DE2337388C3 - Anordnung zum Gewinnen von periodischen Signalen längerer Dauer und Verfahren zum Betreiben einer solchen Anordnung - Google Patents
Anordnung zum Gewinnen von periodischen Signalen längerer Dauer und Verfahren zum Betreiben einer solchen AnordnungInfo
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Description
Die Erfindung zielt darauf ab, die Steuerung von Schaltungen mit kapazitivem Verhalten mit Hilfe von
periodischen Signalen von relativ langer, beispielsweise einige Zehntel Millisekunden betragender Dauer zu
ermöglichen, die aus sehr kurzen periodischen Impulsen mit einer Dauer von beispielsweise der Größenordnung
einer Zehntel Mikrosekunde gewonnen sind. Dabei geht es darum, eine Anordnung zu schaffen, die diese
periodischen Signale erzeugt und deren Eingangskapazität stark vermindert ist, so daß sie keine nennenswerte
kapazitive Last für die Quelle für die ursprünglichen Impulse darstellt. Des weiteren soll diese Anordnung
eine solche Struktur aufweisen, daß sie sich ohne weiteres zu einer Herstellung in integrierter Schaltungstechnik eignet, also beispielsweise nur einen einzigen
Typ von Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode enthält
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Steuerung einer kapazitiven Schaltung, die durch eine
Gleichstromquelle gespeist und durch einen periodische Impulse mit einer Dauer entsprechend einem Bruchteil
ihrer Wiederholungsperiode abgebenden Generator gesteuert werden soll, die eine elektronische Schaltung
mit Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode aufweist, um zwischen der Quelle und dem Generator
angeschlossen zu werden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schaltung drei Transistorenpaare, die in
Reihe je zu zweit zwischen einer ersten Leitung, die mit einem ersten Pol der Quelle verbunden werden soll, und
einer zweiten Leitung, die mit dem anderen Pol dieser Quelle verbunden werden soll, vereinigt, wobei die
Transistoren eines jeden Paars auf diese Weise einerseits miteinander fiber die erste ihrer beiden
Hauptelektroden für einen ersten Transistor und durch die zweite dieser Elektroden für den zweiten Transistor
verbunden sind, und andererseits mit der ersten Leitung über die zweite Hauptelektrode des ersten Transistors
und mit der zweiten Leitung über die erste Hauptelektrode des zweiten Transistors, wobei die Transistoren
zweier der drei Transistorenpaare über ihre isolierte Steuerelektrode mit dem Impulsgenerator dadurch
verbunden werden sollen, daß der erste Transistor des dritten Transistorpaars über seine isolierte Steuerelektrode mit dem Veroindungspunkt der Transistoren des
einen der beiden ersten Transistorenpaare verbunden ist, daß der zweite Transistor dieses dritten Paars
ebenfalls über seine isolierte Steuerelektrode mit dem Verbindungspunkt der Transistoren des zweiten der
beiden ersten Transistorenpaare verbunden ist und daß die Kapazität zwischen der isolierten Steuerelektrode
und der ersten Hauptelektrode des ersten Transistors dieses dritten Transistorpaars schwächer gewählt wird
als diejenige der kapazitiven Schaltung, wobei diese Schaltung zwischen dem Verbindungspunkt der Transistoren des dritten Paars und dem der zweiten Leitung
(F i g. 1) angeschlossen werden soll.
In der Zeichnung sind zur weiteren Erläuterung der Erfindung einige Ausführungsvarianten für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung dargestellt. Es
zeigt
F i g. 1 das Schaltbild einer ersten Ausführungsform
für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung,
F i g. 2 ein die Betriebsweise dieser Ausführungsform der Erfindung veranschaulichendes Diagramm,
Fig.3 das Schaltbild für eine erste Variante der
Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 1,
Fig.4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der
Arbeitsweise der Ausführungsvariante nach F i g. 3,
Fig.5 das Schaltbild für eine zweite Variante der
Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 1,
Fig.6 ein Diagramm zur Veranscha-ilichung der
Arbeitsweise der Variante von F i g. 5,
F i g. 7 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung,
F i g. 8 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig.9 das Schaltbild für eine Variante der zweiten
AuJührungsform der Erfindung nach F i g. 7, und
Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Variante nach F i g. 9.
Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung ist insbesondere dazu bestimmt, periodische Signale für die Steuerung
einer Schaltung A mit kapazitivem Verhalten aus vier Serien von Impulsen i\ bis /4 zu erzeugen, die zwar die
gleiche Frequenz aufweisen, aber zeitlich von Serie zu Serie gegeneinander versetzt sind, wie dies in F i g. 2
dargestellt ist.
Die Anordnung von F i g. 1 enthält sechs Feldeffekttransistoren ΤΊ bis Tf1 mit isolierter Steuerelektrode, die
in der nachstehend erläuterten Weise zusammengeschaltet sind.
Von den sechs Feldeffekttransistoren 71 bis T6 sind
jeweils zwei, nämlich die Transistoren Ti und T3, die
Transistoren Ti und Ti und die Transistoren Ts und Te
paarweise in Serie geschaltet, und alle diese Serienschaltungen aus zwei der sechs Feldeffekttransistoren Ti bis
71 sind parallel zueinander an eine Speisegleichspannungsquelle Vp angeschlossen, die an ihrem negativen
Pol mit einem gemeinsamen Massepunkt M verbunden ist Alle Transistoren Ti bis T6 sind Feldeffekttransistoren vom Typ n, die in einem gemeinsamen Kristall vom
Typ ρ ausgebildet sind.
