DE1270101B

DE1270101B - Tilting amplifier with adjustable switching point

Info

Publication number: DE1270101B
Application number: DE19661270101
Authority: DE
Inventors: Helmut Baur
Original assignee: Joens & Co W H GmbH; WH Joens and Co GmbH
Current assignee: Joens & Co W H GmbH; WH Joens and Co GmbH
Priority date: 1966-12-16
Filing date: 1966-12-16
Publication date: 1968-06-12

Description

Kippverstärker mit einstellbarem Schaltpunkt Die Erfindung betrifft einen Kippverstärker mit einstellbarem Schaltpunkt, d. h. einen Verstärker, dessen Ausgang in einem ersten Schaltzustand ist, solange das Eingangssignal unterhalb eines vorgegebenen Wertes (Schaltpunktes) ist, und in einem zweiten Schaltzustand, wenn das Eingangssignal des Verstärkers über diesen Wert ansteigt, wobei der Wert, bei dem dieser Übergang erfolgt, einstellbar ist. Solche Kippverstärker mit einstellbarem Schaltpunkt sind in der Elektronik häufig verwandte Baugruppen. So verwendet man sie beispielsweise als Oszillographentrigger und als Teile von Diskriminatoren in der Meßtechnik, als Relaisverstärker und Signalumformer in der Regeltechnik und als Impulsformer in der Impulstechnik.Trigger amplifier with adjustable switching point The invention relates to a trigger amplifier with adjustable switching point, d. H. an amplifier whose The output is in a first switching state as long as the input signal is below of a specified value (switching point), and in a second switching state, when the input signal of the amplifier rises above this value, where the value, at which this transition takes place, is adjustable. Such tilt amplifier with adjustable Switching points are often related assemblies in electronics. How to use they are used, for example, as oscilloscope triggers and as parts of discriminators in measurement technology, as relay amplifiers and signal converters in control technology and as a pulse shaper in pulse technology.

Die bekannteste Schaltung eines solchen Kippverstärkers ist der Schmitt-Trigger. Bei diesem ist aber eine Einstellung des Schaltpunktes nicht unmittelbar möglich. Es sind ferner Brückensysteme mit rückgekoppelten Verstärkern bekannt, welche bei Unterschreiten eines bestimmten Schaltpunktes z. B. gegengekoppelt und oberhalb des Schaltpunktes mitgekoppelt sind.The most well-known circuit of such a trigger amplifier is the Schmitt trigger. In this case, however, it is not possible to set the switching point directly. There are also known bridge systems with feedback amplifiers, which at Falling below a certain switching point z. B. back-coupled and above of the switching point are also coupled.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kippverstärker mit einstellbarem Schaltpunkt zu schaffen und bei dem der Schaltpunkt in relativ weiten Grenzen genau einstellbar ist.The invention is based on the object of having a tilting amplifier to create an adjustable switching point and at which the switching point is relatively wide Limits can be set precisely.

Ferner soll der Kippverstärker eine möglichst geringe Schalthysterese aufweisen.Furthermore, the trigger amplifier should have the lowest possible switching hysteresis exhibit.

Die Erfindung besteht darin, daß ein nach Maßgabe des gewünschten Schaltpunktes einstellbarer Einstellwiderstand und ein Transistor in Emitter-Schaltung in Reihe geschaltet und von einem konstant geregelten Strom durchflossen sind, daß die Eingangsspannung auf die Basis des Transistors gegeben wird und daß das Ausgangssignal des Transistorverstärkers ein Triggerglied steuert.The invention is that a according to the desired Switching point adjustable resistor and a transistor in emitter circuit connected in series and flowed through by a constant regulated current that the input voltage is given to the base of the transistor and that the output signal of the transistor amplifier controls a trigger element.

