DE1513670C - Schaltungsanordnung zur Regelung eines durch einen Verbraucher fließenden elektrischen Stromes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regelung eines durch einen Verbraucher fließenden elektrischen Stromes, mit einer wenigstens einen Transistor enthaltenden Gatterschaltung, die zur Verbindung einer Stromquelle mit dem Verbraueher selektiv leitend und nichtleitend zu schalten ist, mit einer in Reihe mit dem Verbraucher liegenden Strommeßeinrichtung zur Erzeugung einer dem Strom durch den Verbraucher proportionalen Spannung, mit einem Stellglied zur Regelung des durch den Verbraucher fließenden Stromes und mit einem Verstärker, der auf den Spannungsabfall an der Strommeßeinrichtung anspricht und das Stellglied zur Regelung des Ausgangsstromes der Stromquelle nach Maßgabe dieses Spannungsabfalles steuert.

Es ist bereits ein geregelter Gleichspannungsumsetzer bekannt (belgische Patentschrift 621 277), bei dem ein im Strompfad liegender Schalttransistor durch einen durch die Regelgröße beeinflußbaren Taktgeber periodisch geöffnet und gesperrt wird. Als Taktgeber wird dabei ein an sich bekannter, induktiv rückgekoppelter Impulsgenerator verwendet, dessen eine Wicklung über einen Gleichrichter mit der Emitter-Kollektor-Strccke eines durch die Regelgröße steuerbaren Transistors verbunden ist, so daß die Sperrzeit des im Strompfad liegenden Schalttransistors beeinflußt werden kann. Auf diese Weise ist es zwar möglich, einen durch einen Verbraucher fließenden elektrischen Strom zu regeln, jedoch unter Inkaufnahme des Nachteils, daß bei in den nichtleitenden Zustand übergeführtem Schalttransistor ein temperaturabhängiger Kollektorsperrstrom bzw. Leckstrom fließt.

Im Zusammenhang mit der Stromregelung in Verbraucherstromkreisen ist es auch schon bekannt (deutsche Zeitschrift »ETZ-B«, 11 [1959], 4, S. 125, Bild 6b; USA.-Patentschrift 2 904 742), einen Verstärker vorzusehen, der auf den Spannungsabfall an einer Strommeßeinrichtung anspricht und eine die Wirkung eines Stellgliedes ausübenden Stromregeleinrichtung zur Regelung des Ausgangsstroms der Stromquelle nach Maßgabe dieses Spannungsabfalls steuert. Die mit einer solchen Regeleinrichtung arbeitenden Schaltungsanordnungen enthalten dabei im Laststromkreis liegende Transistoren, mit deren Verwendung jedoch die gleichen Nachteile verknüpft sind, wie sie bezüglich der oben betrachteten bekannten Schaltungsanordnung aufgezeigt wurden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie unter Vermeidung der den vorstehend betrachteten bekannten Schaltungsanordnungen anhaftenden Nachteile vorzugehen ist, um mit möglichst geringem schaltungstechnischem Aufwand eine Transistoren enthaltende Schaltungsanordnung zur Regelung eines durch einen Verbraucher fließenden elektrischen Stromes zu schaffen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch nur in einer Richtung leitende Impedanzen, die mit den Basiselektroden von Transistoren zur Vermeidung eines Leckstromes bei nichtleitendem Stellglied verbunden sind.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß auf relativ einfache Weise, nämlich durch Verwendung der nur in einer Richtung leitenden Impedanzen im Basiskreis der zu der Gatterschaltung gehörenden Transistoren, das Auftreten von durch die Strommeßeinrichtung fließenden Kollektorsperrströmen bzw. Leckströmen vermieden ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung aufgebauten Schaltungsanordnung,

F i g. 2 eine Teilschaltung eines anderen Ausführungsbeispiels.

Im folgenden sei die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung näher betrachtet. Diese Schaltungsanordnung weist eine einen Wechselstrom geeigneter Frequenz, von z. B. 400 Hz, abgebende Wechselstromquelle 2 auf, deren einer Anschluß mit dem auf Erde liegenden Mittelabgriff der Primärwicklung 4 eines Transformators 3 und deren anderer Anschluß mit der Anode eines Gleichrichters 7 und mit der einen Außenklemme der Wicklung 4 verbunden ist. Infolge des durch die bezeichnete Wicklungshälfte fließenden Stromes liegt an dieser eine Spitzenspannung von 50 V. An die andere Außenklemme der Wicklung 4 ist die Anode eines Gleichrichters 6 angeschlossen. Die an den Kathoden der Gleichrichter 6 und 7 auftretende Ausgangsspannung wird der positiven Belegung eines mit seiner negativen Belegung auf Erde liegenden Speicherkondensators 8 zugeführt, an dem somit eine Spannung von 50 V liegt. An die positive Belegung des Kondensators 8 ist ein Widerstand 9 von kOhm mit seinem einen Ende angeschlossen; das andere Ende des Widerstandes 9 ist über eine Zenerdiode 10, die eine Zenerspannung von 40 V besitzt, mit Erde verbunden. An die positive Belegung des Kondensators 8 ist ferner ein npn-Emitterfolgetransistor 11 mit seinem Kollektor angeschlossen: die Basis des Transistors 11 ist dabei an den Verbindungspunkt des Widerstandes 9 und der Zenerdiode 10 angeschlossen. Die vom Emitter des Transistors 11 abgegebene Spannung beträgt 40 V und wird über einen Widerstand 12 von 400 Ohm dem Emitter eines zur Stromregelung dienenden npn-Transistors 18 zugeführt, dessen Kollektorspannung normalerweise 30 V beträgt. An den Kollektor des Transistors 18 sind die Emitter der npn-Gatter-Transistoren 19 und 20 angeschlossen. Die Kollektoren der Gattertransistoren 19 und 20 sind über für ihre Kollektorströme in Durchlaßrichtung gepolte Dioden 23 und 24 mit den Kollektoren der npn-Gattertransistoren 21 und 22 verbunden. Zwischen den Kollektoren der Transistoren 21 und 22 liegt ein Lastwiderstand 34 von 2 Ohm; die Emitter dieser Transistoren sind über für die Kollektor-Emitter-Ströme in Durchlaßrichtung gepolte Dioden 28 und 29 an eine eine auf 10 V konstant gehaltene Spannung führende Leitung 87 angeschlossen. Zwischen der Leitung 87 und Erde liegt ein temperaturabhängiger veränderlicher Widerstand 35, der einen Widerstandswert von lkOhm besitzt.

An den Emitter des Transistors 11 ist ferner ein Widerstand 14 von 15 kOhm mit seinem einen Ende angeschlossen, dessen anderes Ende über eine eine Zenerspannung von 9 V besitzende Zenerdiode 15 auf Erde liegt; der Emitter des Transistors 11 ist außerdem über einen Widerstand 16 von 30 kOhm mit einer eine Zenerspannung von genau 10 V besitzenden Bezugs-Zenerdiode 17 verbunden. An den Verbindungspunkten des Widerstandes 16 und der Zenerdiode 17 ist der negative Eingang eines Diffe-

rentialverstärkers 36 angeschlossen, dessen positiver Eingang mit der Leitung 87 verbunden ist.

Vom Ausgang des Differentialverstärkers 36 wird normalerweise eine Spannung von 35 V an die Basis des zur Stromregelung dienenden Transistors 18 abgegeben. Der Differenzialverstärker 36 besteht aus einem einen hohen Verstärkungsfaktor besitzenden Gleichstromverstärker, der einen extrem hohen Eingangswiderstand besitzen sollte, um über die Leitung 87 weitgehend keinen Strom zu ziehen. Der Differenzialverstärker 36 kann aus einer Vielzahl Verstärkerstufen aufgebaut sein, deren, letzte mit ihrem Ausgang über einen Widerstand 13 von 5 kOhm mit dem eine Spannung von 40 V abgebenden Emitter des Transistors 11 verbunden ist. Die von dem Verstärker 36 abgegebene Ausgangsspannung besitzt eine derartige Polarität, daß bei Erhöhung der auf der Leitung 87 liegenden Spannung sich die der Basis des Transistors 18 zugeführte Spannung in gleicher Weise erhöht.

An den Verbindungspunkt des Widerstandes 14 und der Zenerdiode 15 sind die Gleichrichter 39, 40, 41, 42 mit ihren Anoden und ferner die Dioden 31 und 32 mit ihren Anoden angeschlossen. Die Kathode des Gleichrichters 39 ist mit dem über einen Widerstand 47 von 33 kOhm geerdeten Kollektor des Transistors 19 und über einen Widerstand 43 von 57 kOhm mit der Kathode des Gleichrichters 41 verbunden. Die Kathode des Gleichrichters 41 liegt über einen Widerstand 54 von 33 kOhm auf Erde und ist ferner mit der Kathode einer Diode 30 verbunden, deren Anode mit der Basis des Transistors 22 verbunden ist. Der Gleichrichter 40 liegt mit einer Kathode an dem über einen Widerstand 48 von 33 kOhm geerdeten Kollektor des Transistors 20 und ist über einen Widerstand 44 von 57 kOhm mit der Kathode des Gleichrichters 42 verbunden.

Die Kathode des Gleichrichters 42 liegt über einen Widerstand 46 von 33 kOhm auf Erde und ist ferner mit der Kathode der Diode 27 verbunden, deren Anode mit der Kontaktfeder eines einpoligen Umschalters 33 verbunden ist. In der gezeigten Stellung wird über die Kontaktfeder 33 eine Verbindung zu der Basis des Transistors 21 hergestellt, und in der anderen möglichen Stellung ist die Kontaktfeder 33 mit dem zu dem Emitter des Transistors 21 hinführenden Kontakt verbunden. Die Kathode der Dioden 31 und 32 liegen über jeweils einen Widerstandswert von 33 kOhm besitzende Widerstände 37 bzw. 38 auf Erde.

Der bereits erwähnte Transformator 3 besitzt ein Untersetzungsverhältnis von 5: 2. Somit wird von der Sekundärwicklung 5 des Transformators 3 eine Spannung von 40 V abgegeben, die einer Vollweg-Gleichrichterschaltung 50 zugeführt wird. An den positiven Ausgang der Gleichrichterschaltung 50 ist ein Speicherkondensator 51 mit seiner positiven Belegung und an den negativen Ausgang der Gleichrichterschaltung 50 ein Speicherkondensator 52 mit seiner negativen Belegung angeschlossen. Die negative Belegung des Kondensators 51 und die positive Belegung des Kondensators 52 sind mit dem Mittelabgriff der Sekundärwicklung und mit der Leitung 87 verbunden. Damit liegt an jedem dieser Kondensatoren Sl, 52 eine Spannung von 20 V. Mit der positiven Belegung des Kondensators 51 ist das eine Ende eines Widerstandes 53 von 1,5 kOhm verbunden; das andere Ende dieses Widerstandes ist über eine aus einer Zenerdiode 55 und einer Zenerdiode 56 bestehende Reihenschaltung mit der Leitung 87 verbunden.

Die Zenerdiode 55 besitzt dabei eine Zenerspannung von 10 V und die Zenerdiode 56 eine Zenerspannung von 5 V.

Die negative Belegung des zuvor erwähnten Kondensators 52 ist über einen Widerstand 54 von 2,5 kOhm und eine Zenerdiode 57, die eine Zenerspannung von 15 V besitzt, mit der Leitung 87 verbunden. An die Kathode der Zenerdiode 55 sind über einen Widerstand 78 von 5 kOhm die Emitter der pnp-Transistoren 79 und 80 angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren 79 und 80 sind mit den Widerständen 81 bzw. 82 verbunden, die einen Widerstandswert von 1,7 bzw. 2 kOhm besitzen und die gemeinsam an die Kathode einer eine Zenerspannung von 13 V besitzenden Zenerdiode 83 angeschlossen sind, deren Anode mit der Anode der Zenerdiode 57 verbunden ist. An die Kathode der Zenerdiode 55 ist ferner ein Widerstand 84 von 50 kOhm angeschlossen, mit dem eine eine Zenerspannung von 6 V besitzende Zenerdiode 85 mit ihrer Kathode verbunden ist; die Anode der Zenerdiode 85 ist über einen Widerstand 86 von 70 kOhm mit der Anode der Zenerdiode 57 verbunden. An den Verbindungspunkt des Widerstandes 84 und der Zenerdiode 85 ist der Transistor 79 mit seiner Basis angeschlossen. Von dem Verbindungspunkt der Zenerdioden 55 und 56 führt eine Verbindungsleitung zum Mittelabgriff der Sekundärwicklung 60 eines Impuls-Transformators 58. An die Plusklemme der Wicklung 60 ist der Transistor 80 mit seiner Basis angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 79 führt über eine Diode 26 zur Basis eines Transistors 22; die Diode 26 ist für einen vom Kollektor des Transistors 79 zur Basis des Transistors 22 fließenden Strom in Durchlaßrichtung gepolt.

Der Kollektor des Transistors 80 ist an den Verbindungspunkt des Widerstandes 86 und der Zenerdiode 85 angeschlossen und über eine Diode 25 mit der Basis des Transistors 21 verbunden. Die Diode 25 ist für einen vom Kollektor des Transistors 80 zur Basis des Transistors 21 fließenden Strom in Durchlaßrichtung gepolt.

Die vom: Emitter des Transistors 11 abgegebene Spannung von 40 V wird der Reihenschaltung eines Widerstandes 73 von 45 kOhm, einer in Sperrichtung gepolten Zenerdiode 74 mit einer Zenerspannung von 11V und einem nach Erde führenden Widerstand 75 von 100 kOhm zugeführt. Die vom Emitter des Transistors 11 abgegebene Spannung wird weiterhin der Kathode einer Zenerdiode 70 und über einen Widerstand 65 von 20 kOhm einer in Sperrichtung betriebenen Zenerdiode 66, deren Anode auf Erde liegt, zugeführt. Dabei besitzt die Zenerdiode 70 eine Zenerspannung von 8 V und die Zenerdiode 66 eine Zenerspannung von 20 V.

Über eine Eingangsklemme 62 wird der gezeigten Schaltungsanordnung eine Rechteckimpulsfolge zugeführt, die eine Frequenz von beispielsweise 1 kHz bzw. eine Periodendauer von 1 msec besitzt und bei der das Impuls-Pausen-Verhältnis veränderbar ist. Die der Eingangsklemme 62 zugeführte Rechteckimpulsfolge, die eine Amplitude von 1 V besitzen möge, gelangt auf ein Differenzierglied, das aus einem eine Kapazität von 2 nF besitzenden Kondensator 63 und einem zum Verbindungspunkt der

Zenerdiode 66 und des Widerstandes 65 hinführenden Widerstand 64 von 5 kOhm besteht.

Das von dem Differenzierglied am Verbindungspunkt des Widerstandes 64 und des Kondensators 63 abgegebene Ausgangssignal besteht aus Impulsen wechselnder Polarität mit einer Spitzenamplitude von 2 V. Die Zeitkonstante des Differenziergliedes beträgt 10 Lisec, somit also nur ein Hundertstel der Periodendauer der Eingangs-Rechteckimpulsfolge. An den Verbindungspunkt des Kondensators 63 und des Widerstandes 64 sind die Plusklemme der Primärwicklung 59 des Transformators 58 und die Basis des Transistors 69 angeschlossen. Die Primärwicklung 59 ist mit einem Mittelabgriff versehen, an den die Zenerdiode 66 mit ihrer Kathode angeschlossen ist. Der Transformator 58 möge ein Übersetzungsverhältnis von 1: 1 besitzen.

Die Anode der erwähnten Zenerdiode 70 ist über die beiden Widerstände 71 bzw. 72 von 1,8 bzw. 2 kOhm mit den Kollektoren der npn-Transistoren 68 bzw. 69 verbunden, deren Emitter über einen gemeinsamen Widerstand 76 von 10 kOhm geerdet sind. An den Verbindungspunkt der Zenerdiode 74 und des Widerstandes 75 ist die Basis des Transistors 68 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 68 führt zur Basis des Transistors 20, und der Kollektor des Transistors 69 führt zu dem Verbindungspunkt der Zenerdiode 74 und des Widerstandes 73 und außerdem zu der Basis des Transistors 19.

Bei den verwendeten Dioden 23 bis 32 handelt es sich um Silizium-Planardioden, die extrem geringe Sperrströme besitzen. Bei einer Sperrspannung von beispielsweise 0,01 V kann bei solchen Dioden ein Sperrstrom von 10"¹⁰A fließen, bei einer Sperrspannung von 0,1 V ein Sperrstrom von 1,8· 10~¹⁰ A, bei einer Sperrspannung von IV ein Sperrstrom von 3,2·10~¹⁰Α und bei einer Sperrspannung von 10 V ein Sperrstrom von 5,6 · 10~¹⁰. Bei solchen Dioden erhöht sich also der Sperrstrom ungefähr um den Faktor 1,8 mit jeder Erhöhung der Sperrspannung um den Faktor 10. Dabei treten die kleinsten Sperrströme bei den kleinsten Sperrspannungen auf. Es ist jedoch nun nicht nur ein kleiner Sperrstrom erwünscht, sondern darüber hinaus auch ein konstanter Sperrstrom. Daher möge den Dioden eine Sperrspannung zugeführt werden, die ungefähr zehnmal so groß ist wie die noch zu einer unsicheren Sperrung führende Spannung. Erstreckt sich der Spannungsbereich unsicherer Sperrung bis zu 0,01 V, so wird demgemäß eine Sperrspannung von 0,1 V gewählt; erstreckt sich der Spannungsbereich unsicherer Spannung bis zu 1 V, so wird eine Sperrspannung von 10 V gewählt. Es wird angenommen, daß sich der Spannungsbereich unsicherer Sperrung auf Grund von Temperaturänderungen und Verschiebungen in den Transistoreigenschaften bis zu 0,1 V hin erstreckt, weshalb im vorliegenden Fall mit einer Sperrspannung von 1 V gearbeitet wird.

Zur Erläuterung der Funktionsweise der in F i g. 1 gezeigten Schaltungsanordnung sei zunächst angenommen, daß bei der an der Klemme 62 angelegten Rechteckimpulsfolge gerade ein Spannungswechsel in positive Richtung stattfindet, wodurch an dem zu dem Differenzierglied gehörenden Widerstand 64 ein positiver Impuls mit einer Spitzenspannung von 2 V auftritt, der direkt der Basis des Transistors 69 zugeführt wird und der ferner über den Trenntransformator 58 zum Transformator 80 gelangt.

Wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird, gehören die Transistoren 68 und 69 ebenso wie die Transistoren 79 und 80 jeweils zu einer bistabilen Kippschaltung, die ihren Betriebszustand mit dem Auftreten einer Eingangsspannung von nur 1V wechselt. Auf Grund des der Basis des Transistors 69 zugeführten positiven Impulses gelangt dieser Transistor in den leitenden Zustand und führt dadurch den Transistor 68 in den nichtleitenden Zustand über; gleichzeitig sind der Transistor 80 in den nichtleitenden Zustand und der Transistor 79 in den leitenden Zustand übergeführt worden. Mit dem durch den Transistor 69 fließenden Kollektorstrom fließt auch ein Basisstrom des Transistors 19; der Transistor 19 gelangt somit in den leitenden Zustand. Der durch den Transistor 79 fließende Kollektorstrom fließt über die Diode 26 zur Basis des Gattertransistors 22, der damit in den leitenden Zustand gelangt. Bei nichtleitendem Transistor 68 befindet sich der Gattertransistor 20 im nichtleitenden Zustand; in entsprechender Weise befindet sich bei nichtleitendem Transistor 80 der Gattertransistor 21 ebenfalls im nichtleitenden Zustand.

Der Kollektorstrom des zur Stromregelung dienenden Transistors 18 fließt somit durch den Transistor 19. die Diode 23, den Lastwiderstand 34, den Transistor 22, die Diode 29 und den Meßwiderstand 35. Unter Verwendung eines Widerstandes 35 von 1 kOhm und einer von der Zenerdiode 17 gelieferten Vorspannung von 10 V fließt durch den Widerstand 34 ein konstanter Strom von 10 niA, da der Differenzialverstärker 36 der Basis des zur Lieferung dieses Stromes dienenden Transistors 18 jede von der Nennspannung von 35 V abweichende Spannung zuführt.

An dem Lastwiderstand 34 fallen dabei 20 V ab, so daß ohne Berücksichtigung irgendeines Spannungsverlustes in den Gattertransistoren 19 und 22 und in den Dioden 23, 29 die Kollektorspannung des Transistors 18 30 V betragen wird. Bei nichtleitendem Transistor 20 erhält dessen Kollektor infolge des über den in Durchlaßrichtung gepolten Gleichrichter 40 fließenden Stromes die durch die Zenerdiode 15 auf 9 V begrenzte Spannung zugeführt.

Im folgenden sei angenommen, daß die Spannungsabfälle an dem leitenden Gattertransistor 22 und an der leitenden Diode 29 vernachlässigbar sind, so daß an der Kathode der Diode 24 weitgehend die auf der Leitung 87 herrschende Spannung von 10 V liegt. Da an der Anode der Diode 24 eine Spannung von 9 V liegt, ist die Diode 24 durch eine Spannung von 1 V gesperrt. Der Sperrstrom des Transistors 20 fließt über den Widerstand 48 nach Erde ab. Bei nichtleitendem Gattertransistor 20 liegt auch an der Kathode der Diode 27 die über den durchlässigen Gleichrichter 42 zugeführte, auf 9 V begrenzte Spannung. Der Kollektor-Sperrstrom des Gattertransistors 21 fließt somit über dessen Basis, den Schalter 33, die Diode 27 und den Widerstand 46 nach Erde ab. Der geringe Sperrwiderstand der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 21 im Vergleich zu dem hohen Sperrwiderstand der Diode 28 führt dazu, daß der Emitter des Transistors 21 weitgehend das gleiche Potential (9 V) führt wie dessen Basis. Damit liegt an der Anode der Diode 28 eine Spannung von etwa 9 V; da die Kathode dieser Diode mit der Leitung 87 verbunden ist, somit also eine Spannung von 10 V führt, liegt an der Diode 28 eine Sperrspannung von 1 V.

An der Kathode der Diode 25 liegt eine Spannung von 9 V und an ihrer Anode eine Spannung von 8 V, wie dies nachstehend erläutert wird. Damit liegt an der Diode 25 in gleicher Weise eine Sperrspannung von 1 V. Befindet sich der Gattertransistor 19 im leitenden Zustand, in dem an seinem Kollektor eine Spannung von etwa 30 V liegt, dann sind die Gleichrichter 39 und 41 in Sperrichtung betrieben. Die an dem Verbindungspunkt der beiden einen Spannungsteiler bildenden Widerstände 43 und 45 auftretende Spannung beträgt daher 11 V. Da an der Basis des Transistors 22 und damit an der Anode der Diode 30 weitgehend die Spannung der Leitung 87 (10 V) liegt, liegt an der Diode 30 eine Sperrspannung von 1V. Es wird gezeigt werden, daß bei leitenden Gattertransistoren 19 und 22 und nichtleitenden Gattertransistoren 20 und 21 die Dioden 23, 26, 27 und 29 durchlässig und die Dioden 24, 25, 28 und 30 durch eine Spannung von 1 V gesperrt sind. Die Sperrströme der Transistoren 20 und 21 fließen über die Widerstände 48 und 46 ab und nicht über den Lastwiderstand 34 oder über den Meßwiderstand 35.

Wenn bei der der Klemme 62 zugeführten Rechteckimpulsfolge ein Spannungswechsel in negative Richtung stattfindet, wird von dem Differenzierglied ein negativer Impuls mit einer Amplitude von 2 V abgegeben. Dadurch gelangt der Triggertransistor 69 in den nichtleitenden Zustand und der Transistor 68 in den leitenden Zustand; außerdem wird der Triggertransistor 80 in den leitenden und der Transistor 79 in den nichtleitenden Zustand übergeführt.

Somit befinden sich die Gattertransistoren 20 und 21 im leitenden Zustand und die Gattertransistoren 19 und 22 im nichtleitenden Zustand. Damit fließt jetzt vom Kollektor des zur Stromregelung dienenden Transistors 18 ein Strom durch den Transistor 20, die Diode 24, den Lastwiderstand 34, den Transistor 21, die Diode 28 und den Meßwiderstand 35. Wenn sich die Durchlaßwiderstände der Transistoren 20 und 21 und der Dioden 24 und 28 ein wenig von den Durchlaßwiderständen der Transistoren 19, 22 und der Dioden 23 und 29 unterscheiden, dann tritt eine geringe Änderung in der am Kollektor des Transistors 18 liegenden Nennspannung von 30 V auf, da der Transistor 18 als eine geregelte Konstant-Stromquelle betrieben wird.

Befindet sich der Transistor 19 im nichtleitenden Zustand, so liegt an dessen Kollektor die auf 9 V begrenzte Spannung infolge des Stromflusses über den leitenden Gleichrichter 39 durch den Widerstand 47. Bei leitendem Transistor 21 liegt an dessen Kollektor und damit an der Kathode der Diode 23 eine Spannung von etwa 10 V. Damit liegt an der Diode 23 eine Sperrspannung von 1 V. Der Sperrstrom des Transistors 19 fließt über den Widerstand 47 nach Erde ab. Infolge des über den leitenden Gleichrichter 41 durch den Widerstand 45 fließenden Stromes liegt an der Kathode der Diode 30 ebenfalls eine auf 9 V begrenzte Spannung. Der Kollektor-Sperrstrom des Transistors 22 fließt über dessen Basis, die in Durchlaßrichtung gepolte Diode 30 und den Widerstand 45 nach Erde ab. Auch hier führt der relativ geringe Sperrwiderstand der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 22 im Vergleich zu dem hohen Sperrwiderstand der Diode 29 dazu, daß an dem Emitter des Transistors 22 eine Spannung von 9 V liegt.

Somit liegt also an der Diode 29 eine Sperrspannung von 1 V. Wie nachstehend erläutert wird, wird die an der Anode der Diode 26 liegende Spannung auf 8 V festgehalten; die Diode 26 ist damit durch eine Spannung von 1 V gesperrt. Bei leitendem Transistor 20 liegt an dessen Kollektor eine Spannung von etwa 30 V. Die Gleichrichter 40 und 42 sind dadurch gesperrt. Die an dem Verbindungspunkt der beiden einen Spannungsteiler bildenden Widerstände 44 und 46 entstehende Spannung beträgt 11V, wodurch die Diode 27 durch eine Spannung von 1 V gesperrt ist. Bei im leitenden Zustand befindlichen Transistoren

20 und 21 und im nichtleitenden Zustand befindlichen Transistoren 19 und 22 sind die Dioden 24, 25, 28 und 30 in Durchlaßrichtung betrieben, und den Dioden 23, 26, 27 und 29 wird eine Sperrspannung von 1 V zugeführt. Die Sperrströme der Transistoren 19 und 22 fließen über die Widerstände 46 und 45 und nicht über den Lastwiderstand 34 oder den Meßwiderstand 35 ab.

Da die Basisströme der Transistoren 19 und 20 nicht über den Lastwiderstand 34 und den Meßwiderstand 35 fließen, ist weder in den Emitter- noch in den Basiskreisen eine Trennung erforderlich. Es sei bemerkt, daß die die Transistoren 79 und 80, welche die Basisströme für die Gattertransistoren 21 und 22 liefern, umfassende Triggerschaltung über den Transformator 3 eine getrennte Stromversorgung besitzt. Dadurch wird jeder aus der nachstehend auch als Puffer-Stromquelle bezeichneten Stromquelle entnommene Strom, der in die Basen der Transistoren

21 und 22 fließt, über die Emitter dieser Transistoren und die Leitung 87 wieder zurückgeführt. Die Basisströme der Transistoren 21 und 22 fließen daher nicht über den Meßwiderstand 35.

Es sei bemerkt, daß in dem Fall, in dem die die Basisströme der Transistoren 21 und 22 abgebende Stromquelle nicht von Erde getrennt wäre, der durch den Meßwiderstand 35 fließende Strom infolge des Basisstromflusses der Transistoren 21 und 22 größer wäre als der durch den Lastwiderstand 34 fließende Strom; zur Regelung des durch den Lastwiderstand 34 fließenden Stromes wäre es dann erforderlich, den durch die Transistoren 21 und 22 fließenden Basisstrom genau zu regeln.

Jede der auf den Trenntransformatoren 3 und 58 befindlichen Wicklungen besitzt einen Mittelabgriff 14, der jeweils auf einem festen Potential liegt. Dadurch wird weitgehend die Wirkung der kapazitiven Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklungen ausgeschaltet. Vorzugsweise werden diese Transformatoren jedoch mit geerdeten elektrostatischen Abschirmungen zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen versehen, um die zwischen den Wicklungen bestehende kapazitive Kopplung zu eliminieren.

Bei leitendem Triggertransistor 69 und nichtleitendem Triggertransistor 68 liegt an der Basis des Transistors 69 eine Spannung von 20 V, die praktisch auch am Emitter dieses Transistors liegt. Demgemäß fließt über den Emitter des Transistors 69 und damit durch den gemeinsamen Emitterwiderstand 76 ein Strom von 2 mA. Die Kollektorspannung des Transistors 69 sinkt auf 30 V ab und wird infolge des Basisstromflusses des Transistors 19 auf diesen Wert begrenzt. Wenn durch den Kollektorwiderstand 72 ein Strom von 1 mA fließt, dann beträgt der Basisstrom des Transistors 19 1 mA.

Liegt an dem Kollektor des Transistors 69 und damit an der Kathode der Zenerdiode 74 eine Spannung von 30 V, dann liegt an der Anode der Zener-

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diode 74 und damit an der Basis des Transistors 68 eine Spannung von 19 V. Da an den Emittern der Transistoren 68 und 69 eine Spannung von 20 V liegt, beträgt die zwischen Basis und Emitter des Transistors 68 liegende Spannung — 1 V, d. h., dieser Transistor befindet sich im nichtleitenden Zustand. Bei nichtleitendem Transistor 68 liegt an dessen Kollektor und damit an der Basis des Gattertransistors 20 eine Spannung von 32 V, so daß sich der Transistor 20 auf Grund der Spannungsdifferenz von +2 V zwischen seiner Basis und seinem Emitter im nichtleitenden Zustand befindet.

