DE1245415B

DE1245415B - Square-wave generator based on the blocking oscillator principle to generate pulses of the same half-cycle duration and steep edge

Info

Publication number: DE1245415B
Application number: DE1965S0095542
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Anton Kammerl
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-02-19
Filing date: 1965-02-19
Publication date: 1967-07-27

Description

Rechteckgenerator nach dem Sperrschwingerprinzip zum Erzeugen von Impulsen gleicher Halbperiodendauer und großer Flankensteilheit Die Erfindung bezieht sich auf einen Rechteckgenerator nach dem Sperrschwingerprinzip zum Erzeugen von Impulsen gleicher Halbperiodendauer und großer Flankensteilheit mit mindestens einem Halbleiterverstärkerelement und einem Übertrager, dessen erste Wicklung im Ausgangskreis und dessen zweite Wicklung im Steuerkreis des Verstärkerelementes in positiver Rückkopplung zur ersten Wicklung angeordnet ist.Square-wave generator based on the blocking oscillator principle to generate Pulses of equal half-cycle duration and steep edge steepness The invention relates relies on a square wave generator based on the blocking oscillator principle to generate Pulses of the same half-cycle duration and steep slope with at least one Semiconductor amplifier element and a transformer, the first winding of which is in the output circuit and its second winding in the control circuit of the amplifier element in positive feedback is arranged for the first winding.

Es ist in der Fernmeldetechnik bekannt, für das Erzeugen von Rechteckimpulsen Transistorschaltungen mit einem Übertrager, auf dem mindestens eine Rückkopplungswicklung aufgebracht ist, zu verwenden. Damit aber beim Übergang vom Leit- in den Sperrzustand die in der Schaltung verwendeten Transistoren durch die im Kollektorstromkreis auftretende hohe Induktionsspannung nicht zerstört werden können, müssen diese Übertrager dann auch noch mit mindestens einer Dämpfungs- oder Begrenzerwicklung ausgerüstet sein, d. h. der Übertrager benötigt außer der Primär-, Sekundär- und Rückkopplungswicklung auch noch eine Begrenzerwicklung. Diese vier Wicklungen machen nun die Übertrager verhältnismäßig unhandlich und teuer. Außerdem bringt es fabrikationstechnisch einige Schwierigkeiten mit sich, da innerhalb der Schaltung des Rechteckgenerators allein für den Übertrager mindestens acht Anschlußpunkte bereitgestellt werden müssen.It is known in telecommunications for generating square-wave pulses Transistor circuits with a transformer on which at least one feedback winding is applied to use. However, this also applies to the transition from the master to the blocked state the transistors used in the circuit through those occurring in the collector circuit high induction voltage cannot be destroyed, these transformers then have to be used also be equipped with at least one damping or limiter winding, d. H. the transformer needs the primary, secondary and feedback winding as well also a limiter winding. These four windings now make the transformers relatively unwieldy and expensive. In addition, it brings some manufacturing technology Difficulties with it, because within the circuit of the square wave generator alone at least eight connection points must be provided for the transformer.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einem Rechteckgenerator der geschilderten Art den Bedarf an Wicklungen zu reduzieren. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von dem Gedanken aus, die Rückkopplungswicklung zweifach auszunutzen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zweite Wicklung mit positiver Rückkopplung nur während der einen Halbperiodendauer in an sich bekannter Weise zur Rückkopplung von Energie aus dem Ausgangs- in den Steuerkreis dient, und daß die Enden der Rückkopplungswicklung über Dioden mit den beiden Betriebsspannungsklemmen verbunden sind, wobei jede Diode eine solche Polung aufweist, daß sie für die während der Rückkopplung entstehende Stromrichtung sperrend wirkt.The invention is now based on the object of a square-wave generator of the type described to reduce the need for windings. To solve this The object of the invention is based on the idea of doubling the feedback winding to take advantage of. According to the invention, this object is achieved in that the second Winding with positive feedback only during one half-cycle in on known way for the feedback of energy from the output in the control circuit serves, and that the ends of the feedback winding via diodes to the two operating voltage terminals are connected, each diode having such a polarity that it is used for the during the direction of current generated by the feedback has a blocking effect.

Auf diese Weise ist es gemäß der Erfindung erreichbar, auf dem Übertrager jeweils eine Wicklung, nämlich die Begrenzerwicklung einzusparen. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß die Steilheit der Impulsflanken erhöht wird.In this way, according to the invention, it is achievable on the transmitter save one winding, namely the limiter winding. The inventive Circuit arrangement also has the advantage that the steepness of the Pulse edges is increased.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung eines Transistorsperrschwingers mit einem Magnetkern kannt. Dabei wird zum Schutz der Basis des Transistors zwischen dieser und einem Pol der Spannungsquelle eine Diode eingeschaltet. Dadurch werden jedoch lediglich Überspannungen an der Steuerelektrode abgeleitet.It is already a circuit arrangement of a transistor blocking oscillator knows with a magnetic core. It is used to protect the base of the transistor between this and one pole of the voltage source switched on a diode. This will be however, only overvoltages derived from the control electrode.

Zur Durchführung der Erfindung kann parallel zur Steuerstrecke des Transistors und parallel zum Anschwingwiderstand je eine Diode angeordnet sein und jede Diode eine solche Polung aufweisen, daß sie für die während der Rückkopplung entstehende Stromrichtung sperrend wirkt.To carry out the invention, parallel to the control path of the Transistor and be arranged parallel to the build-up resistor and a diode each Each diode has such a polarity that it is suitable for during the feedback resulting current direction has a blocking effect.

Auf diese Weise ist es gemäß der Erfindung erreichbar, verhältnismäßig sehr hohe Rückkopplungsspannungen zuzulassen und damit eine große Flankensteilheit zu erreichen, da diese Rückkopplungsspannungen während der ersten Halbwelle durch die Dioden praktisch genommen gegenüber der anderen Schaltung abgesperrt sind.In this way, according to the invention, it is achievable, proportionately allow very high feedback voltages and thus a large edge steepness to achieve, as these feedback voltages through during the first half-wave the diodes are practically blocked from the other circuit.

Mit besonderem Vorteil kann im Rahmen der Erfindung ein Übertrager verwendet werden, der mit einer Rückkopplungswicklung ausgerüstet ist und über einen Magnetkern verfügt, der das magnetische Sättigungsgebiet bereits erreicht, bevor der Transistor sein Sättigungsstromgebiet erreicht hat.A transformer can be particularly advantageous within the scope of the invention can be used, which is equipped with a feedback winding and via a Magnetic core, which has already reached the magnetic saturation area before the transistor has reached its saturation current region.

Diese Durchführungsart gestattet es, ohne besondere Schaltmittel, z. B. RC-Glieder, für die zeitliche Begrenzung der ersten Halbwelle des abzugebenden Rechteckimpulses auszukommen, weil bei einem solchen Übertrager die Rückkopplungsspannung gleich Null wird, wenn die Sättigungsinduktion erreicht ist.This type of implementation allows, without special switching means, z. B. RC elements, for the time limitation of the first half-wave of the to be delivered Rectangular pulse get along because with such a transformer the feedback voltage becomes zero when the saturation induction is reached.

Die zweite Halbwelle des abzugebenden Rechteckimpulses kann im Rahmen der Erfindung durch die in dem Übertrager während der ersten Halbwelle gespeicherten magnetischen Energie bestimmt werden.The second half-wave of the square pulse to be emitted can be in the frame of the invention by the stored in the transmitter during the first half-wave magnetic energy can be determined.

Eine besonders gute Symmetrie der beiden Halbwellen kann mit einer gemäß der Erfindung aufgebauten Schaltung dadurch erreicht werden, daß die dem Anschwingwiderstand und der Steuerstrecke des Transistors jeweils parallelgeschaltete Diode in ihrem Durchlaßwiderstand so gewählt ist, daß die Summe beider Durchlaßwiderstände dem während der ersten Halbwelle wirksamen Durchlaßwiderstand der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors entspricht.A particularly good symmetry of the two half-waves can be achieved with a constructed according to the invention Circuit can be achieved by that the oscillating resistor and the control path of the transistor are each connected in parallel Diode is chosen in its forward resistance so that the sum of both forward resistances the forward resistance of the emitter-collector path effective during the first half-wave of the transistor.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus dem an Hand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel hervor.Details of the invention go from that described with reference to the drawing Embodiment emerges.

In der Zeichnung ist ein Rechteckimpulsgenerator dargestellt, der im wesentlichen aus einem Transistor Ts und einem Übertrager Ü besteht. Der übertrager verfügt über die Wicklungen 1, 2 und 3. Die Wicklung l dient zur Abgabe der gewünschten Impulse, die Wicklung 2 ist in den Kollektorstromkreis des Transistors Ts eingeschaltet und die Wicklung 3 dient als Rückkopplungswicklung. Sie ist in den Emitter-Basis-Stromkreis des Transistors Ts eingeschaltet.In the drawing, a square pulse generator is shown, the consists essentially of a transistor Ts and a transformer Ü. The transmitter has the windings 1, 2 and 3. The winding l is used to deliver the desired Pulses, the winding 2 is switched into the collector circuit of the transistor Ts and the winding 3 serves as a feedback winding. It's in the emitter-base circuit of the transistor Ts turned on.

Gemäß der Erfindung sind sowohl parallel zur Emitter-Basis-Strecke des Transistors Ts als auch parallel zum Anschwingwiderstand R je eine Diode D 1 und D 2 angeordnet. Die Dioden D 1 und D 2 weisen eine solche Polung auf, daß sie für die während der Rückkopplung entstehende Stromrichtung sperrend wirken. According to the invention, a diode D 1 and D 2 are arranged both parallel to the emitter-base path of the transistor Ts and parallel to the build-up resistor R. The diodes D 1 and D 2 have such a polarity that they have a blocking effect on the direction of the current produced during the feedback.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist im einzelnen wie folgt: Beim Anlegen der Versorgungsspannung fließt zunächst ein Emitter-Basis-Strom von Null über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors Ts, die Wicklung 3 des Übertragers Ü und den Anschwingwiderstand R nach - U. Im Rahmen der Erfindung kann als Anschwingwiderstand auch der Sperrwiderstand der Diode D 1 benutzt werden. Der Emitter-Basis-Strom steigt infolge der Induktivität der Wicklung 3 nur verzögert, und zwar nach einer e-Funktion, an und öffnet zu einem bestimmten Zeitpunkt den Transistor Ts, d. h., der Transistor wird dann leitend. Gleichzeitig mit dem Leitendwerden des Transistors Ts setzt auch der Rückkopplungsvorgang ein, durch den über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors Ts und die Rückkopplungswicklung 3 in diesem Beispiel der Kondensator C auf die Spannung 2 U aufgeladen wird. Mit dem Leitendwerden des Transistors Ts fließt dann auch ein Kollektorstrom, der durch die positive Rückkopplung zwischen den Wicklungen 2 und 3 des Übertragers Ü sehr schnell seinen Höchstwert erreicht.The mode of operation of the circuit is as follows: When applying the supply voltage initially flows a zero-emitter-base current through the Emitter-base path of the transistor Ts, the winding 3 of the transformer Ü and the Build-up resistance R to - U. In the context of the invention, a build-up resistance the blocking resistance of the diode D 1 can also be used. The emitter-base current increases due to the inductance of the winding 3 only delayed, namely according to an exponential function, on and at a certain point in time opens the transistor Ts, i. i.e., the transistor then becomes conductive. Simultaneously with the turning on of the transistor Ts also sets the feedback process, through the emitter-base path of the transistor Ts and the feedback winding 3 in this example the capacitor C to the Voltage 2 U is charged. When the transistor Ts becomes conductive, then flows also a collector current created by the positive feedback between the windings 2 and 3 of the transformer Ü reached its maximum value very quickly.

Im Ausführungsbeispiel ist der Übertrager Ü mit einem Magnetkern ausgestattet, der magnetisch bereits gesättigt ist, bevor der Transistor Ts seinen maximalen Kollektorstrom abgeben kann. Sobald diese magnetische Sättigungsgrenze des Übertragers erreicht ist, steigt der Strom im Kollektorkreis plötzlich stark an, da von nun an die Wicklungen des Übertragers nur wie ohmsche Widerstände wirken und keine Induktivität mehr besitzen. Dadurch wird, wie bereits ausgeführt wurde, die Rückkopplungsspannung in der Rückkopplungswicklung 3 gleich Null und der inzwischen aufgeladene Kondensator C kann sich über die Rückkopplungswicklung 3 und die Diode D 2 entladen. Der dabei an dem Durchlaßwiderstand der Diode D 2 auftretende Spannungsabfall sperrt den Transistor Ts.In the exemplary embodiment, the transformer U is equipped with a magnetic core which is already magnetically saturated before the transistor Ts can deliver its maximum collector current. As soon as this magnetic saturation limit of the transformer is reached, the current in the collector circuit suddenly rises sharply, since from now on the windings of the transformer only act like ohmic resistances and no longer have any inductance. As a result, as already explained, the feedback voltage in the feedback winding 3 is equal to zero and the capacitor C, which has been charged in the meantime, can discharge via the feedback winding 3 and the diode D 2. The voltage drop occurring at the forward resistance of the diode D 2 blocks the transistor Ts.

