S 3539¹

Das Hauptpatent 958 127 befaßt sich mit einer Laufzeitkette zur zeitlichen Verschiebung von Impulsen. Diese Laufzeitkette ist aus einzelnen Stufen aufgebaut, an denen Ausgangsimpulse abnehmbar sind, die entsprechend der jeweiligen Stufe eine bestimmte zeitliche Verschiebung gegenüber den Eingangsimpulsen besitzen. Die einzelnen Stufen der Laufzeitkette bestehen aus in der Ruhelage gesperrten Verstärkerelementen, an denen die zeitlich verschobenen Impulse abgenommen werden können und die über Schwingkreise miteinander gekoppelt sind. Diese Schwingkreise werden durch einen am Ausgang des vorhergehenden Verstärkerelements auftretenden .Impuls zu Schwingungen mit derartiger Phasenlage angeregt, daß während der ersten Halbwelle das folgende Verstärkerelemetit gesperrt bleibt. Erst der Teil der zweiten Halbwelle, welcher ein bestimmtes Öffnungspotential überschreitet, entriegelt dieses Verstärkerelement. · ao

Eine nach diesem Prinzip arbeitende Schaltung ist in der deutschen Patentschrift 885 568 beschrieben. Es handelt sich hier darum, einen gegenüber der steilen Flanke einer Sägezahnspannung phasenverschobenen Impuls zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird von der Sägezahnspannung ein Schwingkreis mit derartiger Phasenlage angestoßen, daß die zweite Halbwelle der angestoßenen Schwingung

einen Gleichrichter öffnet, der dabei einen Stromimpuls abgibt. Dieser Impuls ist dann der gegenüber der Flanke der Sägezahnspannung phasenverschobene Impuls.

Bei der im Hauptpatent 958 127 behandelten Schaltung wird nun die öffnung des dem jeweiligen Schwingkreis folgenden Verstärkerelements noch von einer zusätzlichen Spannung, nämlich einer steuernden Pulsfolge, abhängig gemacht, welche den einzelnen Verstärkerelementen zugeführt wird. Voraussetzung für die Öffnung der Verstärkerelemente ist also einerseits, daß die zweite Halbwelle der in dem jeweils vorhergehenden Schwingkreis angestoßenen Schwingung das öffnungspotential des betreffenden Verstärkerelements überschreitet, und andererseits das Auftreten eines Impulses der steuernden Pulsfolge. Auf diese Weise werden die Öffnungszeiten der Verstärkerelemente eindeutig durch die Impulse der

so steuernden Pulsfolge bestimmt, so daß unabhängig von einer möglicherweise ungenauen Abstimmung der Schwingkreise die Laufzeit der der Laufzeitkette zugeführten Impulse von Stufe zu Stufe gleich der Periode der steuernden Pulsfolge bzw. einem ganzen Vielfachen davon ist und damit einwandfrei konstant gehalten werden kann. Durch eine Bedämpfung der Schwingkreise wird erreicht, daß die der zweiten Halbwelle folgenden Schwingungen die Verstärkerelemente nicht mehr öffnen können.

Wird nun eine steuernde Pulsfolge verwendet, deren Impulsdauer klein gegenüber der Impulspause ist, so müssen die Schwingkreise auf eine relativ tiefe Frequenz abgestimmt sein, damit die zweite Halbwelle einer durch einen Impuls angestoßenen Schwingung mit einem folgenden Impuls zusammenfällt. Dies hat zur Folge, daß die Rückflanke des anstoßenden Impulses in einem Augenblick auftritt, in welchem die angestoßene Schwingung noch in der ursprünglichen Richtung verläuft, so daß also die Schwingung durch die Rückflanke einen Anstoß in umgekehrter Richtung erhalt. Die Rückflanke des Impulses und die Schwingungen wirken also einander entgegengesetzt, so daß es zu einer schlechten Ausnutzung der Impulsenergie

kommt. In der Fig. 1 ist 'dies veranschaulicht. Unter α ist die steuernde Pulsfolge gezeichnet und unter b der Spannungsverlauf an einem zu Schwingungen angeregten Schwingkreis. Die waagerecht gestrichelte Linie gibt das öffnungspotential des folgenden Verstärkerelements an.

Das Zusatzpatent hat eine besonders vorteilhafte Bemessung und Aufbauweise der Schwingkreise zum Gegenstand, um die den Schwingkreisen zugeführte Impulsenergie möglichst weitgehend auszunutzen. Man spart dadurch an Leistung, die von den Verstärkerelementen sonst aufgebracht werden müßte. Die Schwingkreise sind derart bemessen, daß die halbe Periode ihrer Resonanzfrequenz annähernd gleich der Dauer eines Impulses der steuernden Pulsfolge ist. Durch eine Umschaltung wird während der Dauer der zweiten Halbwelle die Resonanzfrequenz derart herabgesetzt, daß der Zeitraum, in dem die durch die herabgesetzte Resonanzfrequenz bestimmte zweite Halbwelle das jeweils folgende Verstärker element entriegelt, einen Impuls der steuernden Pulsfolge überdeckt.

Fig. 2 veranschaulicht, daß bei einer derartigen Bemessung der Schwingkreise der durch eine vordere Impulsflanke bestimmte Anstoß eines Schwingkreises zu einer Schwingung führt, deren Beginn der zweiten Halbwelle mit der hinteren Impulsflanke zusammenfällt, so daß in diesem günstigen Augenblick der Schwingkreis" abermals einen Anstoß erhält. Die Folge davon ist, daß die Amplitude der zweiten Halbwelle bei unveränderter Frequenz wesentlich größer ist als die der ersten Halbwelle.

Um nun zu verhindern, daß infolge der angegebenen Bemessung der Schwingkreise die zweite Halbwelle zeitlich mit einer Impulspause der steuernden Pulsfolge zusammenfällt, wie dies die Fig. 2 zeigt, muß dafür gesorgt werden, daß die zweite Halbwelle zeitlich verbreitert wird. Dies geschieht durch die erwähnte Umschaltung, wodurch während der Dauer der zweiten Halbwelle die Resonanzfrequenz der Schwingkreise genügend weit herabgesetzt wird, so daß nunmehr ein Impuls der steuernden Pulsfolge in den Zeitraum fällt, in welchem das jeweils folgende Verstärkerelement durch die zweite Halbwelle entriegelt wird.

Da es mit Hilfe der steuernden Pulsfolge möglieh ist, die Laufzeit eines Impulses von Stufe.zu Stufe eindeutig festzulegen, kann man den Zeitraum, in dem eine von einem Schwingkreis abgeleitete Spannung am folgenden Verstärkerelement liegt, welche das öffnungspotential überschreitet, wesentlich größer festlegen als die Dauer eines Impulses der steuernden Pulsfolge. Dies ist sogar zweckmäßig, da dann irgendwelche Streuungen beispielsweise der Eigenschaften der Verstärkerelemente oder Schwingkreisbauelemente, welche Verschiebungen des genannten Zeitraumes bewirken können, keine Rolle mehr spielen. Durch die Steuernd.« Pulsfolge wird der richtige Augenblick zur Weitergabe eines Impulses an die nächsteStufe immer wieder herausgesucht.

Eine den vorstehend aufgeführten Forderungen entsprechende Schwingkreisanordnung besteht darin, ein i?C-Glied zu jedem Schwingkreis über einen Gleichrichter parallel zu schalten, der so gepolt ist, daß er während der zweiten Halbwelle no durchlässig ist. Kapazität und Widerstand des i?C-Gliedes sind dabei so bemessen, daß die bei Durchlässigkeit des Gleichrichters maßgebende Resonanzfrequenz wesentlich herabgesetzt ist und die der zweiten Halb welle folgenden Schwingungen das öffnungspoteiitial des jeweils folgenden Verstärkerelements nicht mehr erreichen und dieses damit gesperrt bleibt.

Durch die Herabsetzung d&r Resonanzfrequenz während der zweiten Halbwelle wird diese gegenüber der ersten Halbwelle stark verbreitert, womit die oben angegebene Forderung nach Vergrößerung des Zeitraumes, in dem das öffnungspotential überschritten wird, erfüllt ist. Die Verbreiterung der zweiten Halbwelle kann man dadurch steuern, daß man den Gleichrichter vorspannt, beispielsweise

durch Zuführung einer Gleichspannung über den Widerstand des iiC-Gliedes. Durch eine derartige Vorspannung kann man nämlich den Zeitpunkt, in dem der Gleichrichter durchlässig wird, einstellen. In der Fig. 3 ist eine Laufzeitkette wiedergegeben, wie sie prinzipiell im Hauptpatent 958 127 behandelt ist. Bei der hier dargestellten Laufzeitkette bestehen die Verstärkerelemente aus den Röhren Ri, R2 und i?3. Zwischen die Röhren R1 und R2 ist eine Schwingkreisanordnung geschaltet, welche die vorstehend beschriebenen Eigenschaften aufweist. An den im Anodenstromkreis der Röhre J? 1 liegenden Übertrager Ü ist der Schwingkreis Li, Ci angekoppelt,

dessen Resonanzfrequenz so bemessen ist, daß die halbe Periode dieser Frequenz gleich der Dauer eines Impulses der steuernden Pulsfolge ist, welche bei diesem Ausführungsbeispiel den Bremsgittern G2 der Röhren Ri, R2 und i?3 zugeführt wird. Parallel zu dem Schwingkreis Li, Ci ist das i?C-Glied Wi, C2 geschaltet, wobei zwischen Schwingkreis und i?C-Glied der Gleichrichter G/ eingesetzt ist. Der Gleichrichter Gl ist durch die Gittervorspannung U1 der Röhre R1 und die über den Widerstand Wi zugeführte Spannung U 2 in bestimmter Weise vorgespannt, nämlich derart, daß sich ein den Betriebsbedingungen entsprechender Zeitraum ergibt, in d'em die von der Schwingkreisanardnung abgeleitete Spannung das Öffnungspotential der Röhre R 2 überschreitet.

Die Schwingkreisanordnung besitzt die beiden Ausgänge A und B, die je an eine Steuerelektrode des folgenden Verstärkerelements angeschlossen werden können, im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels liegt der Ausgang^ am Gitter Gi der Röhre R2. Der Spannungsverlauf, welcher sich am Ausgang A ergibt, ist in der Fig. 4 dargestellt. Aus dem unter b abgebildeten Kurvenzug ist zu ersehen, daß durch einen Ausgangsimpuls der Röhre R ι, welcher mit dem ersten Impuls der unter α gezeichneten steuernden Pulsfolge zusammenfällt, der Schwingkreis Li, Ci zu einer Schwingung mit der Frequenz /1 angeregt wird, deren halbe Periode gleich der Dauer eines Impulses der steuernden Pulsfolge ist. DieFrequenzfi ist allein durch die Induktivität L1 und die Kapazität C1 bestimmt, da während der ersten Halbwelle der Gleichrichter Gl gesperrt ist. Infolge seiner Vorspannung wird der Gleichrichter Gl zu einem bestimmten Zeitpunkt während der zweiten Halbwelle leitend und schaltet damit die Kapazität C2 parallel zu dem Schwingkreis Li, Ci. Die Eigenfrequenz der gesamten Schwingkreisanordnung wird während dieser zweiten Halbwelle durch die Frequenz /2 bestimmt. Dabei zeigt die Praxis jedoch, daß die Frequenz/2 einen höheren Wert erhält als sich normalerweise unter alleiniger Berücksichtigung der Induktivität L1 und der Kapazitäten C1 und C 2 ergeben würde, so daß demgegenüber die Kapazität C 2 vergrößert werden muß, um zu einer ausreichenden zeitlichen Verbreiterung der zweiten Halbwelle zu kommen. Die zweite Halbwelle ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich, gegenüber der ersten Halbwelle infolge einer entsprechenden Bemessung des Kondensators C 2 stark verbreitert, so daß auch bei Ungenauigkeiten der Röhren oder Schwingkreise sichergestellt ist, daß ein Impuls der steuernden Pulsfolge in denjenigen Zeitraum fällt, in dem die zweite Halbwelle das Öffnungspotential der folgenden Röhre überschreitet und diese damit entriegelt. Dieses Potential ist in Fig. 4b durch die waagerecht gestrichelte Linie angedeutet.

Greift man die Ausgangsspannung einer solchen Anordnung am Ausgang B an, so ergibt sich ein Spannungsverlauf gemäß Kurvenzug Fig. 5 b. Aus dieser Kurve ist ersichtlich, daß während der ersten Halbwelle keine Spannung am Ausgang B auftritt, da der Gleichrichter Gl durch diese Halbwelle gesperrt wird. Die Dauer der Sperrung des Gleichrichters Gl ist somit durch die Induktivität L1 und die Kapazität Ci bestimmt. Während der zweiten Halbwelle wird von dem durch die Vorspannung bestimmten Zeitpunkt ab der Kondensator C 2 über den nun geöffneten Gleichrichter Gl so lange aufgeladen, bis die Spannung am Schwingkreis ihren maximalen Wert erreicht hat. Sinkt nun die Spannung wieder ab, so wird der Gleichrichter Gl wieder gesperrt, da der Kondensator C 2 inzwischen auf diesen maximalen Spannungsweri aufgeladen wurde und sich nicht so schnell, wie die Spannung am Schwingkreis Li, Ci absinkt, über den parallel geschalteten Widerstand Wi entladen kann. Infolgedessen klingt von nun an die Spannung am Kondensator C 2 gemäß der eingezeichneten Exponentialfunktion ab. Die Zekkonstante dieser Kondensatorentladung ist im wesentlichen durch die Werte der Kapazität C 2 und des Widerstandes Wi gegeben. Dieser Entladungsvorgang verläuft so langsam, daß ein gegenüber der Dauer ioo eines Impulses der Pulsfolge breiter Zeitraum verbleibt, in dem die Spannung am Ausgang B das durch die waagerecht gestrichelte Linie angedeutete Öffnungspotential überschreitet. Man erzielt also auch bei Abnahme der Atisgangsspannung der Schwingkreisanordnung am AusgangB die gleichen Vorteile wie bei Abnahme der Ausgangsspannung am Punktyl

Claims

Patentansprüche:

i. Aus einzelnen Stufen aufgebaute Laufzeitkette, welche bei Zuführung von Eingangsimpulsen die Abnahme von an den einzelnen Stufen auftretenden Ausgangsimpulsen gestattet, die entsprechend der jeweiligen Stufe eine bestimmte zeitliche Verschiebung gegenüber den Eingangsimpulsen besitzen und deren einzelne Stufen aus in der Ruhelage gesperrten Verstärkerelementen bestehen, an denen die zeitlich verschobenen Impulse abgenommen werden können und die über Schwingkreisanordnungen miteinander gekoppelt sind, welche durch einen am Ausgang des vorhergehenden Verstärkerelements auftretenden Impuls zu Schwingungen mit derartiger Phasenlage angeregt werden, daß das folgende Verstärker-

element während der ersten Halbwelle gesperrt und während der zweiten Halbwelle entriegelt und dann geöffnet wird, wenn es gleichzeitig einen Impuls einer steuernden Pulsfolge erhält, wobei die Schwingkreise derart bedämpft sind, daß die der zweiten Halbwelle folgenden Schwingungen die Verstärkerelemente nicht mehr öffnen können, nach Patent 958 127, dadurch gekennzeichnet, to daß die Schwingkreise (Li, Ci) derart bemessen sind, daß die halbe Periode ihrer Resonanzfrequenz annähernd gleich der Dauer eines Impulses der steuernden Pulsfolge ist, wobei durch eine Umschaltung während der Dauer der zweiten Halbwelle die Resonanzfrequenz derart herabgesetzt wird, daß der Zeitraum, in dem die durch die herabgesetzte Resonanzfrequenz bestimmte zweite Halbwelle das jeweils folgende Verstärkerelement entriegelt, so einen Impuls der steuernden Pulsfolge überdeckt.
2. Laufzeitkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung durch einen während der zweiten Halbwelle durchlässigen Gleichrichter (G/) erfolgt, welcher im Durchlässigkeitszustand parallel zu dem betreffenden Schwingkreis (Li, Ci) eini?C-Glied (Wi, C2) schaltet, welches die Herabsetzung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises bewirkt.
3. Laufzeitkette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,- daß der Zeitpunkt, in dem der Gleichrichter (Gl) durchlässig wird, durch eine an diesen Gleichrichter angelegte Vorspannung geeigneter Höhe einstellbar ist.
4. Laufzeitkette nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem folgenden Verstärkerelement zugeführte Spannung am Verbindungspunkt zwischen Schwingkreis (Li, C1) und Gleichrichter (C-/) abgenommen wird.
5. Laufzeitkette nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem folgenden Verstärkerelement zugeführte Spannung am Verbindungspunkt zwischen ÄC-Glied (Wi, C 2 und Gleichrichter (G/) abgenommen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 885 568.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen