Schaltungeanord4ung , zur Konstankaltung eines Gleichstroms
bie*tdind'un'g*",.betil:Ii-t eine Schaltungsanordnung zur Konstanthaitung eine.0
'äleiobe'troms durch Steuerung einer von dem Gleichstrom dürchelossenen Kollektor-Emitterstrecke
eines Regeltransistors mittels einer an eine Basis-Emitterstrecke des Regeltransistors
angelegten Differenzspannung zwischen einer Regelapannung, die an einem 'von dem
konstantzuhaltenden Gleichstrom durchflossenen Emitterwiderstand abfällt, und einer
festen Vergleichsspannung, die an einer zusammen mit einem ernten Anschluß ihres
Vorwiderstands einersei7ts an der Basis des Regeltransistors und andererseits an
einem vom Emitter abgewandten Anschluß des Emitterwiderstands liegende Zenerdiode
abfällt.
Schaltungsanordnungen zur Kons-tanthaltung eines Gleichstroms
werden in der Meß- und Regeltechnik vielfach benötigt, wobei sie außer einem großen
Spannungsregelhub zum Ausgleich von Schw.ankungen einer S-Peisespannungsquelle und/oder
eines Lastwiderstands auch cine große Kurzzeitkonstanz und eine große Langzeitkonstanz
des ihr entnehmbaren Stroms aufweisen sollen. Bei einer bekannten Schaltungsanordnung.zur
Konstanthaltung eines Gleichstroms, wird- ein liegeltranaistor mit dem gesamten
Spanaungsregelhub beaufschlagt, so daß er im Verlauf der Regelung stark wechselnden
Arbeitsbedingungen unterliegt. Diese bekannte Schaltungsanordnung hat die Nachteile,
daß sie nur einen begrenzten Regelhub besitzt, daß sie nur eine mäßige Kurzzeitkonstanz
und daß sie nur eine geringe Langzeitkonstanz des gelieferten Stroms aufweist. Außerdem
erfordert sie ainen besonderen Speisestromkreis für eine Zenerdiode. Die Erfindung
vermeidet die geschilderten Nachteile dadurch, daß eine regelungegbhängige Kollektor-Emitterspannung
eines ersten Regeltransistors als Steuerspannung über eine eine Differenzepannung
bildende zweite Zenerdiode einer Basis eines dem Kollektor des ersten Regeltransisto
ra vorgeschalteten zweiten Regeltransistors zugeführt ist, mit der
ein
zweiter Anschluß des Vorwiderstande der Zenerdiode des ersten Regeltransistors verbunden
ist. Dabei' ist es vorteilhaft, eine besondere Speiseapannungequelle dadurch zu
vermeiden, daß 'ein Vorwiderstand der zweiten Zenerdiode einerseits an der Basis
und andererseits am Kollektor des zweiten Regeltransistors liegt. Zur Erhöhung der
Stromkonstanz empfiehlt es sich, daß dem zweiten Regeltransistor eine Emitter-Kollektorstrecke
eines dritten Regeltransistors vorgeschaltet ist, dessen Basis eine regelungeabhängige
Kollektor-Emitterspannung des zweiten Regeltrawistore als Steuerspannung über eine
eine Differenz;-spannung bildende dritte Zenerdiode zugeführt und üb.er einen Vorwideretand
der zweiten Zenerdiode mit der Basis des zweiten Begeltransistore und über einen
Vorwideratand der dritten Zenerdiode mit einem Kollektor des dritten Regeltransistors
verbunden ist. Auf diese Weise gelingt es, den geeamten bei konstantem Strom aufzunehmenden
Spannungsregelhub In wesentlichen dem dritten Regeltrarleistor aufzubürdeji,
und den ersten und den zweiten Regeltranaistor sowie
die erste und die zweite
Zenerdiode mit nahezu konstanten Arbeitspunkten zu betreiben, wodurch sich eine
besonders gute Langzeitkonstanz des gelieferten Stroms ergibt.
quelle
und/oder für flie Speisung eines stark schwankenden Lastwiderstands mit dem konstanten'
Strom ist es zweckmäßig, daß dem Kollektor des letzten. Regeltransistors in Reihe
geschaltete weiterer, festeuerte Vorwiderstände Transistoren v,)rgeschaltet sind
deren Basisanschlüsse an Abgriffen eines aus im wesentlichen gleichen Teilwiderständen
bestehenden, zwischen der Basis des letzten Regeltransistors und dem Kollektor des
letzten Spannungsteilertransistors liegenden Spannungsteilers angeschlossen sind"
Auf diese geise gelingt es, den Spannungsregelhub auf mehrere Transistoren aufzuteilen
und den dritten RegeltransiStor vor Überlastung zu schützen. In der Zeichnung sind
drei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Hierbei zeIgt Fig.
1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels mit zwei Regeltransistoren,
Fig. 2 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungebeispiele 4
mit diröi Re'geltransistoren
und Fig. 3 ein Schaltbild eines dritten Ausführungebeispiels mitjünf Regeltransistoren.
Beim ersten Ausführungsbeispiel ist zwischen eine Klemme 1
einer an zwei Klemmen
1 uns 2 anlegbaren Speisespannungsquell.e und eine Klemme 3 eines
an zwei Klemmen 3 und 4 liegenden Bürdenwider;;,4-,j44p"%" iVr,11 den ein
konstarter
Strom fließen soll, ein Netzwerk ei!igesc.'ialtet, das
eine ReihenschaltÜng eines einsteilbarei# Emitterwiderstands 6,
einer Emitter-Kollektorstrecke
eines ersten Regeltransistors 7 und'einer Emitter-Kollektorstrecke eines
zweiten Regeltransistors 8 enthält. Die Klemmen 2 und 4 sind durch.eine Rückleitung.9
unmittelbar miteinander verbunden. Das zwi»chen den Klemmen lünd 3 liegende
Netzwerk enthält außerdea'eine.' erste Zenerdiode 10, die einerseits an einer
Basis des ersten Regeltransistors 7 und andererseits an einem AnschlulZes
Emitterwiderstands 5' liegt, der vom Emitter des ersten Regeltransistors
abgewandt und mit der Klemme 3 verbunden ist, einen Vorwiderstand
11 der ersten Zenerdiode 10,
der zwischen der Basis des ersten Regeltransistors
7 und de." Basis das zwziten Regeltransistors 8 liegt, eine zweite
Zene.-diode 12, die zwischen dem Einitter des ersten hegeltransistors
7 und der Pjasis des zweiten Regeltransistors 8
liegt, und einen Vorwid'rrstand
13 d#,1- zweiten Zeilerdiode 12, der zwischen der Basis des zweiten Rggell.-ratisistors
8 und (le.,-3sen Kollektor und damit der Klemme 1 liegt. Ein.Hauptteil
des den Bürdenwiderstand 5 durchfließenden konst#ntzuhaltenden Bürdenstroms
durchfließt den einstellbaren v-#mitterwider-#rtand.6, der eine hohe Konstanz atifweist
und der so eingest,ellt ist, daß an ihm beim gewünschten Bürdenstrom-eine Spannung
abfällt, die etwas kleiner ist'-L>
als eine an-der ersten Zenerdiode
10 liegerede ttabile Zenerspannung. Die sich ergebende Differenzspannung
liegt als Basis-Emitterspannung am ersten Regeltransistor 7 und bestimmt
