-
Schaltungsanordnung zur Leitungsverstärkung von Impulsen, insbesondere
für elektromagnetisch gesteuerte Einrichtungen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zur Leistungsverstärkung von Impulsen, insbesondere für elektromagnetisch gesteuerte
Einrichtungen, mit einem Transistor als Verstärkerelement. Derartige Schaltungsanordnungen
werden für datenverarbeitende Anlagen, z.B. zum Steuern und Überwachen von Eisenbahnsicherungseinrichtungen
in Stellwerken oder für Rechenanlagen von Kernreaktoren, benötigt. Alle diese Anlagen
müssen nach erfolgter Datenverarbeitung entsprechend ihrer Aufgabe mit Hilfe von
Steuerbefehlen Vorgänge auslösen, z.B.
-
das Ausführen eines Stellvorganges oder das Drucken von Rechenergebnissen.
Außerdem muß bei derartigen Einrichtungen vielfach sichergestellt sein, daß bei
einem Defekt des Verstärkerelementes oder eines anderen Bauteiles keine falsche
bzw. nichtgewollte Information ausgegeben wird. Erfahrungsgemäß reicht jedoch der
Leistungspegel,mit welchem die datenverarbeitenden Anlagen ihre Steuerbefehle ausgeben,
vielfach nicht aus, weil zum Betätigen von Relais, Schützen oder dergleichen ein
wesentlich höherer Leistungspegel erforderlich ist.
-
Aus der Deutschen Patentschrift Nr. 1 246 805 ist bereits eine Schaltungsanordnung
zur Leistungsverstärkung von Impulsen bekannt, bei der jedoch aus elektrischen und
sicherheitetechnischen Gründen ein Transformator vorgesehen werden muß.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzugeben,
die unter Berücksichtigung von Sicherheitsbedingungen ohne den genannten Transformator
auskommt und damit weniger aufwendig wird und außerdem einen geringeren Platzbedarf
erfordert.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in Reihe mit
der Schaltstrecke des Transistors ein Rc.ndensator und eine Diode geschaltet sind
und parallel zu den beiden passiven Elementen ein Bauelement vorgesehen ist, das
einerseits beim Aufladevorgang des Kondensators keinen Kurzschluß bildet und andererseits
das Entladen des Kondensators gestattet.
-
Parallel zu den beiden passiven Elementen kann beispielsweise ein
ohmscher Widerstand geschaltet werden, dessen Wert unterhalb desjenigen der elektromagnetisch
gesteuerten Einrichtung liegt.
-
Eine derartige Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß bei jeglicher
Störung eines der Bauelemente die nachgeschaltete elektromagnetisch gesteuerte Sinrichtung
auf jeden Fall nicht angeschaltet wird oder angeschaltet bleibt. Außerdem erfordert
die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nur einen sehr geringen Aufwand und arbeitet
in einem großen Frequenzbereich, so daß eine einmal dimensionierte Schaltung für
die verschiedensten Impulefolgefrequenzen verwendet werden kann.
-
Für manche Anwendungsfälle ist es von Vorteil, wenn eine Schaltungsanordnung
zur Ileistungsverstärkung zur Verfügung steht, die einen guten Wirkungsgrad hat.
Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung wird diesem Wunsch gerecht und ist
dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement, das den beiden passiven Elementen parallel
geschaltet wird, ein Transistor ist, dessen Schaltstrecke parallel zu den beiden
passiven Elementen liegt und dessen Basiselektrode einerseits über einen Widerstand
mit der Steuerpotential führenden Elektrode des Kondensators und andererseits über
eine Diode mit der anderen Elektrode des Kondensators verbunden ist.
-
Diese Schaltungsausfuhrung hat bei sonst gleicher Bemessung einen
geringen Innenwiderstand.
-
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung
näher erläutert. Die Figuren-zeigen im einzelnen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung
zur Beistungeverstärkung von Impulsen, bei der im Entladestromkrei.s des Kondensators
ein Widerstand vorgesehen ist und Fig. 2 eine Schaltungsanordnung, bei der im Entladestromkreie
des Kondensators die Schaltstrecke eines Transistors vorgesehen ist.
-
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 besteht aus einem Transistor T1,
dessen Kollektor-Elektrode über einen Kondensator Cl sowie eine Diode D1 mit dem
Pluspol einer Gleichspannungsquelle verbunden ist. Die Emitterelektrode liegt auf
Null-Potential. Parallel zu den beiden passiven Elementen Cl und D1 ist ein Bauelement
R0 geschaltet, das einerseits beim Aufladevorgang des Kondensators Cl keinen Kurzschluß
bildet und das andererseits das Entladen des Kondensators Cl gestattet. Bei der
vorliegenden Ausfixhrungsform ist ein ohmscher Widerstand R1 parallel zu den beiden
passiven Elementen geschaltet. Als~Last dieser- Leistungsstufe ist ein Relais RL7
vorgesehen. Der Wert des Widerstandes R1 wird in der Regel so gewählt, daß er wesentlich
niedriger als derjenige des Relais RLt ist.
-
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist folgende.
-
Solange keine Impulse an den Eingangsklemmen 1 und 2 des Transistors
T1 vorhanden sind, ist dessen Schaltstrecke hochohmig. Wenn weiterhin vorausgesetzt
wird, daß der Kondensator Cl keine Ladung hat, fließt in der gesamten Schaltungsanordnung
kein Strom. Sobald jedoch der Transistor T1 durch einen Impuls angesteuert wird,
fließt über dessen dann niederohmige Schaltstrecke sowie über die Diode D1 Ladestrom
für den Kondensator Cl,' der hierdurch in der angegebenen Polaritit aufgeladen wird
Da der Widerstand der Diode D1 gegenüber demjenigen des Relais RLl für den Aufladevorgang
des
Kondensators Cl wesentlich geringer ist, trägt der Strom über das Relais RLl beim
Auf ladevorgang nur wenig bei. Pür den Auflade-vorgang ist es jedoch wesentlich,
daß der Wert des Widerstandes Rl nicht zu klein ist, damit d-er über diesen Widerstand
fließende Strom beim Aufladevorgang möglichst klein gegenüber demjenigen bleibt,
der über die Diode Dl fließt. Das hat den Vorteil, daß der jiber den Widerstand
R1 fließende Strom nur unerheblich zur Erwärmung des Transistors T1 beiträgt und
der Kondensator bei den nur kurz andauernden Impulsen genügend Ladung erhält.
-
Nach dem Aufhören des Impulses wird der Transistor T1 wieder nichtleitend,
so daß der Aufladevorgang des Kondensators C1 beendet ist. Beim Entladevorgang speist
der Kondensator Cl das Relais RLl über den Widerstand R1. Je kleiner der Wert des
Widerstandes R1 gewählt werden konnte, umso besser ist der Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung
beim Entladevorgang, weil dann wenig Energie am Widerstand R1 in Wärme umgesetzt
wird. Wie jedoch oben bereits erläutert wurde, kann der Wert des Widerstandes R1
nicht beliebig klein gemacht werden, also beispielsweise gegen Null gehen, weil
sonst keine Aufladung des Kondensators C1 möglich ist.
-
Wenn die elektromagnetisch gesteuerte Einrichtung, also das Relais
RL1, eine Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung von Impulsen mit geringerem
Innenwiderstand erford-ert, ist eine Ausführungsform nach Fig. 2 vorteilhafter-.
Hierbei besteht das parallel zu den beiden passiven Elementen C1 und D1 geschaltete
Element RO aus einem weiteren Transistor T2, dessen Schaltstrecke anstelle des ohmschen
Widerstandes R1 parallel zu dem Kondensator Cl und der Diode Dl geschaltet ist.
Die Basiselektrode dieses Transistors T2 ist über einen Widerstand R2 mit der Steuerpotential
führenden Elektrode des Kondensators C1 verbunden. Bei Verwendung eines npn -Transistors
ist positives Potential steuerwirksam. Andererseits ist die Basiselektrode über
eine weitere Diode D2 mit dem anderen Anschluß des Kondensators C1 verbunden.
-
Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung entspricht im wesentlichen
derjenigen nach Fig. 1. Aufgeladen wird der Kondensator C1 bei einem an der Steuerstrecke
des Transistors T1 vorhandenen Impuls über die Dioden Dl und D2 sowie die Schaltstrecke
des Transistors 11. Während ,dieser Zeit, die kurz ist im Verhältnis zu dem Zeitraum,
der zwischen zwei Impulsen liegt, bleibt der Transistor T2 gesperrt, weil dessen
Basiselektrode über den durchgeschalteten Transistor T1 auf Null-Potential liegt.
Nach dem Aufhören des zu verstärkenden Impulses ist die Schalt strecke des Transistors
T1 h-ochohmig, so daß die Basiselektrode des Transistors T2 einerseits durch den
Transistor Tl und andererseits durch die Diode D2 vom Null-Potential abgetrennt
iEt. Der durch den Widerstand R2 vorgegebene Basisstrom steuert den Transistor T2
leitend, so daß sich der Kondensator C1 über das'Relais RL1 entladen kann. Die Energie
des Kondensators Cl reicht aus, das Relais RLl bis zum Abklingen des nächstfolgenden
Impulses erregt zu halten.
-
Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die Schaltungsanordnung nach
Fig. 2 einen wesentlich besseren Wirkungsgrad als die Schaltungsanordnung nach Fig.
1 hat. Bei beiden Schaltungen ist sichergestellt, daß das Relais RLl bei einem Durchschlag
des Transistors T1 nicht angeschaltet bleibt oder wird.
-
Dasselbe gilt bei einem Durchschlag des Transistors T2.
-
Entsprechende Betrachtungen können auf die übrigen Bauteile ausgedehnt
werden; alle diese Fehler führen zum Abfallen des Relais RL1.
-
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeiepiele
beschränkt. Vielmehr können auch pnp -.Transistoren zur Anwendung kommen und andere
elektromagnetisch gesteuerte Einrichtungen als Last vorgesehen werden. Esi,st auch
denkbar, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Ansohalten Von Signallampen
zu verwenden.
-
3 Patentansprüche 2 Figuren