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Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Rechteckimpulsfolge mit linearem
Anstieg der Amplitude Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung
von Rechteckimpulsfolgen mit linear ansteigender Amplitude.
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Derartige Impulsfolgen können beispielsweise bei der Aufnahme von
Hysteresekurven von magnetischen Werkstoffen Verwendung finden. Hierbei ist besonders
an ein Prüfverfahren gedacht, wie es in dem Aufsatz von Endres und Apfel, »Der Ferritkern
in der Speichertechnik«, veröffentlicht in der Zeitschrift »Der Fernmeldeingenieur«,
17, Heft 5, 1963, beschrieben ist.
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Bei dieser Meßmethode kommt es vor allem darauf an. daß die Einzelimpulse
eine konstante Amplitude aufweisen. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es in
vorteilhafter Weise möglich, diese Forderung sehr genau einzuhalten.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert.
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F i g. 1. zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung,
F i g. 2 den zeitlichen Verlauf der Spannung an einigen Punkten der Schaltung.
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Die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 weist einen ersten Transistor
T1 auf, der über einen Emitterwiderstand R 4 mit Bezugspotential 0 V verbunden ist.
Die Basis des Transistors T1 erhält ihre Vorspannung über einen Spannungsteiler,
bestehend aus einem Widerstand R 3 und einer Diodengruppe D 2, die den Transistor
dauernd leitend hält. Der Kollektor des Transistors T1 ist mit der einen Belegung
eines Kondensators C verbunden, dessen zweite Belegung am Bezugspotential 0 V liegt.
Ein zweiter Transistor T2, dessen Basis einen ersten Steuereingang E1 der Anordnung
bildet, liegt über einen Emitterwiderstand R 2 an Betriebsspannung -U.
Sein
Kollektor ist mit dem des ersten Transistors T1 verbunden. Parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke
des Transistors T2 liegt eine Zenerdiode Z in Reihe mit einer Klammerdiode D3. Der
Verbindungspunkt der Kathoden der Zenerdiode Z und der Klammerdiode D3 liegt über
einen Widerstand R5 am Bezugspotential O V. Ein zweiter Steuereingang E2 der Anordnung
ist mit den Basen eines dritten, T3, und eines vierten Transistors T4 verbunden.
Der Kollektor des Transistors T3 ist mit den Kollektoren des ersten und zweiten
Transistors T 1 und T 2 direkt verbunden, sein Emitterwiderstand R
6 liegt am Bezugspotential 0 V, ebenso der Emitter des Transistors T4 über einen
Widerstand R8. Der Kollektor des Transistors T 4 ist über eine Diode
D 6 mit dem Ausgang A der Anordnung, über einen Widerstand R 9 mit Betriebsspannung
- U und über einen Widerstand R 10 mit Bezugspotential 0 V verbunden. Die mit den
Kollektoren des ersten bis dritten Transistors T 1 bis T 3 verbundene
Belegung des Kondensators C ist über die Parallelschaltung eines Widerstandes R11
und eines Kondensators C1 mit der Basis eines fünften Transistors T5 verbunden,
dessen Emitter an Betriebsspannung -U und dessen Kollektor über einen Widerstand
R12 am Bezugspotential liegt. Außerdem ist der Kollektor des Transistors
T 5 über eine Diode D 5 mit dem Ausgang A
der Anordnung verbunden,
von dem ein Widerstand R13 an Bezugspotential 0 V führt. In der Schaltung nach F
i g. 1 sind die Transistoren T 2 und T 5 vom npn-Typ, die übrigen
Transistoren sind vom pnp-Typ. Die Anoden der Dioden D 5 und D 6 sind
dem Ausgang A der Anordnung zugewandt.
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Der Transistor T1 ist ständig leitend. Er dient als Konstantstromquelle.
Durch den Spannungsabfall an der Diodengruppe D2 erhält seine Basis eine negative
Vorspannung. Durch seinen Emitterwiderstand R 4 wird der Kollektorstrom bestimmt.
Dieser fließt über die Diode D 3 und die Zenerdiode Z nach Detriebsspannung -U.
Die an einem Punkt B mit dem Kollektor des Transistors T1 verbundene Belegung des
Yondensators C liegt etwa auf der von der Zenerdiode Z vorgegebenen Spannung. Et/ird
der Transistor T2 über den Eingang E1 der Anordnung an seiner Basis mit langen Rechteckimpulsen
angesteuert, so zieht er einen stark eingeprägten, durch seinen Emitterwiderstand
R2 regelbaren Kollektorstrom. Dieser überwiegt den Kollektorstrom des Transistors
T l. Die Spannung am Punkt B sinkt ab, und die Diode D 3 sperrt. Da die Kollektorströme
der Transistoren T 1 und T 2 gut eingeprägt sind, wird der Kondensator
C durch den konstanten Differenzstrom negativ aufgeladen. Die Spannung steigt linear
an.
Der Eingangswiderstand R 11, der der Basis des Transistors T5
vorgeschaltet ist, macht dessen Eingangswiderstand so groß, daß die Linearität des
Spannungsanstieges an dem Kondensator C nicht beeinträchtigt wird.
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An dem Eingang E2 der Anordnung liegt ständig eine Folge kurzer Rechteckimpulse.
Die Transistoren T 3 und T 4 sind mit ihren Basisanschlüssen parallel
geschaltet. Über den Emitterwiderstand R 6 des Transistors T3 wird dessen Kollektorstrom
so eingestellt, daß er zusammen mit dem Kollektorstrom des Transistors T 1 entgegengesetzt
gleich dem Kollektorstrom des Transistors T2 wird. Damit wird für den Kondensator
C bei leitendem Transistor T3 Lade- und Entladestrom gleich, und die Spannung am
Punkt B bleibt auf dem erreichten Wert. Der Spannungsteiler aus den Widerständen
R 9 und R 10 ist so ausgelegt, daß die Spannung an dem gemeinsamen Punkt der beiden
Widerstände die gleiche ist wie an dem dem Bezugspotential 0 V abgewandten Ende
des Widerstandes R 13 bzw. am Kollektor des Transistors T 5, solange an dem Eingang
E 2 kein Steuersignal anliegt. Diese Spannung steht dann auch am Ausgang A. Bei
Ansteuerung des Transistors T2 über den Steuereingang E 1 der Anordnung wird der
Punkt B negativer, die Spannung am Widerstand R 12 wird positiver, die Diode
D 5 sperrt, das Potential am Ausgang A der Anordnung bleibt unverändert.
Bei der Ansteuerung des Eingangs E2 wird der Transistor T4 leitend, und das Potential
am Verbindungspunkt der Widerstände ; R9 und R10 steigt nahezu bis auf die Basisspannung
des Transistors T 4 an. Jetzt wird die Diode D 6 ge-
sperrt und die
Diode D 5 leitend, am Ausgang erscheint der erste Impuls. Wenn die Ansteuerung des
Eingangs E2 beendet ist, nimmt der Ausgang A der Anordnung wieder die durch den
Spannungsteiler aus den Widerständen R 9 und R10 gegebene Spannung an. Die Transistoren
T 3 und T 4 sind wieder gesperrt. Die Spannung am Punkt B wird weiter
negativ, die an dem Widerstand R12 positiv, die Diode D 5 ist gesperrt. Bei der
nächsten Ansteuerung des Eingangs E2 hat die Spannung an dem Kollektorwiderstand
R12 des Transistors T 5 einen höheren Wert erreicht, und der jetzt am Ausgang A
der Anordnung auftretende Impuls besitzt eine größere Amplitude als der vorhergehende.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung liegen darin, daß Lade-
und Entladeströme für den Kondensator trotz der für Transistor-Schaltung üblichen
niedrigen Betriebsspannung sehr hochohmig eingeprägt werden. Durch das Feststehen
der Spannung am Punkt B während des Ausgangsimpulses ist ein ebenes Impulsdach gewährleistet.
Dadurch braucht die Impulsbreite nicht mehr klein gegenüber dem Impulsabstand zu
sein, sondern es ist jedes beliebige Impuls-Pausen-Verhältnis möglich.
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In F i g. 2 sind die Spannungsverläufe an den beiden Eingängen
El, E 2 sowie am Punkt B und am Ausgang A der Anordnung dargestellt. F i
g. 2 a zeigt den Verlauf der Spannung am ersten Steuereingang E1 der Anordnung.
Die Steuerspannung besteht aus langen Rechteckimpulsen und wechselt zwischen der
Spannung - U und einem positiveren Potential. F i g. 2b zeigt den Verlauf der Spannung
am zweiten Steuereingang E 2 der Anordnung. Es handelt sich um eine Folge kurzer
Rechteckimpulse, deren Spannung zwischen 0 V und einem negativen Potential wechselt.
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F i g. 2 c zeigt den Spannungsverlauf am Punkt B der Anordnung. Diese
Spannung ist aus horizontalen und linear zu negativeren Werten ansteigenden Teilstücken
zusammengesetzt. Die am Ausgang A der Anordnung entstehende Spannung ist in F i
g. 2 d dargestellt. Es entsteht eine Folge von Rechteckimpulsen mit linear ansteigender
Amplitude.