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Schaltungsanordnung mit einem von einem impulsförmigen
Signal gesteuerten Transistor
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einem von einem impulsförmigen Si- gnal gesteuerten Transistor, bei der der Basis eines in Emitter-Basis-Schaltung geschalteten Transistors das impulsförmige Steuersignal zugeführt wird, das den Kollektorstrom während eines Teiles der Periode des steuernden Signales sperrt und während des übrigen Teiles entsperrt.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist von allgemein bekannter Art und kann bei Fernsehempfängern,
Rechenmaschinen oder andern Geräten, bei denen impulsgesteuerte Transistoren Verwendung finden, an- gewandt werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Steuerung von Transistoren ergibt sich stets die Schwierigkeit, dass beim Sperren des Kollektorstromes durch Defektelektronenspeicherwirkung (PNP-Transistoren) oder Elektronenspeicherwirkung (NPN-Transistoren) diese Sperrung nicht jäh genug erfolgen kann. Dieser Nachteil lässt sich dadurch beheben, dass die Amplitude des impulsförmigen Signales grösser gewählt wird, wodurch, die Ladungsträger im Basisbereich des Transistors, die die Speicherwirkung herbeiführen, schneller aus diesem Basisbereich weggesaugt werden. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die Zenerspannung der Emitter-Basis-Diode überschritten werden kann, wodurch, trotz der Tatsache, dass das Steuersignal V eine sperrende Polarität hat, ein Strom diese Diode zu durchfliessen anfängt, was zusätzliche Verluste mit sich bringt.
Diese Verlustenergie muss von dem dieses Steuersignal liefernden Generator aufgebracht werden, was eine zusätzliche Belastung für ihn bedeutet.
Zumal, wenn die Zeit, während der der Kollektorstrom gesperrt werden muss, ein verhältnismässig grosser Teil der Periodenzeit des Steuersignales ist, kann die erwähnte Verlustleistung erheblich sein.
Um diesen Nachteil zu beheben, weist die Schaltungsanordnung nach der Erfindung das Merkmal auf, dass zwischen die Anschlussklemme, der das Steuersignal zugeführt wird, und die Basis des Transistors die Parallelschaltung eines Kondensators und einer Diode geschaltet ist, wobei die Diode so angeordnet ist, dass sie von denjenigen Teilen des impulsförmigen Steuersignales gesperrt wird, die auch den Kollektorstrom des Transistors sperren, während der Kondensator einen derartigen Wert hat, dass er, wenn die Basis-Emitter-Diode vom Steuersignal in einen leitenden Zustand gebracht ist, zusammen mit dieser als Differenzierglied wirkt.
Eine mögliche Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Fig. l stellt das eigentliche Schaltbild dar, während Fig. 2 zur Erläuterung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 dient.
In Fig. l ist als Ausführungsbeispiel eine Zeilenablenkschaltung bei einem Fernsehempfänger vereinfacht dargestellt. Dabei ist der Transistor 1 der Zeilenausgangstransistor, in dessen Kollektorkreis die Zeilenablenkspule 2 liegt, die die Ablenkung des Elektrodenstrahles in einer Femsehwiedergaberöhre bewirkt. Diese Ablenkspule ist häufig über einen Transformator mit dem Kollektorkreis des Transistors 1 gekoppelt ; aber weil die Ablenkspule stets nach der Primärwicklung eines Transformators transformiert gegedacht werden kann, ist der Transformator weggelassen, da er für die Wirkung der Schaltung nicht wesentlich ist.
Parallel zur Ablenkspule 2 ist ein Kondensator 3 geschaltet. Dieser Kondensator kann aus der Streukapazität der Ablenkschaltung bestehen, die erforderlichenfalls durch eine hinzugeschaltete feste Kapa-
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zität vergrössert werden kann, um die richtige Rücklaufzeit für den Zeilenablenkstrom einzustellen. Weiter liegen im Kollektorkreis die Spardiode 4 und die Speisespannungsquelle 5.
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VBekanntlich kann die Sperrzeit r grösser als die Rücklaufzeit des Ablenkstromes durch die Spule 2 sein, weil während des Teiles der Hin. laufzeit, während dessen der Transistor 1 vom Steuersignal gesperrt wird, der Strom die Spardiode 4 durchfliesst.
Wie eingangs bereits erwähnt, muss die Amplitude des Signales VS verhältnismässig gross gewählt werden, um dafür zu sorgen, dass die Ladungsträger jeweils nach dem Auftreten der vorderen Flanke des po- sitiv gerichteten Teiles des Signales V möglichst schnell aus dem Basisbereich weggesaugt werden. Wenn die Ladungsträger im Basisraum weggesaugt sind, ist der Kollektorstrom des Transistors 1 gesperrt und es wird der durch die Elemente 2,3, 4 und 5 gebildete Teil der Schaltungsanordnung auf bekannte Weise wirksam, wobei der erste Teil des Zeilenablenkstromes erzeugt wird. Beim Auftreten der hinteren Flanke-
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ablenkstromes.
Beim Bestreben, die Ladungsträger möglichst rasch wegzusaugen wird man dadurch beschränkt, dass bei Vergrösserung der Amplitude des Signales V bereits sehr bald die zenerspannung derBasis-Emitter- Diode des Transistors 1 überschritten wird. Dies hat zur Folge, dass ein verhältnismässig grosser Strom von der Baste zum Emitter fliesst, welcher Strom vom Generator, der das Signal VS erzeugt, geliefert werden muss. Dies wird an Hand der Fig. 2 näher erläutert.
Zu diesem Zweck ist in Fig. 2a das der Klemme 6 zugeführte Steuersignal V dargestellt, Fig. 2b stellt die zwischen Basis und Emitter des Transistors 1 wirksame Spannung V be dar, während Fig. 2c den Basisstrom % dieses Transistors darstellt. Beim Fehlen der erfindungsgemäss vorgesehenen Diode 7 und des
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Um die Amplitude des Steuersignales möglichst gross halten zu können, damit die Ladungsträger rasch aus dem Basisbereich weggesaugt werden, (so dass die Basis-Emitter-Diode sich trotz des Sperrcharakters der angelegten Spannung in einem leitenden Zustand befindet) und dennoch die Verlustleistung zufolge des Basisstromes während der Zeit T möglichst zu beschränken, ist der Kondensator 8 vorgesehen, der einen derartigen Wert hat, dass er zusammen mit dem Innenwiderstand der Basis-Emitter-Diode in leitendem Zustand eine Differenzierschaltung bildet, deren Zeitkonstante klein in bezug auf die Zeit T ist.
Infolgedessen wird das Steuersignal VS während der Zeit T differenziert, solange die Basis-EmitterDiode in leitendem Zustand ist, während, sobald die Spannung Vb zwischen Basis und Emitter des Transistors 1 bis unter die Zenerspannung V sinkt, die erwähnte Basis-Emitter-Diode gesperrt wird, wodurch auch die Differenzierwirkung des Kondensators 8 zusammen mit dem Innenwiderstand der Basis-EmitterDiode nahezu aufhört. Die zwischen Basis und Emitter des Transistors 1 wirksame Spannung V hat somit während der Zeit r eine Gestalt, wie sie durch die ausgezogene Kurve 11 in Fig. 2b dargestellt ist.
Infolgedessen hat der Basisstrom L während der Zeit T die durch die ausgezogene Kurve 12 in Fig. 2c dargestellte Gestalt. Daraus folgt, dass jetzt nur während eines geringen Teiles der Zeit T Basisstrom fliesst, so dass die daraus folgende Verlustleistung erheblich verringert ist.
Würde jedoch nur der Kondensator 8 angebracht werden, so würde, wenn das Steuersignal V einen negativen Wert annimmt, die Basis-Emitter-Diode wieder entsperrt werden, so dass der Kondensator 8 erneut mit der in leitendem Zustand befindlichen Basis-Emitter-Diode eine Differenzierschaltung bildet.
Dies wurde bedeuten, dass auch der Teil des Steuersignales VS mit negativem Richtungssinn differenziert werden würde, wodurch die im Zeitintervall T - T wirksame Spannung zwischen Basis und Emitter rasch auf einen Wert von 0 V abfallen würde. Dann könnte am Ende einer Periodenzeit T nicht genügend Kollektorstrom. fliessen, so dass die erwünschte Amplitude des Zeilenablenkstromes nicht erzeugt werden könnte. Um dies zu vermeiden, ist-parallel zum Kondensator 8 die Diode 7 geschaltet, u. zw. derart, dass
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diese Diode während des positiven Teiles des Steuersignales V gesperrt und während des negativen Teiles entsperrt ist.
Deshalb kann der Kondensator 8 während eines Teiles der Zeit T seine Differenzierungswir- kung ausüben, er wird jedoch während des Teiles der Periode T, innerhalb der das Steuersignal einen ne- gativen Richtungssinn aufweist, von der Diode 7 kurzgeschlossen. Mit andern Worten, das Steuersignal V wird der Basis des Transistors 1 während des Teiles mit negativem Richtungssinn des Steuersignales über die Diode 7 unmittelbar und während des positiven Teiles des Steuersignales über den Kondensator 8 zu- geführt. Durch die Anbringung der Diode 8 ist somit erreicht, dass die Steuerung des Kollektorstromes während des Teiles mit negativem Richtungssinn des Steuersignales V nicht beeinflusst wird.
In Fig. l ist auch ein Begrenzungswiderstand 13 zwischen Basis und Emitter geschaltet. Der Wert die- ses Begrenzungswiderstandes muss jedoch gross in bezug auf den Widerstandswert der Basis-Emitter-Diode in leitendem Zustand sein, damit der Kondensator 8 zusammen mit diesem Widerstand 13 nicht wieder eine Differenzierschaltung bildet.
Obgleich die Schaltungsanordnung der Fig. l für einen Transistor vom PNP-Typ beschrieben worden ist, dürfte es einleuchten, dass der Erfindungsgedanke auch für einen Transistor vom NPN-Typ wichtig ist.
In diesem Falle müssen die Dioden 4 und 7, die Spannungsquelle 5 und die Polarität des Steuersignales VS umgekehrt werden.
Auch dürfte es einleuchten, dass die Anwendung des Erfindungsgedankens nicht auf Transistoren in
Zeilenablenkschaltungen beschränkt zu werden braucht. In sämtlichen Fällen, in denen ein Transistor an seiner Basis mit einem impulsförmigen Signal gesteuert wird, kann die Verwendung der Parallelschaltung des Kondensators 8 und der Diode 7 wichtig sein. Solche Schaltungen finden sich z. B. auch bei Rechenmaschinen, bei denen der Transistor 1 in einer Umkehr- oder Verstärkungsschaltung liegt und die seiner Basis zugeführten Impulse umkehren muss. Auch dabei ist es wichtig, dass die Sperrung des Kollektorstromes möglichst schnell erfolgt, weil dann die Flankensteilheit des Ausgangsimpulses gdnstiger ist.
Zugleich muss dabei jedoch die Belastung für das Steuersignal möglichst beschränkt werden, weil es häufig ein gemeinsames Steuersignal für mehrere Schaltungen in der Rechenmaschine ist. Würde jede einzelne Schaltung eine zu grosse Belastung für das Steuersignal bilden, so müsste der Generator, der das gemeinsame Steuersignal liefern muss, für eine grosse Leistung bemessen werden. Durch die Anbringung des Kondensators 8 und der Diode 7 in all den Transistorschaltungen der Rechenmaschine, die auf die vorstehend beschriebene Weise von diesem Steuersignal gesteuert werden müssen, lässt sich diese Leistung erheblich herabsetzen.