DE1065461B

DE1065461B - Elektrischer Impuls - Verzögerungskreis

Info

Publication number: DE1065461B
Application number: DENDAT1065461D
Authority: DE
Original assignee: National Cash Register Co
Current assignee: National Cash Register Co
Priority date: 1957-07-02
Publication date: 1959-09-17
Also published as: US2900533A; CH361830A; FR1204744A; GB833967A; BE568882A

Description

DEUTSCHES

kl. 21 a* 36

INTERNAT. KL. H 03 k

PATENTAMT

N15278VIIIa/21a¹

ANMELDETAG: 28.JUNI1958

BEKANNTMACHUNG
DEE ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 17. SEPTEMBER 1959

Die Erfindung betrifft Impuls-Verzögerungsleitungen, insbesondere eine Schaltungsanordnung zum Erhöhen der Laufzeit einer bekannten Verzögerungsleitung. ^:

Verzögerungsleitungen mit langer Laufzeit müssen, insbesondere für Impulse mit kurzer Anstiegszeit, eine große Anzahl von Einzelmaschen aufweisen. Dadurch steigen die Kosten für eine solche Leitung beträchtlich mit der Erhöhung der Laufzeit an.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ergibt eine Laufzeit, welche ein Vielfaches derjenigen einer bekannten Verzögerungsleitung beträgt. Ein solches Ergebnis wird dadurch erhalten, daß die Reflexionseigenschaften der Impulse beim Auftreffen auf Stoßstellen ausgenutzt werden. Die Impulsverformung durch die Schaltungsanordnung der vorliegenden Erfindung ist in keinem Falle größer als die Verformung, welche durch eine Verzögerungsleitung mit derselben Laufzeit erhalten wird.

Demgemäß geht die Erfindung aus von einem elekirischen Impuls-Verzögerungskreis mit einer Impuls-Verzögerungsleitung, einer bistabilen Eingangsvorrichtung, welche in dem einen Schaltzustand Eingangsimpulse in einer Richtung durch die Verzögerungsleitung zu übertragen erlaubt, einem gerichteten Impedanzmittel am Ausgang der Verzögerungsleitung, das für die Eingangsimpulse als Kurzschluß wirkt und damit die Eingangsimpulse mit umgekehrter Polarität auf den Eingang der Verzögerungsleitung reflektiert, wobei die genannte bistabile Vorrichtung am Eingang der Verzögerungsleitung in ihrem anderen Schaltzustand diese in ihrer Polarität umgekehrten Impulse ohne erneute Polaritätsumkehrung wieder zum Ausgang der Verzögerungsleitung reflektiert; sie ist dadurch gekennzeichnet, daß das genannte gerichtete Impedanzmittel durch die zum zweitenmal reflektierten und in ihrer Polarität gegenüber den Eingangsimpulsen umgekehrten Impulse gesperrt wird und dadurch die genannten Impulse zu einer Ausgangsvorrichtung geleitet werden, welche auf die reflektierten umgekehrten Impulse derart anspricht, daß sie eine Nachbildung jedes Eingangsimpulses, welcher an die Leitung angelegt wird, erzeugt, mit einer Verzögerung, welche im wesentlichen das Dreifache der Verzögerungsperiode der Leitung bei einmaligem Durchlauf eines Impulses beträgt.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung enthält eine bekannte Verzögerungsleitung, auch Laufzeitkette genannt, mit einem Eingangs- und einem Ausgangsschalttransistor. Wird der Eingangsschalttransistor in den Leitzustand gebracht, so wird ein positiver Impuls in die Leitung geschickt. Am Ausgang der Leitung ist ferner eine Diode angeschlossen, welche mit einer negativen Spannung verbunden und Elektrischer Impuls -Verzögerungskreis

Anmelder:

The National Cash Register Company,
Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. A. Stappert, Rechtsanwalt,
Düsseldorf, Feldstr. 80

