DE2135565A1

DE2135565A1 - Einrichtung zur Stabilisierung von Signal abständen

Info

Publication number: DE2135565A1
Application number: DE19712135565
Authority: DE
Inventors: Phillippe Charles Fishkill; Latta Garland Harper Hopewell Junction; N.Y. Furois (V.StA.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-08-05
Filing date: 1971-07-16
Publication date: 1972-02-10
Also published as: FR2101493A5; DE2135565B2; US3644756A; GB1340216A; DE2135565C3; CA935884A; SE368313B

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket FI 969 027

Einrichtung zur Stabilisierung von Signalabständen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stabilisierung eines vorgegebenen Zeitabstandes zwischen auslösendem und ausgelöstem Signal eines Impulsgenerators. Auslesendes und ausgelöstes Signal können dabei beliebige Ereignisse sein, was bedeutet, daß auch der Impulsgenerator beliebiger Art sein kann.

Es ist bereits bekannt, daß Wirkungsweise und Brauchbarkeit von Schaltungen und Systemen weitgehend von einer stabilen zeitlichen Beziehung zwischen einem auslösenden Ereignis und der ausgelösten Reaktion abhängt. Getaktete Systeme, Impulsgeneratoren, Oszillographen usw. erfordern die bestmögliche Zeitstabilität zwischen Eingang und Ausgang. Gleichzeitig muß diese Zeitstabilität in einem möglichst stetigen und überschwingfreien Vorgang sichergestellt werden. Als Systeme, bei denen eine extrem stabile Wirkungsweise Voraussetzung ist, sind beispielsweise Prüfschaltungen, Radar- und Fernmeldungseinrichtungen zu nennen.

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Um eine stabile Wirkungsweise zu gewährleisten, sind Vorkehrungen zu treffen und Mittel einzusetzen, mit denen der Zeitunterschied zwischen dem Auftreten zweier Signale abgefühlt und sofort ein diesen Zeitunterschied eliminierendes Korrektursignal erzeugt werden kann_o Bekannte Schaltungen zum Feststellen sehr geringer Zeitunterschiede haben sich für viele, hohe Geschwindigkeiten erfordernde Anwendungen als ungeeignet erwiesen. Außerdem zeigen diese bekannten Schaltungen zu große Ausgleichsvorgänge im Stabilisierungsvorgang. Als Folge davon sind relativ ungenaue und instabile Zeitbeziehungen zwischen den Signalen festzustellen«. Sin zusätzliches Problem erwächst bei den be- W kannten Anordnungen a«s der Tempera tür abhängigkeit der Schal=· tungskomponenten„ Um dieses Problem auszuschalten, mußten zeitkompensierende Schaltungen oder Schaitkoraponenten, wie beispielsweise Thermistoren, zusammen mit der übrigen Steuerschaltungen eingesetzt werden,,

Es ist die der Srfindhiag zugrundeliegend® Aufgabe, bei den genannten Einrichtungen eine extreme Stabilität des Zeitunterschiedes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ereignissen, also beispielsweise den auslösenden und ausgelösten Signalen beliebiger Impulsgeneratoren, sicherzustellen, und zwar auch dann, wenn Mit extrem hohen Geschwindigkeiten ablaufende Vorgänge betroffen. sind_o

Diese Aufgabe wird für eine Einrichtung sar Stabilisierung eines vorgegebenen Zeitabstandes zwischen auslösendem und ausgelöstem Signal eines Impulsgenerators dadurch gelöst, daß das auslösende Signal über einen festen Verzögerungskreis auf den ersten Eingang eines Zeit-Analagwandlers und über einen variablen Verzögerungskreis auf den Eingang des Impulsgenerators geführt ist und daß das ausgelöste Signal auf den zweiten Eingang des Zeit-Analogwandlers geführt ist, dessen dem Zeitunterschied der seinen beiden Eingängen zugeführten Signale entsprechendes Kor~ rektursignal über die Versögerungszeit des variablen Verzögerungskreises den Zeitunterschied ausbleicht.

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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel besteht darin, daß der Zeit-Analogwandler aus einem Impulsformer am ersten Eingang, dem das vom festen Verzögerungskreis verzögerte auslösende Signal zugeführt wird, einem Zeit-Koinzidenz-Detektor am zweiten Eingang, dem das ausgelöste Signal zugeführt wird und der die zeitliche Beziehung zwischen diesem Signal und dem Ausgangsimpuls des Impulsformers feststellt und ein entsprechendes Ausgangssignal liefert und einen aus den Ausgangsimpulsen des Koinzidenz-Detektors und des Impulsformers das Korrektursignal bildenden Schaltkreis besteht. Als vorteilhaft erweist es sich, wenn der Schaltkreis ein Verriegelungskreis ist.

Eine weitere Verbesserung kann dadurch erzielt werden, daß dem Verriegelungskreis eine Integrator und ein Verstärker zur Bildung des Korrektursignals nachgeschaltet ist. Hierbei ist es von Vorteil, daß der Verstärker einen zusätzlichen Eingang aufweist, an den eine die Ausgangssignale auf den Nullwert symmetrierende Referenzspannung angelegt ist.

Eine spezielle, vorteilhafte Ausführungsform des Impulsformers besteht darin, daß er eine vom unteren in den oberen Betriebszustand umschaltbare Tunneldiode enthält, daß der das beim Umschalten erzeugte Schaltsignal führende Anschluß der Tunneldiode an eine ausgangsseitig kurzgeschlossene Verzögerungsleitung angeschlossen ist, deren Verzögerungszeit so gewählt ist, daß als Schaltsignal ein kurzer Nadelimpuls entsteht. Eine vorteilhafte Weiterbildung dieses Impulsformes besteht darin, daß mit der Tunneldiode ein automatischer, sie vom oberen in den unteren Betriebszustand zurückschaltender Rückstellkreis verbunden ist.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Koinzidenz-Detektors besteht darin, daß er eine vom unteren in den oberen Betriebszustand umschaltbare Tunneldiode und einen automatischen Rückstellkreis enthält und daß die Tunneldiode so voreingestellt ist, daß sie bei gleichzeitigem Auftreten des Ausgangsimpulses des Impuls-

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- 4 formers und des auslösenden Signals umschaltet.

Schließlich besteht ein wesentlicher Vorteil darin, daß zur automatischen Temperaturstabilisation sowohl der Impulsformer als auch der Koinzidenz-Detektor als eigentliches Schaltelement jeweils eine Tunneldiode enthalten. Die Temperaturstabilisation wird damit ohne zusätzliche Mittel sichergestellt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels e Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen

Synchronisiereinrichtung,

Fig. 2 das Blockschaltbild eines bei der erfindungs

gemäßen Einrichtung verwendeten Zeit-Analogwandlers,

Fig. 3 ein ausführliches Schaltbild des Zeit-Analogwandlers ,

Fign. 4A,4B,4G einen in der erfindungsgeiaäßen Einrichtung

verwendeten Impulsformer kennzeichnende Signalverläufe,

Fig. 5 eine erläuternde Darstellung für den Fall der

Koinzidenz zweier Signale,»

Fign. 6A u. 6B die Wirkungsweise eines eine Tunneldiode auf weisenden Diskriminators und einer automatischen Temperaturkompensation,

Fig. 7 eine die automatische Rückstellung betreffende

Darstellung und

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Fig. 8 die Schaltung eines variablen, elektronischen

Verzögerungskreises.

Es sei zunächst der Aufbau der zeitstabilen, erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß Fig. 1 beschrieben. Die Signalquellen, also die Taktquelle 2 und die Impulsgeneratoren 16 und 16', entsprechen den gebräuchlichen Schaltungen. Diese Schaltungen liefern zwischen den Punkten A und B bzw. A¹ und B¹ keine genau eingehaltene Zeitbeziehungen. Außerdem besteht keine Gewißheit darüber, daß wenn die Signale bei A und A¹ gleichzeitig auftreten, daß dann auch die Signale bei B und B' gleichzeitig vorhanden sind. Aus diesem Grunde sind in der erfindungsgemäßen Einrichtung zusätzlich Zeit-Analogwandler 10 und 10', feste Veraögerungskreise 12 und 12' und variable Verzögerungskreise 14 und 14* vorgesehen. Die variablen Verzögerungskreise 14 und 14' und die Impulsgeneratoren 16 und 16' sind jeweils zwischen Taktquelle 2 und den Ausgangsknoten B und B' eingeschaltet. Parallel 2U diesen Signalwegen liegt jeweils die Serienschaltung des festen Verzögerungskreises 12 bzw. 12' und des Zeit-Analogwandlers 10* bzw. 10'. Die Verzögerungszeit des festen Verzögerungskreises 12 entspricht etwa der Summe der vom variablen Verzögerungskreis und vom Impulsgenerator herrührenden Verzögerungszeiten. Das bedeutet, daß bezüglich der Signale an den Eingängen Jl und J2 des Zeit-Analogwandlers 10 etwa zeitliche Koinzindenas der Signale vorhanden ist. Die Ausgänge 0 b2w. C* der Zeit-Änalogwandler 10 bzw. 10' sind mit den variablen Verzögerungskreisen 14 bzw. 14' verbunden. Die zeitlich stabilisierten bzw. synchronisierten Signale stehen an den Ausgangsknoten B und S' zur Verfügung.

