DE2004229A1 - Impulsgenerator - Google Patents

Description

Es wird eine Rückkopplungs-Impulsgenerator-Schaltung mit Hyteresis zur Erzeugung eines Zuges von Ausgangsimpulsen konstanter Amplitude und veränderlicher Breite mit kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten aus einem Zug analoger Eingangsimpulse auf niedrigem Pegel und mit variierender Amplitude beschrieben. Jeder analoge Eingangsimpuls wird einem Eingangs-Schalttransistor zugeführt, der im Ruhebetrieb der Impulsgeneratorschaltung in den Sättigungsbereich vorgespannt ist. Wenn der Spannungspegel des Eingangsimpulses eine obere Schwellwertspannung der Impulsgeneratorschaltung erreicht, beginnt der Eingangs-Schalttransistor, schnell abzuschalten und sorgt dafür, dass die Spannung an der Basis eines angeschlossenen Emitterfolger-Ausgangstransistors sich schnell ändert. Wenn diese Spannung einen vorgegebenen Wert erreicht, wird sie auf diesem mittels einer Diode verrastet. Der Emitterfolger-Ausgangstransistor, der im

Ruhebetrieb der Impulsgeneratorschaltung in den Zustand niedriger Leitung vorgespannt ist, wird im Zustand hoher Leitfähigkeit betrieben, und der Spannungspegel am Emitter ändert sich gegenüber seinem Ruhewert.

Wenn der Spannungspegel des Eingangsimpulses einen unteren Spannungsschwellwert der Impulsgeneratorschaltung erreicht, werden der Eingangs-Schalttransistor und der Ausgangstransistor in ihre Ruhebetriebszustände geschaltet, so dass der Spannungspegel am Emitter des Ausgangstransistors auf seinen ursprünglichen Wert zurückkehrt. Wegen des Vorhandenseins der Rückkopplung zwischen den Transistoren werden die Transistoren sehr schnell von einem Zustand in den anderen geschaltet.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft Impulsgeneratorschaltungen, insbesondere betrifft sie eine Rückkopplungs-Impulsgeneratorschaltung mit Hysteresis zur Erzeugung eines Zuges von Impulsen konstanter Amplitude und variierender Breite mit kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten aus einem Zug analoger Eingangsimpulse variierender Amplitude auf niedrigem Pegel.

In vielen Anwendungsfällen ist eine Schaltung erwünscht, die gewisse Operationen unter der Verwendung der voreilenden und nacheilenden Flanken von Impulsen durchführt. Um zu gewährleisten, dass diese Operationen in befriedigender Weise durchgeführt werden, ist im allgemeinen erforderlich, dass die Impulse gut definiert sind und kurze Anstiegs- und Abfallzeiten haben. Verschiedene handelsübliche Schaltungen sind bekannt, mit denen gut definierte Impulse mit kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten erzeugt werden können. Solche Schaltungen sind rückgekoppelte Schaltungen wie bistabile und monostabile Multivibratorschaltungen, und rückgekoppelte Schaltungen mit Hysteresis, beispielsweise Schmitt-Triggerschaltungen und Differentialkomparatorschaltungen.

Jede dieser Schaltungen ist zwar in der Lage, gut definierte Impulse mit kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten zu erzeugen, jede hat jedoch gewisse Begrenzungen, die ihre Brauchbarkeit in vielen Anwendungsfällen einschränken. Kommerziell verfügbare bistabile und monostabile Multivibratorschaltungen erfordern beispielsweise scharfe, gut definierte Eingangs-Triggerimpulse mit einer Minimalamplitude von etwa 1 Volt. Wenn es also erwünscht ist, Ausgangsimpulse mit kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten von Eingangs-Triggersignalen analoger Art zu erzeugen, oder aus Eingangssignalen mit einer kleineren Amplitude als 1 Volt, sind solche bistabilen und monostabilen Multivibratorschaltungen im allgemeinen unbrauchbar. Zusätzlich sind monostabile Multivibratorschaltungen im allgemeinen so aufgebaut, dass Eingangsimpulse konstanter Breite erzeugt werden, unabhängig von der Breite der entsprechenden Eingangs-Triggerimpulse, damit sind solche Schaltungen ungeeignet, wenn Ausgangsimpulse erzeugt werden sollen, die aufgrund von Eingangsimpulsen unterschiedlicher Breite selbst auch unterschiedliche Breiten haben.

