DE1179990B

DE1179990B - Pulse amplifier

Info

Publication number: DE1179990B
Application number: DES71529A
Authority: DE
Inventors: Manfred Hanny
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-12-05
Filing date: 1960-12-05
Publication date: 1964-10-22

Description

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.Pulse amplifier The invention relates to a - pulse amplification, for electrical communication systems with measures to prevent the Crosstalk, especially for systems with Pulse Phase Modulation - (PPM) from: at least one via a differentiating transformer on the series connection of a consumer, with a rectifier working amplifier element, whose The pulse train to be amplified is fed to the control electrode.

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.With pulse amplifiers of this type, a good energy transfer must be ensured the time constant from the transformer inductance and the resulting circuit resistance be chosen as large as possible. Only then is it guaranteed that or energy content the incoming pulses are also fed to the consumer in sufficient quantities. In many cases, therefore, this requirement cannot:: be adequately taken into account, because the requirements to be placed on low crosstalk were long, that the differentiated occurring during the transmission of a pulse at the transmitter The trailing edge has practically disappeared completely by the time the next pulse arrives is. However, this means that the time constant of the transformer circuit is as small as possible. Serious difficulties arise, see. by these two opposing one another Demands especially when the pulse amplifier- very fast pulse trains process in, uss: It is known -that-de time, which occurs at the transformer differentiated trailing edge needs to fade to a negligible value, can be significantly shortened that the connections of one of the parallel Windings of the transformer a delay element is switched on. This. . Delay element represents a delay chain which is constructed in such a way that there are pulses of one polarity fully reflected while absorbing pulses of the opposite polarity. Such Arrangements are. but very complex and are also practically only -for Pulse trains with constant duration of the pulses.

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.The invention is based - among other things - on the object for one Pulse amplifier with output transformer of the type described in the introduction is a simple one and to show advantageous solutions to the problem described.

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.Starting from, a pulse amplifier: for electrical communication systems with .. Measures to prevent: of crosstalk, especially for. Systems with, Pulse Phase Modulation (PPM), ordering from at least one over a differentiating Transformer to the series connection of a consumer with. a rectifier working amplifier element. whose control electrode is the pulse train to be amplified is supplied, the object is achieved according to the invention in that the amplifier element in a manner known per se is a switching transistor and that the consumer is in series with the. Rectifier, see above, connected to the output transformer is "4ass the amplifiers. And Pulse sequence differentiated at the output transformer only in the time intervals at the consumer can take effect in which the switching transistor is in the blocking state.

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.Pulse generators are already known, in which a. Tube in.,. Anode-Basis-Sehaltuug via an output transformer, on which; Series connection of a rectifier with a consumer works. In this case, is "the" primary; the off ga, but ngsütlprtragers- @ addition, an in; parallel reverse-biased rectifier This Gleichriohtar which, for -; which ibekannte - vermittalt ig3-Apordnugig much; her -.. Properties, a direct. -Comparison, with: .- the subject of the invention: exclude, -I) he "invention-related,: pulse amplifier .-: hal.,. Dpa extraordinary majority. successive time intervals] pulse duration ... and pulse pause, .independent of each other yerecheden: large selected: can. be. For example, for the Faaly that, de; Switching transistor during the duration of a: pulse; locked. is, is: the time constant, apart from the transformer inductance, during the pulse duration only from the resistance of the consumer circuit. and during the pulse pauses only from. _Resistance ... of the transistor output circuit; determines, the temporal course -, of the transformer, _ occurring voltages:; can be influenced differently for the duration of the pulses on the one hand and for the pulse pauses on the other hand.

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.It is generally used to protect the transistor against overvoltages required, additional voltage-limiting switching means in the transistor output circuit to be provided. These switching means can expediently from an auxiliary voltage source exist in series with a rectifier. The rectifier is here with his one pole is connected to a suitable point in the transistor output circuit and poled so that it is conductive as soon as the voltage at this point in the transistor output circuit rises above the value of the auxiliary voltage source.

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.In a further development of the invention, the auxiliary voltage source can be advantageous Consist of the parallel connection of a charging capacitor with a zener diode, which is continuously derived from a direct current derived from the operating direct voltage source is traversed.

An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden.Using an exemplary embodiment that is shown in the drawing is, the invention will be explained in more detail below.

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.The in FIG. 1 embodiment of a pulse amplifier shown in the circuit diagram consists of a transistor Ts of the pnp type in an emitter-base circuit, in whose collector circuit the primary winding of a differentiating transformer U is arranged in series with a resistor R2. The transistor Ts works via the resistor Ü to the consumer RL, which is connected in series with the rectifier Gl, the secondary winding of the transformer Ü in parallel. The operating voltage for the transistor Ts is supplied by a DC voltage source Ub, to whose negative pole the resistor R2 on the one hand and the resistor R1 connecting the base of the transistor Ts to the DC voltage source Ub are connected. The consumer RL can, for example, represent the input circuit of one or more multivibrators connected in parallel, which in turn convert the differentiated output pulses into square-wave pulses. In many cases, however, it is also preferred to further process the impulses in their differentiated form. In this case, the consumer RL will then, for example, form the input circuit of a further amplifier or an isolating stage.

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.As long as no positive pulses are fed to the input of the transistor Ts, which is DC-decoupled from the base by the capacitor C, it is conductive and the voltage at the collector is practically zero. If a positive pulse U 1 is now fed to the input, the transistor Ts blocks and the current flowing through the primary winding of the transformer U is interrupted. Corresponding to the differentiating properties of the transformer, this current interruption triggers a positive pulse U "on the secondary winding, which is effective on the consumer RL because the rectifier Gl is permeable to positive pulses of the transformer Ü decisive, because the transistor output circuit is blocked. On the other hand, the collector current that starts again with the trailing edge of the input pulse triggers a negative pulse on the secondary winding of the transformer U, which decays with the time constant because the rectifier Eq. the secondary circuit of the upper carrier Ü blocks.

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.So that the incoming pulses are transmitted as well as possible to the consumer RL on the one hand and the negative pulses triggered by the trailing edges of the pulses on the transformer U on the other hand fade away very quickly, the circuit is dimensioned so that the time constant -r1 has a significantly larger value than the time constant a2. For a better understanding of the function of the pulse amplifier according to FIG. 1 is shown in FIG. 2 graphically shows the variation over time of the voltages U, associated with one another, at the input of the amplifier and Ua at the secondary winding of the transformer U. As can be seen immediately from the illustration, the pulses triggered by the leading edge of the input pulses decay at the transformer Ü much more slowly than the negative pulses triggered by the trailing edges of the input pulses. In addition, the decay time of the negative pulses until the first overshoot over the zero line compared to the pulse duration T2 is the duty cycle having input pulses so small that the differentiated trailing edge of a pulse can have no effect on the subsequent pulse even if the input pulses are phase modulated, ie the length of the pulse pause T2 in the worst case assumes a significantly smaller value.

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.When the transistor Ts is blocked, the collector voltage can still rise considerably above the value of the direct voltage Ub and thereby endanger the transistor. For this reason, it is generally expedient, as in the exemplary embodiment in FIG. 3, additionally providing voltage-limiting switching means in the collector circuit. In the present embodiment, these switching means consist of a rectifier Gl, which is in series with the parallel connection of the charging capacitor CL and the Zener diode DZ from the connection point A of the primary winding of the transformer with the resistor R2 to ground stabilizes the fact that the Zener diode Dz is constantly traversed by a current which is fed to it from the DC voltage source via the resistor R3. The rectifier C1 is polarized so that it becomes conductive as soon as the voltage at point A assumes a value which is more negative than the voltage on the charging capacitor. The voltage stabilized at the charging capacitor CL has the advantage that the incoming pulses are always limited to the same value regardless of their amplitude and that large differences in the pulse duty factor remain without any influence on the crosstalk.

Claims

Claims: I. Pulse amplifiers for electrical communication systems with measures to prevent crosstalk, especially for systems with pulse phase modulation (PPM), consisting of at least one via a differentiating transformer the series connection of a consumer working with a rectifier Amplifier element whose control electrode is supplied with the pulse train to be amplified is, characterized in that the amplifier element in a known manner is a switching transistor and that the consumer is in series with the rectifier is connected to the output transformer in such a way that the amplified and the output transformer differentiated pulse train only take effect in the time intervals on the consumer can, in which the switching transistor is in the blocking state.

2. Pulse amplifier according to claim 1, characterized by such a dimensioning of its switching elements, that the differentiated leading edges of the pulse train from the output transformer with relatively large time constant are transmitted, while that is also at the output transformer differentiated trailing edges of the pulse train with a significantly smaller one Attack time constant.

3. Pulse amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that that the operating DC voltage source via the series connection of a resistor and the primary winding of the output transformer with the collecting electrode of the transistor is in communication and that to the transistor output circuit between the resistor and voltage-limiting switching means are connected to the primary winding.

4. Pulse amplifier according to claim 3, characterized in that the voltage-limiting switching means consist of an auxiliary voltage source in series with a rectifier, of which the auxiliary voltage source is unipolarly connected to ground, while the rectifier is connected to the Transistor output circuit is connected, and that this rectifier is polarized is that it becomes conductive as soon as the voltage on its with the transistor output circuit connected pole rises above the value of the auxiliary voltage source.

5. Pulse amplifier according to claim 4, characterized in that the auxiliary voltage source consists of the parallel connection of a charging capacitor with a Zener diode and that the voltage at the charging capacitor is stabilized by a current derived from the operating DC voltage source and constantly flowing through the Zener diode. References considered: U.S. Patent No. 2,892,101; Belgian patent specification No. 571265.