Fig. 2 zeigt ein ausführlicheres Blockschaltbild des Zeit-Analogwandlers 10. Ein- und Ausgänge sind entsprechend Pig. 1 bezeichnet . Der Zeit-Analogwandler 10 besteht aus einem Koinzidenz-Detektor 20, einem Impulsformer 40, einem Verriegelungskreis 60, einem Integrator 70 und einem Operationsverstärker 80, Impulsformer 40 weist zwei Ausgänge auf, wovon der eine mit dem Ver-

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riegelungskreis 60 und der andere über einen Koppelwiderstand R6 mit dem Koinzidenz-Detektor 20 verbunden ist. Der Koinzidenz-Detektor 20 weist einen auf seine zwei Eingänge ansprechenden Ausgang auf, der mit dem Verriegelungskreis 60 verbunden ist. Der Ausgang des Verriegelungskreises 60 ist zu dem Integrator 70 geführt» Das integrierte Signal wird isn Verstärker 80 verstärkte Dieser Operationsverstärker 80 weist einen zusätzlichen Referenzeingang auf _e über den eine Gleichspannung zugeführt wird β so daß der Ausgang symmetrisch, au etv/a 0 Volt liegt. Der Verstärker 80 weist beispielsweise einen Verstärkungsfaktor in der Größenordnung von 120 aufο

Figc 3 seigfc ein ausführliches Schaltbild des Zeit—.änalcgwandlers XO₀ um di<y Besiehung stm? Blockschaltbild gemäß Fig. 2 hersiistellsn^ siad die einzelnen Schaltungskomplexe gestrichelt eingerahmt mx& entspK'sahenä 3?ig_a 2 bc-zsicjEme-t« Das Eingangssignal .fies Impulsformer?» 40 wird übsr öle Sisiga«gak.leinms Ji sagefuiirt,-Bis Jya©lit"ad© des Signals vjlrd durch Widerstände B.9 und RIO begr©Ei3t_o Widerstand RIO ist an eine Tunneldiode TD5 angeschlossen- die einerseits an Masse und snd&s&xsexte an den

der lEÄtiktiifitat L2 angelegt ist _a Bqe Widerstansl R7 list außerdem Sj0e ein® ¥©xaögenaaggIgItang DI ailt Masse verbanden. In eai:sR:»:eeh©Kö®j; Weiss ist der andere Änseliluß d©s Widerstandes RiS üöbeE¹ eiae ¥©raogerisagsielt«ag D2 an -M^aao. gelegt. Schließlich, siaä cli© Widerstciad© R7 and Rl3 susStzJich lait Koppelwifterr.tanosa R6 bsv?_o HI4 ve.^undsri., Die Isicli'.kfcivität, L2 steht H?ife ei-ßOäß "^aricblen WiderstaRd RIi wnöl eiaer Diode Bl in Verbindiiii^f uobei äis Sioö© Dl übe;; Qiac Diode D2 mit. parallelge— SGb,alfcet@E lispasität Cl, a:i Masse und. t?ber ainen Widerstand R12 εκ ein 2i®fa,ti"jes Potsatiel c|sl@gt isi;_n B®r veränderliche Widerstand FIl Sst libesr aim©a Widorstoiaa 115 Bit positivem Potential unö gloiGiissitlg über eine Isipasität. C2 mit BSasse vesbuiiöen.

Dst-sktCi? 20 oeipfängt sein S3ingangesignai am Eingaacf J2_e m,E Wms ©iae dix^ch einen Widerstand Rl 6 abgeschlossene

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übertragungsleitung T2 und über zwei in Serie geschaltete, strombegrenzende Widerstände R17 und R18 weiter verbunden ist. Die Aufgabe der beiden strombegrenzenden Widerstände besteht darin, das gewünschte Frequenzverhalten bei hohen Frequenzen sicherzustellen. Bei hohen Frequenzen werden die gestrichelt angedeuteten Kapazitäten wirksam. Die Verwendung zweier in Serie geschalteter Widerstände hat den Vorteil, daß der gewünschte Widerstandswert erreicht und gleichzeitig der Einfluß der Kapazitäten vermindert werden kann, da auch die beiden Kapazitäten in Serie geschaltet sind. Diese Technik könnte natürlich auch beim Widerstand RIO im Impulsformer 40 angewandt werden. Der Widerstand Rl8 ist über eine Tunneldiode TD2 mit Masse und außerdem jeweils mit dem einen Anschluß einer Induktivität Ll, eines Koppelwiderstandes R6 und eines Widerstandes R19 verbunden. Der andere Anschluß der Induktivität Ll ist über eine Rtickwärts-Diode BDI an ein Potential V, beispielsweise Massepotential, und gleichzeitig über die Reihenschaltung eines veränderlichen Widerstandes R20 und eines Widerstandes R21 mit einem positiven Potential verbunden.

