DE1168951B - Schaltung mit einem UEbertrager zum UEbertragen von elektrischen Impulsen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21 al-36/00

D 3371IVIII a/21 al

5. Juli 1960

30. April 1964

Die Erfindung betrifft eine Schaltung mit einem Übertrager zum Übertragen von elektrischen Impulsen.

In der Impulstechnik ist es bekannt, zur Übertragung von Impulsen hoher Pulsfrequenz diese einem Träger aufzumodulieren zwecks besserer Ausnutzung des Übertragungssystems oder für den Fall, daß das Übertragungssystem eine Übertragung der Impulse nicht gestattet.'

Bekannt ist auch eine Schaltungsanordnung für die Übertragung von Impulsen hoher Impulsfolgefrequenz unter Zwischenschaltung eines Übertragers zur galvanischen Trennung der Stromkreise, wobei zur Herabsetzung der für hohe Impulsfolgefrequenzen störenden langen Erholungszeit des Übertragers an dessen einer Wicklung parallel zu den beiden Klemmen ein Verzögerungsglied angeschlossen ist, das derart aufgebaut ist, daß es Impulse einer Polarität vollständig reflektiert, während es Impulse der anderen Polarität absorbiert.

Es wurde bereits früher eine einfache Schaltungsanordnung zum Erzeugen von stabilen Ablenkspannungen in Abhängigkeit von Digitaleingangssignalen beschrieben, welche Spannungen zum Ablenken eines Kathodenstrahls dienen. Dies erfolgt im wesentlichen durch zwei in Reihe geschaltete Stränge von Zenerdioden (zwecks Ableitung der erforderlichen Gegentaktspannung), durch die ein konktanter Strom gezogen wird. Jede Zenerdiode in einem Strang ist mit einem aus einem Transistor bestehenden Schalter parallel geschaltet. Die Zenerdioden sind so geschaltet, daß deren charakteristische Rückspannungsabfälle erzeugt werden. Durch geeignetes Öffnen und Schließen der Transistorschalter auf Grund von Eingangssignalen kann der Strom an den Zenerdioden vorbei- oder durch diese hindurchgeleitet werden, wobei wahlweise der Rückspannungsabfall erzeugt oder beseitigt wird und wobei die am ganzen Strang verfügbare Spannung verändert wird. Diese am ganzen Strang liegende Spannung ist die Ablenkspannung, die einer Kathodenstrahlröhre zugeführt wird und deren Kathodenstrahl entsprechend dem dem Kreis zugeleiteten Eingangssignal einstellt.

Um die Gegentaktablenksignale zu erzeugen, die zum Betreiben der Ablenkplatten einer Kathodenstrahlröhre erforderlich sind, werden zwei in Reihe geschaltete Stränge von Zenerdioden mit den zugehörigen Transistorschaltern vorgesehen, von denen der eine Strang während der Ruheperiode leitend und der andere Strang nichtleitend ist. Um diese Schaltung ordnungsgemäß betreiben zu können, mußte ein nichtleitender Transistorschalter leitend und zugleich ein leitender Transistorschalter nichtleitend gemacht Schaltung mit einem Übertrager zum Übertragen von elektrischen Impulsen

Anmelder:

A. B. Dick Company, Chicago, JIl. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:

Louis Jack Kabell, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 16. September 1959

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werden. Hierzu war die Umwandlung eines Digitaleingangssignals in zwei Digitalsignale mit entgegengesetzter Phasenlage erforderlich. Zu diesem Zweck wurde die Quelle der Digitaleingangssignale mit den betreffenden leitenden und nichtleitenden Transistor-Schaltern über Transformatoren verkoppelt, die eine Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen aufweisen. Die Einrichtung arbeitete ordnungsgemäß, und die Anordnung zum Zuführen von Digitaleingangssignalen zwecks Steuerung des Ablenkkreises ist ziemlich billig. Die Arbeitsweise war so lange befriedigend, wie die Einschaltdauer der Steuerimpulse auf einem verhältnismäßig niedrigen Wert gehalten wurde. Wird jedoch die Einschaltdauer verlängert, so muß der Kopplungstransformator so bemessen werden, daß er Signale mit niedrigerer Frequenz hindurchleitet, damit lange Züge von Impulsen hoher Einschaltdauer hindurchgeleitet werden. Diese Anförderung an den Transformator kann erfüllt werden. Jedoch wird hierbei der Kopplungstransformator groß und teuer, wenn er den erforderlichen breiten Frequenzbereich hindurchleiten soll.
Die Erfindung bezweckt, deshalb eine Schaltung vorzusehen, die Impulse einer Belastung zuführt, mit geringen Kosten aufzubauen ist und die über einen weiten Bereich von Impulswiederholungsfrequenzen und Einschaltdauer betrieben werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch einen

So Ruheoszillatorkreis mit einer Ausgangsbelastung, die aus einem Transformator besteht, der eine auf die Frequenz des Ruheoszillators abgestimmte Primär-

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wicklung aufweist, durch eine Betriebspotentialquelle zum Erregen des Oszillatorkreises, durch eine Sperre, die zwischen die genannte Potentialquelle und den genannten Ruheoszillatorkreis, geschaltet ist, und durch eine Anschlußklemme, über die die genannten Impulse zur Sperre geleitet werden und diese für die Dauer eines jeden der genannten Impulse öffnen, wobei der genannte Ruheoszillatorkreis erregt wird und für die Dauer der genannten Impulse schwingt.

Der Transformator kann zwei Sekundärwicklungen aufweisen, an die Gleichrichter angeschlossen sind, die gleichgerichtete gegenphasige Ausgänge erzeugen, und die Sperre kann einen ersten Transistor und der Ruheoszillator einen zweiten Transistor besitzen.

Durch die Anwendung der Maßnahme, zur Übertragung von Impulsen hoher Pulsfrequenz diese einem Träger aufzumodulieren, auf Übertragungseinrichtungen, in deren Zuge sich ein Übertrager befindet, wird der Vorteil erreicht, daß der Übertrager unabhängig von der Pulsfrequenz lediglich für den Träger ausgelegt zu werden braucht und daß ohne wesentlichen Aufwand auch hohe Pulsfrequenzen übertragen werden können.

Der Aufbau und die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schaltung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In der Zeichnung ist die

F i g. 1 ein Schaltschema eines Ablenkspannungsgenerators, das zum Verständnis der Erfindung dienen soll, und die

F i g. 2 ein Schaltplan einer Ausführungsform der Erfindung.

Die F i g. 1 zeigt eine Anordnung zum Erzeugen von Ablenkspannungen auf Grund von Digitalsignalen aus sechs Eingangskanälen, wobei der Strahl einer Kathodenstrahlröhre in eine von vierundsechzig Einstellungen einer 8 · 8 Matrize gebracht werden kann (ein Nullsignaleingang wird als eine Eingangsleistung angesehen). Die Fig. 1 gleicht im wesentlichen der F i g. 1 der bereits erwähnten Vorveröffentlichung. Die Wiedergabe dieser Schaltung erfolgt zum besseren Verständnis der Erfindung, die mit dieser kombiniert ist. Drei von den sechs dargestellten Kanälen werden entschlüsselt, um eine von acht waagerechten Ablenkstellungen zu bestimmen. Eine diesem Zweck dienende Schaltung ist ausführlich dargestellt. Die übrigen drei Kanäle werden entschlüsselt, um eine von acht senkrechten Ablenkstellungen zu bestimmen. Die hierfür erforderliche Schaltung gleicht der Schaltung für den Spannungsgenerator für die waagerechte Ablenkung, weshalb dieser aus Gründen der Einfachheit symbolisch dargestellt ist. Die eigentlichen Ablenkspannungen werden an Bezugsspannungsdioden erzeugt, die von Transistoren in Übereinstimmung mit der Digitaleingangsinformation in den Ablenkkreis eingeschaltet oder von diesem abgeschaltet werden. Diese Dioden bestehen aus derjenigen Ausführung, die einen Zener- oder Lawineneffekt entwickeln, wenn an diese eine Spannung mit umgekehrter Polarität angelegt wird. Nach der Fig. 1 sind zwei Stromquellen konstanter Spannung vorgesehen. Diese bestehen aus Pentoden 10,12 mit den Kathodenwiderständen 14 bzw. 16, deren Gitter über die Widerstände 18,20 geerdet sind. Die Schirmgitter sind über die Widerstände 22 und 24 an eine Schirmgitterspannungsquelle angeschlossen. Infolgedessen werden die Pentoden 10,12 leitend gehalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurden die an diesen Röhren liegenden Spannungen so bemessen, daß den zugehörigen Netzwerken ein Gleichstrom von 5 mA zugeführt wurde. Das der Röhre 10 zugeordnete Netzwerk umfaßt eine erste Kette von in Reihe geschalteten Bezugsdioden 30,32,34. Diese sind in Reihe, und zwar Anode an Kathode geschaltet sowie zwischen den Pluspol einer Gleichspannungsquelle und die Anode der Röhre 10 über ein Potentiometer 36. Der durch eine Diode fließende Strom reicht aus, um

ίο den charakteristischen Rückspannungsabfall zu erzeugen. Zwischen das eine Ende des Potentiometers und die Anode der Röhre 10 ist ein Kompensationskondensator 38 geschaltet. Das andere Ende des Potentiometers 36 steht über einen Widerstand 39 mit B-\- in Verbindung.

Für jede der in Reihe geschalteten Dioden 30, 32, 34 ist ein Transistor vorgesehen. Die Emitterelektrode jedes dieser Transistoren 40, 42, 44 besitzt eine Verbindung zu der Kathode der zugehörigen Diode, während jede Kollektorelektrode mit der Anode der zugehörigen Diode verbunden ist. Infolgedessen besitzt die Emitterelektrode des Transistors 40 auch eine Verbindung zur Spannungsquelle B +, während die Kollektorelektrode des Transistors 44 mit dem einen Ende des Potentiometers 36 verbunden ist.

Ferner ist eine zweite Kette von in Reihe geschalteten Bezugsdioden 30', 32', 34' vorgesehen, die die gleiche Zuordnung und im wesentlichen die gleichen Merkmale aufweisen wie die entsprechenden Dioden 30, 32, 34 der ersten Kette. Diese Dioden sind in der gleichen Weise zwischen die Quelle B+ und die Anode der Röhre 12 über ein Potentiometer 36' geschaltet. Auch diese Dioden erzeugen deren charakteristischen Rückspannungsabfall bei ausreichendem Stromdurch-Süß. Das andere Ende des Potentiometers 36' ist über einen Widerstand 39' mit B + verbunden. Desgleichen ist zwischen das andere Ende des Potentiometers 36' und die Anode der Röhre 12 ein Kompensationskondensator 38' geschaltet. Die Emitter- und Kollektorelektroden der Transistoren 40', 42', 44' sind mit den betreffenden Kathoden und Anoden der zugeordneten Dioden 30', 32' und 34' verbunden. Daher steht die Emitterelektrode des Transistors 40' mit ß+ und die Kollektorelektrode des Transistors 44' mit dem Potentiometer 36' in Verbindung.

Die Transistoren sind derart angeordnet, daß die der ersten Diodenkette zugeordneten Transistoren im Ruhezustand nichtleitend sind, wobei durch die Bezugsspannungsdioden ein konstanter Strom fließt und deren charakteristische Rückspannungen erzeugt. Im Ruhezustand erhalten die Transistoren 40', 42' und 44' solche Vorspannungen, daß sie schlecht leiten, mit der Folge, daß durch die Bezugsdioden 30', 32' und 34' im wesentlichen kein Bezugsstrom fließt.

Die Transistoren 40, 40' erhalten außerphasige Digitaleingangssignale aus einem Signalkopplungskreis 50. Die Transistoren 42, 42' und 44, 44' werden von gleichen Signalkopplungskreisen 52 und 54 betrieben. Die den betreffenden Signalkopplungskreisen zuge-

6υ führten Digitaleingangssignale werden einer Quelle von Digitaleingangssignalen 56 entnommen. In der Schaltung nach der bereits erwähnten Offenbarung bestanden die Signalkopplungskreise aus Transformatoren, deren Primärwicklungen an die Quelle von Digitaleingangssignalen angekoppelt waren, während deren beide Sekundärwicklungen die erforderlichen gegenphasigen Signale zum Betreiben der Transistoren erzeugten.

Die einem aus einer Kombination von Signalkopplungskreisen zugeführten Digitaleingangssignale kehren den im Ruhezustand leitenden bzw. nichtleitenden Zustand der zugehörigen Transistoren um, wodurch die für die Waagerechtablenkplatten 58, 60 der Kathodenstrahlröhre 62 verfügbare Spannung dementsprechend verändert wird. Die Senkrechtablenkplatten 64, 66 werden von einem Ablenkspannungsgenerator 68 betrieben, der als Rechteck die soeben beschriebene Schaltung darstellt. Der Ablenkspannungsgenerator 68 wird gleichfalls von Signalen aus der Quelle von Digitaleingangssignalen betrieben.

Es wird darauf hingewiesen, daß den beiden Ablenkspannungsgeneratoren, und zwar sowohl dem ausführlich dargestellten wie auch dem symbolisch bei 68 dargestellten Generator jede Kombination von sechs binären Digitalsignalen zugeführt werden kann, um einen Kathodenstrahl in eine von vierundsechzig Einstellungen zu bringen. Es hat sich gezeigt, daß bei der dargestellten Schaltung die für den Transformator aufzuwendenden Kosten ziemlich prohibitiv wirken, wenn versucht wird, die begrenzte Betriebsleistung der Impulsquelle solcher einfachen Transformatorkopplung bei hohen Impulswiederholungsfrequenzen und hoher Einschaltdauer zu verwenden. Daher wurde an Stelle eines jeden der Signalkopplungskreise eine Schaltung nach der F i g. 2 vorgesehen, um eine hochgeschwinde Arbeitsweise und/oder eine Arbeitsweise mit langer Einschaltdauer zu erzielen. Daher wurde für die Anordnung nach der F i g. 1 für jeden der Signalkopplungskreise 50, 52 und 54 eine Schaltung nach der F i g. 2 vorgesehen.

Die in der F i g. 2 dargestellte Schaltung weist einen ersten als Sperre wirkenden Transistor 70 und einen zweiten als Oszillator wirkenden Transistor 72 auf. Die Basiselektrode 70 B des Transistors 70 besitzt eine Verbindung zu einem Anschluß 71 und erhält Digitalimpulse aus einer Quelle 56. Die Kollektorelektrode 7OC des Transistors 70 ist mit einem Anschluß 74 verbunden, an den das Betriebspotential (im vorliegenden Fall —24 V) angelegt wird. Die Emitterelektrode 70 E des Transistors 70 steht über einen Belastungswiderstand 76 mit einem zweiten Anschluß 78 in Verbindung, der seinerseits geerdet ist. Der Transistor 70 wird als Emitterfolgestufe betrieben und nichtleitend gehalten, bis er bei Vorliegen eines Impulses leitend gemacht wird.

Der Oszillatortransistor 72 besitzt eine aus der Primärwicklung 80 eines Transformators bestehende abgestimmte Belastung, welcher Transformator gleichfalls zwei Sekundärwicklungen aufweist. Zum Abstimmen der Primärwicklung 80 dient ein Kondensator 86. An die eine Seite der Primärwicklung 80 ist die Kollektorelektrode 72 C angeschlossen, während an die andere Seite der Primärwicklung die Emitterelektrode 70 E des Transistors 70 angeschlossen ist.

Eine an der Primärwicklung 80 vorgesehene Anzapfung 88 steht über einen Rückkopplungskondensator 90 mit der Emitterelektrode 72 £ des Transistors 72 in Verbindung. Zwischen die eine Seite der Primärwicklung 80 und die Basiselektrode 725 des Transistors 72 ist ein erster Widerstand 92 geschaltet, während ein zweiter Widerstand 94 die Basiselektrode mit Erde verbindet; desgleichen stellt ein dritter Widerstand 96 eine Verbindung zwischen der Emitterelektrode 72 £ mit Erde her. Der Widerstand 94 wird von einem ersten Kondensator 98 überbrückt, desgleichen der Widerstand 96 von einem zweiten Kondensator 100. Ebenso wird der Widerstand 76 von einem dritten Kondensator 102 überbrückt.

Aus dem Vorstehenden ist zu ersehen, daß dem Oszillatorkreis der Schaltung keine Betriebsspannung zugeführt wird, sofern der erste Transistor 70 nichtleitend gemacht wird. Der Oszillator schwingt daher erst dann, wenn dem Anschlußpunkt 72 ein Digitalimpuls zugeführt wird, worauf der Oszillator für die Dauer des Digitalimpulses schwingen kann.

An den Sekundärwicklungen 82, 84 werden Ausgangsleistungen abweichender Phase abgeleitet, die den betreffenden Gleichrichtern 104,106 zugeführt werden. An die Ausgänge der Gleichrichter sind die Filterkondensatoren 108 bzw. 110 angeschlossen, zu denen die Widerstände 112 bzw. 114 parallel geschaltet sind. Die gleichgerichtete Ausgangsleistung der Sekundärwicklung 82 wird den Ausgangsanschlüssen 116,118 zugeführt, die entsprechend mit der Basiselektrode eines normalerweise abschaltenden Transistors und mit der Emitterelektrode eines normalerweise abschaltenden Transistors verbunden sind.

Die von der anderen Sekundärwicklung 84 abgenommene Impulsausgangsleistung wird einem normalerweise anschaltenden Transistor zugeführt.

Bei einer aufgebauten Ausführungsform der Erfindung wurde die Schaltung auf Schwingungen mit 3 Megahertz abgestimmt, wobei Schwingungsstöße von 3 Megahertz den an den Sekundärwicklungen 82, 84 auftretenden Ablenkungssteuerimpulsen entsprachen. Diese 3-Megahertz-Schwingungsstöße wurden von den entsprechenden Kreisen gleichgerichtet und gefiltert und auf diese Weise zu Tastimpulsen umgeformt, die eine abweichende Phasenlage aufwiesen, wie zum Umkehren der leitenden und nichtleitenden Zustände der betreffenden Transistoren erforderlich. Durch Umwandeln der Eingangsimpulse in hochfrequente Schwingungsstöße wurde die Notwendigkeit beseitigt, daß der Transformator niedrige sowie hohe Frequenzen bei langdauernden Impulszügen durchläßt. Bei einer aufgebauten Ausführungsform der Erfindung wies der Transformator eine Kammerspule mit drei Abschnitten auf, die in einem Becherkern mit einem Durchmesser von 14,29 mm enthalten war. Die Primärwicklung bestand aus zehn Windungen eines isolierten Magnetdrahtes mit einer Rückkopplungsanzapfung bei drei Windungen vom Ende der Wicklung aus. Jede Sekundärwicklung bestand aus einer Windung Formex Magnetdraht Nr. 28. Die größte Kapazitanz zwischen den Wicklungen betrug weniger als 3 Mikrofarad. Die in der Fig. 1 dargestellte Schaltung konnte dabei mit einer Einschaltdauer betrieben werden, die sich von niedrigen Frequenzen bis zu außerordentlich hohen Frequenzen erstreckte.

In den vorstehenden Zeilen wurde eine neuartige und nützliche Schaltung zum Verbessern der Arbeitsweise eines Ablenkgenerators beschrieben, in der Digitalimpulse zum Steuern der Ablenkspannungen in Schwingungsstöße umgewandelt werden, um die Schaltung zu vereinfachen und zu verbilligen, die erforderlich ist, um die Digitalsignale als phasenverschobene Digitalsignale den Schalttransistoren zuzuführen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltung mit einem Übertrager zum Übertragen von elektrischen Impulsen, gekenn-

zeichnetdurch einen Ruheoszillatorkreis (72) mit einer Ausgangsbelastung, die aus einem Transformator besteht, der eine auf die Frequenz des Ruheoszillators abgestimmte Primärwicklung (80) aufweist, durch eine Betriebspotentialquelle (74) zum Erregen des Oszillatorkreises, durch eine Sperre (70), die zwischen die genannte Potentialquelle (74) und den genannten Ruheoszillatorkreis (72) geschaltet ist, und durch eine Anschlußklemme (71), über die die genannten Impulse zur Sperre (70) geleitet werden und diese für die Dauer eines jeden der genannten Impulse öffnen, wobei der genannte Ruheoszillatorkreis (72) erregt wird und für die Dauer der genannten Impulse schwingt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator zwei Sekundärwicklungen (72, 84) aufweist, an die Gleichrichter (104,106) angeschlossen sind, die gleichgerichtete gegenphasige Ausgänge erzeugen.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre einen ersten Transistor und daß der Ruheoszülator einen zweiten Transistor besitzt.

4. Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungskreis der Sperre zwischen der Betriebspotentialquelle (74) zum Erregen des Ruheoszülators und diesem die folgenden beiden Elemente umfaßt: eine erste Anschlußklemme (74) und eine zweite Anschlußklemme (78), über welche Klemmen ein Betriebspotential an beide Transistoren angelegt wird, eine Verbindung zwischen der Kollektorelektrode (70C) des genannten ersten Transistors und der genannten ersten Klemme (74), einen ersten Widerstand (76), der die Emitterelektrode des genannten ersten Transistors (70) mit der genannten zweiten Klemme (78) verbindet.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalimpulse aus einer Quelle (56) über die Klemme (71) zur Basiselektrode (705) des ersten Transistors (70) geleitet werden und den ersten Transistor bei jedem Impuls leitend machen.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruheoszillatorkreis (72) einen Transistor umfaßt, daß eine Verbindung zwischen der Kollektorelektrode (72C) des Transistors und der abgestimmten Primärwicklung (80) vorgesehen ist, daß die genannte abgestimmte Primärwicklung mit einer Anzapfung (88) versehen ist, die über einen Kondensator (90) mit der genannten Emitterelektrode in Verbindung steht, daß ein erster Widerstand (92) zwischen die abgestimmte Primärwicklung (80) und die Basiselektrode (72 B) des genannten Transistors geschaltet ist, daß an die Basiselektrode (72 B) ein zweiter Widerstand (94) angeschaltet ist, daß an die Emitterelektrode (72E) des Transistors ein dritter Widerstand (96) angeschaltet ist und daß die freien Anschlüsse des zweiten und des dritten Widerstandes mit einer gemeinsamen Klemme (78) verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 006 462;
»electronics«, Juni 1959, S. 72 bis 74.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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