DE2631334A1

DE2631334A1 - Vorrichtung zum erzeugen impulsfoermiger signale

Info

Publication number: DE2631334A1
Application number: DE19762631334
Authority: DE
Inventors: Johannes Petrus Maria Bahlmann; Wilhelmus Antonius Jos Zwijsen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-07-23
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1977-02-10
Also published as: CH622389A5; US4083036A; CA1071717A; AU501844B2; JPS5633891B2; NL7508772A; DE2631334B2; IT1071135B; FR2319175B1; JPS5213760A; CH623691A5; BE844415A; GB1503448A; AU1613076A; ES449996A1; DE2631334C3; FR2319175A1

Description

PHN.8081

Schs/AvdV

12.5.76

Akte No. ,..,η

"Vorrichtung zum Erzeugen impulsförmiger Signale".

Die Erfindung bezieht sich auf eine

Vorrichtung zum Erzeugen impulsförmiger Signale, deren Amplitude durch eine Steuerspannung bestimmt wird, welche Vorrichtung enthält: einen ersten als Stromquelle zu betreibenden Transistor mit einer Ausgangselektrode, einer Hauptelektrode und einer Steuerelektrode, wobei die Steuerspannung über dem Eingangskreis dieses Transistors

609886/1041

-2- PHN. 8081

12.5.76

angelegt werden kann; einen Ausgangsanschlusspunkt, der mit der Ausgangselektrode dieses Transistors gekoppelt ist, und Mittel» mit deren Hilfe dem Ausgangsanschlus spunkt der durch, die S teuer spannung bestimmte Strom pulsierend zugeführt wird. Dabei sollen unter "Ausgangselektrode", "Hauptelektrode" und "Steuerelektrode" jene Elektroden verstanden werden, die bei einem Bipolartransistor als die Kollektor-Elektrode, die Emitter-Elektrode bzw. die Basis-Elektrode und bei einem Feldeffekttransistor als die Source-Elektrode, die Drain-Elektrode bzw. die Gate-Elektrode bezeichnet werden. Unter dem Eingangskreis ist der Kreis über die, Steuer- und Hauptelektrode zu verstehen, wobei in diesen Kreis Impedanzen aufgenommen sein können.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden u.a. in elektronischen Orgeln verwendet. Dabei wird nach dem Eindrücken einer bestimmten Taste die Steuerspannung angelegt, so dass die Vorrichtung ein impulsförmiges Signal mit einer bestimmten Ampltidue und Frequenz liefert, das mittels eines Lautsprechers hörbar gemacht werden kann. Nach dem Loslassen der Taste nimmt die Steuerspannung allmählich ab, so dass der zugehörige Ton allmählich abklingt.

609886/1041

-3- PHN.8O81

12.5.76

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art für eine andere Anwendung ist aus "Neues aus der Technik", Nr. 2, S. 1, vom 1. April 1970, Artikel Nr.926 · bekannt. Dabei wird eine Spannung an die Basis-Elektrode des ersten Transistors angelegt, dessen Emitter-Elektrode über einen Widerstand mit einem Punkt festen Potentials verbunden ist. Die Kollektor-Elektrode ist mit den gemeinsamen Emitter-Elektroden eines zweiten und eines dritten Transistors verbunden. Die Kollektor-Elektrode des zweiten Transistors bildet den Ausgang, während eine schaltende Sp_annung an die Basis-Elektrode des dritten Transistors angelegt wird. Infolge dieser schaltenden Spannung sind der zweite und der dritte Transistor wechselweise leitend, so dass der von dem ersten Transistor erzeugte Strom pulsierend an den Ausgang weitergeleitet wird.

Bei einer anderen aus der Literatur

bekannten Vorrichtung (Fig.i) zum Erzeugen impulsförmiger Signale mit einer durch die Steuerspannung bestimmten Amplitude enthalten die Mittel, mit deren Hilfe der durch die Steuerspannung bestimmte Strom pulsierend dem Ausgangsanschlusspunkt zugeführt wird, eine Spannungsquelle zum Erzeugen impulsförmiger Spannungen, welche Spannungsquelle in Reihe mit einer

609886/1041

-4- PHN.8081

12.5-76

Impedanz zwischen dem Emitter des ersten Transistors und einem Punkt festen Potentials angeordnet ist. Die Steuerspannung wird dabei der Basis zugeführt. Wenn die Spannung der Spannungsquelle hoch ist, ist der Transistor in der Sperrichtung polarisiert, und wenn die Spannung der Spannungsquelle 0 V ist, wird der Kollektorstrom des Transistors durch die Steuerspannung bestimmt. Auf diese Weise wird auch ein impulsförmiger Strom erhalten, dessen Amplitude durch die Steuerspannung bestimmt wird.

Die Vorrichtungen der genannten Art

liefern alle ein unipolares Signal. Dadurch weist der impulsförmige Ausgangsstrom eine Gleichstromkomponente auf. Diese nicht sofort unterdrückte Gleichstromkomponente ruft ein hörbares Schaltknackgeräusch beim Eindrücken einer Taste hervor. Bei Anwendung solcher Vorrichtungen in integrierten Schaltungen und bei Anwendung in Niederfrequenzschaltungen ist es schwierig, diese Gleichstromkomponente mit Hilfe von Trennkondensatoren auszufiltern. Obendrein ergib^ich das Problem, dass bei Anwendung in u.a. elektronischen Orgeln die Kapazität des Trannkondensators genügend gross sein soll, um niedrige Frequenzen von z.B. 25 Hz noch durchzulassen. Dies hat zur Folge, dass der Kondensator von der Gleichstromkomponente einer

609886/1041

-5- PHW.8081

12.5.76

erzeugten Impulsreihe verhältnismässig träge aufgeladen wird, wodurch die ersten Impulse einer Reihe· noch nahezu die ganze Gleichstromkomponente führen, was zu einer beschleunigten Übersteuerung der Verstärker und Lautsprecher führt.

Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung

der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die ein impulsförmiges Ausgangssignal ohne Gleichstromkomponente erzeugen kann.

Bei impulsförmigen Signalen mit einer relativen Impulsbreite von 0,5 hat das Fehlen der Gleichstromkomponente ebenfalls zur Folge, dass ein symmetrisches bipolares Signal erhalten ist. Dies ist bei impulsförmigen Signalen mit einer abweichenden relativen Impulsdauer nicht der Fall. Da oft eine Umwandlung unipolarer Signale in symmetrische bipolare Signale erwünscht- sein kann, bezweckt die Erfindung weiter, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die ein symmetrisches bipolares Ausgangssignal liefern kann.

Die Erfindung ist dadurch gekennezeichnet, dass die Vorrichtung weiter enthält: einen zweiten als Stromquelle zu betreibenden Transistor mit einer Ausgangselektrode, einer Hauptelektrode und einer

609886/1041

-6- PHN.8081

12.5-/6

Steuerelektrode, wobei die Steuerspannung auch über dem Eingangskreis des zweiten Transistors angelegt wird, sowie einen Stromverstärker mit einem Eingangsanschlusspunkt und einem Ausgangsanschlusspunkt, wobei durch diesen Eingangs- und diesen Ausgangsanschlusspunkt spiegelbildlich Ströme fliessen können, die in einem festen Verhältnis zueinander stehen, wobei der Ausgangsanschlusspunkt des Stromverstärkers mit dem AusgangsanSchlusspunkt der Vorrichtung und zugleich mit der Ausgangselektrode eines der genannten Transistoren und der Eingangsanschlusspunkt mit der Ausgangselektrode des anderen Transistors verbunden ist.

Dabei ist unter "Stromverstärker" auch eine Vorrichtung mit einem Stromverstärkungsfaktor von weniger als 1 zu verstehen.

Der Strom, der die Ausgangselektrode

des zweiten Transistors durchfliesst, wird stets mit grosser Genauigkeit der Amplitude des unipolaren Stroms proportional sein, weil beide durch die Steuerspannung bestimmt werden. Wenn die Vorrichtung derart bemessen ist, dass an dem Ausgangsanschlusspunkt stets ein Gleichstrom gleich der Hälfte der Amplitude des dem Ausgangsanschlusspunkt gelieferten unipolaren Stromes

60S83S/1041

-7- PHN.8O81

12.5.76

ausgeglichen wird, ist der Ausgangsstrom stets ein symmetrischer bipolarer Strom. Falls die relative Impulsbreite 0,5 beträgt, ist dann zugleich die Gleichstromkomponente ausgeglichen. Ist die relative Impulsbreite ungleich 0,5> so soll zum Ausgleichen der Gleichstromkomponente die Vorrichtung derart bemessen werden, dass stets ein Strom, dessen Verhältnis zu der Amplitude des unipolaren Stromes gleich der relativen Impulsbreite ist, ausgeglichen wird.

