DE1423510C - Transistorverstärker zum Antrieb zeithaltender, mecnaniseher Schwinger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transistorverstärker zum Antrieb zeithaltender, mechanischer Schwinger.

Es ist schon ein solcher Transistorverstärker bekanntgeworden (deutsches Patent 1 076 579), der in Emitterschaltung betrieben wird und bei dem im Basis-Emitter-Kreis eine Steuerspule und im Emitter-Kollektor-Kreis eine Reihenschaltung aus einer Antriebsspule und einer Batterie vorgesehen ist. Da bei dieser Schaltung an der Basis des Transistors keine Vorspannung vorgesehen ist, eignet sich diese bekannte Schaltung nicht für Uhren, die selbst anlaufen sollen.

Bei einem weiteren bekannten Transistorverstärker mit Emitterschaltung (schweizerische Patentschrift 327 805) liegt zum Unterschied zu der vorstehend erläuterten Schaltung im Basis-Emitter-Kreis außer der Steue~rspule noch ein phasendrehendes RC-Glied. Infolge einer an den Emitter mit ihrem positiven Pol angeschlossenen Batterie arbeitet auch dieser Verstärker im B-Betrieb, was für das Selbstanlaufen einer Uhr unvorteilhaft ist. Diese bekannte Schaltung kann einmal ■ so ausgeführt werden, daß Widerstand und Kondensator im Basis-Emitter-Kreis in Reihe geschaltet sind oder bei einer anderen Ausführungsform eine Parallelschaltung bilden.

Bei einer weiteren bekannten derartigen Schaltung (französische Patentschrift 1 153 306) wurde lediglich noch die Antriebsspule durch einen Kondensator überbrückt, um unerwünschte hohe Frequenzen zu beseitigen. Im übrigen weist diese Schaltung jedoch dieselben Nachteile auf wie die zuvor geschilderten Schaltungen.

Es ist schließlich ein in Emitterschaltung betriebener Transistorverstärker für den Antrieb eines zeithaltenden, mechanischen Schwingers bekanntgeworden (britische Patentschrift 776 639), der eine über einen Kondensator zwischen Basis und Emitter liegende Steuerspule und eine über eine Gleichspannungsquelle zwischen dem Kollektor und dem Emitter liegende Triebspule sowie schließlich einen zwischen dem Kollektor und dem gemeinsamen Schaltungspunkt zwischen der Steuerspule und dem Kondensator angeordneten Widerstand aufweist. Bei diesem Verstärker wird der Nachteil einer fehlenden Basisvorspannung durch einen Spannungsteiler behoben, so daß sich diese Schaltung für Uhren eignet, die selbst anlaufen sollen. Der Spannungsteiler setzt sich aus einem ersten Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten und einem weiteren Widerstand zusammen, bei dem es sich entweder um einen sogenannten PTC-Widerstand oder um einen üblichen Widerstand handelt. Hierdurch soll der Temperaturgang des Transistors unschädlich gemacht und sowohl eine freie als auch eine Zwangsschwingung in einem weiten Temperaturbereich ermöglicht werden. Nachteilig bei einer solchen Schaltung ist jedoch der Umstand, daß die Anpassung von NTC- oder PTC-Widerständen an einen Transistor entweder infolge der großen Streuungen bei diesen Widerständen nur unvollkommen möglich ist oder einen relativ hohen Kostenaufwand erforderlich macht. Des weiteren weisen diese Widerstände den Nachteil auf, daß sie relativ groß sind und überdies infolge ihres temperaturabhängigen Widerstands eine temperaturabhängige Bedämpfung der Wechselstromsignalc und damit einen ungleichmäßigen Gang des Uhrwerks hervorrufen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine verbesserte Stabilisierung der Basisvorspannung und der Temperaturkompensation des Transistors zu erzielen. Ausgehend von einem in Emitterschaltung betriebenen Transistorverstärker der vorstehend beschriebenen Art, der also eine über einen Kondensator zwischen Basis und Emitter liegende Steuerspule und eine über eine Gleichspannungsquelle zwischen dem Kollektor und dem Emitter liegende Triebspule sowie einen zwisehen dem Kollektor und dem gemeinsamen Schaltungspunkt zwischen der Steuerspule und dem Kondensator angeordneten Widerstand aufweist, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß parallel zum Kondensator zwei hintereinandergeschaltete Gleichrichter geschaltet sind, deren gemeinsamer Schaltungspunkt über einen Kondensator mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltung liegen darin, daß eine leichte Anpassung der Gleichrichter

ao mit temperaturabhängiger Kennlinie im Basiskreis an den Temperaturgang des Transistors durchgeführt werden kann, _da diese Gleichrichter ein ähnliches Temperaturverhalten wie der Transistor aufweisen; ' des weiteren sind insbesondere Halbleiterdioden we-

a5 sentlich billiger und kleiner als die NTC- und PTC-' Widerstände der vorstehend erwähnten bekannten Schaltung. Schließlich läßt sich die erfindungsgemäße Schaltung auch relativ leicht als sogenannte »Integrierte Halbleiterschaltung« ausführen.

Des weiteren empfiehlt es sich, den Querstrom durch die Serienschaltung der beiden Gleichrichter dadurch drastisch zu verringern, daß in Reihe mit den Gleichrichtern einseitig am Emitter ein veränderbarer Widerstand angeordnet ist; auf diese Weise läßt sich der Arbeitspunkt der Schaltung einstellen. Wird noch ein weiterer Kondensator als Ladunespuffer zwischen den Kollektor und den gemeinsamen Schaltungspunkt der beiden Gleichrichter gelegt, so erzielt man einen wesentlich geringeren Leistungsverbrauch gegenüber der bekannten Schaltung mit Spannungsteiler im Basiskreis, weil dann der Spannungsteiler hochohmiger ausgebildet werden kann. Man kann den Kondensator im Basis-Emitter-Kreis bei gleicher Wirkung kleiner bemessen, wenn parallel zur Trieb- ζ-

spule ein Gleichrichter (Freilaufdiode) geschaltet ist. Dieser verhindert eine Rückwirkung der Triebspule auf die Basis des Transistors.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht auf ein Antriebssystem einer Unruh,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der

Fig. 1,

Fig. 3 eine erste Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung und

Fig. 4 eine zweite Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.

In der Anordnung nach F i g. 1 und 2 ist eine Unruhwelle mit 10 bezeichnet, die bei 11 in einer PIatine 12 und bei 13 in einer auf einer Platine 15 befestigten Brücke 14 gelagert ist. Auf der Unruhwelle ist ferner ein Schwingkörper 20 befestigt, der eine Antriebsspule 21 trägt, die in der Nähe des Umfangs des Schwingkörpers angeordnet ist (vgl. hierzu insbesondere F i g. 2). Auf der Unruhwelle sind ferner die einen Enden zweier Spiralfedern 24 und 25 befestigt, deren andere Enden elektrisch leitend mit Stiften 26 bzw. 27 verbunden sind. Von diesen Stiften

ist mindestens einer gegenüber der Platine 12 isoliert; das gleiche trifft auf die Spiralfedern relativ zur Unruhwelle zu; in dem vorbeschriebenen Beispiel sind der Stift 27 und die Spiralfeder 25 mit einer Isolierung versehen, während der Stift 26 und die Spiralfeder 24 mit Masse verbunden sind.

Auf der Platine 14 ist eine Steuerspule 30 stationär so befestigt, daß sie in Ruhelage der Unruhwelle koaxial mit der Antriebsspule 21 ist. Zu beiden Seiten der Steuerspule 30 ist je ein permanenter Magnet 32 bzw. 33 angebracht, die im vorliegenden Beispiel zylindrisch und in Zylinderachsrichtung derart. polarisiert sind, daß gleiche Pole der Antriebsspule zu gerichtet sind.

In FJ g. 1 und 2 ist ferner schematisch in Umrissen noch das eigentliche Uhrwerk bei 40 und das das Uhrwerk umschließende Gehäuse bei 42 angedeutet. In dem Raum zwischen dem Uhrwerk und dem Gehäuse, der im wesentlichen ringförmig und mit 43 bezeichnet ist, sind weitere Teile der Schaltung, nämlich beispielsweise ein Kondensator 44, eine Diode 45, ein Widerstand 46, ein Transistor 47, eine zweite Diode 48 und eine dritte Diode 49 untergebracht. Diese zuletzt genannten Teile sind lediglich schematisch in F i g. 1 und 2 eingezeichnet, während die Verbindungsleitungen der Einfachheit halber weggelassen sind. Erwähnt sei noch, daß die in dem Ringraum untergebrachten Teile 43 der Schaltung nach F i g. 4 entsprechen, bei der die meisten elektrischen Elemente erforderlich sind, während bei der anderen im folgenden beschriebenen Schaltung eine Diode weniger vorkommt.

In F i g. 3 ist die Schaltung eines ersten Ausführungsbeispieles dargestellt, und in diesem Schaltbild wie im folgenden sind alle Teile mit den gleichen Ziffern wie in F i g. 1 und 2 bezeichnet.

Ein Transistor trägt insgesamt die Bezeichnung 47 und weist in bekannter Weise einen Emitter, eine Basis und einen Kollektor auf. Dabei ist die Antriebsspule 21 an den Kollektor und über eine Energiequelle, beispielsweise eine Batterie oder einen Akkumulator 62, an den Emitter angeschlossen. Die Steuerspule 30 ist mit der Basis des Transistors verbunden und ferner an den Mittelabgriff einer Reihenschaltung aus dem Ladekondensator 44 und dem Ladewiderstand 46 angeschlossen.

Diese Schaltung dient dazu, der Basis des Transistors 47 eine solche Vorspannung zu geben, daß der Transistor rasch anschwingen kann.

Da der Ladekondensator bei einer Schaltung, die sich lediglich aus den bisher besprochenen Teilen zusammensetzte, insbesondere durch induktive Rückwirkungen in der Spule 21 laufend entladen würde, ist in einer Schaltung nach F i g. 4 parallel zur Antriebsspule eine Diode 45 als stromrichtungsabhängiger Widerstand (Freilaufdiode) geschaltet.

Diese Diode bedeutet einen Kurzschluß für diejenigen Stromanteile der Antriebsspule, die, wie erwähnt, eine Entladung des Ladekondensators 44 bewirkten.

Des weiteren ist in F i g. 3 und 4 ein Trennkondensator 50 an den Kollektor angeschlossen; von dessen anderem Anschluß zweigen zwei Leitungen zu den beiden Polen des Ladekondensators 44 ab. In der einen Leitung ist dabei ein stromrichtungsabhängiger Widerstand, nämlich eine Sperrdiode 48, und im anderen Stromzweig eine Gleichrichterdiode 49 und in

S Reihe mit dieser ein vorzugsweise einstellbarer ohmscher Widerstand 51 geschaltet.

Mit diesen zusätzlichen Schaltungsmitteln erreicht man eine noch stärker stabilisierte sowie den Transistortemperaturgang kompensierende Basisvorspannung bei nur mäßiger Erhöhung des Leistungsverbrauchs der Gesamtschaltung, da der Widerstand 51 infolge des die Ladung speichernden Kondensators 50 sehr hochohmig ausgelegt und der Temperaturgang der Spannungsabfälle an den Dioden 48, 49 leicht an den des Emitter-Basis-Spannungsabfalls angepaßt sein kann.

Die Zuführung des Stroms zur Antriebsspule 21 kann auch über Kontakte anstatt über die Spiralfedern erfolgen, ohne daß dadurch die Wirkungsweise

ao beeinflußt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Anordnung sowohl mit einer Verstärkerröhre als auch mit einem Transistor ausgerüstet sein kann.. Da die bevorzugte Ausführungsform jedoch hauptsächlich für' tragbare Kleinuhren

as gedacht ist, wurde die erfindungsgemäße Anlage lediglich im Zusammenhang mit einem Transistor beschrieben, da dieser für solche Uhren infolge seiner Kleinheit besonders geeignet ist.

Besonders vorteilhaft sind bei dem erfindungsgemäßen Antrieb zu beiden Seiten der stationären Steuerspule 30 Magnetfelder vorgesehen (Permanentmagnete 32 und 33), wodurch der Schwinger bei einem derartigen System einen Antriebsimpuls in beiden Richtungen erhält.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. In Emitterschaltung betriebener Transistorverstärker für den Antrieb eines zeithaltenden, mechanischen Schwingers mit einer über einen Kondensator zwischen Basis und Emitter liegenden Steuerspule und einer über eine Gleichspannungsquelle zwischen dem Kollektor und dem Emitter liegenden Triebspule, mit einem zwischen dem Kollektor und dem gemeinsamen Schaltungspunkt zwischen der Steuerspule und dem Kondensator angeordneten Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Kondensator (44) zwei hintereinandergeschaltete Gleichrichter (48, 49) geschaltet sind, deren gemeinsamer* Schaltungspunkt über einen Kondensator (50) mit dem Kollektor des Transistors (47) verbunden ist.

2. In Emitterschaltung betriebener Transistorverstärker für den Antrieb eines zeithaltenden, mechanischen Schwingers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit den Gleichrichtern (48, 49) einseitig am Emitter ein veränderbarer Widerstand (51) angeordnet ist.

3. In Emitterschaltung betriebener Transistorverstärker für den Antrieb eines zeithaltenden, mechanischen Schwingers nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Triebspule ein Gleichrichter geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen