DE1066615B - Transistor-Torschaltung mit induktiver Belastung - Google Patents

Description

~L.Z

Die Erfindung betrifft eine Torschaltung mit einem Transistor, über dem' am Kollektor in der Sperrichtung angelegte Impulse in Abhängigkeit eines der Basis zugeführten Steuersignais Stromimpulse durch eine im Emitterkreis geschaltete Belastung erzeugen oder nicht. .· .' ' '

• Eine derartige Schaltung bietet den Vorteil, daß der. Transistor als impulsgespeister Emitterverstärker mit kleiner Ausgangsimpedanz und großer Basiseingangsimpedanz wirkt. Sie ist deshalb besonders vorteilhaft und wird mit einer" ohmschen oder kapazitiven Belastung sehr oft verwendet. Sie wäre auch besonders vorteilhaft für die- Steuerung von magnetischen Gedächtniselementen, da diese Steuerung mit Hilfe von Wicklungen mit einer beschränkten Anzahl Windungen geschieht und deshalb ansehnliche Ströme erheischt. Leider bilden diese Wicklungen induktive Belastungen, über die die Vorderflanke, des Kollektorspeiseimpulses eine scharfe Gegenspannungsspitze erzeugt, wodurch der Emitter des Transistors in bezug auf seine Basis unter Umständen in die Sperrichtung polarisiert werden kann, so. daß der Transistor trotz der Anwesenheit eines vorwärts gerichteten Basissteuersignals unmittelbar wieder gesperrt wird.

Eine auf der Hand liegende Lösung dieser Schwierigkeit besteht darin, die Amplitude des der Basis zugeführten Signals ■ größer zu wählen als die Amplitude der über der Belastung durch die Stromimpulse erzeugten Gegenspannungsimpulse. Dadurch wird jedoch die maximal zulässige Transistorverlustleistung sehr rasch überschritten, so daß diese Lösung meistens nicht anwendbar ist und /oder zur Verwendung von verhältnismäßig. langsamen Transistoren, mit hoher Verlustleistung führt, wobei die Steuerung selbst auch .eine ansehnliche Leistung erfordert. ■

Die Erfindung hat zum Ziel, diesen Nachteil des impulsgespeisten Emitterverstärkers zu beheben, uni dessen Verwendung in Verbindung mit einer induktiven Belastung zu erleichtern oder sogar in manchen Fällen überhaupt möglich, zu machen. ■

Die Transistor-Torschaltung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Amplitude des der Basis in der Durchlaßrichtung zugeführten Steuersignals, die bedeutend kleiner ist als'die'Amplitude der über der Belastung durch die Stromimpulse verhältnismäßig kurzen Gegenspannungsimpulse, der durch dieses. Steuersignal erzeugte Basisstrom derart größer ist.als der dem .Sättigungswert des Kollektorstromes entsprechende Wert, daß durch das Steuersignal ein Überfluß von freien Ladungsträgern in der Basiszone des ■ Transistors erzeugt wird, welche ein vorübergehendes Sperren des Traneistors durch den darauffolgenden erwähnten Gegenspannungsimpuls verhindern. . - ■ - . - - . - ■ - ' . · . <

Transistor -Torschaltung
mit induktiver Belastung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilarnpenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg !,Mönckebergstr. 7

Johannes Arnoldus Samwel, Eindhoven (Niederlande), ist als Erfinder genannt worden

Wie schon erwähnt, ist die Schaltung nach der Erfindung für die Steuerung rn,agrieti&cher„ Gedächtniselemente besonders ; gut·" geeignet. Solch eine^ma^ ' gnetische Speichervorrichtung, ζ. B. eine magnetische Trommel, bildende Elemente werden meistens mit Hilfe von sogenannten- Matrizen geschrieben und/oder abgelesen, wodurch bei jedem Impuls einer Reihe von sogenannten' Taktimpulsen eine bestimmte Schreibe- oder ·Ablesewicklung, z.B. die Wicklung eines bestimmten' magnetischen Schreibe kopfes mittels einer Kaskade von Schaltelementen gey wählt wird. \ ^Λ - ;.' '■ -■ ' - > ",

Zum Schreiben muß dann ein magnetisierender Stromimpuls über die zwei Schaltelemente durch die gewählte Schreibewicklung geschickt werden, wobei ein Gegenspannungsimpuls über der'Schireibewicklung entwickelt wird. Die Torschaltung nach der Erfindung ist in solchen Kaskaden von Schaltelementen'besoh- -:, ders gut geeignet. Iü einer Kaskade von zwei Sehaltelementen ergibt sich damit noch der Vorteil, daß die Elemente jeder Reihenkombinatioii 'von izwejh Schaltelementen durch Transistoren desselben Leitungstyps gebildet sein können, indem-einer der Transistoren· als mit Kollektorimpulsen gespeister · Emitter verstärker" und der andere mit geerdetem Emitter-geschaltet'ist. Die Erfindung wird -an-Hand der Zeichnung näher erläutert, worin ■ ^:..;.:t ":..'· uv*' ·';;·:^: ""·':■ ' '. '■''..■ ':■'. Fig. 1 das .: Prmzipschaitbild eines ""Teiles einer , Matrize mit Torschaltungen .nach "der Erfindung ist; Fig. 2 ist das Schaltbild der Reihenkombination zweier Schaltelemente, dieser ,Matrize,-und ' .

Fig. 3 veranschaulicht Strom-und-Spannungs-Zeit-■ Diagramme .an verschiedenen Punkten dieser Reihenkombination. ; '·. ". vv j'"i^ V ';<;:! Λ7" * ■' '' ''.'.'..:■ *

909 637/276

Die Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild. eines Teiles einer Matrize zur Wahl eines Schreibkopfes aus einer Anzahl Schreibköpfe 111, 112 ... 121, 122 . . ·, 131, 132'.... Diese Schreibköpfe werden z. B. benutzt, um eine Information in der Form eines magnetischen Zustandes eines bestimmten Teiles einer magnetischen Trommel aufzuzeichnen. Dazu muß durch den gewählten Schreibkopf ein Aufzeichnungsimpuls geschickt werden. Die^: Schreibköpfe werden mittels

zweier kreuzweise angeordneter Reihen von Schalt- io auf den Widerstand 213.

Wie ersichtlich, soll der Schreibspule 132 ein Stromimpuls von 150 mA zugeführt werden, die Amplitude der Steuerimpulse beträgt 10 V (+15V nach +-SV), und der Basisstrom des Transistors 13 5 erreicht einen Wert von 6 mA, der sich aus der Spannungsdifferenz zwischen Emitter (+12,5V) und Steuerpunkt (+5 V) und aus dem Wert des Widerstandes 213 ergibt. Der Eigenwiderstand der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 13 ist klein in bezug

elementen gewählt. Diese Schaltelemente sind Transistoren des P-N-P-Typs, wobei, nach der Erfindung die Tranisistoren 1, 2, 3... der einen Reihe als .Emitterverstärker mit Kollektorspeisung geschaltet

Der durch den Transistor 22 verstärkte Steuerimpuls Ib 2, zugeführt an die Basiselektrode des Transistors 2, ist in der fünften Zeile der Fig. 3 dargestellt. Der Basisstrom des Transistors 2 erreicht

sind, während die Transistoren 11, 12, 13 usw. der 15 schnell einen Wert von 20 mA, so daß dieser Transianderen Reihe mit geerdetem Emitter geschaltet sind. stör stark gesättigt ist. Im Augenblick des Eintreffens Alle Transistoren werden basisgesteuert. Der Schreibkopf 132 wird z. B. dadurch gewählt, daß die Transi-

stören 13 und 2 durch Anlegen eines negativen Im-

des negativen Impulses an die Kollektorelektrode des Transistors 2 sind beide Transistoren 2 und 13 stark leitend. Die Diode 132' ist in bezug auf diesen Strompulses an ihre bezüglichen Basiselektroden leitend ge- 20 impuls in der Durchlaßrichtung geschaltet, so daß die macht werden, so daß ein negativer Impuls, welcher Vorderflanke des Stromimpulses Ic2 ungehindert an gleichzeitig an die Kollektorelektroden aller Transi- den Klemmen der eine induktive Belastung bildenden stören 1,-2, 3 usw. der ersten Reihe angelegt wird, Schreibspule 132 wirksam ist;¹ Durch diese Vorderüber die Kollektor-Emitter-Strecken der Transi- flanke wird dementsprechend eine scharfe und hohe stören 2 und 13 durch die Spule 132 und eine damit 25 Gegenspannungsspitze über dieser Spule erzeugt, in Reihe geschaltete Diode 132' fließt. ■■■:-■ Diese Spitze ist in der vierten Zeile (Vc2) der Fig. 3

Die Fig. 2 zeigt das vollständige Schaltbild der dargestellt und erreicht bei einer Induktivität der Reihenkombination der Transistoren 2 und 13 und Spule 132 von 0,2 mH einen Wert von etwa der Schreibspule 132 mit der Diode 132'. Der Transi- 35 V. Dadurch wird der Emitter des Transistors 2 stör 13 wird direkt durch eine Quelle negativer Im- 30 vorübergehend stark negativ in bezug auf dessen pulse gesteuert, die über einen Widerstand 213 von Basiselektrode, so daß dieser Transistor wieder gez. B. l,2kOhm an seine Basis angeschlossen ist. Sein sperrt würde, falls seine Basiszone nicht einen ÜberEmitter liegt an einem Punkt festen Potentials von fluß von freien Ladungsträgern enthalten würde. Dank z. B. +12,5 V, und das Potential des Ausganges der dieses Überflusses von freien Ladungsträgern yerur-Steuerimpulsquelle schwankt zwischen +15 V, wobei 35 sacht das zeitweise Wiederunterbrechen des Basisder Transistor 13 gesperrt ist, und +5V, wobei ein ■ stromes des Transitors 2 keine Unterbrechung des Strom von etwa 6 mA zwischen der Emitter und der Stromimpulses durch die in Reihe geschalteten Transi-Basiselektrode des Transistors 13 und über den Wider- stören 2 und 13 durch die Schreibspule 132 und ihre stand'213 fließt. Der Transistor 13 ist derart gewählt, Diode 132', Diese.zeitweise Unterbrechung ist in der daß er bei einem Basisstrom von SmA bereits gesät- 40 fünften Zeile der Fig. 3 ersichtlich, und der Stromtigt ist. · impuls/132 durch die Spule 132 ist in der letzten

Der Transistor 2 ist von der gleichen Art wie der Zeile dieser Figur dargestellt. Während der negativen Transistor 13. Nach der Erfindung wird jedoch seiner Spannungsspitze am Emitter des Transistors 2 wird Basiselektrode ein Steuerstrom von mindestens 20 mA der Strom für den Impuls durch die Schreibspule 132 zugeführt, so daß dieser Transistor sehr stark ge- 45 einfach aus der Reserve von freien Ladungsträgern sättigt ist und daß ein Überfluß von freien Ladungs- : der Basiszone des Transistors 2 geschöpft, trägern in seiner Basiszone aufgespeichert wird. Zu Am Ende des Stromimpulses Ic 2, zugeführt an dem

diesem Zweck wird dieser Transistor über einen Kollektor des Transistors 2, verursacht die. HinterSteuer transistor 22 gesteuert.. Der Transistor 22 ist flanke dieses Impulses eine scharfe positive Spanbasisgesteuert wie der Transistor 13, jedoch über einen 50 nungsspitze am Emitter des Transistors 2, nämlich Widerstand 27 von 3,3 kOhm. Sein Kollektor ist ge- durch plötzliche Unterbrechung des Stromes durch die erdet über einen Widerstand von 390 0hm, und sein Schreibspule 132. Diese scharfe positive Spitze könnte Emitter speist die Basiselektrode des Transistors 2 auch nach dem Ende des Kpllektorstromimpulses über einen Widerstand 23 von 220 Ohm und eine dia- über die Emitter-Basis-Strecke und die Steuermit in Reihe geschaltete Induktivität 25, welche durch 55 impulsquelle geführt werden, und dadurch verkleinert eine in bezug auf den Emitterstrom des Transistors werden, was die Flankensteilheit des Stromimpulses 22 in der Sperrichtung geschaltete Diode 26 über- und den Nutzeffekt der Schreibeinrichtung verbrückt ist. schlechtem würde. Die scharfe und starke Basisstrom-Die Fig. 3 zeigt Strom und Spannungs-Zeit-Dia- spitze (in der fünften Zeile der YIg. 3 gestrichelt d&r- ^ gramme an verschiedenen Punkten der Reihenkombi- 60 gestellt) wird jedoch durch die Induktivität 25 unter-/ nation der Fig. 2. Die erste Zeile dieser Figur zeigt drückt und kann auch in dieser Induktivität keine einen negativen Stromimpuls Jc2, angelegt an die Gegenspannungsspitze erzeugen, da die Induktivität KoHektorelektrode des Transistors 2. Die zweite Zeile durch die Diode 26 stark gedämpft ist. · Die Hinterzeigt einen Wählimpuls Vb 13-Vb 22, welcher gleich- flanke des Impulses durch die Schreibspule 132 wird zeitig über den Widerstand 213 an die Basiselektrode 65 dementsprechend sehr wenig verzerrt, des Transistors 13 und über den Widerstand 27 an Die Diode 132' und die entsprechenden Dioden der die Basiselektrode des Transistors 22 angelegt wird. verschiedenen Schreibspulen der Matrize, teilweise Die dritte Reihe zeigt den dadurch hervorgerufenen dargestellt in Fig. 1, entkoppeln die verschiedenen ; Stromimpuls Ib 13-/ b 22 -im Basis-Emitter-Kreis des· Schreibspulen einer vertikalen oder einer horizontalen 'ι Transistors 13 bzw. im Basiskreis des Transistors 22. 70 Reihe in bezug aufeinander, so daß die durch einen

Stromimpuls über einer Schreibspule erzeugten Spannungsimpulse keine Ströme durch die anderen Schreibspulen verursachen können.

Abgesehen von der dadurch entstehenden starken Verzerrung der Stromimpulse durch die Schreibspule 132 ist es zu beachten, daß beim zeitweisen Wiedersperren des Transistors 2 von Fig. 2 die Verlustleistung in diesem Transistor stark ansteigen würde und den maximal zulässigen Wert bald überschreiten könnte. Auch beim Steuern der Basiselektrode dieses Transistors mittels einer Spannung größerer Amplitude als die, die von der Gegenspannungsspitze über der induktiven Belastung berühren und an seinem Emitter wirksam wäre, würde die für den Transistor zulässige Grenze der Verlustleistung und/oder der Emitter-Basis-Spannung bald überschritten, sein.

Abgesehen von der beschriebenen Anwendung in einer Matrize oder in ähnlichen Einrichtungen, wobei die Erzeugung eines Stromimpulses durch eine induktive Belastung vom gleichzeitigen Auftreten zweier ao Wahl- oder Steuersignale abhängig gemacht werden muß, kann die Torschaltung nach der Erfindung in jedem Fall angewendet werden, in welchem eine induktive Belastung über einen als Emitterverstärker geschalteten Transistor mit Stromimpulsen gespeist werden soll. Die Emitterverstärkerschaltung ist dabei öfters sehr zweckmäßig infolge ihres geringen Eigenwiderstandes und ihre hohen Eingangswiderstandes.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Torschaltung mit einem Transistor, über dem am Kollektor in der Sperrichtung angelegte Impulse in Abhängigkeit eines der Basis zugeführten Steuersignals Stromimpulse durch eine im ' Emitterkreis geschaltete induktive Belastung erzeugen oder nicht, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Amplitude des der Basis in der Durchlaßrichtung zugeführten Steuersignals, die bedeutend kleiner ist als die Amplitude der über der Belastung durch die Stromimpulse erzeugten verhältnismäßig kurzen Gegenspannungsimpulse, der durch dieses Steuersignal erzeugte Basisstrom derart größer ist als der dem Sättigungswert des Kollektorstromes entsprechende Wert, daß durch das Steuersignal ein Überfluß von freien Ladungsträgern in der Basiszone des Transistors erzeugt wird, welche ein vorübergehendes Sperren des Transistors durch den darauffolgenden erwähnten Gegenspannungsimpuls verhindern.

2. Torschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal der Basis über einen Widerstand zugeführt wird, welcher den bei leitendem Transistor fließenden Basisstrom in der Hauptsache bestimmt.

3. Torschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiskreis eine Induktivität enthält, welche die Basisstromspitze, die die am Ende des Stromimpulses infolge der Belastung auftretende vorwärts gerichtete Emitterspannungsspitze hervorruft, mindestens teilweise unterdrückt.

4. Torschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisinduktivität durch eine damit parallel geschaltete, in bezug auf den vorwärts gerichteten Basisstrom in der Sperrichtung geschaltete Diode gedämpft ist.

5. Torschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Transistor von demselben Leitungstyp mit dem ersten derart in Reihe ge schaltet ist, daß die Erzeugung eines Stromimpulses durch die induktive Belastung vom gleichzeitigen Auftreten eines zweiten Steuersignals abhängig gemacht wird, und daß die induktive Belastung zwischen den Emitter des erst genannten Transistors und dem Kollektor de zweiten Transistors geschaltet ist.

6. Torschaltung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Emitter des zweiten Transi stors an einem Punkt festen Potentials liegt und das zweite Steuersignal seiner Basis zugeführ wird.

7. Torschaltung nach Anspruch 5 oder 6, wöbe verschiedene induktive Belastungen mit dem KoI lektor des zweiten Transistors und/oder mit den Emitter des ersten Transistors verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine in bezug auf di< am Kollektor des ersten Transistors angelegter Impulse in der Durchlaßrichtung geschaltete Diodi in Reihe mit jeder induktiven Belastung geschal tet ist, so daß die durch einen Stromimpuls übel einer induktiven Belastung erzeugten Spannungs spitzen keine Ströme durch die anderen induktivei Belastungen abgeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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