Der Verriegelungskreis 60 enthält den Widerstand R19, der über eine Rückwärts-Diode BD2 mit dem einen Anschluß einer Tunneldiode TD4 und über eine Induktivität L3 mit Masse verbunden ist. Der andere Anschluß der Tunneldiode TD4 ist jeweils mit einem Anschluß eines veränderlichen Widerstandes R22, eines Widerstandes R23 in der nachfolgenden Stufe und des Widerstandes Rl4 des Impulsformers 40 verbunden. Der andere Anschluß des veränderlichen Widerstandes R22 ist an eine positive Spannung und über eine Kapazität C3 an Masse gelegt.

Der Integrator 70 enthält in seiner einfachsten Ausführung den bereits erwähnten Widerstand R23, dessen anderer Anschluß zum Zwecke der Integration über eine Kapazität C4 mit Masse verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen Widerstand R23 und Kapazität C4 ist an einen Eingang des Operationsverstärkers 80 gelegt. Um einen zu etwa 0 Volt symmetrischen Ausgang zu er-

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halten, ist an einem zweiten Eingang des Verstärkers 80 eine geeignet© Gleichspannung angelegt. Diese Gleichspannung entspricht efeia der mittleren Ausgangsspannung des Integrators 70.

Es sei nunmehr wieder auf das Blockschaltbild gemäS Fig„ 1 Besiig genoaiaeaj, das süsät-alicli sujh Zeit-Analogwandler 10 die Takt qnelle 2_e den festen Versögerungskreis 12, den -veränderlichen Versögeie«agskr©is 14 m\a den Impulsgenerator 16 enthält, Diese einzelnen Bestandteile der Einrichtung können in üblicher Ausführung ^erwendet werden unct sind nicht Gegenstand der Erfindung _o Der ireräaöeirlidie Verzögerungskreis 14 ist dabei so aufgebaut α daß das vosi Knoten A zum Impulsgenerator 16 gelangende Signal ia Abhängigkeit von der Amplitude und der Polarität der Spannung am ,Misgaag 0 öes Zsit-Analog^aridlers irersögsrt. wird»

Der Ausgang 0 das 2eit-=üiialogwanälers IG ist_F wie aus dera Ausführtingsbeispiel eines in Fig. 8 dargestellten variafc-len Verscgerungskreises 14 zn ersehen ist _g ilbss: einen Widsrstanä 141 mit des irariatolen- Versögesimgskreis 14 verbunden. Die Hochfrequenakoi'ägosaatsa. des Signals werden durch eins Induktivität 142 aufgefiltertp l3©vor das Signal einer Sehaltäiode 143 angeführt wird s, Die KoHibinafcion äse Signals aus äesi-Esit^inalogwandler und der von der Spanaungsquelle -V über einen Widerstand 144 gelieferten Spansnsig bilden dis Vorspannung für die Schaltdiode 143« Dein variablen Versögeriasigskreis "wlzü über siae E ingoingsklerflsie, dia übe;? eiaea viidesrstaiiä 145 sit Masse verbunden ist, eis sweiteSj, you eier iaktquölle 2 geliefertes Signal zugeführt. Dieses Signal wird über eine Kapazität 146 ebenfalls an die Schaltdiode 143 gelegt_o Der Anschluß A entspricht dem entsprechend bezeichneten Knoten A in Fig. 1» Der Ausgang zum Impulsgenerator 16 wird über eine Diode 147 hergestellt. Das am Eingang A sugeführte Signal wird demnach in Abhängigkeit von der vom Zeit-Analogwandler 10 gelieferten Vorspannung verzögert.

Im folgenden sei die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung näher beschrieben. Das von der Taktquelle 2 (Fig. 1) oder einer

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anderen Signalquelle gelieferte Signal wird den Knoten A und A¹ zugeführt. Dieses Signal kann ganz allgemein als das erste Ereignis betrachtet werden, auf das nachfolgende Ereignisse exakt zeitlich bezogen werden sollen. Es sei darauf hingewiesen, daß nur die aus den Blöcken 10, 12, 14 und 16 bestehende Einrichtung benötigt wird, um die angestrebte, exakte zeitlich Synchronisation zwischen den Knoten A und B erfindungsgemäß herbeizuführen. Die entsprechende, zwischen den Punkten A¹ und B¹ eingefügte Einrichtung ist lediglich zusätzlich vorgesehen, um zu zeigen, daß an eine Taktquelle 2 mehrere derartige Synchronisiereinrichtungen anschaltbar sind. Das am Knoten A zugeführte Signal wird über den variablen Verzögerungski-eis 14 zum Impulsgenerator 16 weitergeleitet. Der Impulsgenerator 16 kann ein Impulsgenerator im eigentlichen Sinne sein oder aber auch eine andere Schaltung, die eine bestimmte Verzögerung des zugeführten Signals bewirkt und am Ausgang B ein entsprechendes Signal erzeugt. Es sei zunächst angenommen, der variable Verzögerungskreis 14 weise eine Verzögerung auf, die nahezu 0 Sekunden betrage, dann wird die Verzögerung, die das Signal vom Knoten A bis zum Knoten B erfährt, in erster Linie von der Verzögerung des Impulsgenerators 16 und den von den Übertragungswegen herrührenden Verzögerungen bestimmt. Die feste Verzögerung des Verzögerungskreises 12 werden so eingestellt, daß die beiden Signale an den Eingängen Jl und J2 des Zeit-Analogwandlers nahezu gleichzeitig ankommen. Der Zeit-Analogwandler 10 erzeugt dann eine analoge Spannung am Ausgang O, die die Verzögerung des veränderlichen Versögerungskreises 14 so einstellt» daß die anzunehmenden Schwankungen in den Parametern sowohl durch Erhöhung als auch durch Erniedrigung der Verzogerumrrsreit ausgeglichen werden können. Es ist also festzuhalten, daß die wesentlichste Funktion des Zeit-Analogwandlers .10 darin besteht, die zeitliche Differenz der beiden, in den Eingängen .73. und J2 zugeführten Signale zu analysieren und dem veränderlichen Verzögerungskreis 14 eine entsprechende Korrokturrr.-^nnnr^T zuzuführen. Der variable Verzögerungskreis 14 verlang;:- sw-fc octer beschleunigt damit die Abgabe des Ausgangssignale des liVipi.]: fpneraf-ors

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sobald der Selt-Änaiogwandler 10 feststellt, daß seine beiden Eingangssignal© nicht synchron eintreffen_β Das bedeutet, daß das Signal im Alis gsngskno ten B, das das sweite Ereignis darstellt, stets in exakt festgelegter seitlicher Besiehung zum Signal am Knoten ä steht,- Da die Signale in den Knoten K und A⁹ gleichzeitig erscheinen,- tre'ffea auch die 8Ignsi<3 in den Knoten B und B' gleichzeitig ein_p solange die festen ¥erzögert«ngskreise 12 und 12° eins identische Verzögsarangszeit aufweisen unci die Zeit-Analogx'?anäl.er IG un& I0³ entsprechend aufgebaut sind.

Es erfolgt nunmelir an Hand der Pign_o 2 und 3 eine genaue Beschreibung der 'Wirkungsweise des 3eit-Analogwandlers 10. Zunächst sei der Impulsformer 40 betraahfcet,_β Sur Ernsiigisiig eines Nadelirapulses ist. ©ine einsa ScIiwelto'iS't; Ä»ift'/eJ.B©K.ds·- Tunneldiode TD5 vorgeseiieK_o Das aws dea ^eraKderlirfian Widsrstsrtd RIl, dem Widerstand RI5 _r ösr KapaEltäf; C2 ««il d®i: Spp^KUiigsqnelle +V be- st&h&näB- SetiS^esii: liefest aiaen Si;^Yroiti durch cii® Tunneldiode TD5, so daß- sie sich in* untessB BetriebsEiisfeeiaci befindet» Bin über die, Leitung TI "?j.gsführtes «nd durch Wicierstsiiä MIO strombegrenztes Signal schaltet die TwnmlälcQ.^ TDS, B&avjzch wirf Obar Widerstand IiI vm& ¥©rgcg<SKimgsl@ttimg Dl und ebenso über Widerstand RI3 laist ¥©r™Öcf©i:t«KiPl®:lt.img D2 Gin© steile Impulsflanke nmoli ffepse. ebeetrageiio Dia WietersfcäRde R7 und EIS in Verbindung w3,t 'tem 'VersogeiniHgslsityngsn Dl und D2 bilden das einen Nadelimpuls iaildsüde lK!paisfcirH!er=-Ki'3wSWsriCo Die Haäelimpulse ent·= stell·;!?! an d©H ICaou-aa D uriä 1? anfgjsüad d&ir "sa Gen-YerzögerungslCiir.migSii 02 midi D2 ireirlaktieKfesK Sic?iisxe_e

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Massa reflektiert. Somit wird nach einem der doppelten Länge 2L der Verzögerungsleitung entsprechenden Zeitintervall der reflektierte Impuls das Signal an den Knoten D und E wieder absinken. Verkürzt man die Verzögerungsleitungen stufenweise, so ergeben sich die durch die gestrichelten Linien in Fig. 4B angedeuteten Impulsformen, bis sich schließlich die gewünschte Impulsform gemäß Fig. 4A einstellt. Es ist schwierig, die erforderliche, genaue Länge der Verzögerungsleitung einzustellen, Aus diesem Grunde wird während des Abgleichs der Verzögerungsleitung der Kurzschluß am Ende aufgehoben* mit dem Ergebnis _t daß eine Impulsform entsprechend der ausgezogenen Linie in Fig. AC erzeugt wird. Durch Verkürzung der Verzögerungsleitung ergeben sich Impulsformen entsprechend der gestrichelten Linien bis eine nicht abgesetzte Impulsflanke erzeugt wird, Wird jetzt die Verzögerungsleitung am End.% kurzgeschlossen, so erhält man die gewünschte Impulsform gemäi? Fig. 4Ά*

