INHALT A.Grundlagen der Impulstechnik I.Impulse. ihre ubertragungsschaltungen und Verzerrungen 1.Grundbegriffe... a) Grenzfrequenz. Zeitkonstante und Impulaanatiegzeit... b) Endliche Flankensteilheit und Dachschräge... c) Hochpaß- und Tiefpaßschaltungen... 2.Einfache Schaltvorgänge... a) Schaltvorgänge an RC- und RL-Gliedern... a)einzelimpuls... Erzeugung eines Impulses... Abhängigkeit der Impulsform vom Verhältnisr/ti.... Flankensteilheit und Zeitkonstante... RC- und CR-Schaitungen bei Ansteuerung mit exponexitiell und linear sich ändernden Spannungen.... ß) Periodische Impulse... CR-Schaltung.... RC-Schaltung.... b) Differenzierende und integrierende Schaltungen.... a)differenzierglieder... ß) Integrierglieder... y) Anwendungen.... C) Ohmscher Spannungsteiler mit teilweiser kapazitiver tiberbrückung... d) Kapazitiver Spannungsteiler mit teilweiser ohmscher Uberbrückung... e) Kompensierter Spannungsteiler...
1.Linearverstärker. Verstärker für digitale Rechenanlagen. Operationsverstärker... 69 2.Röhrenverstärker... 70 a) Statische Röhrenkapazitäten... 70 b) Einstufiger Verstärker in normaler Katodenba4isschaltung 71 a) Wirkung einer anodenseitigen Belsstungskapazität... 71 ß) Wirksame GitterIAnoden-Kapazität... 75 y) Einfluß des Katodenkondensators... 78 G) Eiduß des Schirmgitterkondensators... 80 E) Einfluß des Siebkondensators... 80 C) Zusammenhang zwischen Verstärkung und Anatiegzeit. 81 c) Katodenverstärker... 83 U)Verstärkung und Eingangswiderstand.... 83 ß) Arbeitspunkt und Aussteuerungsbereich des einfachen Katodenfolgers... 86 y) Erweiterung des Aussteuerungsbereichs... 88 Abstützen des Katodenwiderstands an negativer Hilfsspannungsquelle... 88 Hochziehen des Gitters... 93 Entwurf eines Katodenfolgers mit der unteren Crenzfrequenz Null... 97 8)Wirksame Eingangskapazität... 102 E) Katodenfolger mit kapazitiver Belastung... 104 5) Katodenverstärker mit gesteuerter Katodenwiderstandsröhre (White-Katodenfolger)... 114 d) Katodengekoppelte Verstärker... 122 a) Katodengekoppelter Verstärker als Grundelement eines Linearverstärkers mit der unteren Grenzfrequenz Null. 122 ß) Symmetrie und Verstärkung... 126 y) Katodengekoppelte Verstärker als Differenzverstärker.. 130 e) Eisenlose Ausgangsstufe... 137 3.Transistorverstärker... 146 a) Verhalten des Transistors bei hohen Frequenzen... 146 U)Ersatzschaltbild des Transistors nach aiacoletto... 146 ß) Grenzfrequenzen.... 162 Grenzfrequenz fß... 162 Grenzfrequenz f..... 154 Trsneitfrequenz ftoder ß = 1-Frequenzjal... 166 Steilheitagrenzfrequenzfpale oder fyfe... 156
y) VierpoldarsteUung des Transistors mit Leitwertparametern... 158 Betrieblicher Eingangsleitwert yin = il/ul... 160 Betrieblicher Ausgangsleitwert gobk = i2/u,... 160 Betriebliche Strom.. Spannungs- und Leistungsverstivkung.. 161 6) Zusammenhang zwischen den Größen des physikalischen und des Vierpol-Ersstzschaltbildes... 162 b) Lineare Impulsverstärker mit Transistoren... 165 a)breitbandverstärker in Emitterschaltung.... 165 ß) Transistorverstärker mit Gegenkopplung... 176 Verbesserung der Konstanz der Verstärkung durch Gegenkopplung... 176 Grundschaitungen der Gegenkopplung... 178 Stromgegengekoppelte Tranaistorstufe... 181 SpennungsverstHrkung4.... 182 Stromversterkung V;... 183 Eingangswiderstand 22;... 184 Auagangsaeitiger Innenwiderstand R:... 184 Einfiuß des Generatorwiderstands Ra... 185 Transiatorstufe mit Spannungsgegenkopplung nach Bild 120(b).... 187 Eingengswiderstand R;... 189 Stromvernttirkung V:... 190 Spannungsveratärkung V:... 191 Auagangsseitiger Innenwiderstand RA... 191 y) Transistorverstärkerstufein Kollektorschaltung... 193 Einfacher Emitterfolger.... 193 Allgemeine Eigenschaften... 193 ubertragungs- und Betriebagleichungen des einfachen Emitterfolgers.... 194 Betriebsatromverstärkung.... 196 Betriebsspannungsverstgrkung.... 196 Betrieblicher Eingangswiderstand... 197 Betrieblicher ausgengaaeitiger Innenwiderstand... 197 Ermitteln der elektrischen Daten eines einfachen Emitterfolgern... 199 Einfacher Emitterfolger mit Hilfsepannung... 206 Emitterfolger mit erhöhtem Eingangswiderstand (Bootstrap- Verstärkerstufe)... 210 Allgemeine Eigenschaften... 210 Ubertragungs- und Betriebsgleichungen.... 212 Ermitteln der Betriebsdaten für die Schaltung nach Bild 136 214 Kasksdenachaltung (Darlington-Schaltung)... 219 Emitterfolger bei kapazitiver Belastung und Impuinbetrieb.. 222 Verhalten bei kleinen Steuerspannungen... 223 Verhdten bei großen Steuerspannungen... 226
8) Zweistufiger Gleichspannungsverstärker ab 0 Hz Schaltungsaufbau... Eigenschaften der Schdtung... SpannungsverstärkungV: = U./ U.... 8pa~ungsverstärkung = Ue/Uo.... StromverstärkungV;' = I&... EingsngswiderstandR;... AusgengsseitigerInnenwiderstandRi... E) Emithrgekoppelte Verstärker... Schsltungsaufbau... Eigenschaften... Emittergekoppelte Verstärker &J Difforenzverstärker 1...EincC. und Ausc'.Stellung eines Schalttransistors. 257 2.Dynamisches Schaltverhalten des Transistors... 269 a) Verhalten ohne Sättigung.... 260 a) Stromeinapeisung... 260 ß) Spannungeeinspeisung... 263 b) Verhalten bei S&ttigung.... 266 U)Stromeinspeisung mit Sättigung.... 268 ß) Spannungseinspeisung mit Sättigung.... 270 3.Verbesserungen im Schaltverhalten eines Schalttransistors... 272 a) Vorgeschaltetes RC-Glied... 272 b) Diodengegenkopplung zur Verhinderung der Ubersteuerung 275 C) Schalttransistoren bei kapazitiver Belastung... 279 d) Transistorverlustleistungen im Impuisbetrieb bei reeller. kapazitiver und induktiver Belastung.... 287 e) Datenmäßige Auslegung einer Schalttransistorstufe... 288 a)allgemeine Annahmen... 288 ß) Aufbau der Schaltung und Entwicklung der Berechnungsformein... 290 IV.Nichtlineare Impuistormung 1.Dioden in der Impulstechnik... 299 a) Allgemeine Eigenschaften der Diode... 299 b) Impuisverhalten der Diode... 302 a) Diodenbegrenzer... 306 U)Verschiedene Schsltmöglichkeiten... 306
ß) Diodenbegrenzer bei kapazitiver Belestung und Impulsbetrieb....312 y)begrenzung duroh eine Z-Diode... 315 8) Clipperschaltungen.... 315 b) Triodenbegrenzer... 316 C) Pentodenbegrenzer... 319 d) Begrenzer mit Transistoren... 322 e) Katodengekoppelte Röhrenveratärker 818 zweiseitige Begrenzer... 326 f) Emittergekoppelte Transistorverstärker als zweiseitige Begrenzer... 332 3.Klammerschaltungen (Clamps)... 338 a) Klammerschaltungen ohne Vorspannung... 341 b) Klammerschaltungeii mit Vorspannung... 346 C) Fremdgesteuerte Klammerschaltungen... 347' 1.Sperrschwinger (Blocking Generatoren)... 349 a) Transistorsperrschwinger... 300 a) Freilaufender Sperrschwinger... 351 ß) Fremdgesteuerter Sperrschwinger... 359 b) Röhrensperrschwinger... 359 C) Anwendungen des Sperrschwingers... 361 2.Multivibratoren... 365 a) Astabile oder freikippende Multivibratoren... 365 a) Astabile Multivibratoren mit Transistoren... 366 Wirkungsweise... 366 Bemessen eines einfachen astabilen Multivibrators.... 374 Verbesserungen an der Multivibratorachaltung... 376 ß) Astabiie Multivibratoren mit Röhren.... 378 Grundschaltung... 378 Arbeitsweise und Entwurf eines astabilen Röhrenmultivibratora 380 b) Stabile. metastabile und labile Zustände in Multivibrator- Schaltungen.... 387 C) Monostabile Multivibratoren (Univibratoren. Monoflops). 388 a) Monostabile Multivibratoren mit Transistoren... 388 Arbeitsweise... 388 Berechnung und Bemeasung... 392 Triggerung.... 398 Anwendungen des Univibratora... 400
ß) Monostabile Multivibratoren mit Röhren... 401 AnodengekoppeltemonostabileMultivibratoren... 401 Katodengekoppelte monostabile Multivibratoren... 403 Katodengekoppelter monostabiler Multivibrator als Impulslängenmodulator.... 413 d) Bistabile Multivibratoren (Flipflops)... 414 a)bistabile Multivibratoren mit Transistoren... 416 Schaltung und Wirkungsweise... 415 Berechnung und Bemessung... 417 Dynamisches Verhalten... 425 Triggerung.... 427 Asymmetrische Ansteuerung... 428 Symmetrische Anateuenuig.... 428 ß) Bistabile Multivibratoren mit Röhren... 432 Schdtung und Wirkungsweise... 432 Berechnung und Bemessung... 433 Triggerung.... 438 e) Schmitt-Trigger... 440 a)schmitt-trigger mit Transistoren... 441 Arbeitsweise... 441 Anforderungen an den Signalquelleninnenwidemtand.... 449 Anwendung... 461 Bemeaaen der Schaltungen nach Bild 294 und Bild 299... 452 Berechnen und Bemessen der Schaltung nach Bild 301... 458 Verbeseerungen am Schmitt-Trigger.... 461 ß) Schmitt-Trigger mit Röhren.... 464 a) Grundlagen... 466 a) Prinzip des Sägezahngenerators... 467 ß) Nichtlinearität der Sägezahnspannung... 468 b) Konstantstromiadeschaltung.... 473 C) Verfahren der..mitlaufendenu Spsnnung... 482 d) Bootstrap-Schaltung... 484 a) Bootstrap-Schaltung mit Röhren... 486 ß) Boof.strap.Schaltung mit Transistoren... 488 e) Miller-Schaltung... 492 a)grundlagen... 492 ß) Technische Verwirklichung der Miller-Schaltung... 497 y) Wer-Schaltung mit Röhren... 498 Wirkungsweise... 498 Auslegung für faiienden Sligezahn.... 503 Bremagittergeutewrte Miiier-Schaitung.... 607 Steigende Sägezshnepuur.ungen.... 608
8) Miiier-Schaltung mit Transistoren... 514 Wirkunpweise... 514 Verbesserung der Milier-Schaltung mit Transistoren.... 622 Miller-Schaltung mit Auagangsstufe in Kollektorsohaltung.. 529 Steuerung der Miller-Schaltung über Schalttrmistoren.... 531 V1.Begride und Berechnungsverlahren zum Impnlsverhslten linearer Schaltungen 1.Bestimmung des Ausgangssignals einer Schaltung für ein beliebiges Eingangssignal mit Hilfe der tfbergangsfunktion... 536 a) Verfahren.... 536 b) Anwendungen des Verfahrens... 542 a) RC- und CR-Schaltungen.... 542 ß) Periodische Impulse... 545 2. Bestimmung des Ausgangssignals einer Schaltung für ein beliebiges Eingangssignal mit Hilfe der ubertragungsfunktion beziehungsweise der Spektralfunktion...549 a) Verfahren.... 549 a)herleitung des Verfahrens und seine Erprobung an ein- fachen und komplizierteren Schaltungen... 549 ß) Zuordnung von Ubertrag~n~sfunktion und Einheitsstoß- antwort. Fourier-Transformation... 558 y) Zeitgesetz der Nachrichtentechnik... 570 b) Technische Anwendungen des Verfahrens... 573 a) Spannungsteiler im Tastkopf eines Oszillografen... 573 ß) Schalten von Wechselspannungen... 574 y) Schwingungsmodula~ion....577 8) Abtasttheorem der Spektralfunktion und der Zeitfunktion 587 3. Komplexe Frequenz... 591 a) Definitionen und Begriffe..'...591 b) Anwendungsbeispiele... 599 U)Zweikreisiges symmetrisches Bandfilter.... 599 ß) Qualitativer Zusammenhang zwischen Eigenfrequenzen. Form der Stoßantwort und Frequenzgang einer Schaltung 606 Y)Selbsterregte Schwingungen.... 607 4.Tabelle von Zuordnungen zwisohen Zeitfunktionen und Frequenzfunktionen... 610
B.Anwendungen der Impulstechnik auf Probleme der Fernsehiibertragung I.Rastertechnik 1.Trägheit des menschlichen Auges als Voraussetzung für die Bildzerlegung... 613 2.Vorgänge auf der Aufnahmeseite... 614 3.Mechanismus der Übertragung... 615 4.Vorgänge auf der Wiedergabeseite... 616 5. Entstehung des Bildrasters.... 617 6.Zwischenzeilen- oder Zeilensprungverfahren.... 619 7. Zeilenzahl... 621 8.Zeilen- und Bildrücklauf... 623 9.Dunkelsteuerung... 623 10. Bemessen eines Rastergenerators... 624 a) Horizontaler und vertikaler Sägezahngenerator... 625 b) Phasenumkehrstufe... 634 C) Horizontaler und vertikaler Austastgenerator... 636 d) Mischen und Begrenzen der Austastimpulse... 640 e) Katodenfolger als Endstufe... 644 LI.Signalaufbereitung 1.Triggern und Synchronisieren... 2. Helligkeitsmodulation der Bildröhre.... 8)Steuerungsmöglichkeiten der Bildröhre... b) Signalspannung am Steuergitter gl... C) Signalspannung an der Katode.... d) RC-Ankopplung.... e) Ansteuerung der Farbfernsehbildröhre... 3. Fernsehsignal.... a) Bildinhalt (B-Signal).... b) Austastimpulse... c) Synchronisierimpulse... 4. Getastete Regelspannungserzeugung...... a) Gesteuerter Widerstand... b) Taststufe mit Transistor... c)taststufe mit Röhre... d) Prinzip und Schaltungsauslegung der.> tfberlaufdiode" e) Koinzidenzechaltung als Taststufe... 5. Impulsabtrennung... 692 a) Einpendeln einer Impulsreihe in Abhängigkeit vom TastverhältnisTV und von der Zeitkonstante~.... 696
b) Berechnen und Bemessen eines Amplitudensiebs.... 698 6. Störaustastung und Störinverter... 702 a) Arbeitsweise der Störaußtastung.... 704 b) Gewinnung des Austastimpulses aus dem Videosignal durch Amplitudenselektion... 706 C) Störinverter.... 711 d) Impulsabtrennung in integrierten Schaltungen.... 712 7. Impulstrennung... 714 a) Differenzierglieder zur Impulstrennung... 714 b) Integrierglied als Impulsbreitendiskriminator... 719 C) Bedeutung der Ausgleichimpulse.... 721 d) Differenzierglied als Impulsbreitendiskriminator.... 724 8. Wiedergewinnung des Gleichspannungsmittelwertes 730 a) Spitzenklemmung... 733 b) Tastklemmung... 73.5 C) Brücke als Schalter für die Taetklemmung... 738 9.Nachlaufsynchronisation... 744 a) Einfache Phasenvergleichsschaltung... 746 b) Vergleichsimpulse... 749 C) Phasen- und Frequenzvergleichsschaltung.... 751