Zwischen Basis und Emitter des Transistors sind dann die Eingangsspannung sowie eine an dem Einstellwiderstand abfallende Spannung einander ent gegengeschaltet. Je nachdem, welche dieser Spannungen größer ist, ist der Transistor leitend oder nicht. Die Spannung an dem Einstellwiderstand bestimmt dabei den Schaltpunkt. Da aber über Einstellwiderstand und Transistor ein konstant geregelter Strom geschickt wird, ist der Spannungsabfall an dem Einstellwiderstand direkt proportional der Größe dieses Widerstandes und daher in weiten Grenzen regelbar.The input voltage is then between the base and emitter of the transistor and a voltage drop across the setting resistor are switched against each other. Depending on which of these voltages is greater, the transistor is conductive or not. The voltage at the setting resistor determines the switching point. There but a constant regulated current is sent via the setting resistor and transistor the voltage drop across the setting resistor is directly proportional to the Size of this resistance and therefore controllable within wide limits.

Die Speisung des den Einstellwiderstand und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors enthaltenden Kreises mit einem konstant geregelten Strom hat aber gleichzeitig eine weitere sehr wichtige Folge: Da der Transistor von einem konstanten Strom durchflossen wird, verläuft die Arbeitsgerade im Kennlinienfeld des Transistors nicht, wie üblich, von links oben nach rechts unten, sondern schwenkt in die Horizontale. Dadurch wird aber die Spannungsverstärkung sehr groß. Eine Stromverstärkung kann nicht erfolgen. Außerdem wird der differentielle Emitter-Basis-Widerstand klein. Der sonst übliche Arbeitswiderstand entfällt hier. Eine geringfügige Änderung der Emitter-Basis-Spannung bringt bei einer solchen Anordnung eine erhebliche Änderung der Spannung zwischen Emitter und Kollektor des Transistors. Durch Speisung des Transistors mit einem konstant geregelten Strom kann man wesentlich höhere Spannungsverstärkungen erzielen als mit üblichen Transistorspannungsverstärkern.The supply of the setting resistor and the emitter-collector path of the transistor-containing circuit with a constant regulated current but has at the same time another very important consequence: because the transistor of a constant If current is flowing through it, the working line runs in the characteristic field of the transistor not, as usual, from top left to bottom right, but swings horizontally. However, this makes the voltage gain very large. A current amplification can not done. In addition, the emitter-base differential resistance becomes small. The otherwise usual work resistance is omitted here. A minor change in the Emitter-base voltage brings about a considerable change in such an arrangement the voltage between the emitter and collector of the transistor. By feeding the Transistors with a constant regulated current can get much higher voltage gains than with conventional transistor voltage amplifiers.

Mit dieser hohen Spannungsverstärkung kann dann das Triggerglied angesteuert werden, wobei dann eben wegen der hohen Spannungsverstärkung eine Hysterese des Triggergliedes, d. h. eine Differenz zwischen Um- und Rückschaltpunkt, sich praktisch nicht bemerkbar macht. Bei der erfindungsgemäßen Kombination erfüllt der konstant geregelte Speisestrom somit einen doppelten Zweck: Er gestattet eine lineare Einstellung des Schaltpunktes in weiten Grenzen einfach durch Veränderung des Einstellwiderstandes. Außerdem wird durch die Konstantstromspeisung die Spannungsverstärkung des Transistors erhöht und damit der Einfluß der Hysterese des Triggergliedes weitgehend ausgeschaltet.The trigger element can then be activated with this high voltage gain be, and then just because of the high voltage gain a hysteresis of the Trigger member, d. H. a difference between the switchover and switchback point, is practical not noticeable. In the combination according to the invention, the constant fulfills Regulated supply current thus has a double purpose: It allows a linear setting of the switching point within wide limits simply by changing the setting resistor. In addition, the constant current supply increases the voltage of the transistor increased and thus largely eliminated the influence of the hysteresis of the trigger element.

Als Triggerglied kann ein Relais oder ein Schmitt-Trigger dienen. Die Anordnung nach der Erfindung gestattet aber, als Triggerglied einfach eine abschaltbare Thyristortetrode zu benutzen, mit der zur Erzeugung einer zum Abschalten des Thyristors erforderlichen positiven Spannung gegenüber der Steuerelektrode eine Zener-Diode in Reihe geschaltet sein kann.A relay or a Schmitt trigger can serve as the trigger element. However, the arrangement according to the invention allows a trigger element that can be simply switched off as a trigger element To use thyristor tetrode, with the generation of a to turn off the thyristor required positive voltage with respect to the control electrode a Zener diode can be connected in series.

Die Eingangsspannung kann in Reihe mit einer festen Spannung an der Basis des Transistors anliegen, und diese Spannung kann so bemessen sein, daß sie die Emitter-Kollektor-Spannung kompensiert.The input voltage can be in series with a fixed voltage across the To the base of the transistor, and this tension can be so measured be that it compensates for the emitter-collector voltage.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschrieben: F i g. 1 zeigt den Grundaufbau eines erfindungsgemäßen Kippverstärkers; F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform. Zwischen zwei Punkten 1 und 2 liegt eine Eingangsspannung an, die beispielsweise einem Istwert entspricht. In F i g. 1 und 2 ist diese Spannung durch eine Spannungsquelle UI und einen Widerstand R; (Innenwiderstand der Istwert-SpannungsqueIle) symbolisiert.Two embodiments of the invention are shown in the drawings and described below: F i g. 1 shows the basic structure of an inventive Flip-flop amplifier; F i g. 2 shows a modified embodiment. Between two Points 1 and 2 have an input voltage that, for example, represents an actual value is equivalent to. In Fig. 1 and 2 is this voltage through a voltage source UI and a resistor R; (Internal resistance of the actual value voltage source).

Ein Transistor 5 wird über einen einstellbaren Widerstand 4 von einer Konstantstromquelle 3 gespeist, so daß also ein konstanter Strom 1 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors fließt. Die an dem Widerstand 4 abfallende Spannung ist wegen des konstanten Stromes der Größe dieses Widerstandes direkt proportional und kann mit dem Widerstand 4 in weiten Grenzen variiert werden. Hierdurch wird der Schaltpunkt des Kippverstärkers bestimmt. Zwischen Emitter und Basis des Transistors liegt eine der Differenz der Eingangsspannung und der Spannung am Widerstand 4 .entsprechende Spannung und je nach deren Polarität wird der Transistor 5 leitend oder nicht. Der Transistor 5 steuert, wegen des konstanten Stromes mit hoher Spannungsverstärkung über einen Widerstand 6 eine abschaltbare Thyristortetrode 8 an. In Reihe mit der Thyristortetrode 8 liegt eine Zener-Diode Z sowie ein Lastwiderstand 7. Die Zener-Diode sorgt für eine hinreichende positive Vorspannung relativ zu der Steuerelektrode 12, daß bei Wegfall der Steuerspannung die Thyristortetrode 8 wieder sperrt. Durch die hohe Spannungsverstärkung des Transistors 5 spielt die Hysterese der Thyristortetrode 8 kämme Rolle mehr. Thyristortetrode 8 und Konstantstromquelle 3 werden von einer gemeinsamen Gleichspannungsquelle 10 gespeist.A transistor 5 is through an adjustable resistor 4 of a Constant current source 3 fed, so that a constant current 1 through the emitter-collector path of the transistor flows. The voltage drop across the resistor 4 is due to the constant current is directly proportional to the size of this resistance and can with the resistor 4 can be varied within wide limits. This becomes the switching point of the tilt amplifier determined. Between the emitter and the base of the transistor there is one corresponding to the difference between the input voltage and the voltage across the resistor 4 Voltage and depending on its polarity, the transistor 5 is conductive or not. Of the Transistor 5 controls because of the constant current with a high voltage gain A thyristor tetrode 8 which can be switched off via a resistor 6. In series with the Thyristor tetrode 8 is a Zener diode Z and a load resistor 7. The Zener diode ensures a sufficient positive bias voltage relative to the control electrode 12 that when the control voltage is removed, the thyristor tetrode 8 blocks again. By the high voltage gain of transistor 5 plays the hysteresis of the thyristor tetrode 8 more combs roll. Thyristor tetrode 8 and constant current source 3 are from one common DC voltage source 10 fed.

Die Anordnung -nach F i g. 2 arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie die von F i g. 1. Entsprechende Schaltelemente sind in F i g. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie dort.The arrangement according to FIG. 2 works on the same principle as that of Fig. 1. Corresponding switching elements are shown in FIG. 2 with the same Provided reference numerals as there.

Zusätzlich wird bei der Anordnung von F i g. 2 eine Kompensation des relativ kleinen Spannungsabfalls an der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 5 bewirkt. Das geschieht durch eine Spannungsquelle 13, welche einen Spannungsabfall an einem im Eingangskreis liegenden Widerstand 14 erzeugt. -Der Widerstand 17 soll die energetische Entkopplung der Eingangsspannung (Istwertspannung) von -der eigentlichen Verstärkerschaltung verbessern. Es ist auch möglich, mehrere Kippverstärker an den Punkt 18 (F i g. 2) anzukoppeln.In addition, in the arrangement of FIG. 2 a compensation of the relatively small voltage drop across the emitter-base path of transistor 5 causes. This is done by a voltage source 13, which has a voltage drop generated at a resistor 14 located in the input circuit. -The resistance 17 should the energetic decoupling of the input voltage (actual value voltage) from the actual Improve amplifier circuit. It is also possible to connect several trigger amplifiers to the Point 18 (Fig. 2) to be coupled.

Zwischen den Transistor 5 und die Thyristortetrode 8 ist ein weiterer Transistor 19 als Impedanzwandler geschaltet. Das verhindert eine Rückwirkung des Thyristors 8 auf den Spannungsverstärkertransistor 5. Ein weiterer Impedanzwandler 20 verhindert eine unterschiedliche Belastung des Thyristors bei unterschiedlicher Last 21 und damit einen von der Last abhängigen Abschaltstrom über die Steuerelektrode 12. Auch hier werden Konstantstromquelle 3, Impedanzwandler 19, Thyristortetrode 8 und Impedanzwandler 20 von einer gemeinsamen Spannungsquelle 10 gespeist.Between the transistor 5 and the thyristor tetrode 8 is another Transistor 19 connected as an impedance converter. This prevents the Thyristor 8 to the voltage amplifier transistor 5. Another impedance converter 20 prevents different loading of the thyristor with different Load 21 and thus a cut-off current that is dependent on the load via the control electrode 12. Here, too, there are constant current source 3, impedance converter 19, thyristor tetrode 8 and impedance converter 20 are fed by a common voltage source 10.

Claims

Claims: 1. Tilting amplifier with adjustable switching point, characterized in that an adjustable according to the desired switching point Setting resistor (4) and a transistor (5) connected in series in an emitter circuit and a constant regulated current flows through it that the input voltage is given to the base of the transistor (5) and that the output signal of the transistor amplifier a trigger element (8) controls.

2. Tilting amplifier according to claim 1, characterized in that that the trigger element is a disconnectable thyristor tetrode (8).

3. Tilt Amplifier according to claim 2, characterized in that a Zener diode (9) with the thyristor tetrode (8) is in series.

4. tilt amplifier according to claim 3, characterized in that the thyristor tetrode (8) is controlled via an ImpedanzwandIerstufe (19).

5. Trigger amplifier according to Claim 4, characterized in that the thyristor tetrode (8) another impedance converter stage (20) controls, in whose output circuit the Load (21).

6. Tilting amplifier according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the input voltage is in series with a fixed voltage at the base of the transistor (5) is applied and that this voltage is dimensioned so that it is the emitter-collector voltage compensated.

7. tilting amplifier according to one of claims 1 to 6, characterized in that that a constant current source (3) for generating the constant regulated current and Glass trigger element (8) can be supplied from a common DC voltage source (10).