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Schaltungsanordnung zur Auslösung eines Impulses mit steiler Anstiegsflanke
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die es ermöglicht, durch Betätigen
eines mechanischen Schalters einen Impuls mit steiler Anstiegsflanke zu erzeugen.
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Solche Impulse werden als sogenannte Triggerimpulse zum Anstoßen von
rückgekoppelten Kippschaltungen oder zum Zünden von Kaltkathodenröhren benötigt.
Hierbei besteht im allgemeinen die Forderung, daß die Triggerimpulse nicht nur hinsichtlich
ihrer Amplitude, sondern auch hinsichtlich ihrer Dauer innerhalb vorgegebener Grenzen
liegen. Die Impulsdauer soll also nicht von der Geschwindigkeit der Schalterbetätigung
oder der Dauer des Kontaktschlusses abhängig sein. Dies könnte man in einfacher
Weise bekanntlich dadurch erreichen, daß man mit Hilfe des Schalters den Entladungsstromkreis
eines zuvor auf die gewünschte Spannung aufgeladenen Kondensators schließt.
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Bekanntlich können jedoch bei mechanischen Kontakten Störungen des
Kontaktschlusses durch Prellen und andere Effekte auftreten, mit der Folge, daß
die Anstiegsflanken der auf diese Weise erzeugten Impulse starke Amplitudenschwankungen
bzw. -einbrüche aufweisen. Für die Ansteuerung von Zählstufen, Registern u. dgl.
sind solche Impulse nicht brauchbar, da sie statt eines einzelnen Schaltvorganges
mehrere auslösen würden.
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Es ist bereits bekannt, diesen Mängeln dadurch zu begegnen, daß die
Entladung des Kondensators statt über den Schalter über eine Gasentladungsröhre
erfolgt. Der Schalter wird dann lediglich dazu benutzt, zur Auslösung des Entladevorganges
das Potential der Starterelektrode der Entladungsröhre kurzzeitig über den Zündspannungswert
hinaus zu erhöhen. Bei einer bekannten Schaltung ist der genannte Kondensator über
einen Ladewiderstand dauernd mit der Speisespannungsquelle verbunden; die Starterelektrode
liegt einerseits über einen Vorwiderstand an einem Potential, bei welchem eine Zündung
noch nicht erfolgen kann, andererseits kann sie zur Einleitung des Ent-Ladevorganges
über einen in Reihe mit dem Schalter liegenden Hilfskondensator mit der positiven
Klemme des erstgenannten Kondensators verbunden werden. Diese Schaltung hat den
Nachteil, daß der Aufladewiderstand relativ hochohmig sein muß, so daß sich lange
Aufladezeiten ergeben und die Erzeugung von rasch aufeinanderfolgenden Impulsen
nicht möglich ist. Der Aufladewiderstand muß so groß sein, daß nach dem Zünden der
Gasentladungsröhre und Entladen des Kondensators auf die Brennspannung die Gasentladung
mit Sicherheit erlischt. Würde nämlich zu diesem Zeitpunkt von der Speisestromquelle
über den Aufladewiderstand ein Strom fließen können, der größer ist als der minimale
Brennstrom der Röhre, so würde die Röhre weiter gezündet bleiben und ein bestimmungsgemäßes
Arbeiten der Schaltung nicht mehr möglich sein.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen
eines Impulses mit steiler Anstiegsflanke, welche ebenfalls eine Speisespannungsquelle,
einen Kondensator und eine durch einen Steuerschalter auslösbare Gasentladungsröhre
benutzt, jedoch so aufgebaut ist, daß der vorerwähnte Nachteil nicht auftreten kann.
