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Schalter für kleine Gleichströme
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gering ist. Die durch einen solchen Umschalter bewirkten Fälschungen der zu verarbeitenden Ströme liegen im Temperaturbereich zwischen 20 und 550 C unterhalb von 10 o ihres Höchstwertes. Die Schaltgeschwindigkeit kann bei Bedarf auf mehr als 106 Schritte pro sec gesteigert werden. Der Schalter gestattet also eine wesentliche Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit bei einer alle Ansprüche befriedigenden Genauigkeit. Dieselbe Genauigkeit ist auch bei Verwendung des Schalters in Wechselrichtern erzielbar.
Es ist bekannt, zwei Transistoren in Kaskadenschaltung zu einem sogenannten Verbundtransistor zusammenzufassen. Der Vorteil einer derartigen Schaltung ist ihre hohe Stromverstärkung, durch welche Eingang und Ausgang der Schaltung wirkungsvoll entkoppelt werden (niedriger Eingangswiderstand). Es ist ferner bekannt, den Stromfluss durch eine Last dadurch zu steuern, dass der Last ein Transistor parallel geschaltet ist, der in leitendem Zustand die Last überbrückt. Es liegt deshalb auf der Hand, die genannten bekannten Schaltungen zu kombinieren, indem der zu schaltende Gleichstrom dem Eingang der Kaskadenschaltung zugeführt wird und der Ausgang der Kaskadenschaltung mit dem durch einen Steuerstrom beeinflussten, einer Last parallel geschalteten Schalttransistor verbunden wird.
Im Anlaufgebiet der Transistoren ist die Stromverstärkung nicht konstant. Dadurch entsteht ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen Ausgangs- und Eingangsstrom d !'3s Schalters, was die Verwendung des Schalters für kleine Gleichströme verunmöglicht.
Zweck der Erfindung ist, diesen Nachteil zu beseitigen. Der Schalter für kleine Gleichströme wird durch einen Steuerstrom betätigt und-enthält eine Kaskadenschaltung zweier Transistoren in Basisschaltung, deren Eingang der Gleichstrom zugeführt wird und an deren Ausgang erstens der Emitter eines dritten Transistors angeschlossen ist, dessen Basis der den Schalter steuernde Strom zugeführt ist, und zweitens die eine Elektrode einer Diode, an deren zweiter Elektrode der geschaltete Strom entnommen wird.
Der Schalter ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang der Kaskadenschaltung und die zweite Elektrode der Diode über je einen hohen Widerstand mit je einer konstanten Stromquelle verbunden sind.
An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden.
Fig. l zeigt einen erfindungsgemässen Schalter, Fig. 2 eine Weiterausbildung des Schalters, Fig. 3 die Anwendung mehrerer Schalter zum Aufbau eines Umschalters für kleine Gleichströme und Fig. 4 die Anwendung eines Schalters in einem Wechselrichter zum Umformen eines kleinen Gleichstromes.
Gemäss Fig. l enthält der Schalter die an sich bekannte Kaskadenschaltung der beiden Transistoren
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TlSilizium-Transistoren einen Wert von zirka 0,95 haben) liegt sehr nahe bei eins, ist im interessierenden Bereich weitgehend temperaturunabhängig und für Ströme oberhalb von etwa 0, 1 mA konstant. Der zu schaltende Gleichstrom im wird dem Eingang der Kaskadenschaltung, d. h. also dem Emitter des Transistors T zugeführt. Am Ausgang der Kaskadenschaltung, d. h. am Punkt a der Fig. l, liegt einer- seits der Transistor T3, anderseits die Last A in Serie zur Diode D. Die in der Figur angegebenen Po-
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der Transistor T3 gesperrt-sostrom im praktisch gleich ist, über die Diode in die Last A.
Die Betriebsspannung u2 für die Kaskadenschaltung stammt aus den beiden in Serie geschalteten Teilen der Stromquelle B. Ist der Transistor T leitend, so verbindet er den Ausgang der Kaskadenschaltung direkt mit dem niedrigeren Potential ut.
Die Last A und die Diode D werden daher stromlos ; der Ausgangsstrom der Kaskadenschaltung fliesst nun
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denschaltung beim Schalten bemerkbar.
Der Zustand des Transistors T wird in an sich bekannter Weise durch den Steuerstrom i. beeinflusst, welcher dessen Basis zugeführt wird. In der gezeigten Schaltung ist bei fehlendem Steuerstrom der Tran-
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Transistor T3 leitend, der Schalter also geöffnet (ausgeschaltet).
Im Anlaufgebiet der Transistoren ist die Stromverstärkung nicht konstant. Dadurch entsteht im Strombereich unterhalb etwa 0, 1 mA ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen Ausgangs- und Eingangsstrom des Schalters. Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke sieht nun vor, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, dass der Schalter eingangsseitig mit einem konstanten Zusatzstrom beaufschlagt wird, der ausgangsseitig wieder subtrahiert wird. Gemäss Fig. l sind zu diesem Zweck erfindungsgemäss der Eingang
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der Kaskadenschaltung und die zweite Elektrode der Diode über je einen hohen Widerstand R bzw. R mit je einer Stromquelle B bzw. Ba von passender Polarität verbunden.
Diese Stromquellen müssen von gu- ter Konstanz sein, damit der ausgangsseitig entnommene Zusatzstrom stets gleich dem eingangsseitig eingeführten Zusatzstrom ist. Es wird daher im allgemeinen eine Spannungsstabilisierung der Quellen
Be und Ba notwendig sein.
Eine solche Komplikation kann gemäss der in Fig. 2 gezeigten Weiterausbildung dadurch eliminiert werden, dass die beiden Stromquellen durch die beiden Teile e bzw. a des Spannungsteilers W gebil- det sind, an dessen Enden eine einzige Stromquelle Bv liegt. Spannungsänderungen dieser Quelle wirken sich gleichmässig auf den eingeführten und auf den subtrahierten Zusatzstrom aus. Zweckmässig liegen die
Zusatzströme im Bereich zwischen etwa 0, 1 mA und 1 mA;
Die Fig. 3 zeigt die Anwendung mehrerer Schalter der beschriebenen Art zum Aufbau eines Umschal- ters für kleine Gleichströme, wobei die erfindungsgemäss nach Fig. 1 oder 2 aufgebauten Schalter hier nur schematisch eingezeichnet sind.
Es sind als Beispiel ein Umschalter für drei Eingangsströme iel, ij,. im3 gezeigt, von denen jeweils einer, beispielsweise in zyklischer Reihenfolge, an eine Übertragungs- leitung oder an eine Modulationseinrichtung M durchgeschaltet ist. Hiezu sind die Ausgänge der drei Schalter S,S,S zueinander parallel geschaltet und mit der Einrichtung M verbunden. Mit T ist ein
Generator bezeichnet, der die Steuerströme für die einzelnen Schalter erzeugt. Zwischen den Klemmen 1, 2, 3 einerseits und der Klemme 0 anderseits fliessen normalerweise Ströme ; die drei Schalter sind also normalerweise gesperrt. Jeweils einer dieser Ströme wird, beispielsweise in zyklischer Folge, unterbrochen, wodurch der zugeordnete Schalter geschlossen wird.
Die Fig. 4 zeigt die Anwendung eines Schalters der beschriebenen Art in einem Wechselrichter zum Umformen des kleinen Gleichstromes im in eine der Last L zuzuführende Wechselspannung, deren Amplitude proportional zur Grösse des Gleichstromes ist. Der Schalter wirkt als Zerhacker. Zu diesem Zweck wird der Transistor T periodisch durch eine im Generator G erzeugte Folge von Rechteckimpulsen gesperrt und entsperrt. In der Primärwicklung des Transformators F fliesst also der zerhackte Eingangsstrom im ; an der Sekundärwicklung erscheint die gewünschte Wechselspannung. Selbstverständlich kann auch ein Schalter in der Weiterausbildung nach Fig. 2 mit Vorteil verwender werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schalter für kleine Gleichströme, der durch einen Steuerstrom betätigt wird und der eine Kaskadenschaltung zweier Transistoren in Basisschaltung enthält, deren Eingang der Gleichstrom zugeführt wird und an deren Ausgang erstens der Emitter eines dritten Transistors angeschlossen ist, dessen Basis der den Schalter steuernde Strom zugeführt ist, und zweitens die eine Elektrode einer Diode, an deren zweiter Elektrode eine vom geschalteten Strom durchflossene Last angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang der Kaskadenschaltung und die zweite Elektrode der Diode über je einen hohen Widerstand mit je einer konstanten Stromquelle verbunden sind.