DE3738771A1 - Verstaerkungseinrichtung fuer unipolare impulsfoermige signale mit einem tastverhaeltnis kleiner als 0,5 - Google Patents
Verstaerkungseinrichtung fuer unipolare impulsfoermige signale mit einem tastverhaeltnis kleiner als 0,5Info
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstärkungseinrichtung
für unipolare impulsförmige Signale mit einem
Tastverhältnis kleiner als 0,5.
Allgemein bekannt ist, daß ein von einem Impulsgenerator
auf eine Hochfrequenzleitung mit dem Wellenwiderstand Z
eingekoppelter Impuls der Amplitude u in einem Kurzschluß
am Ende dieser Hochfrequenzleitung einen Kurzschlußstrom
der Stärke
erzeugt. Die am Kurzschluß entstehenden Reflexionen sind
der Amplitude des Impulses entgegengesetzt.
Weiterhin ist aus der DE PS 21 22 292 eine Hochfrequenzleitungstreiberschaltung
bekannt, bei der an der
Einspeisungsseite der Hochfrequenzleitung als Anpassungsschaltung
ein Längswiderstand vorhanden ist, dessen Wert
dem Wellenwiderstand entspricht. Dieser Widerstand wird
bei Einspeisung einer logischen Eins durch die Diode
überbrückt. Bei dieser Hochfrequenzleitungstreiberschaltung
ist dafür gesorgt, daß sowohl bei der Einspeisung
einer logischen Eins, wie auch bei einer logischen Null
am Eingang der Hochfrequenzleitung ein Abschluß mit dem
Wellenwiderstand wirksam ist. Dabei setzt sich für den
Fall der Einspeisung der logischen Eins der Wellenwiderstand
im wesentlichen aus einem nur bei der Einspeisung
wirksamen Kollektorwiderstand und dem Durchlaßwiderstand
der Diode zusammen. Im Fall der logischen Null wird der
Wellenwiderstand im wesentlichen durch den Längswiderstand
gebildet. Bei dieser Schaltung geht bei der Einspeisung
der logischen Eins, d. h. bei Impulseinspeisung,
die Hälfte der Leistung im Abschlußwiderstand am Hochfrequenzleitungsanfang
verloren. Im Hinblick auf eine spätere
Verstärkung der Impulse ist dieser Leistungsverlust
untragbar, da er durch eine zusätzliche Verstärkung in
den nachfolgenden Stufen ausgeglichen werden muß.
Bei der vorliegenden Anmeldung (Fig. 1) verbraucht die
Schaltung aus dem Widerstand (2) und der Diode (3) keine
Leistung beim Einkoppeln des Impulses.
In der DE PS 29 07 307 C2 wird eine Anordnung zum Anpassen
des Hochfrequenzleitungsanfangs an den Wellenwiderstand
der Hochfrequenzleitung beschrieben, die impulsabhängig
umgeschaltet wird, so daß während des Einkoppelns
des Impulses die Hochfrequenzleitung nur mit einer im wesentlichen
innenwiderstandsfreien Spannungsquelle verbunden
ist. Während der Impulsdauer wird ein wellenwiderstandsrichtiger
Abschlußwiderstand aktiviert, um Reflexionen
zu absorbieren. Diese Einrichtung zum Anpassen des
Hochfrequenzleitungsanfangs muß aktiv gesteuert werden.
Die vorliegende Erfindung (Fig. 1) verwendet dagegen
die wesentlich einfachere passive Schaltung zur Anpassung
des Hochfrequenzleitungsanfangs. Weiterhin besteht sie
nur aus wenigen Bauteilen und ist damit preisgünstig.
Es wird nur ein einziger Transistor (5) in Basisschaltung
verwendet. Bei Verwendung gleicher Widerstände am Ein-
und Ausgang [Hochfrequenzleitungen (4) und (6)] liegt
sein Spannungsverstärkungsfaktor bei eins. Durch das Fehlen
von Bauteilen, die aufgrund ihrer parasitären Kapazitäten
das Schaltverhalten des Transistors beeinflussen,
wird die maximale Verstärkungsbandbreite der Verstärkungseinrichtung
nur durch die in Basisschaltung sehr hohe
Transitfrequenz des Transistors (5) begrenzt. Damit
eignet sich die vorliegende Verstärkungseinrichtung zur
Auffrischung oder Verstärkung von Impulsen kürzester
Flankenanstiegs- und Flankenabfallzeit.
An den Ausgang des Transistors (5) läßt sich eine
weitere erfindungsgemäße Verstärkungseinrichtung aus den
Teilen 2, 3, 4, 5, 7 und 8 anschließen, daran eine zweite
usw. Durch diese Kaskadierung der Verstärkungseinrichtungen
multiplizieren sich die Einzelverstärkungen.
Außerdem kann die vorliegende Verstärkungseinrichtung
auch zur Bestimmung der kürzestmöglichen zu verarbeitenden
Impulsanstiegszeit eines Transistors verwendet
werden. Bei Anlegen eines Impulses mit einer Anstiegszeit,
die kürzer ist als die vom Transistor abgegebene
Impulsflanke, kann mit einem genügend schnellen Oszilloskop
das Impulsverhalten des Transistors gemessen werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine zweckmäßige
Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus den
Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der oben genannten Erfindung wird
mit Hilfe der Fig. 1 erläutert:
In der Basis-Emitterstrecke des Transistors (5) fließt näherungsweise der oben beschriebene Kurzschlußstrom. Voraussetzung dafür ist erfindungsgemäß der mehrfach größere Wellenwiderstand der ersten Hochfrequenzleitung (4) im Vergleich zu dem Widerstand der Basis-Emitterstrecke des Transistors (5).
In der Basis-Emitterstrecke des Transistors (5) fließt näherungsweise der oben beschriebene Kurzschlußstrom. Voraussetzung dafür ist erfindungsgemäß der mehrfach größere Wellenwiderstand der ersten Hochfrequenzleitung (4) im Vergleich zu dem Widerstand der Basis-Emitterstrecke des Transistors (5).
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird die Basis des
Transistors (5) mit einer Stromquelle (gebildet aus den
Teilen 7 und 8) so vorgespannt, daß der Arbeitspunkt auf
dem Knick in der Kennlinie der Basis-Emitterdiode eingestellt
ist. In einer praktischen Ausführung wird die
Stromquelle aus einem Widerstand (7) in Serie mit einer
Spannungsquelle (8) gebildet. Der Wert des Widerstands
(7) sollte sehr viel größer als der Wellenwiderstand Z₁
der ersten Hochfrequenzleitung (4) sein.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel der Verstärkungseinrichtung
wird ein npn-Transistor verwendet. Zur
Ansteuerung müssen daher negativ gerichtete unipolare Impulse
in die erste Hochfrequenzleitung (4) eingespeist
werden.
Auf der Kollektorseite erzeugt der Transistor (5) an einer
zweiten Hochfrequenzleitung (6) mit dem Wellenwiderstand
Z₂ im wesentlichen eine Spannung u₂ der Größe
Wird beispielsweise Z₁ gleich Z₂ gewählt, so entspricht
dies einer Spannungsverdopplung der Impulsamplitude u₁.
Die Reflexionen von dem sehr kleinen Eingangswiderstand
des Transistors (5) dürfen erst dann am Anfang der ersten
Hochfrequenzleitung (4) bei Widerstand (2) eintreffen,
der Impulsgenerator (1) bereits wieder abgeschaltet ist,
d. h. wenn der Impuls vollständig in die erste Hochfrequenzleitung
(4) eingespeist wurde. Daraus ergibt sich
die Bedingung, daß die Verzögerungszeit τ größer sein
muß als die halbe Impulsdauer.
Durch die Serienschaltung aus dem Widerstand (2) und der
Diode (3) wird verhindert, daß der reflektierte Impuls an
dem nunmehr hochohmigen Innenwiderstand des Impulsgenerators
nochmals reflektiert wird.
Wählt man Z₁ ungleich Z₂, so läßt sich mit der vorliegenden
Erfindung auch ein einfacher Übergang zwischen
zwei Hochfrequenzleitungen mit unterschiedlichen Wellenwiderständen
schaffen, ohne daß die Spannungsverluste
auftreten, die bei passiven Transformationsgliedern unvermeidlich
sind.
Wegen des Anlaufgebiets in der Kennlinie der Diode
(3) wird der wellenwiderstandsrichtige Abschluß erst bei
größeren Amplituden der reflektierten Impulse wirksam. Um
diesen Mangel zu beheben, wird gemäß Unteranspruch 2 die
Diode (3) mit einer geringen Spannung in Leitrichtung
vorgespannt, so daß sie beim Einspeisen der Impulse aus
dem Impulsgenerator (1) sperrt, beim Eintreffen der reflektierten
Impulse jedoch schon bei kleinen Amplituden
sicher leitet und die Leitungsanpassung mit dem Widerstand
(2) wirksam werden läßt. Damit wird der Einsatzbereich
der Verstärkungseinrichtung auf Bereiche mit sehr
kleinen Impulsamplituden erweitert.
Claims (4)
1. Verstärkungseinrichtung für unipolare impulsförmige Signale
mit einem Tastverhältnis kleiner als 0,5, bestehend aus einem
Impulsgenerator (1), der nach dem Einspeisen eines unipolaren
Impulses hochohmig wird, an dessen Ausgang einerseits
eine Serienschaltung aus einem Widerstand (2) und einer auf
Massepotential gelegten Diode (3) liegt, und andererseits eine
erste Hochfrequenzleitung (4) mit der Impulsverzögerungszeit τ
angeschlossen ist, an deren Ende ein Transistor (5) in Basisschaltung
liegt, der mit einem Widerstand oder einer zweiten
Hochfrequenzleitung (6) abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzögerungszeit τ der ersten Hochfrequenzleitung
(4) größer ist als die halbe Impulsdauer des Impulsgenerators
(1) und daß der Wellenwiderstand der ersten Hochfrequenzleitung
(4) sehr viel größer ist als der Eingangswiderstand
des Transistors (5) und daß der Wert des Widerstands (2)
zusammen mit dem Durchlaßwiderstand der Diode (3) dem Wellenwiderstand
der ersten Hochfrequenzleitung (4) entspricht, wobei
die Diode (3) so geschaltet ist, daß sie während des Einspeisens
der unipolaren Impulse in Sperrichtung betrieben
wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Diode (3) mit einer Vorspannung betrieben wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Verstärkungseinrichtungen aus den Teilen 2, 3, 4,
5, 7 und 8 hintereinander geschaltet werden und sich im wesentlichen
eine Multiplizierung der Einzelverstärkungen
ergibt.
4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wellenwiderstände der Hochfrequenzleitung (4) und der
Hochfrequenzleitung (6) den unterschiedlichen Wellenwiderständen
zweier angeschlossener Hochfrequenzleitungen entsprechen,
und daß dadurch zwei Hochfrequenzleitungen mit unterschiedlichen
Wellenwiderständen aneinander angepaßt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873738771 DE3738771A1 (de) | 1987-11-14 | 1987-11-14 | Verstaerkungseinrichtung fuer unipolare impulsfoermige signale mit einem tastverhaeltnis kleiner als 0,5 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873738771 DE3738771A1 (de) | 1987-11-14 | 1987-11-14 | Verstaerkungseinrichtung fuer unipolare impulsfoermige signale mit einem tastverhaeltnis kleiner als 0,5 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3738771A1 true DE3738771A1 (de) | 1988-03-24 |
Family
ID=6340536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873738771 Withdrawn DE3738771A1 (de) | 1987-11-14 | 1987-11-14 | Verstaerkungseinrichtung fuer unipolare impulsfoermige signale mit einem tastverhaeltnis kleiner als 0,5 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3738771A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005022715A1 (de) * | 2005-05-18 | 2006-11-23 | Leuze Lumiflex Gmbh + Co. Kg | Schaltungsanordnung |
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US3671775A (en) * | 1970-04-27 | 1972-06-20 | Sylvania Electric Prod | Pulse shaping circuit with multiplier application |
DE2159738B2 (de) * | 1970-12-21 | 1975-12-04 | Fujitsu Ltd., Kawasaki, Kanagawa (Japan) | Verstärkerschaltung für Impulssignale unter Verwendung einer reflektierenden Verzögerungsleitung |
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-
1987
- 1987-11-14 DE DE19873738771 patent/DE3738771A1/de not_active Withdrawn
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US7656917B2 (en) | 2005-05-18 | 2010-02-02 | Leuze Lumiflex Gmbh & Co. Kg | Circuit arrangement for generating light pulses |
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