Die Aufgabe des Impulsform©rs 40 besteht demnach darin, aufgrund eines Eingangssignalis einen Hade3.impuls zu erzeugen. Die Tunneldiode TD5 wird, ausgehend vor» der Gleichstrom-Voreins teilung, durch ein über den Eingang Jl zugoführtes Signal vom unteren in den oberen Betriebszustand umgeschaltet„ Dabei wird über die Widerstände R7 und Rl3 eine steile Impulsflanke zu dem Knoten D und E übertragen, aufgrund dessen an diesen Knoten durch die von den Verzögerungsleitungen Dl und D2 reflektierten Signale ein Nadelimpuls erzeugt wird. Die gebildeten Nadelimpulse werden über die Koppelwiderstände R6 und R14 zum Koinzidenzdetektor 20 und zum Verriegelungskreis 60 weitergeleitet. Nach der Bildung des Nadelimpulses wird die Tunneldiode TD5 durch den Rückstellkreis automatisch in ihren anfänglichen, unteren Betriebszustand zurückgestellt. Dieser Rückstellkreis besteht aus der Induktivität L2, den Dioden Bl und B2, der Kapazität Cl und dem Widerstand R12.

Um den Zeitunterschied zwischen den an den Eingängen Jl und J2 des Zeit-Analogwandlers 10 ankommenden Signalen zu ermitteln,

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ist der Koinzidenz-Detektor 20 vorgesehen. Der dort eingesetzten Tunneldiode TD2 müssen drei Signale gleichzeitig zugeführt werden, um sie von ihrem unteren Betriebszustand in ihren oberen Betriebszustand umzuschalten. Das erste dieser Signale besteht aus einer Vorspannung, die von der positiven Potentialquelle +V und der Serienschaltung der Widerstände R21 und R20 gebildet wird, über diesen Strompfad fließt ein Gleichstrom durch die Tunneldiode TD2, der den Pegel des der Klemme J2 zugeführten Eingangssignals bestimmt, bei dem der Nadelimpuls des Impulsformers 40 die Tunneldiode TD2 umschaltet. In Fig. 5 sind die drei möglichen, auf die Tunneldiode TD2 anwendbaren Bedingungen

fc dargestellt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die erwähnte Gleichstrom-Vorbelastung über den veränderlichen Widerstand R20 auf den erforderlichen Wert eingestellt ist. Das Signal gelangt über die Leitung T2, die durch Widerstand R16 nach Masse abgeschlossen ist, und über die strombegrenzenden Widerstände Rl7 und R18 zur Tunneldiode TD2. Gelangt das Signal erst nach dem Nadelimpuls des Impulsformers an die Tunneldiode TD2, was dem Fall 1 in Fig. 5 entspricht, so wird die Diode nicht in ihren höheren Betriebszustand umgeschaltet. Treffen das Signal und der Nadelimpuls gleichzeitig ein, so wird die Diode in ihren höheren Betriebszustand umgeschaltet. Dies entspricht dem Fall 2 Xn Fig. 5. Im Fall 3 der Fig. 5 gelangt der Nadelimpuls des ' Impulsformers erst nach dem Signal an die Tunneldiode, so daß

" diese wiederum nicht in ihren höheren Betriebszustand umgeschaltet wird. Das von der Tunneldiode TD2 gelieferte Signal wird ebenso wie der Nadelimpuls des Impulsformers 40 zum Verriegelungskreis 60 weitergeleitet. »

Bevor die Wirkung der beiden dem Verriegelungskreis 60 zugeführten Signale beschreiben wird, sei zunächst die Funktion des Rückstellkreises im Koinzidenz-Detektor 20 kurz erläutert. Dieser Rückstellkreis besteht aus der Rückwärts-Diode BDI und der Induktivität Ll. Selbstverständlich könnte der Tunneldiode TD2 ein Ruckste11impuls auch direkt zugeführt werden. Ein derartiger Rückste11impuls ist jedoch nicht erforderlich, da die Rück-

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. wärts-Diode BDI eine in Fig. 7 dargestellte Kennlinie aufweist. Durch Anlegen einer geeigneten Vorspannung V knapp unterhalb dem Minimum in der Kennlinie der Tunneldiode TD2 kann diese Tunneldiode nicht langer in ihrem oberen Betriebszustand gehalten werden als die Energie in der Induktivität Ll gespeichert bleibt. Wie aus der Fig. 7 zu ersehen ist, wird die Tunneldiode nach einer von der Größe der Induktivität Ll bestimmten in ihren unteren Betriebszustand zurückgestellt.

