DE1234788B - Electronic switching device for the transmission of voltage signals with a large fluctuation range - Google Patents
Electronic switching device for the transmission of voltage signals with a large fluctuation rangeInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
H03kH03k
Deutsche Kl.: 21 al - 36/18German class: 21 al - 36/18
Nummer: 1234 788Number: 1234 788
Aktenzeichen: E 27015 VIII a/21 alFile number: E 27015 VIII a / 21 al
Anmeldetag: 11. Mai 1964Filing date: May 11, 1964
Auslegetag: 23. Februar 1967Opened on: February 23, 1967
Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltvorrichtung für die Übertragung von Spannungssignalen mit großem Schwankungsbereich, d. h. von Signalen, deren Amplitude in einem Bereich von etwa —50 Volt bis +50 Volt in bezug auf ein Bezugspotential liegt, auf eine einzige Ausgangsleitung unter Verwendung mehrerer Gatter, deren Eingängen jeweils die verschiedenen Spannungssignale zugeführt werden und deren Ausgänge gemeinsam mit der einzigen Ausgangsleitung verbunden sind, wobei die normalerweise geschlossenen Gatter durch periodische Schaltsignale nacheinander in zyklischer Folge geöffnet werden und wobei jedes Gatter einen Schalttransistor enthält, dessen Basis das Schaltsignal zugeführt wird und dessen Emitter-Kollektor-Strecke das durch das Gatter zu übertragende Spannungssignal erhält und zugleich mit der einzigen Ausgangsleitung verbunden ist.The invention relates to an electronic switching device for the transmission of voltage signals with a large range of fluctuation, i. H. from Signals whose amplitude is in a range from approximately -50 volts to +50 volts with respect to a reference potential is on a single output line using multiple gates whose inputs the various voltage signals are supplied and their outputs together with the single output line are connected, the normally closed gates by periodic Switching signals are opened one after the other in a cyclical sequence and each gate has a switching transistor contains, whose base the switching signal is supplied and whose emitter-collector path receives the voltage signal to be transmitted through the gate and at the same time with the single output line connected is.
Es ist ein Verteiler für ein an einer Eingangsklemme auftretendes Signal bekannt, der eine Verteilung an mehrere Ausgänge bewirkt. Es handelt sich hier um eine Transistor-Verteiler-Schaltung, die für die Verteilung von Impulssignalen, also für die Übertragung von Signalen, die durch das Fließen eines Stromes oder das Fehlen eines Stromes gekennzeichnet sind, vorgesehen ist. Hierbei kommt es auf geringfügige Verzerrungen durch den Transistor nicht an. Eine derartige Schaltung ist nicht geeignet, Spannungsmeßwerte zu übertragen, die sich kontinuierlich verändern und die an der Empfangsstelle mit großer Genauigkeit ankommen müssen. Auch ist eine derartige Schaltung zur Übertragung mehrerer Meßergebnisse auf eine einzige Leitung ungeeignet. A distributor for a signal occurring at an input terminal is known, which is a distribution to several outputs. This is a transistor distribution circuit that for the distribution of pulse signals, that is, for the transmission of signals that flow through of a stream or the absence of a stream are provided. This is where it comes up minor distortion caused by the transistor. Such a circuit is not suitable To transmit measured voltage values that change continuously and that at the receiving point must arrive with great accuracy. Such a circuit is also for the transmission of several Measurement results on a single line unsuitable.
Es sind ferner Gatterschaltungen unter Verwendung von Transistoren bekannt, bei denen die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors als Eingangskreis verwendet wird. Der Transistor überträgt hier nicht die Eingangssignale, sondern wirkt als Schalter, der je nach seinem Schaltzustand einen Punkt der für die Übertragung der Meßwerte vorgesehenen Leitung mit Masse verbindet oder diese Verbindung unterbricht. Auch derartige Schaltungen sind zur Übertragung von Signalen vorgesehen, die entweder durch das Fließen oder das Fehlen eines Stromes dargestellt sind. Es sind deshalb keine Maßnahmen vorgesehen, um durch den Transistor hervorgerufene Verzerrungen zu vermeiden.There are also known gate circuits using transistors in which the collector-emitter path of the transistor is used as the input circuit. The transistor does not transmit the input signals here, but acts as a switch, which, depending on its switching status, is a point on the line provided for the transmission of the measured values connects to ground or interrupts this connection. Such circuits are also for transmission provided by signals represented by either the flow or the absence of a current are. There are therefore no measures taken to prevent the transistor Avoid distortion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Schaltvorrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen, mit welcher verschiedene Spannungssignale auf große Entfernungen über nur eine
Elektronische Schaltvorrichtung für die
Übertragung von Spannungssignalen mit großem
SchwankungsbereichThe invention is based on the object of creating an electronic switching device of the type mentioned at the outset, with which different voltage signals over large distances via only one electronic switching device for the
Transmission of voltage signals with large
Fluctuation range
Anmelder:Applicant:
fitat Frangais, Ministere des Armees (Armement), Vernon, Eure (Frankreich)fitat Frangais, Minister of the Army (Armement), Vernon, Eure (France)
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,Dr.-Ing. E. Maier, patent attorney,
München 22, Widenmayerstr. 4Munich 22, Widenmayerstr. 4th
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Roger Loyen, Vernon, Eure (Frankreich)Roger Loyen, Vernon, Eure (France)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Frankreich vom 21. Juni 1963 (938 962)France of June 21, 1963 (938 962)
einzige Leitung mit großer Genauigkeit übertragentransmit a single line with great accuracy
werden können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an die Eingänge der Gatter jeweils erste Widerstände angeschlossen sind, deren jeweils andere Anschlüsse mit einem gemeinsamen zweiten Widerstand zu einer Addierschaltung für die Spannungssignale verbunden sind, daß der den ersten Widerständen gemeinsame Punkt über einen weiteren Widerstand mit dem ersten Eingang und die Gatterausgänge gemeinsam mit dem zweiten Eingang eines Verstärkers verbunden sind, dessen Ausgang an die einzige Leitung angeschlossen ist, und daß die Eingangssignale für die beiden Verstärkereingänge sich in Gegenphase befinden. Auf diese Weise wird eine Kompensation der Widerstandswerte der Transistoren erreicht und eine außerordentlich getreue Übertragung der Signale bewirkt.can be. This is achieved according to the invention in that at the inputs of the gates in each case first Resistors are connected, the other connections of which with a common second resistor are connected to an adding circuit for the voltage signals that of the first resistors common point via another resistor with the first input and the gate outputs are commonly connected to the second input of an amplifier whose output to the only line is connected, and that the input signals for the two amplifier inputs are themselves are in antiphase. In this way there is a compensation of the resistance values of the transistors achieved and causes an extremely faithful transmission of the signals.
Nachfolgend wird beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit dem Schaltbild näher beschrieben.The following is an example of an embodiment of the invention in connection with the circuit diagram described in more detail.
Die dargestellte erfindungsgemäße Schaltanlage besitzt eine Anzahl Gatter 10, 20, 30, deren Zahl gleich derjenigen der elektrischen Spannungssignale ist, welche auf eine einzige Leitung 1 geschaltet werden sollen. Den Gattern 10, 20, 30 werden Spannungssignale 51, 52, Sn mit Spannungspegeln zugeführt, die mit Bezug auf das gemeinsame Bezugssignal Masse, veränderlich sind. Der Bereich der Spannung, innerhalb welchem diese verschiedenenThe switchgear assembly according to the invention shown has a number of gates 10, 20, 30, the number of which is equal to that of the electrical voltage signals which are to be switched to a single line 1. The gates 10, 20, 30 are supplied with voltage signals 51, 52, Sn with voltage levels which are variable with respect to the common reference signal ground. The range of tension within which these different
709 510/494709 510/494
Signale schwanken können, beträgt etwa —50 Volt bis +50 Volt mit Bezug auf das Potential der Masse.Signals can fluctuate is approximately -50 volts to +50 volts with respect to the potential of the ground.
Die Signale 51, 52 ... Sn werden jeweils den Eingangsklemmenpaaren 11 und 12, 21 und 22, 31 und 32 der entsprechenden Gatter 10, 20 und 30 zügeführt. Diese Gatter werden aufeinanderfolgend und im Zyklus durch die Zufuhr von Schaltsignalen C1, C 2 ... Cn gesteuert; die beispielsweise von einem Taktgeber 2 herkömmlicher Art geliefert werden können. Die Polarität dieser SchaltsignaleC1 ... Cn ist derart, daß sie zeitlich so verteilt werden, daß zu einem gegebenen Zeitpunkt nur eines der Gatter 10, 20 usw. offen ist. Da die Ausbildung aller Gatter 10, 20 usw. gleich ist, wird nachfolgend nur eines derselben, nämlich das Gatter 10, beschrieben. Dieses Gatter weist bei der dargestellten Ausführungsform einen npn-Transistor 13 auf. Der Emitter dieses Transistors ist einerseits mit der Eingangsklemme 12 über einen Widerstand 14 verbunden und andererseits mit einem gemeinsamen Knotenpunkt 3 über einen Widerstand 15. Der Kollektor des Transistors ist mit der Eingangsklemme 11, d. h. mit der gemeinsamen Masse, verbunden. Die Basis des Transistors 13 ist über einen Widerstand 16 mit dem Ausgang des Taktgebers 2 verbunden, welcher das SynchronisiersignalCl liefert, das das Öffnen des Gatters 10 bewirkt.The signals 51, 52 ... Sn are fed to the input terminal pairs 11 and 12, 21 and 22, 31 and 32 of the corresponding gates 10, 20 and 30, respectively. These gates are sequentially and cyclically controlled by the supply of switching signals C1, C 2 ... Cn; which can be supplied, for example, by a clock generator 2 of a conventional type. The polarity of these switching signals C1 ... Cn is such that they are distributed in time so that only one of the gates 10, 20, etc. is open at a given time. Since the design of all gates 10, 20 etc. is the same, only one of them, namely gate 10, will be described below. In the embodiment shown, this gate has an npn transistor 13. The emitter of this transistor is connected on the one hand to the input terminal 12 via a resistor 14 and on the other hand to a common node 3 via a resistor 15. The collector of the transistor is connected to the input terminal 11, ie to the common ground. The base of the transistor 13 is connected via a resistor 16 to the output of the clock generator 2, which supplies the synchronization signal C1, which causes the gate 10 to open.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltanlage ist wie folgt: Die den jeweiligen Eingängen der Gatter 10, 20... 30 zugeführten Spannungssignale Sl, Sl ... Sn sind ständig vorhanden. Sie können beispielsweise Ergebnisse von Einzelmessungen darstellen, welche auf eine einzige Ausgangsleitung übertragen werden sollen. In einem gegebenen Zeitpunkt sind alle Gatter der Schaltanlage mit Ausnähme eines einzigen geschlossen. Hinsichtlich des Gatters 10 ist, bevor diesem das Schaltsignal C1 zugeführt wird, das Potential der Basis des Transistors 13 so ausreichend negativ gewählt, damit unabhängig von der Amplitude des Eingangssignals Sl dieser Transistor 13 leitend ist. Infolgedessen hat der Emitter dieses Transistors, d. h. der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 14 und 15, im wesentlichen das Potential der Masse, was auch für alle anderen geschlossenen Gatter gilt.The operation of the switchgear according to the invention is as follows: The voltage signals Sl, Sl ... Sn supplied to the respective inputs of the gates 10, 20 ... 30 are constantly present. For example, you can display the results of individual measurements that are to be transferred to a single output line. At a given point in time, all the gates of the switchgear are closed with the exception of one. With regard to the gate 10, before the switching signal C 1 is supplied to it, the potential of the base of the transistor 13 is selected to be sufficiently negative that this transistor 13 is conductive regardless of the amplitude of the input signal S1. As a result, the emitter of this transistor, ie the connection point between resistors 14 and 15, has essentially the potential of ground, which also applies to all other closed gates.
Wenn dagegen das Schaltsignal Cl, bei diesem Beispiel in Form einer positiven Halbperiode, der Basis des Transistors 13 zugeführt wird, bewirkt es die Überführung des letzteren in den gesperrten Zustand. Dies hat zur Folge, daß die Spannung des Emitters des Transistors ebenso wie die des gemeinsamen Knotenpunktes 3 ansteigt, welch letzterer mit den Enden aller dem Widerstand 15 entsprechenden Widerstände der anderen Gatter 20 ... 30 verbunden ist, während die anderen Enden dieser Widerstände das Potential der Masse haben, da diese Gatter geschlossen sind. Infolgedessen ist das Potential des gemeinsamen Knotenpunktes 3 proportional der Spannung des Eingangssignals 51. Der gemeinsame Knotenpunkt3 wird daher aufeinanderfolgend im Laufe eines vollständigen Schaltzyklus auf Spannungen gebracht, die den verschiedenen Eingangssignalen 51, 52 ... Sn proportional sind.If, on the other hand, the switching signal Cl, in this example in the form of a positive half cycle, is fed to the base of the transistor 13, it causes the latter to be switched to the blocked state. This has the consequence that the voltage of the emitter of the transistor increases as well as that of the common node 3, which latter is connected to the ends of all resistors of the other gates 20 ... 30 corresponding to the resistor 15, while the other ends of these resistors the Have potential of the ground, since these gates are closed. As a result, the potential of the common node 3 is proportional to the voltage of the input signal 51. The common node 3 is therefore successively brought in the course of a complete switching cycle to voltages which are proportional to the various input signals 51, 52... Sn.
Der gemeinsame Knotenpunkt 3 ist mit dem Eingang eines Verstärkers 4 verbunden, der einen Gegenkopplungswiderstand 5 aufweist. Man erhält daher am Ausgang des Verstärkers 4 auf der einzigen Ausgangsleitung 1 eine Folge von Signalen, welche den Eingangssignalen 51, 52 ... Sn entsprechen, die den Gattern 10, 20, ... 30 zugeführt werden.The common node 3 is connected to the input of an amplifier 4 which has a negative feedback resistor 5. A sequence of signals is therefore obtained at the output of the amplifier 4 on the single output line 1 which corresponds to the input signals 51, 52... Sn which are fed to the gates 10, 20,.
Um die Störungen so weit als möglich herabzusetzen, die infolge des Sättigungswiderstandes der Transistoren, beispielsweise des Transistors 13, der verschiedenen Gatter 10, 20 ... 30 bestehen können, ist ein Korrekturkreis vorgesehen, der durch Widerstände 17, 27 ... 37 gebildet wird, deren eines Ende mit den Eingangsklemmen 12, 22 ... 32 verbunden ist, während die anderen Enden gemeinsam mit dem einen Ende eines Widerstandes 6 verbunden sind, dessen anderes Ende an Masse liegt. Diese Anordnung von Widerständen bilden einen analogen Addierer, dessen Ausgangssignal in geeigneter Weise gedämpft in Gegenkopplung über einen Widerstand 7 dem Verstärker 4 zugeführt wird.In order to reduce the disturbances as much as possible, due to the saturation resistance of the Transistors, for example of the transistor 13, of the various gates 10, 20 ... 30 can exist, a correction circuit is provided, which is formed by resistors 17, 27 ... 37, one end of which is connected to the input terminals 12, 22 ... 32, while the other ends are in common with the one end of a resistor 6 are connected, the other end of which is connected to ground. This arrangement of resistors form an analog adder, the output of which in a suitable manner is fed attenuated in negative feedback via a resistor 7 to the amplifier 4.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargegesitellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.The invention is of course not limited to that presented and described embodiment is limited, but can within its scope experience various changes.
Beispielsweise kann an Stelle eines pnp-Transistors ein npn-Transistor unter Umkehrung der Polarität der Schaltsignale verwendet werden.For example, instead of a pnp transistor, an npn transistor can be used with the polarity reversed the switching signals can be used.
Claims (1)
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 044 163,
260;
Zeitschrift »Frequenz«, 1960, Nr. 1, S. 7, Bild 8.Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1 044 163,
260;
“Frequency” magazine, 1960, No. 1, p. 7, image 8.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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