Handelsübliche Schmitt-Triggerschaltungen sind zwar in der Lage, Ausgangsimpulse mit kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten aus analogen Eingangs-Triggerimpulsen zu erzeugen, wie bei den kommerziellen bistabilen und monostabilen Multivibratorschaltungen ist es jedoch erforderlich, dass die analogen Eingangs-Triggerimpulse eine Minimalamplitude von etwa 1 Volt haben. Kommerziell verfügbare Differentialkomparatorschaltungen können zwar mit analogen Eingangssignalen mit einer Amplitude von weniger als 1 Volt arbeiten, haben jedoch nicht ausreichenden Treibstrom, um mehrere Ausgangsschaltungen zu betreiben, deren Eingänge parallel an den Ausgang der Differentialkomparatorschaltung angeschlossen sind und die Stromableit-Fähigkeit ist nicht hoch (d.h. die Schaltung kann eine große Ausgangslast nicht von einem positiven oder negativen Potential auf Erde treiben).

Zusammenfassung der Erfindung

Kurz gesagt wird durch die Erfindung eine Impulsgeneratorschaltung verfügbar gemacht, mit der Ausgangsimpulse konstanter Amplitude und variierender Breite mit kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten aus analogen Eingangsimpulsen auf niedrigem Pegel mit veränderlicher Amplitude erzeugt werden können, wobei die analogen Eingangsimpulse typischerweise Amplitudenwerte zwischen 100 Millivolt und 6 Volt haben. Darüberhinaus ist der Impulsgenerator nach der Erfindung in der Lage, mehrere Ausgangsschaltungen zu treiben und eine große Ausgangslast von irgendeinem sich von Erde unterscheidenden Potential auf Grundpotential zu treiben.

Nach der Erfindung ist eine erste Schaltung vorgesehen, die zwei Betriebszustände hat. Dem Eingang dieser ersten Schaltung werden zwei Eingangszustände zugeführt, beispielsweise zwei Spannungspegel eines analogen Eingangsimpulses. Wenn am Eingang dieser ersten Schaltung der erste Eingangszustand herrscht, schaltet die erste Schaltung vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand um, und wenn die zweite Eingangsbedingung auftritt, schaltet sie vom zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand um. Die erste Eingangsbedingung oder der erste Eingangszustand kann beispielsweise ein erster Spannungswert des analogen Eingangsimpulses sein, der gleich einem oberen Spannungsschwellwert der Impulsgeneratorschaltung ist, und die zweite Eingangsbedingung oder der zweite Eingangszustand kann ein zweiter Spannungswert des analogen Eingangsimpulses sein, der gleich einem unteren Spannungsschwellwert der Impulsgeneratorschaltung ist.

Eine zweite Schaltung ist ebenfalls vorgesehen, die zwei Betriebszustände hat. Im ersten Betriebszustand wird am Ausgang derselben ein erster Ausgangsspannungspegel erzeugt, der sich um einen vorgegebenen festen Betrag vom Wert eines entsprechenden ersten Spannungspegels am Eingang unterscheidet.

Im zweiten Betriebszustand wird am Ausgang ein zweiter Ausgangsspannungspegel erzeugt, der sich um den vorgegebenen festen Betrag vom Wert eines entsprechenden zweiten Spannungspegels am Eingang unterscheidet. Die beiden Spannungspegel am Eingang der zweiten Schaltung werden durch eine dritte bzw. vierte Schalteinrichtung hervorgerufen, die kurz im folgenden beschrieben wird.

