Schaltung mi-t Tunneldioden-Charakteristik
Die Erfindung betrifft eine Schaltung mit Tunneldioden-Charak-
teristik mit zwei. Transistoren, welche einen sehr geringen
Aufwand an Schalt_elemeriten als besonderen Vorteil bietet.
Zum Ersatz der an sich- teuren, in ihrer Charakteristik unver-
änderlichen und nur geringe Belastungen zulassenden Tunnel-
dioden ist bereits eine zwei Transistoren aufweisende. Schal-
tung bekannt geworden. Bei--dieser Schaltung waren: aber außer
den beiden -Transistoren noch-fünf Dioden, mehrere Festwider-
stände und einige Einstellwiderstände bzw: Potentiometer sowie
ein Stromversorgungsteil mitmehreren stabilisierten : Gleich-
spannungspotentialen erforderlich. Eine solche Schaltung ist
z.B. in 1'Proceedings of the Institution of Electrical Engineers'o,
(Dept. of Electrical Engineering, Univexsity of Saskatchewan,
Canada), Vol 110, Noo 1, January 1963, '°A Tunneldiode analogue
and ite Application", beschrieben. Der .Aufwand an Schaltmitteln
zur Erzeugung einer J-tT-Kennlinie mit negativem Wider tandsbe-
-reich war somit sehr groß,@überdies war die Einstellung des
richtigen Verlaufes der Kennlinie durch das Vorhandensein der
vielen Einstellwiderstände sehr umständlich. und nur mit Hilfe
mehrerer Meßgeräte möglich.
In Abweichung von dieser Schaltung werden die angeführten.
Nach-
teile- durch die erfindungsgemäße Schaltung beseitigt:, bei
wel-
eher die Transistoren vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind, die
Emitter beider Transistoren an eine gemeinsame Zuleitung, die Basen beider Transistoren,
gegebenenfalls über Widerstände, an eine andere, gemeinsame Zuleitung angeschlossen
sind, der Kollektor des einen Transistors mit der -Basis des andern Transistors
unmittelbar verbunden und der Koellektox dieses letzteren Transistors an die zweite
gemeinsame Zuleitung angeschlossen ist. Circuit with tunnel diode characteristics
The invention relates to a circuit with tunnel diode character
teristics with two. Transistors, which have a very low
Expenditure on Schalt_elemeriten offers as a particular advantage.
To replace the per se expensive, un-
changeable and only low loads permitting tunnel-
diodes is already a two-transistors. Scarf-
tung became known. With - this circuit were: but except
the two -transistors-five diodes, several fixed resistors-
stands and some setting resistors or: potentiometers as well
a power supply part with several stabilized:
voltage potentials required. One such circuit is
e.g. in 1'Proceedings of the Institution of Electrical Engineers'o,
(Dept. of Electrical Engineering, University of Saskatchewan,
Canada), Vol 110, Noo 1, January 1963, '° A tunnel diode analogue
and ite Application ". The cost of switching means
for generating a J-tT characteristic with negative resistance
-reich was therefore very large, @ was also the setting of the
correct course of the characteristic through the presence of the
many setting resistors very cumbersome. and only with help
several measuring devices possible.
Deviating from this circuit, the listed. To-
part- eliminated by the circuit according to the invention: in which
rather the transistors are of the same conductivity type, the emitters of both transistors are connected to a common lead, the bases of both transistors are connected to another common lead, if necessary via resistors, the collector of one transistor is directly connected to the base of the other transistor and the Koellektox of this latter transistor is connected to the second common lead.
Weitere Merkmale der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung
erläutert, welche in Fig. 1 bis 3 mehrere Ausführungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen
Schaltung, in Fig. 4 die J-U-Kennlinie dieser Schaltung und in Fig. 5 eine Anwendungsmöglichkeit
als DC-Wandler zeigt.Further features of the invention are described below with reference to the drawing
explains which in Fig. 1 to 3 several possible embodiments of the invention
Circuit, in Fig. 4 the J-U characteristic of this circuit and in Fig. 5 a possible application
as a DC converter shows.
In der einfachsten Ausführungsart der erfindungsgemäßen Schaltung
(Fig. 1) sind zwei Transistoren T1 und T2 sowie ein Widerstand R1 vorgesehen. Hierbei
ist der Transistor T1 ein Germanium-Transistor und der Transistor T2 ist ein Silizium-Transistor;
beide sind jedoch von der
Zeitungstype, also pnp- oder npn-Transistören.In the simplest embodiment of the circuit according to the invention (FIG. 1), two transistors T1 and T2 and a resistor R1 are provided. Here, the transistor T1 is a germanium transistor and the transistor T2 is a silicon transistor; however, both are of the Newspaper type, i.e. pnp or npn transistors.
Mit 1 und 2 sind zwei Zuleitungen oder Anschlüsse (Klemmen) bezeichnet,
an welche eine gegebenenfalls veränderbare Spannung U gelegt werden kann. Wie der
Fig. 1 zu ,entnehmen ist, liegen die Emitter e1 und e2 beider Transistoren T1 und
T2 unmittelbar an der Zuleitung 1, während die Basen b1 und b2-der Transistoren
an der Zuleitung 2 liegeng wobei zwischen -der.Basis b1 des Transistors T1 und der
Zuleitung 2 der Wi-
derstand Rangeordnet Ist.-Der-Kollektor c1 des Transistors
T1
ist unmittelbar mit der Zuleitung 2 verbunden und der Kollek-
tor c2.des Transietors_T2 ist an die Basis b,@ des Transistors
T1-angesehlossen. -
Beim Aufbau dieser Schaltung war der Transistor T1 ton der
Type 0'0 72 und Transistor T2 von der Type BGZ 11; die
Größe
des Widerstandes R1 betrug 100r- ...@ 10_k-.
Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist wie folgt:
-Ist der Wert der Spannung U kleiner als etwa: 0,5 Volt, so
leitet der. Transistor T1q_ während der Transistor-TZ gesperrt
ist. Dieser Zustand entspricht-dem zwischen den Punkten 0 und-
I.liegendem Abschnitt der J=U-Kennlinie (Kollektorstrom von
T1) in Fig'4Steigt die Spannung U -über 0,5 Volt an (in
Fig. 4 mit Up bezeichnet), so_beginnt der Transistor T2 zu
leiten und bildet einen Nebenschluß zur Basis-Emitterstreeke
b1 - e1 des Transistors T1., welcher hierdurch mit steigender
Spannung immer mehr gesperrt wird. Das Einsetzen des Absin-
kens des Kollektorstromes des Transistors Ti ergibt den naga!
tven Bereich I-II der Kennlinie nach Fig. 4!. Über den Funkt
II
der Kennlinie gemäß Fig: 4 hinausgehend nähert sich der-Strom
des Transistors T1-seinem Reststrom..In-Fig. 4 ist dieser
Reststromverlauf strichpunktiert eingezeichnet. Das @--bier-
Ansteigen der Kennlinie -nach:: dem Funkt II (,--Teil -II-III
der
Kennlinie) ist auf das Zunehmen des: Kollektorstromes des
Transistors T2,, wenn der Transistor T, praktisch nicht mehr
leitet, zurückzuführen.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform
ist auch in der Verbindung der Basis b2 des Transistors T2 zur Zuleitung 2 ein Widerstand
R2 vorgesehen.-Bei sonst unveränderter Schaltung betrug beim gezeigten Ausführungsbeispiel
der Wert dieses Widerstandes R2 220 k.SL. Die Wirkung der Anordnung des Widerstandes
R2 zeigt sich in einer Änderung des Verlaufes der J-U-Kennlinie im letzten Abschnitt,
welcher jetzt zwischen den Punkten II und IV liegt und praktisch eine Gerade darstellt.
Die Neigung dieses Abschnittes kann durch Verringern des Wertes von R2 bei gleichzeitiger
Zunahme der Konkavität dieses Kurvenastes erhöht werden, wird R2 Null, verläuft
die Kennlinie natürlich von II nach III.With 1 and 2, two supply lines or connections (terminals) are designated, to which an optionally variable voltage U can be applied. As can be seen from FIG. 1, the emitters e1 and e2 of both transistors T1 and T2 are directly connected to the lead 1, while the bases b1 and b2 of the transistors are connected to the lead 2, with between -der base b1 of the transistor T1 and line 2 of the Wi- derstand Rangeorders Ist.-The-collector c1 of the transistor T1
is directly connected to supply line 2 and the collector
gate c2.des Transietors_T2 is connected to the base b, @ of the transistor
T1-attached. -
When building this circuit, the transistor T1 was the ton
Type 0'0 72 and transistor T2 of type BGZ 11; the size
of the resistance R1 was 100r- ... @ 10_k-.
This circuit works as follows:
-If the value of the voltage U is less than approximately: 0.5 volts, so
directs the. Transistor T1q_ blocked during the transistor TZ
is. This state corresponds to -that between points 0 and-
I. lying section of the J = U characteristic curve (collector current of
T1) in Fig. 4 If the voltage U rises above 0.5 volts (in
4 labeled Up), the transistor T2 begins to close
conduct and shunt to the base emitter line
b1 - e1 of the transistor T1., which thereby increases with the
Tension is blocked more and more. The onset of absinthe
kens of the collector current of the transistor Ti results in the naga!
tven area I-II of the characteristic curve according to Fig. 4 !. About the funct II
the current approaches the characteristic curve according to FIG. 4
of the transistor T1-its residual current..In-Fig. 4 is this one
Residual current curve drawn in dash-dotted lines. The beer-
Increase of the characteristic -to :: the funct II (, - part -II-III of the
Characteristic) is based on the increase in: collector current of
Transistor T2 ,, if the transistor T, practically no longer
directs, traced back. In the embodiment shown in Fig. 2, a resistor R2 is also provided in the connection of the base b2 of the transistor T2 to the supply line 2. With otherwise unchanged circuitry, the value of this resistor R2 was 220 k.SL in the embodiment shown. The effect of the arrangement of the resistor R2 is shown in a change in the course of the JU characteristic curve in the last section, which now lies between points II and IV and practically represents a straight line. The inclination of this section can be increased by reducing the value of R2 with a simultaneous increase in the concavity of this branch of the curve. If R2 becomes zero, the characteristic curve naturally runs from II to III.
Die Transistoren T1 und T2 müssen nicht, wie eingangs angegeben, ein
Germanium- und ein Siliziumtransistor sein; es ist durchaus möglich, zwei Germanium-
oder zwei Siliziumtransis.toren entsprechender Typen zu verwenden,-wenn die Schaltungswiderstände
entsprechend vorhanden sind (Germaniumtransistoren) oder mit der Variante, daß ein
zusätzlicher Widerstand hinzukommt.The transistors T1 and T2 do not have to be, as stated at the beginning
Be germanium and one silicon transistor; it is quite possible to use two germanium
or to use two silicon transistors of the corresponding types, if the circuit resistors
accordingly are available (germanium transistors) or with the variant that a
additional resistance is added.
Eine solche Ausbildungsmöglichkeit der Schaltung ist in Fig. 3 gezeigt.
Hier ist anstelle des Basis-Vorwideratandes R2 ein aus den beiden Widerständen R3
und R4 bestehender Spannungs- , teiler vorgesehen, an welchem die Vorspannung für
die Basis b2 des Transistors T2 abgegriffen wird. Beim gezeigten Beispiel hatte
R1 den Wert von 1,8 KA, R3 10 KSt 9 R4 1,8 k A .
Auch hier tritt eine sich ändernde Stromverteilung zwischen
der
Emitter®Basis-Strecke von T, einerseits und R4 andererseits
auf.
In einem ersten, geringe Basis®Emitterspannungen umfassenden
Be-
reich nimmt der Widerstand den größeren Teil des Stromes auf,
die Basis=Emitterstrecke des Transistors den geringeren Teil..
Dieses Verhältnis ändert sieb jedoch mit sich steigender Span-
nung soff daß der erstere Wert ®nichtlinear - abnimmt und der
zweite Wert a ebenfalls nichtlinear ® zunimmt. Erst bei weite-
rer Spannungswert®Zünahäe geht über die.Basis-Emitterstrecke
von T2 ein. größererStrom als über den Widerstand R4o
Es hat sich gezeigt, daß. bei =VerWendung eines Germani;umtransi-
stors fite T ein steiler Anstieg des- Stromes von Q bis 1 der
Kennlinie erreicht wird. Der Widerstand R4 ist nur bei Verwen-
Jung von Germaniumtransistoren für T und T2 - erforderlich;,
ist
T2 ein Siliziumtransistorg so wird R4 entbehrlich.- Die Verwen-
Jung von zwei Silizumtransistoxen ist ebenfalls-möglich, je-
doch muß durch entsprechende Auswahl der Typen dieser- Transi-
storen erreicht .werden, . daß diese Transistoren bei verschiede-
nen Bass=Emitterspannungen leitend werden,
-Mit dieser Schaltungsvariante kann ein etwas flacherer Verlauf,
der J-U:-Kennlinie im Abschnitt I-II erreicht werden. -
Das Verhäl-tnis.zwischen J, und JV (Fig. 4) liegt.---in-Abhängig-
keit .von den verwendeten Transistoren --bei der'erfindungsgemä--
BenSchaltung im Bereiche von 10 zu; 1 ; des Verhältnis
von UpB
u kann 100 zu 1 und mehr betragen. .
z 'U,
Eine Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung zeigt die Fig. 5,
und zwar als sehr einfacher DG-Wandler. Die erfindungsgemäße Schaltung ist hierbei
als Kästchen S mit den beiden Zuleitungen oder Klemmen 1 und 2 dargestellt. B ist
die Batterie oder dgl. Gleichstromquelle, Z bedeutet eine Induktivität und RD ist
der Verbraucher der durch den Gleichrichter Gl gleichgerichteten, erhöhten Spannung.Such an embodiment of the circuit is shown in FIG. Here, instead of the base series resistor R2, a voltage divider consisting of the two resistors R3 and R4 is provided, at which the bias voltage for the base b2 of the transistor T2 is tapped. In the example shown, R1 had a value of 1.8 KA, R3 10 KSt 9 R4 1.8 k A. Here, too, there is a changing current distribution between the
Emitter® base line from T, on the one hand, and R4 on the other.
In a first, low Basis® emitter voltages comprehensive
the resistance takes up the greater part of the current,
the base = emitter path of the transistor the smaller part ..
However, this ratio changes as the voltage increases.
Note that the former value ® non-linearly - decreases and the
second value a also increases nonlinearly ®. Only after a long
The voltage value of the count goes over the base-emitter path
from T2 a. larger current than through resistor R4o
It has been shown that. if = use of a Germani; umtransi-
stors fit T a steep increase in the current from Q to 1 of the
Characteristic is reached. Resistor R4 is only available when
Jung of germanium transistors for T and T2 - required ;, is
T2 is a silicon transistor, so R4 can be dispensed with.
Young of two silicon transistor boxes is also possible, each
but by appropriate selection of the types of these-
be reached,. that these transistors at different
nen bass = emitter voltages become conductive,
-With this circuit variant, a somewhat flatter course,
the JU: characteristic curve in sections I-II can be achieved. -
The relationship between J, and JV (Fig. 4) is --- in-dependent-
of the transistors used - in the case of the invention
Ben switching in the range of 10 to; 1 ; the ratio of U pB
u can be 100 to 1 and more. .
z 'U,
An application of the circuit according to the invention is shown in FIG. 5, specifically as a very simple DG converter. The circuit according to the invention is shown here as a box S with the two leads or terminals 1 and 2. B is the battery or the like. DC source, Z means an inductance and RD is the consumer of the increased voltage rectified by the rectifier Gl.
Die erfindungsgemäße Schaltung kann auch als Trigger, Oszillator,
in elektronischen Sicherungseinrichtungen, in dekadischen Zählschaltungen, in Rechenmaschinen
(z.B. als sogenannter "logic circuit») usw. angewendet werden.The circuit according to the invention can also be used as a trigger, oscillator,
in electronic security devices, in decade counting circuits, in calculating machines
(e.g. as a so-called "logic circuit") etc. can be used.
-Die Schaltung kann lichtabhängig oder lichtempfindlich gemacht werden
durch die Anordnung von Phototransistoren, d.h. einer oder beide der Transistoren
werden durch Phototransistoren ersetzt, oder auch dadurch, daß einer oder mehrere
der Widerstände durch je einen lichtabhängigen Wi-
derstand (fhotowiderstand, IM) bzw. Photodiode ersetzt
werden. Weiter kann die Schaltung durch Herausführen der Basis eines der beiden
Transistoren auch als Dreipol aufgefaßt werden; es ergibt sieh dann die Möglichkeit,
die ,I-ff-Kennlinie zu steuern.-The circuit can be made light-dependent or light-sensitive by arranging phototransistors, ie one or both of the transistors are replaced by phototransistors, or by having one or more of the resistors each with a light-dependent resistor derstand (photo resistor, IM) or photodiode replaced
will. Furthermore, by leading out the base of one of the two transistors, the circuit can also be viewed as a three-pole; it then gives you the opportunity to control the I-ff characteristic.