DE1285050B - Circuit arrangement with a tunnel diode for monitoring a voltage range - Google Patents
Circuit arrangement with a tunnel diode for monitoring a voltage rangeInfo
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung durch Selektion der dadurch gewonnenen Impulse mit einer Tunneldiode zur Überwachung eines Span- nach ihrer Polarität kann das Überschreiten der nungsbereiches. Bereichsgrenzen nach beiden Richtungen hin marin der elektronischen Meß- und Regeltechnik ist kiert werden.The invention relates to a circuit arrangement by selecting the pulses obtained thereby with a tunnel diode to monitor a span according to its polarity, the exceeding of the voltage range. Area boundaries in both directions are marinated in electronic measurement and control technology.
es häufig erforderlich, zeitlich veränderliche Span- 5 Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindungit is often necessary, time-variable voltage 5 The circuit arrangement according to the invention
nungen zu überwachen. Die Ausgangsspannung einer enthält wesentlich weniger Bauelemente als zwei ge-to monitor results. The output voltage of one contains considerably fewer components than two
Überwachungsschaltung ändert sich sprungartig, trennte Überwachungsschaltungen. Sie ist daher sehrMonitoring circuit changes abruptly, monitoring circuits disconnected. It is therefore very
wenn die zu überwachende Spannung einen bestimm- zuverlässig und nicht aufwendig. Die Erzeugung derif the voltage to be monitored is reliable and not expensive. The generation of the
ten Wert, den sogenannten Ansprechwert, erreicht. Ausgangsspannung übernimmt eine Tunneldiode, dievalue, the so-called response value, is reached. The output voltage is taken over by a tunnel diode that
Solche Spannungsüberwachungsschaltungen sind in io bekantlich sehr schnell schaltet. Die zulässigeSuch voltage monitoring circuits are known to be switched very quickly in OK. The permissible
großer Zahl bekanntgeworden, ζ. B. Schmitt-Trigger Änderungsgeschwindigkeit des zu überwachendenbecame known in large numbers, ζ. B. Schmitt trigger Rate of change of the one to be monitored
oder Schaltungen mit Zenerdioden oder Tunnel- Spannungsverlaufes hängt daher im wesentlichen nuror circuits with Zener diodes or tunnel voltage curve therefore essentially only depends
dioden. von den verwendeten Transistoren ab und kann beidiodes. depends on the transistors used and can with
Oft ist es notwendig, einen bestimmten Spannungs- Verwendung geeigneter Typen sehr hoch sein,It is often necessary to use a certain voltage of suitable types to be very high,
bereich zu überwachen. Man verwendet dann zwei 15 Im folgenden wird die Erfindung an Hand dermonitor area. One then uses two 15 In the following the invention is based on the
getrennte Überwachungsschaltungen, deren An- Zeichnung näher beschrieben und erläutert,separate monitoring circuits, the drawings of which are described and explained in more detail,
sprechwerte um eine bestimmte, dem Spannungs- F i g. 1 und 2 erläutern die Wirkungsweise derspeaking values around a certain, the voltage F i g. 1 and 2 explain how the
bereich entsprechende Spannung gegeneinander ver- Tunneldiode;range corresponding voltage against each other tunnel diode;
setzt sind. Dabei ist es schwierig, die beiden Über- F i g. 3 zeigt einen Tunneldiodenschalter, dersets are. It is difficult to understand the two over- F i g. 3 shows a tunnel diode switch that
wachungsschaltungen mit den verschiedenen An- 20 durch Vorspannung und Einströmung geschaltetMonitoring circuits with the various inputs 20 are switched by bias voltage and inflow
sprechwerten gleichstrommäßig mit der zu über- wird;speaking values direct current with the to be over-;
wachenden Spannung zu koppeln. Hierzu muß man Fig. 4 zeigt ein. Ausführungsbeispiel einer Schalin umständlicher Weise von den Möglichkeiten be- tungsanordnung gemäß der Erfindung; sonderer Verschiebespannungen, verschiedener Ver- F i g. 5 erläutert die Wirkungsweise der Schaltungssorgungsspannungen oder gar verschiedener Dirnen- 25 anordnung.to couple waking tension. To do this, Fig. 4 shows a. Embodiment of a Schalin awkward way of the possibilities bedding arrangement according to the invention; special displacement stresses, different displacements. 5 explains the operation of the circuit supply voltages Or even different prostitutes 25 arrangement.
