DE1280277B - Schaltungsanordnung zum abwechselnden Anschalten der Pole einer Spannungsquelle an einen Verbraucher, insbesondere Einfachstrom-Doppelstrom-Telegrafierzeichenumsetzer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H041

Deutsche KL: 21 al-5/01

Nummer: 1280 277

Aktenzeichen: P 12 80 277.6-31 (S 96884)

Anmeldetag: 30. April 1965

Auslegetag: 17. Oktober 1968

Die Erfindung behandelt eine Schaltungsanordnung zum abwechselnden Anschalten der beiden Pole einer zwischen den Potentialen dieser Pole geerdeten Spannungsquelle an einen einseitig geerdeten Verbraucher in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder NichtVorhandensein eines Steuerpotentials mittels zweier niederohmig in Reihe hintereinander an die beiden Pole der Spannungsquelle angeschlossenen und als Schalter arbeitenden Transistoren des gleichen Leitfähigkeitstyps, an deren gemeinsamen Verbindungspunkt der Verbraucher mit seiner anderen Seite angeschlossen ist, insbesondere zum Umsetzen von Einfachstromtelegrafierzeichen hoher Telegrafiergeschwindigkeit in Doppelstromtelegrafierzeichen in Fernschreibanlagen.

Es sind bereits Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen elektronische Relais benutzt werden, um die mit geringer Leistung ankommenden Einfachstromimpulse in Doppelstromimpulse höherer Leistung umzuwandeln. Bei allen bisher bekanntgewordenen Schaltungen erfolgt die Durchschaltung der +TB- und — TB-Potentiale an den Ausgang jedoch nicht niederohmig genug. Bei bisher bekannten Schaltungen beträgt die differentielle Innenwiderstand i-jj-j bei einer Stromabgabe von 2OmA bei 20 V Spannung etwa 100 Ohm.

Für verschiedene Anwendungsfälle, z. B. eine kostensparende Zusammenschaltung der TW-Übertragung der Vermittlungstechnik mit einem WT-Kanal, wäre es wünschenswert, eine Schaltung anwenden zu können, deren differentieller Innenwiderstand klein ist.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung bekannt, die sich auf eine Gegentaktendstufe mit Treiberstufe als Phasenumkehrstufe bezieht (Lehrbuch v. B. Wagner, »Elektr. Verstärker«, VEB-Verlag Technik, Berlin 1961, S. 187, Bild 3.116). Diese Schaltung arbeitet ausschließlich als Wechselstromverstärker mit einer Kondensatorkopplung. Eine exakte Ausgangssymmetrie hinsichtlich Spannung, Strom und Innenwiderstand (insbesondere differentieller Innenwiderstand), bei der der Innenwiderstand sehr niedrig sein soll (kleiner als 40 Ohm), ist dort nicht gewährleistet. Die Schaltung gibt eine geringe Leistung ab und kann ohne Belastungswiderstand nicht betrieben werden. Durch den erhöhten Innenwiderstand bedingt, ist die Anordnung störanfällig.

Weiterhin sind Schaltungen zur »Ortskreistastung mit Transistoren in Telegrafieübertragungsgeräten« bekannt, die ein Telegrafenrelais ersetzen (NTZ 1961, Heft 7, S. 344 bis 348). Die dort (Bild 8 Schaltungsanordnung zum abwechselnden
Anschalten der Pole einer Spannungsquelle an
einen Verbraucher, insbesondere
Einfachstrom-Doppelstrom-Telegrafierzeichenumsetzer

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Karl-Otto Knabe, 8000 München

und 9) gezeigten Doppelstromtastschaltungen besitzen einen differentiellen Innenwiderstand von etwa 100 Ohm bei einer Stromabgabe von 20 mA

ao bei 20 V Spannung. Diese Art von Schaltungen wurde bisher in Telegrafiesystemen zur Durchschaltung der TB-Potentiale verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Schaltungen dieser Art mit einem geringeren Aufwand bessere Eigenschaften zu erzielen. Dabei soll sie einen extrem niedrigen differentiellen Innenwiderstand (kleiner als 40 Ohm bei einem Strom bis zu 100 mA) aufweisen. Die Schaltung soll eine exakte Ausgangssymmetrie hinsichtlich Spannung, Strom und Innenwiderstand zeigen. Da für viele Fälle (erdfreier Diskriminatorausgang) die galvanische Trennung nicht erforderlich ist, entfällt diese in der erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltung. Die Schaltung soll eine geringe Störanfälligkeit aufweisen und sehr raumsparend in modernen Schaltkreistechniken (z.B. integrierte Schaltkreistechnik) aufgebaut werden können. Die Schaltung möge eine erhöhte Eingangsempfindlichkeit besitzen und die Ausgangstransistoren sind gegen Überlastung und einer damit verbundenen Zerstörung zuverlässig zu schützen.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß ein in an sich bekannter Weise durch das an seiner Steuerelektrode anliegende Steuerpotential schaltbarer und mit seinen beiden weiteren Elektroden über je einen Widerstand an die beiden Pole der Spannungsquelle angeschlossener, gleichfalls als Schalter arbeitender weiterer Transistor des gleichen Leitfähigkeitstyps wie die beiden anderen Transistören mit diesen beiden weiteren Elektroden in gleichfalls an sich bekannter Weise derart mit den Steuerelektroden der beiden anderen Transistoren

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verbunden ist, daß bei Undurchlässigsein des weite- gen noch ausreicht. Ein höherer Strom durch Rl ren Transistors nur der mit dem einen Pol dei hätte einen unnötig großen Leistungsverbrauch zur Spannungsquelle verbundene Transistor und bei Folge. Für den Transistor Tj 3 ergibt sich dann eine Durchlässigsein des weiteren Transistors nur der mit erforderliche Stromverstärkung von über 320, die dem anderen Pol der Spannungsquelle verbundene 5 nur durch die Vorschaltung eines weiteren Tran-Transistor in gleichfalls an sich bekannter Weise sistors Ts 4 erreicht werden kann, durchlässig ist. · Damit die nicht durchgesteuerten Ausgangstransi-Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der stören auch bei erhöhten Temperaturen sicher geAbbildungen erläutert, wobei sperrt werden, liegen in ihren Emitter-Basis-Kreisen Fig. 1 den prinzipiellen Schaltungsaufbau des io DiodenDl, D2, D3, D4, deren Schwellspannungen Einfachstrom-Doppelstrom-Umsetzers aufweist, wäh- ausreichende Sperrpotentiale liefern. Bei Polaritätsrend wechsel wird der bisher gesperrte Transistor, z. B. Fig. 2 ein Anwendungsbeispiel zeigt. Ts3, sofort geöffnet. Dadurch erhält der bisher lei-In der Schaltung nach Fig. 1 steuert der Tran- tende Transistors Ts2 eine Kollektorspannung, die sistor TjI, der als Phasenumkehrstufe ausgebildet 15 fast der Höhe der Versorgungsspannung (48 V) entist und gegenphasige Ausgangsspannungen liefert, spricht. Da aber noch so lange ein hoher Kollektorentsprechend den Telegrafieimpulsen gleichzeitig strom fließt, bis alle Ladungsträger aus der Basisdie beiden Ausgangsschalter so, daß im Betrieb Emitter-Grenzschicht entfernt sind, wird die zulässige immer nur einer der beiden Schalttransistoren strom- Verlustleistung des Transistors kurzfristig sehr weit führend ist. Die beiden gegenphasigen Spannungen 20 überschritten. Diese Speicherzeit kann man innerhalb werden am Kollektorwiderstand R1 und am Emit- gewisser Grenzen dadurch verkürzen, daß man die terwiderstandR S des TransistorsTsI abgenommen WiderständeR5 bzw. R6, über die die Ladungsund der Basis der Ausgangstransistoren Ts 2 und träger abfließen müssen, klein hält. Da diese Wider-Ts 3 zugeführt. Die Schaltung stellt eine Art Gegen- stände aber einen Nebenschluß zu den Steuerstrecken taktstufe dar, bei der die beiden Ausgangstransi- «5 der Seh'alttransistoren Ts 2 bzw. Ts 3 bilden, verrinstoren Ts 2 und Ts 3 — bezogen auf die Versor- gern sie deren Steuerströme, und deshalb können die gungsspannung — in Serie liegen, während der Aus- Widerstände nicht so klein gewählt werden, wie es gangsstrom gegen die Batteriemitte entnommen wird. zur gewünschten schnellen Ableitung der Ladungs-Die Umkehrstufe TsI wird durch Einfachstromim- träger nötig wäre. Daher wird die Speicherzeit noch pulse mit steilen Flanken und, bezogen auf +TB, 30 zusätzlich durch den Einbau eines Impulsübertragers mit negativer Polarität gesteuert. Der im Stromlauf verkleinert, dessen beide Wicklungen I und II in den eingezeichnete Übertrager Ü mit seinen Wicklungen I Emitterleitungen der Ausgangstransistoren Ts 2 und und II verkürzt die bei jedem Polaritätsumschlag Ts 3 liegen. Bei einem Polaritätsumschlag wird in auftretende Speicherzeit der Schalttransistoren und der bisher stromführenden Wicklung eine Spannung damit die Zeit, in der sie sehr stark belastet werden. 35 induziert, die das Emitterpotential des zu sperrenden Durch den Übertrager Ü wird erreicht, daß die Aus- Transistors kurzzeitig um etwa 10 V in Sperrichtung gangskreise der Schaltstrecken induktiv so mitein- verschiebt. Hierdurch verringert sich die Speicherander gekoppelt sind, daß beim öffnen einer der zeit der Transistoren beträchtlich, die Verlustener-Schaltstrecken ein zusätzlicher Sperrimpuls auf die gie, die der Transistor dabei aufnehmen muß, beträgt jeweils andere Schaltstrecke gegeben und der Wider- 40 etwa 0,1 mWs. Da die mittlere Verlustleistung prostand im Ausgangskreis vorübergehend erhöht wird. portional der Zahl der entsprechenden Polaritäts-Fig. 2 zeigt eine mit pnp-Transistoren ausgeführte wechsel in der Zeiteinheit ist, ergibt sich für den Be-Örtskreisausgangsschaltung, wie sie für die Zusam- trieb eine maximale Telegrafiergeschwindigkeit durch menschaltung der TW-Übertragung der Vermitt- die Forderung, daß die Transistoren nicht überlastet lungstechnik mit einem WT-Kanal oder einem Da- 45 werden dürfen. Um hochfrequente Einschwingyortenkanal verwendet werden kann. Die Schaltung be- gänge zu vermeiden, ist der Übertrager durch einen ginnt mit einer KippstufeK, welche die vom Dis- Parallelwiderstand R7 bedämpft. Die Widerstände kriminator gelieferten, abgeflachten Telegrafie- R 8 und R 9 versorgen die Dioden D 2 und D 3 mit Doppelstrom-Impulse Z versteuert und über eine einer Vorspannung, damit der Transistor Ts2 bzw. ZenerdiodeZDl die nachgeschaltete Umkehrstufe 50 Ts 3 sicher gesperrt wird.

TsI mit Einfachstromimpulsen geeigneten Potentials An den Ausgang ist zwischen die a- und fc-Ader steuert. Um die Stabilität der Kippstufe nicht we- über einen Brückengleichrichter GrI eine Zenersentlich zu verringern, wird ihr nur ein geringer diode ZD 2 gelegt. Diese Anordnung begrenzt die Strom entnommen. Von Kollektor und Emitter des Leerlaufspannung auf etwa 22,5 V und verhindert, Transistors TsI werden zwei gegenphasige Aus- 55 daß die Kollektorspannung des jeweils gesperrten gangsspannungen abgenommen, die die Ausgangs- Transistors über den zulässigen Wert ansteigt, wenn schalter Ts 2 und Ts 3 im Gegentakt steuern. Damit versehentlich eine höhere Fremdspannung als ±24 V der Transistor Ts 3, der Minuspolarität an den Aus- an den Ausgang gelegt wird. Den dazu benötigten gang legt, voll durchgesteuert werden kann, muß Vorwiderstand bildet eine in der α-Ader des Ausseine Stromverstärkung größer als das Kollektor- 6° gangs liegende Sicherungslampe, die durch ihren

\\ka +„ α \r u-n -Rl · τ> λ· ^. λ UJ- Widerstandsanstieg bei Belastung den Strom auf Widerstands-Verhaltnis-^-sem. Bedingt durch die _{eineQ Wert} der} f_{ür die} Ausgangstransistoren noch

geringe Differenzierung zwischen verlangter Aus- zulässig ist, begrenzt. Hiermit ist ein Schutz der

gangs- und TB-Spannung ergibt sich für R3 ein Schaltung gegen Kurzschluß (Kurzschlußstrom

Größtwert von 15Ohm. Rl erhält einen so großen 65 0,25 A) und gegen eine versehentlich angelegte

Widerstandswert, daß der über ihn fließende Strom Fremdspannung bis zu ± 24 V (Maximalstrom 0,35A)

bei leitend gesteuertem Transistor TsI zur Durch- erreicht. Ersetzt man die Sicherungslampe durch

steuerung von Ts 2 unter den ungünstigsten Bedingun- einen Fernmeldeschutzschalter, z. B. für 0,2 A Nenn-

strom, so ist ein Schutz auch noch bis zu einer Fremdspannung von ±60 V gegeben, da der Automat die α-Ader innerhalb einer Zeit von 5 ms unterbricht, wenn der Strom 0,3 A überschreitet. Die einmalige, dabei auftretende hohe Belastung halten die Transistoren aus. Die Selbstinduktivität des Schalters stört aber die Telegrafieimpulse dadurch, daß sie deren Flanken abflacht. Dieser Nachteil läßt sich vermeiden, wenn die Auslösewicklung getrennt vom Kontakt herausgeführt und über einen Brückengleichrichter angeschaltet wird.

Die Schaltung arbeitet exakt symmetrisch bezüglich Ausgangsspannung und Ausgangsstrom sowie difierentiellem Innenwiderstand bei Trenn- und Zeichen-Polarität. Der differentielle Innenwiderstand

—rj- der Schaltung ist im Strombereich bis 100 mA kleiner als 40 Ohm. Die Ausgangsimpulse weisen keine stromlosen Zeiten auf. Der Übergang von der einen Polarität auf die andere erfolgt auch bei Ortsströmen von 100 mA in einer kürzeren Zeit als μ$εα

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum abwechselnden as Anschalten der beiden Pole einer zwischen den Potentialen dieser Pole geerdeten Spannungsquelle an einem einseitig geerdeten Verbraucher in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Steuerpotentials mittels zweier niederohmig in Reihe hintereinander an die beiden Pole der Spannungsquelle angeschlossenen und als Schalter arbeitenden Transistoren des gleichen Leitfähigkeitstyps, an deren gemeinsamen Verbindungspunkt der Verbraucher mit seiner anderen Seite angeschlossen ist, insbesondere zum Umsetzen von Einfachstromtelegrafierzeichen hoher Telegrafiergeschwindigkeit in Doppelstromtelegrafierzeichen in Fernschreibanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein in an sich bekannter Weise durch das an seiner Steuerelektrode (Basis) anliegende Steuerpotential schaltbarer und mit seinen beiden weiteren Elektroden (Emitter, Kollektor) über je einen Widerstand (Al, RS) an die beiden Pole (-TB, +TB) der Spannungsquelle angeschlossener, gleichfalls als Schalter arbeitender weiterer Transistor (TsI) des gleichen Leitfähigkeitstyps wie die beiden anderen Transistoren (Ts 2, Ts 3) mit diesen beiden weiteren Elektroden (Emitter, Kollektor) in gleichfalls an sich bekannter Weise derart mit den Steuerelektroden (Basen) der beiden anderen Transistoren (Ts 2, Ts 3) verbunden ist, daß bei Undurchlässigsein des weiteren Transistors (TsI) nur der mit dem einen Pol (—TB) der Spannungsquelle verbundene Transistor (Ts 3) und bei Durchlässigsein des weiteren Transistors (TsI) nur der mit dem anderen Pol (+TB) der Spannungsquelle verbundene Transistor (Ts 2) in gleichfalls an sich bekannter Weise durchlässig ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit zwei Wicklungen (I, II) versehener Übertrager (Ü) mit je einer Wicklung in die dem Ausgangskreis und dem Eingangskreis gemeinsame Elektrode (Emitter) je eines der in Reihe geschalteten Transistoren (Ts 2, Ts 3) eingeschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Emitterkreis in Serie mit der Basis-Emitter-Diode des Transistors (Ts 2, Ts 3) eine in gleicher Richtung gepolte Diode (Dl, D 2) eingeschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem weiteren Transistor (Ts 1) und einem oder beiden Ausgangstransistoren (Ta 2, Ts 3) noch ein weiterer Transistor (Ts 4) eingeschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Basiskreis des weiteren Transistors (TsI) eine Zenerdiode (ZDl), die mit ihrer Durchlaßrichtung der Durchlaßrichtung der Basis-Emitter-Diode des Transistors (TsI) entgegensteht, eingeschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den gemeinsamen Ausgang der Ausgangsschalter (Ts 2, Ts 3) gegen Erde ein Brückengleichrichter (GrI) eingeschaltet ist, wobei an die nicht unmittelbar mit den Ausgangsleitungen verbundenen Brückenpunkte eine Zenerdiode (ZD 2) angeschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausgangsleitung eine Sicherungseinrichtung (Sicherungslampe oder Fernmeldeschutzschalter) eingeschaltet ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Fernmeldeschutzschalters die Auslösewicklung getrennt vom Kontakt herausgeführt und über einen Brückengleichrichter eingeschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1039 570,

590;
B.Wagner, »Elektronische Verstärker«, VEB-

Verlag Technik, Berlin, 3. Auflage (1961), S. 187;
»NTZ«, 7/1961, S. 344 bis 348.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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