Durch den Wechsel vom Leit- in den Sperrzustand bewirkt die Induktivität des Übertragers Ü am Kol-Lektor des Transistors Ts, der als Punkt »A« in der Figur bezeichnet ist, eine negative und an dem mit »B« bezeichneten Punkt der Wicklung 3 eine positive Spannung. Diese positive Spannung in der Rückkopplungswicklung 3 kann sich über die Dioden D 1 und D 2 zur Versorgungsspannung hin ausgleichen und hält mit dem an der Diode D 2 auftretenden Spannungsabfall den Transistor Ts weiterhin gesperrt. Gleichzeitig ist bei diesem Ausgleichsvorgang durch die induktive Kopplung zwischen den Wicklungen 2 und 3 auch die am Kollektor auftretende Induktionsspannung begrenzt. Durch die Kopplung der Wicklung 3 mit der Wicklung 1 wird während des Ausgleichs- oder Begrenzungsvorganges die gesamte in der Wicklung 3 gespeicherte magnetische Energie als zweite Halbwelle abgegeben.As a result of the change from the conducting to the blocking state, the inductance of the transformer U at the Kol-Lektor of the transistor Ts, which is designated as point "A" in the figure, has a negative effect and at the point marked "B" of the winding 3 a positive voltage. This positive voltage in the feedback winding 3 can compensate for the supply voltage via the diodes D 1 and D 2 and keeps the transistor Ts blocked with the voltage drop occurring at the diode D 2. At the same time, the inductive coupling between windings 2 and 3 also limits the induced voltage occurring at the collector during this equalization process. By coupling the winding 3 to the winding 1, the entire magnetic energy stored in the winding 3 is emitted as a second half-wave during the balancing or limiting process.

Da bei einer gemäß der Erfindung aufgebauten Schaltung die Rückkopplungswicklung beim übergang vom Leit- zum Sperrzustand begrenzend wirkt, können bei ihr auch größere Rückkopplungsspannungen zugelassen werden, durch die dann der Transistor sehr schnell in den Leit- und in den Sperrzustand umgesteuert wird.Since in a circuit constructed according to the invention, the feedback winding has a limiting effect on the transition from the leading to the blocked state, larger ones can also be used Feedback voltages are allowed through which then the transistor very quickly is reversed into the master and locked state.

Die Erfindung ist nicht allein auf das in dieser Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann im Rahmen der Erfindung auch mit mehreren Transistoren, anderen Begrenzungsmitteln und anderen die Länge einer Halbwelle bestimmenden Schaltmitteln, z. B. RC-Gliedern, verwirklicht werden.The invention is not limited to that shown in this drawing Embodiment limited, but can within the scope of the invention with several Transistors, other limiting means and other determining the length of a half-wave Switching means, e.g. B. RC elements can be realized.

Claims

Claims: 1. Square-wave generator according to the blocking oscillator principle for generating pulses of the same half-cycle duration and large edge steepness with at least one semiconductor amplifier element and a transformer, the first winding of which is arranged in the output circuit and the second winding of which is arranged in the control circuit of the amplifier element in positive feedback to the first winding, characterized in, that the second winding (3) with positive feedback is only used during one half-cycle in a known manner to feed back energy from the output into the control circuit, and that the ends of the feedback winding (3) via diodes (D 1, D 2 ) are connected to the two operating voltage terminals, each diode having such a polarity; that it has a blocking effect on the current direction occurring during the feedback.

2. Square-wave generator according to claim 1, characterized in that a diode (D 1, D 2) is arranged parallel to the control path of the transistor (Ts) and parallel to the build-up resistor (R) and each diode has a polarity such that it is suitable for The direction of current generated during the feedback has a blocking effect.

3. Square wave generator according to claim 1, characterized in that the feedback winding (3) on a transformer (Ü) arranged and the transformer (Ü) itself is equipped with a magnetic core that the magnetic saturation region has already been reached before the transistor reaches its saturation current region has reached.

4. Square-wave generator according to claim 1, characterized in that that the second half-cycle duration by the in the transformer during the first Half-wave stored magnetic energy is determined.

5. Square-wave generator according to claim 2, characterized in that the on-state resistance of the diode connected in parallel to the oscillation resistance and the control path of the transistor is chosen so that the sum of the two on-resistance values corresponds to the on-resistance of the emitter-collector path of the transistor which is effective during the first half-cycle is equivalent to. Considered publications: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 111 242, 1169509.