Um ein schnelles Schalten zwischen den beiden Betriebszuständen der beiden Schaltungen zu gewährleisten, ist eine Rückkopplung vorgesehen, die die beiden Schaltungen miteinander verbindet. Genauer gesagt, die Rückkopplung sorgt für eine Rückkopplungswirkung zwischen den beiden Schaltungen, um dafür zu sorgen, dass die beiden Schaltungen schnell von ihren jeweiligen ersten Betriebszuständen in den jeweiligen zweiten Betriebszustand umschalten, wenn am Eingang der ersten Schaltung der erste Eingangszustand herrscht. Die Rückkopplungswirkung, die durch die Rückkopplung geschaffen wird, sorgt auch dafür, dass die beiden Schalteinrichtungen schnell vom jeweiligen zweiten Betriebszustand in den jeweiligen ersten Betriebszustand zurückschalten, wenn die zweite Eingangsbedingung am Eingang der ersten Schaltung erscheint.

Die beiden Spannungspegel am Eingang der zweiten Schaltung werden durch dritte und vierte Schalteinrichtungen angelegt. Die dritte Schalteinrichtung ist in der Lage, einen ersten Spannungspegel am Eingang der zweiten Schaltung hervorzurufen, wenn die erste Schalteinrichtung sich im ersten Betriebszustand befindet, und die vierte Schalteinrichtung ist in der Lage, einen zweiten Eingangsspannungspegel am Eingang der zweiten Schalteinrichtung hervorzurufen, wenn die erste Schaltung sich im zweiten Betriebszustand befindet. Aufgrund des ersten Spannungspegels arbeitet die zweite Schalteinrichtung im ersten Betriebszustand und liefert einen Ausgangsspannungspegel am Ausgang, der sich um den erwähnten vorgegebenen festen Betrag vom Wert des ersten Eingangsspannungspegels unterscheidet. Aufgrund des zweiten Eingangsspannungspegels arbeitet die zweite Schaltung im zweiten Betriebszustand und liefert einen zweiten Ausgangsspannungspegel am Ausgang, der sich um den vorgegebenen festen Betrag vom Wert des zweiten Eingangsspannungspegels unterscheidet.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden, in der ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen rückgekoppelten Hysteresis-Impulsgenerators dargestellt ist.

Impulsgenerator allgemeine Beschreibung

In der Zeichnung ist ein rückgekoppelter Impulsgenerator 1 mit Hysteresis nach der Erfindung dargestellt. Ein Eingangsanschluß 2 ist vorgesehen, um einen Zug P von positiven analogen Eingangsimpulsen auf niedrigem Pegel und mit variierender Amplitude aufzunehmen. Aufgrund des Zuges P von analogen Eingangsimpulsen arbeitet der Impulsgenerator 1 nach der Erfindung in der Weise, dass am Ausgang 3 ein entsprechender Zug P von negativen Ausgangsimpulsen mit kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten, konstanter Amplitude und variierender Breite erzeugt wird.

Der Eingangsanschluß 2 ist direkt mit der Basis eines pnp-Eingangs-Schalttransistors Qtief1 verbunden. Die Basis des Eingangs-Schalttransistors Qtief1 ist über einen Vorspannungswiderstand Rtief1 geerdet. Der Kollektor des Eingangs-Schalttransistors Qtief1 ist mit der Basis eines pnp-Ausgangstransistors Qtief2 über einen Widerstand Rtief2 verbunden, und der Emitter ist mit einer positiven Spannungsquelle Vtief1 über einen Widerstand Rtief3 verbunden.

Die Basis des Ausgangstransistors Qtief2 ist mit einer negativen Spannungsquelle Vtief2 über einen Widerstand Rtief4 verbunden, und mit der Kathode einer Verrastungsdiode (clamping diode) D wobei die Anode der Diode D direkt geerdet ist. Der Kollektor des Ausgangstransistors Qtief2 ist direkt geerdet, und der Emitter ist mit dem Ausgang 3 verbunden sowie mit dem Emitter des Eingangs-Schalttransistors Qtief1 über einen Rückkopplungswiderstand Rtief5.

Wie sich aus der Zeichnung ergibt bilden die Widerstände Rtief2 und Rtief4 einen Spannungsteiler 4, der, wie noch erläutert wird, die Basisspannung an der Basis des Ausgangstransistors Qtief2 während des Leitungszustandes des Eingangsschalttransistors Qtief1 herstellt. Aus der Zeichnung ist ferner ersichtlich, dass der Ausgangstransistor Qtief2 als Emitterfolger geschaltet ist, wobei die Spannung am Emitter des Ausgangstransistors Qtief2 und damit am Ausgang 3 der Spannung an der Basis des Ausgangstransistors Qtief2 folgt.

Ruhebetrieb des Impulsgenerators

Im Ruhebetrieb des Impulsgenerators 1, d.h. wenn kein Analogimpuls p am Eingang 2 steht, befindet sich der Eingang 2 auf einem Ruhespannungspegel etief1. In diesem Zustand stellen die positive Potentialquelle Vtief1 und der Widerstand Rtief3 eine positive Spannung am Emitter des Eingangsschalttransistors Qtief1 ein, und der Vorspannungswiderstand Rtief1 stellt an der Basis eine Spannung ein, die ausreichend gegenüber der Spannung am Emitter negativ ist, um die Basisemittersperrschicht des Eingangsschalttransistors Qtief1 in Vorwärtsrichtung vorzuspannen. Da die Basisemittersperrschicht des Eingangsschalttransistors Qtief1 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, arbeitet der Eingangsschalttransistor Qtief1 im Leitungszustand. Die Werte des Vorspannungswiderstandes Rtief1, des Widerstandes Rtief3 und der positiven Spannungsquelle 1 sind so ausgewählt, dass ein Basisstromantrieb eingestellt wird, der ausreicht, um dafür zu sorgen, dass der Eingangsschalttransistor Qtief1 im Sättigungsbereich arbeitet.

Während der Eingangs-Schalttransistor Qtief1 im gesättigten Zustand arbeitet, fließt Strom von der positiven Spannungsquelle Vtief1 durch den Widerstand Rtief3, die Emitter-Kollektor-Kreise des leitenden Eingangs-Schalttransistors Qtief1, die Spannungsteilerwiderstände Rtief2 und Rtief4 zur negativen Spannungsquelle Vtief2. Dieser Stromfluß stellt eine positive Spannung am Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände Rtief2 und Rtief4 ein, die direkt der Basis des pnp-Ausgangstransistors Qtief2 zugeführt wird.

Die positive Spannung an der Basis des Ausgangstransistors Qtief2 ist ausreichend negativ gegen den Emitter des Ausgangstransistors Qtief2 (der sich durch die positive Spannungsquelle Vtief1 und die Widerstände Rtief3 und Rtief5 ebenfalls auf positivem Potential befindet) um die Basis-Emitter-Sperrschicht des Ausgangstransistors Qtief2 in Vorwärtsrichtung vorzuspannen. Wenn die Basis-Emitter-Sperrschicht des Ausgangstransistors Qtief2 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, arbeitet der Ausgangstransistor Qtief2 im Leitungszustand. Die Werte der positiven Spannungsquelle Vtief1 und der Widerstände Rtief3 und Rtief5 werden so ausgewählt, dass der Ausgangstransistor Qtief2 voll in den Leitungszustand vorgespannt wird. Weil der Ausgangstransistor Qtief2 als Emitterfolger geschaltet ist, folgt die Spannung am Emitter des Ausgangstransistors Qtief2 und damit am Ausgang 3 der Spannung an der Basis und hat einen Ruhewert etief2 Volt wie in dem Ausgangs-Spannungsverlauf in der Zeichnung dargestellt.

Der Wert der Spannung etief2 am Emitter des Ausgangstransistors Qtief2 und damit am Ausgang 3 im Leitungszustand der Transistoren Qtief1 und Qtief2 ist gleich dem Spannungswert an der Basis des Ausgangstransistors Qtief2 gegen Erde, etiefb(Qtief2) abzüglich des Spannungsabfalls über den Basis-Emitter-Elektroden des Ausgangstransistors Qtief2,Vtiefbe(Qtief2). Diese Spannung etief2 kann angeschrieben werden als

wobei Vtiefce(Qtief1) der Spannungsabfall über den Kollektor- und Emitter-Elektroden des gesättigten Eingangs-Schalttransistors Qtief1 ist. Typische Werte für Vtiefce(Qtief1) und Vtiefbe(Qtief2) sind -0,2 bzw. -0,7 Volt. In einem typischen Anwendungsfall des Impulsgenerators 1 werden die Werte der Parameter in dem erwähnten Ausdruck für etief2 so ausgewählt, dass sich für etief2 ein Wert von etwa +4,7 Volt ergibt, ein Spannungswert, der beispielsweise für viele Typen integrierter Digitalschaltungen brauchbar und kompatibel ist.

Zusätzlich zum erwähnten Stromfluß durch den leitenden Eingangs-Schalttransistor Qtief1 zur Basis des Ausgangstransistors Qtief2 sind zwei weitere Stromwege zum Ausgangstransistor Qtief2 vorgesehen. In einem ersten Weg fließt Strom von der positiven Spannungsquelle Vtief1 durch die Widerstände Rtief3 und Rtief5, die Emitter-Kollektor-Kreise des Ausgangstransistors Qtief2 zur Erde. In einem zweiten Weg fließt Strom durch die Emitter-Basis-Kreise des Ausgangstransistors Qtief2, den Spannungsteilerwiderstand Rtief4 zur negativen Spannungsquelle Vtief2. Die Werte der Parameter jeder der Komponenten dieser Stromwege werden so ausgewählt, dass der Ausgangstransistor Qtief2 im linearen Bereich arbeitet, d.h. im Zustand niedriger Leitung.

Im Ruhebetriebszustand des Impulsgenerators 1 versucht Strom auch von Erde zur negativen Spannungsquelle Vtief2 durch die Verrastungsdiode D und den Spannungsteilerwiderstand Rtief4 zu fließen. Da die Spannung an der Basis des Ausgangstransistors Qtief2 positiv ist, wie bereits erwähnt worden ist (wenn auch negativ gegenüber der Spannung am Emitter) ist die Verrastungsdiode D im Sperrsinn vorgespannt, und damit fließt kein Strom hier durch, um eine Wirkung auf die Spannung an der Basis des Ausgangstransistors Qtief2 zu haben.

Der Betrieb des Impulsgenerators 1 zur Erzeugung eines Zuges P von negativen Ausgangsimpulsen konstanter Amplitude und variabler Breite mit kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten aufgrund eines Zuges positiver analoger Eingangsimpulse mit variierender Amplitude auf niedrigem Pegel soll jetzt beschrieben werden.

Triggern am oberen Schwellwert

Wie in der Zeichnung ersichtlich ist besteht der Zug P analoger Eingangsimpulse aus einer Vielzahl von positiven Analogimpulsen p mit variierenden Amplituden. Zur Erläuterung des Triggerns des Impulsgenerators 1 soll der in der Zeichnung mit ptief1 bezeichnete analoge Eingangsimpuls betrachtet werden. Die gleiche Betriebsweise tritt jedoch auch bei den anderen dargestellten Impulsen ptief2 bis ptief4 auf.

Wenn der Wert des analogen Eingangsimpulses ptief1 in positiver Richtung vom Ruhespannungspegel etief1 ansteigt, erfolgt keine Änderung im Ruhebetrieb des Impulsgenerators 1, bis ein Spannungspegel erreicht wird, an dem dafür gesorgt wird, dass der Eingangsschalttransistor Qtief1 aus der Sättigung herauskommt. An diesem Spannungspegel, der als "oberer Spannungs-Schwellwert" des Impulsgenerators 1 bezeichnet wird, verringert sich der Stromfluß durch den Eingangsschalttransistor Qtief1. Der Wert des oberen Spannungs-Schwellwertes des Impulsgenerators 1, an dem diese Wirkung eintritt, wird durch die Werte der Widerstände Rtief1 und Rtief3 und die positive Spannungsquelle Vtief1 bestimmt, die die Vorspannungsbedingungen für den Eingangs-Schalttransistor Qtief1 einstellen.

Wenn der Eingangs-Schalttransistor Qtief1 beginnt, im nicht-leitenden Zustand zu arbeiten (d.h. aus der Sättigung herauszukommen) beginnt die Spannung am Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände Rtief2 und Rtief4 zu steigen, und damit auch an der Basis des Ausgangstransistors Qtief2 (d.h. negativer zu werden) und sich dem Wert der negativen Spannungsquelle Vtief2 zu nähern. Da die Spannung an der Basis des Ausgangstransistors Qtief2 negativer wird, und da die Spannung am Emitter ebenfalls negativer (höhere Vorwärtsvorspannung) wird, steigt auch der Stromfluß durch den Ausgangstransistor Qtief2. Der höhere Stromfluß, der im Emitter des Ausgangstransistors Qtief2 auftritt, fließt auch durch den Widerstand Rtief3 und den Rückkopplungswiderstand Rtief5 von der negativen Spannungsquelle Vtief2. Die Spannung am Emitter des Eingangs-Schalttransistors Qtief1 wird damit negativer, so dass die Vorwärtsvorspannung des Eingangsschalttransistors Qtief1 weiter herabgesetzt und damit der Kollektorstrom verringert wird.

Diese Wirkung ist rückgekoppelt, und sobald sie einmal eingeleitet wird, schreitet sie in sehr schneller Weise fort und setzt sich fort, bis der Eingangs-Schalttransistor Qtief1 nicht-leitend wird und der Ausgangstransistor Qtief2 im Zustand hoher Leitung arbeitet, d.h. im Zustand hohen Stromflusses relativ zum vorangegangenen Zustand niedriger Leitung. Wenn im Eingangs-Schalttransistor Qtief1 kein Strom fließt, fließt Strom von Erde durch die Verrastungsdiode D und den Spannungsteilerwiderstand Rtief4 zur negativen Spannungsquelle Vtief2. Die Spannung an der Basis des Ausgangstransistors Qtief2 wird damit mit dem Wert des Spannungsabfalls über der Verrastungs- oder Klemmdiode D verrastet, der typischerweise bei -0,7 Volt liegt.

Wenn die Spannung an der Basis des Ausgangstransistors Qtief2 mit dem Wert des Spannungsabfalls etiefd über der leitenden Verrastungs- oder Klemmdiode D verrastet ist, ergibt sich für den Wert der

Spannung am Emitter des Emitterfolger-Ausgangstransistors Qtief2 (die der Spannung an der Basis folgt) und damit am Ausgang 3 als

etief3 = etiefd + Vtiefbe(Qtief2)

Für die erwähnten typischen Werte von etiefd = -0,7 Volt (gegen Erde) und Vtiefbe(Qtief2) = +0,7 Volt hat etief3 einen Wert von 0 Volt. Für den oben erwähnten typischen Wert von etief2 = +4,7 Volt, beträgt der Ausgangs-Spannungsswing des Impulsgenerators 0 bis 4,7 Volt, ein ausreichender Bereich zum Betrieb vieler Typen von integrierten Digitalschaltungen.

Triggern am unteren Schwellwert

Der beschriebene Betriebszustand des Impulsgenerators 1, bei dem sich die Ausgangsspannung auf etief3 Volt befindet, setzt sich fort, bis der Wert des Eingangsimpulses ptief1 auf einen Spannungswert fällt, an dem dafür gesorgt wird, dass der Eingangs-Schalttransistor Qtief1 beginnt, wieder im Leitungszustand zu arbeiten. Der Wert dieses Spannungspegels, der als "unterer Spannungs-Schwellwert" des Impulsgenerators 1 bezeichnet wird, wird durch die Werte der Widerstände Rtief3 und Rtief5 und die positive Spannungsquelle Vtief1 festgelegt, die die Vorspannung für den Eingangs-Schalttransistor Qtief1 während des Triggerns des Impulsgenerators 1 am unteren Schwellwert festlegen.

Wenn der Wert des analogen Eingangsimpulses ptief1 auf den unteren Spannungs-Schwellwert des Impulsgenerators 1 fällt, steigt die Vorwärtsvorspannung des Eingangsschalttransistors Qtief1, der Stromfluß durch den Eingangsschalttransistor Qtief1 steigt, und die Spannung an der Basis des Ausgangstransistors Qtief2 fällt (wird positiver). Durch die Verringerung der Spannung an der

Basis des Ausgangstransistors Qtief2 fällt die Vorwärtsvorspannung des Ausgangstransistors Qtief2 und damit fällt der Stromfluß durch den Ausgangstransistor Qtief2. Die Spannung am Emitter des Eingangs-Schalttransistors Qtief1 wird damit positiver, so dass die Vorwärtsvorspannung des Eingangs-Schalttransistors Qtief1 weiter steigt und damit der Kollektorstrom steigt. Diese Wirkung ist selbstanfachend, also rückgekoppelt und sobald sie einmal eingeleitet ist, schreitet sie sehr schnell fort und hält an, bis der Eingangs-Schalttransistor Qtief1 wieder im Sättigungsbereich (Ruhebetriebszustand) arbeitet und der Ausgangstransistor Qtief2 wieder im Zustand niedriger Leitung (Ruhebetriebszustand) arbeitet. Wenn die Transistoren Qtief1 und Qtief2 in den betreffenden Leitungszuständen arbeiten, beträgt der Ausgangsspannungspegel am Ausgang 3 wieder etief2 Volt.

In der Zeichnung entspricht der negative Ausgangsimpuls ptief1 dem positiven analogen Eingangsimpuls ptief1 und hat eine Amplitude gleich H = etief3 etief2 Volt und eine Breite Ttief1 gleich der Zeit, die zwischen dem Triggern des Impulsgenerators 1 durch den Eingangsimpuls ptief1 am oberen und unteren Schwellwert verstreicht. In der Zeichnung entsprechen die Ausgangsimpulse ptief2 Ptief4 den analogen Eingangsimpulsen ptief2 ptief4.

Es ist zu erwähnen, dass der Eingangs-Schalttransistor Qtief1 zwar sowohl einen volleitenden Zustand und einen vollgesperrten Betriebszustand hat, der Ausgangstransistor Qtief2 jedoch immer leitet (niedriger Leitungszustand und Zustand hoher Leitung). Diese Situation existiert hauptsächlich wegen des immer vorhandenen Stromflusses durch die Emitter-Kollektor-Kreise des Ausgangstransistors Qtief2 aufgrund der positiven Spannungsquelle Vtief1 und der Widerstände Rtief3 und Rtief5. Zusätzlich ist ein kleiner Basisstrom durch die negative Spannungsquelle Vtief2 und den Spannungsteilerwiderstand Rtief4 ebenfalls vorhanden. Die Spannung an der Basis des Ausgangstransistors Qtief2 befindet sich damit immer auf einem etwas negativen Wert relativ zur Spannung am Emitter.

Einige typische Werte für die Parameter der Bauteile des Impulsgenerators 1, die verwendet wurden, um Ausgangsimpulse konstanter Amplitude mit einem Spannungsswing von 0 bis 4,7 Volt und kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten aus analogen Eingangsimpulsen von 100 Millivolt bis 6 Volt zu erzeugen, sind im folgenden zusammengestellt:
<NichtLesbar>

Rtief1 ------- 20 Kiloohm Rtief2 ------- 2 Kiloohm Rtief3 ------- 200 Ohm Rtief4 ------- 3,9 Kiloohm Rtief5 ------- 1,5 Kiloohm

Oberer Spannungs-Schwellwert ------- ca. 75 Millivolt Unterer Spannungs-Schwellwert ------- ca. 25 Millivolt

Modifikationen

Es ist zwar nicht speziell oben diskutiert worden, selbstverständlich wird aber ein Eingangsimpuls p mit einer Amplitude, die kleiner ist als der obere Spannungs-Schwellwert des Impulsgenerators 1 von diesem nicht beachtet. Gewünschtenfalls kann der Impulsgenerator 1 also als Amplitudendiskriminator verwendet werden. Der Impulsgenerator 1 kann auch in vielen Anwendungsfällen benutzt werden, in denen Schmitt-Trigger üblicherweise verwendet werden, oder auch als Abtastverstärker (sense amplifier). Darüberhinaus kann der Impulsgenerator 1 in Form einer integrierten Schaltung ausgeführt werden, insbesondere wenn npn-Transistoren statt der beschriebenen pnp-Transistoren verwendet werden. Weitere Modifikationen und Variationen dürften dem Fachmann klar sein, ohne dass sich dieser vom Erfindungsgedanken entfernen muß.

Claims (6)

1. Impulsgenerator mit einem Bauelement am Eingang, das zwei Betriebszustände hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsbauelement so geschaltet ist, dass es bei Auftreten eines Eingangszustandes vom ersten in den zweiten Betriebszustand und bei Auftreten eines zweiten Eingangszustandes vom zweiten in den ersten Betriebszustand umschaltet, ein Ausgangsbauelement vorgesehen ist, das zwei Betriebszustände hat, in denen zwei Spannungspegel am Ausgang geliefert werden, die sich jeweils um einen vorbestimmten Betrag vom entsprechenden Spannungspegel am Eingang des Ausgangsbauelementes unterscheiden, eine Rückkopplung die beiden Bauelemente verbindet, durch die die Umschaltung der beiden Bauelemente zwischen ihren beiden Betriebszuständen beim Auftreten der betreffenden Eingangszustände beschleunigt wird, ein drittes Bauelement an das Ausgangsbauelement angeschlossen ist, mit dem an dessen Eingang ein erster Spannungspegel geliefert wird, wenn das Eingangsbauelement in seinem ersten Betriebszustand ist, so dass auch das Ausgangsbauelement in seinem ersten Betriebszustand arbeitet, und ein viertes Bauelement an das Ausgangsbauelement angeschlossen ist, mit dem an dessen Eingang ein zweiter Spannungspegel geliefert wird, wenn das Eingangsbauelement in seinem zweiten Betriebszustand ist, so dass das Ausgangsbauelement in seinem zweiten Betriebszustand arbeitet.

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsbauelement im ersten Betriebszustand leitet und im zweiten Betriebszustand gesperrt ist, und das Ausgangsbauelement im ersten Betriebszustand schwach und im zweiten Betriebszustand stark leitet.

3. Impulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Eingangsbauelement ein Transistor mit drei Elektroden ist, von denen die erste am Eingang liegt, und an den eine Spannungsquelle angeschlossen ist, und das Ausgangsbauelement ein weiterer Transistor mit drei Elektroden ist, von denen die dritte am Ausgang liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode des Eingangstransistors über einen Widerstand mit der Spannungsquelle, die zweite Elektrode über einen zweiten Widerstand mit der ersten Elektrode des Ausgangstransistors und die dritte Elektrode über einen dritten Widerstand mit einer zweiten Spannungsquelle verbunden ist, die erste Elektrode des Ausgangstransistors über einen vierten Widerstand an eine dritte Spannungsquelle und die dritte Elektrode über einen fünften Widerstand an die dritte Elektrode des Eingangstransistors angeschlossen ist, und eine Diode zwischen der ersten Spannungsquelle und der ersten Elektrode des Ausgangstransistors liegt.

4. Impulsgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die erste Elektrode des Transistors die Basis, die zweite Elektrode der Kollektor und die dritte Elektrode der Emitter ist.

5. Impulsgenerator nach Anspruch 2 und 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Eingangszustände unterschiedliche Spannungspegel sind, von denen die eine durch Wahl des ersten und dritten Widerstandes und der zweiten Spannungsquelle, und der andere durch Wahl des dritten und fünften Widerstandes und der zweiten Spannungsquelle festgelegt sind.

6. Impulsgenerator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Transistoren pnp-Transistoren sind, die erste Spannungsquelle Erde ist, die zweite Spannungsquelle positiv und die dritte Spannungsquelle negativ ist, und die Diode mit ihrer Anode an Erde angeschlossen ist.