DE1087168B

DE1087168B - Electronic switch controlled with pulse voltages

Info

Publication number: DE1087168B
Application number: DEA31602A
Authority: DE
Inventors: Pierre Prebandier
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1959-03-07
Filing date: 1959-03-16
Publication date: 1960-08-18

Description

Mit Impulsspannungen gesteuerter elektronischer Umschalter Es sind einfache elektronische Schalter zur Durchschaltung oder Unterbrechung eines Stromkreises bekannt, ferner solche nach Art der elektromagnetischen Wähler, wobei verschiedene Eingangskreise zeitlich nacheinander auf einen gemeinsamen Ausgangskreis geschaltet werden. Auch sind elektronische Verteilschalter bekannt, die Signale eines Eingangskreises nacheinander auf mehrere Ausgangskreise schalten.Electronic changeover switch controlled by pulse voltages There are simple electronic switches for switching through or interrupting a circuit known, also those of the type of electromagnetic voter, with various Input circuits switched one after the other to a common output circuit will. Electronic distribution switches are also known, the signals of an input circuit switch to several output circuits one after the other.

Als Signale sind neben festen auch zeitlich veränderliche Spannungen anzusehen. Elektronische Schalter werden meist mit Impulsspannungen gesteuert, was die Abwicklung bestimmter Schaltprogramme ermöglicht.In addition to fixed voltages, there are also time-variable voltages as signals to watch. Electronic switches are mostly controlled with pulse voltages, what enables certain switching programs to be processed.

Die Erfindung betrifft einen mit Impulsspannungen gesteuerten elektronischen Umschalter mit mindestens zwei Eingangskreisen und einem gemeinsamen Ausgangskreis, bei dem stets nur ein Eingangskreis mit dem Ausgangskreis verbunden ist und bei dem Verstärkerelemente die Schaltfunktionen ausüben. Erfindungsgemäß sind die Verstärkerelemente über den gemeinsamen Ausgangskreis derart gleichstrom- und wechselstrommäßig gegengekoppelt, daß die als Eingangsspannung an dem gerade leitenden Verstärkerelement auftretende Differenzspannung aus der Spannung des gerade ausgeschalteten Eingangskreises und der Spannung des Ausgangskreises und damit der Bezugspegel der Ausgangsspannung unbeeinflußt von den Schaltimpulsen konstant gehalten wird. The invention relates to an electronic device controlled by pulse voltages Changeover switch with at least two input circuits and a common output circuit, in which only one input circuit is always connected to the output circuit and with the amplifier elements perform the switching functions. The amplifier elements are according to the invention DC and AC counter-coupled via the common output circuit in such a way that that that which occurs as the input voltage at the amplifier element which is currently conducting Differential voltage from the voltage of the input circuit that has just been switched off and the voltage of the output circuit and thus the reference level of the output voltage is kept constant unaffected by the switching pulses.

Elektronische Schalter dieser Art werden vielfach dazu verwendet, mehrere Signale auf dem Schirm von Kathodenstrahlröhren mit nur einem Strahlerzeuger sichtbar zu machen. In der Radartechnik haben solche Schalter für die Einblendung einer oder mehrerer elektronischer Marken in das Indikatorbild große Bedeutung. Electronic switches of this type are widely used to multiple signals on the screen of cathode ray tubes with only one beam generator to make visible. In radar technology, such switches are used for the fade-in one or more electronic brands in the indicator picture is of great importance.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen Umschalters nach der Erfindung zur Verwendung in Radaranlagen. Die Schaltung weist symmetrische, Eingangskreise und einen unsymmetrischen Ausgangskreis auf. Fig. 3 stellt eine Variante eines Ausführungsbeispiels der'Erfindung dar. Fig. 1 shows an embodiment of an electronic switch according to the invention for use in radar systems. The circuit has symmetrical, Input circuits and an unbalanced output circuit. Fig. 3 shows a variant of an embodiment of the invention.

Die Diagramme nach' den Fig. 2 und 4 stellen die zur Steuerung der Ums-chalter nach Fig. 1 bzw. 3 dienenden Inipulsspannu'nn, dat: Fig. 5- zeigt die Prinzipschaltung eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung unter Verwendung von Transistoren als Verstärkerelemente. The diagrams of 'FIGS. 2 and 4 represent the control of the Changeover switch according to Fig. 1 or 3 serving pulse voltages, dat: Fig. 5- shows the Basic circuit of an embodiment according to the invention using of transistors as amplifier elements.

In Fig. 1 werden die Sägezahnspannungefl:,aus sei Ablenkspannungserzeugern 10 und 20 über - den~ elektronischen Umschalter 1 nach einem Zeitprogramm nacheinander dem gemeinsamen Ablenkverstärker 2 zugeführt. Die Ablenkspannungserzeuger besitzen je zwei feststehende, symmetrische Wicklungen 11, 12 und 21, 22, an denen die trigonometrisch von der Winkelstellung der Rotoren 13 und 23 abhängigen Sägezahnspannungen abgenommen werden können. In dieser Figur ist nur die Durchschaltung der einen Komponente der Sägezahnspannung dargestellt. Die Wicklungen 11 und 21 sind an die Eingangskreise 41 bzw. 42 angeschlossen. Die zur Steuerung der Röhren nötigen Impulsspannungen U1 und U2 können am einfachsten mit einer bekannten Brückenanordnung 14 und 24 aus Widerständen der Sägezahnspannung überlagert werden. Die Brücke ist bezüglich der Achsen 18-19 und 28-29 symmetrisch. Dadurch treten keine Rückwirkungen der Impulsspannungen auf die Ablenkspannungserzeuger auf. Als Verstärkerelemente mit Schaltfunktionen die,nen-hier Röhren 15 und 25, wobei zweckmäßig eine Doppeltriode verwendet werden kann. Die gleichstrom- und wechselstrommäßige Gegenkopplung wird durch den beiden Röhren gemeinsamen Kathodenwiderstand 3 erreicht. Die Ausgangsspannung wird an den miteinander verbundenen Kathoden 16 und 26 abgenommen. Dadurch wirkt als Eingangsspannung an den Röhren nur die Differenz der Spannungen im Eingangs- und im Ausgangskreis (KathGsdenfolgerprinzip). Die gegen Erdpotential posi-Üveü bzw. negativen Betriebspannungen der Röhren sind mit + Ua bzw. - Ua bezeichnet. An den Gittern 17 und 27 der Röhren liegen die Summen aus Signal-und Impulsspannung. Die Impulsspannungen U 1 und U2 haben z. B. den in Fig. 2 angegebenen zeitlichen Verlauf, derart, daß die beiden Röhren 15 und 16 im Dualbetrieb arbeiten. Jedesmal, wenn die eine Röhre leitet, ist die andere gesperrt. Während der Zeit t 1 bis t2 sei Röhre 15 leitend, d.h., der Punkt 18 der Brückenschaltung 14 sei auf Erdpotential und gleichzeitig sei Punkt 28 der Brückenschaltung 24 auf einer negativen Sperrspannung Us. Die Röhre 15 arbeitet jetzt im normalen A-Betrieb. An der Kathode 16 erscheint das gleiche Potential wie am Gitter 17 und hilft die Röhre 25 sperren. Das am Gitter 17 der Röhre 15 liegende Signal erscheint also am gemeisamen Kathodenwiderstand 3. Ohne die zusätzliche Sperrwirkung, herrührend vom Kathodenstrom der leitenden Röhre, müßte die Sperrspannung am Gitter 27 der Röhre 25 in der Größenordnung der Betriebsspannungen liegen. Es wäre sehr schwierig, derart hohe Spannungen als Impulsprogramm zu erzeugen. Sinkt nun zur Zeitt2 das Potential am Punkt 18 auf die negative Sperrspannung Us und steigt gleichzeitig das Potential an Punkt 28 auf Erdpotential, so wird die Röhre 15 gesperrt und die Röhre 25 leitend. Das Potential an den Kathoden bleibt also auf dem stabilisierten Wert von 0 Volt gegen Masse. Zur Zeit t 3 wird die Röhre 15 leitend und die Röhre 25 gesperrt; die Vorgänge wiederholen sich. In Fig. 1, the sawtooth voltages are fl:, off are deflection voltage generators 10 and 20 one after the other via the electronic switch 1 according to a time program the common deflection amplifier 2 supplied. Have the deflection voltage generators two fixed, symmetrical windings 11, 12 and 21, 22, on which the trigonometric sawtooth voltages depending on the angular position of the rotors 13 and 23 can be. In this figure, only one component is switched through Sawtooth voltage shown. The windings 11 and 21 are connected to the input circuits 41 or 42 connected. The pulse voltages necessary to control the tubes U1 and U2 can most easily be made with a known bridge arrangement 14 and 24 Resistances of the sawtooth voltage are superimposed. The bridge is regarding the Axes 18-19 and 28-29 symmetrical. This means that there are no repercussions of the pulse voltages on the deflection voltage generator. As amplifier elements with switching functions die, nen-here tubes 15 and 25, a double triode being expediently used can. The direct current and alternating current negative feedback is created by the two Tubes common cathode resistance 3 reached. The output voltage is applied to the interconnected cathodes 16 and 26 removed. This acts as an input voltage at the tubes only the difference between the voltages in the input and output circuit (KathGsdenfolderprinzip). The positive against earth potential or negative operating voltages of the tubes are labeled + Ua and - Ua. On the grids 17 and 27 of the tubes are the sums of signal and pulse voltage. The pulse voltages U 1 and U2 have z. B. the time course indicated in Fig. 2, such that the two Tubes 15 and 16 in Work in dual mode. Every time the one The other one is blocked. During the time t 1 to t 2, let tube 15 be conductive, i.e. the point 18 of the bridge circuit 14 is at ground potential and at the same time let point 28 of the bridge circuit 24 be at a negative reverse voltage Us. The tube 15 is now working in normal A mode. The same appears at the cathode 16 Potential as on grid 17 and helps block tube 25. That on the grid 17 of the The signal lying in the tube 15 thus appears at the common cathode resistance 3. Without the additional blocking effect resulting from the cathode current of the conductive tube, the reverse voltage at the grid 27 of the tube 25 would have to be in the order of magnitude of the operating voltages lie. It would be very difficult to generate such high voltages as a pulse program. If now, at time t2, the potential at point 18 drops to the negative reverse voltage Us and at the same time the potential at point 28 rises to earth potential, the Tube 15 blocked and tube 25 conductive. The potential at the cathodes remains so on the stabilized value of 0 volts to ground. At time t 3 the tube becomes 15 conductive and the tube 25 blocked; the processes repeat themselves.

Ein elektronischer Umschalter nach der Erfindung ermöglicht auch die Übertragung der Gleichstromkomponente einer Signalspannung. Vor allem in der Impulstechnik ergibt sich damit der wichtige Vorteil, daß eine Klemmschaltung oder andere Mittel zur Wiederherstellung der Gleichstromkomponente entbehrt werden können. Ferner tritt keine Anderung des Bezugspegels im Ausgangskreis gegenüber demjenigen im Eingangskreis auf. Zur richtigen Funktion des Schalters müssen die Impulsspannungen eine möglichst großeFlankensteilheit aufweisen, was aber keine Schwierigkeiten bereitet, da die nötige Sperrspannung in der Größenordnung von 20 Volt liegt. Ferner besteht die Bedingung, daß stets ein einziger Eingangskreis auf den Ausgangskreis durchgeschaltet ist, d. h. daß die Impulsspannungen an den Gittern 17 bzw. 27 der Röhren 15 bzw. 25 keine Phasenverschiebung aufweisen. Wären diese Bedingungen nicht erfüllt, so würden nämlich im Ausgangskreis sogenannte Kommutierungsimpulse auftreten, d. h., das Bezugspotential für die Signalspannung wäre während einer Zeit, da entweder mehrere Röhren leitend oder alle Röhren gesperrt wären, nicht konstant. Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Röhrenpaare 15-15', 15-25', 35-35' stellen die den Eingangskreisen 41, 42 und 43 zugeordneten Verstärkerelemente dar. Sie schalten die symmetrischen Signalquellen 10, 20 und 30 zweipolig durch. Die erdsymmetrische Ausgangsspannung wird über den gleich großen Kathodenwiderständen 3 und 3' abgenommen. An electronic switch according to the invention also enables the transmission of the DC component of a signal voltage. Especially in the Impulse technology results in the important advantage that a clamping circuit or other means for restoring the DC component can be dispensed with. Furthermore, there is no change in the reference level in the output circuit compared to that in the input circle. For the switch to function correctly, the pulse voltages have the greatest possible flank steepness, but this does not cause any difficulties because the required reverse voltage is in the order of 20 volts. Furthermore, there is the condition that a single input circuit is always switched through to the output circuit is, d. H. that the pulse voltages at the grids 17 and 27 of the tubes 15 and 25 have no phase shift. If these conditions were not met, so so-called commutation pulses would occur in the output circuit, d. H., the reference potential for the signal voltage would be during a time when either several tubes conducting or all tubes blocked would not be constant. Fig. 3 shows another embodiment of the invention. The tube pairs 15-15 ', 15-25', 35-35 'represent the amplifier elements assigned to the input circuits 41, 42 and 43 They switch the balanced signal sources 10, 20 and 30 through in two poles. The balanced output voltage is via the cathode resistances of the same size 3 and 3 'removed.

Das Impulsdiagramm mit den ImpulsspannungenU 1, U2 und U3 haben den in Fig. 4 dargestellten zeitlichen Verlauf. Von t 1 bis t2 wird die Signalquelle 10, von t2 bis t3 die Signalquelle 20 und von t3 bis t4 die Signalquelle 30 durchgeschaltet. Die übrigen Schaltelemente haben die gleiche Funktion wie in Fig. 1. Die zu einem Eingangskreis gehörenden Röhren arbeiten bezüglich der Impulsspannungen im Gleichtakt, bezüglich der Signalspannungen im Gegentakt.The pulse diagram with the pulse voltages U 1, U2 and U3 have the Temporal progression shown in FIG. 4. From t 1 to t2 becomes the signal source 10, the signal source 20 from t2 to t3 and the signal source 30 from t3 to t4. The other switching elements have the same function as in Fig. 1. The one Tubes belonging to the input circuit work in common mode with regard to the pulse voltages, with respect to the signal voltages in push-pull.

Dadurch werden die eventuell an den Kathoden 16, 26 und 36 auftretenden Kommutierungsimpulse durch die gleich großen, an den Kathoden 16', 26', und 36' liegenden gegenphasigen Impulse kompensiert, und sie treten daher in der Ausgangsspannung nicht mehr auf.This eliminates any that may occur at cathodes 16, 26 and 36 Commutation pulses from the same size, at the cathodes 16 ', 26', and 36 ' lying out of phase pulses are compensated, and they therefore occur in the output voltage no longer open.

Der beschriebene elektronische Umschalter erlaubt ferner einen sehr einfachen Aufbau mit wenigen Schaltelementen. Durch die Gegenkopplung über den gemeinsamen Kathodenwiderstand ergibt sich eine Stabilisierung des Bezugspotentials im Ausgangskreis auf den am Punkt 19 und 29 der Brückenschaltung vorgegebenen Wert. The electronic switch described also allows a very simple construction with few switching elements. Due to the negative feedback over the common Cathode resistance results in a stabilization of the reference potential in the output circuit to the value specified at points 19 and 29 of the bridge circuit.

Die Ausführungsbeispiele zeigen die Verwendung von Röhren als Verstärkerelemente. Selbstverständlich ist es aber möglich, dieselben Prinzipien auch auf eine Transistorschaltung anzuwenden. The exemplary embodiments show the use of tubes as amplifier elements. However, it is of course possible to apply the same principles to a transistor circuit apply.

Fig. 5 zeigt die prinzipielle Schaltung eines Aus führungsbeispiels der Erfindung unter Verwendung von Transistoren 51-52 und 61-62. Um eine unsymmetrische Belastung der Brückenschaltung und der Signalquellen zu vermeiden, liefern die beiden Transistoren 52 und 62 in Emitterschaltung den Basisstrom für die Transistoren 51 bzw. 61. Die Bedeutung der übrigen Schaltelemente ist die gleiche wie in Fig. 1. Fig. 5 shows the basic circuit of an exemplary embodiment from of the invention using transistors 51-52 and 61-62. To an unbalanced The two provide for avoiding stress on the bridge circuit and the signal sources Transistors 52 and 62 in the common emitter connection the base current for the transistors 51 or 61. The meaning of the other switching elements is the same as in FIG. 1.

PATENTANSPROcHE: t. Mit Impuls spannungen gesteuerter elektronischer Umschalter mit mindestens zwei Eingangskreisen und einem gemeinsamen Ausgangskreis, wobei stets nur ein Eingangskreis mit dem Ausgangskreis verbunden ist und bei dem Verstärkerelemente die Schaltfunktionen ausüben, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerelemente über den gemeinsamen Ausgangskreis derart gleichstrom- und wechselstrommäßig gegengekoppelt sind, daß die als Eingangsspannung an dem gerade leitenden Verstärkerelement auftretende Differenzspannung aus der Spannung des gerade ausgeschalteten Eingangskreises und der Spannung des Ausgangskreises und damit der Bezugspegel der Ausgangsspannung unbeeinflußt von den Schaltimpulsen konstant gehalten wird. PATENT CLAIMS: t. Electronic controlled with impulse voltages Changeover switch with at least two input circuits and a common output circuit, whereby only one input circuit is always connected to the output circuit and the Amplifier elements exercise the switching functions, characterized in that the Amplifier elements via the common output circuit in such a way as direct current and alternating current are fed back that the input voltage to the currently conducting amplifier element Occurring differential voltage from the voltage of the input circuit that has just been switched off and the voltage of the output circuit and thus the reference level of the output voltage is kept constant unaffected by the switching pulses.

Claims

2. Electronic switch according to claim 1 for the connection Balanced signal sources, characterized in that the pulse voltages are each coupled into the input circuits with a bridge circuit.

3. Electronic switch according to Claim 2 for two-pole connection balanced signal sources, characterized in that each input circuit two amplifier elements are assigned, the signals in push-pull and with respect to the pulse voltages are switched in common mode. ~~~~~~~ Considered Publications: Book: "The cathode amplifier in electronic measurement technology", Springer-Verlag, 1956, page 4, fig. 4.