DE1616368C

DE1616368C - Step voltage divider

Info

Publication number: DE1616368C
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. 8023 Pullach; Stumme Detlev 8000 München König
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stufenspannungsteiler, bei dem teilspannungsführende Abgriffe einer zwei- oder mehrgliedrigen, an einer zu teilenden Wechselspannung liegenden Impedanzkette, insbesondere ohmschen Widerstandskette, wahlweise an den Teilerausgang durchschaltbar sind.The invention relates to a step voltage divider in which partial voltage-carrying taps a two-part or multi-part, to be divided into one AC voltage lying impedance chain, in particular ohmic resistance chain, optionally to the Divider output can be switched through.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Stufenspannungsteiler dieser Art besteht darin, daß die Belastbarkeit durch ausgangsseitig angeschaltete Verbraucher einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreiten darf, wenn das eingestellte Teilungsverhältnis mit einer vorgegebenen Genauigkeit eingehalten werden soll. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß zwischen den teilspannungsführenden Abgriffen und dem Teilerausgang relativ große Störkapazitäten liegen, die die Frequenzabhängigkeit des Teilungsverhältnisses in Abhängigkeit von dessen eingestelltem Wert jeweils verändern.A major disadvantage of the known step voltage divider of this type is that the load capacity Do not exceed a specified limit value due to consumers switched on on the output side may if the set division ratio is to be adhered to with a specified accuracy. A Another disadvantage is that between the partial voltage carrying taps and the divider output there are relatively large interference capacitances that reduce the frequency dependence of the division ratio in Change depending on the set value.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stufenspannungsteiler der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Teilungsverhältnis auch bei großer Belastung wesentlich exakter eingehalten wird als bei den herkömmlichen Teilern. Weiterhin soll auch der nachteilige Einfluß der genannten Störkapazitäten weitgehend ausgeschaltet werden. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Abgriffe über Kondensatoren mit den Basisanschlüssen individuell zugeordneter Transistoren in Kollektorschaltung verbunden sind, deren einander parallelgeschaltete Emitter-Kollektorstrecken an einem gemeinsamen, ausgangsseitigen Emitterwiderstand angeschlossen sind, und daß eine an die einzelnen Basisanschlüsse wahlweise anschaltbare Steuerspannung zur öffnung der einzelnen Transistoren dient.The object of the present invention is to provide a step voltage divider of the type mentioned at the beginning create whose division ratio is maintained much more precisely than with, even under heavy loads the conventional dividers. Furthermore, the disadvantageous influence of the above-mentioned interference capacitances should also be considered largely switched off. This is achieved according to the invention in that the taps over Capacitors connected to the base terminals of individually assigned transistors in a collector circuit are, whose parallel-connected emitter-collector paths on a common, output-side Emitter resistor are connected, and that one to the individual base connections Optionally connectable control voltage is used to open the individual transistors.

Der Stufenspannungsteiler nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß infolge der Impedanzwandlung durch die jeweils geöffneten Transistoren das eingestellte Teilungsverhältnis auch bei Anschaltung einer größeren Belastung praktisch nicht verändert wird. Gleichzeitig können die Verbindungsleitungen zwischen den teilspannungsführenden Abgriffen und den Basisanschlüssen der Transistoren ohne Schwierigkeit so kurz gehalten werden, daß die Störkapazitäten wesentlich kleiner sind als bei den bekannten stufenweise umschaltbaren Spannungsteilern.The step voltage divider according to the invention is characterized in that as a result of the impedance conversion the set division ratio, even when switched on, thanks to the transistors that are open in each case is practically unchanged under a greater load. At the same time, the connecting lines between the partial voltage-carrying taps and the base connections of the transistors without difficulty be kept so short that the interference capacitances are much smaller than with the known stepwise switchable voltage dividers.

Weitere Merkmale und Vorteile eines Stufenspannungsteilers nach der Erfindung werden nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.Further features and advantages of a step voltage divider according to the invention are given below Hand of a preferred embodiment shown in the drawing described in more detail.

Eine Wechselspannung Ue, die stufenweise geteilt werden soll, liegt an einer mehrgliedrigen ohmschen Widerstandskette Ri, R2 und R3, deren Teilspannungsabgriffe 1, 2 und 3 über Kondensatoren 3, 5 und 6 mit den Basisanschlüssen von individuell zugeordneten Transistoren 7,8 und 9 verbunden sind. Die Kollektoren der Transistoren sind gemeinsam an die Betriebsspannung - Ub angeschlossen, während die Emitter über einen gemeinsamen Emitterwiderstand Rl an das Bezugspotential 0 geführt sind. An dieses ist auch der untere Schaltungspunkt 10 der Widerstandskette gelegt. Die Basis-Kollektorstrecken der Transistoren 7,8 und 9 sind jeweils durch ohmsche Spannungsteiler 11, 12; 13, 14 und 15,16 überbrückt, an deren Teilungspunkte eine Steuerspannung — Us über einen Umschalter S wahlweise anschaltbar ist.An alternating voltage Ue, which is to be divided in stages, is applied to a multi-link ohmic resistor chain Ri, R2 and R3, whose partial voltage taps 1, 2 and 3 are connected via capacitors 3, 5 and 6 to the base connections of individually assigned transistors 7, 8 and 9 . The collectors of the transistors are jointly connected to the operating voltage - Ub , while the emitters are connected to the reference potential 0 via a common emitter resistor Rl. The lower circuit point 10 of the resistor chain is also connected to this. The base-collector paths of the transistors 7, 8 and 9 are each provided by ohmic voltage dividers 11, 12; 13, 14 and 15, 16 bridged, at the division points of which a control voltage - Us can optionally be switched on via a changeover switch S.

Die Wirkungsweise der dargestellten Schaltungsanordnung ergibt sich dabei wie folgt: Ist der Umschalter 5 in der Stellung A, so werden die Transistoren 7,8 und 9 von der Steuerspannung — Us nicht beeinflußt und sind daher gesperrt. Beim Anlegen von - Us über 5 an einen der Spannungsteiler 11,12; 13,14 oder 15,16 öffnet der zugehörige Transistor 7, 8 oder 9 so weit, daß sich ein vorgegebener Arbeitspunkt einstellt. Durch den jeweils geöffneten Transistor fließt ein Strom, der am ausgangsseitigen Emitterwiderstand Rl einen Spannungsabfall entstehen läßt. Derjenige Teil der Wechselspannung Ue, der an dem jeweils geöffneten Transistor basisseitig anliegt, wird dabei an Rl abgegriffen und einem nachgeschalteten Verbraucher 17 zugeführt. Die Basisanschlüsse der jeweils nicht geöffneten Transistoren sind über die zugehörigen ohmschen Spannungsteiler mit dem Bezugspotential 0 verbunden und bleiben daher gesperrt Die Kapazitäten 4, 5 und 6 dienen zur Entkopplung der Steuerspannungsquelle — Us von der Eingangsspannung Ue. Zu diesem Zweck können weitere Kapazitäten 18, 19 und 20 vorgesehen sein, die zusammen mit den Widerständen 11 bis 16 Tiefpässe für die Steuerspannung — Us darstellen.The mode of operation of the circuit arrangement shown is as follows: If the changeover switch 5 is in position A, the transistors 7, 8 and 9 are not influenced by the control voltage - Us and are therefore blocked. When applying - Us via 5 to one of the voltage dividers 11, 12; 13, 14 or 15, 16 the associated transistor 7, 8 or 9 opens so far that a predetermined operating point is established. A current flows through the respectively open transistor, causing a voltage drop to occur at the output-side emitter resistor Rl. That part of the alternating voltage Ue which is applied on the base side of the respectively open transistor is tapped at Rl and fed to a downstream consumer 17. The base connections of the respective non-open transistors are connected to the reference potential 0 via the associated ohmic voltage divider and therefore remain blocked. The capacitors 4, 5 and 6 are used to decouple the control voltage source - Us from the input voltage Ue. For this purpose, further capacitors 18, 19 and 20 can be provided which, together with the resistors 11 to 16, represent low-pass filters for the control voltage - Us .

Ein wesentliches Merkmal des Stufenspannungsteilers nach der Erfindung besteht darin, daß der gemeinsame Emitterwiderstand Rl, der z. B. bei großer Belastung des Spannungsteilers einen niedrigen Wert aufweist, am Eingang des jeweils geöffneten Transistors in einen wesentlich größeren Wert transformiert wird,An essential feature of the step voltage divider according to the invention is that the common emitter resistor Rl, the z. B. has a low value when the voltage divider is heavily loaded, is transformed into a much larger value at the input of the respective open transistor,

der sich um den Faktor der Transistor-Stromverstärkung unterscheidet Das bedeutet, daß die durch die Größenabstufungen der Widerstandskette RX bis R3 einstellbaren Spannungsteilerverhältnisse weitgehend belastungsunabhängig sind. Die Verbindungsleitungen zwischen den Teilspannungsabgriffen 1,2 und 3 und den zugehörigen Basisanschlüssen der Transistoren 7,8 und 9 können sehr kurz gehalten werden, so daß zwischen dem Ausgang 17 und den Abgriffen 1, 2 und 3 keine wesentlichen Störkapazitäten auftreten. Hinzu kommt, daß auch die Eingangskapazität des jeweils geöffneten, in einem vorgegebenen Arbeitspunkt betriebenen Transistors so klein ist, daß sie ebenfalls keine größeren Störungen verursacht.which differs by the factor of the transistor current gain. This means that the voltage divider ratios that can be set by the size gradations of the resistor chain RX to R3 are largely independent of the load. The connecting lines between the partial voltage taps 1, 2 and 3 and the associated base connections of the transistors 7, 8 and 9 can be kept very short so that no significant interference capacitances occur between the output 17 and the taps 1, 2 and 3. In addition, the input capacitance of the respectively opened transistor operated at a given operating point is so small that it also does not cause any major disturbances.

Zum Zwecke einer Fernbedienung kann die Steuerspannung — Us mit besonderem Vorteil über gegebenenfalls lange Steuerleitungen 21, 22, 23 und 24 an die Basisanschlüsse angeschaltet werden. Infolge der Gleichstromsteuerung erfolgt die Fernbedienung dabei weitgehend störungsfrei.For the purpose of remote control, the control voltage - Us can be connected to the base connections with particular advantage via possibly long control lines 21, 22, 23 and 24. As a result of the direct current control, the remote control is largely trouble-free.

Neben der in der Zeichnung dargestellten Ausführung, bei der die Steuerspannung — Us an die Teilungspunkte der Spannungsteiler 11 bis 16 anschaltbar ist, kann selbstverständlich auch eine Zuführung der Steuerspannung direkt an die Basisanschlüsse der Transistoren erfolgen. In diesem Fall kann eine Entkopplung der Steuerspannung beispielsweise über in der Steuerleitung angeordnete Drosselspulen erfolgen. Neben der dargestellten Ausbildung der Spannungsteiler 11 bis 16 unter Verwendung von ohmschen Widerständen ist es weiterhin möglich, z. B. Potentiometerspulen zu verwenden, durch die ebenfalls ein Tiefpaß für die Steuerspannung -Us gebildet wird.In addition to the embodiment shown in the drawing, in which the control voltage - Us can be connected to the dividing points of the voltage dividers 11 to 16, the control voltage can of course also be fed directly to the base connections of the transistors. In this case, the control voltage can be decoupled, for example, via choke coils arranged in the control line. In addition to the illustrated design of the voltage divider 11 to 16 using ohmic resistors, it is still possible, for. B. to use potentiometer coils , which also form a low-pass filter for the control voltage -Us.

Mit dem Stufenspannungsteiler nach der Erfindung ist auch die Einstellung von komplexen Teilungsverhältnissen möglich, was durch eine entsprechende Ausbildung der an der zu teilenden Wechselspannung Ue liegenden Teilerkette geschieht. Hierfür können komplexe Widerstände mit induktiven oder kapazitiven Komponenten vorgesehen werden.With the step voltage divider according to the invention, it is also possible to set complex division ratios, which is done by appropriately designing the divider chain connected to the alternating voltage Ue to be divided. Complex resistors with inductive or capacitive components can be provided for this.

Eine bevorzugte Anwendungsmöglichkeit für den Spannungsteiler nach der Erfindung ergibt sich bei der Anwendung als Bereichsumschalter in Geräten der elektrischen Meß- und Nachrichtentechnik. Hierbei ist einerseits die Hochohmigkeit des Spannungsteilers zwischen den Schaltungspunkten 1 und 10 sowie die erreichbare Niederohmigkeit am Ausgang 17 von Bedeutung. Mit besonderem Vorteil kann hierbei die Fernbedienbarkeit über die Steuerleitung ausgenutzt werden.A preferred application for the voltage divider according to the invention arises in the Use as a range switch in devices for electrical measurement and communication technology. Here is on the one hand the high resistance of the voltage divider between the circuit points 1 and 10 and the achievable low resistance at output 17 is important. The Remote control via the control line can be used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Step voltage divider, in which partial voltage-carrying taps of a two-link or multi-link impedance chain lying on an alternating voltage to be divided, in particular an ohmic resistance chain, can optionally be switched through to the divider output, characterized in that the taps (I ₁ 2,3) via capacitors (4 , 5, 6) are connected to the base terminals of individually assigned transistors (7,8,9) in a collector circuit, the parallel-connected emitter-collector paths of which are connected to a common, output-side emitter resistor (Rl) , and that one can be optionally connected to the individual base terminals Control voltage (- Us) is used to open the individual transistors (7,8,9).

2. Voltage divider according to claim 1, characterized in that the control voltage (- Us) can be connected to the base connections for "the purpose of remote control via control lines (21 to 24).

3. Voltage divider according to claim 1 or 2, characterized in that the base-collector paths of the transistors (7, 8, 9) are bridged by voltage dividers (11 to 16), at the dividing points of which the control voltage (- Us) is preferably via a changeover switch ( S) can be switched on.

4. Voltage divider according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control voltage (-Us) can be switched on via a low-pass filter, which is optionally replaced by an inductive design of the voltage divider (11 to 16) bridging the base-collector paths.

5. Voltage divider according to one of claims 1 to 4, characterized by the application as Range switch in devices of electrical measurement and communication technology.

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