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Rechteckgenerator nach dem Sperrschwingerprinzip zum Erzeugen von
Impulsen gleicher Halbperiodendauer und großer Flankensteilheit Die Erfindung bezieht
sich auf einen Rechteckgenerator nach dem Sperrschwingerprinzip zum Erzeugen von
Impulsen gleicher Halbperiodendauer und großer Flankensteilheit mit mindestens einem
Halbleiterverstärkerelement und einem Übertrager, dessen erste Wicklung im Ausgangskreis
und dessen zweite Wicklung im Steuerkreis des Verstärkerelementes in positiver Rückkopplung
zur ersten Wicklung angeordnet ist.
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Es ist in der Fernmeldetechnik bekannt, für das Erzeugen von Rechteckimpulsen
Transistorschaltungen mit einem Übertrager, auf dem mindestens eine Rückkopplungswicklung
aufgebracht ist, zu verwenden. Damit aber beim Übergang vom Leit- in den Sperrzustand
die in der Schaltung verwendeten Transistoren durch die im Kollektorstromkreis auftretende
hohe Induktionsspannung nicht zerstört werden können, müssen diese Übertrager dann
auch noch mit mindestens einer Dämpfungs- oder Begrenzerwicklung ausgerüstet sein,
d. h. der Übertrager benötigt außer der Primär-, Sekundär- und Rückkopplungswicklung
auch noch eine Begrenzerwicklung. Diese vier Wicklungen machen nun die Übertrager
verhältnismäßig unhandlich und teuer. Außerdem bringt es fabrikationstechnisch einige
Schwierigkeiten mit sich, da innerhalb der Schaltung des Rechteckgenerators allein
für den Übertrager mindestens acht Anschlußpunkte bereitgestellt werden müssen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einem Rechteckgenerator
der geschilderten Art den Bedarf an Wicklungen zu reduzieren. Zur Lösung dieser
Aufgabe geht die Erfindung von dem Gedanken aus, die Rückkopplungswicklung zweifach
auszunutzen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zweite
Wicklung mit positiver Rückkopplung nur während der einen Halbperiodendauer in an
sich bekannter Weise zur Rückkopplung von Energie aus dem Ausgangs- in den Steuerkreis
dient, und daß die Enden der Rückkopplungswicklung über Dioden mit den beiden Betriebsspannungsklemmen
verbunden sind, wobei jede Diode eine solche Polung aufweist, daß sie für die während
der Rückkopplung entstehende Stromrichtung sperrend wirkt.
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Auf diese Weise ist es gemäß der Erfindung erreichbar, auf dem Übertrager
jeweils eine Wicklung, nämlich die Begrenzerwicklung einzusparen. Die erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß die Steilheit der
Impulsflanken erhöht wird.
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Es ist bereits eine Schaltungsanordnung eines Transistorsperrschwingers
mit einem Magnetkern kannt. Dabei wird zum Schutz der Basis des Transistors zwischen
dieser und einem Pol der Spannungsquelle eine Diode eingeschaltet. Dadurch werden
jedoch lediglich Überspannungen an der Steuerelektrode abgeleitet.
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Zur Durchführung der Erfindung kann parallel zur Steuerstrecke des
Transistors und parallel zum Anschwingwiderstand je eine Diode angeordnet sein und
jede Diode eine solche Polung aufweisen, daß sie für die während der Rückkopplung
entstehende Stromrichtung sperrend wirkt.
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Auf diese Weise ist es gemäß der Erfindung erreichbar, verhältnismäßig
sehr hohe Rückkopplungsspannungen zuzulassen und damit eine große Flankensteilheit
zu erreichen, da diese Rückkopplungsspannungen während der ersten Halbwelle durch
die Dioden praktisch genommen gegenüber der anderen Schaltung abgesperrt sind.
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Mit besonderem Vorteil kann im Rahmen der Erfindung ein Übertrager
verwendet werden, der mit einer Rückkopplungswicklung ausgerüstet ist und über einen
Magnetkern verfügt, der das magnetische Sättigungsgebiet bereits erreicht, bevor
der Transistor sein Sättigungsstromgebiet erreicht hat.
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Diese Durchführungsart gestattet es, ohne besondere Schaltmittel,
z. B. RC-Glieder, für die zeitliche Begrenzung der ersten Halbwelle des abzugebenden
Rechteckimpulses auszukommen, weil bei einem solchen Übertrager die Rückkopplungsspannung
gleich Null wird, wenn die Sättigungsinduktion erreicht ist.
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Die zweite Halbwelle des abzugebenden Rechteckimpulses kann im Rahmen
der Erfindung durch die in dem Übertrager während der ersten Halbwelle gespeicherten
magnetischen Energie bestimmt werden.
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Eine besonders gute Symmetrie der beiden Halbwellen kann mit einer
gemäß der Erfindung aufgebauten
Schaltung dadurch erreicht werden,
daß die dem Anschwingwiderstand und der Steuerstrecke des Transistors jeweils parallelgeschaltete
Diode in ihrem Durchlaßwiderstand so gewählt ist, daß die Summe beider Durchlaßwiderstände
dem während der ersten Halbwelle wirksamen Durchlaßwiderstand der Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors entspricht.
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Einzelheiten der Erfindung gehen aus dem an Hand der Zeichnung beschriebenen
Ausführungsbeispiel hervor.
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In der Zeichnung ist ein Rechteckimpulsgenerator dargestellt, der
im wesentlichen aus einem Transistor Ts und einem Übertrager Ü besteht. Der übertrager
verfügt über die Wicklungen 1, 2 und 3. Die Wicklung l dient zur Abgabe der gewünschten
Impulse, die Wicklung 2 ist in den Kollektorstromkreis des Transistors Ts eingeschaltet
und die Wicklung 3 dient als Rückkopplungswicklung. Sie ist in den Emitter-Basis-Stromkreis
des Transistors Ts eingeschaltet.
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Gemäß der Erfindung sind sowohl parallel zur Emitter-Basis-Strecke
des Transistors Ts als auch parallel zum Anschwingwiderstand R je eine Diode
D 1 und D 2 angeordnet. Die Dioden D 1 und
D 2
weisen eine solche Polung auf, daß sie für die während der Rückkopplung
entstehende Stromrichtung sperrend wirken.
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist im einzelnen wie folgt: Beim Anlegen
der Versorgungsspannung fließt zunächst ein Emitter-Basis-Strom von Null über die
Emitter-Basis-Strecke des Transistors Ts, die Wicklung 3 des Übertragers Ü und den
Anschwingwiderstand R nach - U. Im Rahmen der Erfindung kann als Anschwingwiderstand
auch der Sperrwiderstand der Diode D 1 benutzt werden. Der Emitter-Basis-Strom steigt
infolge der Induktivität der Wicklung 3 nur verzögert, und zwar nach einer e-Funktion,
an und öffnet zu einem bestimmten Zeitpunkt den Transistor Ts, d. h., der Transistor
wird dann leitend. Gleichzeitig mit dem Leitendwerden des Transistors Ts setzt auch
der Rückkopplungsvorgang ein, durch den über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors
Ts und die Rückkopplungswicklung 3 in diesem Beispiel der Kondensator C auf die
Spannung 2 U aufgeladen wird. Mit dem Leitendwerden des Transistors Ts fließt dann
auch ein Kollektorstrom, der durch die positive Rückkopplung zwischen den Wicklungen
2 und 3 des Übertragers Ü sehr schnell seinen Höchstwert erreicht.
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Im Ausführungsbeispiel ist der Übertrager Ü mit einem Magnetkern ausgestattet,
der magnetisch bereits gesättigt ist, bevor der Transistor Ts seinen maximalen Kollektorstrom
abgeben kann. Sobald diese magnetische Sättigungsgrenze des Übertragers erreicht
ist, steigt der Strom im Kollektorkreis plötzlich stark an, da von nun an die Wicklungen
des Übertragers nur wie ohmsche Widerstände wirken und keine Induktivität mehr besitzen.
Dadurch wird, wie bereits ausgeführt wurde, die Rückkopplungsspannung in der Rückkopplungswicklung
3 gleich Null und der inzwischen aufgeladene Kondensator C kann sich über die Rückkopplungswicklung
3 und die Diode D 2 entladen. Der dabei an dem Durchlaßwiderstand der Diode D
2 auftretende Spannungsabfall sperrt den Transistor Ts.
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Durch den Wechsel vom Leit- in den Sperrzustand bewirkt die Induktivität
des Übertragers Ü am Kol-Lektor des Transistors Ts, der als Punkt »A« in
der Figur bezeichnet ist, eine negative und an dem mit »B« bezeichneten Punkt der
Wicklung 3 eine positive Spannung. Diese positive Spannung in der Rückkopplungswicklung
3 kann sich über die Dioden D 1
und D 2 zur Versorgungsspannung hin ausgleichen
und hält mit dem an der Diode D 2 auftretenden Spannungsabfall den Transistor
Ts weiterhin gesperrt. Gleichzeitig ist bei diesem Ausgleichsvorgang durch die induktive
Kopplung zwischen den Wicklungen 2 und 3 auch die am Kollektor auftretende Induktionsspannung
begrenzt. Durch die Kopplung der Wicklung 3 mit der Wicklung 1 wird während des
Ausgleichs- oder Begrenzungsvorganges die gesamte in der Wicklung 3 gespeicherte
magnetische Energie als zweite Halbwelle abgegeben.
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Da bei einer gemäß der Erfindung aufgebauten Schaltung die Rückkopplungswicklung
beim übergang vom Leit- zum Sperrzustand begrenzend wirkt, können bei ihr auch größere
Rückkopplungsspannungen zugelassen werden, durch die dann der Transistor sehr schnell
in den Leit- und in den Sperrzustand umgesteuert wird.
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Die Erfindung ist nicht allein auf das in dieser Zeichnung dargestellte
Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann im Rahmen der Erfindung auch mit mehreren
Transistoren, anderen Begrenzungsmitteln und anderen die Länge einer Halbwelle bestimmenden
Schaltmitteln, z. B. RC-Gliedern, verwirklicht werden.