Bei leitendem Transistor 68 und nichtleitendem Transistor 69 liegt ah dem Kollektor des Transistors 69 eine Spannung von 32 V, wodurch sich der Gattertransistor 19 auf Grund einer Spannungsdifferenz von + 2V zwischen seiner Basis und seinem Emitter im nichtleitenden Zustand befindet. Liegt am Kollektor des Transistors 69 eine Spannung von 32 V, dann liegt auf Grund des Spannungsabfalls von 11V über der Zenerdiode 74 an der Basis und damit praktisch auch am Emitter des Transistors 68 eine Spannung von 21 V. Liegt aber an der Basis des Transistors 69 eine Spannung von 20 V und am Emitter dieses Transistors eine Spannung von 21 V, so befindet sich dieser Transistor auf Grund der Spannungsdifferenz von — 1 V zwischen seiner Basis und seinem Emitter im nichtleitenden Zustand. Der durch den gemeinsamen Emitterwiderstand 76 fließende Strom beträgt dabei 2,1 mA und ist der gleiche, der über den Kollektor des Transistors 68 fließt.

Die am Kollektor des Transistors 68 liegende Spannung wird auf Grund des Basisstromflusses des Transistors 20 auf 30 V begrenzt. Der durch den Widerstand 71 fließende Strom beträgt daher 1,1 mA und der aus dem Transistor 20 fließende Basisstrom ImA.

Bei leitendem Triggertransistor 80 und nichtleitendem Transistor 79 liegt an der Basis und damit praktisch auch am Emitter des Transistors 80 eine Spannung von 15 V. Demgemäß fließt durch den gemeinsamen Emitterwiderstand 78 ein Strom von 2 mA. Die Kollektorspannung des Transistors 80 wird auf Grund des in den Transistor 21 fließenden Basisstromes auf 10 V begrenzt. Da durch den Kollektorwiderstand 82 ein Strom von 1 mA fließt, beträgt der Basisstrom des Transistors 21 ImA. Liegt am Kollektor des Transistors 80 eine Spannung von 10 V, dann liegt an der Basis des Transistors 79 eine um die Zenerspannung von 6 V der Zenerdiode 85 erhöhte Spannung, also 16 V; der Transistor 79 befindet sich auf Grund der Spannungsdifferenz von +1 V zwischen seiner Basis und seinem Emitter im nichtleitenden Zustand. Bei nichtleitendem Transistor 79 liegt an dessen Kollektor eine Spannung von 8 V. Da an der Kathode der Diode 26 eine Spannung von 9 V liegt, liegt somit, wie zuvor beschrieben, an der Diode 26 eine Sperrspannung von 1 V.

Bei leitendem Transistor 79 liegt am Kollektor des dabei nichtleitenden Transistors 80 eine Spannung von 8 V, wodurch an der Diode 25 eine Sperrspannung von 1 V liegt. Auf Grund des Spannungsabfalls von 6 V über der Zenerdiode 85 liegt an der Basis des Transistors 79 eine Spannung von 14 V, die damit praktisch auch an den miteinander verbundenen Emittern der Transistoren 79 und 80 liegt.

Der Transistor 80 befindet sich auf Grund der zwischen seiner Basis und seinem Emitter liegenden Differenzspannung von +1 V im nichtleitenden Zustand; der durch den Widerstand 78 fließende Strom beträgt 2,2 mA. Die am Kollektor des Transistors 79 liegende Spannung wird auf Grund des in die Basis des Transistors 22 fließenden Stromes auf 10 V begrenzt. Da der durch den Widerstand 81 fließende Strom 1,2 mA beträgt, beträgt der in die Basis des Transistors 22 fließende Strom 1 mA.

Die Widerstände 73 und 86 sind relativ hochohmig und wirken somit als Konstant-Stromquellen, die einen konstanten Strom an die Zenerdioden 74 und 85 abgeben, so daß diese über die Kollektoren der Transistoren 69 bzw. 80 weitgehend keinen Gleichstrom ziehen.

Die Kurzschluß-Stromverstärkungen der in Emitterschaltung betriebenen Gattertransistoren 19 bis 22 sollten merklich größer als 10 und vorzugsweise nicht unter 20 liegen, so daß die Transistoren bei einem durch den Lastwiderstand 34 fließenden Strom von nur 10 mA durch den Basisstrom von 1 mA in die Sättigung ausgesteuert werden. Die Kollektorwiderstände 71 und 81 der Triggerschaltungen sind derart bemessen, daß der durch sämtliche Gattertransistoren fließende Strom weitgehend gleich ist. Dadurch sind die Sättigungswiderstände der einzelnen Transistoren einander angeglichen, und am Kollektor des Transistors 18 sonst auftretende Spannungsänderungen sind vermindert.

Es sei nunmehr angenommen, daß der Transistor 18 eine Kurzschluß-Stromverstärkung von 24 für die Emitterschaltung besitzt; daher fließt durch den Widerstand 12 ein Strom von ungefähr 12,5 mA; dieser Strom teilt sich wie folgt auf: 10 mA beträgt der durch den Lastwiderstand 34 fließende Strom, etwa 1 mA beträgt der durch die mit den Kollektoren der leitenden Transistoren 19 oder 20 verbundenen Widerstände 43 bis 48 fließende Strom, 1 mA beträgt der Basisstrom eines leitenden Transistors 19 bzw. 20, und 0,5 mA beträgt der Basisstrom des Transistors 18. Damit fällt am Widerstand 12 eine Spannung von 5 V ab.

Die Größe des Widerstandes 71 sollte insbesondere so gewählt werden, daß die Basisströme der Transistoren 19 und 20 genau gleich sind. Auf diese Weise wird der erforderliche Amplitudengang des Differentialverstärkers 36 vermindert, da zur Konstanthaltung des durch den Lastwiderstand 34 und durch den Meßwiderstand 35 fließenden Stromes jeglicher Unterschied in den Basisströmen der Transistoren 19 und 20 zu einer entsprechenden Änderung des Kollektorstromes des Transistors 18 führt.

Befindet sich der Schalter 33 in der in F i g. 1 gezeigten Stellung, so fließt der Kollektor-Sperrstrom des Transistors 21 über dessen Basis ab; dabei ist der Emitter des Transistors 21 als offen zu betrachten. In diesem Fall fließt also nur ein minimaler Strom durch den Transistor 21. Es sei nunmehr angenommen, daß sich der Schalter 33 in seiner anderen Stellung befindet, in der die Anode der Diode 27 mit dem Emitter des Transistors 21 verbunden ist. In dieser Schalterstellung fließt der Sperrstrom des Transistors 21 über seinen Emitter, die Diode 27 und den Widerstand 46 nach Erde ab. An der Diode 28 liegt auch hier wieder eine Sperrspannung von 1 V. Unter der Annahme, daß der Sperrwiderstand der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 21 klein ist im Vergleich zu dem Sperrwiderstand der Diode 25, liegt an Basis und Emitter des Transistors 21 weitgehend die

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gleiche Spannung; die Diode 25 ist auch hier wieder durch eine Spannung von 1 V gesperrt. In der gerade angenommenen Stellung des Schalters 33 ist jedoch die Basis des Transistors 21 offen. Dadurch fließt ein merklich größerer Sperrstrom, der weitgehend dem Produkt aus Stromverstärkung des Transistors 21 und dem bei der gezeigten Stellung des Schalters 33, also bei offenem Emitter fließenden Kollektor-Sperrstrom entspricht. Wenn in der gezeigten Schalterstellung der Sperrstrom 2 μΑ beträgt, dann wird unter Verwendung eines Transistors 21 mit einer Stromverstärkung von 25 in der anderen Schalterstellung der Sperrstrom ungefähr 50 μΑ betragen. Es sei bemerkt, daß der durch den Widerstand 46 bei der über den Gleichrichter 42 zugeführten, auf 9 V begrenzten Spannung fließende Strom 300 μΑ beträgt. Die Schaltung arbeitet nun so lange einwandfrei, wie der Sperrstrom diesen Wert nicht überschreitet.

