DE1202321B

DE1202321B - Pulse generator with controllable polarity

Info

Publication number: DE1202321B
Application number: DEN23933A
Authority: DE
Inventors: Johan Cornelis Balder; Eeltje De Boer; Jan Te Winkel
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1962-10-29
Filing date: 1963-10-25
Publication date: 1965-10-07

Description

Impulserzeuger mit steuerbarer Polarität Die Erfindung betrifft einen Impulserzeuger, bei dem ein erstes Paar in Reihe geschalteter Tunneldioden, deren ungleichnamige Elektroden miteinander verbunden sind, gegenphasig durch eine Wechselspannung gespeist wird und zwischen dem Verbindungspunkt der Tunneldioden und einem Punkt konstanten Potentials, vorzugsweise Erdpotential, eine Induktivität angebracht ist.Controllable Polarity Pulse Generator The invention relates to a Pulse generator in which a first pair of tunnel diodes connected in series, whose dissimilar electrodes are connected to each other, in phase opposition by an alternating voltage is fed and between the connection point of the tunnel diodes and a point Constant potential, preferably ground potential, an inductance is attached.

Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt; sie hat die Eigenschaft, daß die Richtung des die Induktivität durchfließenden Stroms sich während gewisser Zeit behauptet, wenn die Speisespannung ganz oder teilweise weggefallen ist. Dieser Strom wird, wenn die Speisespannung wieder einen bestimmten Wert erreicht (also bei einem nächstfolgenden Impuls im Falle einer impulsförmigen Speisespannung), ein Ausgangssignal mit einer Polarität erzeugen, die der des ursprünglichen Ausgangssignals entgegengesetzt ist. Es stehen somit abwechselnd positive und negative Signale zur Verfügung. Es ist notwendig, daß die Zeitkonstante der Induktivität mit ihrem oder mit einem zugeordneten Widerstand größer ist als die Periode der Speisespannung.Such a circuit arrangement is known; she has the property that the direction of the current flowing through the inductance varies during certain Time claims when the supply voltage has completely or partially ceased to exist. This When the supply voltage reaches a certain value again (i.e. with a next following pulse in the case of a pulse-shaped supply voltage), produce an output signal with a polarity that is the same as that of the original output signal is opposite. There are thus alternating positive and negative signals Disposal. It is necessary that the time constant of the inductance with its or with an associated resistor is greater than the period of the supply voltage.

Die Erfindung bezweckt, diese Impulserzeugerschaltung für die Verwendung als Teil z. B. eines sogenannten Leseverstärkers für Impulsspeicher oder einer sogenannten Mehrheitslogikschaltung geeignet zu machen, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt der Tunneldioden mit dem Verbindungspunkt mindestens eines weiteren Paares in Reihe geschalteter Tunneldioden verbunden ist, deren ungleichnamige Elektroden miteinander verbunden sind und die gegenphasig durch eine Wechselspannung gespeist werden, deren Frequenz einen geraden Bruchteil, vorzugsweise die Hälfte, der Frequenz des Speisesignals des ersten Paares von Tunneldioden beträgt.The invention aims to make this pulse generator circuit suitable for use as part of z. B. a so-called sense amplifier for pulse memory or a so-called Make majority logic circuit suitable, and is characterized in that the connection point of the tunnel diodes with the connection point of at least one Another pair of tunnel diodes connected in series is connected, whose unlike Electrodes are connected to each other and are out of phase with an alternating voltage are fed, the frequency of which is an even fraction, preferably half, is the frequency of the feed signal of the first pair of tunnel diodes.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawings.

F i g. 1 zeigt einen Impulserzeuger nach der Erfindung als Teil eines Leseverstärkers; F i g. 2 zeigt Diagramme zur Erläuterung der Schaltungsanordnung nach F i g. 1, in denen wechselspannungsförmige Signale als Funktion der Zeit veranschaulicht sind; F i g. 3 zeigt einen Impulserzeuger nach der Erfindung als Teil einer Mehrheitslogikschaltung; F i g. 4 zeigt Diagramme zur Erläuterung der Schaltungsanordnung nach F i g. 3, in denen wechselspannungsförmige Signale als Funktion der Zeit veranschaulicht sind; F i g. 5 zeigt eine Mehrheitslogikschaltung mit einem Schaltelement nach F i g. 3; F i g. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Erzielen einer Spannung mit der doppelten Frequenz der zugeführten Spannung; F i g. 7 zeigt eine Abart eines Teiles der Schaltung nach den F i g. 1, 3 oder 6.F i g. Figure 1 shows a pulse generator according to the invention as part of a Sense amplifier; F i g. 2 shows diagrams to explain the circuit arrangement according to FIG. 1, which illustrates alternating voltage signals as a function of time are; F i g. Figure 3 shows a pulse generator according to the invention as part of a majority logic circuit; F i g. 4 shows diagrams to explain the circuit arrangement according to FIG. 3, in which AC voltage signals are illustrated as a function of time; F i g. 5 shows a majority logic circuit with a switching element according to FIG. 3; F i g. 6 shows a circuit arrangement for achieving a voltage of twice that Frequency of the applied voltage; F i g. Figure 7 shows a modification of part of the circuit according to the F i g. 1, 3 or 6.

In der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 wird das von der Quelle 1 stammende, wechselspannungsförmige Speisesignal, das vorzugsweise rechteckförmig ist, über den Gegentakttransformator 2, dessen Sekundärwicklung einen geerdeten Mittelabgriff 3 besitzt, an die Reihenschaltung der Tunneldioden 10 und 11 zugeführt.In the circuit arrangement according to FIG. 1, the AC voltage-shaped feed signal coming from the source 1, which is preferably square-wave, is fed to the series connection of the tunnel diodes 10 and 11 via the push-pull transformer 2, the secondary winding of which has a grounded center tap 3.

An dem Verbindungspunkt 4 der Tunneldioden 10 und 11, deren ungleichnamige Elektroden miteinander verbunden sind, wird eine Spannung mit der gleichen Polarität erzeugt wie die des von der Steuersignalquelle 16 stammenden, dem Verbindungspunkt 4 zugeführten Steuersignals. Die erzeugte Spannung erzeugt einen Strom i durch die Spule 20. Die Richtung dieses Stroms wird, infolge der Trägheit der Spule 20, während gewisser Zeit beibehalten. Der nach dem bzw. von dem Verbindungspunkt 4 fließende Strom i bedingt die Polarität des nächstfolgenden Spannungsimpulses. Es erscheinen somit abwechselnd positive und negative Spannungsimpulse an dem Verbindungspunkt 4, solange der Steuerstrom fehlt oder kleiner als i ist. Gemäß der Erfindung wird der Verbindungspunkt 4 mit dem Verbindungspunkt 5 der Tunneldioden 12 und 13 verbunden, deren ungleichnamige Elektroden miteinander verbunden sind und die gegenphasig aus einer Wechselspannungsquelle 8 über den Gegentakttransformator? gespeist werden, dessen Sekundärwicklung einen geerdeten Mittelabgriff 6 hat. Gemäß der Erfindung ist außerdem die Frequenz des Signals der Quelle 8 gleich der Hälfte der Frequenz des Signals der Quelle 1.At the connection point 4 of the tunnel diodes 10 and 11, whose electrodes of different names are connected to one another, a voltage is generated with the same polarity as that of the control signal which comes from the control signal source 16 and is supplied to the connection point 4. The generated voltage generates a current i through the coil 20. The direction of this current is maintained for a certain time due to the inertia of the coil 20. The current i flowing to or from the connection point 4 determines the polarity of the next following voltage pulse. Thus, alternating positive and negative voltage pulses appear at the connection point 4 as long as the control current is absent or less than i. According to the invention, the connection point 4 is connected to the connection point 5 of the tunnel diodes 12 and 13 whose electrodes of different names are connected to one another and which are in phase opposition from an alternating voltage source 8 via the push-pull transformer? are fed whose secondary winding has a grounded center tap 6. Furthermore, according to the invention, the frequency of the signal from source 8 is equal to half the frequency of the signal from source 1.

Die Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Positive bzw. negative Steuerimpulse 30 bzw. 31 (s. F i g. 2 A) der Steuersignalquelle 16 erzeugen positive bzw. negative Signale 32 bzw. 35 an dem Verbindungspunkt 4, denen, wie vorstehend erwähnt, negative bzw. positive Impulse 33 bzw. 36 folgen. Die Erscheinung aufeinanderfolgender Impulse erfolgt im Rhythmus der Impulse 18 (s. F i g. 2 A) der Speisespannungsquelle 1. Die Speisespannungsquelle 8 liefert Impulse 28 (s. F i g. 2 C) mit einer Frequenz gleich der Hälfte der der Impulse aus der Quelle 1. Die erstgenannten Impulse haben vorzugsweise eine größere Breite als die zuletzt genannten, und vorzugsweise fangen sie nicht gleichzeitig mit letzteren an. Obgleich die Impulse 33 (s. F i g. 2B) infolgedessen in dem Zeitintervall erzeugt werden, in dem die von den Impulsen 32 erzeugten positiven Impulse 40 über der Belastung 17 entstehen, werden die Impulse 40 nicht von den Impulsen 33 beeinflußt, da die Signale 32 und 33 gegenüber den Speisesignalen der Quelle 8 gering sind.The circuit arrangement works as follows: positive or negative Control pulses 30 and 31 (see FIG. 2A) of the control signal source 16 generate positive ones and negative signals 32 and 35, respectively, at junction 4, those as above mentioned, negative and positive pulses 33 and 36 respectively follow. The appearance of successive The pulse takes place in the rhythm of the pulses 18 (see FIG. 2 A) of the supply voltage source 1. The supply voltage source 8 supplies pulses 28 (see FIG. 2 C) with a frequency equal to half of the pulses from source 1. Have the first-mentioned pulses preferably a greater width than the latter, and preferably catch do not apply them at the same time as the latter. Although the pulses 33 (see Fig. 2B) are consequently generated in the time interval in which the pulses 32 generated positive pulses 40 arise over the load 17, the pulses 40 is not influenced by the pulses 33, since the signals 32 and 33 compared to the Feed signals from the source 8 are low.

Wird ein negativer Steuerimpuls 31 von der Steuersignalquelle 16 abgeleitet, so entsteht ein negativer Impuls 41 entsprechend der Erzeugung des Impulses 40, welcher Impuls 41 auch ausgelesen werden kann.If a negative control pulse 31 is derived from the control signal source 16, this creates a negative pulse 41 corresponding to the generation of pulse 40, which pulse 41 can also be read out.

Der Vorteil dieser- Schaltungsanordnung besteht darin, daß durch ein verhältnismäßig geringes, kurzzeitiges Steuersignal 30 bzw. 31 ein großes, langedauerndes Signal 40 bzw. 41 ausgelesen werden kann.The advantage of this circuit arrangement is that by a relatively low, short-term control signal 30 or 31, a large, long-lasting one Signal 40 or 41 can be read out.

Der Widerstand 15 dient, ähnlich wie der Zeitunterschied zwischen dem Anfang der Speisesignale der Quellen 1 und 8, dazu, die beiden Paare von Tunneldioden weitestgehend gegeneinander zu entkoppeln. Dieser Zeitunterschied beträgt vorzugsweise weniger als ein Drittel der Periode der Speisespannung der Quelle 1.The resistor 15 is used, similar to the time difference between the beginning of the feed signals from sources 1 and 8, plus the two pairs of tunnel diodes as far as possible to decouple from each other. This time difference is preferably less than a third of the period of the supply voltage of source 1.

Es ist selbstverständlich, daß der Widerstand 21 der Verlustwiderstand der Spule 20 sein kann.It goes without saying that the resistor 21 is the loss resistance the coil 20 can be.