Es sei nunmehr die Wirkungsweise des Verriegelungskreises 60 aus der Fig. 3 beschrieben. Es sei bespielsweise zunächst der Fall 1 von Fig. 5 angenommen, bei dem die Tunneldiode TD 2 in ihrem unteren Betriebszustand verharrt, so daß der Verriegelungskreis 60 lediglich vom Impulsformer 60 einen Nadelimpuls empfängt. Dieser Nadelimpuls schaltet zusammen mit dem über die Spannungsquelle +V, den Widerstand R22 und die Kapazität C3 gelieferten Strom die Tunneldiode TD4 in ihren oberen Betriebszustand, so daß ein positiver Impuls zum Integrator 70 übertragen wird. In den Fällen 2 und 3 der Fig. 5 empfängt der Verriegelungskreis 60 zusätzlich einen Nadelimpuls vom Koinzidenz-Detektor 20. Dieser Nadelimpuls wird über den Widerstand R19 und die Rückwärts-Diode BD2 übertragen. Der Tunneldiode TD4 werden an Anode und Kathode deshalb gleichzeitig Nadelimpulse zugeführt, so daß sie nicht in den oberen Betriebszustand umgeschaltet wird. Das bedeutet, daß kein Impuls zum Integrator 70 übertragen wird. Die Rückwärts-Diode , BD2 verhindert, daß die durch das Schalten der Tunneldiode TD4 hervorgerufene Spannung die Vorspannung an der Tunneldiode TD2 beeinflußt. Der Integrator 70 zeigt die übliche Wirkungsweise. Der Grund für seine Verbindung ist darin zu sehen, daß die angestrebte Zeitkorrektur durch Phasenungleichheit zwischen Ausgangssignal des Verstärkers 80 und dem Eingangssignal des Verzögerungskreises verhindert werden könnte. Der Integrator 70 trägt zur Klettung des Ausgangssignals des Verriegelungskreises 60 bei. Der Integrator 70 empfängt beim Schalten der Tunneldiode TD4 ein höheres Signal als beim Nichtschalten. Das Ausgangssignal des Integrators ist einem Eingang des Verstärkers 80 zugeleitet,

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an dessen weiteren Eingang eine Referenzspannung angelegt ist, . die bewirkt, daß die Ausgangssignale des Verstärkers 80 symmetrisch zu 0 Volt verlaufen. Wird die Tunneldiode TD4 nicht zurückgestellt und verbleibt während eines relativ langen Zeitraumes in ihrem oberen Betriebszustand, so nähert sich das Ausgangssignal des Verstärkers 80 seinem Sättigungswert von etwa -10 Volt (der Verstärkerausgang ist invertiert). In entsprechender Weise erreicht das Ausgangssignal des Verstärkers den Wert von +10 Volt, wenn die Tunneldiode TD4 über einen längeren Zeitraum im unteren Betriebszustand verbleibt. In einem Normalzustand, bei dem die Anzahl der Zyklen, in denen die Tunneldiode geschaltet wird, gleich der Anzahl der Zyklen ist, in denen sie

W nicht geschaltet wird, liegt das Ausgangssignal des Verstärkers 80 etwa bei 0 Volt. Erscheint das Signal am Eingang J2 etwas vor dem Ausgangssignal des Impulsformers 40, was durch Fall 1 in Fig. 5 angedeutet ist, dann erscheint am Ausgang des Verstärkers eine negative Spannung, die eine größere Verzögerungszeit des variablen Verzögerungskreises 14 bewirkt. Hinkt umgekehrt das Signal am Eingang J2 etwas nach, was durch Fall 3 in Fig. 5 angedeutet ist, dann schaltet die Tunneldiode TD2 und die Tunneldiode TD4 schaltet nicht, so daß am Ausgang des Verstärkers eine negative Spannung hervorgerufen wird. Diese negative Spannung bewirkt eine entsprechend größere Verzögerung des variablen Verzögerungskreises 14, so daß die Signale in den Eingängen Jl und

k J2 zeitlich synchronisiert werden.

An Hand der Fign. 6A und 6B wird nunmehr die Wirkungsweise der in die Einrichtung eingebauten Temperaturkompensation beschrieben. Fig. 6A zeigt die Kennlinie einer der in der Einrichtung verwendeten Tunneldioden bei einer ersten Temperatur, beispielsweise Raumtemperatur, und bei einer zweiten, höheren Temperatur T2. Es ist zu ersehen,daß die Tunneldioden bei einer höheren Temperatur bereits bei einem niedrigeren Stromwert in ihren höheren Betriebszustand umschalten. Das bedeutet, daß die Tunneldiode TD5 im Impulsformer 40 bei einer höhren Temperatur den Nadelimpuls in einer kürzeren Zeit abgibt. In Fig. 6B ist angedeutet, daß der

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Docket FI 969 027

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durch eine höhere Temperatur T2 bewirkte Zeitunterschied beispielsweise 25 Picosekunden betragen kann. Neben der zeitlichen Verschiebung des Nadelimpulses ist auch bei einer höheren Temperatur eine Verkleinerung der Impulsamplitude festzustellen. Das bedeutet, daß der Tunneldiode TD2 nur eine geringere Energie zugeführt wird. Um die Tunneldiode zum Schalten zu bringen, muß daher über den Eingang Jl ein Signal höherer Energie zugeführt werden. Geschieht dies, so kann auch bei der höheren Temperatur T2 eine Schaltzeit entsprechend der niedrigeren Temperatur Tl erreicht werden. Da selbstverständlich die Tunneldiode TD2 ebenfalls bei der höheren Temperatur betrieben wird und damit bei einem niedrigeren Strom schaltet, ist es möglich, daß die Temperaturkompensation nicht im Verhältnis 1 : 1 erfolgt. Eine Temperaturkompensation wird in jedem Falle zumindest teilweise dadurch erreicht, daß alle bei einer höheren Temperatur betriebenen Tunneldioden zu einem früheren Zeitpunkt schalten und daß damit die gleiche zeitliche Koinzidenz wie bei tieferen Temperaturen erreicht wird.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die beschriebene Einrichtung eine zeitliche Stabilisierung bei überschwingfreiem Betrieb bewirkt. Die Einrichtung ist unabhängig von der Folgefrequenz. Es werden keine Eingangsimpulse mit steilen Impulsflanken benötigt. Die erfindungsgemäße Einrichtung hat gegenüber bekannten Schaltungen außerdem den Vorteil, daß bei ihr keine ständigen Ausgleichsvorgänge erforderlich sind, um die Stabilisierung zu erwirken. Das heißt, zwischen einem zweiten und einem ersten Ereignis wird stets eine genaue zeitliche Beziehung aufrechterhalten.

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Claims

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PATENTANSP R Ü C H E

Einrichtung zur Stabilisierung eines vorgegebenen Zeitabstandes zwischen auslösendem und ausgelöstem Signal eines Impulsgenerators, dadurch gekennzeichnet, daß das auslösende Signal über einen festen Verzögerungskreis (12) auf den ersten Eingang (Jl) eines Zeit-Analogwandlers (10) und über einen variablen Verzögerungskreis (14) auf den Eingang des Impulsgenerators (16) geführt ist und daß das ausgelöste Signal auf den zweiten Eingang (J2) des Zeit-Analogwandlers (10) geführt ist, dessen dem Zeitunterschied der seinen beiden Eingängen zugeführten Signale entsprechendes Korrektursignal über die Verzögerungszeit des variablen Verzögerungskreises (14) den Zeitunterschied ausgleicht.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeit-Analogwandler (10) besteht aus einem Impulsformer (40) am ersten Eingang (Jl), dem das vom festen Verzögerungskreis (12) verzögerte auslösende Signal zugeführt wird, einem Zeit-Koinzidenz-Detektor (20) am zweiten Eingang (J2), dem das ausgelöste Signal zugeführt wird und der die zeitliche Beziehung zwischen diesem Signal und dem Ausgangsimpuls des Impulsformers (40) feststellt und ein entsprechendes Ausgangssignal liefert, und einem aus den Ausgangsimpulsen des Koinzidenzdetektors (20) und des Impulsformers (40) das Korrektursignal bildenden Schaltkreis (60) .

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis (60) ein Verriegelungskreis ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verriegelungskreis (60) ein Integrator (70) und ein Verstärker (80) zur Bildung des Korrektursignals nachgeschaltet ist.

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5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (80) einen zusätzlichen Eingang aufweist, an den eine die Ausgangssignale auf den Nullwert symmetrierende Referenzspannung angelegt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer (40) eine vom unteren in den oberen Betriebszustand umschaltbare Tunneldiode (TD5) enthält, daß der das beim Umschalten erzeugte Schaltsignal führende Anschluß der Tunneldiode an eine ausgangsseitig kurzgeschlossene Verzögerungsleitung (D2) angeschlossen ist, deren Verzögerungszeit so gewählt ist, daß als Schaltsignal ein kurzer Nadelimpuls entsteht.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Tunneldiode (TD5) ein automatischer, sie vom oberen in den unteren Betriebszustand zurückschaltender Rückstellkreis (L2, Bl, B2, Cl, Rl2) verbunden ist.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Koinzidenz-Detektor (20) eine vom unteren in den oberen Betriebszustand umschaltbare Tunneldiode (TD2) und einen automatischen Rückstellkreis enthält und daß die Tunneldiode so voreingestellt ist, daß sie bei gleichzeitigem Auftreten des AusgangsImpulses des Impulsformers (40) und des auslösenden Signals umschaltet.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Temperaturstabilisierung sowohl der Impulsformer (40) als auch der Koinzidenz-Detektor (20) als eigentliches Schaltelement jeweils eine Tunneldiode (TD2, TD5) enthalten.

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