DE1070222B

DE1070222B -

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Publication number: DE1070222B
Application number: DENDAT1070222D
Authority: DE
Priority date: 1953-06-20
Publication date: 1959-12-03
Also published as: BE530428A; CH329901A; US2807719A; NL247201A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Schaltungen für Impulsgeneratoren mit Kristalltrioden.

Eine Kristalltriode enthält gewöhnlich einen Germaniumkristall (oder einen anderen Halbleiterkristall mit analogen Eigenschaften) mit einer Basiselektrode mit geringem Übergangswiderstand zum Kristall und zwei weiteren Elektroden (im Normalfall, aber nicht unbedingt, dünne, spitze Drähte), die mit der Kristalloberfläche einen Kontakt mit Gleichrichtereigenschaften bilden.

Angenommen, der Kristall sei η-Germanium, dann wird bei einer Verwendung als Verstärker die Emitterelektrode gegen die Basis positiv und die Kollektorelektrode gegen die Basis negativ vorgespannt. Emitter und Kollektor stellen die Eingangs-Ijzw. Ausgangselektrode des Verstärkers dar.

Es ist bereits eine Reihe von Schaltungen mit Kristalltrioden bekannt und vorgeschlagen worden, die als Kippstufen und Impulsgeneratoren arbeiten. Bis jetzt streuten jedoch die Kenndaten der im Handel erhältlichen Kristalltrioden derart, daß viele der bekannten oder vorgeschlagenen Schaltungen nur dann zuverlässig arbeiten, wenn die zu verwendenden Kristalltrioden vorher besonders ausgesucht werden. Dabei ergab sich, daß sich darunter nur ein geringer Prozentsatz mit geeigneten Kenndaten befand. Dieses Aussuchen ist nicht nur ein aufwendiges, zeitraubendes und unbequemes Verfahren bei der Erstbestückung, sondern auch in dem Fall, wenn eine Kristalltriode ausgewechselt werden muß.

Zur Erzeugung von sinusförmigen Schwingungen ist es bereits bekannt, zwischen Emitter und Kollektor einer Kristalltriode ein positives Rückkopplungsglied, so z. B. einen Serienresonanzkreis, anzuordnen, durch den dann die Frequenz der erzeugten Schwingungen bestimmt wird. Es ist weiterhin bereits vorgeschlagen worden, bei einem Generator zur Erzeugung steiler Impulse in Kombination mit einem komplexen Widerstand in der Basiszuleitung einen Serienresonanzkreis zwischen Emitter und Kollektor anzuordnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impulsgenerator ,mit einer oder mehreren Kristalltrioden zu schaffen, der derart aufgebaut ist, daß sein Arbeiten innerhalb weiter Grenzen von den Kenndaten der verwendeten Kristalltrioden unabhängig ist, so daß sich ein sehr großer Prozentsatz der im Handel erhältlichen Kristalltrioden in derartigen Schaltungen verwenden läßt, ohne daß dazu Kristalltrioden ausgenutzt oder daß die Schaltung besonders nachgestellt werden muß.

Es wird daher ein Impulsgenerator mit einer Kristalltriode mit einem Stromverstärkungsfaktor α ^> 1 im normalen Arbeitsbereich und einer weitgehenden Unabhängigkeit der Schaltung von Streu-Impulsgenerator mit Kristälrtriode

Anmelder:
International

Standard Electric Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42 ^:

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 20. Juli 1953

Kenneth W. Cattermole, London,
ist als Erfinder genannt worden

ungen der Kenndaten der verwendeten Kristalltrioden, welcher zwei Stromzustände einnehmen kann, von denen mindestens einer unstabil ist, in dem zwischen Emitter und Kollektor, die je über einen Vorwiderstand an einem geeigneten Potential liegen, eine Koppelschaltung mit positiver Rückkopplung und mit periodischen Eigenschaften angeordnet ist, insbesondere ein Serienresonanzkreis, die bestimmend ist für die Dauer der erzeugten Impulse, vorgeschlagen, bei dem die Unabhängigkeit von Kenndatenstreuungen dadurch erreicht wird, daß die Kristalltriode abwechselnd einen unstabilen entsperrten und einen stabilen gesperrten Stromzustand einnimmt und daß die Zeit, während der die Kristalltriode im entsperrten unstabilen Zustand verbleibt, durch die periodischen Eigenschaften des Resonanzkreises, durch die Werte der Gleichpotentiale und der Vorwiderstände auf die halbe Resonanzperiode des Serienresonanzkreises festgelegt ist, so daß die bei entsperrter Kristalltriode in ihr fließenden Ströme nahezu vollständig von Streuungen in den Kenndaten der Kristalltriode unabhängig sind.

Die Stromverstärkung einer Kristalltriode ist als das Verhältnis des Kollektorstromes zu dem entsprechenden Emitterstrom definiert. Dieses Verhältnis wird normalerweise in der Weise ermittelt, daß die Potentiale am Emitter und am Kollektor bezüglich der Basiselektrode bestimmte, für das Arbeiten der Kristalltriode als Verstärker geeignete Werte besitzen. Dies ist der normale Arbeitsbereich der Kristalltriode. Die Stromverstärkung wird durch relativ große Veränderungen des Kollektorpotentials verhältnismäßig wenig beeinflußt, wird aber sehr

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klein oder sogar gleich Null, wenn das Kollektor- sich geht, wobei C die Kapazität des Kondensators 11

potential besonders klein wird. bedeutet. Das Emitterpotential steigt dadurch, wie in

Die Erfindung wird nun an Hand der Figuren Kurve 12 (Fig. 2) dargestellt, gegen Null an entbeschrieben, sprechend der fortschreitenden Verminderung des i, Fig. 1 zeigt die Schaltung eines Impulsgenerators 5 Ladestromes durch den Widerstands, während das gemäß der Erfindung; Kollektorpotential zum selben Zeitpunkt mit einer , Fig. 2 zeigt die Potentialverteilung, die der Er- etwas geringeren Geschwindigkeit in Richtung auf ein läuterung der Arbeitsweise der Anordnung nach negatives Potential — V₁ (Kurve 13, Fig. 2) fällt, Fig. 1 dient; gemäß der fortschreitenden Verminderung des Lade-

Fig. 3 zeigt eine Kippstufe gemäß der weiteren io stromes durch den wesentlich kleineren Widerstand 7.

Erfindung; In dem Augenblick, in welchem das Emitter-

Fig. 4 zeigt Spannungskurven zur Erklärung der potential den Wert Null erreicht, wird der Emitter-Arbeitsweise der Fig. 3; kontakt entsperrt, und der Kollektorstrom beginnt

Fig. 5 zeigt eine Schaltung eines Frequenzteilers anzuwachsen. Dieses Anwachsen hat ein Ansteigen

unter Verwendung der Erfindung, und 15 des Potentials am Kollektor 4 zur Folge (d. h. eine

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Abnahme des negativen Kollektorpotentials), und

Fig. 1. dieses Anwachsen wird über den Resonanzkreis 10,

In Fig. 1 ist eine Schaltung gemäß der Erfindung H auf den Emitter 3 übertragen, wodurch sich der zur Erzeugung eines Impulszuges mit regelmäßigem Kollektorstrom weiter erhöht. Dieser Effekt ist Impulsabstand dargestellt. Eine Kristalltriode 1 weist 20 kumulativ, d. h., die Kristalltriode wird plötzlich in eine Basiselektrode 2, einen Emitter 3 und einen KoI- ihren stromführenden Zustand gekippt, das Kollektorlektor 4 auf. Die Stromverstärkung der Kristalltriode potential steigt sehr rasch auf einen sehr geringen soll im normalen Arbeitsbereich größer als 1 sein. Die Wert — V₂ an, der etwa 1 V betragen kann, und das Basiselektrode 2 ist mit Masse, der Emitter 3 über ist gerade der Wert, bei dem die Stromverstärkung einen Widerstand 5 mit einem relativ hohen Wider- 25 zu 1 wird. Dieser steile Anstieg stellt also die Vorderstandswert R₁ mit einer positiven Spannungsquelle 6 kante 14 des erzeugten Impulses dar.
verbunden, deren negative Klemme an Masse liegt. Zur gleichen Zeit steigt das Emitterpotential um Die Kollektorelektrode 4 liegt über einem weiteren einen kleinen Betrag, wie bei 15 (Fig. 2) dargestellt, Widerstand 7 mit einem wesentlich geringeren an, jedoch kann die Potentialänderung an der Wert R₂ an einer negativen Spannungsquelle 8, deren 30 Emitterelektrode 3 nur sehr gering sein (etwa V2V), positive Klemme ebenfalls mit Masse verbunden ist. weil im gleichen Augenblick, wenn der Emitter-Eine Ausgangsklemme 9 ist mit dem Kollektor 4 ver- kontakt entsperrt wird, der Widerstand im Emitterbunden. Die beiden Spannungsquellen 6 und 8 können kreis plötzlich zusammenbricht, so daß nur ein geetwa eine Spannung von 60 V haben. Emitter und ringer Teil der Potentialänderung an der Kollektor-Kollektorelektrode sind über einen Serienresonanz- 35 elektrode V₂-V₁ an die Emitterelektrode gelangen kreis miteinander verbunden, der eine Spule 10 und kann. In diesem Zustand ist eine Beeinflussung des einen Kondensator 11 enthält und einen positiven Kollektorstromes mittels der Emitterelektrode nicht Rückkopplungsweg bildet. mehr möglich, aber ihr Potential steigt weiterhin ge-

Die Arbeitsweise dieser Schaltung wird nun mit ringfügig an, und zwar durch das Überschwingen, das Hilfe der Fig. 2 erläutert. Diese Erklärung ist an sich 4° durch den Resonanzkreis 10, 11 erzeugt wird, und etwas vereinfacht dargestellt, da die Wirkungsweise folgt der Kurve 16 (Fig. 2), einer halben Sinusziemlich kompliziert ist, aber diese Darstellung ist in schwingung. Wenn der Resonanzkreis das Emitterihren Grundzügen korrekt. Der Widerstand R₁ soll, potential des Emitters 3 wieder auf Null gebracht hat, verglichen mit R₂, groß, z.B. etwa 20mal so groß so wird das Potential an der Kollektorelektrode 4 wie R₁ gewählt werden, während R₁ im Vergleich 45 wieder verringert, und durch die Wirkung der posizum Emitterkontaktwiderstand klein und R₂ im Ver- tiven Rückkopplung wird das Potential am Kollektor 4 gleich zum Kollektorkontaktwiderstand ebenfalls sehr steil auf einen Wert -V₃ fallen. Auf diese Weise klein ist, wenn der Emitter in Sperrichtung vorge- entsteht die Hinterkante 17 des erzeugten Impulses, spannt ist. Da die meisten der Potentiale, auf die in Da nun der Emitterkontakt gesperrt ist, ist der der nun folgenden Erklärung Bezug genommen wird, 5° Widerstand im Emitterkreis sehr groß, so daß das negativ sind, so ist es nötig, klar zu machen, um Emitterpotential ebenfalls, wie bei 18 dargestellt, auf Mißverständnisse zu vermeiden, daß ein Potential, den Wert -V₃ absinkt. Der Resonanzkreis 10, 11 das hier als höher oder niedriger als ein anderes liefert wiederum ein Überschwingen 19, so daß das Potential bezeichnet wird, einen mehr positiven bzw. Potential der Emitterelektrode 3 anschließend prakeinen mehr negativen Wert aufweist. In gleicher 55 tisch auf den Wert -2V₃ fällt. Nach diesem Über-Weise wird ein Potential, von dem gesagt wird, daß schwingen steigt das Emitterpotential relativ langsam es zunimmt bzw. abnimmt, entsprechend mehr positiv entlang der Kurve 20 wieder gegen Null, und das bzw. mehr negativ werden. Kollektorpotential fällt langsam von -V₃ auf -V₁.

Unmittelbar nach der Erzeugung eines kurzen Im- Dann wiederholt sich der ganze Vorgang, und ein

pulses fällt das Potential der Kollektorelektrode 4 60 zweiter Impuls 21 entsteht auf gleiche Weise an der

plötzlich auf ein relativ hohes negatives Potential, das Kollektorelektrode 4. Auf diese Weise wird ein Im-

der Emitterelektrode 3 über den Resonanzkreis 10, 11 pulszug mit nahezu rechteckigen Impulsen erzeugt,

übermittelt wird. Der Emitterkontakt wird gesperrt, Die Steilheit der Vorderflanke und der Hinterflanke

der Kollektorstrom ist sehr klein, und der Konden- wird prinzipiell durch die Eigenschaften der Kristallsator 11 wird von den Spannungsquellen 6 und 8 her 65 triode bestimmt. Es kann gezeigt werden, daß diese über die Widerstände 5 und 7 aufgeladen. In diesem Kanten praktisch exponentiell verlaufen und daß die Zustand sind die Widerstände im Emitter- und KoI- zugehörige Zeitkonstante ungefähr gleich LIR- (a—l)

lektorkreis sehr groß und beeinflussen den Ladevor- ist. Dabei ist α der Stromverstärkungsfaktor der ,gang des Kondensators 11 nur unbedeutend, der mit Kristalltriode, R ist der effektive Parallelwiderstand einer Zeitkonstante von ungefähr C (R₁ + R₂) vor 70 des Widerstandes 7 und des Widerstandes im Ko!-

lektorkreis, während L die Induktivität der Spule 10 ist. Daher ist es wünschenswert, daß die Stromverstärkung α groß, der Widerstand R₂ des Widerstandes 7 relativ groß und die Induktivität der Spule 10 relativ klein ist.

Man sieht, daß die Dauer der erzeugten Impulse durch die Resonanzperiode der Elemente 10 und 11 bestimmt wird und ungefähr

ist. Weiterhin wird der Impulsabstand durch die Zeitkonstante C-(R₁-^-R₂) bestimmt. Ist nun R₂, verglichen mit R₁, klein, dann wird der Impulsabstand angenähert = C · R₁ · log (1 + 2 V₁IE), wobei E das Potential der Spannungsquelle 6 darstellt.

Die einzigen Teile der Schwingungsperiode, die von den Kenndaten der Kristalltriode abhängen, sind die Anstiegs- und Abfallzeiten der Vorder- bzw. Hinterkanten der Impulse. Werden diese Zeiten, wie angedeutet, ausreichend klein gemacht, so wird die Auswirkung eines Auswechselns einer Kristalltriode durch eine andere auf die Impulswiederholungsfrequenz praktisch vernachlässigbar sein.

Es ist bereits oben angegeben worden, daß L einen genügend kleinen Wert haben soll. Er muß indessen groß genug sein, um zerstörende Stromanstiege in der Kristalltriode zu verhindern. Im Fall der Kristalltrioden, die erhältlich waren, als die Erfindung gemacht wurde, wurde ermittelt, daß für Sicherheitszwecke ein Induktivitätswert für L von etwa 200 μ Hy ausreichend ist.

Mit der Schaltung nach Fig. 1 können Impulse mit einer Dauer von 1,5 μ sec und größer erzeugt werden, und in günstigen Fällen sind die Anstiegszeit und die Abfallzeit der Vorder- bzw. Hinterflanke der Impulse in der Größenordnung von 0,2 μ sec. In den meisten Fällen bereitet es keinerlei Schwierigkeiten, Anstiegszeiten und Abfallzeiten unter 0,5 μ sec zu erreichen.

Die Schaltung nach Fig. 1 kann dahingehend abgeändert werden, daß ein Impulsgenerator entsteht, bei dem die Kristalltriode in ihrer gesperrten Stellung normalerweise stabil ist, jedoch durch einen Kippimpuls oder ein Potential kleiner Amplitude derart gekippt werden kann, daß einzelne Ausgangsimpulse entstehen. Diese Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt, wobei gleichen Elementen wie in Fig. 1 die gleichen Bezugszeichen zugeordnet sind.

In Fig. 3 ist ein kleiner Widerstand 22 zwischen Basiselektrode 2 und Masse angeordnet. Drei weitere Widerstände 23, 24 und 25 bilden einen Spannungsteiler parallel zur Spannungsquelle 8. Die Basiselektrode 2 ist über einen Gleichrichter 26 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 23 und 24 verbunden und erhält dadurch ein wenig negatives Vorspannungspotential (ζ. B. etwa —6 V) für den Gleichrichter 26, der derart gepolt ist, daß er ein Ansteigen des Basispotentials über —6 V hinaus verhindert. Die Emitterelektrode 3 ist über einen weiteren Gleichrichter 27 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 24 und 25 verbunden und erhält dadurch ein etwas mehr negatives Vorspannungspotential (ζ. Β. etwa —7 V) für den Gleichrichter 27, der in gleicher Weise wie Gleichrichter 26 angeordnet ist, damit das Emitterpotential nicht über —7 V ansteigen kann. Die Widerstände 23, 24 sind durch große Kondensatoren 28 bzw. 29 überbrückt. Mit der Basiselektrode 2 ist eine Eingangsklemme 30, an der die Kippimpulse ankommen, über einen Blockkondensator 31 verbunden. Die Kollektorelektrode 4 liegt über einen Gleichrichter 32 an der Ausgangsklemme 9. Der Gleichrichter 32 ist durch einen Spannungsteiler aus zwei der Spannungsquelle 8 parallel liegenden Widerständen 33 und 34 vorgespannt.

Gemäß dieser Anordnung ist das Potential der Emitterelektrode 3 normalerweise um einen geringfügigen Betrag kleiner (z. B. 1 V) als das Potential der Basiselektrode 2, so daß die Kristalltriode dadurch gesperrt ist. Wird nun ein negatives Kipppotential, das die Potentialdifferenz zwischen Emitter

ίο und Basiselektrode überschreitet, an die Eingangsklemme 30 gelegt, dann wird die Kristalltriode entsperrt und erzeugt einen einzelnen Ausgangsimpuls in der gleichen Weise, wie es gemäß Fig. 2 beschrieben worden ist, jedoch wird das Ansteigen des Potentials der Emitterelektrode 3 entlang der Kurve.20 dann gestoppt, wenn das Vorspannungspotential des Gleichrichters 27 erreicht ist, sich aber immer noch unter dem an der Basiselektrode liegenden Potential befindet, so daß die Kristalltriode nicht wieder in ihren leitenden Zustand übergehen kann. Wenn ein neuer Kippimpuls an der Klemme 30 ankommt, wird ein weiterer einzelner Ausgangsimpuls erzeugt werden.

Die Arbeitsweise der Fig. 3 wird nunmehr im einzelnen in bezug auf die Fig. 4 beschrieben werden. In der Ruhelage ist die Kristalltriode gesperrt, und es fließt ein sehr geringer Kollektorstrom. Die Basiselektrode liegt auf einem Potential -F₄, das durch die Vorspannung des Gleichrichters 26 (z. B. F₄ = — 6 V) bestimmt wird, während die Emitterelektrode auf einem etwas geringeren Potential — Fj liegt, das durch den Gleichrichter27 (z.B. F₅=-7V) bestimmt ist. Die Kollektorelektrode liegt auf einem verhältnismäßig hohen Potential -F₆.

Vom Zeitpunkt t₀ bis zum Zeitpunkt t_x ereignet sich nichts mit Ausnahme eines leichten Fallens des Kollektorpotentials unter -V₆, wenn der Kondensator 11 noch nicht vollständig entladen ist. Im Zeitpunkt ^₁ tritt ein kurzer negativer Kippimpuls an der Klemme 30 (Fig. 3) auf. Ist die Amplitude des Kippimpulses etwas größer als V₅-V₄^ (z. B. etwas größer als 1 V), dann wird der Emitter entsperrt und die Kristalltriode in ihren stromführenden Zustand, wie bereits beschrieben, gekippt. Der Kollektorstrom steigt plötzlieh an, und wegen der Widerstände 22 und 7 fällt das Potential der Basiselektrode auf einen Wert

— V_n, wie bei 35 (Fig. 4) dargestellt, während das Potential der Kollektorelektrode auf einen Wert — V₈, wie bei 36 dargestellt, ansteigt, wobei die Spannung V₈-V₇ klein ist und z.B. nur wenige Volt beträgt. Ein kleiner Teil des Spannungsanstieges an der Kollektorelektrode gelangt über den Resonanzkreis 10, 11 an die Emitterelektrode 3. Dies und der plötzliche Potentialabfall an der Basiselektrode wirkt dahingehend, daß der Emitterstrom stark vergrößert wird, da der Emitterkontakt gesperrt ist. Durch die Anwesenheit des Widerstandes 5 (Fig. 3), der einen verhältnismäßig hohen Wert hat, wird die Potentialdifferenz zwischen Emitter und Basiselektrode in der Tat auf einen kleinen Wert (wahrscheinlich weniger als 1 V) begrenzt, so daß das Eniitterpotential schlagartig von — V₅ auf — V₉, wie bei 37 angegeben, fällt, wobei V₀ etwas kleiner ist als V₁.

Anschließend tritt das Überschwingen 38, verursacht durch den Resonanzkreis 10, 11, in gleicher Weise wie vorher auf und sperrt die Kristalltriode zum Zeitpunkt t₂. Das Kollektorpotential fällt auf

— F₁₀, wie bei 39 angegeben, und steuert mittels des Resonanzkreises das Emitterpotential, wie bei 40 gezeigt, auf -V₁₁. Dabei entspricht die Potentialdifre-

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renz V₉-V_n 2(V₈-V₁₀). Zur gleichen Zeit steigt vorgespannt, der aus zwei Widerständen 46 und 47 das Basispotential wieder auf — V₄. Das Emitter- besteht., die ebenfalls in Serie parallel zur Spannungspotential steigt, wie bei 41 angegeben, und erreicht quelle 8 liegen. Die Widerstände 44 und 46 sind durch zum Zeitpunkt t₃ den Wert — V₅, bei welchem Wert Uberbrückungskondensatoren 48 und 49 überbrückt. der Emitter durch den Gleichrichter 27 gehalten wird. 5 Das Begrenzungspotential für die Basis und für den

Daraus ist zu erkennen, daß auf Grund eines Emitter sollte z. B. —6 bzw. — 7 V betragen,
kurzen Kippimpulses an der Klemme 30 zum Zeit- Die beiden Basiselektroden sind über einen Widerpunkt t_i ein einzelner Ausgangsimpuls 42 an der stand 50 miteinander verbunden, und ein Widerstand Kollektorelektrode 4 erzeugt wird. Es ist klar, daß 51 kann außerdem, wenn nötig, zwischen den Blockein weiterer kurzer Kippimpuls zu jedem späteren io kondensator 31 und der Basiselektrode IA eingefügt Zeitpunkt t_i angelegt werden kann und daß sich dann werden.

der eben beschriebene Vorgang in gleicher Weise Eine Sinuswelle der Frequenz F liege nun an der

wiederholt, so daß ein weiterer Ausgangsimpuls 43 Eingangsklemme 30.

erzeugt wird. Die Schaltungsanordnung spricht nur Wenn die Kristalltriodenstufe 1A derart aufgebaut auf Kippimpulse zur Zeit t₃ oder später an. Auf diese 15 ist, daß sie durch 3 teilt, dann müssen die Werte der Weise konnte diese Schaltung durch einen Zug regel- Elemente 5 A, 7 A, 10 A, HA und 22^4 derart gewählt mäßig auftretender Kippimpulse oder durch eine werden, daß die Periode t_s — t₁ (Fig. 4) etwas geringer . andere periodische Wellenform synchronisiert werden, ist als 3/F see, während zur gleichen Zeit die Dauer vorausgesetzt, daß die Impulswiederholungsperiode t., —1₁ des erzeugten Impulses einen geeigneten Wert nicht kleiner ist als t$ — t_v Der Gleichrichter 32 20 aufweist. Dann tritt ein Zug positiver Impulse mit (Fig. 3) dient als Begrenzer und schneidet die unteren einer Impulswiederholungsfrequenz von F/3 Schwin-Teile der Ausgangsimpulse 42, 43, wie in Fig. 4 ge- gungen pro see an der Ausgangsklemme 9 A auf. Der zeigt, ab. Sind die Widerstände 33 und 34 (Fig. 3) Widerstand 51 muß derart gewählt werden, daß die derart gewählt, daß das Vorspannungspotential am Amplitude der Impulse an der Basiselektrode 2 gerade Gleichrichter 32 = -F₁₂ ist, wobei F₁₂ wenig 25 ausreicht, die Kristalltriode zu kippen, wenn das unter F₁₀ liegt, dann kann das Potential" an der Emitterpotential den Wert — V₅ (Fig. 4) erreicht hat. Ausgangsklemme 9 nicht unter -F₁₂ fallen, so daß Negative, rechteckige Impulse, wie die in der oberen nur die Teile der Impulse 42 und 43, die über dem Zeile der Fig. 4 gezeigten, mit einer Wiederholungs-Potential -F₁₂ liegen, an der Ausgangsklemme 9 frequenz von F/3 werden an der Basiselektrode 2A erscheinen. Auf diese Weise werden rechteckige 30 erzeugt und überlagern sich der Eingangsspannung Impulse erzeugt. der Frequenz F, sind jedoch von wesentlich größerer

Der Gleichrichter 26 (Fig. 3) kann, wenn ge- Amplitude und gelangen über den Widerstand 50 an wünscht, weggelassen werden. In diesem Falle be- die Basiselektrode 2 B. Der Widerstand 50 muß demnötigt die Basiselektrode 2 eine negative Vorspannung gemäß derart gewählt werden, daß die Amplitude der entsprechend den Kenndaten der Kristalltriode, und 35 negativen Impulse auf einen Wert vermindert wird, zwar während der Zeit, in der die Kristalltriode ge- der gerade noch die Kristalltriode IB zu kippen versperrt ist. Daher müßten in diesem Fall Kippimpulse mag. Die Schaltungselemente müssen dann derart gevon größerer Amplitude vorgesehen werden, um ein wählt werden, daß die entsprechende Periode t_z — t_x zuverlässiges Kippen bei allen Kristalltrioden zu etwas größer ist als 9IF see. Dann entsteht ein Zug ■erreichen. 40 rechteckiger positiver Impulse mit der Wieder-

Es wurde bereits weiter oben mit Bezug auf Fig. 4 holungsfrequenz F19 an der Ausgangsklemme 9 B. Es

erwähnt, daß die Schaltung nur bei Kippimpulsen sei noch darauf hingewiesen, daß an der Basis-

zum Zeitpunkt i₃ oder später anspricht. Wenn daher elektrode 2 B eine komplexe Wellenform auftritt, die

eine periodische Kippimpulsreihe geringerer Am- die ursprüngliche Steuerwelle der Frequenz F mit

plitude mit einer Wiederholungsfrequenz, die etwas 45 sehr kleiner Amplitude enthält, die durch einen

größer ist als die Frequenz negativen rechteckigen Impulszug der Frequenz F79

γ überlagert wird, dessen jeweils dritter Impuls eine

, etwas größere Amplitude aufweist als die übrigen.

\h h) Man kann außerdem noch Begrenzergleichrichter

an der Eingangsklemme 30 auftritt, dann wird die 5° (nicht gezeigt) entsprechend Position 32 (Fig. 3) vorSchaltung durch jeden n-ten Impuls synchronisiert sehen, und zwar in gleicher Weise vorgespannt, und arbeitet nun als Frequenzteiler und teilt durch zwischen den Kollektorelektroden A.A und 4B (Fig. 5) den Faktor n. In der Praxis muß η für einen zuver- und den entsprechenden Ausgangsklemmen 9 A lässigen Frequenzteiler eine kleine, ganze Zahl sein, bzw. 95.
z. B. nicht größer als 5. 55 In dem speziellen Ausführungsbeispiel der Fig. 5,

In Fig. 5 ist gezeigt, wie mit Hilfe von zwei das dazu dient, eine Frequenz von 100 kHz in zwei Schaltungen der Fig. 3, die miteinander verbunden Stufen durch den Faktor 9 zu teilen, haben die Schaltsind, ein Teiler mit zwei Stufen aufgebaut werden elemente die folgenden Werte:

kann, deren jede z. B. geeignet ist, eine Teilung durch Potential der Quellen 6 und 8 60 V

3 zu liefern. Die Elemente der einzelnen Stufen, die 60 Widerstände 5 A und 5 5 60 000 Ohm

denen der Schaltung nach Fig. 3 entsprechen, sind mit Widerstände TA und 7B 2 200 Ohm

denselben Bezugszeichen versehen und haben zusatz- Widerstände 22 A und 22 B) ₁ r_nnr,i

lieh noch den Buchstaben A oder B. 50 und 51 J

Die beiden begrenzenden Gleichrichter 26 A 'und Spulen 10^4 und 105 1 μ Hy

265 an den Basiselektroden werden über einen 65 Kondensator HA 0,47 μΈ

Spannungsteiler vorgespannt, der aus zwei Wider- Kondensator 115 2 μΡ

■ ständen 44 und 45 besteht, die in Reihe parallel zur Begrenzungspotential an den Basis-Spannungsquelle 8 geschaltet sind. Die zwei begren- elektroden 2 A und 25 — 6 V

zenden Gleichrichter 27 A und 275 an der Emitter- Begrenzungspotential des Emitters

elektrode sind durch einen weiteren Spannungsteiler 7° ZA bzw. 35 — 7 V

Claims

Es muß darauf hingewiesen werden, daß die beiden Frequenzteilerstufen derart aufgebaut werden können, daß sie durch verschiedene ganze Zahlen m und η teilen. Die Periode ti — ti muß in diesem Falle dann etwas kleiner sein als in/F für die erste Stufe bzw. m ■ nlF für die zweite Stufe. In gleicher Weise können drei oder mehr gleichartige Stufen in Kaskade geschaltet werden. Es wurde bereits erklärt, daß die Länge der Periode t2 — tv während der die Kristalltriode entsperrt ist, durch den Resonanzkreis 10, 11 bestimmt wird. Diese Periode kann aber auch durch ein Verzögerungsnetzwerk, wie in Fig. 6 dargestellt, bestimmt werden. Die Abwandlung der Schaltung nach Fig. 1 besteht darin, daß die Spule 10 durch den Eingangskreis eines Verzögerungsnetzwerkes 52 ersetzt wird, dessen Ausgangskreis kurzgeschlossen ist. Der positive, an der Kollektorelektrode 4 erzeugte Impuls durchläuft die Verzögerungsleitung und wird am kurzgeschlossenen Ende umgedreht. Die Vorderkante 14 (Fig. 2) ist nach der Reflexion negativ gerichtet und macht das Emitterpotential negativ, so daß die Kristalltriode gesperrt wird und das Emitterpotential plötzlich, wie bei 18 in Fig. 2 angedeutet, abfällt. Dabei ergibt sich kein Überschwingen entsprechend Position 19, und die Zeit, während der die Kristalltriode gesperrt ist, wird durch die. Entladung des Kondensators über die Kreiswiderstände bestimmt. Wenn notwendig, kann ein Abschlußwiderstand 53 an den Eingangsklemmen des Verzögerungsnetzwerkes angebracht werden, um eine weitere Reflexion an den Eingangsklemmen zu verhindern, die die Arbeitsweise der Schaltung beeinträchtigen könnte. Es ist klar, daß die Dauer der erzeugten Impulse der doppelten Verzögerungszeit entsprechend einem Durchlaufen des Netzwerkes 52 entspricht. Auch die Schaltungen nach Fig. 3 und 5 können dahingehend abgeändert werden, daß die Spule 10, wie in Fig. 6 gezeigt, durch ein Verzögerungsnetzwerk ersetzt wird. Es muß dabei betont werden, daß der Serienresonanzkreis 10, 11 der Fig. 1, 3 und 5 sowie das Verzögerungsnetzwerk in Fig. 6 beide periodische Eigenschaften haben, die die Dauer der erzeugten Impulse bestimmen. Im Falle des Resonanzkreises ist die periodische Eigenschaft die Schwingungsperiode 2π·]/Ζ · C , während es bei dem Verzögerungsnetzwerk die Schwingungsperiode eines am Netzwerk angelegten Impulses ist, der die Verzögerungsleitung vorwärts und rückwärts bei mehrfacher Reflexion an den Eingangs- und Ausgangsklemmen durchläuft, solange diese Klemmen nicht durch den Wellenwiderstand des Netzwerkes abgeschlossen sind. Diese Schwingungsperiode ist 2 t, wobei t die Zeit für einen einfachen Durchlauf eines Impulses durch das Netzwerk darstellt. Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf die Anwendung bestimmter Werte der Schaltelemente begrenzt ist, wie sie in dem beschriebenen Beispiel angegeben sind, noch auf die besonderen Kipp- und Ausgangsanordnungen. Die Schaltung kann z. B. durch Anlegen negativer Impulse an der Basiselektrode (wie beschrieben) oder von positiven Impulsen an der Emitterelektrode oder sogar durch Koinzidenz von Impulsen beider Arten an beide Elektroden gekippt werden. Weiterhin kann die Schaltung derart aufgebaut werden, daß positive Ausgangsimpulse an der Kollektorelektrode oder negative Impulse ari der Basiselektrode oder auch Impulse an beiden diesen Punkten abgenommen' werden können. Außerdem war zwar angenommen worden,1 daß ein Halbleiterkristall des η-Typs verwendet wird. Die Schaltung kann aber ebensogut zur Verwendung von Halbleiterkristallen des p-Typs eingerichtet werden, ίο und zwar einfach dadurch, daß man die Polarität der' Spannungsquellen 6 und 8 (Fig. 1, 3, 5, 6) umdreht. Die Erfindung wurde zwar an Hand von mehreren Ausführungsbeispielen und deren Abwandlungen beschrieben. Dies stellt jedoch keinerlei Beschränkung des Wesens und der Anwendbarkeit der Erfindung dar. P Λ T Ii N T Λ N S P R 0 C H E :

1. Impulsgenerator mit einer Kristalltriode mit einem Stromverstärkungsfaktor a]> 1 im normalen Arbeitsbereich und einer weitgehenden Unabhängigkeit der Schaltung von Streuungen der Kenndaten der verwendeten Kristalltrioden, welcher zwei Strornzustände einnehmen kann, wovon mindestens einer unstabil ist, in dem zwischen Emitter und Kollektor, die je über einen Vorwiderstand an einem geeigneten Potential liegen, eine Koppelschaltung mit positiver Rückkopplung und mit periodischen Eigenschaften angeordnet ist, insbesondere ein Serienresönanzkreis, die bestimmend ist für die Dauer der erzeugten Impulse, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristalltriode abwechselnd einen unstabilen entsperrten und einen stabilen gesperrten Stromzustand einnimmt und daß die Zeit, während der die Kristalltriode im entsperrten unstabilen Zustand verbleibt, durch die periodischen Eigenschaften des Resonanzkreises, durch die Werte der Gleichpotentiale und der Vorwiderstände auf die halbe Resonanzperiode des Serienresonanzkreises festgelegt ist, so daß die bei entsperrter Kristalltriode in ihr fließenden Ströme nahezu vollständig von Streuungen in den Kenndaten der Kristalltriode unabhängig sind.

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Schaltelemente erreicht wird, daß die Potentialdifferenz zwischen Emitter und Basis nur dann ihr Vorzeichen ändert, wenn die Kristalltriode nach Rückkehr in ihre gesperrte Lage durch erneutes Anlegen eines Kippotentials gekippt wird.

3. Impulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugten, im wesentlichen rechteckigen Impulse vom Kollektor über eine impulsformende Begrenzerstufe abgenommen werden.

4. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Koppelschaltung zwischen Emitter und Kollektor eine Verzögerungsleitung angeordnet ist, die eingangsseitig über einen Kondensator an den Emitter angekoppelt ist, mit einem Widerstand abgeschlossen und ausgangsseitig kurzgeschlossen ist.

5. Impulsgenerator nach Anspruch 1 oder 4 zur Erzeugung eines Impulszuges mit regelmäßigen Impulsabständen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stromzustände unstabil sind und daß die Schaltelemente des Generators derart gewählt und angeordnet sind, daß die Zeitdauer, während der die Kristalltriode sich in der einen oder der

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anderen Lage befindet, weitgehend von den Streuungen in den Kenndaten der verwendeten Kristalltriode unabhängig ist.

6. Impulsgenerator nach Anspruch. 1 oder 4 zur Erzeugung einzelner Rechteckimpulse, bei der die Kristalltriode einen unstabilen Zustand aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß durch am Impulseingang liegende Kippimpulse durch Kippen der Kristalltriode vom stabilen in den unstabilen Zustand jeweils nur ein einzelner Rechteckimpuls ίο dadurch erzeugt wird, daß das Emitterpotential der Kristalltriode nach Zurückkippen in die stabile Lage auf einen Wert begrenzt wird, bei dem der Emitterkontakt gesperrt bleibt, bis er durch einen weiteren Kippimpuls entsperrt wird.

7. Impulsgenerator nach Anspruch 1, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Basispotential im stabilen Zustand auf einen bestimmten Wert begrenzt ist, so daß die Potentialdifferenz Emitter—Basis einen vorgegebenen Grenzwert nicht unterschreitet.

; 8. Impulsgenerator nach Anspruch 7, dadurch , gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquellen über einen gemeinsamen Widerstand mit der Basiselektrode der Kristalltriode verbunden sind, der auch das Kippotential zugeführt wird.

9. Verwendung eines Impulsgenerators nach Anspruch 8 zur Frequenzteilung der Frequenz F einer periodischen Kippimpulsfolge durch den Faktor n, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der einzelnen Schaltelemente derart gewählt sind, daß die Zeitdauer der Periode zwischen dem Kippen der Kristalltriode in den unstabilen Zustand und dem Zeitpunkt, bei dem das Emitterpotential den entsprechenden begrenzten Wert erreicht, etwas kleiner ist als nlF see.

10. Verwendung von Impulsgeneratoren nach Anspruch 8 in einer Frequenzteilerkaskade zui" I'eilung der Frequenz /·" einer periodischen Kippimpulsfolge durch den Faktor η · m, bei welcher die Kippimpulse dem ersten Impulsgenerator zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode der ersten Stufe mit der Basiselektrode der zweiten Stufe über einen Widerstand verbunden ist und daß die Werte der Schaltelemente jeder Stufe derart gewählt werden, daß die Zeitdauer der Periode zwischen dem Kippen der Kristalltrioden in den unstabilen Zustand und dem Zeitpunkt, bei dem das Emitterpotential den entsprechenden begrenzten Wert erreicht, für die erste Stufe etwas kleiner ist als mlF und für die zweite Stufe etwas kleiner als m · nlF.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Französische Patentschrift Nr. 1001067;
»RCA-Review«, September 1952, S. 369ff.; Bd. X, H. 4, Dezember 1949, S. 459ff.;
USA.-Patentschrift Nr. 2 675 474;
»Funk-Technik«, 1953, Nr. 21, S. 675 ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen