DE1134705B - Circuit arrangement with a transistor for generating a stable pulse voltage - Google Patents
Circuit arrangement with a transistor for generating a stable pulse voltageInfo
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Description
Schaltungen mit einem Transistor zur Impulserzeugung durch aperiodische Rückkopplung sind allgemein bekannt. Sie dienen meist zur Erzeugung einer relativ hohen aus einer relativ niedrigen Gleichspannung, beispielsweise für die Speisung Elektronenröhren enthaltender Geräte aus Akkumulatoren. Es entstehen dabei zwei Arten von Impulsen mit je verschiedener Polarität, und zwar entstehen die einen, die Stromflußimpulse, während der Zeit, während welcher Strom im Transistor fließt und die andern, die Unterbrechungsimpulse, während der Zeit, während welcher kein Strom fließt. Man kann nun aus den einen oder den andern Impulsen durch anschließende Siebung eine Gleichspannung gewinnen. Währenddem eine Gewinnung von Gleichspannung aus Unterbrechungsimpulsen einen kleineren Aufwand erheischt als die Gewinnung aus Stromflußimpulsen, ist die Ausgangsspannung bei der erstgenannten Art der Gewinnung stark von der Belastung abhängig, währenddem dies bei der zweitgenannten Art weniger der Fall ist. Dagegen weisen beide Arten den Nachteil auf, daß die Ausgangsspannung von der Betriebsgleichspannung abhängig ist. Es sind verschiedene Schaltungen, wie z. B. die im Schweizer Patent 341 193 beschriebene, bekanntgeworden, welche Schaltungen mit Unterbrechungsimpulsen betreffen und mit welchen die Lastabhängigkeit vermindert werden kann. Diese Schaltungen tragen das gemeinsame Merkmal, daß aus der erzeugten Impulsspannung durch Integrieren eine Gleichspannung erzeugt und diese zu Regelzwecken verwendet wird. Die Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Betriebsgleichspannung wird dadurch aber in keiner Weise verbessert.Circuits using a transistor for generating pulses by aperiodic feedback are common known. They are mostly used to generate a relatively high from a relatively low DC voltage, for example, for supplying devices containing electron tubes from accumulators. It there are two types of impulses, each with a different polarity, namely one, the current flow pulses, during the time during which current flows in the transistor and the other, the interruption pulses, during the time when no current is flowing. You can now go out one or the other impulses gain a direct voltage by subsequent sieving. During the obtaining direct voltage from interruption pulses requires less effort Required as the extraction from current flow impulses is the output voltage of the former type the extraction strongly depends on the load, while this is less in the case of the second-mentioned type the case is. In contrast, both types have the disadvantage that the output voltage of the DC operating voltage is dependent. There are various circuits such as B. in the Swiss Patent 341,193 described, which relate to circuits with interrupt pulses and with which the load dependency can be reduced. These circuits have the common Feature that a DC voltage is generated from the generated pulse voltage by integration and this is used for control purposes. The dependence of the output voltage on the DC operating voltage but this does not improve it in any way.
Die Erfindung schafft nun eine weitere Verbesserung gegenüber den bekannten Schaltungen, indem sie eine Schaltung mit Stromflußimpulsen, welche die in ihrer Natur liegende schwache Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Belastung aufweist, verwendet und außerdem eine Regelung besitzt, welche nicht mit einer durch Integrierung gewonnenen Gleichspannung, sondern ebenfalls mit Impulsen arbeitet und sehr einfach ist. Sie ermöglicht die Erzeugung einer auch von der Betriebsgleichspannung in gewissen Grenzen unabhängigen Ausgangsspannung und betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Transistor zur Erzeugung einer stabilen Impulsspannung, in welcher diese Impulsspannung als aperiodische Rückkopplung der Basis des Transistors zugeführt wird. Diese Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Basis des Transistors außer der Rückkopplungsspannung eine zu dieser Spannung entgegen-Schaltungsanordnung mit einem Transistor zur Erzeugung einer stabilen ImpulsspannungThe invention now creates a further improvement over the known circuits by they have a circuit with current flow pulses, which is inherently weak dependence of the Has output voltage from the load, and also has a regulation which does not work with a DC voltage obtained by integration, but also works with pulses and is very simple. It enables the generation of a DC voltage to a certain extent Limits independent output voltage and relates to a circuit arrangement with a transistor to generate a stable pulse voltage in which this pulse voltage acts as aperiodic feedback is fed to the base of the transistor. This circuit arrangement is characterized by that the base of the transistor, in addition to the feedback voltage, has a circuit arrangement opposite to this voltage with a transistor to generate a stable pulse voltage
Anmelder:Applicant:
Autophon Aktiengesellschaft,
Solothurn (Schweiz)Autophon Aktiengesellschaft,
Solothurn (Switzerland)
Vertreter: Dr.-Ing. A. Schulze, Patentanwalt,
Berlin-Wilmersdorf, Jenaer Str. 14Representative: Dr.-Ing. A. Schulze, patent attorney,
Berlin-Wilmersdorf, Jenaer Str. 14
Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 4. November 1960 (Nr. 12 352)Claimed priority:
Switzerland of November 4, 1960 (No. 12 352)
Dipl.-Elektrotechniker Alois Zimmermann,Electrical engineer Alois Zimmermann,
Solothurn (Schweiz),
ist als Erfinder genannt wordenSolothurn (Switzerland),
has been named as the inventor
gerichtete Impulsspannung zugeführt wird, wobei die Zuführung dieser entgegengerichteten Impulsspannung über einen Stromkreis erfolgt, in welchem eine Zenerdiode und ein Gleichrichter in Serie eingefügt sind. Dabei entspricht die Durchlaßrichtung des Gleichrichters der Sperrichtung der Zenerdiode.directed pulse voltage is supplied, the supply of this opposite pulse voltage takes place via a circuit in which a Zener diode and a rectifier are inserted in series. The forward direction of the rectifier corresponds to the reverse direction of the Zener diode.
Das Schaltungsschema einer Ausführungsbeispiels der Erfindung ist in der Figur dargestellt. An Hand dieses Schemas wird die Erfindung nun erklärt.The circuit diagram of an embodiment of the invention is shown in the figure. Based This scheme will now explain the invention.
Die Impulserzeugungsschaltung weist als Hauptteile einen Transistor mit Basis, Kollektor und Emitter und einen Transformator mit den Wicklungen W 1 bis W 4 auf. Sie wird aus der Batterie B gespeist. Beim Einschalten erhält die Basis des Transistors über die Wicklung W2 und den Widerstand/? eine negative Vorspannung, so daß der Transistor leitend wird. Es fließt daher ein Strom von der Batterie über Emitter und Kollektor des Transistors und die Wicklung Wl. Während dieser Stromzunahme entsteht in der Wicklung Wl und dementsprechend in den andern Wicklungen eine diesem Strom entgegengerichtete Spannung, welche in der Folge als »Impulsspannung« bezeichnet wird. Ein Rückkopplungsstromkreis verläuft von der Basis des Transistors über die Wicklung Wl und den Widerstand R nach der Batterie. Die durch die Wicklung W 2 in diesem Kreis erzeugte Impulsspannung ist so gerichtet, daß dadurch die negative Vorspannung der Basis gegenüber dem Emit-The main parts of the pulse generation circuit are a transistor with a base, collector and emitter and a transformer with windings W 1 to W 4. It is fed from battery B. When switching on, the base of the transistor receives via the winding W 2 and the resistor /? a negative bias so that the transistor becomes conductive. A current therefore flows from the battery via the emitter and collector of the transistor and the winding Wl. During this increase in current, a voltage in the opposite direction to this current occurs in winding Wl and accordingly in the other windings, which is referred to in the following as "pulse voltage". A feedback circuit runs from the base of the transistor via the winding Wl and the resistor R to the battery. The pulse voltage generated by the winding W 2 in this circuit is directed so that the negative bias voltage of the base with respect to the emitter
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ter noch vergrößert wird. Der Strom in der Wicklung Wl nimmt deshalb zu, bis der Transistor vollständig ausgesteuert ist. Sodann bleibt er stationär, worauf die Induktionsspannungen im Transformator verschwinden. Die Vorspannung der Basis und somit der Strom in der Wicklung Wl nehmen dadurch wiederum ab, wodurch die Spannungen in den Wicklungen gegenüber dem zuerst beschriebenen Zustand ein umgekehrtes Vorzeichen annehmen. Dadurch wechselt das Vorzeichen der Vorspannung der Basis ebenfalls. Der Transistor wird demzufolge gesperrt, worauf die Spannungen in den Wicklungen wiederum verschwinden und das Spiel von neuem beginnt.ter is still enlarged. The current in the winding Wl therefore increases until the transistor is fully controlled. It then remains stationary, whereupon the induction voltages in the transformer disappear. The bias of the base and thus the current in the winding Wl decrease in turn, as a result of which the voltages in the windings assume an opposite sign compared to the state described first. This also changes the sign of the bias of the base. As a result, the transistor is blocked, whereupon the tensions in the windings disappear again and the game begins again.
Die Wicklung W 4 ist Bestandteil eines Sekundärkreises, in welchem mit Hilfe des Gleichrichters G 2 die während des Stromanstiegs in der Wicklung Wl induzierte Impulsspannung gleichgerichtet, mit dem Kondensator C 2 geglättet und einem nicht gezeichneten Verbraucher zugeführt wird. Der Kondensator Cl nimmt während der Verminderung des Stromes in der Wicklung Wl die freiwerdende Energie auf und verhindert damit die Entstehung hoher Spannungen an den Wicklungen.The winding W 4 is part of a secondary circuit in which, with the aid of the rectifier G 2, the pulse voltage induced in the winding Wl during the current rise is rectified, smoothed with the capacitor C 2 and fed to a consumer (not shown). The capacitor C1 absorbs the energy released during the reduction in the current in the winding Wl and thus prevents the development of high voltages in the windings.
Sofern eine Schaltung zur Impulserzeugung ausschließlich die jetzt beschriebenen Elemente enthält, ist die Ausgangsspannung der Batteriespannung proportional. Durch Anordnung eines weiteren auf die Basis des Transistors wirkenden Stromkreises, welcher die Wicklung W 3, die Zenerdiode ZD und den Gleichrichter G1 enthält, gelingt es nun, die Ausgangsspannung von der Batteriespannung nahezu unabhängig zu gestalten, sofern die Batteriespannung einen bestimmten Mindestwert überschreitet. In diesem Stromkreis ist der Gleichrichter G1 derart angeordnet, daß seine Durchlaßrichtung der Sperrichtung der Zenerdiode entspricht, und die Wicklung W 3 ist derart angeschlossen, daß die darin erzeugte Impulsspannung der Spannung im vorher beschriebenen Rückkopplungskreis in bezug auf die Basis des Transistors entgegengerichtet ist und daher als Gegenkopplungsspannung wirkt. Gleichrichter und Zenerdiode bewirken, daß eine an der Wicklung W 3 gegenüber dem Emitter entstehende negative Spannung keinen Einfluß auf die Basis des Transistors ausüben kann, daß dagegen eine gegenüber dem Emitter positive Spannung, sofern sie die Zenerspannung der Zenerdiode überschreitet, auf die Basis des Transistors einwirkt. Gegenüber dem durch die Wirkung des Widerstandes R relativ hochohmigen Rückkopplungskreis ist der Gegenkopplungskreis — ohne Berücksichtigung der Zenerdiode und des Gleichrichters — niederohmig. Er ist auch unter Berücksichtigung der Zenerdiode niederohmig, sofern diese leitend ist. Die Spannung zwischen Basis und Emitter des Transistors ist daher unter den zuletzt erwähnten Voraussetzungen, d. h. wenn die Zenerdiode leitend ist, ausschließlich durch die Differenz zwischen der Spannung an der Wicklung W 3 und der Zenerspannung der Zenerdiode ZD bestimmt, währenddem die Spannung an der Wicklung W 2 nur dann einen Einfluß auf die Basis des Transistors hat, wenn die zuletzt beschriebenen Voraussetzungen nicht zutreffen.If a circuit for pulse generation contains only the elements described now, the output voltage is proportional to the battery voltage. By arranging another circuit acting on the base of the transistor, which contains the winding W 3, the Zener diode ZD and the rectifier G1, it is now possible to make the output voltage almost independent of the battery voltage, provided that the battery voltage exceeds a certain minimum value. In this circuit, the rectifier G1 is arranged in such a way that its forward direction corresponds to the reverse direction of the Zener diode, and the winding W 3 is connected in such a way that the pulse voltage generated therein is opposite to the voltage in the previously described feedback circuit with respect to the base of the transistor and therefore acts as a negative feedback voltage. Rectifier and Zener diode have the effect that a negative voltage arising on winding W 3 with respect to the emitter cannot exert any influence on the base of the transistor, whereas a voltage that is positive with respect to the emitter, if it exceeds the Zener voltage of the Zener diode, affects the base of the transistor acts. Compared to the feedback circuit, which has a relatively high resistance due to the action of the resistor R , the negative feedback circuit - without taking the Zener diode and the rectifier into account - has a low resistance. It is also low-resistance taking into account the Zener diode, provided that it is conductive. The voltage between the base and emitter of the transistor is therefore determined under the last-mentioned conditions, ie when the Zener diode is conductive, exclusively by the difference between the voltage on the winding W 3 and the Zener voltage of the Zener diode ZD , while the voltage on the winding W 2 only has an influence on the base of the transistor if the conditions described last do not apply.
Solange die Batteriespannung unterhalb einer bestimmten Grenze liegt, übersteigt die an der Wicklung W 3 entstehende Spannung die Zenerspannung der Zenerdiode ZD nicht, so daß der Gegenkopplungskreis keine Wirkungen auslöst und somit die Ausgangsspannung zur Batteriespannung proportional ist. Bei einer Batteriespannung, welche die genannte Grenze übersteigt, d. h. bei welcher die Spannung an der Wicklung W 3 die Zenerspannung der Diode ZD überschreitet, erhält jedoch die Basis des Transistors eine positive Spannung gegenüber dem Emitter, was eine Gegenkopplung bewirkt und zur sofortigen Sperrung des Transistors führt, worauf dann, infolge des abnehmenden Stromes, die Wicklung W 2 mit der in ihr induzierten Spannung die Sperrung des Transistors aufrechterhält. Die Wirkung des Gegenkopplungsstromkreises besteht demnach darin, daß der Strom in der Wicklung Wl und im Kollektor des Transistors am Anstieg auf den bei der betreffenden Batteriespannung möglichen Höchstwert verhindert wird, indem der Strom begrenzt wird. Die Begrenzung findet dabei in direkter Abhängigkeit von den durch die Zenerdiode bestimmten Absolutwerten der in den Wicklungen induzierten Spannungen statt, so daß diese Spannungen unabhängig von den übrigen maßgebenden Faktoren konstant bleiben.As long as the battery voltage is below a certain limit, the voltage generated at the winding W 3 does not exceed the Zener voltage of the Zener diode ZD , so that the negative feedback circuit does not trigger any effects and thus the output voltage is proportional to the battery voltage. With a battery voltage that exceeds the limit mentioned, ie at which the voltage on the winding W 3 exceeds the Zener voltage of the diode ZD , the base of the transistor receives a positive voltage compared to the emitter, which causes negative feedback and the immediate blocking of the transistor leads, whereupon, as a result of the decreasing current, the winding W 2 with the voltage induced in it maintains the blocking of the transistor. The effect of the negative feedback circuit is therefore that the current in the winding Wl and in the collector of the transistor is prevented from rising to the maximum value possible for the battery voltage in question by limiting the current. The limitation takes place in direct dependence on the absolute values of the voltages induced in the windings determined by the Zener diode, so that these voltages remain constant regardless of the other decisive factors.
Claims (2)
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Cited By (2)
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| DE1263923B (en) * | 1964-01-27 | 1968-03-21 | Akustik Wissenschaftlicher Ind | Arrangement for generating calibration voltage using a voltage-dependent resistor, in particular for electrical measuring devices with battery operation |
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