Eine weitere Möglichkeit zur Ableitung von Sperrströmen der Transistoren 21 und 22 besteht darin, die Umschaltfeder des Schalters 33 an den Verbindungspunkt der Diode 31 und des Widerstandes 37 anzuschließen und die Basis des Transistors 22 an den Verbindungspunkt der Diode 32 und des Widerstandes 38 anzuschließen. In diesem Fall können die Dioden 27 und 30, die Gleichrichter 41 und 42 und die Widerstände 43 bis 46 weggelassen werden. Befindet sich der Schalter 33 bei dieser Schaltungsmodifikation in der gezeigten Stellung, so befindet sich der Transistor 21 im nichtleitenden Zustand, und zwar auf Grund der über die Diode 31 seiner Basis zugeführten, auf 9 V begrenzten Spannung. Die Dioden 25 und 28 sind daher wieder durch eine Spannung von 1 V gesperrt. Da der Sperrstrom des Transistors 21, dessen Emitter praktisch als offen anzusehen ist, über die Basis abfließt, besitzt der Sperrstrom, wie zuvor, den geringen Wert von 2 μΑ. Wenn der Transistor 21 in den leitenden Zustand gelangt, dann liegt an seiner Basis eine Spannung von etwa 10 V; die Diode 31 ist dabei durch eine Spannung von 1 V gesperrt. Der Widerstand 37, über den der bei nichtleitendem Transistor 21 fließende Reststrom nach Erde abgeleitet wird, bleibt jedoch mit dem Basiskreis verbunden. Der durch die Dioden 25 und 26 fließende Strom, der von der die Transistoren 79 und 80 enthaltenden Puffer-Triggerschaltung geliefert wird, sollte auf ungefähr 1,3 mA erhöht werden. Der Gesamt-Emitterstrom des Transistors 21 beträgt wieder HmA. Von diesen HmA fließen 1,3 mA über die Leitung 87 zur Stromquelle und von dieser durch die Diode 25. Davon fließen 300 μΑ über den Widerstand 37 nach Erde ab, und 1 mA fließt in die Basis des Transistors 21, was in Verbindung mit dem Kollektorstrom von 10 mA zu einem Emitterstrom von HmA führt. Demgemäß fließen nur 9,7 mA durch den Meßwiderstand 35. Zur Aufrechterhaltung eines Spannungsabfalles von 10 V ist daher eine Erhöhung des Widerstandswertes auf 1,03 kOhm erforderlich. Die beiden Widerstände 37 und 38 sollten temperaturunabhängig sein; sie müssen hinsichtlich völlig gleicher Widerstandswerte ausgesucht sein, so daß ihre jeweilige Nebenschlußwirkung auf den Meßwiderstand 35 die gleiche ist. Eine Schwierigkeit besteht dabei darin, daß jede Änderung der Basis-Emitter-Spannung der Transistoren 21 und 22 oder jede Änderung des Spannungsabfalls an den in Durchlaßrichtung beanspruchten Dioden 28 und 29 entsprechend den beiden Leitfähigkeitszuständen der Transistoren 21 und 22 zu geringfügig unterschiede liehen Spannungen an den Widerständen 37 und 38 führt. Dadurch ist die Gleichheit des durch diese Widerstände fließenden Nebenschlußstromes
hoben.

Der Schalter 33 möge sich nun in der Schalterstellung befinden, in der eine Verbindung zwischen dem Emitter des Transistors 21 und dem Verbindungspunkt des Widerstandes 37 und der Diode 31 besteht. Infolge dieser Verbindung können die durch die Dioden 25 und 26 fließenden Basisströme, die von der die Transistoren 79 und 80 enthaltenden Triggerschaltung geliefert werden, auf den Ausgangswert von je 1 mA gebracht werden. Bei nichtleitendem Transistor 21 fließt dessen Sperrstrom über den Emitter ab, wobei die Basis praktisch offen ist. Dadurch erhöht sich der Kollektor-Sperrstrom von 2 auf 50 μΑ. Wenn der Transistor 21 in den leitenden Zustand gelangt, steigt der Spannungsabfall an dem Widerstand 37 auf 10 V, und die Diode 31 gelangt in den Sperrzustand. Die Dioden 31 und 32 verhindern, daß der Laststrom über die Zenerdiode 15 fließt. Von dem durch den Lastwiderstand 34 fließenden Strom von 10 mA fließen auch hier wieder 300 μΑ durch den Widerstand 37 und nur 9,7 mA durch den Meßwiderstand 35, der wieder einen Wert von 1,03 kOhm haben sollte.

Die Widerstände 37 und 38 müssen auch hier den gleichen Widerstandswert besitzen. Auf Grund der ungleichen Spannungsabfälle an den Transistoren 21 und 23 fließen hier jedoch durch die Widerstände 37 und 38 die gleichen Ströme weiter. Dagegen können an den Dioden 28 und 29 verschieden hohe Spannungen abfallen, die zu ungleichen Spannungsabfällen an den Widerständen 37 und 38 führen würden, auf Grund derer durch diese Widerstände ungleich hohe Ströme fließen würden.

Demgemäß werden für den Transistor 22 die gezeigten Verbindungen bevorzugt, und die Dioden 31, 32 und die Widerstände 37, 38 können weggelassen werden. Darüber hinaus kann der Schalter 33 weggelassen werden, so daß die Diode 27 mit ihrer Anode direkt an der Basis des Transistors 21 angeschlossen ist.

Die Dioden 27 und 30 schaffen in Verbindung mit der Änderung der an ihren Kathoden liegenden, von den aus den Widerständen 43 bis 46 bestehenden Spannungsteilern gelieferten Spannungen eine Trennung der Basiskreise der abwechselnd leitenden Transistoren. Daher wird kein Strom über den Meßwiderstand 35 abgeleitet, wie es bei Anwendung der Widerstände 37 und 38 der Fall wäre. Bei nichtleitendem Transistor 22 wird infolge der an der Kathode der Diode 30 liegenden, auf 9 V begrenzten Spannung ein Ableitweg für den Kollektor-Sperrstrom des Transistors 22 geschaffen. Wenn sich dagegen der Transistor 22 im leitenden Zustand befindet, dann liegt an der Diode 30 auf Grund der an ihrer Kathode auftretenden Spannung von HV eine Sperrspannung von 1 V, so daß bei leitendem Transistor der zur Ableitung des Kollektor-Sperrstromes dienende niederohmige Ableitweg aufgehoben ist.

Es sei bemerkt, daß die auf Grund kleiner Änderungen der Basisströme der Transistoren 19 und 20 bestehenden Erfordernisse hinsichtlich des Amplitudenganges des Differentialverstärkers 36 durch Anwendung einer der aus den Transistoren 21 und 22 bestehenden Schaltung entsprechenden, die Basis-

ströme liefernden Schaltung völlig behoben werden können.

Durch Anwendung der Dioden 25 und 26 ist nun sichergestellt, daß in die Puffer-Stromquelle kein Sperrstrom hineinfließt; ein in diese Stromquelle hineinfließender Strom würde nämlich über die Leitung 87 durch den Meßwiderstand 35 fließen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Puffer-Basisstromquelle keine Erdverbindung besitzt, weshalb nichts abfließen kann und somit auch nicht die Sperrströme der Transistoren 21 und 22 nach Erde abgeleitet werden können.

In F i g. 2 ist eine Teilschaltung einer anderen Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der im Vergleich zu der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung die Dioden 28 und 29 weggefallen sind und bei der die Basisströme für die Transistoren 21 und 22 ohne Verwendung einer zusätzlichen Puffer-Stromquelle unmittelbar aus einem Transformator entnommen werden. Der Transistor 22 ist durch einen Silizium-Planartransistor 22 a ersetzt, dessen Emitter direkt an die Leitung 87 angeschlossen ist. Ein an eine Eingangsklemme 62« angeschlossener Kondensator 63 α führt zu dem einen Ende der Primärwicklung 59 α eines Trenntransformators 58 a, der ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 besitzt. Die Primärwicklung 59 a ist mit einem Abgriff versehen, der geerdet ist.

Zwischen der Primärwicklung 59 a und der Sekundärwicklung 60 α dieses Transformators befindet sich eine elektrostatische Abschirmung 59, die ebenfalls geerdet ist. Die Sekundärwicklung 60 α besitzt einen an die Leitung 87 angeschlossenen Mittelabgriff. An das eine Ende der Sekundärwicklung 60 α ist eine aus einem Kondensator 81 b von 5 μΡ, aus einem Widerstand 81a von 2 kOhm und aus einer in Durchlaßrichtung gepolten Diode 26 bestehende Reihenschaltung angeschlossen, die zu der Basis des Silizium-Planartransistors 22 α führt. Auch hier ist die Anode der Diode 30 mit der Basis des Transistors 22 a verbunden. An den Verbindungspunkt des Kondensators 81 b und des Widerstandes 81 α ist ein Gleichrichter 81c mit seiner Kathode angeschlossen, und in Reihe zu diesem Gleichrichter liegt mit umgekehrter Polung eine mit der Leitung 87 verbundene Zenerdiode 81 d, die eine Zenerspannung von 2 V besitzt.

Zum Betrieb der in F i g. 2 gezeigten Schaltungsanordnung sollte die der Klemme 62 a zugeführte Rechteckimpulsfolge, deren Impuls-Pausen-Verhälfnis veränderbar ist, eine Amplitude von 2 V und demgemäß eine Spitzenspannung von 4 V_ss besitzen. Unabhängig von dem Impuls-Pausen-Verhältnis der über die Klemme 62 α zugeführten Rechteckimpulsfolge ist an dem Verbindungspunkt des Widerstandes 81 α und des Kondensators 81 b ein Spannungswechsel zwischen 12 und 8 V erwünscht, und zwar in der Art, daß eine um die Spannung der Leitung 87 um ± 2 V schwankende Spannung auftritt. Es sei bemerkt, daß bei einem anderen Impuls-Pausen-Verhältnis der Rechteckimpulsfolge als 1:1 die am Verbindungspunkt des Widerstandes 81 α und des Kondensators 81 b auftretende Spannung eine Gleichstromkomponente enthält. Es sei ferner bemerkt, daß solch eine Gleichstromkomponente nicht direkt dem Widerstand 81a von dem Transformator 58 a her zugeführt werden kann, da Transformatoren Gleichstrom nicht übertragen können. Zur Gleichstromlieferung ist daher eine Schaltung vorgesehen, zu der der Gleichrichter 81 c und die Zenerdiode 81 d gehören; für die Primär- und Sekundärwicklung des Transformators 58 sind dabei Abblockkondensatoren 63 a und 816 vorgesehen. Um eine Absenkung der dem Widerstand 81a zugeführten Rechteckspannung zu vermindern, beträgt die durch den Kondensator 63 α und durch den auf die Primärseite transformierten 2-kOhm-Widerstand bestimmte Primärkreis-Zeitkonstante ebenso wie die durch den Kondensator 81 b und den Widerstand 81 α bestimmte Sekundärkreis-Zeitkonstante 0,01 Sekunde, was dem Zehnfachen der Periodendauer der zugeführten Rechteckimpulsfolge entspricht.

Wenn der Transistor 22 a in den leitenden Zustand übergeführt ist, beträgt die am Verbindungspunkt des Widerstandes 81 α und des Kondensators 81 b auftretende Spannung + 2 V, bezogen auf die Leitung 87, so daß durch den Widerstand 81 α ein Basisstrom von 1 mA fließt. Dieser Stromfluß führt zur Entladung des Kondensators 81 b, bewirkt jedoch auf Grund der relativ langen Zeitkonstante lediglich eine vernachlässigbare Änderung in der Spannung. Wie zuvor beträgt auch hier die der Kathode der Diode 30 zugeführte Spannung 11V, wodurch an dieser Diode eine Sperrspannung von 1 V liegt. Wenn bei der der Eingangsklemme 62 a zugeführten Rechteckimpulsfolge ein Spannungswechsel in negative Richtung stattfindet, würde der Verbindungspunkt des Widerstandes 81 α und des Kondensators 81 b bei Fehlen der Zenerdiode 81 d langsam auf 8 V absinken und auf Grund der geringen Entladung des Kondensators 81 ft bei der Lieferung des Basisstromes gegenüber der Leitung 87 um etwas mehr als 2 V negativer sein. Eine Spannungsabsenkung unter 8 V wird an dem Verbindungspunkt des Widerstandes 81 α und des Kondensators 81 b jedoch dadurch vermieden, daß der bei Erreichen der Durchbruchspannung der Zenerdiode 81 d fließende Strom über den Gleichrichter 81 c zu dem Kondensator 81 b fließt, der dadurch auf seine Ausgangsspannung aufgeladen wird. Die an der Kathode der Diode 30 liegende Spannung wird wieder auf 9 V begrenzt, so daß der Kollektor-Sperrstrom des Transistors 22 a über seine Basis und dann über die Diode 30 abfließt. Die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 22 a ist durch eine Spannung von 1V gesperrt. Diese Emitter-Basis-Strecke des Silizium-Planartransistors besitzt den gleichen Sperrstromverlauf wie die Silizium-Planardioden23 bis 32.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 22a nicht nur einfach offen, sondern erhält zusätzlich eine Sperrspannung zugeführt. Die in F i g. 2 gezeigte Ausführungsform wird nun bevorzugt angewendet, und zwar nicht nur wegen der Einsparung der bei der in F i g. 1 gezeigten Schaltungsanordnung vorgesehenen Dioden 28 und 29, sondern auch wegen der weitgehend ohne Zeitverzögerung erreichten gleichen Ableiteigenschaften. Bei der in F i g. 1 gezeigten Schaltungsanordnung ist die an den Emittern der Transistoren 21 und 22 liegende Spannung bei deren Übergang in den nichtleitenden Zustand weitgehend gleich der an ihren Basen jeweils liegenden Spannung. Die dabei die Emitter belastenden Widerstände sind einfach durch die Sperrwiderstände der Emitter-Basis-Strecken gegeben, die im Vergleich zu den Sperrwiderständen der Dioden 28 und 29 zwar gering, absolut jedoch ziemlich groß sind.

Wenn der Transistor 22 beispielsweise vom leitenden in den nichtleitenden Zustand übergeht, vermindert sich seine Basisspannung um 1 V. Es sei angenommen, daß die Kapazität der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 22 weitgehend der Kapazität der Diode 29 entspricht. Damit stellen die beiden Kondensatoren einen 2:1-Spannungsteiler dar, durch den die momentane Spannungsverminderung am Emitter des Transistors 22 nur V₂ V beträgt. Somit sind die Diode 29 und die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 22 durch eine Spannung von ¹Z₂ V in Sperrichtung beansprucht. Die am Emitter des Transistors 22 liegende Spannung ändert sich dann exponentiell zu der auf Grund der Entladung der Kapazität der Diode 29 und der Kapazität der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 22 zufolge des über die Emitter-Basis-Strecke dieses Transistors fließenden Sperrstromes an dessen Basis liegenden Spannung. Die Zeitkonstante dieses Entladekreises möge im Vergleich zu der Periodendauer der Rechteckimpulsfolge relativ groß sein; bevor die Sperrspannung an der Diode 29 ihren richtigen Wert erreicht, kann eine merkliche Zeit vergehen.

Ist bei der in F i g. 2 gezeigten Schaltungsanordnung der Transistor 22 α in den nichtleitenden Zustand übergeführt, so liegt an der Diode 26 eine Sperrspannung von 1 V; der Kollektor-Sperrstrom des Transistors 22 a wird dabei eher über die Diode 30 nach Erde abgeleitet als daß er über den den Basisstrom liefernden Trenntransformator und über die Leitung 87 zum Meßwiderstand 35 hinfließen würde.

An die andere Klemme der Sekundärwicklung 60 a des Transformators 58 α ist eine entsprechende, einen Basisstrom liefernde Schaltung für einen weiteren, an Stelle des Transistors 21 eingesetzten Silizium-Planartransistor 21a angeschlossen. Die Anode der Zenerdiode 81 d ist ferner mit der Anode eines entsprechenden zur Erzeugung eines Gleichstromes dienenden Gleichrichters verbunden, der sich im Basiskreis des den Transistor 21 ersetzenden Silizium-Planartransistors befindet.

Es sei bemerkt, daß eine der gerade beschriebenen Schaltung ähnliche Schaltung zur Lieferung der Basisströme für die Transistoren 19 und 20 über einen Trenntransformator angewendet werden kann, so daß dann geringe Ungleichheiten in den Basisströmen solcher Transistoren keinen entsprechenden Ausgleich über den Differentialverstärker 36 erfordern.

Die zum Zwecke der einfacheren Erläuterung getroffene Voraussetzung, daß an den leitenden Dioden 23 bis 32 und an den leitenden Transistoren 19 bis 22 weitgehend keine Spannung abfällt, ist streng genommen nicht richtig. Praktisch besitzen Siliziumdioden und Siliziumtransistoren in Durchlaßrichtung einen Spannungsabfall von ungefähr '/,V, demzufolge geringfügige Änderungen in der Höhe der angegebenen Spannungen erforderlich werden können.

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Regelung eines durch einen Verbraucher fließenden elektrischen Stromes, mit einer wenigstens einen Transistor enthaltenden Gatterschaltung, die zur Verbindung einer Stromquelle mit dem Verbraucher selektiv leitend und nichtleitend zu schalten ist, mit einer in Reihe mit dem Verbraucher liegenden Strommeßeinrichtung zur Erzeugung einer dem Strom durch den Verbraucher proportionalen Spannung, mit einem Stellglied zur Regelung des durch den Verbraucher fließenden Stromes und mit einem Verstärker, der auf den Spannungsabfall an der Strommeßeinrichtung anspricht und das Stellglied zur Regelung des Ausgangsstromes der Stromquelle nach Maßgabe dieses Spannungsabfalles steuert, gekennzeichnet durch nur in einer Richtung leitende Impedanzen (25, 26; 27, 30), die mit den Basiselektroden von Transistoren (21, 22) zur Vermeidung eines Leckstromes bei nichtleitendem Stellglied (18) verbunden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,.dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (18) durch einen Transistor gebildet ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe mit der Gatterschaltung (19 bis 22) liegt und dessen Basis an den Ausgang eines Differentialverstärkers (36) angeschlossen ist, dessen einem Eingang eine Bezugsspannung zugeführt ist und dessen anderer Eingang zur Aufnahme der Spannung dient, die dem von der Strommeßeinrichtung (35) ermittelten Strom proportional ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strommeßeinrichtung durch einen temperaturunabhängigen veränderlichen Widerstand (35) gebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der An- < Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Basiselektroden der genannten Transistoren (21, 22) verbundenen Impedanzen (25, 26; 27, 30) durch Dioden gebildet sind, die jeweils einen geringen Durchlaßwiderstand und einen hohen Sperrwiderstand besitzen.

5. Schaltungsanspruch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils als Dioden ausgebildete Impedanzen (25, 26) mit ihren Kathoden und weitere als Dioden ausgebildete Impedanzen (27, 30) mit ihren Anoden an die Basis des jeweiligen Transistors (21, 22) angeschlossen sind und daß die jeweilige andere Elektrode der als Dioden ausgebildeten Impedanzen (25,27 bzw. 26, 30) an Schalteinrichtungen (68, 69; 79, 80) angeschlossen ist, die eine die jeweilige Impedanz (25 bzw. 27; 26 bzw. 30) in Durchlaßrichtung steuernde Spannung abgeben.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Impedanz (27) mit dem Emitter des Transistors (21) verbindbar ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gatterschaltung einen ersten und einen zweiten Transistor (19, 20) des einen Leitfähigkeitstyps (pnp) sowie einen dritten und einen vierten Transistor (21,22) des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps (npn) besitzt und daß diese Transistoren (19 bis 22) zu einer Brückenanordnung zusammengeschaltet sind, an deren einen Diagonalzweig eine Konstantstromquelle (2, 36,18) und an deren anderen Diagonalzweig der Verbraucher (34) angeschlossen ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte und der vierte Transistor (21, 22j jeweils durch einen Transistor mit einer einen hohen Sperrwiderstand besitzenden Emitter-Basis-Strecke gebildet sind.

009 585/131

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Schalteinrichtungen (68,69; 79,8Oj vorgesehen sind, durch die wahlweise jeweils zwei in der Brückenanordnung gegenüberliegende Transistoren (19,22 bzw. 20, 21) in den leitenden bzw. nicht leitenden Zustand bringbar sind.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu der Emitter-Kollektor-Strecke jedes Transistors (19 bis 22) der Gatterschaltung eine weitere, nur in einer Richtung leitende Impedanz (23, 24, 28, 29) geschaltet ist, die bei im leitenden Zustand befindlichem Transistor im Zustand hoher Leitfähigkeit ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte weitere Impedanz (23, 24, 28, 29) jeweils durch eine Diode mit einem hohen Sperrwiderstand und einem niedrigen Durchlaßwiderstand gebildet ist.

12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (69 bis 22) der Gatterschaltung zur wahlweisen Überführung in den leitenden bzw. in den nichtleitenden Zustand an als bistabile Kippschaltungen wirkende Schalteinrichtungen (68, 69; 79, 80) angeschlossen sind, die einer Impulsquelle (62) nachgeschaltet ist.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (79, 80) mit einer Gleichquelle (2, 3, 50) und mit einem Impulstransformator (58) verbunden ist.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Schaltungsanordnungen (68, 69; 79, 80) Begrenzungseinrichtungen (70, 74; 83, 85J verbunden sind, die die Höhe der jeweils abgegebenen Ausgangssignale zu begrenzen erlauben.

15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an die Basis-Emitter-Strecke des jeweils zu sperrenden Transistors (21 bzw. 22) der Gatterschaltung eine geregelte Sperrspannung anlegbar ist, welche einen Nennwert V und einen Regelfehler-Restwert e besitzt, wobei V größenordnungsmäßig zehnmal so groß ist wie e.

16. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine einen Gleichstrom liefernde Einrichtung vorgesehen ist, die einen mit der Basis eines Transistors (22 a) der Gatterschaltung verbundenen Gleichrichter (81 c) besitzt (F i g. 2).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen