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Gleichstromverstärkerschaltung mit Transistoren in Emitterschaltung zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit
Transistoren haben die unerwünschte Eigenschaft, dass ein Teil der spezifischen Grössen, wie z. B. der
Kollektorreststrom, die Stromverstärkung oder der Widerstand des Emitter-Basis-Überganges (Emitterwi- derstand) von der jeweiligen Temperatur abhängig sind. Änderungen der Temperatur, gleichgültig ob diese durch Schwankungen der Umgebungstemperatur oder durch die Eigenerwärmung des Transistors selbst entstehen, führen zu Schwankungen der angeführten spezifischen Transistorgrössen. Nur bei gleichbleiben- der Temperatur werden sich stabile Verhältnisse einstellen. Steigende Temperatur hat in erster Linie ein beträchtliches Absinken des Widerstandes des Emitter-Basis-Überganges zur Folge. Weiters steigt der Kol- lektorreststrom wesentlich an.
Steigende Stromverstärkung führt ebenfalls wegen der dabei auftretenden
Eigenerwärmung zu einer stärkeren Temperaturabhängigkeit der spezifischen Transistorgrössen.
Zur Temperaturstabilisierung eines Transistors ist es bekannt, dem Transistor einen Spannungsteiler vorzuschalten. Es wird dann z. B. in der meist üblichen Emitterschaltung das Basispotential festgehalten.
Soll mit der genannten Schaltung eine gute Stabilisierung erreicht werden, muss der durch den Spannungs- teiler fliessende Querstrom möglichst gross gegenüber dem Basisstrom sein. Der kleine Gesamtwiderstand des Spannungsteilers führt aber zu einer wesentlich vergrösserten Gesamtstromaufnahme der Schaltung, die z. B. bei mit Batterien betriebenen Transistorgeräten durchaus unerwünscht ist. Die temperaturstabi- lisierende Wirkung des Spannungsteilers lässt sich noch dadurch verbessern, dass man für den zwischen Basis und Emitter liegenden Spannungsteilerwiderstand einen geeigneten Heissleiter, also einen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten verwendet. Diese Verbesserung wird aber mit einer weiteren Erhöhung des Gesamtstromes erkauft.
Eine andere Schaltung zur Stabilisierung, bei welcher der Nachteil der grossen Gesamtstromaufnahme vermieden wird, besteht in der Verwendung von Gegenkopplungswiderständen geeigneter Grösse. Mit dieser Schaltung ist aber nur eine angenäherte Stabilisierung möglich, denn mit einem temperaturabhängigen Widerstand kann man nur eine Grösse, also entweder den Kollektorstrom oder den Eingangswiderstand stabilisieren, aber nicht beide zugleich. Dies ist z. B. bei Transistorverstärkerschaltungen für Relais ein Nachteil, die sowohl in Serien-als auch in Parallelschaltung mit, den zu überwachenden Stromkreisen verwendet werden müssen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Gleichstromverstärkerschaltung mit Transistoren in Emitterschaltung zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit mittels eines in den Emitterzweig eingeschalteten temperaturabhängigen Gegenkopplungswiderstandes mit positivem Temperaturkoeffizienten. Die erfindungsgemässe Gleichstromverstärkerschaltung eignet sich besonders als Verstärkerschaltung für Relais, da sowohl der Eingangswiderstand als auch die Ansprechspannung temperaturunabhängig gehalten werden können.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation der durch die Verwendung des Gegenkopplungswiderstandes bedingten temperaturabhängigen Änderung des Eingangswiderstandes derTransistorschaltung ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten oder eine Kombination aus Widerständen mit resultierendem negativem Temperaturkoeffizienten parallel zu den Eingangsklemmen der Transistorschaltung liegt.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Schaltung für einen npn-Transistor sowie für einen
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pnp-Transistor sind in Fig. l und 2 der Zeichnung dargestellt. In beiden Figuren ist mit Rl der in den Emitterzweig eines Transistors T eingeschaltete temperaturabhängige Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten bezeichnet, der zur Stabilisierung des Transistorausgangsstromes dient. Zur Vermei- dung einer Temperaturabhängigkeit des Eingangswiderstandes ist zwischen die Eingangsklemmen 1, 2 ein temperaturabhängiger Widerstand R2 mit negativem Temperaturkoeffizienten geschaltet. Mit R3 ist der Arbeitswiderstand symbolisiert. Die Verstärkerschaltung wird über die Klemmen 3,4 gespeist.
AnStelle eines einzelnen WiderstandesR2 kann auch eine Kombination aus Widerständen mitresultierendem negativem Temperaturkoeffizienten verwendet werden.
Die Verkleinerung des Widerstandes R2 mit negativem Temperaturkoeffizienten bei steigender Temperatur bewirkt bei geeigneter Bemessung eine Kompensation des grösser werdenden Gesamtwiderstandes in der Weise, dass der Eingangswiderstand der Verstärkerschaltung bei Temperaturänderungen gleich bleibt.
Auf Grund dieser Eigenschaften ist die erfindungsgemässe Verstärkerschaltung vorwiegend als Gleichstromverstärkerschaltung für ein nachgeschaltetes Relais geeignet und kann, da sowohl die Ansprechspannungals auch der Eingangswiderstand gleich bleiben, sowohl in Serien- als auch in Parallelschaltung mit dem zu überwachenden Stromkreis geschaltet sein.