dessen Arbeitspunkt bei einem Emitterstrom, der um die die beiden Zenerdioden
10 und 12 durchfließenden Ströme kleiner ist als der Bürdenstrom. Eine Änderung
des Bürdenstroms, die duroli eine Änderung des Bürdenwiderstands 5 und/Qder
durch eine Änderung der zwischen den Klemmen 1 und 2 liegenden Speisespannung
hervorgerufen sein kann, ruft am.Emitterwiderstand -5 eine entsprechende
Spannungsänderung hervor, die über die erste Zenerdiode 10 zur Basis' des
ersten Regeltransistors 7 übertragen wird. An dessen Kollektor-Emitterstrecke
tritt eine entsprechend verstärkte Gpannungsänderung auf, die über die zweite Zenerdiode-12
als Steuerspannung an die Basis des zweiten Regeltransistors 8 gelangt, wobei
dessen Arbeits-CD z#3 punkt in einer der ursprünglichen Stromänderung entgegen-0
wirkenden Weise stark verschoben wird. Dabei bi,.,!bL der Arbeitspunkt des ersten
Regeltransistors 7 im wesentlichen unverändert, (la sein 7..mitterstrom,-
nahezu konstant bleibt und seine Kollektor-I#',mitterspannung- ii)ir tiv eine Basis-Emitt,f-l-rspar)ii.urig
des Z-reiten ist als ein,- an der zweiten Zei-.-erdio,3c# 12 liegende stabile Zenerspannung,
daß bei dem für- die ii,?##-eliina, maßgeblichen
ersten Regeltransistor
7 ir, Betrieb dingten Änderun37--n durch wechselnde liige-..it-,rwLriniing
auftreten. Die Regelschaltung ist frei von kreisfremden (il,#icliströmeii. Sie bildet
einen zwischen den Klemmen 1 und 2 liegenden Zweipol, so daß parallel zum
evenLuell. sich ändernden Bürdenwiderstand 5 keine weiteren Schallkielemente
liecreii, die bei einer sich eni.spr(-3;ci,.crtd bidernden Bi#rdei;-3T)eiiiiung,
verschieden ausgesteuert, würden. Die Regelschaltung 1)c.,iütiet auch keine besondere
ß'2,pe.4ses-)ieinnung zum, Betrieb der Zenerdioden 10 und 12. Vielmehr liegen
die maßgebliche, erste Zenerdiode 10 und ihr Vorwiderstand 11 zwischen
der Klemme 3 und der Basis des zweiten Regeltransistors 8 an einer
relativ konstanten Spannung. Beim zweiten Ausführungsbeispiel, das sich von dem
ersten Ausführungsbeispiel durch hinzufügen ("inpr weiteren Stufe unterscheidet,
erdibt sich eine erhöhte Regelgenauigkeit und eine erhöhte LangzeitkonsL*anz des
BUrdcnstroms. Schaltelemente des zweiten Ausfühningsbeispiels sind, soweit sie Schaltelementen
des ersten Ausführungsbe-Ispiels entsprechen, mit deren mit einem titr.-!Lch versehenen
Bezuuszilfern `I' bis 12') bezeichnet. Die weitere kStufe 1)gstell-# aus
einem dritten Transistor 14.
dessen KollekLor--,Eritterstrecke zwischen
die Klemme l' und den Kollektor des zweiten Transistors 8' eingeflgt ist
und dessen Basis über eine dritte 15 mit dem Emitter des zweiten Regeltransi.-Lorb-
8' und über einen Vorwiderstand 16 der dritten Zenerdiode
15 mit dem Kollektor des dritten Regeltransistors 14 verbunden ist. Zwischen
die Baaiir des dritten Regeltransistors 14 und die Basis des zweiten Regeltransistors
81 ist ein Vorwiderstand 17 der zweiten Zänerdiode 121 eingeschaltet.
In der Funktion unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel vom dritten Ausführungsbeispiel
dadurch, daß der zweite Regeltransistor 81 als weitere Vorvalre.tärkerstufe
arbeitet, deren Arbeitspurüct sich im Verlauf derRegelung nur wenig ändert, während
der dritte Rageltranaistor 14 nahezu den gesamten Regelhub aufnimmt. Der erste Regeltransistor
V, die erste Zenerdiode 10' und in etwas geringerem Maße der zweite
Regeltransistor 81 und die zweite Zenerdiode 12' arbeiten mit nahezu konstanten
Arbeitspunkten, wodurch sich die erhöhte Langzeitkonstanz des Bürdenstrome erklärt. Schaltungeanord4ung, bie Konstankaltung to a direct current tdind'un'g * * ",. Betil: Ii-t circuitry for Konstanthaitung eine.0 'äleiobe'troms by controlling a dürchelossenen of the DC collector-emitter path of a control transistor by means of a base Differential voltage applied to the emitter path of the regulating transistor between a regulating voltage, which drops across an emitter resistor through which the direct current to be kept flowing, and a fixed reference voltage, which is applied to a joint with a harvest connection of its series resistor on the one hand at the base of the regulating transistor and on the other hand at one facing away from the emitter Circuit arrangements for keeping a direct current constant are often required in measurement and control technology, and apart from a large voltage control swing to compensate for fluctuations in an S-voltage source and / or a load resistor a uch should have a high short-term constancy and a high long-term constancy of the current that can be drawn from it. In a known circuit arrangement for keeping a direct current constant, the entire voltage regulating stroke is applied to a lying transistor, so that it is subject to greatly changing working conditions in the course of the regulation. This known circuit arrangement has the disadvantages that it has only a limited control range, that it has only a moderate short-term constancy and that it has only a low long-term constancy of the current supplied. It also requires a special supply circuit for a zener diode. The invention avoids the disadvantages described in that a control-dependent collector-emitter voltage of a first control transistor is supplied as a control voltage via a second Zener diode forming a differential voltage to a base of a second control transistor connected upstream of the collector of the first control transistor, with which a second connection of the series resistor of the Zener diode of the first control transistor is connected. It is advantageous to avoid a special supply voltage source in that a series resistor of the second Zener diode is connected on the one hand to the base and on the other hand to the collector of the second control transistor. To increase the current constancy, it is recommended that the second control transistor is preceded by an emitter-collector path of a third control transistor, the base of which is supplied with a control-dependent collector-emitter voltage of the second control drawer as a control voltage via a third Zener diode which forms a differential voltage and via one Vorwideretand the second Zener diode is connected to the base of the second Begel transistor and via a Vorwideratand the third Zener diode to a collector of the third control transistor. In this way, it is possible to geeamten be recorded at constant current Spannungsregelhub aufzubürdeji In substantially the third Regeltrarleistor, and operate, and the second Regeltranaistor and the first and the second Zener diode with almost constant operating points of the first, whereby a particularly good long-term stability of the current supplied results. source and / or for flie supply of a strongly fluctuating load resistance with the constant 'current, it is advisable that the collector of the last. Control transistor series-connected further, fixed series resistors Transistors v,) r connected are connected to taps of a voltage divider consisting of essentially the same partial resistors, between the base of the last control transistor and the collector of the last voltage divider transistor divide Spannungsregelhub on a plurality of transistors and to protect the third control transistor against overloading. In the drawing, three embodiments of the invention are schematically shown. In this case, FIG. 1 shows a circuit diagram of a first embodiment with two control transistors, Fig. 2 is a circuit diagram of a second Ausführungebeispiele 4 diröi 3, a circuit diagram of a third exemplary embodiment with five regulating transistors In the first exemplary embodiment, a supply voltage source, which can be applied to two terminals 1 and 2, is located between a terminal 1 and a supply voltage source A terminal 3 at two terminals 3 and 4 lying load resisting ;;, 4-, j44p "%" IVR 11 is to flow to a konstarter current, a network ei! Igesc.'ialtet having a ReihenschaltÜng a einsteilbarei # emitter resistor 6, a Emitter-collector path of a first control transistor 7 and an emitter-collector path of a second control transistor 8 contains. Terminals 2 and 4 are directly connected to one another by a return line.9. The network between the terminals and 3 also contains one. first Zener diode 10, which is connected on the one hand to a base of the first control transistor 7 and on the other hand to a terminal of the emitter resistor 5 ' facing away from the emitter of the first control transistor and connected to terminal 3 , a series resistor 11 of the first Zener diode 10, which is between the base the first control transistor 7 and de. "base is the zwziten control transistor 8, a second Zene. diode 12 between the Einitter the first hegel transistor 7 and the Pjasis of the second control transistor 8 is located, and a Vorwid'rrstand 13 d #, 1- second Zeilerdiode 12, which lies between the base of the second Rgell.-ratisistor 8 and (le., - 3rd collector and thus the terminal 1. A major part of the load resistor 5 flowing through the constant load current flows through the adjustable v- # mitterwider- # rtand.6, which has a high degree of constancy and which is set in such a way that at the desired load current-a voltage drops across it which is somewhat smaller'-L> than a stable Zener voltage applied to the first Zener diode 10. The resulting differential voltage is the base-emitter voltage at the first control transistor 7 and determines its operating point at an emitter current which is smaller than the burden current by the currents flowing through the two Zener diodes 10 and 12. A change in the load current, which can be caused by a change in the load resistance 5 and / Qder by a change in the supply voltage between terminals 1 and 2, causes a corresponding change in voltage at the emitter resistance -5 , which via the first Zener diode 10 to the base 'of the first control transistor 7 is transmitted. A correspondingly increased voltage change occurs at its collector-emitter path, which is applied as a control voltage to the base of the second control transistor 8 via the second Zener diode-12, with its working CD z # 3 point in a way that counteracts the original current change is moved. Here bi,.,! BL the operating point of the first control transistor 7 essentially unchanged, (la its 7..mitter current, - remains almost constant and its collector-I # ', middle voltage- ii) ir tively a base emitter, fl- rspar) ii.urig of the Z-riding is as a, - at the second Zei -.- erdio, 3c # 12 lying stable Zener voltage, that in the for the ii,? ## - eliina, decisive first control transistor 7 ir, Operation caused changes by changing liige - .. it, rwLriniing occur. The control circuit is free of non-circular (il, # icliströmeii. It forms a two-pole position between terminals 1 and 2, so that parallel to the possibly changing load resistance 5 there are no further acoustic keel elements that could be found in an eni.spr (-3; ci, .crtd bidernden Bi # rdei; -3T) eiiiiung, differently controlled, would. The control circuit 1) c., also does not have any special ß'2, pe.4ses-) direction for the operation of the Zener diodes 10 and 12. Rather the relevant, first Zener diode 10 and its series resistor 11 between the terminal 3 and the base of the second control transistor 8 are at a relatively constant voltage. In the second exemplary embodiment, which differs from the first exemplary embodiment by adding ("in a further stage), there is increased control accuracy and increased long-term consistency of the main current whose reference numbers are marked with a titr. I ' to 12'). The further stage 1) consists of a third transistor 14 8 'is inserted and its base is connected via a third 15 to the emitter of the second control transistor 8' and via a series resistor 16 of the third Zener diode 15 to the collector of the third control transistor 14. Between the Baaiir of the third control transistor 14 and the base of the second control transistor 81 , a series resistor 17 of the second Zener diode 121 is switched on tion, the second embodiment differs from the third embodiment in that the second control transistor 81 operates as a further Vorvalre.tärkerstufe whose work track changes only slightly in the course of the control, while the third Rageltranaistor 14 absorbs almost the entire control range. The first regulating transistor V, the first Zener diode 10 ' and, to a somewhat lesser extent, the second regulating transistor 81 and the second Zener diode 12' operate with almost constant operating points, which explains the increased long-term constancy of the load current.
Das dritte Ausführungsbeispiel, das sich vom zweiten Ausführungsbeispiel
im wesentlichen durch Vorschalten einer Reihe an der Gesamtverstärkung der Regelschaltung
nicht
beteiligter, gesteuerte Vonviderstände bildender Transistoren
unterscheidet, ist für den Betrieb an einer höheren Speisespannung bestimmt. Schaltelemente
des dritten Ausführungsbeispiels sind, soweit sie Schaltelementen des zweiten Ausführungsbeispiels
entsprechen, mit deren mit einem (weiteren) Strinh versehenen Bezugszifforn bezeichnet.
Kollektor-Emitterstrecken eines vi.erten Vorwiderstands-Transistors 18 und
eines fünften Vorwide.-stands-Transistors 19 sind in Reihe-geschaltet und
liegen zwischen einem Kollektor eines dritten Regeltransistus 141 und einer Klemme
111 elner:Speisespannungsquell Zwischen einer Bänie des diritten Bi' Itnmistors
141 und der Klemme 111 liegt ein aus-im wetentliehen gl . eichen Teil*iderständen
20, 21 und 22 bestehender Spannungsteiler, dessen Abgriffe mit einqr Basis des vierten*Ilransistors
18 und mit einer Basis den fünften Transistors 19 verbunden sind.
Die Spannungsteilerwideritände sind eo bemessen, daß sich unter Berücksichtigung
der Belastung durch die Basis- und die Zenerdiodenströme an den Transistoren W,
18 *und 19 eine etwa gleichtUige Spannungsverteilung einstillt. Im
Verlauf der Reg !lung teilt sich auch nahezu der gesamte Regelhub auf diese drei
Transistoren gleichmäßig auf. Bei Einfügung eines Siebkondensators 23 zwischen
die Baein
des dritten Regeltransistors 14' und eine Sturomrückleitung
911 hat es sich zur Vermeidung bleibender Änderungen der Eigenschaften der Regeltransistoren
und insbesondere der Zeneraioden durCh'große, beim Kurzschließen des Büdenwidert2
stands 511 auftretende Kürzschlußströme als zweckmäßig erwiesen,.parallei zu den
Emitter-Basistrecken der Regeltranaistoren 711, 811 und 14' im Betrieb in Sperrichtung
liegende, der'Ahleitung der Kurzschlußströme dienende Dioden 24, 25 und
26 und zwischen den vom Emitter des ersten Regeltransistors 71' abgewandten
Anschluß des Emitterwiderstands 611 und eine mit dem Bürdenwiderstand 5'' verbundene
Kiemme 311 einen der Strombegrenzung dielnenden Vorwiderstand 27 einzuschalten.
Das dritte Ausführungsbeispiel kann durch Erhöhen der Zahl der vorgeschalteten Vorwiderstands-Transistoren
beliebig abgewandelt werden, um bei gegebener Spannungsfestigkeit dieser Transistoren
mit beliebig hohen Speise- und Bürdenspannungen arbeiten zu können. 0 The third exemplary embodiment, which differs from the second exemplary embodiment essentially in that a series of transistors which do not participate in the overall gain of the control circuit and which are not involved in the overall amplification of the control circuit, is intended for operation at a higher supply voltage. Switching elements of the third exemplary embodiment are, insofar as they correspond to switching elements of the second exemplary embodiment, denoted by their reference numbers provided with a (further) string. Collector-emitter paths of a fourth series resistor transistor 18 and a fifth Vorwide.-stood transistor 19 are connected in series and are between a collector of a third control transistor 141 and a terminal 111. 141 and the terminal 111 is an off-loaned gl . calibrated partial resistors 20, 21 and 22 of existing voltage dividers, the taps of which are connected to a base of the fourth transistor 18 and to a base of the fifth transistor 19 . The voltage divider resistances are dimensioned so that, taking into account the load from the base and Zener diode currents at the transistors W, 18 * and 19, an approximately equal voltage distribution is established. In the course of the control, almost the entire control range is divided equally between these three transistors. When inserting a filter capacitor 23 between the components of the third regulating transistor 14 'and a storm return line 911, it has proven to be useful to avoid permanent changes in the properties of the regulating transistors and in particular of the Zeneraiodes due to the large short-circuit currents that occur when short-circuiting the bulk resistor 511 to the emitter base sections of the control transistors 711, 811 and 14 'in operation in the reverse direction, the'der'Ahleitung the short-circuit currents serving diodes 24, 25 and 26 and between the terminal of the emitter resistor 611 facing away from the emitter of the first control transistor 71 'and one with the Load resistor 5 ″ connected terminals 311 to switch on a series resistor 27 which reduces the current limit. The third exemplary embodiment can be modified as desired by increasing the number of series resistor transistors connected upstream in order to be able to work with any high supply and burden voltages given the dielectric strength of these transistors. 0