DE1149052B

DE1149052B - Impulserneuerungsschaltung

Info

Publication number: DE1149052B
Application number: DEW20611A
Authority: DE
Inventors: Lewis Clayton Thomas
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1956-03-29
Filing date: 1957-02-14
Publication date: 1963-05-22
Also published as: GB811958A; BE552118A; FR1172413A; US2964651A

Description

Die Erfindung betrifft Impulserneuerungsschaltungen, insbesondere Transistor-Impulserneuerungsschaltungen.

Eine Impulserneuerungsschaltung ist eine Schaltung, welche nur durch eine Spannung oberhalb eines vorbestimmten Minimal- oder Schwellwertes angestoßen zu werden braucht, um einen Ausgangsimpuls zu liefern, der unabhängig von der Form, der Größe und der Dauer des Eingangsimpulses ist. Wenn Transistor-Impulserneuerungseinrichtungen im Zusammenhang mit anderen Schaltungen, insbesondere mit Rechenschaltungen, verwendet werden, ist es notwendig, daß diese Erneuerungseinrichtungen eine gewisse minimale Empfindlichkeit und Stabilität besitzen. Die Erfüllung dieser Aufgaben ist insbesondere schwierig, wenn die Erneuerungseinrichtung weitgehenden Änderungen der Belastungsbedingungen der Umgebungstemperaturen der angelegten Spannungen und der Steuerimpulse unterworfen ist. Zur Lösung einiger, jedoch nicht sämtlicher Probleme erfordern frühere Erneuerungseinrichtungen eine verhältnismäßig große Anzahl von Teilen und verbrauchen eine beträchtliche Leistung im Ruhezustand. Weiterhin zeigen diese Erneuerungseinrichtungen dennoch eine verhältnismäßig begrenzte Empfindlichkeit und Stabilität, wenn sie weitgehenden Änderungen einer oder mehrerer der obenerwähnten Variablen unterworfen sind.

Dementsprechend ist es die allgemeine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Impulserneuerungsschaltung zu schaffen, die verhältnismäßig wenig Schaltelemente aufweist.

Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Impulserneuerungsschaltung zu schaffen, welche stabil ist und welche den gewünschten Ausgangsimpuls bei weitgehenden Änderungen des Ausgangsstroms erzeugt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Erneuerungseinrichtung zu schaffen, welche relativ unempfindlich gegenüber Änderungen der Umgebungstemperatur und gegenüber weitgehenden Änderungen der angelegten Potentiale ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine stabile Erneuerungseinrichtung zu schaffen, die durch Steuerimpulse kleiner Größe genau gesteuert werden kann und kleine Leistungsaufnahme im Ruhezustand hat.

Kurz zusammengefaßt enthält die Transistor-Impulserneuerungsschaltung gemäß der Erfindung einen Rückkopplungsweg, der eine induktive Kopplung zwischen dem Kollektor und dem Emitter herstellt, wobei der Rückkopplungsweg in Reihe zwischen Impulserneuerungsschaltung

Anmelder:
Western Electric Company Incorporated,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. März 1956 (Nr. 574 865)

Lewis Clayton Thomas, North Plainfield, N. J.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

den Kollektor und die Primärwicklung des Ausgangstransformators geschaltet ist. Man hat gefunden, daß durch kritische Bestimmung der Beziehung zwischen den Eigenschaften dieser beiden Transformatoren und der Wirkung dieser Eigenschaften auf die Erneuerung erfindungsgemäße Impulserneuerungseinrichtungen eine im wesentlichen konstante Ausgangsspannung bei einer weitgehend veränderlichen Strombelastung erzielen. Weiterhin erhält man infolge der besonderen kritischen Beziehung des Windungsverhältnisses des Rückkopplungstransformators zur Stromverstärkung des Transistors und des Verhältnisses der Selbstinduktivität des Ausgangstransformators zur Selbstinduktivität des Rückkopplungstransformators ausreichende Kriterien für eine stabilisierte Erneuerung, die leicht gesteuert werden kann.
Bei Nichtvorhandensein von Schaltelementen, die durch die erfindungsgemäßen Kriterien für die Erneuerung bestimmt sind, zeigen Schaltungen dieser Art verschiedene Schwierigkeiten. Eine solche Schwierigkeit ist die Instabilität der Erneuerung bei kleinen Werten des Belastungsstroms. Dies bedeutet, daß, wenn nur ein kleiner Strom durch den Ausgangstransformator fließt, eine unzureichende Rückkopplung über den Rückkopplungstransformator entsteht, um eine Erneuerung sicherzustellen, die in der Lage ist, eine Impulsdauer zu erzeugen, die groß genug ist, um eine Steuerung der Sperrung durch einen synchronisierenden Taktgenerator zu gestatten. Damit wird bei kleinen Werten des Belastungsstroms ein

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unzureichender Strom zum Emitter zurückgeliefert, der an der Primärwicklung des Ausgangstransformaum die Erneuerung einzuleiten, oder dieser Strom, tors entstehenden Spannung. Das läßt sich kurz wenn er ausreicht, um die Erneuerung einzuleiten, dahingehend zusammenfassen, daß der Rückkoppist nicht groß genug, um diese Erneuerung für die lungstransformator ein Windungsverhältnis hat, das gewünschte Zeitdauer aufrechtzuerhalten. Unter diesen 5 gegenüber der Stromverstärkung des Transistors um Umständen kann der zur Belastung gelieferte Impuls einen Betrag kleiner ist, der im wesentlichen gleich eine zufriedenstellende Arbeitsweise der nachfolgenden ist dem Produkt aus dem Magnetisierungsstrom der Schaltungen nicht sicherstellen, da er eine unrichtige Primärwicklung des Rückkopplungstransformators zeitliche Lage hat und unzureichende Energie besitzt. und der Stromverstärkung des Transistors geteilt Wenn der Wert des Rückkopplungsstroms ohne io durch den Magnetisierungsstrom der Primärwicklung Rücksicht auf die Ausgangsschaltung erhöht wird, des Ausgangstransformators. Vorteilhafterweise kann kann eine ausreichende Rückkopplung sichergestellt erfindungsgemäß das Verhältnis des Windungsverwerden, um die Erneuerung für die erforderliche hältnisses des Rückkopplungstransformators zur Zeitdauer aufrechtzuerhalten. Jedoch entsteht durch Stromverstärkung bei großem Signal des Transistors diese Vergrößerung der Erneuerung eine Unempfind- 15 zwischen 0,4 und 0,8 liegen, und das Verhältnis der lichkeit des Impulserneuerers mit dem Ergebnis, daß Selbstinduktivität der Primärwicklung des Ausgangseine wesentlich größere Leistung und eine sorgfältig transformators zur Selbstinduktivität der Primärausgearbeitete Eingangsschaltung erforderlich sind, wicklung des Rückkopplungstransformators kann um den Impulserneuerer zu sperren. Ein weiteres kleiner als 1 sein und im Bereich von 0,25 bis 0,75. Problem besteht bei den vorbekannten Impuls- 20 Impulserneuerungseinrichtungen gemäß dieser Erfinerneuerern, wenn der Belastungsstrom Änderungen dung sind unempfindlich gegen weitgehende Ändeunterworfen ist, insbesondere wenn der Belastungs- rungen der Umgebungstemperatur. Einer der Gründe strom auf einen sehr kleinen Wert absinkt; man für diese Unempfindlichkeit ist die Tatsache, daß die erhält dann wiederum Impulse mit unrichtiger zeit- beiden an den Kollektorkreis angeschlossenen Schaltlicher Lage und kurzer Dauer. Daher besteht eine 25 elemente Scheinwiderstände und keine ohmschen mögliche Lösung dieses Problems darin, den Aus- Widerstände sind und daß damit der einzige ohmsche gangskreis in solcher Weise z:u belasten, daß ein Widerstand im Kollektorkreis der Basiskollektorminimaler Belastungsstrom entsteht. Hierdurch erhält widerstand und der kleine ohmsche Widerstand in man jedoch eine Verschwendung an Ausgangsleistung, den beiden Transformatorprimärwicklungen ist. Diese wenn kein Belastungsstrom zum Betrieb nachfol- 30 Transformatorwiderstände machen die Kollektorvorgender Schaltungen erforderlich ist. spannung im wesentlichen unempfindlich gegen Ände-

Bei der Erfindung enthält eine stabile Transistor- rungen der Kollektorableitströme, welche sich mit Impulserneuerungsschaltung einen Transistor mit einer der Temperatur ändern. Im leitenden Zustand ist ein Stromverstärkung « bei großem Signal, die größer kleiner Transistorbasiswiderstand wünschenswert, um als 1 ist, z. B. einen Spitzenkontakttransistor, mit 35 eine maximale Impulsspannung an den Ausgang zu einer Emitter-, einer Kollektor- und einer Basis- liefern. Für Impulse im Megahertzbereich kann jede elektrode. Mit der Kollektorelektrode ist die Primär- Transformatorprimärwicklung einen Gleichstromwicklung eines Ausgangstransformators verbunden, widerstand aufweisen, der kleiner als V₂ Ohm ist. an dessen Sekundärwicklung der Belastungskreis Erfindungsgemäße Schaltungen wurden mit Erfolg angeschlossen ist, der eine veränderliche Belastung 40 im Temperaturbereich von—20 bis+8O⁰C betrieben, darstellen kann, ohne daß hierdurch die Stabilität Demgemäß ist es ein Merkmal dieser Erfindung, der erfindungsgemäßen Transistorerneuerungsschal- bei einer Transistorimpulserneuerungsschaltung eine tung beeinträchtigt wird. Zwischen der Primärwick- induktive Rückkopplung in Verbindung mit einer lung des Ausgangstransformators und dem Kollektor induktiven Ausgangsschaltung mit solchen Eigenliegt die Primärwicklung eines Rückkopplungstrans- 45 schäften zu verwenden, daß der Wert der an der formators. Die Sekundärwicklung dieses Rückkopp- Primärwicklung des Rückkopplungstransformators lungstransformators ist mit dem Emitter des Tran- entstehenden Spannung wenigstens halb so groß ist sistors verbunden und steuert die Erneuerungsfunk- wie die an der Primärwicklung des Ausgangstranstion dieses Kreises, indem mehr Strom zu dem Emitter formators entstehende Spannung. Dieser Rückkoppzurückgespeist wird, als es der ursprünglichen Zu- 50 lungstransformator zeigt in Verbindung mit dem nähme des Emitterstroms bei Auslösung durch die Ausgangstransformator solche Eigenschaften, daß die Eingangsschaltung entspricht. An den Emitter des Selbstinduktion des Ausgangstransformators geringer Transistors kann außerdem ein Taktgenerator ver- als die Selbstinduktion des Rückkopplungstransforbunden sein, der eine Sinusschwingung sein kann, mators ist, wobei in jedem Fall die Primärwicklung ferner die äußere Schaltung, welche die durch die 55 gemeint ist. Schaltung zu erneuernden Impulse zuführt. Dieser induktive Rückkopplungsweg liegt in Reihe

Gemäß der Erfindung stehen das Windungsver- mit dem Ausgangstransformator. Das Windungsverhältnis der Sekundärwicklung zur Primärwicklung hältnis der Sekundärwicklung zur Primärwicklung des Rückkopplungstransformators, die an der Primär- des Rückkopplungstransformators ist kleiner als die Wicklung des Rückkopplungs- und des Ausgangs- 60 Stromverstärkung bei großem Signal des Transistors, transformators bestehenden Spannungen und die Es ist das Verhältnis der Selbstinduktivität der Selbstinduktivitäten der Primärwicklung des Rück- Primärwicklung des Ausgangstransformators zur kopplungs- und des Ausgangstransformators in kri- Selbstinduktion der Primärwicklung des Rückkopptischer Beziehung zueinander. Das Windungsverhältnis lungstransformators kleiner als 1. des Rückkopplungstransformators ist kleiner als die 65 Ein vollständiges Verständnis der Erfindung und Stromverstärkung des Transistors, und die an der dieser und verschiedener anderer Merkmale erhält Primärwicklung des Rückkopplungstransformators man an Hand der folgenden, ins einzelne gehenden entstehende Spannung beträgt wenigstens die Hälfte Erläuterung und der Zeichnungen.

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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines die Hilfs- oder Ruheleistung auf die Verluste bespeziellen Ausführungsbeispiels der Erfindung; schränkt, die infolge des Kollektorableitstroms und

Fig. 2 ist ein Diagramm, das sich aus der mathe- des vorher erwähnten UND-Steuerstroms entstehen, matischen Anleitung der erfindungsgemäßen Kriterien Eine weitgehend verbesserte Steuerung wird jedoch

für die Erneuerung ergibt. 5 erreicht, indem die Taktgeneratorspannung etwas

Es wird nun auf Fig. 1 eingegangen. Dort ist ent- erhöht wird. Hierdurch kann ein kleiner Strom über sprechend einem speziellen Ausführungsbeispiel der die Dioden 32 und 21 fließen, jedoch entsteht eine sehr Erfindung ein Spitzenkontakttransistor 10 mit einem kleine Erhöhung des Ruheleistungsverbrauchs.
Emitter 11, einer Basiselektrode 12 und einem Kollek- Wenn von der Quelle 22 ein positiver Eingangstor 13 dargestellt. Ein Ausgangstransformator 15 ist io impuls dem Netzwerk zugeführt wird, wird die mit seiner Primärwicklung an den Kollektor 13 und Diode 24 gesperrt. Der Strom, der vorher über die mit seiner Sekundärwicklung an die Ausgangs- Diode 24 floß, geht nun über den Widerstand 29 zum belastung 16 angeschlossen. Ein Rückkopplungs- Emitter 11. Die zwischen Emitter 11 und Vorspantransf ormator 18 liegt mit seiner Primärwicklung nungsquelle 20 liegende Diode 21 ist so gepolt, daß zwischen dem Kollektor 13 des Transistors und der 15 der positive, in den Emitter 11 eingeführte Strom gePrimärwicklung des Ausgangstransformators 15. Die sperrt wird; denn wenn dieser durch die Sekundärseite Sekundärwicklung des Transformators 18 liegt einer- des Rückkopplungstransformators 18 fließende Strom seits an einer Spannungsquelle 20 und andererseits vorhanden wäre, würde die kritische Beziehung über eine Reihendiode 21 am Emitter 11. Die zu zwischen den verschiedenen Kreisparametern nacherneuernden Impulse werden an den Emitter 11 des 20 teilig beeinflußt. Die Taktgeneratorspannung ist zu Transistors 10 über eine Eingangsschaltung angelegt, dieser Zeit etwas negativ und zweigt einen Emitterweiche vorzugsweise aus einer Diode 24, einem strom über die Diode 32 ab, bis die Taktgenerator-Widerstand 29, einer äußeren Schaltung, welche als spannung über den Leitungspunkt des Transistors Impulsquelle 22 betrachtet werden kann, und einem steigt. Die Diode 32 ist nun durch die Taktgenerator-Dioden- UND-Kreis, welcher die Diode 24 und die 25 spannung in Sperrichtung vorgespannt, und der geWiderstände 26 und 27 enthält, an die eine Span- samte Strom über die Widerstände 26 und 29 fließt nungsquelle 25 und 28 angeschlossen ist, besteht. über den Emitter 11 zur Basis 12. Damit kann die Ein Taktgenerator 30 ist über die Diode 32 mit dem Taktgeneratorspannung das Anstoßen des Transistors Emitter 11 des Transistors verbunden. Eine Quelle 33 verzögern oder anderweitig steuern. Damit ein richtiges mit negativem Potential ist an die dem Kollektor 13 30 Auslösen erfolgt und der Betrieb des Impulserneuerers abgewandte Seite der Primärwicklung des Ausgangs- von dem Eingangsimpuls unabhängig gehalten wird, transformators angeschlossen. Die Synchronisation muß die Diode 24 nichtleitend bleiben, wenn die wird erreicht, indem ein Teil des Rückkopplungs- Emitterspannung ansteigt. Wenn das Anstoßen stattstroms zum Taktgenerator abgezweigt wird, welcher findet, steigt der Kollektorstrom schnell und liefert einen Ausgang mit hoher Impedanz zeigt und Steuer- 35 einen ausreichenden Rückkopplungsstrom über den impulse in bekannter Weise an den Transistor liefert. Transformator 18, um die Erneuerung einzuleiten. Es können auch andere Mittel zur Abzweigung eines Die an der Sekundärwicklung des Rückkopplungs-Teils des Rückkopplungsstroms statt der Quelle 30 transformators 18 entstehende elektromotorische Kraft und der Diode 32 verwendet werden. Wenn keine bewirkt, daß die Diode 21 leitend wird, und gestattet, Synchronisiersteuerung erforderlich ist, können die 40 daß dieser Rückkopplungsstrom über den Emitter Quelle 30 und die Diode 32 weggelassen werden. fließt. Die Impulserneuerung findet statt, und der Ferner kann die Ausgangsbelastung 16 irgendeine Transistor wird in die Sättigung gebracht, während ein Belastung sein, vorteilhafterweise eine Belastung, ausreichender Strom über den Ausgangstransformator welche weitgehende Änderungen der Ausgangsströme zur Belastung geliefert wird. Die negative Schwingung erforderlich macht, z. B. eine große Anzahl von 45 des Taktgenerators sperrt die Impulserneuerungseinlogischen Kreisen, die wahlweise gesteuert werden. richtung, indem sie die Diode 32 leitend macht und Zum Beispiel wird bei einer speziellen Ausführung dem Emitter den Rückkopplungsstrom entzieht. Wenn der Erfindung eine Impulserneuerungseinrichtung, die die Taktgeneratorspannung wieder steigt, folgt die zum Betrieb von fünfzehn logischen Diodenkreisen Emitterspannung diesem Anstieg bis zu dem Wert der verwendet wird, in solcher Weise gesteuert, daß sich 50 negativen Vorspannung, die von dem Netzwerk, das der Belastungsstrom von demjenigen, der zum Betrieb die Widerstände 26 und 27, die Diode 24 und die eines logischen Kreises erforderlich ist, bis zu dem- Spannungsquelle 28 enthält, zugeführt wird. Wenn jenigen, der zum Betrieb von fünfzehn logischen wiederum ein Eingangsimpuls vorhanden ist, folgt das Kreisen notwendig ist, ändert. Emitterpotential dem Anstieg der Taktgenerator-

Ohne Eingangsimpulse und Impulse vom Takt- 55 spannung bis zum Leitungspunkt der Transistorkenngenerator 30 fließt ein kleiner Strom von der Quelle 28 linie, wo das Anstoßen stattfindet und der Erneuerungsüber den Widerstand 26, die Diode 24 und den Wider- zyklus wiederholt wird.

stand 27. Die Wirkung dieses Stroms besteht darin, Bei der vorstehenden, in Verbindung mit Fig. 1 daß eine Sperrspannung an dem Emitter 11 des gegebenen Erläuterung wurde auf die kritische BeTransistors aufrechterhalten wird, und zwar in der 60 ziehung zwischen den verschiedenen Kreisparametern Weise, daß der Transistor normalerweise in Ruhe oder Bezug genommen, welche für die Erfindung wesentnichtleitend ist. Wenn die Spannung des Taktgenerators liehe Bedeutung haben. Vor der weiter unten folgenden auf 2 Volt Spitze oder auf einen ähnlich niedrigen Wert mathematischen Ableitung dieser Beziehungen soll beschränkt ist, um die Vorspannung in Sperrichtung, festgestellt werden, daß einige der in Fig. 1 gezeigten die normalerweise von dem UND-Kreis an die 6g Elemente für den gewünschten Betrieb vorteilhaft, d. h. Diode 32 angelegt ist, auszulöschen, fließt ein Strom für hohe Geschwindigkeit förderlich sind; sie sind aber weder über den Widerstand 29 und die Rückkopp- nicht erforderlich, wenn ein langsamerer Betrieb anlungsdiode 21 noch über die Diode 32, und damit wird nehmbar ist. Beispielsweise wurde ausgeführt, daß

der Taktgenerator 30 und die Diode 32 bei geringeren Geschwindigkeiten nicht erforderlich sind. In ähnlicher Weise könnten die Vorspannungsquellen 25 und 28, welche den aus den Widerständen 26, 27 und der Diode 24 bestehenden UND-Kreis einschließen, in S Fortfall kommen, vorausgesetzt, daß die Impulsquelle 22 unmittelbar an dem Emitter 11 liegt und Impulse ausreichender Stärke für die Auslösung des Transistors 10 erzeugt werden. Wie bereits oben erläutert wurde, üben die Diode 21 und die Spannungsquelle 20 im Anschluß an die Auslösung des Transistors 10 die Funktion eines Schalters aus, welcher die Rückkopplungsschleife schließt und die Rückspeisung von Strom zuläßt, der auf normale Weise in der Sekundärseite des Transformators 18 induziert wird, wenn der vom Transistor 10 kommende Kollektorstrom die Primärseite des Transformators 18 durchfließt.

Ein Verständnis der speziellen kritischen Beziehung zwischen den verschiedenen Schaltungsparametern der speziellen, in Fig. 1 dargestellten Ausführung der Erfindung und der hierdurch erreichten stabilen Erneuerungseinrichtung erhält man an Hand der folgenden mathematischen Untersuchung und des Diagramms der Fig. 2. Eine ausreichende Empfindlichkeit und Stabilität erreicht man, wenn die Schaltungsparameter gewissen Kriterien der Erneuerung genügen. Diese Kriterien beziehen sich in erster Linie auf den Rückkopplungs- und den Ausgangstransformator und die Stromverstärkung des Transistors, wenn die Schaltung gemäß Fig. 1 geschaltet ist. Damit die Erneuerung nach dem Anstoßen eintritt, muß die Stromrückkopplung zum Emitter größer als der ursprüngliche Zuwachs des Emitterstroms sein, welcher den Rückkopplungsstrom erzeugt.

Mathematisch ausgedrückt erhält man:

des Transistors bei

wobei

a = die Stromverstärkung

großem Signal und
I_e = der Emitterstrom ist.

Dies ist die allgemeine Gleichung der Stromverstärkung eines Transistors bei großem Signal. Einsetzen der Gleichung (3) in Gleichung (2) und Einsetzen der Gleichung (4) in Gleichung (1) und Gleichsetzen der Gleichung (2) mit Gleichung (1) ergibt Formel (5):

Subtrahieren von Ir in beiden Seiten der Gleichung und Multiplizieren beider Seiten der Gleichung mit dem Ausdruck -,—^-=— sowie Ersetzen von I_c durch

den Ausdruck der Gleichung (3) durch I_c ergibt den allgemeinen Ausdruck des Kriteriums für die Erneuerung in der in Fig. 1 dargestellten Impulserneuerungseinrichtung:

Im + Il

Im

Ir n.

Um die Gleichung (6) zu vereinfachen, sei angenommen, daß die Spannungsimpulse, welche an der Rückkopplung und am Ausgangstransformator vorhanden sind, während der Erneuerung flache Dächer haben. Damit wird der Ausdruck für die Magnetisierungsströme der Transformatoren, welcher lautet:

Im =

— f^vt

J Lm

dt,

If_b > Ie + Ir,

(1) zu

wobei

Ifb = der Rückkopplungsstrom zum Emitter, I_e = der Emitterstrom, welcher den Rückkopplungsstrom hervorbringt, und Ir = derjenige Teil des Rückkopplungsstroms, der durch den Widerstand 29 fließt, ist.

Wenn man den Rückkopplungsstrom auf den Kollektorpunkt bezieht, erhält man die Gleichung

j Ic IMf

Im — -— , L

und

wird zu

dt

Im/ —

Vf t

(2) (7)

(8)

(9)

(10)

wobei I₀ der Kollektorstrom, ausschließlich des Stroms Ic₀, d. h. dem Ableitstrom im Kollektorkreis, Iuf der Magnetisierungsstrom in der Primärwicklung des Rückkopplungstransformators und η das Windungsverhältnis des Rückkopplungstransformators ist. Ein Ausdruck für den Kollektorstrom ist:

Ic = Il + Im, (3)

Il = der zur Belastung gelieferte Strom und Im = der Magnetisierungsstrom der Primärwicklung des Ausgangstransformators ist.

Die allgemeine Gleichung für den Emitterstrom ist:

wobei

Ic

(4) = die Magnetisierungsinduktivität des Ausgangstransformators,

— die Magnetisierungsinduktivität des Rückkopplungstransformators und t = die Zeitdauer der Erneuerung, Vf = die an der Primärwicklung des Rückkopplungstransformators entstehende Spannung und

V = die an der Primärwicklung des Ausgangstransformators entstehende Spannung ist.

Wenn man diese Ausdrücke für die Magnetisierungsströme in Gleichung (6) einsetzt und annimmt, daß die Belastungsströme in bezug auf den Magnetisierungsstrom des Ausgangstransformators so klein sind, daß sie zu vernachlässigen sind — dies ist die Bedingung, unter der die Erneuerung, wie oben erklärt wurde, für

die Zeit t, während der die Erneuerung stattfindet, Größenordnung von 0,25 bis 0,75 liegt. Es kann vorkritisch ist —, reduziert sich die Gleichung (6) zu: teilhafterweise etwa 0,5 betragen.

Für den praktischen Betrieb im 2-Megahertz-Bereich

_n ■ ,χ η _ ^{M f} ι. (i i) soll das Windungsverhältnis des Rückkopplungstrans-

\ Liif V ι 5 formators so klein wie möglich gehalten werden, und

formators so klein wie möglich gehalten werden, und es werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn das VerWenn beide Seiten der Gleichung (11) durch α _n . . dividiert werden, kann ein normalisiertes Diagramm, ^hältms ~_% ^m dem normalisierten Diagramm der Fig. 2 wie es in Fig. 2 gezeigt ist, aufgestellt werden, bei dem zwischen 0,4 und 0,8 liegt. Durch Einstellen dieses das Verhältnis ~-die Abszisse und das Verhält- ¹⁰ Bereichs von ^ und durch Verwenden dieses Bereichs nis - die Ordinate darstellt. Eine Erneuerung kann ⁱⁿ Zusammenhang mit dem obenerwähnten Bereich

a L

χ, „ von -—erhält man eine zufriedenstellende Erneuerung

eintreten, wenn die Werte von-=— und derart sind, ^Lw

^Lm' ^x 15 bei weitgehenden Änderungen der Eingangsimpulse

daß sie einen Punkt unterhalb der Kurve des Dia- _un(| der angelegten Spannungen.

gramms bestimmen, die mit -^ = ~ bezeichnet ist. ^{Bei einem} speziellen Ausführungsbeispiel der Erfin-

^{v l} dung, das in Fig. 1 dargestellt ist, ist der Transistor 10

Eine Erneuerung kann nicht stattfinden, wenn die _ein Spitzenkontakt-Transistor, der eine Stromverfür -^- und --gewählten Werte derart sind, daß sie einen ²⁰ Stärkung « bei kleinem Signal in der Größenordnung ^Lm' ^a von 2,5 hat. Der Ausgangstransformator 15 hat ein Punkt oberhalb dieser Kurve darstellen. Diese Kurve Windungsverhältnis von 1: 1 und eine Induktivität L_M bietet die beste Annäherung für die Bedingungen der _von o,2 Mikrohenry. Der Rückkopplungstransfortatsächlichen Wiedererzeugung in den Bereich der _matOr 18 hat ein Windungsverhältnis der Sekundär-Ordinate zwischen 0,25 und 0,75. Für andere Bereiche 25 wicklung zur Primärwicklung von 1,6:1 mit fünf

soll das Verhältnis von -£ etwas geändert werden, und Windungen in der Primärwicklung und acht Win-

^v düngen in der Sekundärwicklung und eine Induk-

zwar größer gemacht werden, wenn -^- anwächst, tivität L^, von 0,4 Mikrohenry. Der ohmsche Wider-

^Lw stand der Primärwicklung jedes Transformators ist

und kleiner, wenn y^M abnimmt. Sowohl die Kurve ³° kleiner als 0,5 Ohm, und die Widerstände 26,27 und 29

^LMf haben 16 000, 12 000 und 3000 Ohm. Die Spannuügs-

als auch die Gleichung (11) sind Annäherungen, welche _quelle 28 liefert + 6 Volt an den Widerstand 26 und

ihre größte Genauigkeit im Bereich von -f-^M = 0,5 ^die Spannungsquelle 25 - 8 Volt an den Widerstand

^Lw 27, während die Spannungsquelle 33—8 Volt an die

aufweisen. 35 Primärwicklung des Ausgangstransformators anlegt.

Vorteilhafterweise wird das Windungsverhältnis der Die Spannungsquelle 20 legt — 2 Volt an die Sekundär-Sekundärwicklung zur Primärwicklung des Rückkopp- wicklung des Rückkopplungstransformators, wobei sie lungstransformators so hoch als möglich gewählt, die Diode 21 im Ruhezustand in Sperrichtung vorjedoch nicht so, daß es die Stromverstärkung <x bei spannt. Die Emitter-Uhrzeit- oder Synchronisiergroßem Signal des Transistors übersteigt, um einen 40 Impulsquelle 30 liefert eine Sinusschwingung von niedrigen Spannungsabfall an der Primärwicklung des 6 Volt Spitze-Spitze mit einer Frequenz in der Größen-Rückkopplungstransformators aufrechtzuerhalten und Ordnung von 2 Megahertz an die Diode 32. Die Eindamit zu gestatten, daß eine größere Spannung an der gangsimpulse der Quelle 22 sind Impulse mit flachen Primärwicklung des Ausgangstransformators entsteht. Dächern, die bei — 2 Volt beginnen und bis + 2 Volt Wenn die Windungszahl auf der Primärwicklung des 45 ansteigen, und die an den Emitter während der Ruhe-Rückkopplungstransformators herabgesetzt wird, er- zeit angelegte Vorspannung beträgt — 2 Volt, reicht man selbstverständlich ein gewisses, nicht unter- Impulserneuerungseinrichtungen gemäß dieser Erfin-

schreitbares Minimum, bei dem eine unzureichende dung sind so stabil, daß diese angelegten Spannungen, Spannung an der Primärwicklung erzeugt wird, um wie auch die Eingangs- und Steuerspannungen, über eine Spannung an der Sekundärwicklung zu indu- 50 verhältnismäßig große Bereiche geändert werden zieren, die zur Aufrechterhaltung der Erneuerung aus- können, ohne daß die Empfindlichkeit oder die reicht. Ein anderer begrenzender Faktor bei der Herab- Stabilität verlorengeht. Diese Bereiche werden bei Setzung der Größe sowohl des Rückkopplungs- als hohen Temperaturen von etwa 8O⁰C etwas geändert, auch des Ausgangstransformators besteht in der äqui- da die Schaltung nicht in der Lage ist, die durch die valenten Kapazität an der Primärwicklung. Die prak- 55 Schaltelemente erzeugte Wärme abzuführen und die tische Erfahrung beim Betrieb im 2-Megahertz-Bereich sich ergebende Änderung der elektrischen Eigenhat gezeigt, daß dieser Wert der Kapazität für jeden schäften aufzufangen. Zum Beispiel erhält man bei Transformator nicht mehr als 10 Mikrofarad betragen einem verhältnismäßig kleinen Belastungsstrom von soll. Ein anderer Faktor in bezug auf die Größe des etwa 0,8 Milliampere eine zufriedenstellende Erneue-Rückkopplungstransformators ist die zulässige Streu- 60 rung, wenn die Spannung der Quelle 20 auf 0,8 Volt induktivität, welche die Anstiegszeit des Impulses be- herabgesetzt oder die positive an den Widerstand 26 grenzt. Diese Streuinduktivität soll viel kleiner als die von der Quelle 28 angelegte Spannung zwischen 1 und Magnetisierungsinduktivität sein. Damit zeigen die 10 Volt geändert wird. Bei dieser Temperatur ist es experimentellen Ergebnisse in Verbindung mit diesen ferner möglich, die negative Spannung der Quelle 33 praktischen Begrenzungen, daß optimale Ergebnisse 65 von 5,8 bis 9,5 Volt oder die Synchronisierspannung erhalten werden, wenn das Verhältnis der Selbst- von 1,4 bis 4,7VoIt Spitze-Spitze zu ändern. Bei induktivität des Ausgangstransformators zur Selbst- Temperaturen von etwa 30⁰C kann die Spannung der induktivität des Rückkopplungstransformators in der Quelle 20 auf 0,5 Volt herabgesetzt und das Potential,

. das die Quelle 28 liefert, von 2,8 bis 10 Volt geändert werden. Ebenso kann für diese niedrigen Temperaturen die negative Spannung der Quelle 33 von 5,9 bis 9,5 Volt geändert oder die durch die Quelle 30 angelegte Spannung von 1 bis 5,5 Volt Spitze-Spitze geändert werden und doch eine zufriedenstellende Erneuerung bei kleinen Ausgangsströmen aufrechterhalten werden. Bei großen Werten des Belastungsstroms ist eine stabile Erneuerung im Vergleich zu der Situation bei kleinen Werten des Belastungsstroms verhältnismäßig leicht zu erhalten. Jedoch werden die Spielräume der an die Schaltung angelegten Spannungen etwas geändert. Wenn z. B. der Ausgangsstrom etwa 14 Milliampere beträgt, wie er zum Betrieb von fünfzehn logischen Kreisen erforderlich ist, und die Umgebungstemperatur etwa 30° C beträgt, kann das negative Potential der Quelle 20 zwischen 0,5 und 3 Volt oder das von der Quelle 28 an den Widerstand 26 angelegte Potential von 4 bis 10 Volt oder das von der Quelle 33 angelegte negative Potential zwischen 6,1 und 9,5 Volt geändert werden. Ebenso kann die Synchronisierspannung der Quelle 30 von 1 bis 5,4 Volt Spitze-Spitze geändert werden. Bei großen Werten des Belastungsstroms, bei hohen Temperaturen von etwa 8O⁰C kann das negative Potential der Quelle 20 zwischen 1,4 und 2,7 Volt oder das durch die Quelle 28 an den Widerstand 26 angelegte positive Potential zwischen 2,3 und 10 Volt oder das durch die Quelle 33 angelegte negative Potential zwischen 6,4 und 8,3 Volt oder die von der Quelle 30 angelegte Synchronisierspannung von 1,8 bis 4,7 Volt Spitze-Spitze geändert werden, ohne die Stabilität oder die Empfindlichkeit der Erneuerungseinrichtung wesentlich zu beeinträchtigen.

Die durch diese als Beispiel angeführte Schaltung während der Ruhezeit abgeleitete Leistung liegt in der Größenordnung von 19 Milliwatt Gleichstromleistung und 0,3 Milliwatt Synchronisierimpulsleistung. Die minimale Impulseingangsleistung, die zur Einleitung des Anstoßes erforderlich ist, beträgt 1,3 Milliwatt, und die Spitzensynchronisierleistung, die erforderlich ist, wenn Impulse angelegt werden, beträgt 2,6 Milliwatt. Selbstverständlich sind die oben beschriebenen Anordnungen nur Beispiele für die Anwendung des Erfindungsprinzips. Zahlreiche andere Anordnungen können vom mit dem Stand der Technik vertrauten Fachmann vorgeschlagen werden, ohne vom Wesen und Ziel der Erfindung abzuweichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Transistor-Impulserneuerungsschaltung mit erhöhter Stabilität der Ausgangsimpulse für verschiedene Belastungen, bestehend aus einem Transistor mit einer Stromverstärkung größer als 1, wobei der Transistor Emitter- und Basis-Eingangselektroden und eine Kollektor-Ausgangselektrode hat, und einem Ausgangstransformator, dessen Primärwicklung mit dem Kollektor des Transistors und dessen Sekundärwicklung mit der Belastung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung eines besonderen Rückkopplungstransformators (18) in Reihe mit der Primärwicklung des Ausgangstransformators (15) liegt und seine Sekundärwicklung mit einer Eingangselektrode (11) des Transistors (10) verbunden ist und daß die Primärwicklung des Rückkopplungstransformators (18) so bemessen ist, daß ihr Magnetisierungsstrom kleiner ist als der der Primärwicklung des Ausgangstransformators, und das Windungsverhältnis des Rückkopplungstransformators kleiner ist als die Stromverstärkung des Transistors, und zwar mindestens um das Produkt der aus dem Magnetisierungsstrom der Primärwicklung des Rückkopplungstransformators mit der Stromverstärkung des Transistors, geteilt durch den Magnetisierungsstrom der Primärwicklung des Ausgangstransformators.

2. Transistor-Impulserneuerungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Selbstinduktivität der Primärwicklung des Ausgangstransformators zur Selbstinduktivität der Primärwicklung des Rückkopplungstransformators einen positiv endlichen Wert kleiner als 1 hat.

3. Transistor-Impulserneuerungsschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Diodenmittel zwischen der Sekundärwicklung des Rückkopplungstransformators und dem Transistor liegt und daß an die Diode eine Vorspannung in Sperrichtung angelegt ist.

4. Transistor-Impulserneuerungsschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor ein Spitzenkontakt-Transistor ist, mit dessen Eingangselektroden sowohl ein erster Impulsgenerator verbunden ist, der dazu geeignet ist, den Transistor leitend zu machen, als auch ein zweiter Impulsgenerator, der dazu geeignet ist, den Transistor nichtleitend zu machen.

5. Transistor-Impulserneuerungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall über der Primärwicklung des Rückkopplungstransformators wenigstens halb so groß ist wie der über der Primärwicklung des Ausgangstransformators.

6. Transistor-Impulsemeuerungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Primärinduktivitäten der beiden Transformatoren zwischen 0,25 und 0,75 liegt.

7. Transistor-Impulserneuerungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Windungsverhältnisses des Rückkopplungstransformators zur Stromverstärkung des Transistors zwischen 0,4 und 0,8 liegt.

In .Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 760 088; »Radiotechnik«, 5/53, S. 162 bis 167.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen