Impulsgenerator
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Ein Impulsgenerator ist eine elektronische Schaltung, die entweder einmalig oder wiederholt für einen kurzen Zeitraum elektrische Leistung abgibt. Eine Anwendung findet man in der Zeitbereichsreflektometrie.
Die Schaltung im nebenstehenden Bild zeigt eine besonders einfache Art, extrem kurzzeitige Impulse mit vorgegebener Dauer und Wiederholfrequenz herzustellen. Der Oszillator ist ein einfacher Kippschwinger, der Rechteckspannung (Spannungsverlauf A) erzeugt. Die Schwingungsdauer lässt sich mit der Formel T ≈0,7· C1·(500 Ω) annähernd berechnen. Für Frequenz von 20 kHz benötigt man also C1 = 150 nF.
Diese Rechteckspannung wird auf einem Weg direkt (Signal A) zu einem NAND-Gatter geführt und auf einem anderen Weg verzögert und invertiert (Signal B) zum anderen Eingang des NAND-Gatters. Ohne Verzögerung würde die Ausgangsspannung des invertierenden NAND-Gatters immer +5 V betragen. Wegen der kurzen Verzögerung durch das RC-Glied und die Laufzeit des invertierenden Und-Gatters gibt es aber immer wieder sehr kurze Zeiträume von einigen Nanosekunden, in denen das Signal A schon auf +5 V ist und das Signal B noch nicht 0 V erreicht hat. Dann sinkt die Ausgangsspannung X kurzzeitig auf 0 V. Falls umgekehrte Polarität gewünscht wird, kann ein weiteren Inverter verwendet werden, um den Signalverlauf X umzukehren. Die Spannung Y ist dann fast ständig auf 0 V und springt kurzzeitig auf +5 V.
Mit dem Kondensator C2 kann man die Dauer der erzeugten Impulse festlegen. Es gilt die Formel
Der letzte Summand ist die Signallaufzeit zwischen Ein- und Ausgang des Logikgatters und kann dem Datenblatt entnommen werden. Wenn C2 = 22 pF gewählt wird, dauert jeder Impuls 23 ns.
Verwendet man Gatter schnellerer Logikfamilien wie Advanced-TTL, so lassen sich auch erheblich kürzere Impulsdauern erzielen. Ersetzt man das dritte UND-Gatter der nebenstehenden Schaltung durch ein XOR-Gatter, werden nicht nur bei der aufsteigenden, sondern auch bei der absteigenden Flanke des A-Signals Impulse erzeugt. Dieser Effekt wird mitunter zur Frequenzverdopplung in Schaltungen der Hochfrequenztechnik eingesetzt.
