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Transistorkippschaltung
Die Erfindung betrifft eine Transistorkippschaltung, die z. B. als Messglied in Relaisschaltungen die- nen soll.
Es ist bekannt, dass man eine aus zwei Transistoren bestehende Kippschaltung, die über Emitter und
Kollektor gekoppelt sind, als Grenzwertschalter verwenden kann. Diese Schaltung ist unter dem Namen
Schmidt-Trigger schon aus der Röhrentechnik bekannt. Werden Transistoren an Stelle der Elektronenröh- ren verwendet, muss man der Eigenart dieser Bauelemente Rechnung tragen. Die Steuerung erfolgt hier nicht mehr leistungslos, da der meist verwendete pnp-Flächentransistor eine Stromverstärkung < x < l hat.
Es ist demzufolge immer ein gewisser Strom erforderlich, um den Transistor anzusteuern. Die Folge davon ist, dass bei hochempfindlichen Schaltungen auch Transistoren extrem hoher Stromverstärkung erforderlich wären. Dies ist aber gerade für eine Serienfertigung ein grosser Nachteil. Es ist weiter bereits bekannt, einen einzelnen Halbleiterkörper mit einer Stromrückkopplung durch einen Übertrager zu versehen (s. deutsche Patentanmeldung S 43648 VlII/21a/Gruppe 36), Bei dieser Schaltung ist aber nur die schon aus der Röhrentechnik bekannte Rückkopplung Anode-Gitter über einen Übertrager ausgenutzt worden. Ausserdem wird dabei ein zusätzlicher Impulsgenerator benötigt, wenn ein eindeutiges Sperren oder Durchsteuern des Halbleiterkörpers erfolgen soll.
Es wird also schon eine Impulseingangsgrösse vorausgesetzt, so dass kein Schwellwertschalter vorliegt.
Weiterhin ist eine Schaltung mit zwei Transistoren bekanntgeworden, die eine magnetische Kopplung aufweist (s. brit. Patentschrift Nr. 858, 280). Hiebei ist der zweite Transistor aber lediglich als Schaltstufe aufzufassen, der ein magnetisch rückgekoppelter Transistor vorgeschaltet ist. Das Kippverhalten ist hier lediglich durch diese Rückkopplung bedingt. Die Flankensteilheit der Ausgangsimpulse wird demnach durch das Übergangsverhalten des Übertragers festgelegt. Ausserdem wäre es unzweckmässig, die Schaltung als Schwellwertschalter zu verwenden, da auf Grund der Steuerungsart eine relativ grosse Temperaturempfindlichkeit vorhanden ist.
Die Eingangsempfindlichkeit wird auch bei grossen Verstärkungsfaktoren des ersten Transistors nicht hoch sein, weil die Sekundärwicklung des Übertragers nicht direkt im Basiskreis liegt.
Es war also die Aufgabe zu lösen, eine Schaltung zu schaffen, die folgende Forderungen erfüllen muss : Grosse Eingangsempfindlichkeit, relativ temperaturstabiler Ansprechwert, gutes Übergangsverhalten, Ansprechwert möglichst von der Toleranz der Bauelemente unabhängig.
Erfindungsgemäss wird die Eingangsempfindlichkeit einer galvanisch rückgekoppelten Kippschaltung mit einem Übertrager, der die Ausgangsgrösse auf den Eingang eines Transistors rückkoppelt, dadurch erreicht, dass die Sekundärwicklung eines Übertragers im Basiskreis des ersten Transistors und die Primärwicklung im Kollektorkreis des zweiten Transistors liegen, wobei die Ausgangsgrösse des zweiten Transistors auf den Eingang des ersten Transistors positiv zurückgekoppelt wird. Auch im Ruhezustand ist diese Wicklung vom Basisstrom durchflossen : der ersten Transistor ist dann ausgesteuert. Das Halteverhältnis der Anordnung kann durch den regelbaren Abgriff des gemeinsamen Emitterwiderstandes eingestellt werden.
Der Erfindungsgedanke soll an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert werden :
Eine nähere Bezeichnung der zu einer an sich bekannten Kippschaltung gehörenden Widerstände ist unterblieben, da diese für die Erläuterung des Erfindungsgedankens nicht benötigt wird.
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Der Transistor T. ist durch die von dem Spannungsteiler RT/RT2 T2 herrührende negative Basisspannung bis zur Sättigung ausgesteuert. Der Transistor T2 sperrt, Erscheint an den Klemmen des Übertragers Ü1 ein
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men mit der galvanischen Rückkopplung ein endgültiges Sperren von T1. Die Rückkopplungswicklung ist dauernd von dem Basisstrom des ersten Transistors durchflossen. Sie kann eine niedrige Windungszahl ha-
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den, weil dann die Rückkopplung schon bei kleinsten Stromänderungen wirkt.
Das Halteverhältnis lässt sich gut durch eine Veränderung des Rückkopplungsfaktors der galvanischen Rückkopplung einstellen. Vorzugsweise geschieht es über den veränderlichen Abgriff des gemeinsamen Emitterwiderstandes Rg. Die Einrichtung wird deswegen im "Niedertasten" (T1 im Ruhezustand bis zur Sättigung ausgesteuert), betrieben, weil dann der Eingang durch die starke Stromgegenkopplung infolge des Emitterwiderstandes annähernd temperaturstabil ist. Weiterhin ist es leichter, einen Transistor durch einen geringen positiven Basisstrom teilweise zu sperren, als ihn mit einem Basisstrom gleicher Grösse oder negativer Polarität anzusteuern.
Da die erfindungsgemässe Kippschaltung vorzugsweise als Eingangsglied in Relaisschutzschaltungen gedacht ist, stellt die oben angeführte Steuerungsart keine Einschränkung dar ; man hat es dort in der Hand, mit welcher Polarität die Eingangsgrössen zugeführt werden. Die Untersuchungen zeigten, dass die Einrichtung immer dort gut anzuwenden ist, wo eine niederohmige Steuerquelle zur Verfügung steht. Andernfalls muss bekannterweise ein Anpassungstransistor zwischengeschaltet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kippschaltung mit zwei galvanisch rückgekoppelten Transistoren und einem Übertrager, der die Ausgangsgrösse auf den Eingang eines Transistors rückkoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung des Übertragers (Ü2) im Basiskreis des ersten Transistors (T1) und die Primärwicklung im Kollektorkreis des zweiten Transistors (T2) liegen und dass die Ausgangsgrösse des zweiten Transistors (T2) auf den Eingang des ersten Transistors (T1) positiv rückgekoppelt ist.