DE1091610B - Schaltungsanordnung zum Speisen einer Impedanz mit Stromimpulsen - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Speisen einer Impedanz mit StromimpulsenInfo
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Description
DEUTSCHES
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Speisen einer Impedanz mit Stromimpulsen
mit einer vom Spannungsabfall an dieser Impedanz im wesentlichen unabhängigen und im wesentlichen
konstanten Amplitude, über die Hauptstromelektrodenstrecke eines als Schalter arbeitendenTransistors
und eine Regelimpedanz, durch welche diese Amplitude im wesentlichen bestimmt wird.
Transistoren und besonders Schichttransistoren werden öfters als Schalter verwendet. Sie haben für diese Verwendungsart
sehr günstige Eigenschaften: einen hohen Sperrwiderstand und einen niedrigen Spannungsabfall
in leitendem Zustand. Eine weniger günstige Eigenschaft ist ihre verhältnismäßig niedrige höchstzulässige Kollektor-Emitter-
und/oder Kollektor-Basis-Spannung. Wünscht man eine Impedanz mit Stromimpulsen mit einer im
wesentlichen konstanten Amplitude, die vom Wert dieser Impedanz im wesentlichen unabhängig ist, zu speisen, so
ist die naheliegende Lösung die nach Fig. 1 der Zeichnung: Die Stromimpulse werden durch das Schließen eines
Schalters 1 erzeugt, wodurch die Spannung E einer Spannungsquelle über eine Regelimpedanz 2 an die zu
speisende Impedanz 3 gelegt wird. Ist die Regelimpedanz 2 groß im Verhältnis zu der Impedanz 3 und ist die
Spannung E groß im Verhältnis zu der maximalen, an der Impedanz 3 auftretenden Spannung V3 so ist die Amplitude
/ der Stromimpulse mit guter Annäherung gleich
-τ-, wo Z2 den Wert der Regelimpedanz darstellt. Ist
diese insbesondere ein Widerstand mit einem Wert R2, so
ist I ^ —-. Bei vorgeschriebenen Mindest- und Höchstwerten
von / und bestimmten Werten der Impedanz 3 und der zu erwartenden Spannung V3 muß E oft so hoch
gewählt werden, daß die maximale, am Schalter 1 in gesperrtem Zustand wirksame Spannung £ und gegebenenfalls
E + V3 für jeden vorhandenen Transistor unzulässig
hoch ist.
Ein typisches Beispiel der Verwendung eines Transistors als Schalter zum Speisen einer Impedanz mit
Stromimpulsen ist die, bei der die Impedanz durch viele in Reihe geschaltete Steuerwicklungen von Speicherkernen
gebildet ist, z. B. einer Matrix einer Rechenmaschine. In Fig. 1 ist die Impedanz 3 als eine derartige
Reihenkombination von Wicklungen dargestellt, die meistens aus einem durch die zu steuernden Kerne 4
gezogenen Draht bestehen.
Setzt man z. B. voraus, daß die Amplitude I der Stromimpulse nicht um mehr als etwa 10 °/0 variieren darf,
daß die Regelimpedanz 2 ein Widerstand mit einem Wert R2 ist, demgegenüber der Widerstand der Reihenwicklungen
auf den Kernen 4 vernachlässigbar ist, und daß, wenn alle Kerne magnetisiert sind und durch den
Stromimpuls unmagnetisiert oder entmagnetisiert werden, Schaltungsanordnung zum Speisen
einer Impedanz mit Stromimpulsen
Anmelder:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)
Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt, Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Beanspruchte Priorität: Niederlande vom 3. Oktober 1958
Laurus Jan Traas, Eindhoven (Niederlande), ist als Erfinder genannt worden
eine maximale Gegenspannung V3 an der Impedanz 3
erzeugt wird, so ist:
= I
R2
=
^nominal '
wenn kein einziger Kern durch den Stromimpuls unmagnetisiert wird, und
E = Imin " Rz + V3 = 0,9 · Inominal · R2+ V3 (2)
wenn alle Kerne durch den Stromimpuls unmagnetisiert oder entmagnetisiert werden.
Bei gesperrtem Schalter liegt die Spannung E zwischen seinen Kontakten, und sofern alle Kerne 4 zugleich mittels
eines anderen Stromes magnetisiert oder unmagnetisiert werden (z. B. eingeschrieben), wird diese Spannung um
V3 erhöht. Ist der Schalter 1 ein Transistor, so soll diese
erhöhte Spannung kleiner bleiben als die höchstzulässige Kollektor-Emitter-Spannung, und meistens auch kleiner
als die höchstzulässige Kollektor-Basis-Rückwärtsspannung:
E+V3< Vcemax und/oder E + F3
< Vcbmax (3)
Aus (1) und (2) folgt:
0,2 Inom = V3 (4)
Aus (1) und (4) in (3) folgt:
l>3inom<
Vcemax (5)
und aus (5) und (4) folgt:
* ce max
* ce max
V3 < 0,2
1,3
= 0,154 Vcemax
009 629/304
Bei gegebenem Veemax und/oder Vci,max und bei der zu speisenden Impedanz oder des Spannungsabfalles
gegebenem Wert der an der Wicklung 4 eines um- an dieser Impedanz im wesentlichen proportional zu der
kippenden Kernes erzeugten Spannung F3 können die Stromvei Stärkung des Verstärkers herabgesetzt,
maximale Anzahl steuerbarer Kerne und die Speise- Vorzugsweise wird, über den Ausgangskreis des Stromspannung E aus (6) und (3) berechnet werden, während 5 Verstärkers, eine Spannung höher als die für den Schaltder Wert Rn des Regelwiderstandes2 für einen bestimmten transistor zulässige Spannung an die Reihenschaltung Wert von Inom aus (1) oder (2) ermittelt werden kann. der Regelimpedanz, der Hauptstromelektrodenstrecke Auffallend ist dabei, daß V3 nur ein verhältnismäßig des Schalttransistors und der zu speisenden Impedanz kleiner Teil von Vcemax oder VCf,max sein darf. angelegt, während die Spannung am Schalttransistor
maximale Anzahl steuerbarer Kerne und die Speise- Vorzugsweise wird, über den Ausgangskreis des Stromspannung E aus (6) und (3) berechnet werden, während 5 Verstärkers, eine Spannung höher als die für den Schaltder Wert Rn des Regelwiderstandes2 für einen bestimmten transistor zulässige Spannung an die Reihenschaltung Wert von Inom aus (1) oder (2) ermittelt werden kann. der Regelimpedanz, der Hauptstromelektrodenstrecke Auffallend ist dabei, daß V3 nur ein verhältnismäßig des Schalttransistors und der zu speisenden Impedanz kleiner Teil von Vcemax oder VCf,max sein darf. angelegt, während die Spannung am Schalttransistor
Um eine große Anzahl von Kernen steuern zu können io mittels einer sogenannten Haltediode begrenzt wird, die
und trotzdem die erwähnten Bedingungen (1), (2) und (3) in bezug auf den Strom durch die Hauptstromelsktroden-
zu erfüllen, ist es z. B. aus der britischen Patentschrift strecke des Schalttransistors in Vorwärtsrichtung ge-
765 326 bekannt, die Spannung am Schalter, wie in Fig. 2 schaltet ist, also in der umgekehrten Richtung wie die
gezeigt, mittels einer Haltediode 5 zu begrenzen. Die Diode 5 in Fig. 2. Durch diese weitere Maßnahme wird die
Bedingung (3) bleibt unverändert gültig. In den 15 Bedingung (3) nicht geändert. Trotzdem können die
Gleichungen (1) und (2), die sich auf den Zustand bei Speisespannung E für den Schalttransistor und der
durchlassendem Schalter beziehen, wird jedoch E durch Wert R2 der Regelimpedanz klein gewählt werden, so daß
E + E1 (Fig. 2) ersetzt, so daß Imax und Imin mittels der maximal kompensierbare Spannungsabfall V3 an der
E1 und R2 ermittelt werden können. Ein Nachteil dieser zu speisenden Impedanz um z. B. IV kleiner ist als die
Schaltungsart ist, daß in der Ruhelage bei nichtleitendem 20 höchstzulässige Spannung Vcemax oder Vcbmax des
c ■ u , . c, r, E1 , , , ,,.., , ~ Schalttransistors. Ist der Stromverstärker mit einem
Schalter! em Strom 7 =—*- durch den Widerstands „ , ,. . „ ,. ....
R2 zweiten Transistor ausgestattet, so soll die höhere
in der Diode 5 fließt. Die Quelle E1 ist also immer und Spannung E' kleiner sein als die für diesen Transistor
verhältnismäßig stark belastet, während die Quelle E höchstzulässige Spannung Veemax oder Vci,max, und eine
nur bei leitendem Schalter einen Strom 25 zweite Trenndiode bewirkt, daß ein Spannungsabfall von
π < g entgegengesetzter Richtung an der zu speisenden
I ——— Impedanz sich nicht zu der Speisespannung E' dieses
2 Transistors addiert.
liefert. Ist z. B. E1 von der gleichen Größenordnung wie Die Erfindung wird an Hand der Fig. 3 bis 6 der
E. so ist dieser Ruhestrom Γ von der gleichen Größen- 30 Zeichnung erläutert.
Ordnung wie I, z. B. 0,5 A, und die im Widerstand 2 Fig. 3 ist das Prinzipschaltbild, und Fig. 4 bis 6 sind
dissipierte Energie ist bedenklich groß. Ist der Schalter 1 die Schaltbilder von drei verschiedenen Ausführungsein
!Transistor, so soll R2 mindestens so groß sein, daß der formen der Schaltungsanordnung nach der Erfindung.
Transistor in leitendem Zustand vollständig leitend ist, Die Prinzipschaltung nach Fig. 3 enthält einen so daß eine Herabsetzung der Verlustleistung (I')2 · R2 35 Schalter 1, von dem der eine Kontakt über eine Benicht duich Vermindern von R2 erzielt werden kann. lastungsimpedanz 3 an die negative Klemme einer Speise-Weiter gilt bei Annahme derselben Toleranzen für den Spannungsquelle E und an Erde angeschlossen ist. Der Strom I durch die Wicklungen einer Anzahl zu steuernden andere Kontakt dieses Schalters liegt an der positiven Kerne die neue Bedingung: Klemme der Speisequelle über eine Regelimpedanz 2 und V < 0154 (V -4- E ) (6'\ 4° euien Regelkreis 8. Die Belastungsimpedanz 3 besteht 3 . ce max -τ 1) (j aug ^ Reihenscnaitung von Steuerwicklungen einer Um eine beträchtlich größere Anzahl von Kernen als verhältnismäßig großen Anzahl von Speicherkernen 4.
im ersten untersuchten Fall, z. B. zweimal soviel, steuern Jeder Steuerstromimpuls, über die Regelimpedanz 2, zu können, soll also E1 von der gleichen Größenordnung den Regelkreis 8 und den Schalter 1 der Impedanz 3 aus wie Vcemax und wie E, z. B. gleich E sein. 45 der Quelle E zugeführt, erzeugt einen bestimmten Andererseits ist es auch bekannt, z. B. aus der fran- Spannungsabfall an der Impedanz 3. Dieser Spannungszösischen Patentschrift 1 146 857, höhere Spannungen abfall ist vom Wert der Impedanz 3 abhängig, und dieser mittels zwei oder mehr als zwei Transistoren ein- und Wert ist wieder vom Zustand der Speicherkerne 4 auszuschalten, deren Emitter-Kollektor-Elektroden- abhängig. Wenn alle Kerne zuvor und mittels anderer strecken miteinander in Reihe geschaltet sind, während 50 Wicklungen eingeschrieben wurden, so werden sie vom das Basispotential jedes Transistors, mit Ausnahme von Stromimpuls wieder unmagnetisiert, und es entsteht dem eines ersten unmittelbar gesteuerten Transistors, demzufolge ein verhältnismäßig hoher Spannungsimpuls mittels eines Spannungsteilers derart eingestellt ist, daß an der Impedanz 3. Dieser Spannungsimpuls wirkt dem die Spannungen an jedem Transistor innerhalb der diesel Impedanz über den Schalter 1 zugeführten Stromzulässigen Grenzen bleiben. Dabei sind jedoch keine 55 impuls entgegen, so daß die Amplitude des Steuer-Maßnahmen getroffen, den Strom mittels einer über die impulses unter diesen Umständen verhältnismäßig stark Transistoren gespeisten Belastungsimpedanz zu regeln herabgesetzt wird. Wenn jedoch keiner der Kerne 4 und von dem Wert dieser Impedanz, z. B. von ihrem eingeschrieben wäre, so würde auch kein einziger Kern Momentanwert oder vom Spannungsabfall an der unter dem Einfluß des Strominipulses über den Schalter 1 Impedanz unabhängig zu machen. 60 von einem magnetischen Sättigungszustand in den ent-Die Erfindung bezweckt, eine Lösung der an Hand der gegengesetzten magnetischen Sättigungszustand um-Fig. 1 geschilderten Aufgabe zu geben, wodurch der kippen. Die Amplitude dieses Stromimpulses wäre dem-Nachteil eines unter Umständen großen Ruhestroms zufolge größer als im vorangehenden Fall, weil die an der beseitigt wird. Dies wird dadurch erzielt, daß, nach der Impedanz 3 erzeugte Gegenspannung dann kleiner wäre. Erfindung, der Spannungsabfall an der zu speisenden 65 Die erwähnte Änderung der Amplitude der Steuer-Impedanz durch dem Ausgangskreis eines durch diesen stromimpulse durch die Impedanz 3 ist für die richtige Spannungsabfall gesteuerten Stromverstärkers ent- Wirkungsweise einer Vorrichtung mit magnetischen nommene Stromimpulse kompensiert wird. Speicherkernen, wie z. B. einer Matrix einer Rechen-Durch diese Maßnahme werden die Änderungen der maschine oder eines automatischen Systems einer Wähl-Amplitude der Stromimpulse als Funktion des Wertes 70 vorrichtung, bedenklich. Es könnte sich z. B. ereignen,
Transistor in leitendem Zustand vollständig leitend ist, Die Prinzipschaltung nach Fig. 3 enthält einen so daß eine Herabsetzung der Verlustleistung (I')2 · R2 35 Schalter 1, von dem der eine Kontakt über eine Benicht duich Vermindern von R2 erzielt werden kann. lastungsimpedanz 3 an die negative Klemme einer Speise-Weiter gilt bei Annahme derselben Toleranzen für den Spannungsquelle E und an Erde angeschlossen ist. Der Strom I durch die Wicklungen einer Anzahl zu steuernden andere Kontakt dieses Schalters liegt an der positiven Kerne die neue Bedingung: Klemme der Speisequelle über eine Regelimpedanz 2 und V < 0154 (V -4- E ) (6'\ 4° euien Regelkreis 8. Die Belastungsimpedanz 3 besteht 3 . ce max -τ 1) (j aug ^ Reihenscnaitung von Steuerwicklungen einer Um eine beträchtlich größere Anzahl von Kernen als verhältnismäßig großen Anzahl von Speicherkernen 4.
im ersten untersuchten Fall, z. B. zweimal soviel, steuern Jeder Steuerstromimpuls, über die Regelimpedanz 2, zu können, soll also E1 von der gleichen Größenordnung den Regelkreis 8 und den Schalter 1 der Impedanz 3 aus wie Vcemax und wie E, z. B. gleich E sein. 45 der Quelle E zugeführt, erzeugt einen bestimmten Andererseits ist es auch bekannt, z. B. aus der fran- Spannungsabfall an der Impedanz 3. Dieser Spannungszösischen Patentschrift 1 146 857, höhere Spannungen abfall ist vom Wert der Impedanz 3 abhängig, und dieser mittels zwei oder mehr als zwei Transistoren ein- und Wert ist wieder vom Zustand der Speicherkerne 4 auszuschalten, deren Emitter-Kollektor-Elektroden- abhängig. Wenn alle Kerne zuvor und mittels anderer strecken miteinander in Reihe geschaltet sind, während 50 Wicklungen eingeschrieben wurden, so werden sie vom das Basispotential jedes Transistors, mit Ausnahme von Stromimpuls wieder unmagnetisiert, und es entsteht dem eines ersten unmittelbar gesteuerten Transistors, demzufolge ein verhältnismäßig hoher Spannungsimpuls mittels eines Spannungsteilers derart eingestellt ist, daß an der Impedanz 3. Dieser Spannungsimpuls wirkt dem die Spannungen an jedem Transistor innerhalb der diesel Impedanz über den Schalter 1 zugeführten Stromzulässigen Grenzen bleiben. Dabei sind jedoch keine 55 impuls entgegen, so daß die Amplitude des Steuer-Maßnahmen getroffen, den Strom mittels einer über die impulses unter diesen Umständen verhältnismäßig stark Transistoren gespeisten Belastungsimpedanz zu regeln herabgesetzt wird. Wenn jedoch keiner der Kerne 4 und von dem Wert dieser Impedanz, z. B. von ihrem eingeschrieben wäre, so würde auch kein einziger Kern Momentanwert oder vom Spannungsabfall an der unter dem Einfluß des Strominipulses über den Schalter 1 Impedanz unabhängig zu machen. 60 von einem magnetischen Sättigungszustand in den ent-Die Erfindung bezweckt, eine Lösung der an Hand der gegengesetzten magnetischen Sättigungszustand um-Fig. 1 geschilderten Aufgabe zu geben, wodurch der kippen. Die Amplitude dieses Stromimpulses wäre dem-Nachteil eines unter Umständen großen Ruhestroms zufolge größer als im vorangehenden Fall, weil die an der beseitigt wird. Dies wird dadurch erzielt, daß, nach der Impedanz 3 erzeugte Gegenspannung dann kleiner wäre. Erfindung, der Spannungsabfall an der zu speisenden 65 Die erwähnte Änderung der Amplitude der Steuer-Impedanz durch dem Ausgangskreis eines durch diesen stromimpulse durch die Impedanz 3 ist für die richtige Spannungsabfall gesteuerten Stromverstärkers ent- Wirkungsweise einer Vorrichtung mit magnetischen nommene Stromimpulse kompensiert wird. Speicherkernen, wie z. B. einer Matrix einer Rechen-Durch diese Maßnahme werden die Änderungen der maschine oder eines automatischen Systems einer Wähl-Amplitude der Stromimpulse als Funktion des Wertes 70 vorrichtung, bedenklich. Es könnte sich z. B. ereignen,
daß ein Steuerstromimpuls zu klein wäre, um alle Kerne 4 in einen gleichen magnetischen Sättigungszustand zurückführen
zu können. Es ist also erwünscht, die Amplitude der Steuerstromimpulse innerhalb bestimmter Grenzen
zu halten und/oder zu regeln. Solange die Zahl von Speicherkernen 4 nicht zu groß ist, kann dies mittels der
Regelimpedanz 2 und entsprechender Erhöhung der Spannung der Speisequelle E erfolgen. Es ist jedoch sehr
praktisch, einen Transistor als Schalter zu verwenden, und bei einer größeren Zahl von Kernen und hoher
Regelimpedanz erreicht die Summe der Spannung E der Speisequelle und der Gegenspannung an der Impedanz
3 schnell den höchstzulässigen Wert der Kollektor-Emitter- und/oder Kollektor-Basis-Spannung des verwendeten
Transistors. Es kann tatsächlich vorkommen, daß alle Kerne 4, unter dem Einfluß des Stromes durch
andere Wicklungen, wie z. B. Einschreibeströme, zugleich umkippen. Dabei kippen diese Kerne im entgegengesetzten
Sinne als unter dem Einfluß des Stromimpulses über den Schalter 1 um, so daß der an der Impedanz 3 erzeugte
Spannungsabfall zur Spannung der Speisequelle, die an den Kollektor-Emitter- und Kollektor-Basis-Elektrodenstrecken
des jetzt gesperrten Schalters 1 wirksam ist, addiert werden soll. Um den Einfluß des Spannungsabfalles an der Impedanz 3 während eines Steuerstrom-
impulses über den Schalter zu kompensieren, wird, nach der Erfindung, der Spannungsabfall an dieser Impedanz 3
mittels eines Stromverstärkers 6 verstärkt und in entsprechende Stromimpulse, die dem Ausgangskreis dieses
Verstärkers entnommen werden, umgesetzt, um, über den Schalter 1, wieder der Impedanz 3 zugeführt zu
werden.
Nach dem Prinzipschaltbild von Fig. 3 wird also der Spannungsabfall an der Impedanz 3 den Eingangsklemmen 7 des Stromverstärkers 6 zugeführt, und der
Ausgangskreis dieses Stromverstärkers bildet den Regelkreis 8 und ist mit der Speisespannungsquelle E über die
Reihenschaltung der Regelimpedanz 2, des Schalters 1 und der zu speisenden Impedanz 3 in Reihe geschaltet.
Die Spannung am Ausgangskreis 8 des Stromverstärkers 6 4-° ist immer annähernd gleich der Spannung an seinen
Eingangsklemmen 7, und da dieser Verstärker einen verhältnismäßig hohen Ausgangsstrom liefern kann und
eine verhältnismäßig kleine Eigenimpedanz aufweist, ist die Amplitude der Steuerstromimpulse durch die
Impedanz 3 jetzt nur noch von der Spannung der Speisequelle E und vom Wert der Regelimpedanz 2 abhängig,
welche Spannung und welcher Wert frei gewählt werden können, um die Impedanz 3 mit Stromimpulsen der
gewünschten Amplitude zu speisen.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Schalter 1 durch einen Schichttransistor vom n-p-n-Typ in Emitterschaltung
gebildet, dessen Basis mit positiven Stromimpulsen über einen Transformator 9 gesteuert wird,
dessen Sekundärwicklung 10 zwischen den Basis- und Emitterelektroden des Transistors 1 geschaltet liegt.
Der Stromverstärker 6 von Fig. 3 enthält einen zweiten Transistor 11 vom n-p-n-Typ in Kollektorschaltung. Die
Regelimpedanz 2 besteht aus der Reihenschaltung von zwei Widerständen 21 und 22 m, von denen der Widerstand
21 durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 11 überbrückt ist. Normalerweise ist dieser
Transistor nichtleitend, da seine Basis mit seinem Emitter über einen verhältnismäßig hohen Widerstand 12 leitend
verbunden ist. Die Spannungsimpulse an der zu speisenden Impedanz 3 werden der Basiselektrode des Transistors 11
zugeführt, über eine Trenndiode 13 und einen Trennkondensator 14, welche miteinander in Reihe zwischen
dem Emitter des Transistors 1 und der Basis des Transistors 11 eingeschaltet sind. Dabei ist der gemeinsame
Punkt der Diode und des Kondensators über einen verhältnismäßig hohen Widerstand 15 geerdet.
Die Diode 13 ist in bezug auf Spannungsimpulse erzeugt an der Impedanz 3 durch Stromimpulse über
den Transistor 1 in Vorwärtsrichtung eingeschaltet. Diese Spannungsimpulse werden also über diese Diode
und über den Kondensator 14 auf die Basis des Transistors 11 übertragen, und dieser erzeugt eine entsprechende
Spannungssteigerung an der in seinem Emitterkreis geschalteten Reihenkombination, bestehend
aus dem Widerstand 22, dem Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 1 und der Impedanz 3 durch teilweises
oder vollständiges Kurzschließen des Widerstandes 21. Von dem Augenblick an, in welchem der Transistor 11
leitend wird, ist somit die Amplitude der Stromimpulse durch die Impedanz 3 annähernd gleich dem Quotienten
der Spannung E und des Wertes R2 des Widerstandes 22.
Der Widerstand 21 dient nur dazu, einen Strom durch die Impedanz 3, den Transistor 1 und den Widerstand 22
am Beginn eines jeden Stromimpulses durchzulassen. Die Zeitkonstante des Kondensators 14 im Zusammenhang
mit dem Widerstand 12 und dem dazu parallel geschalteten Vorwärtseingangswiderstand des Transistors
11, soll dabei in bezug auf die Dauer der der Impedanz 3 zuzuführenden Steuerstromimpulse groß
sein.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 enthält der Stromverstärker 6 einen zweiten Transistor 16, dessen Basis
unmittelbar an den gemeinsamen Punkt der Diode 13 und des Widerstandes 15 angeschlossen ist. Der Emitter
dieses Transistors 16 ist über einen Belastungswiderstand 17 geerdet, und sein Kollektor liegt unmittelbar
an der positiven Klemme -\-E' einer Quelle höherer
Speisespannung. Der Emitterkreis des Transistors 16 bildet also eine Impulsspannungsquelle mit verhältnismäßig
kleinem Eigenwiderstand, und die Spannungsimpulse, die an seinem Emitter entstehen und die dem
positiven Spannungsimpuls an der zu speisenden Impedanz 3 entsprechen, werden über einen großen Kondensator
14' dem Speisekreis für den Kollektor des Transistors 1 übertragen. Dieser Speisekreis enthält die
Reihenschaltung der Speisequelle E, einer in bezug auf einen Strom aus dieser Quelle in Vorwärtsrichtung
geschalteten Diode 18 und der durch einen Widerstand 22 gebildeten Regelimpedanz. Die Spannung am gemeinsamen
Punkt der Diode 18 und des Widerstandes 22 wird durch den Stromverstärker mit den Transistor 16
und über den Kondensator 14' um den Betrag des Spannungsabfalles am Belastungswiderstand 17 erhöht,
welcher Spannungsabfall dem von einem Steuerstromimpuls über den Transistor 1 an der Impedanz 3 erzeugten
Spannungsabfall annähernd gleich ist. Die Zeitkonstante des Kondensators 14' im Zusammenhang mit dem
Widerstand 22 soll groß sein in bezug auf die Dauer der der Impedanz 3 zuzuführenden Steuerstromimpulse.
Diese Bedingung läßt sich unter Umständen ohne Verwendung eines verhältnismäßig kostspieligen Kondensators
von bedenklich großen Abmessungen nur schwer erfüllen.
Infolge der Anwesenheit der Diode 13 können am Widerstand 15 und 17 nur positive Spannungen erzeugt
werden, so daß die Spannung der Quelle E von höherer Spannung E' fast gleich der für den Transistor 16 höchstzulässigen
Kollektor-Basis- und/oder Kollektor-Emitter-Spannung sein darf. Zwischen den Stromimpulsen kann
andererseits die Spannung am Kollektor des Transistors 1 die der Quelle E nicht übersteigen, da die Diode 18 dann
leitend ist: Die Spannung am Kollektor des jetzt nichtleitenden Transistors 1 entspricht dann im wesentlichen
der Spannung an der Klemme -\-E. Während den
Impulsen wird diese Diode 18 durch die dem Emitterkreis des Transistors 16 über den Kondensator 14' entnommenen
Stromimpulse gesperrt, wenn der Transistor 1 leitend und die Spannung zwischen seinen Emitter- und
Kollektorelektroden sehr klein ist, z. B. einige zehntel 5 Volt. Der Spannungsabfall an der zu speisenden Impedanz
3 wird also durch die Spannung kompensiert, die nicht der Speisequelle E entnommen wird und die sich
zu dieser Spannung addiert.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist der Stromverstärker 6 mit drei Stufen ausgestattet.
Die erste Stufe enthält einen Transistor 16, der genau
wie der Transistor des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 geschaltet ist, mit dem Unterschied, daß sein Emitter
nicht mit dem Hauptstromkreis zum Speisen der Impedanz3
gekoppelt ist, sondern unmittelbar mit der Basis eines Transistors 26 der zweiten Stufe verbunden
ist. Dieser Transistor ist wieder als Emitterfolger geschaltet und wird wie der Transistor 16 durch die Quelle
höherer Spannung E' gespeist. Sein Emitterkreis enthält ao
einen Belastungswiderstand 27, und sein Emitter ist über einen Kondensator 14 mit der Basis des Transistors
der dritten Stufe gekoppelt. Der Transistor der dritten Stufe entspricht dem Transistor 11 der Fig. 4 und ist in
entsprechender Weise geschaltet, mit dem Unterschied, daß der Widerstand 21 dieser Figur durch die Diode 18
der Fig. 5 in Reihe mit entkoppelten Widerständen 28 und 29 ersetzt ist. Die Widerstände 28 und 29, zusammen
mit einem weiteren Widerstand 30, bilden einen Spannungsteiler, durch welchen die Spannung am Kollektor
des Transistors 1 im Ruhe- oder nichtleitenden Zustand auf einen zulässigen Wert herabgesetzt wird. Ein Kondensator
32 ist zu dem Widerstand 28 parallel geschaltet. Dieser Kondensator muß einen Strom liefern durch den
Regelwiderstand 22, die Diode 18, die Kollektor-Emitter-Elektrodenstrecke des Transistors 1 und die zu speisende
Impedanz 3 während der sehr kurzen Zeit zwischen dem Leitendwerden des Transistors 1 infolge eines Steuerimpulses
angelegt zwischen seiner Basis- und Emitterelektrode und dem Zeitpunkt, in welchem der Transistor 11
auch leitend wird, infolge des Spannungsabfalles an der Impedanz 3, welcher über die Diode 13, die Emitterfolger
mit den Transistoren 16 und 26 und den Kopplungskondensator 14 seiner Basiselektrode übertragen wird.
Dieser Kondensator 32 braucht also nicht sehr groß zu sein, und die Schaltung hat den Vorteil, daß sie von einer
einzigen Spannungsquelle mit der Spannung E' gespeist wird. Die Kollektoren der Transistoren 16 und 26 sind
am gemeinsamen Punkt der Widerstände 28 und 29 angeschlossen, so daß der Transistor 11 keinesfalls völlig
leitend werden kann, da sein Basispotential mit dem Spannungsabfall am Widerstand 28 kleiner bleibt als
sein Kollektorpotential. Auch diese zweite Anzapfung des Spannungsteilers 28, 29, 30 ist mittels eines Kondensators
31 entkoppelt.
Bei jeder der Schaltungen nach den Fig. 4, 5 und 6 ist
die zu speisende Impedanz durch eine in bezug auf den durch einen Stromimpuls über den Transistor 1 an dieser
Impedanz erzeugten Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung geschaltete Diode 13 in Reihe mit einem Widerstand
15 und mit dem dazu parallel geschalteten Basis-Emitter-Kreis eines Transistors 11 bzw. 16 überbrückt.
Der Steuerstrom für den Transistor 11 oder 16 über die Diode 13 verringert die Amplitude der Steuerstromimpulse
durch die Impedanz 3 um einen entsprechenden Betrag, so daß es erwünscht ist, ihn möglichst klein zu
halten. Ist der Verstärker 6 mit mehr als einer Stufe ausgestattet, so kann dieser Steuerstrom stark herabgesetzt
werden. Eine weitere Verringerung dieses Steuerstroms kann dadurch erhalten werden, daß der Transistor
16 der ersten Stufe des Verstärkers 6 durch eine Röhre in Kathodenfolgerschaltung, z. B. eine kleine
Triode für niedrige Anodenspannung, ersetzt wird. Dabei kann das Gitter dieser Triode mit dem Emitter
des Transistors 1 verbunden werden, so daß die Diode 13 und der Widerstand 15 weggelassen werden können.
Claims (6)
1. Schaltungsanordnung zum Speisen einer Impedanz mit Stromimpulsen mit einer vom Spannungsabfall
an dieser Impedanz im wesentlichen unabhängigen und im wesentlichen konstanten Amplitude,
über die Hauptstromelektrodenstrecke eines als Schalter arbeitenden Transistors und eine Regelimpedanz,
durch welche diese Amplitude im wesentlichen bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannungsabfall von der erwähnten Impedanz mittels dem Ausgangskreis eines durch diesen Spannungsabfall
gesteuerten Stromverstärkers entnommener Stromimpulse kompensiert wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Ausgangskreis des
Stromverstärkers eine Spannung höher als die für den Schalttransistor zulässige Spannung an der
Reihenschaltung der Regelimpedanz, der Hauptstromelektrodenstrecke des Schalttransistors und der zu
speisenden Impedanz angelegt wird, während die Spannung am Schalttransistor mittels einer in bezug
auf den Strom durch die Hauptstromelektiodenstrecke des Schalttransistors in Vorwärtsrichtung
geschalteten Diode begrenzt wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, in der der Stromverstäiker einen weiteren Transistor in
Kollektorschaltung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall an der zu speisenden Impedanz
der Basiselektrode dieses Transistors über eine Trenndiode zugeführt wird, deren Durchlaßrichtung
der Polarität des durch die Stromimpulse über der zu speisenden Impedanz erzeugten Spannungsabfalls
entspricht.
4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, in der die Hauptstromelektrodenstrecke
des weiteren Transistors zwischen der Quelle höherer Spannung und der genannten Reihenschaltung leitend angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode dieses Transistors über einen Trennkondensator gesteuert
wird.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverstärker mindestens
zwei Stufen enthält, wobei der genannte Kondensator zwischen dem Ausgang einer dieser Stufen und dem
Eingang einer darauffolgenden Stufe eingeschaltet ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die von der genannten Reihenschaltung abliegende Elektrode der Begrenzerdiode an einer entkoppelten
Anzapfung eines mit der genannten höheren Spannung gespeisten Spannungsteilers angeschlossen ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
009 629/504 10.60
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