Die Steuerelektroden der Transistoren Ti, T2, T3 und
Ta sind an Anschlußklemmen E\ bis £4 angeschlossen,
von denen jeder eine der oben erwähnten Serien von Impulsen /Ί bis u, zugeführt wird, wobei speziell die
Anschlußklemme E\ mit den Impulsen der Serie /1, die
Anschlußklemme £2 mit den Impulsen der Serie h, die Anschlußklemme £3 mit den Impulsen der Serie /3 und
schließlich die Anschlußklemme £4 mit den impulsen der Serie U gespeist wird.
Von den Steuerelektroden der Transistoren Ts und Tf,
ist die erste an den Verbindungspunkt b zwischen den Transistoren 7} und T3 und die zweite an den
Verbindungspunkt c zwischen den Transistoren Tt und
Ti angeschlossen. Der Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren Ts und Te bildet die Ausgangsklemme
der Anordnung, und an diese Ausgangsklemme ist einer der Eingänge der zu steuernden Schaltung A angeschlossen, während der zweite Eingang dieser Schaltung
mit dem gemeinsamen Massepunkt π verbunden ist
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß der Transistor T5 so bemessen ist daß die Kapazität C5
zwischen seiner Steuerelektrode und seinem mit der zu steuernden Schaltung A verbundenen Ausgang, also
dem Verbindungspunkt a erheblich kleiner ist als die Eingangskapazität für die Schaltung A. Die Kapazität
Cs kann beispielsweise zehnmal kleiner sein als die
Eingangskapazität der zu steuernden Schaltung A.
Außerdem muß man, wenn man wünscht daß das Ansteigen und der Abfall der Signale an der durch den
Verbindungspunkt a gebildeten Ausgangsklemme sich langsam vollziehen (wenig geneigte Impulsflanken), so
vorgehen, daß das Verhältnis zwischen der Steilheit der Kennlinie des Transistors T5 und der Kapazität der
Schaltung A bzw. das Verhältnis zwischen der Steilheit der Kennlinie des Transistors Te und der Kapazität der
Schaltung A klein wird.
Schließlich weisen alle sechs Feldeffekttransistoren
Ti bis T6 sehr schmale Kanäle auf, so daß ihre
Eingangskapazität klein wird. Für die Transistoren T5
und T6 ist diese Kapazität durch die in Fig. 1 mit
gestrichelten Linien eingezeichneten Kondensatoren C5 und Ce angedeutet.
Ak nächstes soll die Betriebsweise der oben beschriebenen und in Fig.l dargestellten Schalrang
behandelt werden, wobei davon ausgegangen wird, daß
vor dem Eintreffen des ersten Impulses der Serie ü an
der Anschlußklemme £1 die Kapazität Cs aufgeladen ist und daher der Transistor T6 leitend ist, der Verbindungspunkt a also auf Masse liegt und die Kapazität der zu
steuernden Schaltung A entladen ist.
Der erste Impulse der Serie /ι bringt den Transistor Ti
zum Leiten, so daß sich die Kapazität C6 über diesen
, Transistor 71 entladen kann, wodurch der Transistor Tj,
gesperrt wird.
Da die in der Schaltung A vorhandene Kapazität erheblich größer ist als die Eingangskapazität Cs des
Transistors Tj, ist es sodann im wesentlichen der
Transistor Ts, an dem der größte Teil der von der
Speisegleichspannungsquelle Vp abgegebenen Speisespannung anliegt, wenn der Transistor T2 den ersten
Impuls der Serie h zugeführt erhält. Von diesem Zeitpunkt an ist und bleibt der Transistor Ts leitend, so
1r; daß der durch diesen Transistor T5 fließende Strom die
Kapazität in der Schaltung A auflädt und die Spannung am Verbindungspunkt a ansteigt, bis sie den Wert der
Speisegleichspannung Vp der Speisegleichspannungsquelle erreicht, wie dies in Fig.2 dargestellt ist.
;\; Gleichzeitig steigt auch die Spannung am Verbindungspunkt b zwischen den Transistoren Tj und T3 bis zu
einem Wert der oberhalb der Speisespannung liegen kann, da die elektrische Ladung der Kapazität C5
erhalten bleibt
Da das Verhältnis zwischen der Steilheit der Kennlinie des Transistors Ts und der Kapazität der zu
steuernden Schaltung A klein ist, vollzieht sich dieser Spannungsanstieg relativ langsam, und dies ist erwünscht, damit die Signalfrequenz für das Steuersignal
für die Schaltung A relativ niedrig wird.
Wenn der erste Impuls der Serie H an der
Anschlußklemme £3 eintrifft leitet der Transistor T3, so
daß das Potential Vf, am Verbindungspunkt b zu Null
wird: Die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors T5
is weist dann ein gegenüber der Steuerelektrode des
gleichen Transistors Ti positives Potential auf, und der Transistor Ts wird daher gesperrt
Wenn die durch die zu steuernde Schaltung A gebildete Last rein kapazitiv ist, bleibt die Spannung am
Verbindungspunkt a (F i g. 1) auf ihrem Wert Vp, bis ein
Impuls der Serie U an der Anschlußklemme £4 eintrifft
Dieser Impuls bringt den Transistor Ta zum Leiten, und
die Eingangskapazität C6 für den Transistor T6 wird
aufgeladen, so daß dieser Transistor Te leitend wird, da
er über den Transistor T4 mit der Speisegleichspannung
aus der Speisegleichspannungsquelle Vp angesteuert
wird. Da der Transistor T6 nun leitend ist, entlädt sich die
Kapazität in der zu steuernden Schaltung A über diesen Transistor T6, jedoch vollzieht sich diese Entladung
relativ langsam, da ja die Steilheit der Kennlinie des Transistors T6 klein gewählt ist Diese Kapazität C6
bleibt so lange aufgeladen, bis der nächstfolgende Impuls der Serie /1 an der Anschlußklemme E\ eintrifft
der dann die Entladung der Kapazität C6 steuert (siehe
die Kurve Vc in F i g. 2), wie dies oben bereits ausgeführt
ist, und sodann beginnt der beschriebene Zyklus von neuem.
In einer in der Zeichnung nicht dargestellten Schaltungsvariante kann die Quellenelektrode des
eo Transistors Tj statt wie in der Darstellung in F i g. 1 an
den gemeinsamen Massepunkt M an den Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren T5 und Te,
angeschaltet sein. In einem solchen Falle muß die Spannung an der Steuerelektrode des Transistors T3 die
Speisegleichspannung Vp hinreichend fibersteigen, damit die Eingangskapazität Cs des Transistors Ts entladen
wird. Dagegen wird dann der Ladungszustand dieser
Kapazität C5 niemals umgekehrt
Die der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsvariante entsprechende Schaltung ist insbesondere dazu gedacht,
periodische Steuersignale für die Steuerung einer Schaltung A mit kapazitivem Verhalten aus zwei Serien
von Impulsen k und k zu gewinnen, die wiederum die
gleiche Frequenz aufweisen, aber zeitlich in der in F i g. 4 dargestellten Weise gegeneinander versetzt sind.
Die Schaltung von F i g. 3 enthält sechs Feldeffekttransistoren Tu bis TJ6 mitt isolierter Steuerelektrode,
die in der gleichen Weise wie die Feldeffekttransistoren T\ bis 76 in F i g. 1 zusammengeschaltet sind. Anzumerken ist jedoch, daß die Schaltung nach F i g. 3 nur zwei
Anschlußklemmen £5 und £e aufweist, von denen die erste £5 mit den Impulsen der Serie /5 und die zweite E6
mit den Impulsen der Serie k gespeist wird. Die Transistoren Tu und Tn und die Transistoren Th und TU
sind jeweils paarweise mit ihren Steuerelektroden an die Anschlußklemme E5 bzw. die Anschlußklemme E6
angeschlossen.
Die Kapazität Ci 5 zwischen der Steuerelektrode des
Transistors Tm und seinem über den Verbindungspunkt
a mit dem Transistor Ti6 verbundenen Ausgang ist so
gewählt, daß sie kleiner ist als die Kapazität in der zu steuernden Schaltung A. Außerdem sind die Steigungen
für die Transistoren Ti5 und Ti6 klein, so daß die Signale
am Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren T]5
und T16 langsam erscheinen bzw. langsam abklingen.
Die in F i g. 3 dargestellte Schaltung arbeitet damit in folgender Weise:
Es sei zunächst angenommen, daß die Eingangskapazität Ci6 für den Transistor Tj6 im Ausgangszustand
aufgeladen ist, so daß demzufolge dieser Transistor Ti6
leitend ist und die Spannung am Verbindungspunkt a den Wert Null aufweist
Wenn der erste Impuls der Serie /5 an der
Schlußklemme £5 eintrifft, bringt er gleichzeitig die Transistoren Tu und T12 zum Leiten. Daraus folgt zum
einen, daß die Kapazität Ci6 sich entlädt und der
Transistor Ti6 gesperrt wird, und zum anderen, daß das
Potential am Verbindungspunkt b zwischen den Transistoren Ti2 und Ti3 auf einen Wert ansteigt, der
mindestens gleich der Speisegleichspannung aus der
Speisegleichspannungsquelle Vp ist Da die Kapazität in
der Schaltung A viel größer ist als die Eingangskapazität Ci5 des Transistors T15, ist es im wesentlichen die
Kapazität Ci5, an der der größte Teil der von der
Speisegleichspannungsquelle Vp gelieferten Speisegleichspannung abfällt, wenn der Transistor T12 den
ersten Impuls der Serie /5 zugeführt erhält Von diesem Zeitpunkt an ist und bleibt der Transistor Tj5 leitend, bis
an der Anschlußklemme E6 der erste Impuls der Serie k
eintrifft Die entsprechende Änderung des Potentials Va
am Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren T15
und Tj6 ist in F i g. 4 dargestellt
Wenn der erste Impuls der Serie * an der 55
Anschlußklemme E6 eintrifft, bringt dieser Impuls
gleichzeitig die Transistoren T« und Tu zum Leiten.
Daraus folgt zum einen, daß das Potential am Verbindungspunkt b zu Null wird (Kurve Vb in F i g. 4),
und zum anderen, daß sich die Kapazität C96 auflädt 60
(Kurve Vc in F i g. 4) und der Transistor Ti6 leitend wird.
Von diesem Zeitpunkt an vermindert sich das Potential am Verbindungspunkt a bis auf den Wert Null (Kurve Va
in F i g. 4), und die Kapazität in der Schaltung A entlädt sich über den Transistor Ti6. Anzumerken ist, daß der 65
Potentialabfall am Verbindungspunkt a wegen der geringen Steilheit des Transistors Ti6 sich sehr langsam Klemme mit
vollzieht verbunden ist
Die Kapazität Ci6 bleibt aufgeladen, und daher bleibt
auch der Transistor T]6 leitend (Kurve Vc in F i g. 4), bis
an der Anschlußklemme E5 der nächstfolgende Impuls
der Serie /5 eintrifft und der geschilderte Zyklus sich von neuem wiederholt.
In Fig.5 ist eine Ausführungsvariante für die Schaltung nach Fig.3 dargestellt, die insbesondere
dazu dienen soll, eine kapazitive Schaltung mit Hilfe von zweiphasigen Signalen zu steuern, welche Steuersignale
im vorliegenden Falle an den Verbindungspunkten a und a 'der Schaltung abgenommen werden können.
Wie die Darstellung in F i g. 5 zeigt, unterscheidet sich
diese Ausführungsvariante von der vorhergehenden im wesentlichen durch die zusätzliche Einfügung eines
Paares von Transistoren T25 und T26, die in Serie
zueinander an die Speisegleichspannungsquelle Vp
angeschaltet sind und von deren Steuerelektroden die des ersten Transistors T'25 über den Verbindungspunkt
c' mit der Steuerelektrode des Transistors T26, der dem
Transistor Ti6 in der Schaltung nach F i g. 3 entspricht,
und die des zweiten Transistors T26 über den
Verbindungspunkt b' mit der Steuerelektrode des Transistors T25 verbunden ist, der dem Transistor T)5 in
der Schaltung nach F i g. 3 entspricht
Die Kapazität C25 zwischen der Steuerelektrode des
Transistors T25 und dem Verbindungspunkt a und die
Kapazität C25 zwischen der Steuerelektrode des
Transistors T'25 und dem Verbindungspunkt a'sind wie
in den vorhergehenden Fällen klein gegenüber der Kapazität der Schaltung gewählt, die mit ihren
Steuereingängen an die Verbindungspunkte a und a' angeschlossen werden soll.
Dank des oben beschriebenen Schaltungsaufbaus erfolgt die Aufladung der Kapazitäten C25 und C26 bzw.
der Kapazitäten C25 und Ci6 im gleichen Augenblick, in
dem der Transistor T25 bzw. der Transistor T25 im
gleichen Zeitpunkt wie der Transistor T26 bzw. der
Transistor Ti6 leitend wird. Daraus folgt, daß bei
Eintriffen jedes Impulses der Serie h an der Anschlußklemme Ei der Schaltung von Fig.5 gleichzeitig am
Verbindungspunkt a ein Potential V4 auftritt und am
Verbindungspunkt a' ein Potential V, verschwindet Jeweils bei Eintreffen eines Impulses der zeitlich
gegenüber der Serie h versetzten Serie k an der
Anschlußklemme Et der Schaltung von F i g. 5 beobachtet man gleichzeitig am Verbindungspunkt a das
Verschwinden des Potentials V, und am Verbindungspunkt a'das Auftreten eines Potentials V«.
Das Gesamtergebnis ist daher, daß an den Verbindungspunkten a und a' zwei Signale erhalten werden,
die einander in Amplitude und Frequenz gleichen, zeitlich aber gegeneinander versetzt sind.
Die in Fig.7 dargestellte zweite Ausrührungsform
für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung ist speziell dazu bestimmt, Steuersignale für eine Schaltung
A mit kapazitivem Verhalten aus zwei Serien von Impulsen k und /10 zu gewinnen, die zeitlich in Serie zu
Serie gegeneinander versetzt sind, wie dies in Fig.8
dargestellt ist
Die Schaltung nach Fig.7 enthält fünf Feldeffekttransistoren T32, T33, T34, T35 und T36 mit isolierter
Steuerelektrode, die in folgender Weise zusammengeschaltet sind:
Die Transistoren T32 und T33 und die Transistoren T35
und T36 liegen jeweils paarweise in Serie geschaltet an
einer Speisegleichspannungsquelle V9, deren negative
einem gemeinsamen Masspunkt M
Der Transistor T32 ist mit seiner Steuerelektrode an
eine Eingangsklemme £9 angeschlossen, die mit den Impulsen der Serie h gespeist wird. Der Transistor T35
hat an seiner Steuerelektrode Verbindung zum Verbindungspunkt ft zwischen den Transistoren T-tfUnd Γ33.
Die Steuerelektrode des Transistors T33 ist mit der Steuerelektrode des Transistors 7m verbunden.
Der Transistor T34 ist an seiner Steuerelektrode mit
einer Eingangsklemme £Ίο verbunden, die mit den Impulsen der Serie /Ίο gespeist wird. Die Senkenelektrode
des Feldeffekttransistors Tm ist über den Verbindungspunkt
c mit den Steuerelektroden der Transistoren 733 und Τχ verbunden, während die Quellenelektrode
des Feldeffekttransistors Tm über den Verbindungspunkt a Verbindung zu den Transistoren T35 und T^ hat.
An den Verbindungspunkt a ist auch der eine der beiden Eingänge der Schaltung A angeschlossen,
während der andere Eingang dieser Schaltung A mit dem gemeinsamen Massepunkt Mverbunden ist.
Hingewiesen sei noch darauf, daß der Transistor Γ35 zwischen seiner Steuerelektrode und dem Verbindungspunkt a eine Kapazität aufweist, die erheblich kleiner ist
als die Kapazität in der Schaltung A. Diese Kapazität zwischen der Steuerelektrode des Transistors 735 und
dem Verbindungspunkt a ist in der Darstellung in F i g. 7 durch einen mit gestrichelten Linien angeschlossenen
Kondensator C35 angedeutet. Die Eingangskapazität der Transistoren 7^ und Γ33, deren Resultierende in F i g. 7
durch einen mit gestrichelten Linien an den Verbindungspunkt c zwischen den Transistoren Γ33 und Γ36
angeschlossenen Kondensator Cx angedeutet ist, hat
ebenfalls einen erheblich kleineren Wert als die Kapazität in der Schaltung A.
Die Transistoren T35 und Tx sind außerdem in solcher
Weise ausgebildet, daß deren Steilheit der Kennlinie einen geringen Wert aufweist
Für die nun folgende Beschreibung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig.7 sei angenommen, daß im
Ausgangszeitpunkt die Kapazitäten C35 und Cx entladen sind, wenn der erste Impuls der Serie h an der
Eingangsklemme £9 eintrifft
Mit Eintreffen dieses ersten Impulses der Serie h an
der Eingangsklemme £9 wird der Transistor T32 leitend
und, da die Kapazität in der Schaltung A erheblich größer ist als die Kapazität C35 am Transistor T35, ist es
im wesentlichen die Kapazität C35, an der der größte Teil der von der Speisegleichspannungsquelle Vp
gelieferten Speisespannung abfällt wenn der Transistor T32 den ersten Impuls der Serie J9 zugeführt erhält
Von diesem Zeitpunkt an ist und bleibt der Transistor
735 leitend, so daß die Spannung am Verbindur.gspunkt a
bis zu einem der Speiscgleichspanr.ung Vp aus der
Speisegleichspa:;nungsquelle entsprechenden Wert ansteigt (Fig.8), wie dies bereits in Verbindung mit den
Schaltungen nach Fi g. 1,3 oder 5 erläutert worden ist
Die Kapazität in der Schaltung A ist aufgeladen.
Bei Eintreffen des ersten Impulses der Serie /10 an der
Eingangsklemme JSi0 leitet der Transistor Tu für eine
kurze Zeitspanne, so daß sich die Kapazität C36 über
diesen Transistor T34 durch die in der Schaltung A
gespeicherte Ladung auflädt, ohne daß sich die Spannung am Verbindungspunkt a nennenswert vermindert
(siehe die Kurve Vc in F i g. 8). Die Transistoren
733 und Τχ werden leitend, was zu einem Abfall des
Potentials am Verbindungspunkt b auf den Wert Null (Kurve Vb in Fig.8) sowie einer relativ langsamen
Entladung der Kapazität in der Schaltung A (Kurve V1)
führt Das Potential am Verbindunesnunkt 2 wird daher
wieder zu Null. Der Transistor T35 wird gesperrt.
Der als nächster an der Steuerelektrode des Transistors T32 eintreffende Impuls der Serie /9 bringt
diesen Transistor T32 zum Leiten, da jedoch die
Kapazität Cx noch immer aufgeladen ist und daher die Transistoren Γ33 und Τχ immer noch leitend sind, bleibt
das Potential am Verbindungspunkt bund das Potential
am Verbindungspunkt a Null. Der Transistor Γ35 bleibt gesperrt.
Wenn der nächstfolgende Impuls der Serie /Ίο an der Eingangsklemme £10 eintritt, wird der Transistor Tm
leitend, so daß sich die in der Kapazität Cx gespeicherte
Ladung über diesen Transistor T34 zum Verbindungspunkt a verschieben kann. Da die Kapazität Cx
erheblich kleiner ist als die Kapazität in der Schaltung A, ändert diese Ladungsverschiebung das Potential am
Verbindungspunkt a nicht wesentlich. Dank der Entladung der Kapazität C36 werden die Transistoren
T33 und 7*36 gesperrt.
Damit ist die Schaltung von F i g. 7 wieder in den Zustand zurückgekehrt, in dem sie sich bei Eintreffen
des ersten Impulses der Serie /9 befunden hat, und der oben beschriebene Arbeitszyklus beginnt von neuem.
Wie man sieht, ist die beschriebene Anordnung nicht darauf beschränkt, periodische Impulse größerer Länge
aus zwei Serien von kurzen Impulsen zu gewinnen, sondern sie bewirkt zusätzlich eine binäre Reduzierung
der Frequenz dieser Signale, so daß die erzeugten Signale für jeden Empfang zweier Impulse an den
Eingangsklemmen £9 und £Ίο der Schaltung von F i g. 7 nur einmal erscheinen und wieder verschwinden.
Die in Fig.9 dargestellte Ausführungsvariante der Schaltung von F i g. 7 ist speziell dazu bestimmt, eine
Schaltung A mit kapazitivem Verhalten mit Hilfe eines einzigen periodischen Signals zu steuern, das aus einer
Serie von Impulsen Ai gewonnen wird, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist
Die Ausführungsvariante von Fig.9 ist in ihrem Aufbau mit der in Fig.7 dargestellten Schaltung
weitgehend identisch, sie unterscheidet sich davon nur dadurch, daß die Steuerelektrode des Transistors T44 wie
die ihr entsprechende Elektrode des Transistors T42 an
eine einzige Eingangsklemme £11 angeschlossen ist, der
die Impulse der Serie Ai zugeführt werden.
Die Arbeitsweise der Ausführungsvariante nach F i g. 9 soll im folgenden unter der Ausgangsannahme
beschrieben werden, daß die Eingangskapaatät in der Schaltung A entladen und die Kapazität Ge aufgeladen
ist, die Transistoren 7« und 7« daher also leitend sind.
Bei Eintreffen des ersten Impulses der Serie Ai an der
Eingangsklemme £Ίι werden die Transistoren 7"42 und
T44 leitend, was zum einer, die Verschiebung der Ladung
der Kapazität Ge zum Verbindungspunkt a über den Transistor Tu bei praktisch ungeändertem Potential am
Verbindungspunkt a und damit das Sperren der Transistoren 7I3 und T16 und zum anderen die Aufladung
der Kapazität Gs des Transistors 7« und damit das
Einschalten des Transistors 7« (Kurve Vj, in Fig. 10)
und folglich den Anstieg des Potentials am Verbindungspunkt a bis zu dem Wert Vp der von der
Speisegleichspannungsquelle gelieferten Speisegleichspannung (Kurve Vt in Fig. 10) zur Folge hat, wie dies
bereits oben unter Bezugnahme auf die Darstellung in F i g. 7 erläutert worden ist
Der als nächster an der Eingangsklemme £n
eintreffende Impuls der Serie i\\ bringt den Transistor T44 zum Leiten und löst damit die Aufladung der
Kaoazität Ge über den Transistor T44 aus. Wenn das
Potential am Verbindungspunkt c den Wert der Schwellenspannung für die Transistoren Γ43 und T46
erreicht hat, leiten diese Transistoren Γ43 und T^, so daß
die Kapazität C45 des Transistors T45 und die Kapazität
in der Schaltung A sich über die Transistoren T43 bzw. 74t, entladen können. Der gleiche Impuls der Serie iu
bringt auch den Transistor T^ in den leitenden Zustand,
was jedoch ohne Einfluß bleibt, da die Transistoren 743
und Ta(, leitend sind. Die Spannung am Verbindungspunkt a (Spannung Va in Fig. 10) fällt auf den Wert Null
ab.
Damit ist die Schaltung nach F i g. 9 für einen neuen Zyklus mit Frequenzverminderung einsatzbereit.
Wie man sieht, führt die oben beschriebene Schaltung ebenfalls zu einer binären Teilung der Frequenz für die
Impulse der Folge iu, da die Signale am Verbindungspunkt a zwischen den Transistoren Γ45 und T^, der den
Ausgang der Schaltung darstellt, jeweils nur einmal für zwei der Eingangsklemme En zugeführte Impulse der
Serie /u erscheinen.
Mit Vorteil werden die verschiedenen elektronischen Bausteine der oben beschriebenen Anordnungen in
integrierter Schaltungstechnik hergestellt. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, daß ungeachtet der
Ausbildung der Transistoren in den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen für erfindungsgemäß
ausgebildete Anordnungen als Feldeffekttransistoren vom Typ π mit Integration in einen Kristall des Typs
ρ selbstverständlich die gleichen Strukturen auch mit Hilfe von Transistoren des Typs ρ und deren Integration
in einen Kristall des Typs η realisiert werden könnten, wobei selbstverständlich in diesem Falle die Speisegleichspannungsquelle
V\ mit ihrem positiven Pol an Masse zu legen wäre.
Angemerkt sei weiter, daß die vorstehende Beschreibung sich auf Anordnungen bezieht, die mit Signalen
von sehr hoher Frequenz arbeiten, damit die beispielsweise auf umgekehrte Verbindungsströme zurückgehenden
Entladungen den korrekten Funktionsablauf in den Anordnungen nicht stören können.
Hingewiesen sei weiter darauf, daß der Kristall, in den die elektronischen Bausteine der oben beschriebenen
Anordnungen integriert werden können, mit Vorteil polarisiert werden kann.