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Dies wird dadurch erreicht, daß die Gasentladungsröhre, der Kondensator
und der Arbeitswiderstand in Reihe geschaltet an die Speisestromquelle angeschlossen
sind und daß der Steuerschalter als Umschalter ausgebildet ist, der in der Bereitschaftsstellung
den Kondensator niederohmig überbrückt, wobei die Starterelektrode auf einem Potential
liegt, bei welchem eine Zündung der Hauptentladungsstrecke nicht erfolgen kann,
und in der Auslösestellung einerseits den Kondensator freigibt und andererseits
die Starterelektrode über einen Widerstand an ein positives Potential der Schaltung
anschließt, so daß die Röhre zündet und der Kondensator sich über die Hauptentladungsstrecke
und den Arbeitswiderstand auflädt.
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Eine Schaltungsanordnung mit diesen Merkmalen kann wahlweise zur Abgabe
von positiven oder von negativen Impulsen eingerichtet werden. Eine bevorzugte,
zur Abgabe von positiven Impulsen geeignete Schaltungsanordnung ist so ausgebildet,
daß der Arbeitswiderstand an die Kathode, der Kondensator an
die
Anode der Röhre, und deren Starterelektrode Tiber einen Widerstand an einnegatives
Potential der Schaltung angeschlossen ist. Der Schalter bringt hierbei in der Bereitschaftsstellung
den anodenseitigen Anschluß des Kondensators mit dem positiven Pol der Stromquelle
und in Auslösestellung über einen Widerstand die Starterelektrode mit einem positiven
Potential in Verbindung.
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Soll die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Erzeugung von negativen
Impulsen eingerichtet werden, so wird vorzugsweise der Arbeitswiderstand an die
Anode und der Kondensator an die Kathode der Röhre angeschlossen und der Umschaltkontakt
des Schalters über einen Richtleiter mit der Kathode und über einen Widerstand oder
unmittelbar mit der Starterelektrode der Röhre verbunden. Der Umschaltkontakt stellt
dann in der Bereitschaftsstellung eine Verbindung zum negativen und in der Auslösestellung
eine Verbindung zum positiven Pol der Stromquelle her.
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Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele, an welchen die Wirkungsweise
der erfindungsgemäßen Schaltungen näher erläutert werden soll. Die Schaltung nach
Fig. 1 ist zur Abgabe positiver Impulse, jene nach Fig. 2 zur Abgabe negativer Impulse
eingerichtet.
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In der Schaltungsanordnung nach Fig.1 ist der Kondensator 1 an die
Anode und der Arbeitswiderstand 2 an die Kathode einer Gasentladungsröhre 3 angeschlossen.
Als Gasentladungsröhre wird im Rahmen der Erfindung vorzugsweise eine Glimmrelaisröhre
(Kaltkathodenröhre) verwendet, wenngleich der Erfindungsgedanke auch mit anderen
Gasentladungsröhren realisiert werden kann. Es ist ferner vorteilhaft, den Arbeitswiderstand
zur Abnahme der Ausgangsspannung mit einem regelbaren Abgriff zu versehen. Der von
der Anode abgewandte Anschluß des Kondensators 1 ist über eine Klemme 4 dauernd
mit dem positiven, der Arbeitswiderstand 2 über eine Klemme 6 mit dem negativen
Pol einer Speisestromquelle 5 verbunden. Letzterer dient für das Ausgangssignal,
welches zwischen Klemmen 7 und 8 abgenommen wird, als Bezugspotential. Die Starterelektrode
der Röhre 3 ist über einen hochohmigen Widerstand 9 mit dem Bezugspotential und
über einen Begrenzungswiderstand 10 mit dem Arbeitskontakt eines Steuerschalters
11 verbunden. Der Ruhekontakt des als Umschalter ausgebildeten Steuerschalters führt
über einen Entladewiderstand 12 zum anodenseitigen Anschluß des Kondensators. Sein
Umschaltkontakt ist an das positive Potential der Schaltung angeschlossen. Der Steuerschalter
kann z. B. als handbetätigte Taste ausgebildet oder durch Relaiskontakte gebildet
sein.
