DE1954842C3 - Schaltungsanordnung zum Umformen eines Eingangsspannungssignals in eine Rechteckform - Google Patents

Description

tor dieser zwei Transistoren, die vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind, sind an die Signalleitung angeschlossen, und über den Kollektor-Emitterkreis dieser zwei Transistoren wird jeweils ein Kondensator ge-

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung 55 speist. Die Treiberspannung wird hier mit Hilfe eines zum Umformen eines Eingangsspannungssignals, das Übertragers an den Basis-Kollektorkreis der Transisich wiederholende Spitzenspannungswerte aufweist, stören gekoppelt, so daß diese in Abhängigkeit und in eine Rechteckform, mit einer zwei Anschlüsse auf- im Rhythmus der Treibersteuerspannung geöffnet weisenden Signalleitung, von denen der eine an eine und geschlossen werden. Hierbei muß also zur Entniederohmige Signalquelle und der andere an eine im 60 kopplung der Steuergröße von der Eingangsgröße Vergleich zur Signalquelle hochohmige Last zum bzw. Ausgangsgröße ein Übertrager verwendet wer-. Abgreifen der Rechteckwellenform angeschlossen ist, den, und bekanntlich weisen Transistoren Verlageweiter mit einer Bezugspotentialleitung, einem ersten rungsspannungen auf, wie z. B. die PN-Übergangs- und zweiten Shunt-Zweig, die je an ihrem einen potentiale und thermische Rauschpotentiale. All Ende eine mit einem elektronischen Schalter in Reihe 65 diese Erscheinungen tragen etwas zur Verschlechtegeschaltete Kapazität aufweisen, deren eine Seite an rung der ursprünglichen Signalform bei, wenn das Sidie Bezugspotentialleitung angeschlossen ist, und das gnal durch diese Schaltung bzw. Transistoren hinandere Ende der Shunt-Zweige an die Signalleitung durchgelangt (USA.-Patentschrift 3 348 157).

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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe An den Anschluß 31 wird eine Bezugsrechteckwelle besteht darin, eine Schaltungsanordnung der ein- angelegt..Diese Bezugsrechteckwelle ist mit dem Eingangs definierten Art zu schaffen, bei der eine uner- gangssignal mit Hilfe irgendeiner bekannten Einrichwünschte nachteilige Beeinflussung bzw. Verände- tung synchronisiert. Es sind z. B. Rechteckwellenrung der gewonnenen Signalw eilen form weitgehendst 5 generatoren bekannt, die direkt durch eine Synchrovermieden wird. nisationsinformation synchronisiert werden können, Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch wobei diese Information von einer verzerrten Welle, gelöst, daß die zwei elektronischen SchaUer jeweils wie z. B. dem Eingangssignal in diesem Beispiel abeinen Feldeffekttransistor aufweisen, die vom entge- geleitet wird. Wenn dies der Fall ist und eine Begengcsetzten Leitfähigkeitstyp sind und jeweils einen io zugs-Rechteckwelle für die Schaltungsanordnung zur Source-Drain-Kreis und eine Steuerelektrode aufwei- Verfügung steht, so wird sie an den Bezugseingangssen, wobei der Source-Drain-Kreis der Feldeffekt- anschluß 31 angelegt.

transistoren zwischen die Signalleitung und die Ka- Der Widerstand 32 und die Kapazität 34 stellen pazität geschaltet ist. ein Filternetzwerk dar, durch welches jegliche hoch-Der Schaltungsaufbau nach der Erfindung unter- 15 frequente Geräuschspannung von den flachen ebenen scheidet sich also von dem bekannten dadurch, daß Abschnitten der Bezugsrechteckwelle entfernt wird, man bei der bekannten Schaltung versucht, den Ein- Die Zeitkonstante dieses Filternetzwerks ist sehr viel fluß einer Querkapazität aufzuheben bzw. die Kapa- kleiner als die Impulsfolgefrequenz der Bezugsrechtzität auszuschalten, während beim Gegenstand der eckwelle, so daß die Filterschaltung nur eine unbe-Erfindung angestrebt ist, eine Querkapazität wirksam 20 deutende Verzögerung des Schaltens der FET 16 und werden zu lassen. Auch wird bei der bekannten 20 einführt, jedoch von diesen Transistoren Ge-Schaltung die Querkapazität von beiden Amplituden räuschspannungen isoliert hält,
der Signalimpulse beeinflußt, während bei der Schal- Der Gate-Anschluß 16 a des FET 16 ist über eine tung nach der Erfindung die jeweilige Kapazität nur parallele Schaltungsanordnung, bestehend aus der von einer Amplitude, der positiven bzw. negativen, 25 Diode 24 und der Kapazität 26 mit der Schaltleitung beeinflußt wird. Auch ist die bekannte Schaltung 33 verbunden, während der Gate-Anschluß 20 a des nicht in der Lage, Brummspannungen oder Span- FET 20 über eine Parallelschaltung, bestehend aus nungsspitzen zu beseitigen, da die parasitäre Querka- der Diode 28 und Kapazität 30, mit der Schaltleitung pazität vergleichsweise sehr klein ist und ist auch 33 verbunden ist. Im Betrieb gelangen positiv gerichnicht in der Lage, Prellspannungen entsprechend der 30 tete Wellen der Bezugsrechteckwelle durch die Diode Vorder- oder Hinierflanke der Impulse zu beseitigen. 28 zum Gate-Anschluß 20 α, wodurch der FET 20 Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist leitend vorgespannt wird, während negativ gerichtete vorgesehen, daß die Bezugssignalleitung abwechselnd Wellen der Bezugsrechteckwelle durch die Diode 24 die Steuerelektroden der beiden Feldeffekttransisto- zum Gate-Anschluß 16 a gelangen, so daß dadurch ren erregt und daß die Bezugssignalleitung über eine 35 der FET 16 leitend vorgespannt wird. Die Kapazitä-Parallelschaltung aus einer Diode und einer Kapazi- ten 26 und 30 sind erforderlich, um zu gewährleisten, tat an die Steuerelektroden angeschlossen ist, wobei daß die Ladung, die sich jeweils an den Gate-Andie Diode des einen Querzweiges entgegengesetzt zur Schlüssen 16 α und 2© α aufbaut, sich schneller aufDiode des anderen Querzweiges gepolt ist. bauen kann als dies nur bei Vorhandensein der Im einzelnen kann die Erfindung dadurch eine 40 Diode allein der Fall sein würde, wenn die Bezugsvorteilhafte Weiterbildung erfahren, daß die Bezugs- rechteckwelle ihren Wert ändert. Darüber hinaus signalleitung eine Filtereinrichtung zum Entfernen schützen die Dioden 28 im Falle einer negativ gerichunerwünschter Frequenzkomponenten aus der Be- teten Welle der Bezugsrechteckwelle und die Diode zugs-Rechteckspannung aufweist. 24 im Falle einer positiv gerichteten Welle der Beim folgenden wird die Erfindung an Hand eines 45 zugsrechteckwelle jeweils die FET 20 und 16 vor Ausfühn.ingsbeispiels unter Hinweis auf die Zeich- einer Zerstörung durch ein Signal mit vollständig nung näher erläutert, deren einzige Figur einen entgegengesetzter Polarität an den jeweiligen Gate-Stromlaufplan nach der vorliegenden Erfindung Anschlüssen. Die Kapazitäten 26 und 30 weisen zeigt. einen ziemlich gleichen Kapazitätswert auf, und die-In der einzigen Figur weist eine Signalleitung 10 50 ser beträgt etwas weniger als der Kapazitätswert 34, einen Eingangsanschluß 12 an einem Ende auf, dem so daß praktisch eine Kurzschlußverbindung zwieine verzerrte Rechteckwelle aufgedrückt wird, die in sehen den Gate-Anschlüssen 16 α und 20 α und der eine Rechteckform umgewandelt werden soll, und Schaltleitung 33 für hochfrequente Komponenten der diese Leitung weist am anderen Ende einen Aus- Rechteckbezugswelle besteht,
gangsanschluß 14 auf und über eine Nebenschlußver- 55 Wenn ein FET, wie bei der vorliegenden Erfinbindung ist ein Bezugspotential zugeführt, welches dung, als Schalter verwendet wird, so stellt dieser im zweckmäßig als Erde angenommen ist, wobei diese nichtleitenden Zustand einen offenen Stromlauf zwi-Nebenschlußverbindung von dem Source-Drain- sehen seiner Quellelektrode und seiner Abflußelek-Kreis des Feldeffekttransistors (FET) 16 und der Ka- trode dar, wobei praktisch ein Leckstrom von Null pazität 18 und ebenso von dem Source-Drain-Kreis 60 auftritt. Wenn der FET jedoch gesättigt ist, so bedes FET 20 und der Kapazität 22 gebildet ist. Det steht eine Verbindung zwischen der Quellelektrode FET 16 und 20 sind vom entgegengesetzten Leitfä- und der AbflußelelUrode mit sehr niedriger Impehigkeitstyp, d. h. ein FET, nämlich der FET 16 ist danz. Wenn der zugeordnete FET gesättigt ist, so ein N-Leitfähigkeitstyp, während der andere FET 10 empfängt oder gibt die Speicherkapazität entweder vom P-Leitfähigkeitstyp ist. In Abhängigkeit von 65 die Kapazität 18 oder 22 einen Strom an die Signaleiner Bezugsrechteckwelle auf der Schaltleitung 33 leitung 10 ab, wobei die Stromstärke davor) abhängt, werden die FET abwechselnd und zueinander entge- ob die Signalspannung auf der Leitung größer oder gengesetzt gesättigt und voll nichtleitend gemacht. kleiner als die Spannung auf der Kapazität ist. Der

IR-Abfall über dem gesättigten FET hat einen geringen Verlust der Signalstärke zur Folge; dieser Verlust ist jedoch minimal auf Grund der zuvor erwähnten niedrigen Impedanz zwischen dem Source-Anschluß und dem Drain-Anschluß.

Während der ersten Perioden des Eingangssignals werden die Kapazitäten 18 und 22 auf die Spitzenwerte des Eingangssignals aufgeladen. Diese Aufladezeit kann durch Steuern des Kapazitätswertes der Kapazitäten 18 und 22 gesteuert werden, und diese Zeit bestimmt, ob die Schaltungsanordnung plötzlichen Änderungen im Eingangssignal folgt, oder ob die Schaltungsanordnung die Wirkung der Änderungen im Eingangssignal verzögert. Allgemein hat ein kleiner Kapazitätswert zur Folge, daß die Schaltungsanordnung den Änderungen im Eingangssignal genau folgt, während große Kapazitätswerte bewirken, daß die Schaltungsanordnung in seiner Anfprechcharakteristtk verzögernd wirkt. Genauer bedeutet dies, daß die Aufladezeit entweder der Kapazität 18 oder 22, von der Leitung 10 von dem Kapazitätswert, der Impedanz der Signalquelle am Anschluß 12 und dem Sättigungswiderstand des zugeordneten FET abhängt. Die Entladezeit der Kapazitäten 18 und 22 ist die gleiche wie die Aufladezeit, da der Entladeweg von der selben Quelle vorgeseher wird. Als Ergebnis erhält man genau definierte Rechteckwellen als Ausgang am Ausgangsanschluß 14. und die Ausgangsrechteckwelle zeigt eine Größe.

die gleich dem Spitzenwert des Eingangssignals ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

angeschlossen ist, weiter mit einer Treibereinrichtung Patentansprüche: mit einer Bezugssignalleitung, die durch eine mit dem Eingangsspannungssignal synchronisierte Recht-

1. Schaltungsanordnung zum Umformen eines eckspannung erregt wird, wobei die Treibereinrich-Eingangsspannungssignals, das sich wiederho- 5 rung abwechselnd die elektronischen Schalter öffnet !ende Spitzenspannungswerte aufweist, in eine und schließt.

Rechteckform, mit einer zwei Anschlüsse aufwei- Es gibt viele Anwendungsfälle, bei denen eine versenden Signalleitung, von denen der eine an eine zerrte, sich wiederholende elektrische Welle in eine niederohmige Signalquelle und der andere an Rechteckwelle umgeformt werden muß, bevor diese eine im Vergleich zur Signalquelle hochohmige io Welle weiter in geeigneter Weise verarbeitet werden Last zum Abgreifen der RechteckweHenform an- kann. Ein Beispiel für eine solche verzerrte Welle geschlossen ist, weiter mit einer Bezugspotential- stellt das Kreiselsystem-Ausgangssignal eines autoleitung, einem ersten und zweiten Shunt-Zweig, mutischen Flugzeug-Führungssystems dar. In vielen die je.an ihrem einen Ende eine mit einem elek- Betriebsphasen der automatischen Flugzeugführunc tronischen Schaller in Reihe geschaltete Kapazi- 15 ist ein Nullabgleich dieses Signals erforderlich, wor tat aufweisen, deren eine Seite an die Bezugspo- aus sich die Notwendigkeit ergibt, das verzerrte Austentiaileitung angeschlossen ist, und das andere gargssignal des Kreiselsystems in eine reine Rechr-Ende der Shunt-Zweige an die Signalleitung an- eckwellenform umzuwandeln.

geschlossen ist, weiter mit einer Treibereinrich- Eine Schaltungsanordnung der eingangs definier-

tung mit einer Bezugssignalleitung, die durch eine 20 ten Art ist bereits bekannt und sie hat die Aufgabt, mit dem Eingangsspannungssignal synchroni- eine kapazitive Beeinflussung des Eingangssignals sierte Rechteckspannung erregt wird, wobei die durch parasitäre Querkapazitäten zu kompensieren Treibereinrichtung abwechselnd die elektrant- Diese bekannte Schaltungsanordnung besteht gemüLi sehen Schalter öffnet und schließt, dadurch einer Ausführungsform aus einer Impulssignalquelle, gekennzeichnet, daß die zwei elektroni- 25 die zusammen mit der Übertragungsleitung eine gesehen Schalter jeweils einen Feldeffekttransistor wisse parasitäre Querkapazität aufweist. An die ein-(16, 20) aufweisen, die vom entgegengesetzten polig geerdete Übertragungsleitung ist der Emitter-Leitfähigkeittyp sind und jeweils einen Source- Kollektorkreis eines Transistors, in Reihe mit einer Drain-Kreis und eine Steuerelektrode (16 λ, 20 α) Gleichspannungsquelle, parallel geschaltet, wobei aufweisen, wobei der Source-Drain-Kreis der 30 dieser Transistor mit Hilfe von Steuerimpulsen geöff-Feldeffekttransistoren zwischen die Signalleitung net und geschlossen wird. Die Steuerimpulse sind mit (10) und die Kapazität (18, 20) geschaltet ist. den Impulsen der Signalimpulsquelle synchronisiert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- Zwischen den Steuerimpulsen ist der Emitter-Kollekdurch gekennzeichnet, daß die Bezugssignallei- torkreis des Transistors leitend, so daß er die Signaltung (33) abwechselnd die Steuerelektroden 35 impulsquelle kurzschließt. Jeder Steuerimpuls be-(16 a, 20 a) der beiden Feldeffekttransistoren (16, ginnt hierbei jedoch etwas vor dem Anfang oder 20) erregt und daß die Bezagssignalleitung über während des Beginns eines Signalimpulses. Durch die eine Parallelschaltung aus einer Diode (24, 28)" Funktionsweise dieses Transistors wird effektiv die und einer Kapazität (26, 30) an die Steuerelek- parasitäre Kapazität aufgeladen und entladen, so daß troden (16, a, 20 a) angeschlossen ist, wobei die 40 dadurch eine Beeinflussung der Signalimpulse durch Diode des einen Querzweiges (24, 26) bzw. (28, die parasitäre Kapazität weitgehendst kompensiert 30) entgegengesetzt zur Diode des anderen wird (deutsche Patentschrift 1 092 513).
Querzweiges (28, 30 bzw. 24, 26) gepolt ist. Es ist auch bereits eine Schaltung zum Umformen

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- einer Signalwechselspannung in eine Rechteckwechdurch gekennzeichnet, daß die Bezugssignallei- 45 selspannung bekannt. Diese bekannte Schaltung tung (33) eine Filtereinrichtung (32, 34) zum weist ebenfalls eine Signalleitung mit einem Ein-Entfernen unerwünschter Frequenzkomponenten gangsanschluß und einem Ausgangsanschluß auf, aus der Bezugs-Rechteckspannung aufweist. dem Eingangsanschluß wird ein Eingangswechselstromsignal aufgedrückt, und dieses wird mit Hilfe

50 von zwei Schalttransistoren umgeformt. Der Kollek-