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Die Erfindung betrifft eine elektronische Schalt- Elektronische Schaltvorrichtung
vorrichtung, bestehend aus einem an seinem Steuereingang schaltbaren Konstant-Stromverbraucher
in Serie mit einer Konstant-Stromquelle.
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Elektronische Schaltvorrichtungen bekannter Bauart bestehen dabei
entweder aus einem steuerbaren Schaltelement, das je nach dem angelegten Steuersignal
einen Schaltvorgang durchführt, oder aber aus zwei steuerbaren Schaltelementen,
wovon jeweils das eine leitend und das andere nichtleitend ist. Nachteilig bei diesen
bekannten elektronischen Schaltvorrichtungen ist es, daß jeweilig das steuerbare
Schaltelement bzw. die steuerbaren Schaltelemente von einem nichtleitenden Zustand
in einen leitenden Zustand geschaltet werden müssen. Hierdurch wird aber die maximal
erzielbare Schaltgeschwindigkeit wesentlich herabgesetzt.
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Eine weitere bekannte Schalteinrichtung besteht darin, daß ein Laststromkreis
über eine an ihrem Steuereingang schaltbare Schaltstrecke in Serie mit einer Konstant-Stromquelle
geschaltet ist und daß parallel zur Konstant-Stromquelle ein Stromweg eingefügt
ist, über den im sperrenden Zustand der Schaltstrecke der Strom der Konstant-Stromquelle
abgeleitet wird, während im leitenden.Zustand der Schaltstrecke der Strom der Konstant-Stromquelle
über den Lastkreis fließt.
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Auf diese Weise wird zwar eine Schaltgeschwindigkeit erzielt, die
größer ist als bei den anderen bekannten Schaltvorrichtungen, da die Spannungsschwankungen
in beiden Schaltzuständen verhältnismäßig gering und damit die Umladezeiten für
die Schaltkapazitäten verhältnismäßig kurz sind. Die Schaltgeschwindigkeit auch
dieser Schaltvorrichtung ist aber immer noch wesentlich dadurch begrenzt, daß die
Schaltstrecke vom leitenden in den sperrenden Zustand und umgekehrt umgeschaltet
werden muß.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter Vermeidung der bekannten
Nachteile eine elektronische Schaltvorrichtung zu schaffen, mit der sich eine gegenüber
bisher wesentlich höhere maximal erzielbare Schaltgeschwindigkeit erreichen läßt,
wobei außerdem die Verlustleistung relativ gering ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für eine elektronische Schaltvorrichtung
bestehend aus einem an seinem Steuereingang schaltbaren Konstant-Stromverbraucher
in Serie mit einer Konstant-Stromquelle dadurch gelöst, daß der Lastkreis parallel
zur Konstant-Stromquelle geschaltet ist und daß der Konstant-Stromverbraucher durch
entsprechende Signale an seinem Steuereingang in einen ersten Leitungszustand schaltbar
ist, bei dem der Strom durch den Konstant-Stromverbraucher höchstens gleich ist
dem von der Konstant-Stromquelle gelieferten, und daß er in einen zweiten Leitungszustand
schaltbar ist, bei dem der Strom durch den Konstant-Stromverbraucher größer ist
als der von der Konstant-Stromquelle zugeführte.
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Dadurch, daß in beiden Schaltzuständen jeweils ein Strom von der Konstant-Stromquelle
durch den Konstant-Stromverbraucher fließt, findet keine Umschaltung von einem nichtleitenden
Zustand in einen leitenden Zustand statt. Dies wirkt sich insbesondere dann als
vorteilhaft aus, wenn die Konstant-Stromquelle und/oder der steuerbare Konstant-Stromverbraucher
je durch einen Transistorschaltkreis gebildet wird. Da in diesem Fall die Transistoren
nicht von einem nichtleitenden Zustand in einen leitenden Zustand geschaltet werden,
entfällt eine Verzögerung im Schaltvorgang auf Grund der Tatsache, daß keine Raumladung
im Basisraum des jeweiligen Transistors von nennenswertem Einfluß ist. Ein weiterer
Vorteil ergibt sich daraus, daß zur übertragung von Strömen jeweils unterschiedlicher
Amplitude durch den Lastkreis der Konstant-Stromverbraucher entsprechend gesteuert
werden kann. Gegenüber bekannten elektronischen Schaltvorrichtungen finit Transistoren
ist
die Verlustleistung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung
wesentlich geringer.
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Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung läßt sich in vorteilhafter
Weise als Treiberschaltung für Magnetkernspeicher verwenden, wobei dann der Lastkreis
aus mehreren selektiv ansteuerbaren Treiberleitungen bestehen kann.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Konstant-Stromquelle
durch einen Diodenschaltkreis gebildet.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, die an Hand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Zeichnungen die
Erfindung näher erläutert, und aus den Patentansprüchen. Es zeigt F i g. 1 ein Prinzipschaltbild
zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung, F i g. 2 die Schaltungsanordnung
eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, F i g. 3 die Schaltungsanordnung
eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung.
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Das in F i g, 1 gezeigte Prinzipschaltbild besteht aus einer Konstant-Stromquelle
1, die zur Speisung eines Konstant-Stromverbrauchers 2 dient. Diese Baugruppen liegen
in Serienschaltung zwischen einer positiven und negativen Potentialquelle. Eine
Belastung 3 liegt zwischen der positiven Potentialquelle und dem Verbindungspunkt-
der Konstant-Stromquelle 1 und dem Konstant-Stromverbraucher 2. über eine Eingangsklemme
4 werden dem Konstant-Stromverbraucher 2 Steuersignale zugeführt. Diese Steuersignale
legen den Wert des Stromes fest, der vom Stromverbraucher 2 aufgenommen wird. Mit
Hilfe des Steuersignals an der Eingangsklemme 4 wird im Ruhezustand der Schaltung
der Konstant-Stromverbraucher 2 so eingestellt, daß seine Stromaufnahme gleich oder
geringer als der Ausgangsstrom der Konstant-Stromquelle 1 ist. Der vom Konstant-Stromverbraucher
2 aufgenommene Gesamtstrom wird deshalb der Konstant-Stromquelle 1 entnommen, wohingegen
die Belastung 3 keinen Anteil liefert.
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Wenn der Konstant-Stromverbraucher 2 ein gegenüber vorher unterschiedliches
Steuersignal an der Eingangsklemme 4 erhält, stellt sich ein solcher Zustand in
der Schaltung ein, daß der Konstant-Stromverbraucher 2 einen größeren Strom zieht,
als er von der Konstant-Stromquelle 1 geliefert wird, so daß der darüber hinausgehende
Anteil über die Belastung 3 zugeführt werden muß. Die durch den Konstant-Stromverbraucher
2 jeweils bedingten Stromwerte lassen sich exakt durch die Steuersignale festlegen,
so daß damit auch der Belastungsstrom genau definiert ist.
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Eine vorteilhafte Anwendung dieses Prinzips ergibt sich für Treiberschaltungen
bei Speichervorrichtungen. Hierbei .ist es vorteilhaft, wenn die Schaltgeschwindigkeit
der verwendeten Transistorschaltungen so hoch wie möglich ist. Wenn so z. B. der
Konstant-Stromverbraucher 2 einen Transistor enthält, dann befindet sich dieser
Transistordauernd in einem leitenden Zustand. Soll nun ein Impuls durch die Belastung
3, die als Treiberleitung gedacht werden kann, übertragen werden, dann wird infolgedessen
der im Konstant-Stromverbraucher 2 verwendete Transistor lediglich von einem ersten
leitenden Zustand in einen zweiten leitenden Zustand umgeschaltet. Eine solche Betriebsweise
ist schneller als die einer Schaltung, bei der ein Transistor von einem nichtleitenden
Zustand in einen leitenden Zustand umgeschaltet wird, denn in letzterem Fall muß
vor der Umschaltung im Basisraum des Transistors eine Speicherladung aufgebaut werden.
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Eine unter Ausnutzung des Prinzips gemäß der Erfindung aufgebaute
Schaltung ist in F i g. 2 dargestellt. In dieser Schaltung enthält die Konstant-Stromquelle
einen PNP-Transistor T1, dessen Emitter über einen Widerstand 5 an die Potentialquelle
-f- V 1 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors T 1
liegt an einer zweiten
Potentialquelle -I- V2, während der Kollektor mit dem Kollektor eines NPN-Transistors
T2 verbunden ist. Der Wert des Widerstandes 5 und die Potentialwerte -I- V 1 und
-I- V 2 sind so gewählt, daß dieser Schaltungsteil als Konstant-Stromquelle wirkt.
Der den Transistor T2 enthaltende Schaltteil entspricht in seiner Wirkung dem Konstant-Stromverbraucher
2 in F i g.1. Der Emitter des Transistors T2 liegt über einem Widerstand 6 an einer
dritten Potentialquelle - V3, während seine Basis an eine Eingangsschaltvorrichtung
angeschlossen ist, die die NPN-Transistoren T 3 und T 5 und den PNP-Transistor
T4 mit den dazugehörigen Schaltelementen enthält.
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Zwei Treiberleitungen, die als Belastungen 7 und 8 dargestellt sind,
sind jeweils über einen NPN-Transistor T6 bzw. T7 mit dem Verbindungspunkt der beiden
KoIlektoranschlüsse der Transistoren T1 und T 2 gekoppelt. Die Transistoren
T 6 und T 7 dienen zur Auswahl der jeweils zugeordneten Treiberleitung,
indem ihren Basen je nach Erfordernis ein Auswahlsignal zugeführt wird. Obgleich
hier nur zwei Treiberleitungen dargestellt sind, ist es ohne weiteres möglich, daß
in Praxis ohne weiteres auch mehr als zwei Treiberleitungen angeschlossen werden
können.
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Im Ruhezustand der Schaltung ist der Transistor T1 leitend, während
der Transistor T2 einen Strom führt, der gleich oder geringer ist als der; der durch
den Transistor T1 fließen kann. Zur Aufrechterhaltung dieser Bedingung ist der Transistor
T3 so vorgespannt, daß er sich im Sättigungszustand befindet und damit dem Transistor
T5 eine solche Vorspannung bereitstellt, daß er einen ausreichenden Strom führt,
um das Basispotential des Transistors T2 so anzuheben, daß es geringfügig oberhalb
des Emitter-Potentials ".liegt. Die Transistoren T6 und T7 sind über -ihre Eingangssignale
so vorgespannt, daß sie sich in einem nichtleitenden Zustand befinden. -Zum Anlegen
eines Treiberstromes über die Treiberleitung 7 wird zunächst ein Signal an die Eingangsklemme
9 angelegt, so daß die Basis des Transistors T6 ein positiveres Potential als das
an der Basis des Transistors T7 erhält. Daraufhin wird der Transistor T3 in einen
nichtleitenden Zustand geschaltet, so daß der Stromfluß durch den Transistor T5
nunmehr vom Schaltzustand des Transistors T4 abhängig ist. Das Potential an der
Eingangsklemme 10, die mit der Basis des Transistors T4 verbunden ist, wird
jetzt so eingestellt, daß der Strom durch den Transistor T5 das Basispotential des
Transistors T2 auf einen solchen Wert bringt, daß der Transistor T2 einen- größeren
Strom zieht, als der Transistor T1 zu liefern vermag. Hierdurch wird erreicht, daß
ein Strom durch die Belastung 7, Transistor T6 und Transistor T2 fließt. Der sich
nun über den Transistor T2 einstellende Stromwert und damit auch der durch die Belastung
7 fließende Strom wird durch das Potential an der Basis des Transistors T4 festgelegt.
Auf
diese Weise ergibt sich, daß durch unterschiedliche Impulssignale an der Basis des
Transistors T4 entsprechend verschiedene Stromwerte über die Belastung 7 eingestellt
werden können.
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Durch Schalten des Transistors T7 an Stelle des Transistors T 6 läßt
sich die Treiberleitung 8 in gleicher Weise erregen.
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In der Schaltungsanordnung nach F i g. 3 besteht die Konstant-Stromquelle
aus einem Widerstand 11
und aus einer Diode 12, die an die positiven Potentialquellen
-I- V 1 und -I- V 2 angeschlossen sind, wobei das an die Diode 12 anliegende Potential
+V2 geringer ist als das Potential -I- V 1. Der Konstant-Stromverbraucher besteht
aus dem NPN-Transistor T8, dessen Emitter über einen Widerstand 16 an eine negative
Potentialquelle - V 1 und dessen Kollektor an die Konstant-Stromquelle angeschlossen
ist. Eine Schaltvorrichtung mit der Eingangsklemme 15, die am Emitter eines PNP-Transistors
T 9 liegt, der andererseits über einen Widerstand 13 an eine positive Potentialquelle
-f- V 1 angeschlossen ist, ist über den Kollektoranschluß des Transistors T9 mit
der Basis des Transistors T8 verbunden, die andererseits über einen Widerstand 14
an eine negative Potentialquelle - V 2 angeschlossen ist. Die Treiberleitungen 7
und 8 sind jeweils über einen NPN-Transistor T 6 bzw. T 7
mit dem Verbindungspunkt
zwischen der Konstant-Stromquelle und dem Konstant-Stromverbraucher gekoppelt.
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Im Ruhezustand der Schaltung befinden sich die Transistoren
T9, T 6 und T 7 in einem nichtleitenden Zustand, wobei der Transistor
T9 unter dem Einfluß eines negativen Steuersignals an der Eingangsklemme 15 in diesem
Zustand gehalten wird. Ist das Potential - V 2 weniger negativ als das Potential
- V 1, dann befindet sich der Transistor T8 in einem leitenden Zustand. Die Werte
dieser Potentiale und der Widerstände 16 und 14 sind so gewählt, daß der Transistor
T 8 bei diesem Schaltungszustand einen Strom zieht, der geringer ist als der, der
von der Konstant-Stromquelle geliefert werden kann.
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Je nachdem, welche der Treiberleitungen 7 und 8 erregt werden soll,
wird entweder der Transistor T 6 oder der Transistor T 7 durch Anlegen eines Eingangssteuersignals
an der entsprechenden Basis in den leitenden Zustand gebracht. Daraufhin wird der
Transistor T9 durch eine entsprechende Änderung des Steuersignals an der Eingangsklemme
15 in einen leitenden Zustand gebracht. Wenn der Transistor T9 leitend ist, dann
wird die Basis des Transistors T8 unter dem Einfluß der Begrenzerdiode 16 auf Erdpotential
gehalten, so daß der Transistor T 8 einen größeren Strom zieht als im vorherigen
Schaltzustand. Der hierbei durch den Transistor T8 fließende Strom ist durch entsprechende
Wahl der Parameter so eingestellt, daß sein Wert größer ist als der Strom, der durch
die Konstant-Stromquelle geliefert wird; das bedeutet aber, daß dann auch ein Strom
durch die ausgewählte Treiberleitung und den dazugehörigen Transistor fließen muß.