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Juli 1957

so gepolt ist, daß sie für einen positiven Impuls den Ausgang der Verzögerungsleitung kurzschließt. Dadurch wird erreicht, daß der erscheinende Impuls mit umgekehrter Polarität reflektiert wird. Dieser negative Impuls läuft durch die Leitung bis an den Eingang zurück, wo er erneut, aber in diesem Falle ohne Polaritätsänderung, reflektiert wird, da der Eingangsschalttransistor inzwischen wieder in den nichtleitenden Zustand geschaltet wurde. Erscheint der reflektierte, negative Impuls am Ausgang der Verzögerungsleitung, so wirkt jetzt der Sperrwiderstand der Diode, so daß der Impuls der Basis des Ausgangsschalttransistörs aufgedrückt wird, wodurch dieser in den leitenden Zustand versetzt wird und einen Ausgangsimpuls über eine Bezugsschaltung an einen Ausgangspol abgibt. Die Impedanz der Basis des Ausgangsschalttransistors ist im Leitzustand desselben so bemessen, daß sie dem Wellenwiderstand der Verzögerungsleitung entspricht, wodurch weitere Reflexionen des Signals verhindert werden. Durch die geschilderte Maßnahme wird ein positiver Eingangsimpuls um das Dreifache der Laufzeit der Verzögerungsleitung verzögert, bevor er den Ausgangsschalttransistor in den Leitzustand versetzt, um einen Ausgangsimpuls zu erzeugen.

909 628/268

Diese und andere Eigenschaften der Erfindung wer- Leitung zum Eingang derselben mit der gleichen durch

den nun an Hand von Zeichnungen erläutert: ./ die Leitung'bestimmten Laufzeit zurück und erreicht

Fig. 1 ist ein Schaltbild einer vorzugsweise ver- den Kollektor des Transistors 16. Der Transistor 16 wendeten Ausführungsform der Erfindung; "ist aber inzwischen in den nichtleitenden Zustand ver-

Fig. 2 ist ein Impulsdiagramm der an den ver- 5 setzt worden, da der Steuerimpuls 51 α an der Basis

schiedenen Stellen der -Schaltungsanordnung auf- desselben jetzt hohe Spannung führt. Der Impuls fin-

tretenden Impulse. det hier also ein leerlaufendes Leitungsende vor, so

Wie Fig. 1 zeigt, ist eine Verzögerungsleitung 10 daß er erneut reflektiert wird. In diesem Falle erfährt vom Laufzeitkettentyp vorgesehen, durch welche eine er aber keinen Polaritätswechsel. Der reflektierte negabestimtnte Verzögerungszeit für ein durchlaufendes 10 tive Impuls erreicht nach der Laufzeit der Verzöge-Signal erreicht wird. Die Leitung 10 ist aus Spulen 11 rungsleitung ihren Ausgang am Punkt 23, wo er jetzt und Kondensatoren 13 in Form eines Tiefpasses auf- infolge seiner negativen Polarität den Sperrwidergebaut, wobei das kalte Ende der Kondensatoren mit stand der Diode 25 vorfindet. Der Impuls erscheint einem —6-Volt-Pol verbunden ist. Beim Eingangs- daher an der Basis des Ausgangstransistors 20, wotransistor 16, welcher zur Erzielung eines guten 15 durch dieser in den Leitzustand geschaltet wird. Da Frequenzganges in geerdeter Basisschaltung ver- der Eingangswiderstand des Transistors 20 dem wendet wird, ist der Emitter mit einem Pol 28 und Wellenwiderstand der Verzögerungsleitung 10 angeder Kollektor mit dem Eingangsleiter 17 der Ver- paßt ist, wird der negative Impuls nicht mehr reflekzögerungsleitung 10 verbunden. Ein Steuerpol 27 ist tiert. Das Leitendwerden des Transistors 20 hat einen über einen Strombegrenzungswiderstand und einen zu 20 positiven Impuls zur Folge, welcher vom —6-Voltdiesem parallelen Kondensator mit der Basis des Pol 30 über den Transistor 20 und über die Primär-Eingangstransistors 16 verbunden. Die Basis des Ein- wicklung 32 des Übertragers 35 zu der — 12-Volt- ' gangstransistors 16 steht ferner mit einem +20-VoIt- Spannung des Kondensators 41 fließt. Dieser positive Vorspannungspol 32 in Verbindung. Außerdem ist an Impuls erscheint gleichzeitig auf der Sekundärwickdie'-Basis noch eine Begrenzungsdiode 34 angeschlos- 25 lung 43, von wo er als positiver Impuls 60 (bezogen sen, welche die Spannung an der Basis auf — 4 Volt auf die —6-Volt-Spannung des Pols 40) dem Auseines Pols 33 begrenzt. gangspol 44 zugeführt wird. Aus diesen Ausführungen

Der Ausgang der Verzögerungsleitung 10 ist über dürfte klar hervorgehen, daß der Taktimpuls 50 die einen Widerstand 22 mit der Basis des Ausgangstran- Verzögerungsleitung 10 dreimal durchlaufen hat, besistors 20 und am Punkt 23 mit einem —6-Volt-Pol 30 vor er den Transistor 20 in den Leitzustand schaltet, 15 über eine Diode 25 verbunden, welche so gepolt ist, was gleichbedeutend mit einer Verzögerungszeit ist, daß ihr Arbeitspunkt im Durchlaßbereich liegt, sobald welche das Dreifache der Laufzeit der Verzögerungseine gegenüber —6 Volt positive Spannung am Punkt leitung 10 beträgt.

23 erscheint. Die Basis 21 des Ausgangstransistors 20 Fig. 2 zeigt die in verschiedenen Punkten der Schalist ferner über einen Widerstand 26 mit Erde verbun- 35 tung der Fig. 1 auftretenden Impulskurven. Die Verden, wodurch eine Vorspannung für die Diode 25 ent- zögerungszeiten t_v t₂ und i₃ stellen jeweils die Laufsteht. Der Emitter 29 des Transistors 20 ist mit einem zeit der Verzögerungsleitung dar. Die Kurve 51 zeigt

— 6-Volt-Pol 30 und der Kollektor 31 mit einem Ende den negativen Steuerimpuls 51a, welcher auf dem mit der Primärwicklung 32 eines Übertragers 35 verbun- der Basis des Transistors 16 verbundenen Pol 27 erden. Das andere Ende der Primärwicklung 32 ist über 40 scheint, und die Kurve 52 zeigt den Taktimpuls 50, einen Widerstand 39 mit einem — 12-Volt-Pol 38 ver- welcher an dem mit dem Emitter des Transistors 16 bunden und über einen Kondensator 41 mit einem verbundenen Pol 28 erscheint.

— 6-Volt-Pol 40 verbunden. Der Kondensator 41 dient Es sei darauf hingewiesen, daß der Steuerimpuls zur Stabilisierung der —12-Volt-Spannung beim BiI- 51a auf —8 Volt abfällt, wenn der Taktimpuls 50 abden des Impulses 60, während der Widerstand 39 die 45 fällt. Der Steuerimpuls der Kurve 51, welche zwei Primärwicklung 32 vor dem Durchbrennen schützt, Spannungspegel (0 und -8VoIt) aufweisen kann, falls der Transistor 20 kurzgeschlossen wird. Die kann z. B. in »logischen« Schaltungen von elektro-Sekundärwicklung 43 des Übertragers 35 befindet sich nischen Rechenmaschinen gebildet werden, welche zwischen dem — 6-Volt-Pol 40 und einem Ausgangs- durch das Abfallen des Taktimpulses der Kurve ■pol44. Ein Dämpfungswiderstand42 ist an die Sekun- 50 gesteuert werden. Sobald der Steuerimpuls 51 α der därwicklung 43 angeschlossen, um wilde Schwingun- Kurve 51 auf —8 Volt abfällt, wird die Spannung der gen des Übertragers 35 zu verhindern. Basis des Transistors 16 auf —4 Volt des Pols 33 be-. Ein an den Emitter des Eingangstransistors 16 an- grenzt, um zu verhindern, daß der Transistor 16 durch .gelegter positiver Taktimpuls 50 erscheint am Kollek- die —6-Volt-Spannung der Kurve 52 in den Leittorleiter 17, sobald der Transistor 16 durch einen am 55 zustand geschaltet wird.

Pol 27 auftretenden negativen Steuerimpuls 51 α in Wie bereits erwähnt, stellt der Taktimpuls 50 der den Leitzustand versetzt wurde. Dieser positive Im- Kurve 52 einen Eingangsimpuls dar, welcher vom puls 50 läuft durch die Leitung und erscheint nach der Emitter zum Kollektor des Eingangstransistors durch die Leitung gegebenen Laufzeit am Punkt 23. laufen soll, sobald der letztere leitend ist. Steigt der Der Arbeitspunkt der Diode 25 wird normalerweise 60 Impuls 50 der Kurve 52 vor Beginn der Periode t_t durch einen Strom, der von Erde über Widerstand 26 auf OVoIt an, so wird der Transistor 16 in den Leit- und 22 und über die Diode 25 zum —6-Volt-Pol 15 zustand gebracht, da sich der Steuerimpuls der Kurve .fließt, im Durchlaßbereich gehalten, so daß sich die .51 auf niedrigem Potential befindet, so daß der Im-. Diode 25 in einem Gebiet niedriger dynamischer Im- puls 53 der Kurve 57 mit einer Amplitude von 6 Volt pedanz befindet. Wenn der positive Impuls 50 am 65 auf dem Leiter 17 erscheint und durch die Verzöge-Punkt 23 erscheint, so findet er dort einen durch die . rungsleitung 10 läuft. Am Beginn der Periode t_i wird Diode 25 verursachten Kurzschluß vor, wodurch er in der Steuerimpuls 51 α der Kurve 51 auf 0 A⁷OIt angeder Polarität umgekehrt und mit einer Amplitude von hoben und schaltet den Transistor 16 in den nichtannähernd —6 Volt in die Leitung 10 reflektiert wird, leitenden Zustand. Dadurch fließt Strom vom Dieser reflektierte, negative Impuls läuft durch die 70 +20-Volt-Pol 32 zum Pol 27, so daß die Spannung

an der Basis des Transistors 16 auf annähernd +2VoIt angehoben wird, wodurch nachfolgende Taktimpulse •der Kurve 52 nicht mehr durch den Transistor 16 laufen können, auch wenn jene eine höhere Spannung als 0 Volt aufweisen.

Der Impuls54 der Kurve56 am Ende der Periode^ stellt das Spannungssignal am Punkt 23 dar, nachdem der Impuls 53 die Verzögerungsleitung 10 durchlaufen hat und den Kurzschluß durch die Diode 25 vorfindet. Die normale Spannung am Punkt 23 beträgt — 5,7VoIt als Ergebnis des durch die Widerstände 26 und 22 und ■durch die Diode 25 zum —6-Volt-Pol 15 fließenden Stromes. Die Amplitude des Impulses 54 am Punkt 23 beträgt 0,2 Volt, welche den Spannungsabfall an der Diode 25 entsprechend dem zum — 6-Volt-Pol 15 fließenden positiven Impuls darstellt. Der positive Stromimpuls, der über den Kurzschlußpfad der Diode 25 fließt, erzeugt einen umgekehrten Impuls, welcher in ■die Leitung 10 reflektiert wird. Dieser umgekehrte Impuls erscheint am Ende der Periode i₂ auf dem Leiter 17 als negativer Impuls 55 der Kurve 57. Der negative Impuls 55 hat annähernd dieselbe Amplitude wie der Eingangsimpuls 53, abzüglich der Verluste, welche in der Leitung 10 und in der Diode 25 auftreten. Der negative Impuls 55 durchläuft die Leitung 10 erneut und erscheint am Ende der Periode t_s am Punkt 23 als negativer Impuls 58 der Kurve 56 mit einer niedrigen Spannung von annähernd — 8 Volt. Die — 8 Volt des Impulses 58 schieben den Arbeitspunkt der Diode 25 so weit in den Sperrbereich, daß sie keinen nennenswerten Leitwert mehr besitzt. Der Impuls 58 schaltet den Transistor 20 in den Leitzustand, wodurch ein Impuls am Kollektor 31 auftritt.

Die Impedanz des Strompfades vom Pol 30 über den leitenden Transistor 20 zur Basis 21 und über den Widerstand 22, welche den Abschlußwiderstand für die Leitung 10 darstellt, ist so ausgelegt, daß sie gleich ist dem Wellenwiderstand der Verzögerungsleitung 10. Da dadurch die gesamte Energie der Verzögerungsleitung 10 in diesem Abschlußwiderstand aufgenommen wird, kommt keine weitere Reflexion zustande.

Wird der Transistor 20 plötzlich durch den Impuls 58 in den Leitzustand geschaltet, so wird dem Leiter 31 ein Impuls von annähernd — 6 Volt Amplitude durch den Transistor 20 aufgedrückt. Der Leiter 31 befindet sich normalerweise auf einer Spannung von — 12 Volt. Der Impuls auf dem Leiter 31 läuft durch die Primärwicklung 32 und erscheint in der Sekundärwicklung 43 des Übertragers 35, von wo er dem Pol 44 als positiver Ausgangsimpuls 60 der Kurve 64 zugeführt wird. Die Kurve 64 hat eine Spitzenampiitude von 0 Volt, bezogen auf — 6 Volt des Pols 40. Der Ausgangsimpuls stimmt daher mit dem Taktimpuls 50 der Kurve 52 überein.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß der Impuls 58 am Ausgang der \^erzögerungsleitung 10 um das Dreifache der Laufzeit der Leitung 10 oder um die Summe der Perioden t_v t₂ und t_s verzögert ist.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß in der vorgezogenen Ausführungsform der Erfindung der umgekehrte Impuls 60 am Pol 44 durch das langsame Ansprechen des Ausgangstransistors 20, welcher in geerdeter Emitterschaltung verwendet wird, und des Transformators 35 noch eine kleine Verzögerung gegenüber dem Impuls 58 erfährt. Diese kleine Verzögerung kann aber beim Berechnen einer bestimmten Verzögerungszeit mit einbezogen werden. Weiterhin kann die Verzögerungszeit einer Laufzeitkette durch Hinzufügen oder Wegnehmen von Einzelmaschen bekannterweise verändert werden. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der Erfindungsgedanke selbstverständlich auch auf andere Typen von Verzögerungsleitungen anwendbar ist, so daß die Anwendung des Erfindungsprinzips nicht auf eine bekannte Laufzeitkette beschränkt ist. · ■■· ■

Claims

Patentansprüche:

. 1. Elektrischer Impuls-Verzögerungskreis mit einer Impuls-Verzögerungsleitung, einer bistabilen Eingangsvorrichtung, welche in dem einen Schaltzustand Eingangsimpulse in einer Richtung durch die Verzögerungsleitung zu übertragen erlaubt, einem gerichteten Impedanzmittel am Ausgang der Verzögerungsleitung, das für die Eingangsimpulse als Kurzschluß wirkt und damit die Eingangsimpulse mit umgekehrter Polarität in Richtung auf den Eingang der Verzögerungsleitung reflektiert, wobei die genannte bistabile Vorrichtung am Eingang der Verzögerungsleitung in ihrem anderen Schaltzustand diese in ihrer Polarität umgekehrten Impulse ohne erneute Polaritätsumkehrung wieder zum Ausgang der Verzögerungsleitung reflektiert, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte gerichtete Impedanzmittel (25) durch die zum zweitenmal reflektierten und in ihrer Polarität gegenüber den Eingangsimpulsen umgekehrten Impulse gesperrt wird und dadurch die genannten Impulse zu einer Ausgangsvorrichtung (20) geleitet werden, welche auf die reflektierten umgekehrten Impulse derart anspricht, daß sie eine Nachbildung (60) jedes Eingangsimpulses (50), welcher an die Leitung (10) angelegt wird, erzeugt, mit einer Verzögerung, welche im wesentlichen das Dreifache der Verzögerungsperiode der Leitung bei einmaligem Durchlauf eines Impulses beträgt.
2. Elektrischer Impuls-Verzögerungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsvorrichtung ein Eingangsgatter (16) mit zwei Eingängen enthält, welches auf die Koinzidenz von auf den zwei Eingängen erscheinenden Impulsen (50, 51a) anspricht, wodurch ein positiver Impuls (50) an die Verzögerungsleitung (10) angelegt wird, und daß das genannte Mittel (25) aus einer Diode besteht, die den Ausgang der Verzögerungsleitung (10) abschließt, und einen offenen Kreis für die umgekehrten, reflektierten Impulse darstellt, so daß dieser Impuls einem zweiten Gatter (20) zugeführt wird, welches auf die umgekehrten reflektierten Impulse anspricht, so daß am Ausgang des Verzögerungskreises eine Nachbildung (60) des positiven Impulses (50) entsteht, welcher an den Eingang desselben angelegt wird.
3. Elektrischer Verzögerungskreis nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten Transistor, dessen Basis mit einer Quelle von Steuerimpulsen, dessen Emitter mit einer Quelle positiver Taktimpulse und dessen Kollektor mit dem Eingang der Verzögerungsleitung verbunden ist, wodurch durch eine Koinzidenz von an die Basis und den Emitter angelegten Impulsen, einen positiven Taktimpuls dem Eingang der Verzögerungsleitung zugeführt, und durch eine am Ausgang der Leitung angeschlossene Diode, welche so angeordnet ist, daß sie für den positiven Impuls einen Kurzschluß darstellt, so daß dieser reflektiert und umgekehrt wird, wobei der genannte erste Transistor einen offenen Kreis für den negativen Impuls

darstellt, so daß der Impuls ohne Umkehrung reflektiert wird, und wobei die genannte Diode einen offenen Kreis für den reflektierten negativen Impuls darstellt, so daß der Impuls zu der Basis eines zweiten Transistors läuft, welcher beim Leitendwerden einen positiven, eine Nachbildung

des an den Emitter des ersten Transistors angelegen positiven Impulses darstellenden Impuls auf seinem Kollektor, nach einer Verzögerung, welche im wesentlichen das Dreifache der normalen Verzögerungsperiode der Verzögerungsleitung beträgt, erzeugt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 628/268 9. 59