sionierung der beiden Überwachungsschaltungen Ge- F i g. 1 zeigt die Strom-Spannungs-Kennlinie (ITD, brauch machen. Die Ansprechwerte der beiden Über- UTD) einer Tunneldiode und F i g. 2 eine Schaltung, wachungsschaltungen müssen getrennt eingestellt in der eine Tunneldiode über einen Widerstand bewerden. Sie ändern sich in Abhängigkeit von Tem- trieben wird, der größer ist als der Betrag des kleinperatur- und Versorgungsspannungsschwankungen 30 sten Widerstandes der Tunneldiode im fallenden Teil in gleicher oder zumindest ähnlicher Weise, aber un- der Kennlinie. Wird die Versprgungsspannung U0 abhängig voneinander. Eine stabile symmetrische vergrößert, so steigt bei von Null aus wachsendem Lage um einen bestimmten Spannungswert ist da- Strom die an der Tunneldiode abfallende Spannung durch nur sehr schwer zu erreichen. Zum Aufbau. zunächst nur wenig an, die Tunneldiode hat in diedieser Anordnungen zur Überwachung eines Span- 35 sem Bereich der Kennlinie einen niedrigen Widernungsbereiches wird eine große Zahl von Bauele- stand. Bei Erreichen des Stromes Ja ändert sich die menten benötigt, wodurch diese Anordnungen sehr an der Tunneldiode abfallende Spannung sprunghaft aufwendig und auch sehr störanfällig werden. von dem niedrigen Wert XJa auf den hohen Wert C//, Diese Nachteile werden durch die Schaltungsan- die Tunneldiode schaltet von einem niederohmigen in Ordnung der eingangs erwähnten Art gemäß der 4° einen hochohmigen Bereich um. Diese beiden BeErfindung vermieden. Sie ist gekennzeichnet durch reiche werden im folgenden als Niederspannungseinen Differenzverstärker mit zwei Eingängen und bereich und als Hochspannungsbereich bezeichnet, zwei Ausgängen, dessen einer Eingang an einer Ver- Die Breite des jeweils übersprungenen Spannungsgleichsspannung liegt, an dessen zweiten Eingang die bereiches hängt davon ab, ob die Spannung U0 zuzu überwachende Spannung angeschlossen ist, und 45 oder abnimmt, und zwar ist sie etwas größer beim zwischen dessen beiden Ausgängen eine Reihen- Umschalten vom Niederspannungsbereich in den schaltung zweier gegensinnig gepolter Dioden ange- Hochspannungsbereich als beim Umschalten vom ordnet und bei dem zwischen dem Verbindungspunkt Hochspannungsbereich in den Niederspannungsdieser Dioden und dem nicht geerdeten Pol der Ver- bereich. Sie ist abhängig von der Größe des Widersorgungsspannungsquelle eine Reihenschaltung einer 5° Standes R. sioning the two monitoring circuits Ge F i g. 1 shows the current-voltage characteristic (I TD , make need. The response values of the two over U TD ) of a tunnel diode and F i g. 2 a circuit, monitoring circuits must be set separately in the tunnel diode across a resistor. They change as a function of temperatures, which is greater than the amount of the low temperature and supply voltage fluctuations 30 th resistance of the tunnel diode in the falling part in the same or at least a similar way, but with the characteristic curve. The jump voltage U 0 becomes dependent on each other. A stable symmetrical one increases, so when the position increases from zero by a certain voltage value, the voltage drop across the tunnel diode is very difficult to achieve. To build. at first only a little, the tunnel diode has a low rejection area in these arrangements for monitoring a span area of the characteristic curve, a large number of components are used. When the current J a is reached, the menten required changes, as a result of which these arrangements, which are very volatile at the tunnel diode, are very expensive and also very susceptible to failure. from the low value XJ a to the high value C //, These disadvantages are caused by the circuit connection - the tunnel diode switches from a low-resistance range to a high-resistance range in accordance with FIG. 4. Both of these inventions avoided. It is characterized by a differential amplifier with two inputs and range and as high-voltage range, two outputs, one input of which is connected to a voltage range, at the second input of which the range depends on whether the voltage U 0 is connected to the voltage to be monitored, and 45 or decreases, namely it is slightly greater when switching between its two outputs a series switch from the low voltage range to the connection of two oppositely polarized diodes between the connection point of the high-voltage area in the low-voltage of these diodes and the non-earthed pole is the connection area. It is dependent on the size of the non-supply voltage source, a series connection of a 5 ° stand R.
Tunneldiode und einer einstellbaren Gleichspan- In der in F i g. 3 gezeigten Schaltung wird dargenungsquelle so angeordnet ist, daß die gleichnamigen stellt, wie die veränderliche Spannung U0 durch eine Pole der beiden Spannungsquellen miteinander ver- Vorspannung CZ1 und durch einen am Widerstand R bunden sind, wobei die Durchlaßrichtung der Dioden durch einen veränderlichen Strom / hervorgerufenen zum Verbindungspunkt der Dioden mit der Tunnel- 55 Spannungsabfall ersetzt werden kann. Die Schaltdiode gerichtet ist, an dem auch die Ausgangsspan- elemente sind so bemessen, daß sich die Tunneldiode nung abgenommen wird. im Hochspannungsbereich befindet, wenn kein StromTunnel diode and an adjustable DC voltage in FIG. 3 circuit shown is arranged so that the same name represents how the variable voltage U 0 through one pole of the two voltage sources are connected to each other bias voltage CZ 1 and through one connected to the resistor R, the forward direction of the diodes by a variable current / caused to the connection point of the diodes with the tunnel 55 voltage drop can be replaced. The switching diode is directed to which the output voltage elements are dimensioned so that the tunnel diode is removed. Located in the high voltage area when there is no electricity
Die Breite des zu überwachenden Spannungs- durch den Widerstand fließt.The width of the voltage to be monitored flows through the resistor.
bereiches ist in einfacher Weise symmetrisch zur Ver- F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schalgleichsspannung durch Veränderung der von der mit 60 tungsanordnung gemäß der Erfindung. Sie stellt einen der Tunneldiode in Reihe geschalteten Gleichspan- mit zwei Transistoren Tr. 1 und Tr. 2 aufgebauten nungsquelle abgegebenen Spannung und/oder durch Differenzverstärker mit zwei Ausgängen und zwei Änderung der Größe zweier einander gleicher Emit- Eingängen dar, wobei an einem der beiden Eingänge terwiderstände in der Eingangsstufe des Differenzver- eine Vergleichsspannung Uv und am anderen die Einstärkers einstellbar. Zur Lösung komplizierter Über- 65 gangsspannung UE liegt, die überwacht werden soll, wachungsaufgaben kann die Vergleichspannung zeit- Zwischen den beiden Ausgängen ist eine Reihenlich gesteuert werden. Durch Differentiation der an schaltung zweier gegensinnig gepolter Dioden D1, D0 der Tunneldiode gewonnenen Ausgangsspannung und angeordnet, und zwischen dem Verbindungspunkt (A) area is in a simple way symmetrical to the F i g. 4 shows an embodiment of the DC sound voltage by changing that of the 60 line arrangement according to the invention. It represents one of the tunnel diodes connected in series DC voltage with two transistors Tr. 1 and Tr Inputs terminal resistances in the input stage of the differential voltage a comparison voltage U v and on the other the single amplifier adjustable. To solve complicated transition voltage U E , which is to be monitored, the comparison voltage can be controlled over time between the two outputs. By differentiating the output voltage obtained by connecting two oppositely polarized diodes D 1 , D 0 of the tunnel diode and arranged, and between the connection point (A)
der beiden Dioden D1, D2 und dem nicht geerdeten Pol der Versorgungsspannungsquelle + UB liegt die Reihenschaltung der Versorgungsquelle U1 und der Tunneldiode TD nach Fig. 3. Die gleichnamigen Pole der beiden Spannungsquellen ZZ1 und UB sind miteinander verbunden, die Durchlaßrichtung der Dioden D1 und D2 ist zum Verbindungspunkt der Dioden mit der Tunneldiode TD gerichtet.the two diodes D 1, D 2 and the non-earthed pole of the supply voltage source + U B is the series connection of the supply source U 1 and the tunneling diode TD in FIG. 3. The poles of the two voltage sources ZZ 1 and U B of the same are connected with each other, The forward direction of the diodes D 1 and D 2 is directed to the connection point of the diodes with the tunnel diode TD .
Liegen die Basen der beiden Transistoren Tr. 1 und Tr. 2 auf gleichem Potential, dann führt jeder Tran- \o sistor den halben an der gemeinsamen Emitterzuleitung eingeprägten Strom /. Die Spannungsabfälle an den Kollektorwiderständen R bzw. R' sind gleich und so groß, daß beide Dioden D1 und D2 gesperrt sind. Die Tunneldiode ist jetzt stromlos.Are the bases of the two transistors Tr. 1 and Tr. 2 at the same potential, then each transit leads \ o sistor half embossed at the common emitter lead current /. The voltage drops across the collector resistors R and R ' are equal and so large that both diodes D 1 and D 2 are blocked. The tunnel diode is now de-energized.
Bei zunehmender Differenz der Basisspannungen nimmt der Strom eines Transistors und damit auch die Spannung am zugehörigen Kollektorwiderstand ab. Dadurch wird die zugehörige Diode leitend, und der Strom durch sie und durch die Tunneldiode kann bis zu dem durch den Kollektorwiderstand R bzw. R' und die Größe der Vorspannung bestimmten Wert zunehmen. Die Spannung an der Tunneldiode wächst dabei an, bis sie in den Hochspannungsbereich schaltet. Nimmt die Spannungsdifferenz an den Basen der Transistoren wieder ab, so schaltet die Tunneldiode wieder in den Niederspannungsbereich zurück. Während dieser Zeit trennt die andere Diode den Kollektor des Transistors, der den größeren Strom führt, von der Tunneldiode ab.As the difference between the base voltages increases, the current in a transistor and thus the voltage at the associated collector resistor also decrease. This makes the associated diode conductive, and the current through it and through the tunnel diode can increase up to the value determined by the collector resistance R or R ' and the magnitude of the bias voltage. The voltage on the tunnel diode increases until it switches to the high voltage range. If the voltage difference at the bases of the transistors decreases again, the tunnel diode switches back to the low-voltage range. During this time, the other diode separates the collector of the transistor that carries the larger current from the tunnel diode.
Die Ansprechwerte der Überwachungsschaltung liegen also symmetrisch zur Vergleichsspannung ZZV. Ihren Abstand kann man durch Änderung der Verstärkung der Transistoren, also durch Änderung der Größe der Emitterwiderstände RgH einstellen. Eine weitere Einstellmöglichkeit ergibt sich bei Variation der Vorspannung U1 der Tunneldiode. Damit ist insbesondere eine Feinregulierung möglich.The response values of the monitoring circuit are therefore symmetrical to the comparison voltage ZZ V. Their distance can be adjusted by changing the gain of the transistors, i.e. by changing the size of the emitter resistors RgH. Another setting option is obtained by varying the bias voltage U 1 of the tunnel diode. This enables fine adjustment in particular.
Die Ausgangsspannung ZZ4 wird an dem in F i g. 4 mit A bezeichneten Verbindungspunkt der beiden Dioden mit der Tunneldiode gewonnen, ihren Verlauf zeigt F i g. 5, b. In Fi g. 5, α ist der Verlauf einer beliebigen Eingangsspannung dargestellt. Es geht daraus hervor, daß der Bewertungsbereich Δ Un bzw. Δ Uf1 symmetrisch zu ZZV liegt und daß die Ansprechwerte verschieden sind, je nachdem, ob die Tunneldiode vom Hochspannungsbereich in den Niederspannungsbereich (Δ Un) oder umgekehrt (Δ UH) umschaltet. Aus F i g. 5, c und 5, d geht hervor, daß man durch einfache Differentiation der Ausgangsspannung und durch Selektion der dadurch gewonnenen Impulse je nach ihrer Polarität das Überschreiten der Spannungs-Bereichsgrenzen nach beiden Richtungen hin markieren kann.The output voltage ZZ 4 is applied to the one shown in FIG. 4 , the connection point marked A between the two diodes and the tunnel diode is obtained; FIG. 5, b. In Fi g. 5, α shows the course of any input voltage. It can be seen from this that the evaluation range Δ U n or Δ Uf 1 is symmetrical to ZZ V and that the response values are different depending on whether the tunnel diode goes from the high-voltage range to the low-voltage range (Δ U n ) or vice versa (Δ U H ) switches. From Fig. 5, c and 5, d shows that by simply differentiating the output voltage and by selecting the pulses thus obtained, depending on their polarity, the exceeding of the voltage range limits in both directions can be marked.
Claims (5)
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DE1285050B true DE1285050B (en) | 1968-12-12 |
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Family Applications (1)
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DE1966F0048895 Pending DE1285050B (en) | 1966-04-07 | 1966-04-07 | Circuit arrangement with a tunnel diode for monitoring a voltage range |
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GB (1) | GB1110927A (en) |
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DE1146179B (en) * | 1961-11-25 | 1963-03-28 | Telefunken Patent | Circuit arrangement for current and voltage monitoring in electrical circuits |
US3173078A (en) * | 1960-12-01 | 1965-03-09 | Hughes Aircraft Co | Overload protective power supply |
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1966
- 1966-04-07 DE DE1966F0048895 patent/DE1285050B/en active Pending
-
1967
- 1967-04-04 NL NL6704793A patent/NL6704793A/xx unknown
- 1967-04-06 GB GB1587967A patent/GB1110927A/en not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3173078A (en) * | 1960-12-01 | 1965-03-09 | Hughes Aircraft Co | Overload protective power supply |
DE1146179B (en) * | 1961-11-25 | 1963-03-28 | Telefunken Patent | Circuit arrangement for current and voltage monitoring in electrical circuits |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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NL6704793A (en) | 1967-10-09 |
GB1110927A (en) | 1968-04-24 |
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