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Transistorschaltung zur Tastung einer beliebig gepolten
Gleichspannung
In der modernen Nachrichtentechnik wird häufig ein in einem Stromkreis liegender, gesteuerter Schaltkontakt durch einen Schalttransistor ersetzt, der mit seinem Eingangskreis unter dem Einfluss derselben Steuerspannung steht wie die Erregungswicklung des den Schaltkontakt betätigenden Relais, während seine Ausgangselektroden in Abhängigkeit von der jeweiligen Steuerspannung entweder leitend miteinander verbunden sind oder nicht.
Im ersten Fall entspricht der Betriebszustand des Schalttransistors der geschlossenen Stellung des Schaltkontakts, im zweiten Fall dagegen der geöffneten Stellung,
In gleicher Weise wie mit einem gesteuerten Schaltkontakt kann auch mit Hilfe eines in einer derartigen Schaltung vorgesehenen Schalttransistors ein angeschlossener Gleichstromkreis durch Tastung beein- flusst werden. beispielsweise zur Weitergabe eines Stromimpulses zum Zwecke der Signalisierung und insbesondere zur Übertragung von Ruf-und Wahlzeichen in elektrischen Übertragungssystemen. So ist es z. B. an sich bereits bekannt, in Geräten zur Weitergabe von Ruf- und Wahl zeichen in der Trägerfrequenztechnik Relaiskontakte durch in geeigneter Weise eingeschaltete Schalttransistoren zu ersetzen.
Bei den bekannten Schaltungsanordnungen mit Schalttransistoren ist jedoch die Voraussetzung zu erfüllen, dass der an die Ausgangselektroden angeschlossene Gleichstromkreis derartig gepolt angeschlossen ist, dass die Ausgangselektroden des Schalttransistors je nach dem verwendeten Transistortyp die erforderliche Betriebsspannung erhalten. Es muss beispielsweise bei einer Emitter-Basisschaltung eines Transistors vom pnp-Typ der Kollektor eine negative Spannung gegenüber dem Emitter aufweisen, während bei einem Transistor vom npn-Typ die Potentialverhältnisse umgekehrt werden müssen.
Aus diesem Grunde kann also im Gegensatz zum Schaltkontakt eines Relais der Schalttransistor bei den bisher bekannten Schaltungsanordnungen nur für eine Gleichspannung mit einer bestimmten Polung als Schalter wirken, während er für eine entgegengepolte Gleichspannung unwirksam ist.
Dieser Nachteil hat bisher insbesondere in jenen Fällen eine Anwendung des Schalttransistors verhindert, wo die Ausgangselektroden des Schalttransistors gleichzeitig den Ausgang eines Gerätes bilden, während der mit diesen Elektroden zu verbindende,. die zu schaltende Spannung enthaltende Gleichstromkreis den Eingangskreiseines andern Gerätes darstellt. Da diese verschiedenen Geräte im allgemeinen auch mit verschiedenen Betriebsspannungen versorgt werden, so müsste beim Zusammenschalten durch versuchsweises Umpolen der Verbindungsleitungen zunächst einmal festgestellt werden, ob die Zuordnung zwischen dem Ausgang des einen Gerätes und dem Eingang des nächsten Gerätes richtig ist. Dies führt jedoch insbesondere bei mehreren in Reihe aneinander geschalteten einzelnen Geräten dieser Art zu einer sehr unbefriedigenden und unwirtschaftlichen Betriebsweise.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transistorschaltung zu schaffen, bei der u. a. der genannte Nachteil vermieden ist und mit deren Hilfe die Tastung einer beliebig gepolten Gleichspannung vorgenommen werden kann. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die in Form von Wechselstromimpulsen auftretende Steuerspannung an den Basiskreis eines Schalttransistors über einen Übertrager mit galvanisch getrennter Primär- und Sekundärwicklung und über eine Gleichrichterschaltung anschaltbar ist, wobei die Ausgangselektroden des Schalttransistors über eine Gleichrichteranordnungin Brückenschaltung im Stromkreis eines aus einer beliebig gepolten Gleichspannungsquelle gespeisten Relais liegen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die den Schalttransistor steuernden Wechselstromimpulse der galvanisch getrennten Auskopplungswicklung des frequenzbestimmenden Schwingungskreises eines von einer Steuergleichspannung tastbaren Oszillators entnommen.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Schalttransistor als Ersatz eines über ein Relais betätigten Schaltkontaktes ganz allgemein verwendet werden kann, ohne dass auf die Polarität der zu schaltenden Gleichspannung bzw. auf ihre Zuordnung zu den Ausgangselektroden des Schalttransistors geachtet werden muss. Für den Fall, dass die Ausgangselektroden des Schalttransistors gleichzeitig den Ausgang eines Gerätes darstellen, während die mit ihnen zu verbindenden Anschlüsse des zu schaltenden Gleichstromkreises den Eingang eines andern Gerätes bilden, können bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung die Verbindungsleitungen zwischen beiden Geräten automatisch zusammengesteckt werden, ohne dass es durch eine etwaige falsche Polung zu Betriebsstörungen kommen kann.
Daher ergibt sich u. a. als ein wichtiges, neues Anwendungsgebiet für den Schalttransistor die Einsetzung an Stelle des Signalempfangsrelais in Tonwahl- und Systemwahlempfängern der elektrischen Übertragungstechnik, wobei die Ausgangselektroden den Eingangskreis der sich anschliessenden Relaisübertragung eines Wähleramtes oder z. B. den Eingang eines weiteren Trägerfrequenzsystems schalten. Während hiebei die Relaisübertragung in den meisten Fällen mit einer Betriebsspannung von-60 V arbeitet, weist die Eintastschaltung eines angeschlossenen Trägerfrequenzsystems eine Schaltspannung von +20 V auf.
Diese Unterschiede in der Polarität und Grösse der Schaltspannung sind gerade für die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach der Erfindung belanglos, so dass die Anschaltung des Tonwahlempfängers in beiden Fällen ohne weitere Umschaltemassnahmen automatisch erfolgen kann.
Weitere Vorteile der Erfindung sind aus den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen entnehmbar, welche die Einschaltung eines Schalttransistors an Stelle des Signalempfangsrelais von Tonwahlempfängern darstellen.
Bei der Schaltung nach Fig. l wird eine an den Klemmen l, 2 in Form von Wechselstromimpulsen auftretende Steuerspannung über einen Übertrager 3 mit galvanisch getrennter Primär-und Sekundärwicklung und eine Doppelweggleichrichterschaltung mit den Gleichrichtern 4, 5 dem Eingangskreis eines in EmitterBasisschaltung angeordneten Schalttransistors 6 zugeführt. Dabei wird die am Ausgang der Gleichrichterschaltung auftretende Spannung durch einen parallel zum Eingang des Schalttransistors 6 liegenden Kondensator 7 zweckmässigerweise geglättet. Je nach der Polung der Gleichrichter 4 und 5 werden die empfangenen Wechselstromimpulse in negative oder positive Gleichstromimpulse umgeformt. In der dargestellten Schaltung werden aus den ankommenden Wechselstromimpulsen negative Gleichstromimpulse erzeugt.
Die an die Basis des Transistors 6 geführten negativen Impulse bewirken eine Umsteuerung des Schalttransistors 6 in den stromführenden Zustand, so dass ein an die Ausgangsklemmen 8, 9 gelegter Schaltstromkreis geschlossen wird. Da die Tastung des an die Klemmen 8, 9 angeschlossenen Schaltstromkieises im Takte der über die Klemmen 1, 2 empfangenen Wechselstromimpulse erfolgt, so kann ein in den Schaltstromkreis eingeschaltetes, aus einer Batterie 10 gespeistes Relais A mittels eines Kontaktes a die empfangenen Impulse über eine Signalader weitergeben.
An die Ausgangselektroden des Schalttransistors 6 ist ein Gleichrichter in Brückenschaltung, der aus den Gleichrichterelementen 11, 12, 13 und 14 besteht, in der Weise angeschaltet, dass der negative Gleichspannungsausgang 15 mit dem Kollektor und der positive Gleichspannungsausgang 16 mit dem Emitter des Schalttransistors 6 verbunden sind. In Abhängigkeit von der Polung der Batterie 10 sind entweder die Gleichrichterelemente 11 und 12 oder die Gleichrichterelemente 13 und 14 stromdurchlässig, so dass in jedem Falle die Kollektor-Emitter-Spannung in richtiger Polung an den Elektroden des Schalttransistors 6 geführt ist.
Zweckmässigerweise wird zum Schutz des Schalttransistors 6 vor Überlastung durch eine zu grosse Kollektor-Emitter-Spannung parallel zur Ausgangsstrecke eine Zener-Diode 17 angeordnet, die beim Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes die Ausgangsstrecke kurzschliesst. Durch die galvanische Trennung des Eingangs 1, 2 und des Ausgangs 8, 9 der Transistorschaltung werden die Potentialverhältnisse am Schalttransistor 6 allein von der an den Klemmen 8, 9 bestehenden Spannung bestimmt, so dass die Eingangsspannung keine Störung der Potentialverhältnisse bewirken kann.
Bei dem in Fig. 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine zweckmässige Schaltung für den Fall dargestellt, dass die Steuerimpulse über die Eingangsklemmen 1, 2 in Form von negativen oder positiven Gleichspannungsimpulsen empfangen werden. Hiebei ist eine den Transistor 18 in Emitter-Basisschaltung enthaltende Oszillatorschaltung vorgesehen, wobei der Arbeitspunkt über die Widerstände 19 und 20 eingestellt wird. In der Kollektorzuleitung befindet sich der aus der Indukdvität 21 und der Kapazität22 bestehende frequenzbestimmende Schwingungskreis, während die zur Erzeugung der Schwingungen
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notwendige Rückführung eines Teiles der Ausgangsspannung an den Transistoreingang über eine in den Eingangskreis des Transistors 18 eingeschleift Rückkopplungswicklung 23 erfolgt.
Werden nun an den Klemmen 1, 2 negative Gleichstromimpulse empfangen, so wird die Basiselektrode des Transistors 18 gegenüber dem Emitter derart negativ, dass die Oszillatorschaltung in den schwingfähigen Zustand versetzt wird. Vorzugsweise kann dabei eine Schwellwirkung dadurch. hervorgerufen werden, dass dem Emitter eine negative Vorspannung, die beispielsweise von einer Betriebsspannung des Transistors 18 abgeleitet ist, zugeführt wird, so dass die an der Basiselektrode auftretenden negativen Steuerimpulse erst von einer bestimmten Impulshöhe an wirksam werden.
Die an den Klemmen l, 2 empfangenen negativen Gleichstromimpulse werden somit in Wechsel-
EMI3.1
gleichrichterschaltung 4,5 im Eingangskreis des Schalttransistors 6 zugeführt werden. Hiebei entspricht die Auskopplungswicklung 24 der Sekundärwicklung des Übertragers 3 in der Schaltung nach Fig. l, während die an die Wicklung 24 angeschlossenen Schaltungsteile in ihrem Aufbau und Wirkungsweise den an die Sekundärwicklung des Übertragers 3 angeschlossenen entsprechen.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird für den Fall, dass an den Klemmen 1, 2 in Fig. 2 positive Gleichstromimpulse empfangen werden, der Basiselektrode des Transistors 18 eine negative Vorspannung von einer derartigen Grösse zugeführt, dass die Oszillatorschaltung in den schwingfähigen Zustand versetzt ist und nur durch die empfangenen positiven Gleichstromimpulse von einer bestimmten Höhe an für die Dauer ihrer Einwirkung in den Sperrzustand versetzt wird. Eine derartige Betriebsweise kann man mit dem Ruhestrombetrieb eines Relais vergleichen.
Da in diesem Falle vom Oszillator 18 so lange Schwingungen abgegeben werden, als keine Impulse am Schaltungseingang liegen, ist es notwendig, das vom Kollektor des Transistors 18 abgewandte Ende des frequenzbestimmenden Schwingungskreises von der Klemme 1 zu trennen und an den negativen Pol einer Spannungsquelle zu legen, deren positiver Pol zweckmässig mit der Emitterelektrode direkt verbunden ist. Dabei wird dann die zur AuAechterhaltung der Schwingungen notwendige Energie dieser Batterie entnommen.
Für den Empfang von negativen Gleichstromimpulsen ist jedoch, wie aus Fig. 2 ersichtlich, eine solche Kollektorbatterie im allgemeinen nicht erforderlich, da ja die ankommenden negativen Impulsspannungen über die Widerstände 19 und 20 sowie über die Zuleitungen zum Kollektor und zum Emitter die zum Schwingen des Oszillators 18 erforderlichen Betriebsspannungen selbst liefern.
Durch die Umformung der empfangenen Gleichstromimpulse mittels der Oszillatorschaltung 18 in Wechselstromimpulse kann bei entsprechender Wahl der Zeitkonstanten der Oszillatorschaltuug erreicht werden, dass die empfangenen Gleichstromimpulse versteilert werden, so dass die im Zeitpunkt der Umschaltung des Schalttransistors 6 auftretende leistungsmässige Überlastung nicht kritisch ist.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann die Gleichrichtung der dem Eingangskreis des Schalttransistors 6 zugeführten Wechselstromimpulse unter Weglassung einer eigenen Gleichrichterschaltung auch an der Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors 6 vorgenommen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Transistorschaltung zur Tastung einer beliebig gepolten Gleichspannung, dadurch gekennzeichnet, dass die in Form von Wechselstromimpulsen auftretende Steuerspannung an den Basiskreis eines Schalttransistors über einen Übertrager mit galvanisch getrennter Primär-und Sekundär-Wicklung und über eine Gleichrichterschaltung ausschaltbar ist, wobei die Ausgangselektroden des Schalttransistors über eine Gleichrichteranordnung in Brückenschaltung im Stromkreis eines aus einer beliebig gepolten Gleichspannungsquelle gespeisten Relais liegen.