Falls ein symmetrisches bipolares Ausgangssignal verlangt wird, wird die genannte Bemessung vorzugsweise dadurch erreicht, dass die Steuerelektroden des ersten und des zweiten Transistors gemeinsam mit einem Punkt, an den die Steuerspannung angelegt werden kann, verbunden sind und die Hauptelektrode je für sich über nahezu gleiche Impedanzen an einen Punkt festen Potentials angeschlossen sind, wobei der Stromverstärker ein Verhältnis von nahezu 2 : 1 zwischen dem den mit der Ausgangselektrode des zweiten Transistors gekoppelten Stromkreis durchfliessenden Strom und dem den mit der Ausgangselektrode des ersten Transistors gekoppelten Stromkreis durchfliessenden Strom verwirklicht.

Einige Ausführungsformen der Erfindung

sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

609883/1041

-8- PHN.8081

12.5.?6

Pig. 1 eine bekannte Vorrichtung,

Fig. 2 einige zu der Vorrichtung nach Fig. 1 gehörige Spannungs- und Stromformen,

Fig· 3 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. h einige zu der Vorrichtung nach Fig. 3 gehörige Spannungs- und Stromformen,

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 6 eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 7 ein Anwendungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 8 eine Verarbeitungseinheit zur Anwendung in einer erfindungsgemässen Vorrichtung und

Fig. 9 einige zu Fig. 8 gehörige Spannungsund Stromformen.

Fig. 1 zeigt einen Transistor T₁, dessen Basis mit einem Eingangsanschlusspunkt 2 für die Steuerspannung V , dessen Kollektor mit einem Ausgangsanschlusspunkt 3 und dessen Emitter über einnn Widerstand h mit einem Wert R und über eine Spannungsquelle 1 mit einer Klemmenspannung V, mit Erde verbunden ist.

609836/1041

-9- PHN.8081

12.5.76

Bei Anwendung in elektronischen Orgeln

hat die Steuerspannung V_s die in Fig. 2a dargestellte Spannungsform. D e Spannungsquelle 1 liefert eine impulsförmige Spannung V^-, wie in Fig. 2b dargestellt ist. Wenn die Amplitude E der impulsförmigen Spannung V, genügend gross, z.B. grosser als die Steuerspannung Vs> ist, ist der Transistor T in der Sperrichtung polarisiert, wenn die Spannung V, gleich E ist. Wenn die Spannung V. gleich Null ist, führt.der Transistor T₁ einen Kollektorstrom I gleich (V -V,)/R mit V, = Basis-Emitter-Spannung des Transistors T₁ $. wenn der Transistor T₁ ein Bipolartransistor ist, und mit Y, = Schwellwertspannung, wenn der Transistor T₁ ein Feldeffektransistor ist. Die Form dieses Stromes I

ist in Fig. 2c dargestellt.

Der Strom I weist eine Gleichstroms

komponente auf, deren Form in Fig. 2d dargestellt ist, Wenn der Strom I dann einem RC-Filter zugeführt wird, um die Gleichstromkomponente auszufiltern, wird das Ausgangssignal dieses Filters dennoch während einiger Zeit eine Gleichstromkomponente enthalten. Fig. 2d zeigt die Form dieser Gleichstromkomponente.

In dem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäss der Erfindung nach Fig. 3 wird die Spannungsquelle 1 durch einen "(elektronischen) Schalter Sk in Reihe

609386/1041

PHN.8O81
12.5.76

mit dem Widerstand k mit einem Wert R gebildet,
welcher Schalter von einer Vorrichtung 9 betätigt wird. Wenn der Schalter Sk geschlossen wird, ist die Spannung V, gleich O V, und wenn der Schalter Sk geöffnet wird, steigt die Spannung V. schnell an, so dass der Transistor T in der Sperrichtung polarisiert wird. TJm dafür zu sorgen, dass der Transistor T₁ schnell und gewiss in der Sperrichtung polarisiert wird, wird dem Schalter ein Strom I von einer Stromquelle I zugeführt, die aus einem als Stromquelle gesteuerten pnp-Transistor bestehen kann.

Der Steuerspannungsanschlusspunkt 2 ist mit der Basis des Transistors T₁ und auch mit der
Basis eines zweiten Transistors T„ verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 5, gleichfalls mit einem Wert R, mit Ei?de verbunden ist. Der Kollektor des
Transistors T„ ist mit einem Eingangsanschlusspunkt eines Stromverstärkers 6 verbunden, dessen Ausgangsanschlusspunkt 8 mit dem Ausgangsanschlusspunkt 3
verbunden ist, der auch mit dem Kollektor des
Transistors T verbunden ist. Die Bemessung ist
derart gewählt, dass der Ausgangsstrom Ir. des
Stromverstärkers 6 dabei stets gleich der Hälfte des Eingangsstroms I des Stromverstärkers 6 ist, wobei

609886/1041

-11- PHN.8081

12.5.76

die Richtung dieser Ströme in Fig. 3 angegeben sind. Der Ausgangsstrom I , der den Ausgangsanschlusspunkt durchfliesst, ist dabei gleich I₅-Ig·

Wenn an den Steuereingangsanschlusspunkt

eine Spannung V_s nach Fig. ka angelegt und der Schalter Sk mit einer bestimmten Frequenz geöffnet und geschlossen wird, ist der Kollektorstrom I des Transistors T* eine unipolare Impulsreihe mit einer Amplitude gleich (Vg-V, )/R> wobei V, die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T₁ ist. Diese Impulsreihe ist in Fig. 4b dargestellt. Wenn der Transistor T₂ im wesentlichen gleich dem Transistor T₁ und der Wert R des Widerstandes gleich dem Wert R des Widerstandes h ist, ist der Kollektorstrom des Transistors T„ ein Gleichstrom (V -V, )/R. Der Ausgangsstrom I„ des Stromverstärkers ist dann gleich γ ("^s "^h )/**■» wo^ei die Form dieses Stromes in Fig. 3c dargestellt ist.

Den Ausgangsanschlusspunkt 3 durchfliesst ein Strom I = I₅-In ι welcher Strom symmetrisch bipolar ist, wobei die Form dieses Stromes in Fig. 4d dargestellt ist. Falls die relative Impulsbreite gleich 0,5 ist, weist der Ausgangsstrom I keine Gleichstromkomponente auf. Bei einer abweichenden relativen Impulsbreite soll zum Ausgleichen der Gleichstromkomponente die

609886/ 1041

-12- PHN.8081

125.76

Schaltung angepasst werden, z.B. dadurch,dass der Wert des Widerstandes 5 in bezug auf den Wert des Widerstandes k geändert oder dass der Verstärkungsfaktor des Stromverstärkers 6 angepasst wird. Dies kann gegebenenfalls auf veränderliche Weise erfolgen, z.B. dadurch, dass für den Stromverstärker ein Stromverstärker mit regelbarem Verstärkungsfaktor gewählt wird.

In integrierten Schaltungen wird für

den Stromverstärker 6 in der Regel ein Stromspiegel gewählt, der, wie in Fig. 5 dargestellt ist, aus einem Transistor bestehen kann, dessen Basis-Emitter-Ubergang von einem als Diode geschalteten Transistor überbrückt wird. Auch kompliziertere Stromspiegel lassen sich dabei verwenden.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung. Diese Vorrichtung entspricht der Vorrichtung nach Fig. 3 j mit Ausnahme des Ausgangsanschlusspunktes 3» der mit dem Kollektor des Transistors T verbunden ist, des Stromverstärkers 6, dessen Eingangsanschlusspunkt 7 mit dem Kollektor des Transistors T₁, dessen Ausgangsanschlusspunkt 8 mit dem Kollektor des Transistors T verbunden ist und dessen Verstärkungsfaktor

609888/1041

-13- PHN.8081

12.5.76

beträgt, und der Spannungsquelle 1, die kurzgeschlossen ist.-Statt der Spannungsquelle ist eine Quelle 10 aufgenommen, die durch den ¥iderstand 4 einen unipolaren impulsförmigen Strom schickt.

Wenn die Quelle 10 keinen Strom durch den Widerstand k schickt, führt der Transistor T₁

einen Strom (V -V, i/R, und wenn die Quelle 10 einen ^λ s be

genügend grossen Strom durch den Widerstand h schickt, ist der Transistor T₁ in der Sperrichtung polarisiert. Bei einer Steuerspannung V entsprechend Fig. 4a wird der Kollektorstrom I des Transistors T₁ die Form

s 1

nach Fig. 4b aufweisen.

Der Stromverstärker 6 ist vom Stromspiegeltyp und enthält zwischen dem Eingangsanschlusspunkt 7 und einem Punkt +V₁-, einen als Diode geschalteten Transistor T . Dieser als Diode geschaltete Transistor überbrückt den Basis-Emitter-Ubergang eines Transistors Tr, dessen Kollektor den Ausgangsanschlusspunkt 8 bildet. Dieser Stromverstärkertyp wird vor allem in integrierten Schaltungen verwendet und hat viele Abwandlungen. Um eine Verstärkung 2 zu erhalten, ist der Transistor Tr aus zwei parallel geschalteten Transistoren aufgebaut, die mit dem Transistor T„ identisch sind. Der Ausgangsstrqm I„ ist dann gleich 2I_S und also ein unipolarer

609836/ 1 OA1

PHN.8081 12.5-76

impulsförmiger Strom mit einer Amplitude gleich 2(V -V, )/R. Der Kollektorstrom des Transistors T„ ist gleich (V -V, )/R, so dass der Ausgangsstrom I wieder ein symmetrischer bipolarer Strom entsprechend Fig. hä. ist.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel

einer Vorrichtung nach der Erfindung, bei. dem nicht der Transistor T₁ selber geschaltet wird, sondern bei dem der Kollektorstrom des Transistors T abwechselnd von den Transistoren T_ und T,- geschaltet wird. Die Vorrichtung entspricht weiter der nach Fig. 5· Um den Kollektorstrom des Transistors T schalten zu können, ist der Kollektor des Transistors T₁ mit den gemeinsamen Emittern der Transistoren T und T/- verbunden, Die Basis des Transistors T_ ist mit einem an einer Bezugsspannung V _ liegenden Punkt und der Kollektor mit einem an der Speisespannung +V_ liegenden Punkt verbunden. Der Kollektor des Transistors Tg ist mit dem Eingangsanschlusspunkt 7 des Stromverstärkers 6 und die Basis mit einer Stromquelle 11 verbunden, die eine impulsförmige Spannung an die Basis des Transistors T_ Anlegen kann.

Der Kollektorstrom des Transistors T ist gleich (V_s-V, )/R. Venn die Spannung an der Basis

609886 / 1 OA1

-15- PHN.8081

12.5.76

des Transistors T genügend niedrig inbezug auf die

6
Referenzspannung V „ ist, fliesst dieser Strom über die Hauptstrorabahn des Transistors T und, wenn die Spannung ander Basis des Transistors T.- genügend hoch in bezug auf die Referenzspannung V _ ist, fliesst dieser Strom über die Haupt strombahn des Transistors Tz-. Der Kollektorstrom I des Transistors Tv, der dem Eingangsanschlusspunkt 7 des Stromverstärkers 6 zugeführt wird, ist also ein unipolarer impulsförmiger Strom nach Fig. 4b.

. Bei den Vorrichtungen nach den Figuren 5 und 6 ist der Ausgangsanschlusspunkt 7 des Stromverstärkers 6 mit dem Kollektor des Transistors T verbunden. Der Stromverstärker kann auch umgekehrt angeschlossen werden (siehe Fig. 3) ι wobei der Verstärkungsfaktor dann 0,5 sein soll. Der Stromverstärker 6 bei der Vorrichtung nach Fig. 3 kann ebenfalls entsprechend der Vorrichtung nach Fig. 5 angeschlossen werden, wobei der Stromverstärkungsfaktor dann 2 sein soll. Der Anschluss nach Fig. 3 hat den Vorteil, dass der Stromverstärker nicht das impulsförmige Signal führt.

Fig. 7 zeigt eine Anwendung von Vorrichtungen nach der Erfindung in einer integrierten

609886/1041

-16- PHN.8081

12.5./6

Schaltung für elektronische Orgeln. Bei dieser Anwendung ist von der Vorrichtung nach Fig. 3 ausgegangen. Die Schaltung umfasst 25 Transistoren T die in einer 5 x 5-Matrix angeordnet sind. Diese Transistoren sind mit T₁. . nummeriert, wobei i = 1 bis 5 die Rangnummer der Spalte und j = 1 bis 5 die Rangnummer der Reihe ist. Die Basen aller Transistoren T₁.. sind pro Spalte mit einem Spaltenleiter Y. und die Kollektoren pro Reihe mit einem Reihenleiter X . verbunden. Die Emitter der Transistoren T„.. sind über Emitterwiderstände R pro Diagonalenrichtung mit einem Diagonalenleiter Z„, also T. .. mitZ , T „ und T₁₂₁ mit Z₂, T₁₁₃, T_12? und T₁₃₁ mit Z₃₉ ... und T₁₅₅ mit Z_Q verbunden. Jeder Spalte i ist ein Transistor T„ zugeordnet, welche Transistoren mit T₂. nummeriert sind. Die Basis eines Transistors T . ist mit einem Spaltenleiter Y., der Emitter eines solchen Transistors über einen Widerstand R mit Erde und die Kollektoren dieser Transistoren sind alle gemeinsam mit dem Eingangs-Anschlusspunkt 7 des Stromverstärkers 6 verbunden, der fünf Ausgangsanschlusspunkte 81...8j...85 enthält und von dem Eingangsanschlusspunkt 7 an eine Stromverstärkung 0,5 zu allen Ausgangsanschlusspunkten 8j aufweist. Der Stromverstärker 6 wird durch einen

609888/1041

-17- PHN.8081 12.5.76

Mehrfachstromspiegel gebildet, wobei zwischen dem Eingangsanschlusspunkt 7 und einem Speisungsanschlusspunkt +V„ ein als Diode geschalteter Transistor TY angeordnet ist, der aus zwei parallel geschalteten Transistoren besteht, die mit den Transistoren T .

identisch sind. Der als Diode geschaltete Transistor T

überbrückt die Basis-Emitter-Ubergang von fünf Transistoren T ₁...T ....T _, wobei die Kollektoren dieser Transistoren T .. . . .T . . .T5- zu den Ausgangs-

j · JJ -?

anschlusspunkten 8I...8J...85 führen.

Die Diagonalenleiter Z„ führen über

Quellen F zu Erde. Diese Quellen F„ liefern unipolare K ^K

impülsförmige Spannungen, die z.B. entsprechend der Quelle 1 in Fig. 3 die mit denselben gekoppelten Transistoren schalten; wie Fig. 3 zeigt, können diese Quellen aus (elektronischen) Schaltern bestehen. Dabei ist die Frequenz f, der von der Quelle F_v gelieferten Spannungsimpulse durch Zweiteilung aus der von der Quelle F_v _Λ gelieferten Spannung, also

ü— 1

f = 2f , erhalten.

Die Spaltenleiter Y. führen zu einer

Vorrichtung 12, mit deren Hilfe eine Steuerspannung V₃ einem oder mehreren der Spaltenleiter Y. zugeführt wird Diese Vorrichtung 12 wird mit Hilfe von Tasten betätigt.

609886/1041

-18- PHN„8O81

12.5*76

Eine Steuerspannung V„ an einem der Spaltenleiter Y.

° i

verursacht einen Ausgleichstrom (v -V, )/R, der

ο ϋθ

durch den Eingangsanschlusspunkt 7 des Stromverstärkers 6 fliesst. Durch die Ausgangsanschlusspunkte 8j fliessen also Ströme 1/2 (v -V )/R.

5 υθ

Die Ausgangsanschlusspunkte 8j sind dabei mit je einem Reihenleiter X. verbunden. Diese Reihenleiter

führen zu einer Verarbeitungseinheit 13 zur Verarbeitung der diese Reihenleiter durchfliessenden Ströme. Wenn z.B. an einen Spaltenleiter Y die Steuerspannung V angelegt wird, führen die Transistoren T , T ₂» ^Tnv ^T1 i4 ^{und T}ti «5 ^unlP°l^are impulsförmige Kollektorströme mit einer Amplitude (Vg-V, )/R und mit einer Frequenz f₁, f₂, f„, f^

bzw. f_, welche Ströme über die Reihenleiter X₁,; X , 5 ' 2

X , X. bzw. X_ zu der Verarbeitungseinheit 13 fliessen. Über die Ausgangsanschlusspunkte 81, 82, 83, .84 und wird in jedem Reihenleiter ein Strom 1/2 (v -V, )/R ausgeglichen, so dass die Verarbeitungseinheit 13 symmetrisch bipolare Stromimpulse empfängt. Auf entsprechende Weise empfängt die V_erarbeitungseinheit bei Erregung des Spaltenleiters Yp mit einer Steuerspannung V_ symmetrische bipolare Ströme mit einer Frequenz f„, f„, f., f_ bzw. fr und z.B. bei Erregung

609886/1041

~A9- PHN.8081

I2.5.76

des Spaltenleiters Y_ mit einer Steuerspannung V weisen diese Ströme die Frequenzen f_, f^, f _,, f~ bzw. f_Q auf. Erregung mehr als eines Spaltenleiters ist möglich.

Auf die beschriebene Weise sind von

25 Einheiten nach der Erfindung die Transistoren T₂ pro Spalte kombiniert, die Spannungsquellen 1 pro . Diagonale kombiniert und die Stromverstärker 6 zu einem einzigen Stromverstärker 6 mit pro Reihe einem Ausgang zusammengebaut.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer

Verarbeitungseinheit 13· Die Reihenleiter X.. . . .X . . . .X-, die sich an die entsprechenden Reihenleiter der Vorrichtung nach Fig. 7 anschliessen, führen zu den respektiven Verbindungspunkten Ic₁ . . .k .. . .k eines Leiternetzwerks. Jeder Verbindungspunkt X- ist über

einen Widerstand R mit einem Punkt 15 festen Potentials

3
und jeder Verbindungspunkt k . ist über einen

Widerstand K.. ₁ mit dem Verbindungspunkt k. ₁,

JJtI J τ I

z.B. der Verbindungspunkt k„ über den Widerstand R_r mit dem Verbindungspunkt kr und über den Widerstand R„ mit dem Punkt 15_S verbunden.

Weisen die Widerstände R-, R _, R_?o» Rr>u> ■

Ri _ und R- einen Wert R und die Widerstände R_n, R-undR, 45 j ο »c j

809886/1041

-20- PHN.8081 12.5-76

einen Wert 2R auf, so ist der abschliessende Widerstand an jedem Verbindungspunkt gleich R_Q. Von dem Verbindungspunkt k. her gesehen, weist die Reihenschaltung der Widerstände Rr₁; und R_ mit dem zu dieser Reihenschaltung parallel geschalteten Widerstand R einen Ersatzwert R auf. Von dem Verbindungspunkt k^ her gesehen, weist der Widerstand Roh ^¹¹ Reihe mit dem abschliessenden Widerstand am Verbindungspunkt k^ mit dem zu dieser Reihenschaltung parallel geschalteten Widerstand R^ einen Ersatzwert R auf. Ähnliches gilt

für jeden Verbindungspunkt k..

Wenn durch den Reihenleiter X ein Strom I

fliesst, fliesst 1/3I₁ durch den Widerstand R _ und

durch den Widerstand R . Der Strom 1/3I₁ teilt sich am Verbindungspunkt k,, in zwei gleiche Teile auf, so dass ein Strom 1/6I₁ durch den Widerstand R_pq fliesst. Ebenso teilt sich der Strom an den Verbindungspunkten k_ und k. auf, so dass durch den Widerstand R_ ein Strom 1/241 fliesst..

Wenn durch den Reihenleiter X„ ein Strom I„ fliesst, fliesst 1/3I_? durch den Widerstand R_?o· Dieser Strom teilt sich jeweils an den Verbindungspunkten ko und kr auf, so dass durch den Widerstand Rj. ein Strom 1/-^12I2 ^fliesst·

609886/1041

-21- rHN.8081

12.5.76

Fliessen durch die Reilienleiter X₁ . . .Χ_ς die respektiven Strome I₁. . .I_, so fliesst durch, den Widerstand R ein Strom gleich 1/24I₁ + 1/121 + 1/6I„ + I/3I1- + 2/3I . Dieser Strom kann z.B. als

5'

eine Spannung über dem Widerstand R„ zwischen den Anschlusspunkten 14 und 15 detektiert werden.

Die Vorrichtung nach Fig.7 liefert

bei Erregung eines Spaltenleiters über die Reihenleiter X₁...X fünf symmetrische bipolare Ströme mit jeweils um einen Faktor 2 niedrigerer Frequenz. Die Vorrichtung nach Fig. 7 ist derart bemessen, dass die Ströme I₁...I_ alle eine Amplitude I und jeweils eine um einen Faktor 2 niedrigere Frequenz aufweisen und dabei in einer richtigen Phasenbeziehung zueinander stehen. Die Ströme 1/241.. ... 2/3Ϊ-, die den Widerstand R durchfliessen, sind in den Figuren 9a...9e dargestellt. Fig. 9f zeigt die Summe dieser Ströme, die nahezu sägezahnförmig ist und eine Amplitude 31/241 und eine Widerholungsfrequenz gleich der niedrigsten Frequenz der Ströme I₁...I_, d.h. die Widerholungsfrequenz des symmetrischen bipolaren Stromes I , aufweist. Ausserdem enthält dieser sägezahnförmige Strom keine Gleichstromkomponente.

609886/1041

-22- PHN.8081

12.5-76

Durch. Anwendung der V rarbeitungseinheit 13 nach Fig. 8 in Verbindung mit der Vorrichtung nach Fig. 7 werden nahezu sägezahnförmige Signale bei Erregung der Spaltenleiter Y₁ . . .Yj. erzeugt. Die Wiederholungsfrequenzen dieser sägezahnförmigen Signale sind bei Erregung eines Stromleiters Y^ um eine Oktave höher als bei Erregung eines Spaltenleiters Y. .

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele. So wird es einleuchten, dass die verwendeten Bipolartranistoren, insbesondere wenn sie nur eine Schaltfunktion (wie die Transistoren T₁ und Tg) oder eine Stromsteuerfunktion (wie die Transistoren T^ und T-) erfüllen, ohne weiteres durch Feldeffekttransistoren, insbesondere Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate, ersetzt werden können. Für integrierte Schaltungen werden für die Transistoren T und T nach wie vor Bipolartransistoren

3 ^
bevorzugt.

609886/1041

Claims

PHN.8081

12.5·;6

PATENTANSPRÜCHE:

1J Vorrichtung zum Erzeugen impulsförmiger

Signale, deren Amplitude durch eine Steuerspannung bestimmt wird, welche Vorrichtung enthält: einen ersten als Stromquelle zu betreibenden Transistor mit einer Ausgangselektrode, einer Hauptelektrode und einer Steuerelektrode, wobei die Steuerspannung über dem Eingangskreis dieses Transistors angelegt werden kann, einen Ausgangsanschlusspunkt, der mit der Ausgangselektrode dieses Transistors gekoppelt ist, und Mittel, mit deren Hilfe der durch die Steuerspannung bestimmte Strom pulsierend dem Ausgangsanschlusspunkt zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter enthält: einen zweiten als Stromquelle zu betreibenden Transistor mit einer Ausgangselektrode, eiier Hauptelektrode und einer Steuerelektrode, wobei die Steuerspannung ebenfalls über dem Eingangskreis des zweiten Transistors angelegt wird, und einen Stromverstärker mit einem Eingangs- und einem AusgangsanSchlusspunkt, wobei durch diesen Ein- und diesen Ausgangsanschlusspunkt spiegelbildlich Ströme fliessen können, die zueinander in einem festen Verhältnis stehen, wobei der Ausgangsanschlusspunkt des Stromverstärkers mit dem Ausgangsanschlusspunkt der

609888/1041

PHN.8081 12.5.76

Vorrichtung und zugleich mit der Ausgangselektrode eines der genannten Transistoren und der Eingangsanschlusspunkt mit der Ausgangselektrode des anderen Transistors verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Steuerelektroden des ersten und des zweiten Transistors gemeinsam mit einem Punkt verbunden sind, an den die Steuerspannung angelegt werden kann, und die Hauptelektroden je für sich über nahezu gleiche Impedanzen mit einem Punkt festen Potentials verbunden sind, wobei der Stromverstärker ein Verhältnis von nahezu 2 : 1 zwischen dem den mit der Ausgangselektrode des zweiten Transistors gekoppelten Stromkreis durchfliessenden Strom und dem den mit der Ausgangselektrode des ersten Transistors gekoppelten Stromkreis durchfliessenden Strom verwirklicht. 3· Matrix von Vorrichtungen nach Anspruch 1

oder 2, die in Spalten und Reihen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsanschlusspunkt jeder Vorrichtung mit der Ausgangselektrode des ersten Transistors dieser Vorrichtung verbunden ist; dass die Ausgangsanschlusspunkte aller Vorrichtungen pro Reihe gemeinsam sind; dass die Steuerelektroden der ersten Transistoren aller Vorrichtungen pro Spalte mit

609886/1041

_25- PHN.8081

I2.5.76

einem geraeinsamen Anschlusspunkt für die Steuerspannung verbunden sind; dass alle zweiten Transistoren der Vorrichtungen mit ihrem Eingangskreis pro Spalte gemeinsam sind, wobei alle Ausgangselektroden der zweiten Transistoren mit dem Eingangsanschlusspunkt eines gemeinsamen Stromverstärkers mit für jede Reihe einem mit dem gemeinsamen Ausgangsanschlusspunkt der Vorrichtungen der betreffenden Reihe verbundenen Ausgangsanschlusspunkt verbunden sind, und dass allen Vorrichtungen in jeder Richtung parallel zu einer Diagonale der Matrix, wobei die Diagonale durch die Richtung einer bestimmten Vorrichtung zu der Vorrichtung in einer nächsten Reihe und einer nächsten Spalte gebildet wird, die genannten Mittel gemeinsam sind.

609886/1ÖU