In einem Ausführungsbeispiel waren 10, 11, 12 und 13 Germanium-Tunneldioden eines experimentiellen Typs mit einem Spitzenstrom 1p von 5 mA, einer Spitzenspannung V" von 50 mV, einem Talstrom 1D von 0,5 mA und einer Talspannung VD von 350 mV. Die Quelle 8 lieferte Impulse mit einer Breite von 5 nanosee und mit einer Wiederholungsfrequenz von 100 MHz. Die Quelle 1 lieferte Impulse mit einer Breite von 2,5 nanosee und einer Wiederholungsfrequenz von 200 MHz. Die Widerstände 15 und 21 hatten Werte von 200 bzw. 10 Ohm. Die Induktivität 20 hatte einen Wert von 0,1 gH. Ein Steuerimpuls von 10 EtA der Steuersignalquelle 16 ermöglichte, Signale von 200 mV auszulesen.In one embodiment, 10, 11, 12 and 13 were germanium tunnel diodes of an experimental type with a peak current 1p of 5 mA, a peak voltage V "of 50 mV, a valley current 1D of 0.5 mA, and a valley voltage VD of 350 mV Source 8 provided pulses with a width of 5 nanosee and with a repetition frequency of 100 MHz. Source 1 provided pulses with a width of 2.5 nanosee and a repetition frequency of 200 MHz. Resistors 15 and 21 had values of 200 and 10, respectively The inductance 20 had a value of 0.1 gH. A control pulse of 10 EtA from the control signal source 16 made it possible to read out signals of 200 mV.

F i g. 3 zeigt drei Paare von Tunneldioden Al, A2, B1, B2 und Cl, C2. Die Tunneldioden jedes Paares sind durch ungleichnamige Elektroden miteinander verbunden. Die Speisespannungen der Paare Al, A2 und Cl, C2 sind 120° gegeneinander in der Phase verschoben, um unerwünschte Rückkopplung der Ausgangsklemme 51 auf die Eingangsklemme 50 zu verhüten. Einfachheitshalber sind die impulsförmigen Speisespannungen in F i g. 3 in Form von Blöcken bei den nicht verbundenen Elektroden der Tunnel-; dioden angedeutet. Außer der Phasenverschiebung zwischen den Speisespannungen liegen noch Unterschiede darin, daß die Länge der Speiseimpulse der Paare Al, Az und Cl, C2 größer ist als die des Paares Bi, B2 und daß die Frequenz der Speisespannungen der erstgenannten Paare die Hälfte der Frequenz der Speisespannung des zuletzt genannten Paares ist.F i g. 3 shows three pairs of tunnel diodes Al, A2, B1, B2 and Cl, C2. The tunnel diodes of each pair are connected to one another by dissimilar electrodes tied together. The supply voltages of the pairs Al, A2 and Cl, C2 are 120 ° to each other shifted in phase to eliminate unwanted feedback from output terminal 51 to prevent input terminal 50. For the sake of simplicity, the pulse-shaped supply voltages are in Fig. 3 in the form of blocks at the unconnected electrodes of the tunnel; diodes indicated. Apart from the phase shift between the supply voltages there are still differences in that the length of the feed pulses of the pairs Al, Az and Cl, C2 is greater than that of the pair Bi, B2 and that the frequency of the supply voltages of the former pairs half the frequency of the supply voltage of the latter Couple is.

