DE1075154B - Polarisiertes elektronisches Relais zur Umwandlung einer Stcuerspannung in Doppelstromzeichen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Für verschiedene Zwecke der elektrischen Nachrichtentechnik werden polarisierte Relais verwendet. Eine Anwendungsmöglichkeit derartiger Relais ist beispielsweise die Umwandlung von Einfachstrom- in Doppelstromzeichen für Telegrafie.

Da elektromechanische Relais Nachteile aufweisen — z. B. Kontaktprellungen, Trägheit u, ä. —r, sind bereits Schaltungen verwendet worden, die mit elektronischen Mitteln eine solche Umformung von Signalen ermöglichen. Für den angegebenen Zweck sind Gegentakt- oder Kippschaltungen mit gasgefüllten oder Vakuumröhren oder mit Transistoren bekannt.

Eine solche bekannte Anordnung besteht aus einer Reihenschaltung von zwei Vakuumröhren, die an eine Batterie mit Mittelanzapfung angeschlossen ist. Der Verbraucher ist an den Verbindungspunkt der Vakuumröhren und an die Mittelanzapfung der Batterie angeschlossen.

Die eine der in Serie geschalteten Vakuumröhren wird über eine weitere Röhre so gesteuert, daß jeweils eine der Röhren leitend ist, während die andere sperrt. Die Steuerimpulse werden der steuernden Röhre zugeführt. Für die richtige Arbeitsweise dieser Schaltung ist es erforderlich, daß zur Erzielung einer Ausgangsspannung bestimmter Polarität eine ähnlich geformte Steuerspannung am Eingang liegen muß. Bei Wegfall des Eingangsimpulses wird daher eine Umkehrung der Polarität der Ausgangsspannung erfolgen. Da keine Rückkopplung der Ausgangsspannung auf dem Eingang im Sinne des Erfindungsgegenstandes vorgesehen ist, ergibt sich der weitere Nachteil, daß bei geringer Flankensteilheit der Eingangsimpulse nur ein verhältnismäßig langsamer Übergang von dem einen Zustand in den anderen erfolgt, so daß auch die Ausgangsimpulse eine gewisse Verformung erfahren. Eine abgewandelte Anordnung arbeitet, durch eine Rückkopplung bedingt, bistabil. In. diesem Falle ist aber eine Vorstufe im Sinne der Erfindung nicht vorhanden, und daher kann ebenfalls die gewünschte Flankensteilheit nicht erzielt werden.

Die in der bekannten Anordnung verwendeten Vakuumröhren stellen außerdem, auch in leitendem Zustand, noch einen relativ hohen Widerstand dar, und die Anodenspannungen liegen wesentlich über dem von der Telegrafenbatterie gelieferten, für die Übertragung der Zeichen notwendigen Wert. Daher müssen bei der bekannten Schaltung dem Verbindungspunkt der beiden Röhren über besondere Begrenzerschaltungen, z. B. Dioden, HilfsSpannungen zugeführt werden, die den Amplitudenwerten der zu erzeugenden Doppelstromimpulse entsprechen. Eine weitere Hilf sspannung ist notwendig zur Erzeugung der Gittervorspannung der gesteuerten Röhre, da sonst das Gitterpotential dieser Röhre nicht negativ gegenüber dem Kathoden-Polarisiertes elektronisches Relais

zur Umwandlung einer Steuerspannung

in Doppelstromzeichen

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhaus en,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Wolfgang Stübei,

Gerlingen (Kr. Leonberg, Württ.),

und Dipl.-Ing. Peter Buck, Ditzingen (Württ.),

sind als Erfinder genannt worden

potential werden kann. Weiterhin wurde eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, bei der anstatt der Vakuumröhren Transistoren verwendet werden. Diese bistabile Schaltung, .die in ihrer Funktion etwa der des Erfindungsgegenstandes entspricht, ist aber erheblich aufwendiger als diese.

Diese Nachteile der bekannten Schaltungen werden gemäß der Erfindung vermieden. Bei einem polarisierten elektronischen Relais zur Umwandlung einer Steuerspannung in Doppelstromzeichen, bei dem zwei Transistoren in Reihe an eine Batterie mit Mittelabgriff angeschlossen und über einen zwischengeschalteten Widerstand derart miteinander gekoppelt sind, daß sie in Abhängigkeit von der Steuerspannung abwechselnd Strom führen, und bei dem die Ausgangsspannung zwischen den beiden Transistoren und dem Mittelabgriff der Batterie abgenommen wird, wird erfindungsgemäß der eine Transistor überfeinen weiteren Transistor gesteuert, und der gesteuerte und der steuernde Transistor haben entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp; dem Steuertransistor wird von einer Ausgangsklemme eine Mitkopplungsspannung zugeführt. Da für die Transistoren die von der Telegrafenbatterie gelieferte Spannung als Betriebsspannung ausreichend und der Widerstand des Transistors im leitenden Zustand sehr gering ist, kann die Reihenschaltung direkt der gegebenenfalls über Vorwiderstände an die Telegrafenbatterie angeschaltet werden, so daß sich eine besondere Stromquelle und Be-

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grenzerschaltungen erübrigen. Die Wahl der Leit- Einfügung des Transistors Ts 3, der vom n-p-n-Typ fähigkeitstypen des gesteuerten und des steuernden ist und eine Verstärkung der Eingangsspannung erTransistors ermöglicht eine Potentialverschiiebung der möglicht. Wegen der entgegengesetzten Leitfähigkeit Schaltspannung bzw. eine derartige Vorspannung, daß des Transistors Ts 1 erhält in dessen geöffnetem Zueine besondere Hilfssparmung für diesen Zweck 5 stand die Vorspannung für den Transistor Ts 2 einen entfällt. " für die Aussteuerung dieses Transistors geeigneten

Durch die Rückführung der Mitkopplungsspannung Wert. Der Transistor Ts 1 wird daher leitend, und die ergeben sich besonders kurze Umschaltzeiten, d. h. positive Spannung der Batterie liegt über die Widereine große Flankensteilheit; der Doppelstromzeichen, stände R 4, i?6 und den Widerstand der Emitter- und wie beim mechanischen Telegrafenrelais zwei io Kollektor-Strecke des Transistors an der Ausgangs-Ruhelagen. , klemme». Der Spannungsabfall an dem Widerstand

Nach einer Ausbildung.-, der Erfindung sind die R 6 bewirkt gleichzeitig eine Sperrung des Transistors

beiden in Reihe geschalteten Transistoren vom Ts2. Beim Absinken der Eingangsspannung unter

p-n-p-Typ, der Steuertransistor ist dementsprechend einen vorgegebenen Wert wird der Transistor Ts 3

vom n-p-n-Typ. 15 und damit auch der Transistor Ts 1 gesperrt. Dadurch

Wenn das elektronische Relais einen besonders entfällt die positive Sperrspannung für den Transistor kleinen Innenwiderstand haben soll, so muß insbe- Ts 2, und dieser wird leitend. Die Mitkopplungsspansondere der zwischen den beiden in Reihe liegenden nung, die über den Widerstand Rl zugeführt wird, Transistoren angeordnete Kopplungswiderstand mög- unterstützt diesen Vorgang. Damit liegt die negative liehst niederohmig sein. Da er andererseits aber in 20 Batteriespannung über den Widerstand R8 und die einer Richtung hochohmig sein muß, um einen Kurz- Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Ts2 an der Schluß der Steuerstrecke des einen Transistors in Ausgangsklemme a. Die Mitkopplung bewirkt eine dessen geöffnetem Zustand zu vermeiden, wird dieser sprungartige Potentialänderung zwischen den Aus-Widerstand gemäß einer weiteren Ausbildung der Er- gangsklemmen a, b in Abhängigkeit von der Eingangsfindung durch eine Diode oder die Reihenschaltung 25 spannung, so daß am Ausgang nahezu rechteckförmige einer Diode mit einem kleineren Widerstand ersetzt. Doppelstromzeichen entstehen.

Eine weitere Verminderung des Innenwiderstandes Wenn die Eingangssignale eine positive oder nega-

ergibt sich gemäß einer Ausbildung der Erfindung tive Gleichstromkomponente enthalten, so ist es zweck-

durch die Verwendung von Dioden oder einer Reihen- mäßig, den Eingangsklemmen von dem negativen

schaltung aus Dioden und entsprechend niedrigen 30 bzw. positiven Pol der Batterie eine Gegenspannung

Widerständen als Zuführungswiderstände für die Be- zuzuführen, so daß die zur Aussteuerung gelangenden

triebsspannungen der Transistoren. · Zeichen ein mittleres Potential erhalten und damit die

Die Steuerung des elektronischen Relais kann auch für die Umschaltung notwendigen Grenzwerte erreicht

über eine an sich bekannte Kippschaltung erfolgen. werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in 35 Wie in Fig. 2 dargestellt, kann diese Gegenspannung

den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele auch mit Hilfe eines Widerstandes R11 am Emitter

näher beschrieben. Es ist dargestellt in des Transistors Ts 3 erzeugt werden. Da sich der KoI-

Fig. 1 ein elektronisches Relais gemäß der Erfin- lektorstrom des Transistors bei Temperaturschwankun-

dung, " gen ändert, wird gemäß einer weiteren Ausbildung

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des elektro- 40 eine Kompensation dieser Kollektorstromänderungen

nischen Relais gemäß der Erfindung, vorgenommen. Die Emittervorspannung des Tran-

Fig. 3 ein elektronisches Relais, bei dem gemäß sistors TsS wird aus diesem Grunde an einem Spanweiterer Ausbildung der Erfindung in der Reihen- nungsteiler abgenommen, der einen temperaturabhänschaltung der Transistoren Dioden angeordnet sind. gigen Widerstand 7210, z. B. einen Heißleiter, enthält.

In Fig. 1 sind zwei Transistoren Ts 1 und Ts 2 dar- 45 Zur Beeinflussung seiner Kennlinie ist dem Widergestellt, die zusammen mit den Widerständen R4, R6 stand RIO ein weiterer Widerstand parallel ge- und R 8 in Reihe zwischen den positiven und den schaltet.

negativen Pol einer (nicht dargestellten) Telegrafen- Wenn der an die Klemmen a, b angeschlossene Ver-

batterie geschaltet sind. Die beiden Transistoren sind braucherwiderstand im wesentlichen induktiv ist, so

vom p-n-p-Typ. Der Emitter des Transistors Ts 1 ist 50 empfiehlt es sich, die hierdurch bei der Umschaltung

über den Widerstand i?4 mit dem positiven Pol der auftretenden induktiven Spannungsstöße durch einen

Batterie verbunden, während sein Kollektor über den Kondensator C zu vermindern.

Widerstand R 6 an den Emitter des Transistors Ts 2 Der spannungsabhängige Widerstand R14 dient in

und an die Ausgangsklemmen angeschlossen ist. Die Verbindung mit der Sicherung^ als Schutz des elek-

Steuerspannung für den Transistor Ts 2 wird an dem 55 tronischen Relais gegen unerwünscht hohe Fremd-

Widerstand J?6 abgenommen. Die Basis dieses Tran- spannungen, die auf der an den Klemmen α, b ange-

sistors ist dementsprechend mit dem Kollektor des schlossenen Leitung bei Leitungsstörungen auftreten

Transistors TsI verbunden. Die Widerstände R 4 und können.

RS bilden einen Spannungsteiler, der zwischen dem Das in Fig. 3 dargestellte elektronische Relais ist positiven Pol und dem MittelabgrifiE der Telegrafen- 60 durch Einfügung der Dioden Dl, D 2, DS bezüglich batterie liegt und der den Transistor TsI sperrt, wenn seines Innenwiderstandes verbessert. Als Zuführungsder Transistor TsS gesperrt ist. Die Steuerspannung widerstände für die Transistoren sind in dieser Schalwird an den Klemmen 1, 2 zugeführt. Die Klemme 2 tung nur die Widerstände der Dioden wirksam, so daß ist mit dem Mittelabgrifr der Batterie verbunden.^Da bei geöffnetem Transistor T^ 2 nur die differentiellen das positive Potential der Batterie an den Steuer- 65 Widerstände der Dioden Dl und D 2 und der geringe elektroden des Transistors Ts 1 liegt, muß zwischen Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke des Trander Eingängsspannung und der an die Emitter-B asis*- sistors TsI als Innenwiderstand der Gleichspannungs-Strecke des Transistors Ts 1 zu führenden Steuer- quelle in Erscheinung treten. Bei geöffnetem Transpannung eine Potential verschiebung vorgenommen sistor Ti 2 wirkt nur der differentielle Widerstand der werden. Dies erfolgt gemäß der Erfindung durch die 70 Diode DS als Innenwiderstand. In Reihe mit den

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Dioden können noch Widerständet4' bzw. i?6' bzw. R 8' geschaltet sein (gestrichelt dargestellt), wenn dies für die Betriebsdaten der Transistoren zweckmäßig erscheint. In diesem Fall ist der Innenwiderstand der Schaltung etwas erhöht. Die Diode D2 hat außerdem bei geöffnetem Transistor Ts 2 die Aufgabe, einen Kurzschluß seiner Emitter-Basis-Strecke durch die Leitung zwischen dem Kollektor des Transistors Ts 1 und der Basis des Transistors Ts 2 zu verhindern. Dies wird durch den Sperrwiderstand dieser Diode bewirkt.

Wenn eine Verstärkung der Eingangssignale nicht erforderlich ist, so kann an Stelle des dreipoligen Halbleiters Ts 3 auch ein zweipoliger Halbleiter, z. B. eine Zener-Diode verwendet werden. Diese wird dann zwischen die Eingangsklemme 1 und die Basis des Transistors Ts 1 geschaltet.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Polarisiertes elektronisches Relais zur Um-Wandlung einer Steuerspannung in Doppelstromzeichen, bei dem- zwei Transistoren in Reihe an eine Batterie mit Mittelabgriff angeschlossen und über einen zwischengeschälteten Widerstand derart miteinander gekoppelt sind, daß sie in Abhängigkeit von der Steuerspannung abwechselnd Strom führen, und bei dem die Ausgangsspannung zwischen den beiden Transistoren und dem Mittelabgriff der Batterie abgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Transistor (Ts 1) über einen weiteren Transistor (Ts 3) gesteuert wird, daß der gesteuerte und der steuernde Transistor (TsI bzw. TsS) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps sind und daß dem Steuertransistor (Ts 3) von einer Ausgangsklemme (a) eine Mitkopplungsspannung zugeführt wird.

2. Elektronisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in Reihe geschalteten Transistoren vom p-n-p-Typ und der Steuertransistor vom n-p-n-Typ sind.

3. Elektronisches Relais nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuertransistor (T¹S 3) eine Vorspannung erhält, die an einem Spannungsteiler (R5', RIO, RIl) mit temperaturabhängigem Widerstand (RIO) abgenommen wird.

4. Elektronisches Relais nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang ein Kondensator (C) angeordnet ist.

5. Elektronisches Relais nach Anspruch 1 und einem oder mehreren vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang ein spannungsabhängiger Widerstand (i?14) angeordnet ist.

6. Elektronisches Relais nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zwischengeschalteter Koppelwiderstand eine Diode oder die Reihenschaltung einer Diode mit einem ohmschen Widerstand verwendet ist.

7. Elektronisches Relais nach Anspruch 1 oder 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die positive bzw. die negative Klemme der Batterie über je eine Diode oder eine Reihenschaltung einer Diode mit einem Widerstand mit dem zugehörigen Transistor der Reihenschaltung verbunden ist.

8. Elektronisches Relais nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die S teuer spannung über eine Kippschaltung oder einen Differenzverstärker zugeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 919 125;
Zeitschrift »Proceedings of the IRE«, Juni 1953, . 719, Fig. 7.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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