DE1144766B - Schwellwertschalter - Google Patents

Schwellwertschalter

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Publication number
DE1144766B
DE1144766B DES76672A DES0076672A DE1144766B DE 1144766 B DE1144766 B DE 1144766B DE S76672 A DES76672 A DE S76672A DE S0076672 A DES0076672 A DE S0076672A DE 1144766 B DE1144766 B DE 1144766B
Authority
DE
Germany
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transistor
switching transistor
rectifier
voltage
range
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Pending
Application number
DES76672A
Other languages
English (en)
Inventor
Fritz Kossatz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DES76672A priority Critical patent/DE1144766B/de
Publication of DE1144766B publication Critical patent/DE1144766B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/24Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to undervoltage or no-voltage
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/26Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/28Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
    • H03K3/281Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
    • H03K3/286Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator bistable
    • H03K3/2893Bistables with hysteresis, e.g. Schmitt trigger

Description

  • Schwellwertschalter In der Femmeldetechnik werden zur Lösung vieler Schaltaufgaben elektrische Schaltvorrichtungen benötigt, welche eine Signalspannung an einen Verbraucher dann anschalten sollen, wenn die Höhe einer der Schaltvorrichtung zugeführten veränderlichen Steuerspannung einen Schwellwert über- bzw. unterschreitet. Eine entsprechende Schaltung mit zwei Transistoren ist in der deutschen Auslegeschrift 1096 418 beschrieben.
  • Der Erfindung liegt eine darüber hinausgehende Aufgabe zugrunde, nämlich die Abgabe einer Signalspannung, wenn die veränderliche Steuerspannung innerhalb eines durch einen oberen und einen unteren Schwellwert begrenzten Bereiches liegt. Wenn die Steuerspannung diesen Bereich über- oder unterschreitet, soll die Signalspannung also nicht geliefert werden. Es tritt dabei z. B. die Aufgabe auf, festzustellen, ob unter einer bestimmten Zahl von Einrichtungen, z. B. Relais, Röhren oder Transistoren, eine festgelegte Teilanzahl Strom führt. Man läßt dann diese Einrichtungen auf ein Widerstandsnetzwerk arbeiten, bei dem an einem geeigneten Punkt eine Spannung auftritt, welche von der Zahl der stromführenden Einrichtungen abhängt und deren Höhe in einem bestimmten Bereich liegt, wenn die festgelegte Teilanzahl Strom führt. Mittels dieser - Spannung steuert man dann eine Schaltvorrichtung, die so arbeiten muß, wie eingangs beschrieben wurde. Das Stromführen einer bestimmten Anzahl von Einrichtungen kann z. B. von der Kodierung einer Information abhängen, wobei bei richtiger Kodierung eine richtige Anzahl von Einrichtungen Strom führt. Mit Hilfe' der Schaltvorrichtung wird dann die richtige Kodierung der Information gemeldet, . da bei richtiger Kodierung von der Schaltvorrichtung die vorgesehene Signalspannung geliefert wird. Es bereitet nun erfahrungsgemäß technische Schwierigkeiten, eine Schaltvorrichtung zu schaffen, welche die hierzu notwendigen Eigenschaften hat, nämlich beim überschreiten der Bereichsgrenzen durch die Steuer-spannung ihre Betriebslage zu wechseln. Nimmt man Z. B. an, die Steuerspannung liege außerhalb des bestimmten Bereiches und ändere sich in Richtung auf die obere Bereichsgrenze, um diese Grenze und den Bereich zu durchlaufen, bis auch die untere Bereichsgrenze überschritten wird, so soll die Schaltvorrichtung zunächst keine Signalspannung liefern, nach Überschreiten der unteren Grenze des vorgesehenen Bereiches bis zur oberen Bereichsgrenze Signalspannung abgeben, wonach vom überschreiten der oberen Bereichsgrenze ab die Signallieferung wieder aufhört. Die Aufgabe ist um so schwieriger zu lösen, je kleiner der Bereich,in dem Signalspannung zu hefern ist, im Verhältnis zum gesamten Variationsbereich der Steuerspannung ist.
  • Bei einer aus der deutschen Patentschrift 1074 645 bekannten Schaltung zur Lieferung von Signalspannung für den Fall, daß eine der Schaltung zugeführte Steuerspannung in einem festgelegten Bereich liegt, werden drei Transistoren benötiA wobei Transistoren unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps verwendet werden.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die bekannte Schaltung zu vereinfachen. Erreicht wird dies mit Hilfe einer Kettenschaltung zweier Schalttransistoren erfindungsgemäß dadurch, daß der Eingang des ersten Schalttransistors mit dem Eingang des zweiten Schalttransistors über ein Glied, bestehend aus der Kettenschaltung einer mit ihrer Kathoden zusammengeschalteten Zenerdiode u4d einem Gleichrichter, derart verbunden ist, daß Steuerspannungen, die oberhalb der einen Grenze des Bereiches liegen, den ersten Schalttransistor sperren und infolge der Steuerung innerhalb der Kettenschaltung den zweiten öffnen, wobei in dem erwähnten Glied der Gleichrichter gesperrt ist, und daß Steuerspannungen, die innerhalb des festgelegten Bereiches liegen, den ersten Schalttransistor öffnen und infolge der Steuerung innerhalb der Kettenschaltung den zweiten Schalttransistor sperren, wobei die Zenerdiode gesperrt ist, während Steuerspannungen, die unterhalb der anderen Grenze des Bereiches liegen, bei leitendem Gleichrichter die Zenerspannung der Zenerdiode überschreiten, derart, daß unter Aufrechterhaltung des leiten-den Zustandes des ersten Schalttransistors über das betreffende Glied auch der zweite Schalttransistor geöffnet wird.
  • Nachstehend wird die Wirkungsweise der gesamten Schaltung an Hand,der Agur erläutert. Die Schaltung liefert eine Signalspannung, welche das Abfallen des Relais # A bewirkt, we4a eine dem Eingang E der Schaltung zugefülitiä Steuerspanming innerhalb eines bestimmten Spannungsbereiches liegt der im vorliegenden Falle e'in"'6rseits.durch die Emittervorspannung des Transistors TI und andererseits durch die Emittervorspannung des Transistors T2 bestimmt wird. Diese Vor#pann'ungen werden jeweils von einem Spannungsteiler abgegriffen, nämlich für den Transistor Tl an dem durch die Widerstände R3 bis R 4 gebildeten Spannungsteiler und für den Transistor T 2 an dem duräh die Widerstände R 6 bis R 7 gebildeten Spannungsteiler. Die Emittervorspannung des Transistors T 2 ist'dabei negativer als die Emittervorspannung des Transistors Tl.
  • Wird nun der Schaltung über ihren Eingang E eine Spannung zugefühlt, wzlche positiver als die Emittervorspannung des Transistors Tl ist, so ist der Transistor T 1 , zunächst gesperrt. Der Transistor T 2 wird dabei über den an seiner Basis liegenden Spannungsteiler R 2 bis R-5 leitend gehalten,' wobei sich der zwischen diesen beiden Widerständen befindliche Gleichrichter D 1 in leitendem Zustand befindet. Das Relais A ist in diesem Betriebszustand erregt. Legt man jetzt an den Eingang E der Schaltung eine solche negative Spannung. an, daß das Basispotential des ersten Transistors YI unter dem des durch den Spaimungsteiler R 3#,b#s #R4 hervorgerufenen Emitterpotentials liegt, so führt dies zu einer Zustandsänderung der beiden Transistoren, es wird nämlich der Transistor T 1 leitend. Mit der Erhöhung des Kollektorpotentialg"..,#i#n Transistor Tl wird dem Transistor TZ dag--.'i#um Leitendhalten notwendige Basispotential genommen, so "daß dieser Transistor gesperrt wird, wodurch das Relais A abfällt.
  • Mit dem Unterschieiten des Eibitterpotentials des Transistors Tl durch Anlegen einer entsprechend Negativen Spannung >"än der Basis 'dieses Transistors ist#alsb die#,oberc,:G&nze des fästgelegten Bereiches und damit der eine Schwellwert der Schaltung festgelegt.
  • . Solange die dem Eingang E der Schaltung zugeführte Steuerspannuüg'jenseits der oberen Grenze des festgelegten BereicheWöder innerhalb des festgelegten Bereiches liegt, kanh'siäh diese auf dem Wege über das die ZenerdiodeSZ und den GleichrichterD2 enthaltene Glied nicht"auf den Transistor T2 auswirken. Liegt die SteuerspäüÜ-ung nämlich jenseits der oberen Grenze des festgelegten Bereiches, so ist der Gleichrichter D 2 gesperrt, # da gemäß Voraussetzung der Transistor T2 an --.diüem Emitter negativer vorgespannt ist als der Emitter des Transistors Tl, so daß bei leitendem TransistorT2 und gesperrtem Transistor T 1 die Basis des* Transistors T 2 negativer als die Basis des Transistors TI sein muß. Liegt dagegen die Steuerspannung-,"am Eingang E der Schaltung innerhalb des festgelegten Bereiches, so befindet sich der Transistor T 1 iif leitendem und der Transistor T 2 in gesperrtem Zustand, wobei sich das zwischen den Basen der Transistoi16 T 1 und T 2 gegenüber dem vorhergehenden Zustand vorhandene Potential umkehren muß, d. h., &-#.Basig des Transistors T 1 ist negativer als die B#"gs'des Transistors T2. Infolgedessen wird il die Zeiderdiode SZ- in Sperrrichtung beansprucht. Damit befindet sich bei Steuerspannungen, die entweder jenseits der oberen Grenze des festgelegten Bereiches oder innerhalb dieses Bereiches liegen, in jedem Falle ein sperrendes Element in dem Verbindungsweg zwischen Basis des Transistors Tl und Basis des Transistors T2, so daß sich diese Steuerspannungen nicht an der Basis des Transistors T2 auswirken, können.
  • Ändert sich die dem Eingang E der Schaltung zugeführte Steuerspannung weiterhin in negativer Richtung, so wird schließlich die Zenerspannung der Zenerdiode SZ überschritten, wodurch nunmehr diese Steuerspannung über die durchlässige ZenerdiodeSZ und den in diesem Zustand ebenfalls durchlässigen Gleichrichter D 2 an die Basis des Transistors T 2 gelangt. Die Emittervorspannung des Transistors T2 ist nun so gelegt, daß nach überschreiten der Zenerspannung der Zenerdiode SZ die dann der Basis des Transistors T 2 zugeführte Steuerspannung die Vorspa:anung des Emitters des Transistors T 2 unterschreitet, so daß dieser Transistor wieder geöffnet wird. Dabei wird die untere Grenze des festgelegten Bereiches, also der zweite Schwellwert: der Schaltung, überschritten. In dem dabei erreichten Zustand der Schaltung befinden sich beide Transistoren T 1 und T2 in leitendem Zustand, wobei also das Relais A wieder zum Anzug gebracht wird.
  • Um zu verhindern, daß eine über die durchlässige Zenerdiede, SZ und den durchlässigen Gleichrichter D 2 der Basis des Transistors T 2 zugeführte Steuerspannung an diesem Punkt eine Belastung und damit eine entsprechende Veränderung erfährt, ist der Gleichrichter D 1 vorgesehen. Dieser Gleichrichter nimmt nach überschreiten der Zenerspannung der Zenerdiode SZ den Sperrzustand ein, da das dann an der Basis des Transistors T2 herrschende Potential negativer als das Kollektorpotential des Transistors Tl ist.
  • Der Abstand der beiden Schwellwerte voneinander und damit der Abstand der Grenzen des festgelegten Bereiches ist durch die Emittervorspannungen der beiden Transistoren T 1 und T 2 festgelegt. Das überschreiten der Zenerspannung der Zenerdiode SZ, die sich in dem von der Basis des Transistors T 1 zur Basis des Transistors T2 führenden Glied befindet, ist in diesem Zusammenhang eine notwendige Bedingung, muß aber keine hinreichende Bedingung sein, da nämlich die Überwindung des durch den leitenden Transistor Tl an, der Basis des Transistors T2 befindlichen Potentials zusätzlich erforderlich ist.
  • Beim Durchlaufen des. gesamten Spannungsgefälles in der entgegengesetzten Richtung laufen die Vorgänge beini Erreichen der Grenzen des festgelegten Bereiches in der Weise ab, daß mit dem Erreichen der unteren Grenze die Zenerspannung der Zenerdiode SZ unterschritten wird, und damit die bisher leitende Kettenschaltung der Zenerdiode SZ und des Gleichrichters D 2 gesperrt ist. Demzufolge fehlt jetzt das negative Potential an der Basis des Transistors T 2, und der Gleichrichter D 1 wird wieder durchlässig. Durch das Wirksamwerden des positiven Kollektorpotentials des Transistors Tl an der Basis des Transistors T 2 wird der Transistor T 2 gesperrt. Beim Erreichen der zweiten Grenze, die durch die Emittervorspannung des Transistors Tl bestimmt ist, wird der Transistor Tl gesperrt und der Transistor T 2 infolge des durch den -aus den Widerständen R 2 bis R 5 gebildeten Spannungsteiler an seiner Basis auftretenden Potentials geöffnet. Dabei wird der GleichrichterD2 gesperrt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE. 1. Schwellwertschalter zur Abgabe einer Signalspannung, wenn eine dem Schwellwertschalter zugeführte Steuerspannung innerhalb eines durch einen oberen und einen unteren Schwellwert begrenzten Bereiches liegt, unter Verwendung einer Kettenschaltung zweier Schalttransistoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des ersten Schalttransistors (T 1) mit dem Eingang des zweiten Schalttransistors (T2) über ein Glied, bestehend aus der Reihenschaltung einer mit ihren Kathoden zusammengeschalteten Zenerdiode (SZ) und einem Gleichrichter (D 2), derart verbunden ist, daß Steuerspannungen, die oberhalb der einen Grenze des Bereiches liegen, den ersten Schalttransistor (T 1) sperren und infolge der Steuerung innerhalb der Kettenschaltung den zweiten (T 2) öffnen, wobei in dem erwähnten Glied der Gleichrichter (D2) gesperrt ist, und daß Steuerspannungen, die innerhalb des festgelegten Bereiches liegen, den ersten Schalttransistor (T 1) öffnen und infolge der Steuerung innerhalb der Kettenschaltung den zweiten Schalttransistor (T2) sperren, wobei die Zenerdiode (SZ) gesperrt ist, während Steuerspannungen, die unterhalb der anderen Grenze des Bereiches liegen, bei leitendem Gleichrichter (D 2) die Zenerspannung der Zenerdiode (SZ) überschreiten, derart, daß unter Aufrechterhaltung des leitenden Zustandes des ersten Schalttransistors (T 1) über das betreffende Glied auch der zweite Schalttransistor (T2) geöffnet wird.
  2. 2. Schwellwertschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten Schalttransistors mit dem Eingang des zweiten Schalttransistors über einen derart gepolten weiteren Gleichrichter (D 1) gekoppelt ist, daß bei leitendem erstem (T 1) und zweitem Schalttransistor (T 2) dieser Gleichrichter (D 1) gesperrt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1096 418.
DES76672A 1961-11-14 1961-11-14 Schwellwertschalter Pending DE1144766B (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1275119B (de) * 1965-11-03 1968-08-14 Acec Schaltungsanordnung zum Erkennen eines Stroms oder einer Spannung vorgegebener Groesse
DE1296183B (de) * 1967-03-15 1969-05-29 Messerschmitt Boelkow Blohm Elektronischer Schalter zur zeitlichen Selektion von Signalen, die einen einstellbaren Schwellwert ueberschreiten
US4672245A (en) * 1984-10-30 1987-06-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha High frequency diverse semiconductor switch

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1096418B (de) * 1959-11-20 1961-01-05 Telefunken Gmbh Elektronischer Schwellwertschalter zur Durchfuehrung von Schaltvorgaengen in Abhaengigkeit von veraenderlichen aeusseren Zustandsgroessen (z.B. Licht, Temperatur, Schalldruck)

Patent Citations (1)

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