Die Dauer der Impulse A bzw. C der Speisespannungen für das Paar A1, A2 bzw. Cl, C2 ist gleich und so groß (s. F i g. 4), daß die Impulse A und die Impulse B' (für das Paar B1, B2) in der Zeit ganz oder teilweise zusammenfallen, während die Impulse B" (für das Paar B1, B.,) in der Zeit teilweise mit einem Teil der Impulse C zusammenfallen.The duration of the pulses A or C of the supply voltages for pair A1, A2 or C1, C2 is the same and so large (see FIG. 4) that the pulses A and the pulses B '(for the pair B1, B2) coincide in whole or in part while the pulses B "(for the pair B1, B.,) in time partially with a part of the pulses C coincide.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist folgende: Gelangt an die Eingangsklemme 50 ein positives Steuersignal, so wird dieses infolge des Zusammenfallens der Impulse B' mit einem Teil der Impulse A über das Paar B1, B2 an die Reihenschaltung der Spule 20 und des Widerstandes 21 zwischen dem Verbindungspunkt 52 und Erdpotential weitergeleitet. Die Spule 20 sorgt dafür, daß nach Beendigung des Impulses B' ein negativer Strom dem Verbindungspunkt 52 zufließt. Gemeinsam mit dem Speiseimpuls B" liefert dieser negative Strom einen geringen negativen Impuls an den Verbindungspunkt der Tunneldiode Cl und C2. Da die Impulse C und B" sich überlappen, steht ein großer negativer Impuls an der Ausgangsklemme 51 zur Verfügung.The mode of operation of the circuit arrangement is as follows: Arrived the input terminal 50 has a positive control signal, this becomes as a result of the coincidence of the pulses B 'with a part of the pulses A via the pair B1, B2 to the series circuit the coil 20 and the resistor 21 between the connection point 52 and ground potential forwarded. The coil 20 ensures that after the end of the pulse B 'a negative current flows to the connection point 52. Together with the feeding impulse B ", this negative current delivers a small negative pulse to the connection point the tunnel diode Cl and C2. Since the pulses C and B ″ overlap, there is a large one negative pulse is available at output terminal 51.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 3 kann in einer Mehrheitslogikschaltung untergebracht werden. Die Mehrheitslogikschaltung hat die Eigenschaft, daß bei einer ungeraden Anzahl von Eingangssignalen an einem Element der Schaltung die größere Anzahl mit der gleichen Polarität entscheidet, welche Polarität das von dem Element gelieferte Ausgangssignal haben wird.The circuit arrangement according to FIG. 3 can be in a majority logic circuit be accommodated. The majority logic circuit has the property that with a odd number of input signals at an element of the circuit the greater Number with the same polarity decides which polarity that of the element will have delivered output signal.

F i g. 5 zeigt eine solche Schaltungsanordnung. Jedes Paar von Tunneldioden ist einfachheitshalber durch einen Kreis angedeutet. Die Speisung der Paare 70, 71 und 72 erfolgt durch Impulse der Form A (F i g. 4), die der Paare 73 bis 77 durch Impulse der Form B' und B" und die des Paares 78 durch Impulse der Form C. Die Reihenschaltung der Spule 20 und des Widerstandes 21 an dem Verbindungspunkt des Diodenpaares 73 ruft wieder eine Umkehrung hervor.F i g. 5 shows such a circuit arrangement. Any pair of tunnel diodes is indicated by a circle for the sake of simplicity. Feeding Couples 70, 71 and 72 is effected by pulses of the form A (FIG. 4), those of the pairs 73 to 77 by Pulses of the form B 'and B "and those of the pair 78 by pulses of the form C. The series connection the coil 20 and the resistor 21 at the junction of the diode pair 73 again causes a reversal.

Die für die Paare 10, 11 (F i g. 1), B1, B2 (F i g. 3) und 73 bis 77 (F i g. 5) erforderliche Speisespannung mit einer Frequenz gleich dem Doppelten der Frequenz für die anderen Paare der Tunneldioden in diesen Figuren kann z. B. mittels der Schaltung nach F i g. 6 erhalten werden. Führt man aus der Quelle 80, welche die letztgenannten anderen Paare speisen kann, eine Wechselspannung über den Gegentakttransformator 81 gegenphasig der Reihenschaltung der Tunneldioden 82 und 83 zu, die durch gleichnamige Elektroden miteinander verbunden sind, so kann einem Widerstand 86 zwischen dem Verbindungspunkt 85 und Erdpotential eine Wechselspannung mit der doppelten Frequenz des Signals der Quelle 80 entnommen werden.The for pairs 10, 11 (Fig. 1), B1, B2 (Fig. 3) and 73 to 77 (Fig. 5) required supply voltage with a frequency equal to twice that the frequency for the other pairs of tunnel diodes in these figures can e.g. B. by means of the circuit according to FIG. 6 can be obtained. If one leads from the source 80, which can feed the last-mentioned other pairs, an alternating voltage the push-pull transformer 81 in phase opposition to the series connection of the tunnel diodes 82 and 83 to, which are connected to one another by electrodes of the same name, so can a resistor 86 between the connection point 85 and ground potential, an alternating voltage at twice the frequency of the signal from the source 80.

Das gleiche Resultat wird erzielt, wenn jede der Dioden 82 und 83 durch die Reihenschaltung von zwei Tunneldioden 90 und 91 (F i g. 7) ersetzt wird, die durch gleichnamige Elektroden miteinander verbunden sind. Wird der Widerstand 86 in dieser Schaltung durch eine Induktivität oder die Reihenschaltung einer Induktivität (20 in den F i g. 1, 3 und 5) und eines Widerstandes (21 in den F i g. 1, 3 und 5) ersetzt, so wird erreicht, daß nicht nur Frequenzverdopplung, sondern auch eine abwechselnde Erzeugung von positiven und negativen Impulsen eintritt. Die Reihenschaltung der Tunneldioden 90 und 91 ersetzt dabei jede der Dioden 10 und 11 (F i g. 1), B1, & (F i g. 3) oder 73 bis 77 (F i g. 5).The same result is achieved if each of the diodes 82 and 83 is replaced by the series connection of two tunnel diodes 90 and 91 (FIG. 7) which are connected to one another by electrodes of the same name. If the resistor 86 in this circuit is replaced by an inductor or the series connection of an inductor (20 in FIGS. 1, 3 and 5) and a resistor (21 in FIGS. 1, 3 and 5), then achieves that not only frequency doubling, but also an alternating generation of positive and negative pulses occurs. The series connection of the tunnel diodes 90 and 91 replaces each of the diodes 10 and 11 (FIG. 1), B1, & (FIG. 3) or 73 to 77 (FIG. 5).

Claims

Claims: 1. Pulse generator with controllable polarity, at which a first pair of tunnel diodes connected in series, whose unlike ones Electrodes are connected to each other, fed in phase opposition by an alternating voltage and is constant between the connection point of the tunnel diodes and a point Potential, preferably earth potential, an inductance is attached, thereby characterized in that said connection point with the connection point at least Another pair of tunnel diodes connected in series is connected, whose unlike Electrodes are connected to each other and are out of phase with an alternating voltage are fed, the frequency of which is an even fraction, preferably half, is the frequency of the feed signal of the first pair of tunnel diodes.

2. Pulse generator according to claim 1, characterized in that the supply voltage for the first pair of tunnel diodes and those for the other pair or for the other pairs, at different Points in time begin which points in time are less than a third of the period of the Supply voltage for the first pair of tunnel diodes are different from each other.

3. Pulse generator according to claim 2, characterized in that a phase shift of 120 ° between the supply voltages of the other pairs.

4. Pulse generator according to one of the preceding claims, characterized in that the frequencies of the supply voltages of successive pairs of tunnel diodes by a factor 2 are different from each other.

5. Pulse generator according to one of the preceding Claims, characterized in that the supply voltage of the other pair or of the other pairs of tunnel diodes is taken from an impedance that is between one Point of constant potential, preferably ground potential, and that by an alternating voltage out of phase fed series connection of two tunnel diodes is connected, the are connected by electrodes of the same name.

6. pulse generator according to claim 5, characterized in that each of the pairs is connected by electrodes of the same name Tunnel diodes is replaced by the series connection of two tunnel diodes, which are replaced by electrodes of the same name are connected.

7. pulse generator according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that each of the tunnel diodes of the first pair through the series connection of two tunnel diodes is replaced by electrodes of the same name are connected to each other.