DE1463434B2 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CURRENT STABILIZATION - Google Patents

CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CURRENT STABILIZATION

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DE1463434B2
DE1463434B2 DE19641463434 DE1463434A DE1463434B2 DE 1463434 B2 DE1463434 B2 DE 1463434B2 DE 19641463434 DE19641463434 DE 19641463434 DE 1463434 A DE1463434 A DE 1463434A DE 1463434 B2 DE1463434 B2 DE 1463434B2
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Peter Szilard Amersfoort Schermann (Niederlande)
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Maatschappij voor Electnsche Bedryfsautomatisermg Electrofact N V Amersfoort (Niederlande)
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/18—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using Zener diodes

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Description

1 21 2

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung Elemente, beispielsweise als Eisen-Wasserstoff-Wider-The invention relates to a circuit arrangement elements, for example as iron-hydrogen resistors

zur Stabilisierung eines Stromes durch eine Last stände, ausgebildet werden, um die Genauigkeit wei-to stabilize a current through a load, are designed to increase the accuracy

gegen Schwankungen einer Gleichspannungsquelle ter zu verbessern.to improve against fluctuations of a DC voltage source ter.

mit einem Stelltransistor, dessen Emitter-Kollektor- Die Erfindung soll nachfolgend an Hand eines be-Strecke in Reihe liegt mit der Gleichspannungsquelle 5 vorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert wer- und der Last, unter Einschaltung eines Emitterwider- den, das in der Zeichnung dargestellt ist.
Standes, dessen vom Emitter abgewandtes Ende am Die Steuereingangsspannung liegt an den Kiempositiven Pol einer — gegebenenfalls mit der genann- men 1, 2 an, an die ein aus Widerstand 3 und Z-Diten Gleichspannungsquelle identischen — Steuer- ode 4 bestehender Spannungsteiler angeschlossen ist. gleichspannungsquelle liegt, deren anderer negativer io Der Kollektor eines Stelltransistors 5 ist über die Pol über ein erstes Glied eines Spannungsteilers mit Klemme 6 mit einer (nicht dargestellten) Last verder Basis des Stelltransistors verbunden ist, während bunden, die über die Klemme 7 am negativen Potendas zweite Glied des Spannungsteilers ein spannungs- tial der Klemme 1 liegt, während der Emitter des stabilisierendes Bauelement ist, dessen anderes Ende Transistors 5 über einen Emitterwiderstand 8 an der an den positiven Pol der Steuergleichspannungsquelle 15 Klemme 2 liegt. Eine derartige Schaltungsanordnung angeschlossen ist. ist an sich bekannt.with an adjusting transistor, the emitter-collector of which is The invention is to be explained in more detail below with reference to a path in series with the DC voltage source 5 and the load, with the inclusion of an emitter resistor, which is shown in the drawing.
The control input voltage is connected to the terminal positive terminal of a voltage divider - possibly with the mentioned 1, 2, to which a control ode 4 consisting of a resistor 3 and Z-Diten DC voltage source identical - is connected. DC voltage source is, the other negative io The collector of a setting transistor 5 is connected via the pole via a first element of a voltage divider with terminal 6 to a load (not shown) verder the base of the setting transistor, while the terminal is connected to the negative Potendas via terminal 7 The second member of the voltage divider is a voltage tial to terminal 1, while the emitter is the stabilizing component, the other end of which is transistor 5 via an emitter resistor 8 to the positive pole of the control DC voltage source 15, terminal 2. Such a circuit arrangement is connected. is known per se.

Als Spannungsstabilisierende Bauelemente verwen- Die an derZ-Diode4 anliegende, vonEingangsspandet man bei bekannten derartigen Anordnungen Di- nungsschwankungen nahezu unabhängige Spannung öden (britische Patentschrift 877 496) oder auch Z-Di- dient als Bezugsspannung. Damit die von Schwanoden in Sperrschaltung. Diese Bauelemente sind in- 20 klingen der Eingangsspannung herrührenden geringsoweit als »spannungsstabilisierend« zu bezeichnen, fügigen Schwankungen kompensiert werden, ist zwials der Spannungsabfall über ihnen über einen ver- sehen die Klemme 1 und den Emitter des Transihältnismäßig großen Strombereich ziemlich gering stors 5 ein Widerstand 9 eingefügt,
ist. Bei den bisher üblichen Schaltungen ist man da- Über diesen Widerstand 9 erreichen der Schwanher davon ausgegangen, daß dieser Spannungsabfall 25 kung der Eingangsspannung entsprechende Spanvernachlässigbar sei. nungsänderungen den Emitter des Transistors, wobei Tatsächlich besitzt aber beispielsweise eine Z-Diode die Basis-Emitter-Spannung des Transistors und daeinen dynamischen Widerstand im Arbeitsbereich in mit der Ausgangsstrom konstant bleiben, wenn der der Größenordnung von 10 Ohm, was für gewisse Widerstand 9 richtig dimensioniert ist.
Anwendungsfälle nicht mehr vernachlässigt werden 30 Unter der Voraussetzung, daß der Transistor die kann. Spannungsteiler 3, 4 bzw. 9, 8 nicht merklich beAufgabe der Erfindung ist es, die Schaltungsanord- lastet, was in der Praxis im wesentlichen zutrifft, nung der eingangs genannten Gattung so zu modifi- kann der Wert des Widerstandes 9 wie folgt berechzieren, daß der dynamische Widerstand des span- net werden:As voltage stabilizing components, use the voltage applied to the Z-diode 4, voltage fluctuations almost independent of input voltage (British patent specification 877 496) or Z-Di- serves as a reference voltage in known arrangements of this type. So that of Schwanoden in blocking circuit. As far as the input voltage is concerned, these components can be described as "voltage stabilizing", appropriate fluctuations are compensated, because the voltage drop across them over a relatively large current range is fairly low, there is a resistance 9 inserted,
is. With the circuits customary up to now, the Schwanher achieved via this resistor 9 that this voltage drop corresponding to the input voltage is negligible. voltage changes the emitter of the transistor, but in fact, for example, a Zener diode has the base-emitter voltage of the transistor and a dynamic resistance in the working range in with the output current remain constant when it is of the order of 10 ohms, which is correct for certain resistance 9 is dimensioned.
Applications can no longer be neglected 30 Assuming that the transistor can. Voltage divider 3, 4 or 9, 8 is not noticeable. The object of the invention is to modify the circuit arrangement, which is essentially the case in practice, of the type mentioned at the beginning so that the value of resistor 9 can be calculated as follows the dynamic resistance of the tension will be:

nungsstabilisierenden Bauelements kompensiert und 35 Bei einer Schwankung der Eingangsspannung um damit die Genauigkeit der Stabilisierung verbessert einen Betrag Δ Ό erhält man an der Basis des Stellwird. Der zusätzliche Schaltungsaufwand soll dabei transistors 5 eine Spannungsschwankung
möglichst gering gehalten werden.voltage-stabilizing component is compensated and 35 If the input voltage fluctuates, the accuracy of the stabilization is improved by an amount Δ Ό obtained at the base of the Stellwird. The additional circuitry is supposed to cause transistor 5 to fluctuate in voltage
are kept as low as possible.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch ^4 λ tt This object is achieved according to the invention by ^ 4 λ tt

gelöst, daß zwischen der negativen Klemme der 40 R + Rt '
Steuergleichspannungsquelle und dem Emitter dessolved that between the negative terminal of 40 R + R t '
Control DC voltage source and the emitter of the

Stelltransistors ein Widerstand für die Kompensation wobei .R4 den dynamischen Widerstand der Z-Diode 4Control transistor a resistor for compensation where .R 4 is the dynamic resistance of the Zener diode 4

der verbleibenden Spannungsabfallschwankungen bezeichnet und entsprechend R3 den dynamischenthe remaining voltage drop fluctuations and, corresponding to R 3, the dynamic

über dem Spannungsstabilisierenden Bauelement in- Widerstand des Spannungsteilerwiderstandes 3.across the voltage-stabilizing component in the resistance of the voltage divider resistor 3.

folge Steuerspannungsschwankungen eingeschaltet ist. 45 Die dem Emitter zugeführte Spannungsschwan-control voltage fluctuations is switched on. 45 The voltage fluctuations applied to the emitter

Damit liegt die Basis-Emitter-Strecke des Transi- kung beträgt
stors in der Diagonale einer Brücke, bestehend ausThe base-emitter path of the transaction is thus
stors in the diagonal of a bridge, consisting of

den Bauelementen Emitterwiderstand, erstes und 8 j jj the components emitter resistor, first and 8 j jj

zweites Glied des Spannungsteilers und Kompensa- Rg + R8
tionswiderstand. Diese Brücke kann so bemessen 50second term of the voltage divider and compensa- R g + R 8
tion resistance. This bridge can be dimensioned 50

werden, daß der dynamische Widerstand des span- wobei Rs und R9 die dynamischen Widerstände derbe that the dynamic resistance of the span- where R s and R 9 are the dynamic resistances of the

nungsstabilisierenden Bauelements kompensiert wird, entsprechenden Bauelemente 8 bzw. 9 bezeichnen,voltage-stabilizing component is compensated, designate corresponding components 8 and 9,

daman ja in der Wahl des Widerstandswertes für den Sie soll der vorgenannten ■· Spannungsschwankungthen yes in the choice of the resistance value for which you should the aforementioned ■ · voltage fluctuation

Kompensationswiderstand frei ist, während die übri- gleich sein, so daß sich die Beziehung
gen Werte festliegen. Zweckmäßig erfolgt mithin die 55Compensation resistance is free, while the rest of the equals, so that the relationship
set values. The 55th is expediently done

Bemessung so, daß der Kompensationswiderstand, _ R3 ■ R8 Dimensioning so that the compensation resistance, _ R 3 ■ R 8

der Emitterwiderstand, das erste Glied des Span- 9 n~ the emitter resistance, the first term of the span- 9 n ~

nungsteilers und das als Spannungsstabilisierendes 4 voltage divider and the voltage stabilizing 4th

Bauelement ausgebildete zweite Glied des Span- ergibt.Component formed second link of the chip yields.

nungsteilers gemäß der Gleichung 60 Eine ähnliche Kompensation kann auch bei einervoltage divider according to equation 60. A similar compensation can also be used in a

andersartigen Ausbildung des spannungsabhängigendifferent training of the voltage-dependent

^ _ ^3 ' ^8 Spannungsteilers erreicht werden. An Stelle des Wi-^ _ ^ 3 '^ 8 voltage divider can be achieved. Instead of the wi-

9 R derstandes 3 kann man beispielsweise auch einen 9 R derstandes 3 can also be one, for example

Stromstabilisator verwenden und die Z-Diode durchUse the current stabilizer and the Zener diode through

bemessen sind, mit R9, R3, R8 und Ri als den dyna- 65 einen ohmschen Widerstand ersetzen. Eine nochare dimensioned, with R 9 , R 3 , R 8 and R i as the dynamic 65 replace an ohmic resistance. One more

mischen Widerständen der Bauelemente. Das erste bessere Stabilisierung erzielt man, wenn man einemix resistances of the components. The first better stabilization is achieved when you have a

Glied des Spannungsteilers und/oder der Emitterwi- Z-Diode 4 mit einem Stromstabilisator 3 kombiniert,Member of the voltage divider and / or the Emitterwi- Z-diode 4 combined with a current stabilizer 3,

derstand können zusätzlich als stromstabilisierende Als Stromstabilisator kommt jedes Schaltelement inThe stand can also be used as a current stabilizer. Every switching element comes into play as a current stabilizer

Frage, dessen Widerstand mit zunehmendem Strom stark ansteigt, wie beispielsweise ein Eisen-Wasserstoff-Widerstand. Als Spannungsstabilisator kann hingegen jedes Schaltelement mit bei ansteigendem Strom abnehmendem Widerstand dienen, wie bei- S spielsweise eine Z-Diode, ein oder mehrere Selengleichrichter, eine elektrolytische Stabilisierungszelle, eine Glimmlampe oder ein Widerstand mit fallender Kennlinie.Question whose resistance increases sharply with increasing current, such as an iron-hydrogen resistor. As a voltage stabilizer, however, each switching element can be used with increasing Current decreasing resistance are used, such as a Zener diode, one or more selenium rectifiers, an electrolytic stabilization cell, a glow lamp or a resistor with falling Curve.

Man kann auch in jeder dieser möglichen Schaltungen den Widerstand 8 durch einen Stromstabilisator ersetzen, wodurch sich eine noch bessere Stabilisierung des Ausgangsstromes ergibt. Die Stabilisierung wird durch den hohen Gegenkopplungsfaktor begünstigt, der infolge des hohen dynamischen Widerstandes des Schaltelementes hervorgerufen wird.You can also use the resistor 8 in each of these possible circuits by a current stabilizer replace, which results in an even better stabilization of the output current. The stabilization is favored by the high negative feedback factor resulting from the high dynamic resistance of the switching element is caused.

Es versteht sich, daß die Polarität der Klemmen 1,2 vertauscht werden kann, wenn entsprechend an Stelle eines pnp-Transistors ein npn-Transistor eingesetzt wird.It goes without saying that the polarity of the terminals 1, 2 can be reversed if appropriate Instead of a pnp transistor, an npn transistor is used.

Ebenso versteht es sich, daß die Schaltung nicht im Sattigungs- bzw. Durchbruchsgebiet der Transistorcharakteristik arbeiten kann.It is also understood that the circuit is not in the saturation or breakdown region of the transistor characteristic can work.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltungsanordnung zur Stabilisierung eines Stromes durch eine Last gegen Schwankungen einer Gleichspannungsquelle mit einem Stelltransistor, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe liegt mit der Gleichspannungsquelle und der Last, unter Einschaltung eines Emitterwiderstandes, dessen vom Emitter abgewandtes Ende am positiven Pol einer — gegebenenfalls mit der genannten Gleichspannungsquelle identischen — Steuergleichspannungsquelle liegt, deren anderer negativer Pol über ein erstes Glied eines Spannungsteilers mit der Basis des Stelltransistors verbunden ist, während das zweite Glied des Spannungsteilers ein Spannungsstabilisierendes Bauelement ist, dessen anderes Ende an den positiven Pol der Steuergleichspannungsquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der negativen Klemme (1) der Steuergleichspannungsquelle und dem Emitter des Stelltransistors (5) ein Widerstand (9) für die Kompensation der verbleibenden Spannungsabfallschwankungen über dem spannungsstabilisierenden Bauelement (4) infolge Steuerspannungsschwankungen eingeschaltet ist.1. Circuit arrangement for stabilizing a current through a load against fluctuations a DC voltage source with a control transistor, the emitter-collector path of which in series is connected to the DC voltage source and the load, with the inclusion of an emitter resistor, its end facing away from the emitter at the positive pole one - possibly with the mentioned Identical DC voltage source - control DC voltage source, the other is negative Pole connected to the base of the setting transistor via a first element of a voltage divider is, while the second member of the voltage divider is a voltage stabilizing component is, the other end of which is connected to the positive pole of the control DC voltage source is, characterized in that between the negative terminal (1) of the control DC voltage source and the emitter of the setting transistor (5) a resistor (9) for compensation of the remaining voltage drop fluctuations across the voltage stabilizing Component (4) is switched on due to control voltage fluctuations. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationswiderstand (9), der Emitterwiderstand (8), das erste Glied (3) des Spannungsteilers (3, 4) und das als Spannungsstabilisierendes Bauelement (4) ausgebildete zweite Glied des Spannungsteilers (3, 4) gemäß der Gleichung2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the compensation resistor (9), the emitter resistor (8), the first member (3) of the voltage divider (3, 4) and the second element of the voltage divider, designed as a voltage-stabilizing component (4) (3, 4) according to the equation bemessen sind, mit R9, Rz, Rs und i?4 als den dynamischen Widerständen der Bauelemente.are dimensioned with R 9 , R z , R s and i? 4 as the dynamic resistances of the components. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterwiderstand (8) ein stromstabilisierendes Bauelement ist.3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the emitter resistor (8) is a current stabilizing device. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Glied (3) des Spannungsteilers (3, 4) ein stromstabilisierendes Bauelement ist.4. Circuit arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the first Member (3) of the voltage divider (3, 4) is a current-stabilizing component. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY1 sheet of COPY drawings
DE19641463434 1963-04-29 1964-04-25 CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CURRENT STABILIZATION Pending DE1463434B2 (en)

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