DE1118822B

DE1118822B - Circuit for generating saw tooth pulses

Info

Publication number: DE1118822B
Application number: DET18212A
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Fraenz
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1960-04-09
Filing date: 1960-04-09
Publication date: 1961-12-07

Description

Schaltung zur Erzeugung von Sägezahnimpulsen Zur Registrierung hoher Impulsraten verwendet man elektronische Zähler. Dekadische Zähler werden häufig mit der dekadischen Zählröhre E 1 T aufgebaut (Phil. Rep., 7, 1952, S. 81 bis 111). Die Zählröhre E 1 T ist eine kleine Kathodenstrahlröhre, deren Elektronenstrahl auf der Anode zehn stabile Stellungen annehmen kann, die auf einem Leuchtschirrn angezeigt werden. Um den Elektronenstrahl von einer Stellung zur nächsten zu rücken, werden auf die Ablenkelektrode positive Impulse von etwa 14 Volt Höhe und 0,7 Mikrosekunden Anstiegszeit gegeben. Die Abfallzeit der Impulse muß etwa 10 Mikrosekunden betragen. Man benötigt daher sehr unsymmetrische Sägezahnimpulse mit steilem Anstieg und flachem Abfall.Circuit for generating sawtooth pulses Electronic counters are used to register high pulse rates. Decadal counters are often built with the decadal counter tube E 1 T (Phil. Rep., 7, 1952, pp. 81 to 111). The counter tube E 1 T is a small cathode ray tube whose electron beam can assume ten stable positions on the anode, which are displayed on a light screen. To move the electron beam from one position to the next, positive pulses of about 14 volts and a rise time of 0.7 microseconds are applied to the deflection electrode. The fall time of the pulses must be about 10 microseconds. You therefore need very asymmetrical sawtooth pulses with a steep rise and a flat fall.

Die maximale Zählgeschwindigkeit der Zählröhre E 1 T beträgt 3 - 104 Impulse pro Sekunde. Die Zählgeschwindigkeit ist hauptsächlich durch die Rückstellzeit des Elektronenstrahles von der Ziffer »9« auf »0« begrenzt. Durch eine spezielle Schaltung kann man die Zählgeschwindigkeit auf 10-5 Impulse pro Sekunde erhöhen (s. R.Kretzmann, Schaltungsbuch der industriellen Elektronik, 1955: »100-kRz-Zählstufe mit dekadischer Zählröhre«, S. 48 ff., und »Eingangsimpulsformer für die 100-kHz-Zählstufe«, S. 51). Die dort angegebenen Schaltungen erfordern einen großen Aufwand an Röhren und Schaltelementen.The maximum counting speed of the counter tube E 1 T is 3 - 104 pulses per second. The counting speed is mainly limited by the reset time of the electron beam from the number "9" to "0". Using a special circuit, the counting speed can be increased to 10-5 pulses per second (see R. Kretzmann, Schaltungsbuch der industrial Elektronik, 1955: "100-kRz counting stage with decadic counter tube", p. 48 ff., And "Input pulse shaper for the 100 kHz counter «, p. 51). The circuits specified there require a large amount of tubes and switching elements.

105 Impulse pro Sekunde ist die maximal erzielbare mittlere Impulsfolge mit der dekadischen Zählröhre E 1 T, da die Rückstellung des Elektronenstrahles nicht schneller erfolgen kann. Mißt man radioaktive Zerfallsprozesse, so sind die Impulse statistisch verteilt. Daher variiert der zeitliche Abstand der Impulse. Registriert man beispielsweise im Mittel 101 Impulse pro Sekunde, so ist nach statistischer Gesetzen der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Impulse bei etwa 1010/9 der Impulse kleiner als 10-5 Sekunden. Die Impulse, die einen kleineren zeitlichen Abstand als 10-5 Sekunden haben, werden nicht registriert. Kennt man das Auflösungsvermögen des Zählgerätes, so kann man diese Verluste rechnerisch korrigieren. Eine solche Korrektur wird jedoch dann schwierig oder gar unmöglich, wenn ihr Betrag groß wird. Es ist daher wünschenswert, eine kleinere Auflösungszeit als 10-5 Sekunden für statistisch einfallende Impulse zu erreichen. 105 impulses per second is the maximum achievable mean impulse sequence with the decadic counter tube E 1 T, since the resetting of the electron beam cannot take place faster. If radioactive decay processes are measured, the impulses are statistically distributed. The time interval between the pulses therefore varies. For example, if an average of 101 pulses per second is recorded, then, according to statistical laws, the time interval between successive pulses is less than 10-5 seconds at about 1010/9 of the pulses. The pulses that are less than 10-5 seconds apart are not registered. If one knows the resolving power of the counter, these losses can be corrected arithmetically. However, such a correction becomes difficult or even impossible when its amount becomes large. It is therefore desirable to achieve a resolution time less than 10-5 seconds for randomly incident pulses.

Dies gelingt vermittels einer Schaltung zur Erzeugung von Sägezahnimpulsen zum Betrieb einer dekadischen Zählröhre mit hohen Impulsraten, die erfindungsgemäß durch die Kombination einer an sich bekannten Integrationsschaltung aus einem Miller-Integrator mit Kathodenverstärker als Impulsformer mit einer vorgeschalteten, an sich ebenfalls bekannten Anordnung zur Differentiation der Eingangsimpulse gekennzeichnet ist.This is achieved by means of a circuit for generating sawtooth pulses for operating a decadic counter tube with high pulse rates, according to the invention by combining an integration circuit known per se from a Miller integrator with a cathode amplifier as a pulse shaper with an upstream, as well known arrangement for differentiating the input pulses is characterized.

Die Möglichkeit, einen Miller-Integrator zur Erzeugung von sägezahnförmigen Impulsen zu benutzen, ist an sich bekannt. Man macht davon beispielsweise in der Ablenkeinrichtung von Fernsehempfängern Gebrauch. Die dabei verwendete Schaltung liefert je- doch einen Sägezahnimpuls, dessen Amplitude von der Länge des Eingangsimpulses abhängt, und ist daher für den erfindungsgemäßen Zweck ungeeignet, da die zum Betrieb einer dekadischen Zählröhre erforderlichen Impulse in ihrer Amplitude konstant, also auch von den Eigenschaften des Eingangsimpulses unabhängig sein müssen. Dieses Ziel wird aber erstmalig durch die erfindungsgemäße Schaltung erreicht.The possibility of using a Miller integrator to generate sawtooth-shaped pulses is known per se. It is used, for example, in the deflector of television receivers. The circuit used here delivers a sawtooth pulse, the amplitude of which depends on the length of the input pulse, and is therefore unsuitable for the purpose according to the invention, since the pulses required to operate a decadic counter tube are constant in amplitude, i.e. also on the properties of the input pulse need to be independent. This goal is achieved for the first time by the circuit according to the invention.

Mittels der erfindungsgemäßen Schaltung kann man statistische Impulse, die einen zeitlichen Abstand von 10-6 Sekunden haben, noch trennen. Dabei beträgt die mittlere registrierte Zählrate 10+5 Impulse pro Sekunde. Diese ist, wie schon gesagt,-durch die Rückstellzeit des Elektronenstrahles begrenzt. Durch die erfindungsgemäße Schaltung kann man mittlere Zählraten bis zu 105 Impulse pro Sekunde sicher registrieren. Korrekturen wegen der statistischen Verteilung der Einzelimpulse sind vernachlässigbar.By means of the circuit according to the invention, it is still possible to separate statistical pulses which have a time interval of 10-6 seconds. The mean registered counting rate is 10 + 5 pulses per second. As already mentioned, this is limited by the recovery time of the electron beam. The circuit according to the invention can safely register average counting rates of up to 105 pulses per second. Corrections due to the statistical distribution of the individual pulses are negligible.

Außerdem zeichnet sich die erfindungsgemäße Schaltunc, durch einen einfachen Aufbau aus. Gegenüber bisher benutzten Impulsformerstufen wird eine wesentliche Einsparung an Röhren und Schaltelementen erzielt. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen. Schaltung sei an Hand der Abbildung beschrieben. In der Abbildung sind die Speisespannungen angegeben. Die Eingangsimpulse kommen beispielsweise von einem Diskriminator mit variabler Totzeit. Die Impulse werden durch das RC-Ghed 1, 2 differenziert und die Rückflanken durch die Diode 3 abgeschnitten. Die Röhre 5 führt im Ruhezustand Strom. Der Kathodenverstärker 6 ermöglicht eine schnelle Unfladung des Kondensators 7. Diese Verstärkeranordnung stellt eine Erweiterung des an si eh bekannten Miller-Integrators dar.In addition, the circuit according to the invention is characterized by a simple structure. Compared to previously used pulse shaping stages, a significant saving in tubes and switching elements is achieved. The mode of action of the invention. Circuit is described on the basis of the illustration. The illustration shows the supply voltages. The input pulses come, for example, from a discriminator with a variable dead time. The pulses are differentiated by the RC-Ghed 1, 2 and the trailing edges are cut off by the diode 3. The tube 5 carries electricity in the idle state. The cathode amplifier 6 enables the capacitor 7 to be discharged quickly. This amplifier arrangement represents an extension of the Miller integrator, which is already known.

Durch die negative Flanke des Eingangsimpulses wird das Gitterpotential der Röhre 5 erniedrigt. Dadurch wird der Anodenstrom kleiner. über die Verstärkerröhre 6 wird der Miller-Kondensator 7 umgeladen. Die Ausgangsimpulse werden über den Kondensator 8 auf die Ablenkelektrode der Zählröhre geführt. The grid potential of the tube 5 is lowered by the negative edge of the input pulse. This makes the anode current smaller. The Miller capacitor 7 is recharged via the amplifier tube 6. The output pulses are fed through the capacitor 8 to the deflection electrode of the counter tube.

Die durch den Eingangsimpuls dem Kondensator 1 zugeführte Ladung und die im Kondensator 7 auftretende Ladungsmenge sind gleich groß. Der Kondensator 7 erhält also durch jeden Eingangsimpuls gleicher Größe dieselbe Ladungsmenge zugeführt. Der Kondensator 7 enlädt sich über den Widerstand 9. Dabei tritt der bekannte NMer-Effekt auf. Durch die Rückkopplung ändert sich das Potential des Gitters 5 nur wenig. Der Kondensator 7 ist nach etwa 10 Mikrosekunden entladen.The charge supplied to the capacitor 1 by the input pulse and the amount of charge occurring in the capacitor 7 are equal. The capacitor 7 thus receives the same amount of charge supplied by each input pulse of the same size. The capacitor 7 discharges through the resistor 9. The known NMer effect occurs. Due to the feedback, the potential of the grid 5 changes only slightly. The capacitor 7 is discharged after about 10 microseconds.

Die dem Kondensator 8 übertragenen Impulse haben die für den Betrieb der Zählröhre erforderliche Form. Der Impulsanstieg von etwa 0,7 Nfikrosekunden auf etwa 14 Volt wird durch die Aufladung des Kondensators erreicht.The pulses transmitted to the capacitor 8 have the form required for the operation of the counter tube. The impulse rise from about 0.7 microseconds to about 14 volts is achieved by charging the capacitor.

Kommt innerhalb der Abklingzeit eines Impulses ein neuer Impuls auf den Eingangskondensator 1, so wird dem Kondensator 7 dieselbe Ladungsmenge zugeführt. Es erscheint also an 8 ein neuer Impulsanstieg. Die Ausgangsspannung nimmt dann durch den Miller-Effekt langsam ab. Es können so mehrere statistisch aufeinanderfolgende Impulse mit Abständen bis zu 10-6 Sekunden registriert werden. Am Ausgang erscheinen dann mehrere steile Impulsflanken, die sich auf den langsamen Rückflanken der vorhergehenden Sägezahnimpulse aufbauen.If a new pulse arrives at the input capacitor 1 within the decay time of a pulse, the same amount of charge is fed to the capacitor 7. So a new impulse rise appears at 8. The output voltage then slowly decreases due to the Miller effect. In this way, several statistically consecutive impulses with intervals of up to 10-6 seconds can be registered. Several steep pulse edges then appear at the output, which build up on the slow trailing edges of the previous sawtooth pulses.

In den bekannten Impulsformern verwendet man meist eine monostabile Kippstufe. Dabei sind Anstiegszeiten der Impulse von etwa einer Nfikrosekunde und Abfallzeiten von etwa 10 Mikrosekunden vorgesehen. Bringt ein neuer Eingangsimpuls während der Dauer des vorherigen Impulses die Stufe zum Kippen, so hat der Ausgangsimpuls keine genügende Größe, um die Zählröhre weiterzuschalten. Denn liefert die Kippstufe Impulse von etwa 14 Volt und ist die Ausgangsspannung bei Auftreffen eines neuen Impulses beispielsweise auf 10 Volt abgesunken, so hat der neue Ausgangsimpuls nur eine Größe von etwa 5 Volt, was nicht ausreicht, um die Zählröhre zu schaiten. Erst durch die erfindungsgemäße Schaltung wird es möglich, für jeden Eingangsimpuls einen Ausgangsimpuls konstanter Größe zu erhalten. Dadurch ist es möglich, die Impulsfolgezeit für statistische Impulse auf 10-6 Sekunden zu verkleinern.In the known pulse formers, a monostable multivibrator is usually used. Rise times of the pulses of about one microsecond and fall times of about 10 microseconds are provided. If a new input pulse causes the stage to tilt during the duration of the previous pulse, the output pulse is not large enough to switch the counter tube on. Because the flip-flop provides pulses of around 14 volts and if the output voltage has dropped to 10 volts when a new pulse hits, the new output pulse is only around 5 volts, which is not enough to switch the counter. Only through the circuit according to the invention is it possible to obtain an output pulse of constant magnitude for each input pulse. This makes it possible to reduce the pulse repetition time for statistical pulses to 10-6 seconds.

Claims

Circuit for generating sawtooth pulses for operating a decadic counter tube with high pulse rates, characterized by the combination of a known integration circuit consisting of a Miller integrator with cathode amplifier as a pulse shaper with an upstream, also known arrangement for differentiating the input pulses. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1050 462.