DE1762148C3 - 'Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Impulsen beim Nulldurchgang einer Signalspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche I und 3.

Schaltungsanordnungen dieser Art dienen beispielsweise dazu, gesteuerte Gleichrichter jeweils zu Beginn einer Halbwelle zu zünden, um einen Phasenanschnitt und eine Verzerrung der Netzspannung zu vermeiden.

Bei einer aus Electronics Handbook of Circuit Design, McGraw-Hill, New York, X 301, bekannten Schaltungsanordnung dieser Art ist ein aus zwei gleichen Transistoren aufgebauter Differenzverstärker vorgesehen. Vom Netz werden über einen Transformator, der eine mit Mittenanzapfung versehene Sekundärwicklung aufweist, genau gegenphasige Signale auf die Basen der beiden Transistoren gegeben.

Es ist somit während der einen Halbwelle der Netzsignalspannung der eine Transistor leitend, während der anderen Halbwelle der andere. Die Kollektoren der Transistoren sind über ein Gatter mit dem Impulsausgang verbunden. Nur wenn die Netzsignal· spannung durch Null geht, ergibt sich ein Ausgangsimpuls am Ausgang des Gatters. Diese bekannte Schaltungsanordnung erfordert einen Transformator, über welchen die Netzsignalspannung die beiden Transistoren gegenphasig ansteuert. Weiterhin ist ein mit Dioden aufgebautes Gatter erforderlich. Das stellt nicht nur einen erhöhten Aufwand dar, sondern bringt außerdem auch noch die Gefahr von Phasenfehlern mit sich.

Bei einer anderen bekannten Schaltungsanordnung (Prospekt GENERAL ELECTRIC PA 424 »Integrated circuit Zero voltage switch«) liegt die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors in der Diagonale einer Gleichrichterbrücke, an welcher die Signal wechselspannung über einen Widerstand anliegt Die Ausgangsimpulse werden im Kollektorkreis des Transistors

ίο abgegriffen. Über die Gleichrichterschaltung wird der Transistor leitend gemacht, wenn nur eine positive oder eine negative Spannung an der Gleichrichterbrücke anliegt. In jedem Fall fließt ein Steuerstrom vom Emitter zur Basis des Transistors. Nur wenn die

is anliegende Wechselspannung durch Null geht, wird der Transistor gesperrt Es fließt dann kein Strom im Kollektorkreis des Transistors, und das Ausgangssignal geht impulsartig während des Nulldurchgangs auf die negative Versorgungsgleichspannung. Diese Schaltungsanordnung hat den Nachteil, daß sich eine Unsymmetrie in den beiden Halbwellen ergibt, weil einmal der Emitterstrom des Transistors über den Vorwiderstand der Gleichrichterbrücke geht, während bei der anderen Halbwelle nur der Basisstrom über diesen Widerstand zugeführt zu werden braucht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art mit möglichst geringem Aufwand und ohne Transformator zu realisieren.

JO Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einer Schaltung der eingangs genannten Art mit den in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 3 angegebenen Merkmalen des Hauptanspruchs.

Durch die Verwendung komplementärer Transistoren sind ein gesonderter Transformator oder eine Auswertelogik am Ausgang nicht erforderlich.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs 2.

Die Maßnahme nach dem Untt-ranspruch 2 dient dazu, die Schwierigkeit zu vermeiden, die sich bei der Anwendung von pnp-Transistoren in integrierten Schaltkreisen aufgrund der sehr niedrigen Stromverstärkung ergibt, die zur Unsymmetrie führt. Hierbei steuert der pnp-Transistor den npn-Transistor, so daß die Symmetrie der Schaltung für beide Halbwellen gewährleistet ist.

Eine weitere Vereinfachung läßt sich durch die Maßnahme nach dem Nebenanspruch 3 erreichen. Der npn-Transistor hat dann zugleich zwei Funktionen. Bei

so der positiven Halbwelle der Signalspannung wird er über die Diode unmittelbar angesteuert, so daß er leitend wird und den Impulsausgang kurzschließt. Bei der negativen Halbwelle erfolgt keine unmittelbare Ansteuerung über die Diode. Statt dessen wird der komplementäre Transistor des Paares, nämlich der pnp-Transistor, angesteuert, der seinerseits den npn-Transistor öffnet. Bei dieser Halbwelle ist der npn-Transistor dem von der Signalspannung direkt angesteuerten pnp-Transistor nachgeschaltet.

μ Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschrieben:

Fig. I zeigt eine Schaltungsanordnung für positive Speisespannung;

*ιΊ F i g. 2 zeigt die gleiche Anordnung für negative Speisespannung;

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei welcher dem pnp-Transistor ein npn-Transislor nachgeschaltct

Fig.4 zeigt eine andere Schaltungsanordnung, bei welcher der npn-Transistor eine zweifache Funktion erfüllt und in der einen Halbwelle von der Signalspannung direkt angesteuert wird, während er in der zweiten Halbwelle dem pnp-Transistor nachgeschaltet ist.

Bei der Ausführungsform nach F i g. I sind ein npn-Transistor Qi und ein pnp-Transistor Q₂ parallel zueinander über einen Widerstand R\ an eine positive Speisespannung von z.B. +15 Volt angelegt. Der to Emitter des Transistors Q₁ und der Kollektor des Transistors Q₂ liegen dabei an Masse. Eine Signalspannung, z. B. 220 V Netzwechselspannung, liegt an einem Eingang gegen Masse üter einen Widerstand R₂ an den beiden Basen der Transistoren Q\ und Qi. Die beiden Transistoren liegen parallel zu einem Impuisausgang IA.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:

Wähsend der positiven Halbwelle der Signalspannung wird der Transistor Q\ leitend, während der negativen Halbwelle der Signalspannung wird dagegen der Transistor ft leitend.

In beiden Fällen ist der Impuisausgang durch einen der Transistoren kurzgeschlossen. Nur wenn die Signalspannung am Signaleingang SE durch Null geht, befinden sich beide Transistoren nicht im Bereich der Sättigung. Der Transistor, der je nach Polarität der vorausgegangenen Halbwelle der Signalspannung durchgesteuert war, wird langsam gesperrt und der Transistor, der gesperrt war, wird aufgesteuert.

Der Widerstand R\ kann eine Größe von 15kOhm besitzen. Der Widerstand R2 kann einen Wert von 220 kOhm haben. Je größer R\ und je kleiner R₂ wird, desto kleiner wird die Impulsbreite.

Bei der Anordnung nach Fig.2 liegerr die beiden Transistoren Qi und Q₂ an einer negativen Speisespannung von —15 Volt wieder über einen Widerstand R_t. Es liegen hier der Emitter des pnp-Transistors Q\ und der Kollektor des npn-Transistors Qi an Masse. Eine Signalspannung am Signaleingang SE wird wieder über einen Widerstand R₂ auf die Basen der beiden Transistoren Qi und Q₂ gegeben. Es ist stets einer der Transistoren Qi, Q₂ leitend, wenn nicht die Signalspannung gerade durch Null geht. In diesem Augenblick erscheint ein Ausgangsimpuls an dem Impulsausgang IA.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist der pnp-Transistor Q₂ ersetzt durch einen pnp-Transisior Qi, dessen Kollektor mit der Basis eines npn-Transistors Qi verbunden ist. Der Transistor Q« liegt parallel zu dem Transistor Qi und zu dem Impulsausgang IA. Die Transistoren Qi und Q₂ werden gegensinnig angesteuert. Der Transistor Qi steuert seinerseits den npn-Transistor Qt durch, und zwar während der negativen Halbwelle, während der Transistor Q, während der positiven Halbwelle leitend ist. Auch hier erscheint wieder ein Impuls, wenn die Signalspannung am Eingang SFdurch Null geht.

Die Anordnung von F i g. 3 ist in V i g. 4 noch weiter vereinfacht, indem ein npn-Transistor Qs zugleich die Funktion des Transistors Qi und des Transistors Q< von F i g. 3 übernimmt Wie bei der Ausführungsfor."n nach F i g. 3 ist der Kollektor des npn-Transistors Qi mit der Basis Gcs npn-Transistors Q5 verbunden.

An der Basis des Transistors Qs liegt aber gleichzeitig die Signalspannung über eine Diode D\. Der Transistor Qi wird von der Signalspannung während der positiven Halbwelle über die Diode D\ unmittelbar angesteuert und leitend. Während der negativen Halbwelle ist die Diode D] gesperrt. Dafür wird aber der Transistor Qi leitend, und dieser macht ebenfalls den Transistor Qs leitend. In beiden Fällen ist der Impuisausgang IA kurzgeschlossen. Auch hier tritt während des Nulldurchgangs der Signalspannung ein Ausgangsimpuls auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Impulsen beim Nulldurchgang einer Signalspannung mit einem Paar von Transistoren, an deren Basen diese Signalspannung eingespeist ist und an deren Emittern und Kollektoren eine Speisespannung anliegt und an denen ein Ausgangssignal abnehmbar ist und bei der die Transistoren von der Signalspannung während je einer Halbwelle durchsteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (Q\ und Q₂) zwei antiparallel geschaltete kompementäre Transistoren sind, an deren Basen die Signalspannung über einen Widerstand galvanisch anliegt.

2.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des pnp-Transistors (Qj) des Paares mit der Basis eines parallel zu dem Impiilsausgang (IA) liegenden npn-Transistors (Q_A) verbunden ist (F i g. 3).

3. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Impulsen beim Nulldurchgang einer Signalspannung mit einem Paar von Transistoren, an deren Basen diese Signalspannung eingespeist ist und an deren Emittern und Kollektoren eine Speisespannung anliegt und an denen ein Ausgungssignal abnehmbar ist und bei der die Transistoren von der Signalspannung während je einer Halbwelle durchsteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren zwei komplementäre Transistoren sind, von denen der Emitter des pnp-Transistors (Qi) mit dem Kollektor des npn-TransistG-, (Qi) verbunden ist und über einen Widerstand (R₁) an Speisespannung liegt und daß die Basis des Trr Tsistors (Q) sowohl mit dem Kollektor des pnp-Transistors (Qi) wie auch über eine Diode (D₁) mit der Signalspannung verbunden ist.