Mit Hilfe einer solchen Polarisation wird es nämlich möglich, zum einen eine bessere Kontrolle der
Schwellenspannung für die integrierten Transistoren sicherzustellen und zum anderen die Werte der
parasitären Kapazitäten und insbesondere die auf die Sperrschichten zwischen den integrierten Bauelementen
zurückgehenden Kapazitäten zu verkleinern.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Anordnung zur Steuerung einer kapazitiven Schaltung (A), die durch eine Gleichstromquelle (Vp)
gespeist und durch einen periodische Impulse (j\ bis :-,
U) mit einer Dauer entsprechend einem Bruchteil ihrer Wiederholungsperiode abgebenden Generator
gesteuert werden soli, die eine elektronische Schaltung mit Feldeffekttransistoren mit isolierter
Steuerelektrode aufweist, um zwischen der Quelle in
und dem Generator angeschlossen zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung drei Transistorenpaare (T2;, T3; Ti; T1; T5; T6),
die in Reihe je zu zweit zwischen einer ersten Leitung, die mit einem ersten Pol der Quelle (Vp) v,
verbunden werden soll, und einer zweiten Leitung, die mit dem anderen Pol dieser Quelle verbunden
werden soll, vereinigt, wobei die Transistoren eines jeden Paars auf diese Weise einerseits miteinander
über die erste ihrer beiden Hauptelektroden für einen ersten Transistor (Tf, T*; Ts) und durch die
zweite dieser Elektroden für den zweiten Transistor (Ty, 7i; 7e) verbunden sind, und andererseits mit der
ersten Leitung über die zweite Hauptelektrode des ersten Transistors (T2; 7}; 7s) und mit der zweiten 2".
Leitung über die erste Hauptelektrode des zweiten Transistors (T3; Ti; T6), wobei die Transistoren (T2;
T3; TJ; Ti) zweier der drei Transistorenpaare über
ihre isolierte Steuerelektrode mit dem Impulsgenerator dadurch verbunden werden sollen, daß der w
erste Transistor (T5) des dritten Transistorpaars über
seine isolierte Steuerelektrode mit dem Verbindungspunkt der Transistoren (T2; T3) des einen der
beiden ersten Transistorenpaare verbunden ist, daß der zweite Transistor (T6) dieses dritten Paars
ebenfalls über seine isolierte Steuerelektrode mit dem Verbindungspunkt der Transistoren (T*; 7Ί) des
zweiten der beiden ersten Transistorenpaare verbunden ist und daß die Kapazität zwischen der
isolierten Steuerelektrode und der .ersten Hauptelektrode des ersten Transistors (Ts) dieses dritten
Transistorenpaars schwächer gewählt wird als diejenige der kapazitiven Schaltung (A), wobei diese
Schaltung zwischen dem Verbindungspunkt der Transistoren (Ts; T6) des dritten Paars und dem der
zweiten Leitung (F i g. 1) angeschlossen werden soll.
2. Anordnung nach Anspruch 1, die durch einen periodischen Impulsgenerator gesteuert werden soll,
der ein Vierphasensignal auf vier Ausgangsklemmen abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung so
vier Eingangsklemmen (E\ bis £4) aufweist, die
jeweils mit einer bestimmten Ausgangsklemme des Generators verbunden werden sollen dergestalt, daß
das auf diese Eingangsklemmen treffende Signal von Klemme zu Klemme phasenverschoben ist, und
dadurch, daß die zu den beiden ersten Transistorenpaaren gehörenden Transistoren (T2; T3; T«; T1) über
ihre isolierte Steuerelektrode jeweils mit einer geeigneten Eingangsklemme verbunden sind (E2; E3;
£4;fi)(Fig.l).
3. Anordnung nach Anspruch 1, die durch einen periodischen Impulsgenerator gesteuert werden soll,
der auf die beiden Ausgangsklemmen ein Zweiphasensignal aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schaltung zwei Eingangsklemmen (E5; E6)
aufweist, von denen die eine mit der ersten und die andere mit der zweiten Ausgangsklemme des
Generators verbunden werden soll, und dadurch,
daß die isolierte Steuerelektrode des ersten Transistors (T\2) des einen der beiden ersten Transistorpaare und die isolierte Steuerelektrode des zweiten
Transistors (Tn) des anderen dieser Paare mit der ersten (E5) der Eingangskiemmen des Schaltkreises
verbunden sind, während die beiden anderen Transistoren (Ti3; 7I5) dieser beiden Paare mit der
zweiten Klemme (E6) über ihre entsprechende Steuerelektrode verbunden sind (F i g. 3).
4. Anordnung nach Anspruch 1 zur Steuerung einer kapazitiven Schaltung mit Zweiphasenspeisung, dadurch gekennzeichnet, daß ihre elektronische Schaltung zusätzlich ein viertes Feldeffekt-Transistorpaar (T'25; T26) mit isolierter Steuerelektrode vereinigt, die in Reihe zwischen der ersten und
der zweiten der Leitungen geschaltet sind, wobei diese Transistorer, einerseits miteinander über die
erste ihrer Hauptelektroden für den ersten Transistor (T'25) und über die zweite dieser Elektroden für
den zweiten Transistor (T'x) und andererseits mit
der ersten Leitung über die zweite Hauptelektrode des ersten Transistors sowie mit der zweiten Leitung
über die erste Hauptelektrode des zweiten Transistors dadurch verbunden sind, daß der erste
Transistor (T'25) dieses vierten Transistorpaars über seine isolierte Steuerelektrode mit der isolierten
Steuerelektrode des zweiten Transistors (T26) des
dritten Transistorpaars verbunden ist, während der zweite Transistor fT») ebenfalls über seine isolierte
Steuerelektrode mit der isolierten Steuerelektrode des ersten Transistors (T2s) dieses dritten Transistorpaars verbunden ist und dadurch, daß die Kapazität
zwischen der isolierten Steuerelektrode und der ersten Hauptelektrode des ersten Transistors (T'25)
dieses vierten Paars schwächer als die der kapazitiven Schaltung gewählt wird, wobei diese
Schaltung über den einen Eingang (a) mit dem Verbindungspunkt der Transistoren des dritten
Paars und über den anderen (ar) mit dem Verbindungspunkt der Transistoren des vierten
Paars verbunden werden soll (F i g. 5).
5. Anordnung zur Steuerung einer kapazitiven Schaltung (A), die durch eine Gleichstromquelle (Vp)
gespeist und durch einen Generator gesteuert werden soll, welcher periodische Impulse (k, /Ίο) mit
einer einem Bruchteil ihrer Wiederholungsperiode entsprechenden Dauer aussendet, die eine elektronische Schaltung mit Feldeffekttransistoren mit
isolierter Steuerelektrode (T32, T33, 7k T35, T36)
aufweist, die zwischen der Quelle (Vp) und dem Generator angeschlossen werden sollen, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung erstens zwei Tranistorenpaare (T32, T33; T3S, T36)
vereinigt, die in Reihe zu zweit zwischen einer ersten Leitung, die mit einem ersten Pol der Quelle (Vp)
verbunden werden soll, und einer zweiten Leitung, die mit dem anderen Pol dieser Quelle verbunden
werden soll, geschaltet sind, wobei die Transistoren eines jeden Paars auf diese Weise einerseits
miteinander über die erste ihrer Hauptelektroden für einen ersten Transistor (T32, T35) und über die
zweite dieser Elektroden für den zweiten Transistor (T33, T36) verbunden sind, und andererseits mit der
ersten Leitung über die zweite Hauptelektrode des ersten Transistors (T32, T3s) und mit der zweiten
Leitung über die erste Hauptelektrode des zweiten Transistors (T33, T36), wobei die isolierte Steuerelektrode des zweiten Transistors (T36) des einen der
Transistorpaare (T35, T36) mit der isolierten Steuerelektrode des zweiten Transistors (T33) des anderen
Transistorpaars (T32, T33) verbunden ist, wobei die
Kapazität zwischen der isolierten Steuerelektrode und der ersten Hauptelektrode der Transistoren
(Tu, 7») des ersten der Paare und die homologe
Kapazität des zweiten Transistors (Ts) des anderen
Transistorpaars (Tn, Ta) schwächer als die der kapazitiven Schaltung (A) gewählt werden, und diese
kapazitive Schaltung zwischen dem Verbindungspunkt der Transistoren (T35, Tx) des ersten Paars
und der zweiten Leitung angeschlossen werden soll, und zweitens ein fünfter Transistor (Tu) über die
eine dieser Sekundärelektroden mit dem Verbindungspunkt der isolierten Steuerelektroden der
zweiten Transistoren {"733, Τχ) der Transistorenpaare und über die andere Sekundärelektrode mit dem
Verbindungspunkt der Transistoren (T35, Τχ) des
ersten Transistorpaars angeschlossen werden soll, wobei die isolierte Steuerelektrode dieses fünften
Transistors (T34) und die isolierte Steuerelektrode
des ersten Transistors ^T32) des zweiten Transistorpaars (T32, T33) mit dem Impulsgenerator verbunden
werden sollen (F i g. 7).
6. Anordnung nach Anspruch 5, die durch einen periodischen Impulsgenerator gesteuert werden soll,
der ein Zweiphasensignal (k. Ίο) an zwei Ausgangsklemmen abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schaltung zwei Eingangsklemmen (E3, £Ί0) aufweist,
von denen die eine mit der ersten und die andere mit jo
der zweiten Ausgangsklemme des Generators verbunden werden soll dergestalt, daß das auf diese
Eingangsklemmen gelangende Signal von Klemme
zu Klemme phasenverschoben ist und von diesen
Eingangsklemmen die eine (Ew) an die isolierte Steuerelektrode des fünften Transistors (Tu) und die
andere (E9) an die isolierte Steuerelektrode des ersten Transistors (Ta) des zweiten Transistorpaars
(T32, T33) angeschlossen sind.
7. Anordnung nach Anspruch 5, die durch einen periodischen Impulsgenerator gesteuert werden soll,
der ein einphasiges Signal (i\\) auf eine Ausgangsklemme abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die
isolierte Steuerelektrode des fünften Transistors (7+4) und die isolierte Steuerelektrode des ersten
Transistors (Tn) des zweiten Transistorpaars (Tn,
743) beide an eine gemeinsame Klemme (Eu)
angeschlosi.en sind, die die Eingangsklemme der Anordnung darstellt und mit der Ausgangsklemme
des Generators verbunden werden soll (F i g. 9).
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