DE1159021B

DE1159021B - Schaltungsanordnung zur Impulsfrequenzteilung mit einer Tunneldiode

Info

Publication number: DE1159021B
Application number: DEN22126A
Authority: DE
Inventors: Eeltje De Boer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1961-09-26
Filing date: 1962-09-22
Publication date: 1963-12-12
Also published as: GB1006951A; ES281012A1; NL269611A; BE622803A; US3176160A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Impulsfrequenzteilung mit einer Tunneldiode, die sich in einem Zustand von hohem Strom und niedriger Spannung bzw. in einem Zustand von niedrigem Strom und hoher Spannung befinden kann, welcher Tunneldiode die Reihenschaltung einer normalen Gleichrichterdiode mit der gleichen Durchlaßrichtung wie die Tunneldiode und einer Selbstinduktion parallel liegt.

Bekannte Schaltungsanordnungen dieser Art erfor- i" dem außer der Verwendung einer Tunneldiode einen Transistor und eine verhältnismäßig große Zahl passiver Netzwerkelemente.

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu beheben. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung »5 weist eine verhältnismäßig geringe Zahl von Elementen auf und ist dadurch gekennzeichnet, daß im Zustand von niedrigem Strom und hoher Spannung der Tunneldiode die normale Gleichrichterdiode eingestellt ist auf einen differentiellen Widerstand, der klein ist im Vergleich mit dem differentiellen Widerstand der Tunneldiode, derart, daß ein der Schaltung zugeführter Impuls einen so großen Strom durch die Reihenschaltung fließen läßt, daß nach Ablauf dieses Impulses über die Selbstinduktion ein Spannungsimpuls erzeugt wird, welcher die Tunneldiode zurückführt in ihren Zustand von hohem Strom und niedriger Spannung.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei geeigneter Wahl der Größe der Impulse die normale Diode nur jeden zweiten Impuls einer Impulsreihe hindurchläßt. Die Vorderflanke eines von der normalen Diode hindurchgelassenen Stromimpulses, die eine Steilheit endlicher Größe hat, baut über der Selbstinduktion eine mit der Zeit zunehmende Spannung auf, die infolge des Vorhandenseins des der Selbstinduktion zugeordneten Kreises, der aus den beiden Dioden und dem Belastungswiderstand besteht, während die Impulsdauer rasch auf Null absinkt. Die Hinterflanke des erwähnten Stromimpulses, der von der normalen Diode durchgelassen wird, erzeugt jetzt über der Selbstinduktion einen Spannungsimpuls mit einer Polarität, die derjenigen der Spannung, die von der Vorderflanke über die Selbstinduktion aufgebaut wird, entgegengesetzt ist, und bewirkt, daß die Schaltungsanordnung in den ursprünglichen Zustand zurückkehrt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines Ausführungsbei-Spieles der Schaltungsanordnung nach der Erfindung; Fig. 2 zeigt Stromspannungskennlinien zur Erläu-Schaltungsanordnung zur Impulsfrequenzteilung mit einer Tunneldiode

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 26. September 1961 (Nr. 269 611)

Eeltje de Boer, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

terung der Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispieles;

Fig. 3 zeigt den Verlauf der Spannung über die Selbstinduktion und den Verlauf der der Tunneldiode zugeführten Stromimpulse bzw. der über der Tunneldiode erzeugten Spannungsimpulse in Abhängigkeit von der Zeit.

In Fig. 1 ist die Tunneldiode 1 mit Hilfe der durch einen großen Kondensator? überbrückten Spannungsquelle 2 und des Belastungswiderstandes 3 in einem der stabilen Punkte A und B (s. Fig. 2) ihrer Stromspannungskennlinien, und zwar im Punkt/ί, eingestellt. Wird der Klemme 4 jetzt ein positiver Stromimpuls zugeführt, so bringt er bei passend gewählter Größe die Tunneldiode 1 in den stabilen Zustand B. Der den erfindungsgemäß parallel zur Tunneldiode 1 geschalteten Reihenkreis einer normalen Gleichrichterdiode 5 und einer Selbstinduktion 6 durchfließende Strom ist dabei vernachlässigbar, denn bei der sehr niedrigen Spannung, bei der die Tunneldiode 1 sich im stabilen Zustand A befindet, hat die Diode 5 einen Widerstand, der in bezug auf denjenigen der Tunneldiode 1 sehr groß ist.

Wird der Klemme 4 ein zweiter positiver Stromimpuls zugeführt, so fließt Strom durch die Diode 5, weil der Differentialwiderstand dieser Diode bei der dem stabilen Zustand B entsprechenden Spannung gerade klein und der Differentialwiderstand der Tunneldiode 1 dagegen gerade groß ist. (Um diesen Zu-

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stand zu erreichen, ist es bisweilen gewünscht, eine Spannungsquelle mit kleiner Spannung in Reihe mit der Diode 5 aufzunehmen.) Die Vorderflanke dieses zweiten positiven Stromimpulses erzeugt dabei eine beispielsweise etwa exponentiell zunehmende positive Spannung V_L über die Selbstinduktion 6. Während der Impulsdauer fällt die Spannung über die Selbstinduktion 6 infolge des Vorhandenseins des aus dem Widerstand 3, der Tunneldiode 1 und der Diode 5 bestehenden Kreises ab. Bei Beginn der Hinterflanke des Impulses ist die Spannung über die Selbstinduktion ganz oder teilweis verschwunden, so daß die Hinterflanke des Impulses einen negativen Spannungsimpuls über die Selbstinduktion 6 erzeugt. Dieser negative Spannungsimpuls bewirkt, daß die Tunneldiode 1 vom stabilen Zustand B in den stabilen Zustand A, d. h. in den Anfangszustand übergeht.

Es sind somit zwei aufeinanderfolgende positive Stromimpulse am Eingang 4 erforderlich, um am Ausgang 9 einen Spannungsimpuls zu erzeugen.

Fig. 2 zeigt die Stromspannungskennlinien 10 und 20 der Tunneldiode 1 bzw. der Diode 5. Die Belastungslinie 40 schneidet die Kennlinie 10 in den stabilen Punkten A und B. Parallelschaltung der Dioden hat infolge des geringen Stromes, der bei der dem Punkt B entsprechenden Spannung die Diode 5 durchfließt, zur Folge, daß der die Tunneldiode 1 durchfließende Strom sich auf einen Wert einstellt, der dem Punkt B" entspricht, der auf der Kurve 10 senkrecht unter dem Schnittpunkt B' der Belastungslinie 40 und der Kurve 30 liegt, welche letztere den die Diode 5 und die Tunneldiode 1 durchfließenden Gesamtstrom in Abhängigkeit von der Spannung darstellt.

In Fig. 3 sind untereinander in Abhängigkeit von der Zeit die der Eingangsklemme zugeführten Stromimpulse /;, die von den Stromimpulsen i_t erzeugten Spannungsimpulse V_L über die Selbstinduktion 6 und die an der Ausgangsklemme 8 auftretenden Spannungsimpulse V₂ aufgetragen. Der Teil PQ (P'Q') der mittleren Kennlinie stellt die etwa exponentiell zunehmende positive Spannung V_L über die Selbstinduktion 6 beim zweiten jedes der Klemme 4 zugeführten Paares von Stromimpulsen dar; der Teil QR (Q'R') stellt den Verlauf von V_L infolge des aus der Tunneldiode, der normalen Diode und dem Belastungswiderstand bestehenden Kreises dar; der Teil SJ (ST') stellt den Verlauf von V_L während der Hinterflanke der Stromimpulse /, dar, und der Teil TU (TU') stellt den Verlauf von V₁ nach Beendigung der Hinterflanke der Stromimpulse ^ dar.

Bei einer praktischen Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäß dem Schaltbild der Fig. 1 war das Element 1 eine Ge-Tunneldiode, deren Tal- bzw. Spitzenspannung etwa 300 mV bzw. 70 mV und deren Tal- bzw. Spitzenstrom etwa 1 mA bzw. 10 mA war; der Belastungswiderstand 3 betrug 47 Ohm; der Kondensator 7 war 1 μΡ; die Spannungsquelle 2 hatte einen Wert von 400 mV; die Diode S war eine Flächendiode von Typ OA 9; die Selbstinduktion 6 betrug etwa 20 μΗ.

Der Eingangsklemme 4 wurden dreieckige Stromimpulse mit einer Größe von etwa 2 mA und einer Wiederholungsfrequenz von 200 kHz zugeführt. Der Ausgangsklemme 8 wurden Spannungsimpulse mit einer Wiederholungsfrequenz von 100 kHz und einer Größe von etwa 250 mV entnommen.

Die an der Eingangsklemme 4 angeschlossene Stromimpulsquelle kann durch eine in Reihe mit dem Belastungswiderstand 3 geschaltete Spannungsimpulsquelle ersetzt werden.

Der Eingangsklemme können selbstverständlich auch negative Stromimpulse zugeführt werden. Sowohl die Polarität der Dioden 1 und 5 als auch die Polarität der Spannungsquelle 2 in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 müssen in diesem Falle umgekehrt werden.

Selbstverständlich kann die Diode 5 der Emitter-Basis-Weg eines Transistors sein, dessen Emitter mit der Selbstinduktion 6 verbunden ist. Man kann dann nicht nur der Tunneldiode 1 Impulse entnehmen, sondern auch einer Belastung im Kollektorkreis des Transistors.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Schaltungsanordnung zur Impulsfrequenzteilung mit einer Tunneldiode, die sich in einem Zustand von hohem Strom und niedriger Spannung bzw. in einem Zustand von niedrigem Strom und hoher Spannung befinden kann, welcher Tunneldiode die Reihenschaltung einer normalen Gleichrichterdiode mit der gleichen Durchlaßrichtung wie die Tunneldiode und einer Selbstinduktion parallel liegt, dadurch gekennzeichnet, daß im Zustand von niedrigem Strom und hoher Spannung der Tunneldiode die normale Gleichrichterdiode eingestellt ist auf einen differentiellen Widerstand, der klein ist im Vergleich mit dem differentiellen Widerstand der Tunneldiode, derart, daß ein der Schaltung zugeführter Impuls einen so großen Strom durch die Reihenschaltung fließen läßt, daß nach Ablauf dieses Impulses über die Selbstinduktion ein Spannungsimpuls erzeugt wird, welcher die Tunneldiode zurückführt in ihren Zustand von hohem Strom und niedriger Spannung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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