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In der Bereitschaftsstellung (Ruhestellung) des Schalters 11 wird
der Kondensator durch den Widerstand 12 überbrückt und, falls er zuvor aufgeladen
war, entladen. Die Starterelektrode liegt auf Kathodenpotential, so daß die Röhre
1 gesperrt ist. Wird nun der Schalter in seine Auslösestellung gebracht, so wird
durch das Öffnen des Ruhekontaktes der Kondensator 1 freigegeben und sodann über
den Spannungsteiler 9,10 beim Schließen des Arbeitskontaktes eine positive Spannung
an die Starterelektrode gelegt. Dadurch zündet die Hauptentladungsstrecke der Röhre,
so daß der Kondensator schließlich auf eine Spannung aufgeladen wird, die gleich
ist der Differenz zwischen der EMK der Stromquelle 5 und der Brennspannung der Hauptentladungsstrecke.
Während dieses Aufladevorganges tritt am Arbeitswiderstand 2 mit steiler Anstiegsflanke
ein dem Ladestrom proportionaler Spannungsabfall auf. Nachdem mit der ersten Kontaktberührung
die Zündung der Röhre 1 eingeleitet wurde, verläuft die weitere Aufladung des Kondensators
unabhängig vom weiteren Potentialverlauf an der Starterelektrode, so daß, wie angestrebt,
Kontaktprellungen auf die Form des an den Klemmen 7, 8 auftretenden Ausgangsimpulses
13 keinen Einfuß haben. Sobald der Schalter 11 in seine Ausgangsstellung zurückkehrt,
wird der Kondensator 1 über den Widerstand 12 entladen und damit wieder der Ausgangszustand
hergestellt.
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In der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung ist der Arbeitswiderstand
2 an die Anode und der Kondensator 1 an die Kathode der Glimmrelaisröhre 3 angeschlossen.
Der Abgriff des Arbeitswiderstandes ist mit der einen Ausgangsklemme 14 verbunden,
während die andere Ausgangsklemme 15 am positiven Pol der Stromquelle liegt, der
hier als Bezugspotential dient. Der Umschaltkontakt des Steuerschalters 11' ist
über einen Richtleiter 16 mit der Kathode und über einen Begrenzungswiderstand 10'
mit der Starterelektrode der Röhre verbunden. Der Ruhekontakt des Schalters führt
über einen Widerstand 12' und die Klemme 6 zum negativen, der Arbeitskontakt über
de Klemme 4 zum positiven Pol der Stromquelle 5.
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In der gezeichneten Bereitschaftsstellung des Schalters 11' wird der
Kondensator 1, wenn sein kathodenseitiger Belag vom vorausgehenden Ladezyklus her
positiv aufgeladen war, über den Richtleiter 16 und den Widerstand 12' entladen.
Eine Zündung der Hauptentladungsstrecke der Röhre 3 kann dabei nicht stattfinden,
da das Potential der Starterelektrode unterhalb der Starterzündspannung bleibt.
Durch Umlegen des Schalters 11' in die Auslösestellung wird die Überbrückung des
entladenen Kondensators 1 aufgehoben und beim Schließen des Arbeitskontaktes über
den Widerstand 10' positives Potential an die Starterelektrode gelegt, wobei der
Richtleiter 16 sich hochohmig verhält. Die Röhre zündet nun, und der Kondensator
1 wird, wie in der Schaltung nach Fig.1, aufgeladen. Dabei tritt an der Anode der
Röhre ein negativ gerichteter Spannungssprung auf, so daß an der Ausgangsklemme
14 ein negativer Ausgangsimpuls 17 zur Verfügung steht.
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Im Rahmen der Erfindung wäre es gegebenenfalls auch möglich, den bei
der Aufladung des Kondensators entstehenden Stromimpuls unmittelbar als solchen
auszunutzen. Ebenso versteht es sich von selbst, daß die Möglichkeiten zur Verwirklichung
der Erfindung durch die beiden beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht erschöpft
sind. So könnte z. B. in der Schaltung nach Fig.1 der Umschaltkontakt des Schalters
11 statt an den positiven Pol der Stromquelle an den Widerstand 12 angeschlossen
sein, ohne daß die grundsätzliche Wirkungsweise dieser Schaltung sich ändern würde.