DE1513007A1

DE1513007A1 - Elektronische Relaisschaltung

Info

Publication number: DE1513007A1
Application number: DE19661513007
Authority: DE
Inventors: Morris Adrian Gerald
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1965-11-30
Filing date: 1966-11-26
Publication date: 1969-10-23
Also published as: DE1513007B2; SE327434B; JPS4411205B1; GB1125302A; DE1513007C3; NL6616600A; BE690355A; AT269234B; FR1502473A; DK116741B

Description

Dr. Herbert Soholz 2000 Hamburg 1, 29.4.69 Fernschreiber: 2-181667 a dpu d Herbert Soholz 0 burg 1,

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P 15 13 007.I-32 Akte: PHB-31 537

N. V. Phillps* Oloeilampenfabrieken

Elektronische Relaisschaltung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Relaisschaltung mit einem elektronischen Verstärker, in dessen Ausgangskreis ein als Schalter wirksamer Transistor liegt, der einerseits mit einer Speisequelle und andererseits mit einer Belastung verbunden ist.

Solche elektronischen Relaisschaltungen finden unter anderem bei der Telegraphie Anwendung. An solche Relaisschaltungen werden in der Praxis hohe Zuverlässigkeitsanforderungen gestellt. Um diese erfüllen zu können, werden vielfach Transistoren verwendet, die eine gewisse angegebene überlastung aushalten können. Die bei Kurzschluss der Belastung auftretenden besonders hohen Ströme stellen eine besondere Schwierigkeit dar.

Die Erfindung bezweckt, eine Kurzschlußsicherung zu schaffen, durch welche verhindert wird, daß bei Kurzschluß der Belastung dauernd hohe Ströme auftreten können. Hierdurch wird verhindert, daß bei Kurzschluß eine hohe Dissipation auftritt, welche die Transistoren besohädigen kann.

Die elektronische Relaisschaltung nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß zur Sicherung des als Schalter wirksamen Transistors gegen Kurzschluß der Belastung zwischen dem Ausgang und de« Eingang des Verstärkers ein negativer RUck-

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kopplungskrels sowie ein belastungsabhängiger positiver Rückkopplungskreis angebracht sind, in der Weise, daß die Spannung an der Belastung unabhängig von der Eingangsspannung des Verstärkers nahezu gleich Null ist, wenn die Belastung einen gewissen Wert unterschreitet.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die elektronische Relaisschaltung mit Kurzschlußsicherung, deren vereinfachtes Schaltbild in der Figur dargestellt ist, dient zum Speisen einer Belastung 1, z.B. eines Kabels, mit einer Spannung positiven Vorzeichens bzw. einer Spannung negativen Vorzeichens. Eine solche Schaltung wird z.B. bei Doppelstromtelegraphie verwendet. Die elektronische Relaisschaltung besitzt zwei Eingänge 2 und 3, die mit der Basiselektrode eines PNP-Translstors 4 bzw. mit der Basiselektrode eines komplementären NPN-Transistors 5 verbunden sind. Den Eingängen 2 und 5 werden solche Steuerspannungen zugeführt, daß der eine oder der andere Transistor stromleitend ist. Die Emitterelektrode des Transistors 4 liegt an einer positiven Speiseleitung 6 (+16) und die Emitterelektrode des Transistors 5 liegt an einer negativen Speiseleitung 7 (-16). Die Kollektorelektroden der Transistoren 4 und 5 sind miteinander und über einen Widerstand 8 (330 Ohm) mit den Basiselektroden der gegenseitig komplementären Transistoren 9 und 10 verbunden. Diese Transistoren sind als Emitterverstärker geschaltet mittels eines Widerstandes l8 (lOOO Ohm), der zwischen den miteinander verbundenen Emitterelektroden und Erde eingeschaltet ist. Die Kollektorelektrode des NPN-Transistors 9 1st mit der Basiselektrode eines komplementären PNP-Transistors 11 und über einen Kollektorwiderstand 12 mit der positiven Speiseleitung 6 verbunden. Die Kollektorelektrode des PNP-Translstors 10 ist mit der Basiselektrode eines komplementären NPN-Transistors 13 und über

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einen Kollektorwiderstand 14 mit der negativen Speiseleitung 7 verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors 11 ist an die positive Speiseleitung 6 und die Emitterelektrode des Transistors 13 an die negative Speiseleitung 7 angeschlossen. Die Kollektorelektroden der Transistoren 11 und I3 sind miteinander und über einen Widerstand 15 (20 Ohm) mit der Belastung 1 (nominell 330 Ohm) verbunden, die andererseits an Erde liegt. Die Kollektorelektroden der Transistoren 11 und 13 sind auch über einen Widerstand l6 (150 Ohm) mit den Emitterelektroden der Transitoren 9 und 10 verbunden. Weiterhin ist die Belastung 1 über eine direkte Verbindung 17 an die Basiselektroden der Transistoren 9 und 10 angeschlossen.

Die Widerstände l6 und l8 bewirken eine negative Rückkopplung der Kollektorspannung der Transistoren 11, I3 zu den Emitterelektroden der Transistoren 9, 10. Die Verbindung 17 bewirkt eine belastungsabhängige positive Rückkopplung der Kollektorspannung der Transistoren 11, 13 zu den Basiselektroden der Transistoren 9, 10. Die Schaltung ist derart bemessen, daß die positive Rückkopplung über einem gewissen Wert der Belastung 1 grosser ist als die negative Rückkopplung. Überschreitet die Belastung 1 einen gewissen Wert, so hat die Schaltung zwei stabile Zustände. Wenn der Transistor 4 stromleitend ist, wird über den Widerstand 8 ein gewisser positiver Basisstrom dem Transistor 9 zugeführt, wodurch dieser stromleitend ist. Der komplementäre Transistor 10 ist gesperrt. Die Kollektorelektrode des Transistors 9 entzieht einen gewissen Basisstrom dem Transistor 11, wodurch dieser ebenfalls stromleitend ist. Der komplementäre Transistor 13 ist gesperrt. Der Kollektorstrom des Transistors 11 fliesst zum grössten Teil über den Widerstand 15 zur Belastung 1, wodurch die Belastung eine positive Spannung gegen Erde erhält. Wenn der Transistor 5 stromleitend ist, sind die Transistoren 10 und 13 stromleitend und die Transistoren 9 und 11 gesperrt. Die Belastung erhält dann eine negative Spannung.

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Die positive Rückkopplung ist über einem gewissen Wert der Belastung 1 grosser als die negative Rückkopplung. Die Gesamtrückkopplung ist dann positiv. Die Schaltung stellt sich dann von selbst in einem Zustand ein, in dem das Produkt der Verstärkung und des Rückkopplungsfaktors, als Schleifenverstär-

"kung bezeichnet, kleiner als 1 wird. Dieser Zustand ist ein Sättigungszustand, in dem die Verstärkung soweit abgefallen ist, daß die Schleifenverstärkung kleiner als 1 ist. Die •Schaltung kennt zwei solcher Zustände, nämlich einen Zustand, in dem der Transistor 11 gesättigt ist, und einen Zustand, in dem der Transistor 13 gesättigt ist.

Wenn die Belastung 1 einen gewissen Wert unterschreitet, ist die belastungsabhängige positive Rückkopplung kleiner als die negative Rückkopplung. Die Gesamtrückkopplung ist dann negativ. Es sei beispielsweise angenommen, dass die Belastung einen Kurzschluß gegen Erde bildet. Die Basisspannung der Transistoren 9, 10 ist dann gleich Null Volt. Diese Transistoren sind dann beide gesperrt und auch die Transistoren 11 und 13 sind gesperrt. Wenn in einem gewissen Augenblick, in dem z.B. die Transistoren 4, 9 ^und H stromleitend sind, ein Kurzschluß der Belastung auftritt, so werden die Transistoren 9 und 11 sofort gesperrt. Der Transistor 4 bleibt stromleitend. Der Kollektorstrom dieses Transistors fließt über den Widerstand 8, die Verbindung 17 und den Kurzschluß nach Erde. Da der Widerstand 8 einen verhältnismäßig hohen Wert (330 Ohm) hat, wird der Transistor 4 durch den Kurzschluß nicht gefährdet. Nach der Beseitigung des Kurzschlusses steuert der Transistor 4 den Transistor 9 wieder in den leitenden Zustand, wodurch schließlich der vor dem Auftreten des Kurzschlusses bestehende stabile Zustand wiederhergestellt wird.

Wenn der Transistor 4 gesperrt und gleichzeitig der Transistor 5 stromleitend wird, so nimmt der Kollektorstrom des Transistors 11 zu, bis der Transistor aus der Sättigung geht. Der

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erhöhte Kollektorstrom fließt über den Widerstand 15, die Verbindung 17 und den Widerstand 8 zur KoIlektorelektrode des Transistors 5· Wenn der Transistor 11 so weit aus der Sättigung gelangt ist, dass die Schleifenverstärkung grosser als 1 wird, so tritt ein kumulativer Effekt auf, wodurch die Transistoren 9 und 11 schnell in den Sperrzustand übergehen. Wenn die Spannung an der Belastung einen bestimmten negativen Wert in negativem Sinne überschreitet, so wird die Schleifenverstärkung im unteren Teil der Schaltung grosser als 1. Hierdurch tritt in diesem Teil ein kumulativer Effekt auf, wodurch der Transistor 13 schnell in den Sättigungszustand übergeht.

- Patentansprüche -

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Claims

.. .6 Pa tentansprüche

1. Elektronische Relaisschaltung mit einem elektronischen Verstärker, in dessen Ausgangskreis ein als Schalter wirksamer Transistor liegt, der einerseits mit einer Speisequelle und andererseits mit einer Belastung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur SidBrung des als Schalter wirksamen Transistors gegen Kurzschluß der Belastung zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Verstärkers ein negativer Rückkopplungskreis sowie ein belastungsabhängiger positiver Rückkopplungskreis angebracht sind, in der Weise, daß die Spannung an der Belastung unabhängig von der Eirgangsspannung des Verstärkers nahezu gleich Null ist, wenn die Belastung einen gewissen Wert unterschreitet.

2. Elektronische Relaisschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiselektrode des als Schalter wirksamen Transistors, als Schaltertransistor bezeichnet, mit der Kollektorelektrode eines als Emitterverstärker geschalteten komplementären Steuertransistors verbunden ist, dessen Emitterelektrode Über einen Rückkopplungswiderstand mit der Kollektorelektrode des Schaltertransistors und dessen Basiselektrode mit der Belastung verbunden 1st, und wobei die Kollektorelektrode des SchaltertransIstors über einen Widerstand mit der Belastung verbunden ist.

3. Elektronische Relaissohaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiselektrode des Steuertransistors Über einen Widerstand solοhen Wertes mit einem Steuerpunkt verbunden ist, dass bei Kurzschluss der Belastung eine mit dem Steuerpunkt verbundene Steuerschaltung nicht überlastet wird.

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