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Impulsverstärker Die Erfindung bezieht sich auf einen - Impulsverstärke,
für elektrische Nachrichtenübertragungsanlagen mit -Maßnahmen zur Verhinderung des
Übersprechens, insbesondere für Systeme mit Pulsphasenmodulation -(PPM), bestehend
aus :wenigstens einem über einen differenzierenden Übertrager auf die Reihenschaltung
eines Verbrauchers, mit einem Gleichrichter arbeitenden Verstärkerelement, dessen
Steuerelektrode die zu verstärkende Impulsfolge zugeführt ist.
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Bei Impulsverstärkern dieser Art muß mit Rücksicht auf eine gute Energieübertragung
die.-Zeitkonstante aus der Übertragerinduktivität und dem resultierenden Kreiswiderstand
möglichst groß gewählt sein. Nur dann ist nämlich gewährleistet, daß oder Energiegehalt
der ankommenden Impulse auch in ausreichendem Maße dem Verbraucher zugeführt wird.
Dieser Forderung kann vielfach deshalb nicht: :aus reichend Rechnung getragen werden,
weil die an ein geringes Nebensprechen - zu stellenden Anforderungen -.-Werlangen,
daß die bei der Übertragung eines Impulses am. Übertrager auftretende differenzierte
Rückflanke bis zur Ankunft des nächsten Impulses praktisch vollständig verschwunden
ist. Dies bedeutet aber eine möglichst kleine Zeitkonstante -des Übertragerkreises.
Ernste Schwierigkeiten ergeben sieh . durch diese beiden einander entgegenstehenden
Forderungen vor allem dann, wenn der Impulsverstärker- sehr schnelle Impulsfolgen
verarbeiten in, uß: Es ist bekannt, -daß-de Zeit, die die am Übertrager auftretende
differenzierte Rückflanke braucht, um auf einen vernachlässigbaren Wert abzuklingen,
dadurch wesentlich verkürzt werden kann, daß parallel den Anschlüssen einer der
Wicklungen des Übertragers ein Verzögerungsglied angeschaltet wird. Dieses. . Verzögerungsglied
stellt eine Laufzeitkette dar, die derart aufgebaut ist, daß es Impulse einer Polarität
vollständig reflektiert, während es Impulse der anderen Polarität absorbiert. Solche
Anordnungen sind. jedoch sehr aufwendig und eignen sich auch praktisch nur -für
Impulsfolgen mit- konstanter Dauer der Impulse.
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Der Erfindung liegt- unter anderem- die Aufgabe zugrunde, für einen
Impulsverstärker mit Ausgangsübertrager der einleitend beschriebenen Art eine einfache
und vorteilhafte Lösung des geschilderten Problems aufzuzeigen.
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Ausgehend von ,einem Impulsverstärker: für elektrische- Nachrichtenübertragungsanlagen
mit .. Maßnahmen zur Verhinderung: des Übersprechens, insbesondere für. -Systeme
mit, Pulsphasenmodulation (PPM), bestellend aus wenigstens einem über einen differenzierenden
Übertrager auf die Reihenschaltung eines Verbrauchers mit . einem Gleichrichter
arbeitenden Verstärkereleent,. dessen Steuerelektrode die zu verstärkende Impulsfole
zugeführt ist wird gemäß der Erfindung die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verstärkerelement
in an sich bekannter Weise ein Schalttransistor ist und daß der Verbraucher in Reihe
mit dem. Gleichrichter, so ,an den Ausgangsübertrager angeschaltet.ist"4aß die verstärkie.und
am Ausgangsübertrager differenzierte Impulsfolge nur in den Zeitintervallen am Verbraucher
wirksam werden kann, in denen sich der Schalttransistor im Sperrzustand befindet.
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Es sind zwar bereits, Impulsgeneratoren,.,bekannt, bei, denen eine
.-Röhre in.,.Anoden-Basis-Sehaltuug über einen Ausgangsübertrager, auf, die; Reihenschaltung
eines Gleichrichters mit einem Verbraucher arbeitet. Hierbei ;ist «der" Primärseite
; des. Aus ga;ngsütlprtragers- jedoch @ zusätzlich ; ,ein in; : Sperrichtung vorgespannter
Gleichrichter parallelgeschaltet. Dieser Gleichriohtar, der ;für ; -;die, ibekannte
- Apordnugig wesentlich ig3-vermittalt ;ihr - Eigenschgften, ei»en unmittelbaren.
-Vergleich, mit:.-dem Erfindungsgegegstand: ausschließen, -I)er "erfin4ungsgexnäßo
,:Impulsverstäxker.-:hal.,.dpa außerordentlichen Vgrteil.,daß die Zeitkqnstante
cjes Übertragerkreisef, für -die- aufeinanderfolgenden, -Zeitintervalle ]lnpulsdauer...und
Impulspause,.unabhängig voneinander yerecheden:groß gewählt:werden.können. Beispielsweise,für
den- Faaly daß-,de; Schalttransistqr während der Daupr eines: Impulses; gesperrt.
ist, ist :die Zeitkonstante, abgesehen, von der Übertragerinduktivität, während
der Impulsdauer nur vom Widerstand des Verbraucherkreises . und während den Impulspausen
nur vom. _Widerstand ..des Transistorausgangskreises;bestimmt, Der zeitliche Verlauf
-,der arn Übertrager,_auftretenden Spannungißn:;k@ann,;also
für
die Dauer der Impulse einerseits und für die Impulspausen andererseits beliebig
unterschiedlich beeinflußt werden.
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Zum Schutz des Transistors gegen Überspannungen ist es im allgemeinen
erforderlich, im Transistorausgangskreis noch zusätzlich spannungsbegrenzende Schaltmittel
vorzusehen. Diese Schaltmittel können zweckmäßigerweise aus einer Hilfsspannungsquelle
in Reihe mit einem Gleichrichter bestehen. Der Gleichrichter ist hierbei mit seinem
einen Pol an einer geeigneten Stelle im Transistorausgangskreis angeschlossen und
so gepolt, daß er leitend wird, sobald die Spannung an dieser Stelle im Transistorausgangskreis
über den Wert der Hilfsspannungsquelle ansteigt.
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In Weiterbildung der Erfindung kann die Hilfsspannungsquelle in vorteilhafter
Weise aus der Parallelschaltung eines Ladekondensators mit einer Zenerdiode bestehen,
die ständig von einem von der Betriebsgleichspannungsquelle abgeleiteten Gleichstrom
durchflossen wird.
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An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt
ist, soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden.
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Das in der F i g. 1 im Schaltbild dargestellte Ausführungsbeispiel
eines Impulsverstärkers besteht aus einem Transistor Ts vom pnp-Typ in Emitter-Basis-Schaltung,
in dessen Kollektorkreis die Primärwicklung eines differenzierenden Übertragers
Ü in Reihe mit einem Widerstand R2 angeordnet ist. Der Transistor Ts arbeitet über
den Widerstand Ü auf den Verbraucher RL, der in Reihe mit dem Gleichrichter
Gl, der Sekundärwicklung des Übertragers Ü parallel angeschaltet ist. Die Betriebsspannung
für den Transistor Ts liefert eine Gleichspannungsquelle Ub, an deren negativen
Pol der Widerstand R2 einerseits und der die Basis des Transistors Ts mit der Gleichspannungsquelle
Ub verbindende Widerstand R1 angeschlossen sind. Der Verbraucher RL kann beispielsweise
die Eingangsschaltung eines oder mehrerer parallel geschalteter Multivibratoren
darstellen, die die differenzierten Ausgangsimpulse wiederum in Rechteckimpulse
umwandeln. Vielfach wird es aber auch vorgezogen, die Impulse in ihrer differenzierten
Form weiterzuverarbeiten. Hierbei wird dann der Verbraucher RL beispielsweise die
Eingangsschaltung eines weiteren Verstärkers oder einer Trennstufe bilden.
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Solange dem Eingang des Transistors Ts, der von der Basis durch den
Kondensator C, gleichstrommäßig entkoppelt ist, keine positiven Impulse zugeführt
werden, ist er leitend und die Spannung am Kollektor praktisch Null. Wird nunmehr
dem Eingang ein positiver Impuls U, zugeführt, so sperrt der Transistor Ts, und
der durch die Primärwicklung des Übertragers Ü fließende Strom wird unterbrochen.
Den differenzierenden Eigenschaften des Übertragers entsprechend löst diese Stromunterbrechung
an der Sekundärwicklung einen positiven Impuls U" aus, der am Verbraucher RL wirksam
wird, weil der Gleichrichter Gl, für positive Impulse durchlässig ist. Für das Abklingen
dieses positiven Spannungsimpulses ist die Zeitkonstante mit der Induktivität L
des Übertragers Ü maßgebend,
weil der Transistorausgangskreis gesperrt ist. Dagegen löst der mit der Rückflanke
des Eingangsimpulses wieder einsetzende Kollektorstrom an der Sekundärwicklung des
Übertragers Ü einen negativen Impuls aus, der mit der Zeitkonstante abklingt, weil
nunmehr der Gleichrichter Gl,
den Sekundärstromkreis des Obertragers Ü sperrt.
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Damit nun die ankommenden Impulse einerseits möglichst gut zum Verbraucher
RL übertragen werden und andererseits die durch die Rückflanken der Impulse ausgelösten
negativen Impulse am Übertrager Ü sehr schnell abklingen, ist die Schaltung so bemessen,
daß die Zeitkonstante -r1 einen wesentlich größeren Wert aufweist als die Zeitkonstante
a2. Zum besseren Verständnis der Funktion des Impulsverstärkers nach der F i g.
1 ist in der F i g. 2 der zeitliche Verlauf der einander zugehörigen Spannungen
U, am Eingang des Verstärkers und Ua an der Sekundärwicklung des Übertragers Ü graphisch
dargestellt. Wie der Darstellung sofort zu entnehmen ist, klingen die durch die
Vorderflanke der Eingangsimpulse ausgelösten Impulse am Übertrager Ü wesentlich
langsamer ab als die durch die Rückflanken der Eingangsimpulse ausgelösten negativen
Impulse. Außerdem ist die Abklingzeit der negativen Impulse bis zum ersten Überschwingen
über die Nullinie gegenüber der Impulsdauer T2 der das Tastverhältnis
aufweisenden Eingangsimpulse so gering, daß die differenzierte Rückflanke eines
Impulses auf den jeweils nachfolgenden Impuls selbst dann keine Rückwirkung haben
kann, wenn die Eingangsimpulse phasenmoduliert sind, d. h. die Länge der Impulspause
T2 im ungünstigsten Falle einen wesentlich kleineren Wert annimmt.
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Beim Sperren des Transistors Ts kann die Kollektorspannung noch beträchtlich
über den Wert der Gleichspannung Ub ansteigen und dadurch den Transistor gefährden.
Aus diesem Grunde ist es im allgemeinen zweckmäßig, wie im Ausführungsbeispiel der
F i g. 3 gezeigt, im Kollektorkreis noch zusätzlich spannungsbegrenzende Schaltmittel
vorzusehen. Diese Schaltmittel bestehen beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus
einem Gleichrichter Gl, der in Reihe mit der Parallelschaltung aus dem Ladekondensator
CL und der Zenerdiode DZ von der Verbindungsstelle A
der Primärwicklung des
Übertragers mit dem Widerstand R2 gegen Masse liegt, Die Spannung am Ladekondensator
CL ist hierbei noch dadurch stabilisiert, daß die Zenerdiode Dz ständig von einem
Strom durchflossen ist, der ihr von der Gleichspannungsquelle über den Widerstand
R3 zugeführt ist. Der Gleichrichter Cl, ist so gepolt, daß er leitend wird, sobald
die Spannung am Punkt A einen Wert annimmt, der negativer als die Spannung am Ladekondensator
ist. Die am Ladekondensator CL stabilisierte Spannung hat den Vorteil, daß die ankommenden
Impulse unabhängig von ihrer Amplitude stets auf den gleichen Wert begrenzt werden
und auch große Unterschiede im Tastverhältnis ohne Einfluß auf das Nebensprechen
bleiben.