DE1021487B - Transistorschaltung zur Steuerung einer Glimmentladungsroehre - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die zur Zeit gebräuchlichen Transistorschaltungen, insbesondere mit Flächentransistoren, benötigen nur relativ niedrige Betriebsspannungen. Die zudem meist geringen Ausgangsleistungen solcher Transistorschaltungen reichen im allgemeinen nicht aus, um die gegenwärtig bekannten und gebräuchlichen Signalvorrichtungen, z. B. Röhren, Glimmlampen usw., zu betreiben. Besonders fühlbar ist dieser Mangel bei der Anzeige des EIN- oder AUS-Zustandes von in Kippschaltungen angeordneten Transistoren.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung bekanntgeworden, bei der eine Glimmlampe in Serie mit einer Batterie, die eine zur Zündung der Glimmlampe genügende Spannung aufweist, an den Kollektor eines zu überwachenden Transistors derart angeschlossen ist, daß die Glimmlampe beim EIN-Zustand des Transistors aufleuchtet.

Die erfindungsgemäße Anordnung bewirkt ein Aufleuchten der mit dem Kollektor verbundenen Glimmlampe in Übereinstimmung mit dem AUS-Zustand des Transistors. Ausgehend von einer Steuerschaltung, bei der die Ausgangselektrode des Transistors an zwei Schaltungszweige angeschlossen ist, von denen der eine aus einem Belastungswiderstand und einer Batterie besteht, während der zweite eine Glimmentladungsröhre und eine zweite Batterie enthält, sind erfindungsgemäß die Batterien der Zweige so geschaltet, daß ihr Potential in Reihe an der Glimmentladungsröhre liegt, ihr Gesamtpotential größer ist als die Zündspannung der Röhre und der Spannungsabfall am Lastwiderstand im leitenden Zustand des Transistors ausreicht, um das Potential an der Röhre unter deren Löschspannung abzusenken. Diese Schaltungsanordnung hat gegenüber der bekannten Anordnung weiterhin den Vorteil, daß erst die Summe der mit dem Kollektor und der Glimmlampe in Reihe liegenden Batteriespannungen die Zündspannung überschreiten muß.

In der einen Ausführung der Erfindung ist der Transistor zur Speisung der Anzeigelampe mit dem Ausgang eines Transistortriggerkreises über einen Strombegrenzungswiderstand gekoppelt.

In einer anderen Ausführung der Erfindung ist der Transistor zur Speisung der Anzeigelampe direkt mit der Ausgangselektrode eines Transistortriggerkreises gekoppelt, und an die dritte Elektrode des Transistors wird ein Begrenzerpotential gelegt, das wirksam das Potential an der Ausgangselektrode des Triggertransistors begrenzt, wenn der Trigger AUS ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen.

Fig. 1 ist das Schaltschema eines derartigen Anzeigekreises :

Transistorschaltung zur Steuerung einer Glimmentladungsröhre

Anmelder:

IBM Deutschland Internationale

Büro-Maschinen Gesellschaft m.b.H.,

Sindelfingen (Württ), Böblinger Allee 49

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 30. September 1S64

Robert Athanasius Henle, Hyde Park, N. Y.,

und Joseph Carl Logue, Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

Fig. 2 ist das Schaltschema einer Abwandlung der Schaltung von Fig. 1;

Fig. 3 ist das Schaltschema einer anderen Ausführung der Erfindung;

Fig. 3 a ist ein teilweises Schaltschema, das andere Abarten der Schaltung von Fig. 3 zeigt;

Fig. 4, 4 a, 5, 6 und 7 sind Schaltschemata, die weitere Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen.

Fig. 1 zeigt einen Transistorkreis zur Speisung einer Anzeigelampe, der einen PNP-Flächentransistor 1 mit dem Emitter 1 e, der Basis 1 b und dem Kollektor 1 c enthält. Zwischen dem Kollektor 1 c und einer Erdleitung 2 befindet sich ein Belastungskreis, bestehend aus einem Lastwiderstand 3 und einer Belastungsspeisebatterie 4. Zwischen dem Emitter 1 e und der Erdleitung 2 liegt ein Vorspannungskreis, bestehend aus einem Widerstand 5 und einer Batterie 6. Zwischen der Basis 1 b und der Erdleitung 2 befindet sich eine Batterie 7.

Der Emitter Ie ist über einen Kopplungswiderstand 8 an den Ausgangskreis eines Transistortriggerkreises 9 angeschlossen. Der Typ des Transistortriggerkreises ist in bezug "auf die Erfindung unwichtig.

709 846/382

Gemäß Fig. 1 umfaßt der Triggerkreis 9 einen PNP-Flächentransistor 10 mit dem Emitter 10 e, der Basis 10 b und dem Kollektor 10 c. Der Emitter 10 c ist geerdet. Der Kollektor 10 c ist über einen Lastwiderstand 11 und eine Batterie 12 geerdet. Eine, Neonglimmlampe 13 ist in Reihe mit einer Batterie 14 zwischen den Kollektor 1 c und die Erde geschaltet.

Wenn der Transistor 10 in dem Triggerkreis 9 AUS ist, hat der Emitter 1 e im wesentlichen das Potential

den Transistor 1 EIN-schaltet. Nun fließt Strom vom Kollektor Ic über den Widerstand 3, wodurch das Potential an den Klemmen der Röhre 13 gesenkt und diese gelöscht wird.

In der EIN-Schaltung des Transistors 10 wird sein Kollektor 1Or positiv, und dieses positive Potential wird zur Basis Ib übertragen, wo es bewirkt, daß der Transistor 1 AUS-geschaltet wird. Dadurch wird der Spannungsabfall am Widerstand 3 verkleinert, und

des Kollektors 10c, welcher nun etwa das Potential io das Potential an der Klemme der Röhre 13 reicht aus.

um eine Entladung einzuleiten und die Röhre zu zünden.

Die Schaltung von Fig. 3 ist zur \^erwendung mit Transistortriggerkreisen der Art bestimmt, bei welchen

Batterien unterstützen einander in dieser Reihenschaltung. Die Summe der Potentiale der Batterien 4 und 14 ist größer als die Durchschlag- oder Zündspannung der Röhre 13, so daß diese gezündet wird.

Wenn nun angenommen wird, daß der Triggerkreis 9 in seinen EIN-Zustand schaltet, so daß ein beträchtlicher Strom durch Widerstand 11 und Batterie 12 fließt, so wird dadurch das Potential des KoI-

der negativen Klemme der Batterie 12 besitzt, so daß der Emitter Ie in bezug auf die Basis Ib negativ ist. Der Transistor 1 ist nun AUS, und es fließt kein Strom durch den Kollektor 1 c.

Die Röhre 13 liegt in Reihe mit dem Widerstand 3 15 ein Begrenzerkreis an die Ausgangselektrode ange- und den Batterien 4 und 14. Die Potentiale dieser schlossen ist oder welche mit einem an die Ausgangselektrode angeschlossenen Begrenzerkreis betrieben werden können. In der vorliegenden Schaltung führt der Transistor zur Speisung der Anzeigeröhre die 20 Funktion eines Begrenzers zusätzlich zu derjenigen der Betätigung der Signalröhre aus.

Die Schaltung von Fig. 3 umfaßt einen NPN-T ransistor 15 mit dem Emitter 15 e, der Basis 15 b und dem Kollektor 15 c. Die Basis ist über eine Batterie 16 an lektorslOc in positiver Richtung verschoben, und 25 die Erdleitung angeschlossen. Der Kollektor 15 c ist diese Veränderung wird durch den Widerstand 8 zum über einen Lastwiderstand 18 und eine Batterie 19 geEmitter 1 e des Transistors 1 übertragen, läßt den erdet und ist außerdem über eine Neonglimmröhre 27 Emitter Ic positiv werden gegenüber der Basis Ib, und eine Batterie 28 geerdet. Der Emitter 15c ist schaltet den Transistor 1 EIN und schickt einen be- direkt an eine Ausgangsklemme eines Triggerkreises trächtlichen Strom durch den Kollektor Ic, den Last- 30 20 angeschlossen. Der Triggerkreis 20 umfaßt einen widerstand 3 und die Batterie 4. Dieser Strom erzeugt PNP-Flächentransistor 21 mit dem Emitter 21 e, der einen Spannungsabfall am Widerstand 3. wodurch das Basis 21 b und der Kollektorelektrode 21 c, die über an den Klemmen der Röhre 13 verfügbare Potential einen Lastwiderstand 22 und eine Batterie 23 geerdet herabgesetzt wird. Der Wert des Widerstandes 3 wird ist. Das Potential der Batterie 23 muß unbedingt so gewählt, daß dieser Spannungsabfall ausreicht, um 35 größer als das der Batterie 16 sein, das Potential an der Röhre 13 unter die Löschspan- Wenn der Transistor 21 des Triggers 20 AUS ist,

nung der Röhre zu reduzieren, und die Röhre wird hat die Kollektorelektrode 21c die Neigung, auf das gelöscht. Potential der negativen Klemme der Batterie 23 ab-

Man sieht daher, daß die Röhre 13 den Zustand des zusinken, wird aber auf dem Potential der negativen Triggerkreises 9 anzeigt. Wenn die Röhre 13 ge- 40 Klemme der Batterie 16 gehalten, da die Impedanz des zündet ist, ist der Transistor 10 AUS, und wenn die Transistors 15 zwischen der Basis 15 6 und dem Röhre gelöscht ist, ist der Transistor EIN. Emitter 15 e dann sehr niedrig ist. Die Transistor 15

Der Widerstand 8 in dem Stromkreis von Fig. 1 ist nun EIN, da sein Emitter in bezug auf die Basis muß nach folgenden Gesichtspunkten ausgewählt wer- negativ ist, und es fließt ein beträchtlicher Strom vom den: Er muß einen genügend hohen Widerstandswert 45 Kollektor 15c durch den Lastwiderstand 18 und die haben, damit er den Transistor 10 nicht unnötig be- Batterie 19. Der Spannungsabfall am Widerstand 18

lastet, und er muß einen genügend niedrigen Wert haben, um einen ausreichenden Strom durch den Emitter 1 e fließen zu lassen, so daß ein beträchtlicher Strom vom Kollektor 1 c abgegeben wird.

Für die Schaltung in Fig. 1 sind die Kenndaten der Röhre 13 nicht kritisch. Die Röhre 13 braucht nur eine Löschspannung zu haben, die höher ist als die vorhandene Klemmspannung, wenn der Transistor

reicht aus, um das Potential an den Klemmen der Röhre 27 unter die Löschspannung dieser Röhre zu senken, und diese wird gelöscht.

Bei EIN-Schaltung des Transistors 21 ändert sich das Potential der Elektrode21c in positiver Richtung. Diese Veränderung wird zum Emitter 15 e übertragen, wodurch der Transistor 15 AL^TS-geschaltet und der Stromfluß durch den Widerstand 18 auf einen Wert

EIN ist. Die Röhre 13 kann jede beliebige Zündspan- 55 reduziert wird, bei dem das Potential, das den Klemnung haben, und zwar wird die benötigte Spannung men der Röhre 27 zugeführt wird, größer als ihre durch entsprechende Auswahl des Potentials der Bat- Zündspannung ist, so daß die Röhre aufleuchtet, terie 14 zugeführt. Wenn der Transistor 1 Aus- Bei EIN-Schaltung des Transistors 21 kann es sein,

schaltet, sinkt das Potential an seiner Steuerelektrode daß im Basis-P-Teil des Transistors 15 eine aus-Ic in Richtung des Potentials der negativen Klemme 60 reichende Anzahl von Minoritätsträgern, d.h. Elekder Batterie 4l, bis das Potential an der Röhre 13 die tronen, gespeichert ist, so daß die Impedanz zwischen Zündspannung erreicht. dem Emitter 15 c und der Basis 15 c? für kurze Zeit

In Fig. 2 ist der Transistor 1 anders angeordnet. verkleinert wird, bis genügend Strom durch den Tran- und zwar verwendet man den Basiseingang an Stelle sistor fließt, um die meisten dieser Elektronen mit des Emittereingangs. Die Schaltelemente in Fig. 2 65 Löchern zu rekombinieren. Daher kann es vorkommen, entsprechen denen in Fig. 1 und haben die gleichen daß der Transistor 15 eine momentane schwere Be-Bezugszahlen erhalten. lastung für den Transistor 21 darstellt, welche uner-

Wenn der Transistor 10 AUS ist, hat sein Kollek- wünscht ist. Diese momentane schwere Belastung tor 10 c sein am stärksten negatives Potential, und kann verhindert werden, indem eine Diode 24 in Reihe dieses Potential wird zur Basis Ib übertragen, wo es 70 mit dem Emitter 15c geschaltet wird, wie Fig. 3a

zeigt. Die Diode 24 hat im wesentlichen keine Wirkung auf die Arbeitsweise der Schaltung, wenn der Transistor 15 EIN ist, und verhindert eine zu starke Belastung des Transistors 21 infolge der Speicherung von Minoritätsträgern im Transistor 15.

Fig. 4 ist eine Abwandlung der Schaltung von Fig. 3, wo ein PNP-Transistor 25 an Stelle des NPN-Transi stors 15 von Fig. 3 verwendet wird. Der Transistor 25 ist mit Basiseingang anstatt mit Emittereingang von Fig. 3 verwendet worden.

Wenn der Transistor 21 AUS ist, hat sein Kollektor 21 c seinen am stärksten negativen Wert. Der Kollektor 21 c neigt dazu, auf das Potential der negativen Klemme der Batterie 23 abzusinken, das negativer als die Minusklemme der Batterie 16 ist. Wenn das Potential des Kollektors 21 c negativer als die Minusklemme der Batterie 16 wird, fließt Strom vom Emitter 25 e durch die Basis 25 b, wodurch der Kollektor 21 c auf dem Potential der negativen Klemme der Batterie 16 gehalten wird. Nun ist der Transistor 25 leitend. Der vom Kollektor 25 c aus fließende Strom erzeugt einen Spannungsabfall an dem Widerstand 18, der ausreicht, das Potential an den Klemmen der Röhre 27 zu senken und sie abzuschalten.

Bei EIN-Schaltung des Transistors 21 wird sein Kollektor 21 c positiv. Dieses positive Potential wird zu der Basis 25 b übertragen, wo es bewirkt, daß der Transistor 25 AUS-schaltet. Der Spannungsabfall am Widerstand 18 wird nun genügend verkleinert, so daß die Röhre 27 EIN-geschaltet wird.

Fig. 4 a zeigt die Verwendung einer Diode 26 in Reihe mit der Basis des Transistors 25, um eine zu starke Belastung des Triggerkreises 20 durch Speicherung von Minoritätsträgern im Transistor 25 zu verhindern. Diese Anordnung und ihre Arbeitsweise entsprechen der Diode 24 in Fig. 3 a, und daher erübrigt sich eine weitere Besprechung.

Die Fig. 5 und 6 zeigen andere Ausführungsformen der Schaltung von Fig. 1 und 2, welche sich zur Verwendung eines NPN-Flächentransistors 30 an Stelle des PNP-Flächentransistors 1 von Fig. 1 und 2 eignen. Die Unterschiede zwischen den Schaltungen von Fig. 5 und 6 und denen von Fig. 1 und 2 sind einem Transistorfachmann leicht erkenntlich beim Übergang von einem Transistortyp zum anderen. Genauer ausgedrückt: es werden die Polaritäten der Batterien 4., 6 und 14 in Fig. 5 und 6 gegenüber den in Fig. 1 und 2 angegebenen Polaritäten umgekehrt. Außerdem ist die Vorspannungsbatterie 7 von Fig. 1 in der Schaltung von Fig. 5 weggefallen. Diese Vorspannungsbatterie liegt jetzt in der Schaltung von Fig. 6, ist jedoch in der Schaltung von Fig. 2 nicht verwendet worden.

Die Arbeitsweise der Schaltungen von Fig. 5 und 6 entspricht der der Schaltungen von Fig. 1 und 2, und daher wird sie hier nicht beschrieben.

Fig. 7 zeigt eine Abart der Schaltung von Fig. 3, in welcher zwei Neonglimmröhren 27 von dem gleichen Transistorkreis gesteuert werden. Bei Verwendung von zwei Röhren in dieser Weise müssen zwei Widerstände 31 hinzugefügt werden, von denen je einer mit jeder der beiden Glimmröhren 27 in Reihe liegt. Diese Widerstände sollen sicherstellen, daß bei Einschaltung einer Röhre das Potential des Kollektors 15 genügend positiv bleibt, so daß das Potential an der zweiten Neonröhre größer als ihre Zündspannung bleibt, wodurch garantiert wird, daß beide Röhren eingeschaltet werden, selbst wenn die eine etwas schneller als die andere zündet.

Auf diese Weise kann jede beliebige Anzahl von Neonröhren benutzt werden. Es muß jeweils nur ein Widerstand in Reihe zu jeder Neonröhre hinzugefügt werden, und die Widerstände müssen so gewählt werden, daß beim Zünden aller Röhren, mit Ausnahme einer einzigen, an der nicht gezündeten Röhre ein Potential liegt, das größer als ihre Zündspannung ist.

Zusätzliche Röhren können in die Schaltungen von Fig. 1, 2 und 4 bis 6 in ähnlicher Weise eingefügt werden, wie die Röhre 27 in die Schaltung von Fig. 3 eingefügt worden ist, um die Schaltung von Fig. 7 zu ergeben.

Die nachstehende Tabelle zeigt als Beispiel bestimmte Werte für die Potentiale der verschiedenen Batterien und für die Werte der einzelnen Widerstände und Kondensatoren in erfolgreich erprobten Schaltungen. In manchen Fällen sind diese Werte schon in der Zeichnung enthalten. Sie dienen aber nur als Beispiele und beschränken die Erfindung in keiner Weise. Von den Dioden kann angenommen werden, daß sie keine Impedanz in der Durchlaß- und eine unendlich große Impedanz in der Sperrichtung haben.

Widerstand 3 125 Kiloohm

Batterie 4 45 Volt

Widerstand 5 390 Kiloohm

Batterie 6 ., 45 Volt

Batterie 7 5 Volt

Widerstand 8 8,1 Kiloohm

Widerstand 11 1 Kiloohm

Batterie 12 5 Volt

Röhre 13 Neonanzeiger-Zündspannung

von 75 Volt, Löschspannung

von 55 Volt

Batterie 14 45 Volt

Batterie 16 5 Volt

Widerstand 18 39 Kiloohm

Batterie 19 45 Volt

Widerstand 22 3 Kiloohm

Batterie 23 15 Volt

Röhre 27 s. Röhre 13

Batterie 28 45 Volt

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Transistorschaltung zur Steuerung einer Glimmentladungsröhre, bei der die Ausgangselektrode des Transistors an zwei Schaltungszweige angeschlossen ist, von denen der eine aus einem Belastungswiderstand und einer Batterie besteht, während der zweite eine Glimmentladungsröhre und eine zweite Batterie enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterien der Zweige so geschaltet sind, daß ihr Potential in Reihe an der Glimmentladungsröhre liegt, ihr Gesamtpotential größer ist als die Zündspannung der Röhre und der Spannungsabfall am Lastwiderstand im leitenden Zustand des Transistors ausreicht, um das Potential an der Röhre unter deren Löschspannungen abzusenken.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangselektrode des Transistors an die Ausgangselektrode eines Triggerkreises so angeschlossen ist, daß der Zustand der Röhre den Zustand des Triggerkreises anzeigt und ein Begrenzermittel für den Triggerausgang an die dritte Elektrode des Transistors angeschlossen ist.

3. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode in Reihe

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zwischen dem Triggerausgang und der einen Eingangselektrode eingeschaltet ist.

4. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangselektrode des Transistors an den Ausgang eines Triggers

über einen Strombegrenzungswiderstand angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 644 897.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen