DE1807917A1 - Elektronische Anordnung,insbesondere Schaltanordnung,mit einem Transistor - Google Patents

Description

Dipl.-lng. Heinz Bardehle Patentanwalt

München 22, Hermstr. 15, Tel. 29 25 53
Postanschrift Mönchen 21, Postfoth 4

München, den 8.11.1968

Kein Zeichen: P 653

Anmelder: HONEYWELL INC.,

2701 Fourth Avenue South, Minneapolis, Minnesota, V. St. A.

Elektronische Anordnung, insbesondere Sehaltanordnung,mit einem Transistor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transistor-Schaltan ordnung, die einen Emitterfolger-Transistor innerhalb einer kurzen Zeitspanne in den leitenden Zustand überzu führen £-estattet, ohne daß der Transistor dabei in die oättigun^ gelangt. Dabei tritt dann am Emitter des i'ransistors eine bestimmte Spannung auf. Die Erfindung setzt an die elektrische Spannungsversorgung des Transistors gestellte Forderungen herab.

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Die Erfindung eignet sich in Schaltanordnungen, die -Emitterfolgerstufen enthalten; so eignet sie sich z.B. zur Verwendung in monostabilen Schaltungen und in Digital-Analog-Wandlern. Darüber hinaus kann die Erfindung in Transistorschaltungen jeglicher Art angewandt werden, wie z.B. in einem einzelnen Bauteil und in einer integrierten Schaltung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Transistorsehaltanordnung zu schaffen, und im besonderen Transistorschaltkreise zu verbessern, die mit ihrem Ansprechen eine Spannung bestimmter Amplitude abgeben.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine elektronische Anordnung, insbesondere Schaltanordnung, mit einem Transistor, dessen Basis zur Aufnahme eines Eingangs-Steuersignal es dient, an dessen Kollektor eine Speisespannung liegt und dessen Emitter einen Ausgangsstrom an eine elektrische Belastung abzugeben vermag. Diese Anordnung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß"Einrichtungen vorgesehen sind,· die eine Bezugsspannung abgeben, deren Wert geringer ist als der der Speisespannung, und daß an die die Bezugsspannung abgebenden Einrichtung und am die Basis des Transistors eine Klemmschaltung derart angeschlossen ist , daß die relative Spannung an der Basis des Transistors auf einen dem Wert der Bezugsspannung entsprechenden Wert begrenzt wird.

Die Erfindung liegt, mit wenigen"Worten gesagt, also in einer Klemmschaltung, die die der Basis 'eines Emitterfolger-Transistors zugeführte Einsehaltspannung begrenzt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht diese Klemmschaltung aus einer Klemmdiode, die zwischen der Basis des Transistors und einer Bezugsspannungsquelle geschaltet ist, deren Spannung niedriger ist als die Kollektor-Speisespannung des Transistors. Die Diode kann durch einen Halbleiterübergang zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors gebildet sein.

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Mit Hilfe dieser Anordnung wird der Transistor bei der bekannten Bezugsspannung in wesentlich kürzerer Zeit vollständig eingeschaltet als bei Anwendung der Kollektor-Speisespannung. Die Basisspannungs-Begrenzung verhindert ferner, daß der Transistor in die Sättigung gelangt, und zwar unabhängig, von der Trahsistor-Belastungsimpedanz bzw. vom Auftreten eines Basis-Eingangssignals. Zufolge dieser Maßnahmen kann der Transistor im Unterschied zu einem gesättigten Transistor ohne eine Verzögerung ausgeschaltet werden.

Ein weiterer, mit der Erfindung verknüpfter Vorteil besteht darin, daß der Transistor einen relativ niedrigen Strom aus der Bezugsspannungsquelle zieht. Damit kann diese Spannungsquelle relativ hochohmig sein, eine Forderung, die im Unterschied zur Schaffung von Speisespannungsquellen mit niedri- ger Impedanz relativ leicht zu erfüllen ist.

Anhand von Zeichnungen wird aie Erfindung nachstehend cn Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1 zeigt achematisch eine die Erfindung in sich vereinigende monostabile Schaltung.

Fig. 2 zei«t schenatisch eine weitere, die Erfindung umfassende Schaltanordnung.

Fit,, 3 zeiQ.t schematisch einen die Erfindung in sich vereinigenden bipolaren Digital-Analo,~-Wandler.

Fic·. 1 zeigt eine monostabile Schaltung, in der ein zeitbestimmender Kondensator 10 .über die Reihenschaltung einer Diode 14- und eines Transistors 16 entladen und über einen Transistor 12 aufgeladen wird.

Zwischen der Kondensator-Platte 10a und einem Schaltungspunkt 20, welchem von einer Bezugs-Spannungsquelle 21 her eine Bezugsspannung zugeführt wird, ist ein Widerstand 16 geschaltet. An die Kondensatorplatte 10a ist ferner die Basis oines Transistors 22 angeschlossen, dessen Emitter

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. geerdet ist. An den Kollektor des Transistors 22 sind eine Ausgangsklemme 24 und ein Widerstand 26 angeschlossen. Der · Widerstand ist mit seinem anderen Ende an eine Spannungs-. klemme 28 angeschlossen, an die eine GleichspannungsqueÜe 29 eine positive Spannung abgibt.

Die an der Klemme 20 auftretende Bezugsspannung wird mit Hilfe einer ZENER-Diode 30 erzeugt, deren Anode geerdet ist und deren Kathode über einen Widerstand 32 an der Spannungskiemme 28 angeschlossen ist. Parallel zu der ZENER-Diode liegt ein Siebkondensator 34. Die ZENER-DuPCJa- ■ " bruchsspannung der ZENER-Diode 30 ist wesentlich niedriger als die an der Klemme 28 vorhandene Speisespannung; vorzugsweise beträgt die ZENER-Spannung und damit die Bezugsspannung größenordnungsmäßig 2/3 der Speisespannung.

Wie ferner in ^'ig. 1 gezeigt, ist an den Emitter des Transistors 12 die Kondensatorplatte 10b angeschlossen. Der Kollektor des Transistors ist mit der Spannungsquelle 28 verbunden. Zwischen der Spannungsquelle 28 und der Basis des Transistors ist ein Widerstand 36 geschaltet. Zwischen der Basis und der Bezugsspannungsklemme 20 liegt eine Klemmdiode 58. Diese Diode ist so gepolt, daß der in ι ihrer Durchlaßrichtung fließende Strom von ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt mit der Basis des Transistors aus betrachtet in gleicher Richtung fließt wie der bei leitendem Transistor 12 über die Basis-Emitter-Strecke fließende Strom. Ein solcher Strom fließt bei einem Transistor 12 des npn-Leitfähigkeitstyps von der Basis zum Emitter. ' '

Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 12 liegt eine Diode 14. Diese Diode 14 ist so gepolt, daß '■ · der in ihrer Durchlaßrichtung fließende Strom von ihrem Gemeinsamen Verbindungspunkt mit der .Basis des Transistors 12 aus betrachtet in entgenenresetzter Richtung 1'liebt wie der aber die Basis-Emitter-Strecke des leitenden Transist ore Λ?, fließende Strom.

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Die dargestellte Eingangsstufe der monostabilen Schaltung enthalt eine NAND-Schaltung 40 mit einer Anzahl von Ein-. gangsleitungen 42 und einer Ausgangsleitung. An die Ausgangsleitung ist ein Differenzier-Netzwerk angeschlossen, das aus einem Reihen-Kondensator 44 und einem Quer-Widerstand 48 besteht. Eine Diode 46 ist für einen von dem Kondensator 44 zu der Basis des Transistors 16 hin zu leitenden Strom in Durchlaßrichtung beansprucht. Der Emitter des Transistors 16 ist geerdet; an den Kollektor des Transistors 16 sind sowohl die Basis des Transistors wie auch die Kathode der Diode 14 angeschlossen. Die Basis des Transistors 16 ist über einen Vorspannungs-Widerstand geerdet. In einem von der Ausgangsklemme 24 zu der Basis des Transistors 16 hin verlaufenden Rückkopplungsweg liegt ein Rückkopplungs-Widerstand 52.

Im folgenden sei die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten monostabilen Schaltung für den Fall betrachtet, daß die NAND-Schaltung 40 an sämtlichen Eingängen jeweils ein positives Signal empfängt und an ihrem Ausgang Erdpotential auftritt. In diesem Fall ist der Transistor 16 nicht leitend; am Kollektor des Transistors 16 liegt damit die an der Klemme 28 liegende positive Spannung. Dadurch gelangen die Transistoren 12 und 22 in den leitenden Zustand. Dies wiederum hat zur Folge, daß «jeder dieser Transistoren einen Basis- und einen KollektDSJstrom zieht, der jeweils einen Emitter-Ausgangsstrom hervorruft.

Bei leitendem Transistor 22 führen dessen Basis und demgemäß die Kondensatorplatte 10a sowie der Kollektor dieses Transistors und die Ausgangsklemme 24 nahezu das am Emitter dieses Transistors herrschende Erdpotential. Der leitende Transistor 12 bewirkt ferner, daß die an der Klemme 20 vorhandene Bezugsspannung an der anderen Kondensatorplatte 10b auftritt. Damit liegt an dem Kondensator nahezu die gesamte Bezugsspannung (Vj^p. Dies stellt den stabilen Ruhezustand der in Fig. 1 gezeigten Schaltung dar.

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Der instabile Zustand der Schaltung beginnt, wenn an einem oder mehreren Eingängen der NAND-Schaltung 40 ein durch Erdpotential gebildetes Eingangssignal auftritt. Mit Auftreten eines solchen Eingangssignals steigt das Ausgangssignal der NAND-Schaltung auf einen positiven Wert an. Das den Kondensator 44 und den Widerstand 48 enthaltende HO-Glied differenziert diesen Spannungssprung, und die Diode 46 überträgt den positiven Teil des differenzierten Signals zur Basis des Transistors 16 hin. Der Transistor 16 getangt daraufhin in den leitenden Zustand, wodurch das Kollektorpotential dieses Transistors auf nahe Erdpotential absinkt. w Durch diese Potentialabsenkung wird der Transistor 12 in den nichtleitenden Zustand übergeführt. Die Diode 14 wird jedoch leitend, so daß sie den aufgetretenen Spannungssprung an der Kondensatorplatte 1Qb wirksam werden läßt,. Da sich die Spannung an dem Kondensator 10 nicht augenblicklich ändern kann, ist auch an der anderen Kondensatorplatte 10a und damit an der Basis des Transistors 22 die Spannungsabsenkung wirksam. Die Folge hiervon ist, daß der Transistor 22 in den nichtleitenden Zustand gelangt. Das an der Kondensatorplatte 10b herrschende Potential wird nunmehr auf einem Wert festgehalten, der ein wenig über Erdpotential liegt. Dies erfolgt über die leitende Diode 14 und die Emitter-Kollektor-Strecke des leitenden Transistors 16. An der anderen Kondensatorplatte 10a herrscht ein Potential, das nahezu um V^j. unter dem Potential der Kondensatorplatte 1Öb liegt und das damit nahezu -V-^gj» beträgt. · ·

Bei in den leitenden Zustand übergeführtem Transistor 22 steigt die Spannung am Kollektor dieses Transistors und damit an der Ausgangsklemme 24 auf den Wert der an der Speisespahnungsklemme 28 vorhandenen Speisespannung an. Die positive Spannung wird über den Widerstand J?2 zur Basis des Transistors 16 zurückgeführt, wodurch dieser Transistor im leitenden Zustand gehalten wird. Mit im leitenden Zustand verbleibendem Transistor 16 wird die Diode 14 im leitenden Zustand gehalten. Damit herrscht an der Kondensatorplatte 10b nahezu

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Erdpotential. Der Transistor·12 wird im nichtleitenden Zustand gehalten.

Über den Widerstand 18 beginnt sich der Kondensator, auf seiner Kondensat ο r plat te 10a ^Ui' die an der Klemme' 20 vorhandene. Bezugsspannung I ::. aufzuladen. Ist die Kondensatorplatte 10a so weit positiv aufgeladen, daß die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 22 in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, so schaltet der Transistor in seinen normalen Leit zustand um, womit der instabile Zustand der Schaltung beendet ist.

Während des Beginns des nunmehr folgenden stabilen Zustande befindet sich die Schaltung in einem Übergangs-Rückkehrzustand, in welchem sich der Kondensator 10 auf die Bezugsspannung auflädt. Mit dem Leitendwerden des Transistors 22 sinkt insbesondere die Ausgangsspannung an der Klemme 2.¹A- auf nahezu Null Volt ab. Außerdem wird der Eingangs-Transistor in den nichtleitenden Zustand übergeführt, in welchen das positive Rückkopplungssignal abgeschaltet '.ist. Dadurch ist es möglich, daß der Transistor 12 in den leitenden Zustand gelangt, womit die Aufladung der Kondensatorplatte 10b mit dem Emitterstrom dieses Transistors beginnt. Dieser Strom stellt die Summe des durch den Widerstand 56 fließenden Basisstroms und des direkt aus der an der Klemme 2t angeschlossenen Üpeisespannun;:squelle fließenden Kollektorstromes dar. Der Emitter-Basis-Spannungsabfall des Transistors 12 spannt die Diode 14 in Sperrichtung vor, womit diese während des Rückkehr-Betriebs vergleichsweise hochohmig ist.

Zu Beginn des Rückkehr-Betriebs herrscht am Emitter des Transistors 12 dasselbe Potential wie an der Kondensatorplatte 10b, also ein nahe Erdpotential liegendes Potential. Die Baals des Transistors führt ein geringfügig höheres Potential, das sich aus dem Emitterpotential und dem relativ geringen Emitter-Basis-i^Jotentialf_::e.fälle zusammensetzt. Am

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Kollektor des Transistors liegt im wesentlichen die ah der Klemme 28 vorhandene Speisespannung.

Mit Aufladen des Kondensators 10 steigt die Spannung am Emitter des Transistors 12 entsprechend an. Ferner steigt die Spannung an der Basis des Transistors, die um den geringen inneren Spannungsabfall des Transistors positiver ist als die am Emitter dieses Transistors wirksame Spannung. Die zwischen der Basis des Transistors 12 und der Bezugsklemme 20 geschaltete Diode 3S begrenzt jedoch die positive. Auslenkung der Spannung an der Basis des Transistors. Dies ■ * bedeutet, daß bei Ansteigen der Spannung an der Basis des Transistors 12 auf einen Wert, der der Bezugsspannung zuzüglich des Spannungsabfalls an der leitenden Diode 38 entspricht ^ die Diode leitend ist und die Basisspannung auf diesen Viert festhält und verhindert, daß diese Spannung noch.positiver wird. Diese Betriebsweise verhindert, da-ß die Spannung am Emitter des Transistors 12 weiter ansteigt; damit ist aber die Rückladung des Kondensators 10 beendet und in entsprechender Weise der Rückkehr-Betrieb der Schaltung.

Im folgenden werden die durch die Verwendung der Diode 38 erzielten Vorteile näher betrachtet. Der erste Vorteil besteht darin, daß diese Diode den Rückkehr-Betrieb der Schaltung beschleunigt, d.h. die Diode verkürzt die Zeitspanne zwischen der Beendigung des instabilen Zustande und dem Zeitpunkt, zu dem der Kondensator 10 vollständig aufgeladen ist. Dies ist insofern von Bedeutung, als in dem Fall, daß eine monostabile Schaltung in ihren instabilen Zustand umgeschaltet wird, bevor ihr zeitbestimmender Kondensator vollständig aufgeladen ist, die Dauer der instabilen Periode kürzer ist als im Normalfall, d.h. in dem Fall, daß der zeitbestimmende Kondensator vollständig aufgeladen ist. Von weit ' ■ · größerer Bedeutung ist noch, daß bei nicht bekannter Dauer des instabilen Zustands das Ausgangssignal der Schaltung für die meisten zeitbestimmenden Vorgänge nutzlos ist. Um diesen

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Betriebsfall zu vermeiden und die Schaltung während kurzer Zeitspannen in den instabilen Zustand überführen zu können, sind kurze Rückkehr-Perioden erwünscht. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß, Oe schneller der Transistor 12 den Kondensator 10 in einen bestimmten Ladungszustand zurückführt, desto schneller kann die Schaltung in den instabilen Zustand für eine bekannte Dauer umgeschaltet werden. In den US-Patentschriften 3 244 906, 3 191 069 und 3 188 ist gezeigt, welche Anstrengungen bisher unternommen worden sind, um kurze Rückkehrzeiten in monostabilen Schaltungen zu erzielen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine kurze Rückkehrzeit dadurch erzielt, daß die Rückladung des zeitbestimmenden Kondensators 10 auf die an der Klemme 20 vorhandene Bezugsspannung begrenzt wird. Dadurch ist es dann nicht erforderlich, den Kondensator auf die höhere, an der Klemme 28 vorhandene Speisespannung zurückzuladen, was eine wesentlich längere Zeitspanne erforderte.

Beträgt die Bezugsspannung z.B. 2/3 der Speisespannung, so erfolgt die Rückkehr der erfindungsgemäßen Schaltung in ihren Ausgangszustand dreimal schneller als es normalerweise der Pail wäre, wenn der Kondensator auf die Speisespannung aufzuladen wäre.

Ein weiterer aus der Verwendung der Diode 38 resultierender Vorteil besteht darin, daß diese Diode verhindert, daß der Transistor 12 in die Sättigung gelangt. Dies senkt ferner die Rückkehrzeit, indem der Transistor 12 schnell in den leitenden Zustand überführbar ist. Der Transistor 12 kann nicht in die Sättigung gelangen,d.h. seine Kollektor-Basis-Strecke kann nicht in Durchlaßrichtung vorgespannt werden, da die Diode 38 die positive Auslenkung der Spannung an der Basis des Transistors 12 auf den Wert der Bezugsspannung begrenzt, die unterhalb der dem Kollektor des Transistors zugeführten Speisespannung liegt.

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Bei so festgehaltener Basisspannung des Transistors 12 liegt die Spannung am Emitter dieses Transistors sehr dicht bei der an der Klemme 20 liegenden Spannung. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Durchlaß-Spannungsabfall der Diode 38 dem Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors 12 entgegen wirkt. Wenn diese Spannungsabfalle gleiche Größe besitzen, heben sie sich somit auf. Aus diesem Grund sind die Diode 38 und der Transistor 12 vorzugsweise aus demselben Halbleitermaterial hergestellt, um bei allen Betriebstemperaturen gleiche Spannungsabfalle zu erhalten.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Bezugsspannungsquelle 21 einen relativ hohen Innenwiderstand besitzen kann, was leichter zu realisieren ist als eine Spannungsquelle mit niedrigem Innenwiderstand. Der Grund, weshalb die Speisespannungsquelle 21 einen relativ hohen Innenwiderstand besitzen kann_t liegt darin, daß diese Spannungsquelle nur den geringen durch die Diode 38 fließenden Klemmstrom zu liefern braucht. Der Strom zur Aufladung des Kondensators 10 während der Rückkehrzeit wird direkt der Spannungsquelle 29 entnommen.

Nachstehend sei Fig. 2 näher betrachtet. Gemäß Fig. 2 wird der Basis eines Phasenumkehr-Transistors 54 ein Eingangssignal von einer Eingangsstufe 56 her zugeführt. Zwischen, dem Kollektor des Transistors 54 und einer Spannungsklemme 60, an welcher eine, positive Gleichspannung liegt, ist ein Widerstand 58 geschaltet. Ub.er einen Widerstand 62 ist der Emitter des Transistors 54 geerdet. ^j

Der Emitter des Transistors 54 ist ferner mit der Basis ■-· eines Umkehr-Transistors 64 verbunden, dessen Emitter geerdet ist und dessen Kollektor mit einer Ausgangsklemme 68 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 64 ist ferner mit einem Emitter 66a- öines noch einen zweiten Emitter 66b besitzenden Emitterfolger-Transistors.66 verbunden. Der Kollektor des mehrere Emitter besitzenden Transistors 66

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ist mit der Spannungsklemme 60 verbunden. Zwischen der Basis des Transistors 66 und dem Kollektor des Transistors 54 ist eine Lösch-Diode 7-0 geschaltet.

Gemäß der Erfindung liegt an dem Emitter 66b ferner eine positive Bezugsspannung, die von einer Bezugsspannungsquelle ^A geliefert wird. Damit liegt die die Basis des Transistors 66 und den Emitter 66b umfassende Halbleiterverbindung in Reihe zwischen der Basis- und der Bezugsspannung. .

Wird bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltung von der Eingangsstufe 56 der Basis des Transistors 5^ ein positives Signal zugeführt, so gelangt dieser Transistor in den leitenden Zustand. Der Emitterstrom des Transistors 5⁷I- bewirkt, daß der Transistor 64 in den leitenden Zustand gelangt, und zwar in die Sättigung. In entsprechender Weise hält die relativ niedrige Spannung am kelleKt03:· des leitenden Transistors 5^ den Transistor 66 im nichtleitenden Zustand. Damit sinkt die Spannung an der Ausgangsklemme 68 auf einen V*ert nahe WuIl Volt ab, wie sie am Kollektor des gesättigten Transistors 64 vorhanden ist.

Schaltet die Eingangsstufe um und gibt im Unterschied zu dem zuvor betrachteten Fall an die Basis des Transistors 54 ein Signal mit. der Amplitude Hull oder ein negatives Signal _7J.ab, so wird dieser Transistor in den nichtleitenden Zustand übergeführt und ebenso der Transistor 64. Die hochohmige Kollektor-Emitter-Strecke des nichtleitenden Transistors 54 ermöglicht, dal: die an der Klemme 60 vorhandene Speisespannunfs die Basis des Transistors 66 über den- Widerstand hinreichend stark positiv vorspannt, so daß der Transistor in den leitenden Zustand gelangt. Damit fließt der Emitterutrom dieses Transistors durch die an der Ausgangsklemme 68 angeschlossene Last,

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Ebenso wie in Fig. 1 beim Einschalt-Betrieb die Klemmdiode 36 eine begrenzende Wirkung bei dem dort gezeigten Transistor 12 ausgeübt hat, übt die bei der Schaltung gemäß Fig. 2 vorgesehene, durch den den Emitter 66b umfassende.' Halbleiterübergang gebildete Klemmdiode beim Einschalt-Betrieb des Transistors 66 eine begrenzende Wirkung aus. Dies· ermöglicht, daß der Transistor 66 innerhalb einer minimalen Zeitspanne in seinen eingeschwungenen Zustand gelangt. Neben dem schnellen Einschalten ergibt sich bei der in Fig.. 2 gezeigten Schaltung aus der zusätzlichen Verwendung des an d-er Bezugsspannungsquelle 74 angeschlossenen Halbleiterübergangs noch der Vorteil eines schnellen Ausschalters, da der Transistor 66 außerhalb der Sättigung betrieben wird und die Ausgangsspannung der Bezugsspeisespannung entspricht. Die

■ Ausnutzung eines zweit en Emitters des Transistors als Basis-Klemmdiode ist häufig hinsichtlich der Größe und der Herstellung wirtschaftlich. Darüber hinaus führt dies dazu, daß der Durchlaß-Spannungsabfall an der Basis/Emitter-66a-Strecke von dem an der Basis/Emitter-66"b-Strecke in wünschenswerter.Weise nur minimal abweicht.

Im folgenden sei Fig. 5 näher betrachtet. Gemäß Fig. 5 ist bei einem bipolaren Digital-Analog-Wandler eine ZENER-Diode 76 zwischen der Basis eines Transistors 78 und einer Koinzidenzschaltung geschaltet. Diese Koinzidenzschaltung enthält Dioden 80 und 82 und einen Widerstand 84, der zu einer Klemme 86a hinführt, an der eine positive Gleichspannung einer Gleichspannungsquelle 86 liegt. Der Emitter des Transistors 78 ist über einen Widerstand 88 an eine negatives Potential führende Klemme 86Td der Spannungsquelle 86 angeschlossen. Das negative Potential besitzt vorzugsweise den gleichen absoluten Wert wie das an der Klemme.86a herrschende positive Potential, d.h. beide Potentiale besitzen gleiche Größe, oedoch verschiedenes ' Vorzeichen. Der Kollektor des Transistors 78 ist über einen Widerstand 90 an die -positives Potential führende Klemme 86a der Speisespannungs quelle 86 angeschlossen.

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Wie'aus Fig. 3 ferner hervorgeht, sind die Emitter zweier unsymmetrischer Emitterfolger-Transistoren 92 und 94- gemeinsam an einer Ausgangsklemme 96 angeschlossen. • Die Basen der beiden Transistoren 92 und 94- sind gemeinsam an den Kollektor des Transistors 78 angeschlossen. Der Kollektor des npn-Transistors 92 ist an die positives Potential führende Klemme 86a der Speisespannungsquelle 86 angeschlossen. Der Kollektor des pnp-Transistors ist an der ein Potential gleicher Größe jedoch entgegengesetzten Vorzeichens führenden Klemme 86b angeschlossen.

Die gezeigte Spannungsquelle 86 gestattet ferner, an Klemmen 86c und 86d positive und negative Bezugspotentiale gleicher Größe abzunehmen. Diese Potentiale sind jedoch niedriger als die an den Klemmen 86a und 86b herrschenden Potentiale. Die Basen der Transistoren 92 und 94- sind über Klemmdioden 98 und 100 an die zuvor erwähnten, positives bzw. negatives' Bezugspotential führenden Klemmen 86c bzw. 86d angeschlossen. Die Diode 98 ist dabei so gepolt, daß der in ihrer Durchlaßrichtung fließende Strom vom gemeinsamen Anschluß am Kollektor des Transistors 78 aus betrachtet in derselben .Richtung fließt wie der bei leitendem Transistor 92 fließende Basis-Emitter-Strom. Die Diode 100 ist so gepolt, daß der in ihrer Durchlaßrichtung fließende Strom vom gemeinsamen Anschluß am Kollektor des Transistors 78 aus betrachtet in derselben Richtung fließt, wie der bei leitendem Transistor fließende Basis-Emitter-Strom.

Die gemäß i'ig. J durch die Dioden 80 und 82, die ZENER--Diode 76, den Transistor 78 und die an diese Schaltungselemente angeschlossenen Widerstände gebildete Eingangsschaltung arbeitet im wesentlichen wie ein bipolarer Schalter, der entweder ein positives oder ein negatives Potential an die Basen der beiden Transistoren 92 und 94- anlegt. Sind sämtliche den Dioden 80 und 82 zugeführten Eingangssignale positiv, so daß die "Ö^oden in Sperrichtung vorgespannt sind, so ist die ZEHER-Diode" ?6 durch die an ihr über den Widerstand 84 angelegte positive Speisespannung so vorge-

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spannt, daß sie im ZERER-Spannungsbereich "betrieben ist. Der Transistor 7ß erhält an seiner Basis eine positive Spannung, wodurch er in den leitenden Zustand gelangt. Damit verschiebt sich das Kollektorpotential zu dem negativen Potential der Speisespannung hin, das über den Widerstand 88 zugeführt wird.

Im Unterschied zu dem zuvor betrachteten Fall bewirkt ein an irgendeiner Diode 80, 82 auftretendes negatives Signal, daß die betreffende Diode leitend wird. Mit dem Leitendwerden einer der Dioden 80, 82 sinkt die Spannung an der L Kathode der ZENER-Diode 76 unter den Wert der ZENER-Sρannung. Demgemäß erhält der Transistor 78 dann im wesentlichen kein Basis-Eingangssignal, wodurch er in den nichtleitenden Zustand gelangt. Damit steigt das Potential an seinem Kollektor auf das durch den Widerstand 90 zugeführte positive Potential der Speisespannungsquelle an.

Mit Auftreten des positiven Potentials am Kollektor des Transistors 78 und Auftreten positiver Signale an allen Diodeneingängen ist der Transistor 94- im nichtleitenden und der Transistor 92 im leitenden Zustand. Die Diode 98 begrenzt die Auslenkung der Spannung an der Basis dos Transistors 92 auf den Wert der an der Spannungsklemme 86c liegenden positiven Bezugsspannung. Demgemäß ist die von der Klemme 96 abnehmabre Ausgangsspannung in zuverlässiger Weise auf einem Wert festgehalten, der im wesentlichen dem Wert der positiven Bezugsspannung entspricht. Insbesondere wird die Ausgangespannung auf einem Wert festgehalten, der sich von der positiven Bezugsspannung um die Differenz des · Durchlaß-Spannungsabfalles der Diode 98 und des Durchlaß-Spannungsabfalles der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 92 unterscheidet. Wie oben bereits erwähnt, sind diese inneren Spannungsabfälle vorzugsweise von gleicher Größe, so daß die Ausgangsspannung im wesentlichen gleich der positiven Bezugsspannung ist. Wie oben in Verbindung mit Fig. 1 bereits erläutert, zieht die an der Ausgangs-"klemme angeschlossene Last ihren Strom aus der an der

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Spannungsklemme 86a angeschlossenen Spannungsquelle und nicht aus der an der Bezugsspannungs-Klemme angeschlossenen Bezugspannungsquelle, obwohl die an der 'Klemme 66c auftretende Bezugsspannung die Amplitude der Ausgangsspannung bestimmt.

In entsprechender Weise wird in dem Pail, daß einer oder mehreren Dioden der Dioden 80, S2 ein negatives Eingangssignal zugeführt wird, die Kollektorspannung des Transistors 78 negativ. Dadurch gelangt der Transistor 92 in den nichtleitenden Zustand und der Transistor 9^Ll in den leitenden Zustand. Die Klemmdiode 100 ist dann wirksam und erzwingt, daß der Transistor 94- in den leitenden Zustand gelangt, ohne dabei aber in die Sättigung zu gelangen, und zwar bei einer Spannung, bei der die Emitterspannung dieses Transistors und damit die Ausgangsspannung an der Klemme nahezu gleich der an der Spannungsklemirie 86d vorhandenen negativen Bezugsspannung ist. Auch hier neigen die Durchlaßspannungsabfälle der Klemmdiode 100 und der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 94- dazu, sich aufzuheben.

Die in -l±'ig. 3 gezeigte Schaltung veranschaulicht somit die Anwendung der Erfindung bei einer Schaltungsanordnung, die relativ genaue bipolare Ausgangsspannungen bei hochohmigen Bezugsspannungsquellen abgibt. Darüber hinaus zeichnet sich die Schaltung durch einen schnellen Schaltbetrieb aus, und die Ausgangsstufen gelangen nicht in die Sättigung.

Aus vorstehendem dürfte ersichtlich geworden sein, daß die oben angegebene, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wirksam gelöst worden ist» Abschließend sei gedoch noch bemerkt, daß die Erfindung auf die zuvor beschriebenen Ausführungsboispiele nicht beschränkt ist, sondern ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken noch modifiziert werden kann.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Elektronische Anordnung, insbesondere Schaltanordnung, mit einem Transistor, dessen Basis zur Aufnahme eines Eingangs-Steuersignales dient, an dessen Kollektor eine Speisespannung liegt und dessen Emitter einen Ausgangsstrom an eine elektrische Belastung abzugeben vermag, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (30 in Fig. 1; 74 in Fig. 2; 86 in Ii¹Ig, . 3) vorgesehen sind, die eine Bezugsspannung abgeben, deren

_k · Wert geringer ist als der der Speisespannung, und daß an die die Bezugsspannung abgebenden Einrichtungen (30 in Fig. 1; 74 in. Fig. 2; 86 in Fig. 5) und an die Basis, des Transistors (12 in Fig. 1; 66 in Fig. 2; 92, 94 in Fig. 3) eine Klemmschaltung (38 in Fig.1; 66bin Fig. 2; 98, 100 in Fig. 3) derart angeschlossen ist, daß die relative Spannung an der Basis des Transistors (12 in Fig. 1; 66 in Fig. 2; 92, 94- in Fig. 3) auf einen dem -Wert der Bezugsspannung .entsprechenden Wert begrenzt wird. .

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisspannung des Transistors (12 in Fig. 1; 66 in Fig. 2; 92,94 in Fig. 3) bei einer solchen Polarität begrenzt wird, daß die Basis-Emitter-Strecke des Transistors (12 in Fig. 1; 66 in Fig. 2; 92, 94 in Fig. 3) in Durchlaßrichtung vorgespannt ist.

3. Anordnung_nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichdj_g -

net, daß/Klemmschaltung (38 in Fig. 1; 66b in Fig. 2; 98, 100 in Fig. 3) einen Halbleiterübergang, insbesondere den einer Diode, umfaßt, der so gepolt ist, daß der in seiner Durchlaßrichtung fließende Strom vom gemeinsamen Verbindungspunkt mit der Basis des Transistors (12 in Fig.1; 66 in Fig. 2; 92, 94 in Fig. 3) aus betrachtet in der gleichen Richtung fließt

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wie der bei leitendem Transistor (12 in Fig. 1; 66 in Pig. 2; 92, 94 in.!ig. 3) fließende Basis-Emitter-Strom.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter-Übergang und der Transistor (12 in Fig. 1; 66 in Fig. 2; 92, 94 in *^lig. 3) so angeordnet sind, daß der Durchlaß-Spannungsabfall des Halbleiter-Übergangs nahezu gleich dem bei leitendem Transistor (12 in I¹Ig. 1; 66 in Fig. 2; 92, 94 in Fig. 3) vorhandenen Basis-Emitter-Spannungsabfall über zumindest einen ausgewählten Arbeitstemperaturbereich ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Transistor (12 in Fig. 1; 66 in Fig. 2; 92, 94 in Fig. 3) eine Eingangsstufe (40 in Fig. 1; 56 in Fig. 2; 80, 82, 84 in Fig. 3) vorgeschaltet ist, die auf einer Ausgangsleitung eine erste, den Transistor (12 in Fig. 1; 66 in Fig. 2; 92, 94 in Fig. 3) in den nichtleitenden Zustand steuernde Eingangsspannung oßer eine zweite, den Transistor (12 in Fig. 1; 66 in Fig. 2; 9, 94 •in Fig. 3) in den leitenden Zustand steuernde Eingangsspannung abgibt.

909823/1063

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