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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung der
Emitter-Basis-Spannung eines Transistors im Durchlaßbereich in einem Impulsschaltkreis
mit einem ersten Transistor, in dessen Kollektorkreis ein einzuschaltender Verbraucher
liegt, der mit einem Impuls bestimmter Form zu versorgen ist. Bei derartigen Impulsschaltkreisen
ist es allgemein bekannt, im Emitterkreis einen Widerstand anzuordnen, der den bei
leitendem Transistor durch den Verbraucher fließenden Strom bestimmt. Es ist ferner
allgemein bekannt, den Transistor über einen übertrager anzusteuern, um ein ständiges
Einschalten des Verbrauchers durch eine sich unbeabsichtigt einstellende Gleichvorspannung
an der Basis des ersten Transistors zu verhindern.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1158 562 ist eine Schaltungsanordnung
bekannt, bei der die Basis eines ersten Transistors mit dem Emitter und der Emitter
des ersten Transistors mit dem Kollektor eines zweiten Transistors komplementären
Leitungstyps verbunden ist. Diese Schaltung soll angeblich die unerwünschte Wirkung
des Kollektorreststromes des ersten Transistors unterdrücken.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß in an sich bekannter Weise an die Basis des ersten Transistors der Emitter und
an den Emitter des ersten Transistors der Kollektor eines zweiten Transistors komplementären
Leitungstyps angeschlossen ist und daß dessen Basis mit einer seine Emitter-Basis-Strecke
sperrenden Vorspannungsquelle verbunden ist, wodurch das Potential an der Basis
des ersten Transistors etwa auf den. Spannungswert der Vorspannungsquelle beschränkt
ist und der Emitter-Kollektor-Kreis des zweiten Transistors bei ansteigendem Signalpegel
die Sekundärwicklung des übertragers und damit zugleich die Basis-Emitter-Strecke
des ersten Transistors kurzschließt.
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Auf diese Weise kann man mit einem vergleichsweise billigen zweiten
Transistor den teuren ersten Transistor schützen. Der Einfluß des Basisstromes des
zweiten Transistors auf die eventuell mehreren Schaltern gemeinsame Vorspannungsquelle
ist gering.
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Die Erfindung wird im folgenden in Zusammenhang mit den Zeichnungen
erläutert.
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F i g. 1 erläutert das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip; F
i g. 2 zeigt einen Schaltkreis, bei dem das Prinzip nach F i g. 1 angewandt wurde;
F i g. 3 zeigt eine Abwandlung des Prinzips nach ; Fig.1.
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Hauptbestandteile des in F i g. 1 dargestellten Schaltkreises sind
ein Verstärkertransistor VT 1 mit einem dem Eingangs- und Ausgangskreis gemeinsamen
Emitter, ein Eingangsübertrager Tr, ein Vor- ; schalttransistor VT 2 vom entgegengesetzten
Leitungstyp wie der Transistor VT 1 und ein Verbraucher RL. In ausgeführten Schaltungen
wird für den Transistor VT 1 ein Siliziumtransistor und für den Transistor
VT 2 ein Siliziumtransistor oder ein t Germaniumtransistor verwendet.
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In der Ruhelage sind beide Transistoren gesperrt, so daß im Verbraucher
RL kein Strom fließt. Wenn ein Impuls, dessen Amplitude einer Spannung V1 entspricht,
der Primärwicklung des Transformators f Tr zugeführt wird, so erscheint dieser Impuls
am Ausgang des Transformators als positiver Ausgangsimpuls. In der dargestellten
Schaltung kehrt der Transformator die Polarität nicht um, aber er könnte es ebensogut,
wenn eine Impulsquelle mit negativem Ausgangssignal einer solchen mit positivem
Ausgangssignal vorgezogen würde. Von der Sekundärwicklung des Transformators Tr
wird der Basis des Transistors VT 1 ein positiver Impuls zugeführt. Da der
Transistor VT 1 über einen Transformator angesteuert wird, kann er nicht durch eine
Gleichspannung am Eingang der dargestellten Schaltung ständig geöffnet werden.
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Der obenerwähnte Transistor VT 2 begrenzt mit seiner Emitter-Basis-Diode
die an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors VT 1 auftretende Spannung auf den
Betrag der Vorspannung durch die Batterie B. Dadurch wird zugleich bei vorgegebenem
Lastwiderstand RL der Strom im Lastkreis des Transistors VT 1 begrenzt. Eine die
Vorspannung der Batterie B übersteigende Spannung an der Basis des Transistors
VT 1 verursacht einen Kurzschlußstrom über den Emitter und Kollektor des
Transistors VT2, wobei über die Batterie B nur der geringe Basissteuerstrom fließt.
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Im Ruhezustand wird die Emitter-Basis-Strecke des Transistors
VT 1 durch die Sekundärwicklung des Transformators Tr niederohmig überbrückt.
Der Transistor VT 1 ist daher nichtleitend. Wenn der Primärwicklung des Transformators
Tr ein Impuls zugeführt wird, dann öffnet der in der Sekundärwicklung hervorgerufene
Strom den Transistor VT 1. Da-
durch steigen die Emitter- und Basispotentiale
gemeinsam an, bis das dem Basispotential des Transistors VT 1 entsprechende
Emitterpotential des Transistors VT 2 das Potential der Batterie
B erreicht. Da nur die Basis-Emitter-Diode des Transistors VT 1 leitend gemacht
werden muß, um den Transistor VT 1 zu öffnen, genügt hierfür ein Eingangssignal
geringer Leistung.
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Beim obenerwähnten Anstieg der Emitter- und Basispotentiale steigt
der Laststrom im Kollektorkreis des Transistors VT 1 gleichfalls an. Wenn der Transistor
VT 2 geöffnet ist, dann wird das Potential an der Basis des Transistors VT 1 auf
einem Wert VB+VD festgehalten, wobei VB die Spannung der Batterie B und
VD der Spannungsabfall an der geöffneten Emitter-Basis-Strecke des Transistors
VT 2
sind. Der Wert des sich hierbei einstellenden Laststroms wird hauptsächlich
durch den Basiswiderstand RB und die Spannung VB bestimmt. Er wird nicht
wesentlich durch die *-Werte (die Stromverstärkungsfaktoren) der Transistoren
VT 1 und VT 2 beeinflußt, vorausgesetzt, daß diese Werte 0,2 übersteigen.
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Der Transistor VT 1 wird durch den von der Sekundärwicklung des Transformators
Tr gelieferten Strom geöffnet. Der Transformator muß der Basis genügend Strom liefern,
um den Transistor VT 1 ge-
öffnet zu halten und den erforderlichen Kollektorstrom
hervorzurufen, wenn die Schaltungsparameter (einschließlich der Transistorparameter)
und die Zeichenparameter sich am Rand des Toleranzgebietes bewegen und der Impuls
im Anklingen ist. In diesem Zustand neigt die Impulsamplitude durch die Induktivität
des Transformators zu einem Nachlassen. Dementsprechend übersteigt der von der Sekundärwicklung
abgegebene Strom den zum Öffnen der Basis des Transistors VT 1 benötigten Strom,
wenn ein Teil oder alle der Parameter günstiger sind. Dieser Strom fließt über den
Transistor VT 2. Da der
Transistor VT 2 die Sekundärwicklung
des Transformators Tr in diesem Fall kurzschließt, vermag der Stromüberschuß keinen
wesentlichen Einfluß auf den Kollektorkreis des Transistors VT 1 auszuüben. Der
Einfluß wird praktisch eliminiert. Außerdem wird durch den Transistor VT 2 der Einfluß
des Stromverstärkungsfaktors auf den im Basiswiderstand RB fließenden Strom wesentlich
verringert.
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Der Transistor VT 2 kann ein billiger Transistor für niedrige Ströme
(eventuell sogar ein Germaniumtransistor) sein, vorausgesetzt, daß er die vorkommenden
Impulsstärken verträgt, daß in geöffnetem Zustand der Spannungsabfall an der Kollektor-Emitter-Strecke
geringer ist als der Spannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors
VT 1 und daß seine Basis-Emitter-Sperrspannung höher ist als die Spannung der Batterie
B. Ein bereits erwähnter Vorteil der hier beschriebenen Schaltung besteht darin,
daß die Stromentnahme aus der Batterie B bzw. die Einspeisung in die Batterie weitgehend
reduziert ist, was zur Vereinfachung der Batterie und zur Verringerung ihrer Streuwirkung
beiträgt. Bei einer Realisierung der Schaltung wird die Vorspannung natürlich nicht
einer besonderen Batterie, sondern der allgemeinen Gleichspannungsversorgung entnommen.
Die Verringerung der Streuwirkung ist sehr wichtig, wenn mehrere der dargestellten
Schaltungen aus einer gemeinsamen Basisspannungsquelle für die Transistoren VT 2
versorgt werden.
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Da die beiden Transistoren von entgegengesetztem Leistungstyp sind,
verändern sich die Spannungsabfälle an den Emitter-Basis-Strecken in entgegengesetzter
Richtung, und da die Veränderung dem Betrag nach etwa gleich groß ist, ist die Potentialdifferenz
zwischen der Basis des Transistors VT 2 und dem Emitter des Transistors VT 1 weitgehend
unabhängig von der Temperatur.
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Wenn man die Batterie B durch eine Impulsquelle ersetzt, dann erhält
man eine Schaltung mit UND-Funktion.
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F i g. 2 zeigt einen Teil einer Schaltung zur Speisung eines von 28
Verbrauchern, z. B. des Verbrauchers RL. Jeder Verbraucher, der z. B. eine Spalte
von magnetischen Speicherelementen in einer Matrix darstellen kann, liegt mit zwei
Transistoren VTA und VTB in Reihe, wobei der Transistor VTA einer von sieben gleichartigen
Transistoren ist, von denen jeder vier Verbraucher speist, während der Transistor
VTB einer von vier gleichartigen Transistoren ist, von denen jeder sieben Verbraucher
speist. Die Transistoren der Art VTA werden jeweils durch einen Impuls am Eingang
V1 geöffnet, während die Transistoren der Art VTB jeweils durch die Koinzidenz zweier
Impulse an den Eingängen V 2 und V 3 geöffnet werden. Daher öffnen drei koinzidente
Impulse an den Eingängen V1, V 2 und V 3 ein Transistorpaar, einen der Art VTA und
einen der Art VTB, das zur Speisung des gewünschten Verbrauchers nötig ist.
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Viele Transistoren vertragen als Basis-Emitter-Spannung äußerstenfalls
5 Volt. Daher kann man keine höhere Spannung als 4 Volt benutzen, ohne die Gefahr
der Zerstörung des Transistors VT 2 in
Kauf zu nehmen. Dies kann man durch
Einfügung eines Widerstandes von einigen tausend Ohm zwischen die Basis und den
Emitter des Transistors VT 2 und Einfügung einer Diode zwischen die Basis des Transistors
VT 2 und die Batterie VB vermeiden, so wie es in F i g. 3 dargestellt ist.
Die Diode verschlechtert zwar die Einstellgenauigkeit für den Strom und bringt eine
Temperaturabhängigkeit in die Schaltung, jedoch können diese Nebenwirkungen leicht
durch die Batterie VB ausgeglichen werden.