DE1040598B - Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist bereits bekannt, steuerbare Halbleiter, insbesondere Transistoren, zum Aufbau von Kippschaltungen zu verwenden. Solche Schaltungen kippen bei äußerem Anstoß (bistabiler Fall) nach eigenem Rhythmus (astabiler Fall) oder unter der Wirkung beider Einflüsse nacheinander (monostabiler Fall) aus einem stationären Stromflußzustand (Ruhelage) in den anderen um.

Ferner sind Drosseln bekannt, deren Kernmaterial eine annähernd rechteckige Magnetisierungsschleife aufweist, so daß sie bei einer Ummagnetisierung zunächst nur geringen Strom aufnehmen, d. h. einen hohen Widerstand darstellen, bis sie beim Erreichen der Sättigung plötzlich durchlässig werden. Auch derartige Drosseln kippen also gewissermaßen aus einer Ruhelage in die andere. Sie sind beispielsweise in Steuerungseinrichtungen mit Impulssummierung angewendet worden, bei denen die Ummagnetisierung schrittweise erfolgt.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen und ist gekennzeichnet durch eine Multivibratorkippschaltung mit steuerbaren Halbleitern, insbesondere Transistoren, in deren Zweigen ganz oder teilweise die Wicklungen einer oder mehrerer kippfähiger Drosseln mit Kernen aus Material mit annähernd rechteckiger Magnetisierungsschleife liegen, wobei die Kippeigenschaften der Drosseln und der Kippschaltung in Kombination zur Wirkung gebracht sind.

Aus den vorteilhaften Anwendungsmöglichkeiten des Erfindungsgegenstandes sollen im folgenden zwei herausgegriffene Beispiele näher beschrieben werden.

Für viele Zwecke der Steuerungs- und Regeltechnik werden Rechteckimpulse beliebig einstellbarer Frequenz benötigt. Insbesondere wird oft gewünscht, Impulsfrequenzen unterhalb 1 Hz zu erzielen, wofür sich i?C-GHeder wenig eignen. Fig. 1 zeigt eine Einrichtung, die solche Impulse mit veränderbarer Breite und Periodendauer zu erzeugen gestattet. Zu diesem Zweck wird eine an sich bekannte bistabile Kippschaltung so umgebaut, daß die nach erfolgter Ummagnetisierung zusammenbrechende Drosselspannung die Steuerimpulse der Kippschaltung liefert. Die Schaltung besteht aus den n-p-n-Transistoren 1 bzw. 2 und den Drosselwicklungen W₁ bzw. W₂ in einer Brückenschaltung, die über die Widerstände 3 und 13 an die Spannungsquelle gelegt ist. Die beiden anderen Eckpunkte der Brücke führen jeweils das Kollektorpotential eines der beiden Transistoren, welches bei geöffnetem Transistor annähernd gleich dessen Emitterpotential ist. Sei z. B. der Transistor 1 geschlossen, so liegt der Spannungsteiler 6/7 an dessen Kollektorpotential, der Spannungsteiler 4/5 in erster Näherung am gemeinsamen Kmitterpotential der beiden Tran-Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Akti enges ells chaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Phys. Helmut Schwab, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden

sistoren. Demgemäß ist die Basis des Transistors 2

so positiv, die Basis des Transistors 1 negativ gegenüber dem Emitterpotential. Ferner ist der Gleichrichter 11 geöffnet, der Gleichrichter 10 geschlossen, d. h. in der Sperrichtung beansprucht. Über den Widerstand 13, Transistor 2 und Widerstand 3 fließt ein relativ kleiner Strom über die Wicklung W₂ der Drossel und beginnt sie umzumagnetisieren. Sobald dies erfolgt ist, wird die Drossel plötzlich durchlässig, der Spannungsabfall am Widerstand 13 steigt stark an, und über die Kondensatoren 12 und 9 und den geöffneten Gleichrichter 11 gelangt ein negativer Impuls an die Basis des Transistors 2 und sperrt diesen. Sein Kollektorpotential steigt, so daß die Basis des Transistors 1 über den Spannungsteile 4/5 positive Vorspannung gegenüber dem Emitter erhält. Der Transistor 1 öffnet, und der nun einsetzende Strom über die Wicklung W₁ beginnt die Drossel umzumagnetisieren, bis sie plötzlich durchlässig wird und ein neuerlicher Impuls, diesmal über die Kondensataren 12 und 8 und den nun geöffneten Gleichrichter 10, den Transistor 1 sperrt. Das abwechselnde öffnen und Schließen der Transistoren erfolgt also mit einer Frequenz, die von der Ummagnetisierungszeit der Drossel abhängig ist und demgemäß sehr niedrig sein kann. Sie ist durch Änderung der Quellenspannung oder der Ohmschen Belastung einer dritten Drosselwicklung steuerbar. Das Verhältnis der öffnungs- und Schließzeit eines Transistors, das sogenannte Tastverhältnis, bestimmt die relative Impulsbreite. Es kann durch Vormagnetisieren der Drossel geändert werden, oder man führt auf andere, bereits vorgeschlagene Arten, z. B. durch Einschalten von Vorwiderständen für die Wicklungen, eine Unsymmetrie in die Schaltung ein.

Die Impulse werden der Schaltung zweckmäßig an einem der Kollektoren entnommen, z. ß. am Kollektor

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des Transistors 2 über die Klemme 14. Ihre Höhe entspricht dann dem Unterschied der Kollektorpotehriafe bei geöffnetem bzw. geschlossenem Transistor.'^{2 l!}-^:

Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken wird die erwähnte Kombination dazu benutzt, eine Einrichtung zur Erzeugung treppenförmiger Impulse zu schaffen. Solche Impulse werden in Steuereinrichtungen gebraucht, die mit Vorein- bzw. Vorausschaltung oder ähnlichen Doppelschaltvorgängen arbeiten. In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet wurden. Die Wirkungsweise sei an Hand der Fig. 3 beschrieben, die vereinfacht die Form der entstehenden Impulse zeigt. Ist der Transistor 1 offen, so führt die Klemme 14 fast das Potential der Stromquelle. Wird im Zeitpunkt J₁ durch einen negativen Impuls (Fig. 3 a) am Steuereingang 15 der Transistor 2 geöffnet, so fließt zunächst über ihn der geringe Ummagnetisierungsstrom der Drossel, und das Potential der Klemme 14 sinkt auf einen gewissen Betrag ao (Fig. 3 b), der im wesentlichen durch die Spannungsteilung zwischen Wicklung W₂ und Widerstand 3 einerseits, Widerstand 13 andererseits gegeben ist. In dem Moment, in dem die Drossel durchlässig wird (Zeitpunkt i₂), bricht die Spannung an ihr zusammen, und das Potential der Klemme 14 sinkt fast auf das Emitterpotential der Transistoren. Beim Eintreffen eines weiteren Impulses am Steuereingang 15 (Zeitpunkt i₃) ergeben sich analoge Vorgänge an der Klemme 14' (Zeitpunkte t₃, Fig. 3d). Die an den Klemmen 14, 14' auftretenden Treppenimpulse können durch bekannte Schaltmittel, z. B. durch einen Kondensator, differenziert werden, so daß eine Verdoppelung der Eingangsimpulse erzielt wird. Dies ist in Fig. 3 bzw. 3 e angedeutet. Der Abstand der Doppelimpulse, entsprechend der Zeitdifferenz t₂-t_v ist von der Ummagnetisierungszeit der Drossel abhängig und mit ihr veränderbar. Die Impulsverdoppelung ist nicht nur in der dargestellten bistabilen, sondern auch in monostabilen und astabilen Kippschaltungen erreichbar.

Im Aufbau erfindungsgemäßer Schaltungen ist man nicht an die Verwendung von n-p-n-Transistoren gebunden. Bei Berücksichtigung der jeweils erforderlichen Abwandlungen sind auch Transistoren anderen Typs oder andere steuerbare Halbleiter verwendbar.

Es sei noch erwähnt, daß bei analoger Einschaltung einer zweiten oder weiterer Drosseln mit verschiedenen Ummagnetisierungszeiten auch mehrfach gestufte Impulse bzw. Impulsvervielfachungen erzielt werden können.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen, gekennzeichnet durch eine Multivibratorkippschaltung mit steuerbaren Halbleitern, insbesondere Transistoren, in deren Zweigen ganz oder teilweise die Wicklungen einer oder mehrerer kippfähiger Drosseln mit Kernen aus einem Material mit annähernd rechteckiger Magnetisierungsschleife liegen, wobei die Kippeigenschaften der Drosseln und der Kippschaltung in Kombination zur Wirkung gebracht sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander entgegenwirkende Drosselwicklungen in je einem Zweig der Kippschaltung liegen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen von Impulsen annähernd rechteckiger Form und stetig veränderbarer Breite und Frequenz an den Drosselwicklungen die Kippimpulse, erzeugt von der nach der Ummagnetisierung zusammenbrechenden Drosselspannung, abgenommen und den Steuerelektroden der Halbleiter zugeführt werden, so daß die Kippfrequenz von der Ummagnetisierungszeit abhängig ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Drosselwicklung mit veränderbarer Ohmscher Belastung zur Steuerung der Kippfrequenz vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel eine veränderbare Vormagnetisierung zur Steuerung des Tastverhältnisses besitzt.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Transistor mit je einer Wicklung einer oder mehrerer Drosseln hinsichtlich der Ausgangsklemmen in Reihe liegt, so daß das aufeinanderfolgende Durchlässigwerden von Transistor und Drosseln aus den Eingangsimpulsen treppenförmige Ausgangsimpulse erzeugt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Anordnungen zur Differenzierung der Treppenimpulse vorgesehen sind, so daß aus jedem Eingangsimpuls zwei oder mehrere Ausgangsimpulse entstehen, deren Abstand voneinander von den Ummagnetisierungszeiten abhängig und mit ihnen veränderbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 605 306.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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