DE19527175C1 - Verfahren und Vorrichtung zum polgerechten Erkennen und Umschalten einer Endstufe - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum polgerechten Erkennen und Umschalten einer Endstufe und ist insbesondere geeignet zur Anwen­ dung bei Näherungs- oder Positionsschaltern- und -senso­ ren, die üblicherweise einen gegen Pluspol oder gegen Minuspol schaltenden Ausgang aufweisen, nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3.

Die Schaltfunktionen solcher Positionssensoren können beispielsweise so ausgelegt sein, daß (im betätigten Zustand) die Auslösung eines Schalters bewirkt (Schlie­ ßer) oder eine Schaltfunktion aufgehohen wird (Öffner), wobei es dem jeweiligen Anwender freigestellt ist, seine ausgangsseitige weiterführende Schaltung entweder vom Ausgang des Positionssensors gegen Pluspol oder gegen Minuspol (Masse) anzuschließen. Beide Verdrahtungen sind möglich, ohne daß Eingriffe im Bereich des Positions­ sensors und dessen Schaltung (z. B. Schaltfunktion-Programmierung wie bei bekannten Gegentaktausgangsstufen) erforderlich sind. Demnach weist ein solcher Positions­ sensor oder Näherungsschalter auch üblicherweise drei Ausgangsanschlüsse auf und verfügt über zwei Endstufen-Schaltungsteile, die auch als plusschaltender Treiber bzw. minusschaltender Treiber bezeichnet werden können.

Bekannte Ausführungsformen solcher Universalendstufen sind beispielsweise beschrieben in der EP 0 396 695 B1, dem deutschen Patent DE 39 05 163 C2 bzw. der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 05 385 A1. Sämtliche bekannten Schaltungen verfügen ausgangsseitig über jeweils zwei alternativ genutzte Lastschalter (beispielsweise transi­ storisiert pnp-EIN bzw. npn-EIN) mit insofern drei verfügbaren herausgeführen Anschlußklemmen und eine Abfrageeinrichtung, die bei Inbetriebnahme des Näherungs­ schalters abfragt, zwischen welchem Paar von Ausgangs­ klemmen oder -anschlüssen die zu schaltende Last vom Anwender angeschlossen worden ist.

Problematisch ist allerdings bei allen diesen bekannten Universalendstufen auch der Umstand, daß die Abfrageein­ richtung - verständlicherweise um die einmal erfaßte polgerechte Anschaltung der fast für den dauernden Betrieb sicherzustellen - ein und nur ein Speicherelement oder ein Flip-Flop enthält, das dann notwendigerweise so arbeitet, daß durch eine Verzögerungseinrichtung beim anfänglichen Einschalten die Endstufe zunächst für einen vorgegebenen Initialisierungszeitraum gesperrt wird, so daß Zeit zur Verfügung steht, und, noch wichtiger, es möglich ist, die Art der Lastanschaltung abzufragen. Die Abfrage führt zum Setzen eines Speicherelements, durch welche der jeweils zutreffende, also der Lastlage entsprechende Endstufenteil eingeschaltet wird. Diese durch Speicherung festgehaltene Programmierung bleibt solange aufrechterhalten, bis der mit einer solcher Endstufe versehene Näherungsschalter wieder außer Betrieb genommen, d. h. abgeschaltet wird.

Bei der EP 0 396 695 B1 erfolgt eine automatische Lasterkennung während einer Einschaltimpulsunterdrückung des Näherungsschalters in der Zeit der Aufstartphase, wodurch ein Zeitfenster zur Verfügung gestellt wird, welches es erlaubt, mit Hilfe eines Indikatorstroms oder einer Spannung die Last zu bestimmen. Das Resultat, also der eine oder der andere Zustand, wird in einer Speicher­ schaltung, die als Flip-Flop ausgebildet sein kann, gespeichert und die Stromrichtung durch die Last entweder in der einen oder in der anderen Richtung freigegeben, wodurch auch sichergestellt wird, daß nicht beide Treiber gleichzeitig eingeschaltet sind. Werden, beispielsweise durch Austausch einer Steuerungskarte in der anderen Richtung schaltende Sensoren benötigt, dann brauchen zwar die Geräte nicht mehr ausgewechselt zu werden; sie lassen sich jedoch nur durch Einschalten der Spannung nach vorhergehendem Ausschalten entsprechend neu konditionie­ ren und so dem aktuellen Zustand anpassen. Eventuell hierbei auftretende Bedienungsfehler, beispielsweise auch nur durch Ändern der Lastlage im eingeschalteten bzw. durch hochliegendes Eingangssignal aktivierten Zustand des Sensors werden nicht aufgefangen.

In gleicher Weise wird bei der Schalteranordnung nach dem deutschen Patent DE 39 05 163 C2, die zusätzlich zu einem low-aktiven und einem high-aktiven Schaltausgang auch noch einen Komplementärschaltausgang aufweist, beim Anlegen der Versorgungsspannung mittels einer Steuerlogik und einem Kondensator erst zu einem nachfolgenden Zeitpunkt eine Fühleinrichtung aktiviert, die das Potential der Ausgangsklemme detektiert, wobei für die Realisierung eines Komplementärbetriebs hochohmige Ausgangswiderstände eines Spannungsteilers vorgesehen sind, deren Widerstandswert ein Maß für die maximal detektierbare Lastimpedanz einer Ausgangsklemme ist. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit wird der detektierte Betriebsmode in einen Speicherbereich eingeschrieben, wobei der so automatisch gewählte Betriebsmode solange erhalten bleibt, wie die Versorgungsspannung anliegt. Die automatische Betriebsmodenauswahl wiederholt sich bei jeder neuen Inbetriebnahme, nämlich Anlegen der Ver­ sorgungsspannung an das Gerät. Daher ist es auch bei dieser bekannten Schaltung erforderlich, bei einer Änderung der Lastlage zunächst den Schalter von seiner Versorgungsspannung abzuklemmen, um die automatische Betriebsmodeauswahl zu ermöglichen.

Bei den weiter vorn genannten Veröffentlichungen (EP 0 396 695 B1, DE 39 05 163 C2, DE 43 05 385 A1) ist es daher nicht ausgeschlossen, daß eine während der Bereit­ schaftsverzögerung auftretende Störung im Lastkreis zu einer falschen Programmierung des Schalters führen kann, was insofern problematisch ist, als hierdurch eine EMV-Sicherheit (EMV = Elektromagnetische Verträglichkeit), etwa gegenüber sogenannten BURST-Impulsen nicht immer gegeben ist, weil ein einziger Impuls auf der Ausgangs­ leitung eine Last vortäuschen kann, die abgespeichert die falsche Lastlage zur Folge hat.

Im Gegensatz hierzu liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Universalendstufe der eingangs genannten Art mit zwei Endstufen-Schaltungs­ teilen, nämlich einem plusschaltenden Treiber und einem minusschaltenden Treiber bei automatischer Lastlageerken­ nung so auszubilden, daß auch im ständig eingeschalteten Zustand, ggf. sogar ergänzt durch ein hochliegendes Eingangssignal, auf eine von außen an das Gerät her­ angetragene Lastlagenänderung sofort reagiert werden kann mit entsprechender Betriebsmodeumschaltung ohne Abklemmen oder sonstige Manipulationen des Benutzers. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß unmittelbar beispielsweise nach Auftreten von BURST-Impulsen die Schaltung wieder in die richtige Lage gebracht wird.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 und hat den Vorteil einer ständigen Reaktionsbereitschaft auf Lastlagen­ änderung, insbesondere auch im einschalteten Zustand, was Im übrigen den Verzicht auf eine insofern dauerhafte Speicherung eines einmal erfaßten Betriebsmodus erforder­ lich macht.

Dabei ist ferner vorteilhaft, daß trotzdem die automati­ sche Lastlagenerkennung unabhängig von der Größe der eingeschalteten Last, also unabhängig von benutzerseiti­ gen Vorgaben stets möglich ist. Tatsächlich sind bekannte Lösungen ohne eine Bereitschaftsverzögerung von mehreren ms funktionsunfähig. Während dieser Zeit zeigen sie einen undefinierten, hochohmigen, störungsempfindlichen Ausgang, der, wie schon erwähnt, zur Abspeicherung von Fehlinformationen aufgrund von Störungen neigt. Dadurch, daß die vorliegende Schaltung keine Verzögerung benötigt, ist sie praktisch störunabhängig und geht unmittelbar nach Anlegen der Versorgungsspannung in einen definier­ ten, niederohmigen Zustand.

Die zur Realisierung bevorzugt verwendete Technologie ermöglicht neben hoher Integrierbarkeit die Definition stabiler Arbeitspunkte der beiden Endstufen-Schaltungs­ teile, was wiederum die Definition genauer, relativ enger Detektionsfenster auf der ausgangsseitigen Spannungsachse zwischen den Versorgungsspannungsanschlüssen (+U_B und -U_B bzw. Masse) und dem gemeinsamen Ausgangsanschluß von plusschaltendem und minusschaltendem Treiber möglich macht.

Weitere Vorteile umfassen eine verpolsichere Schaltung, wobei mit kleinsten Restspannungen und - in der inte­ grierten Realisationsform - mit sehr niedrigen Basis- bzw. Querströmen im Chip gearbeitet wird, obwohl gerade bei solchen universell für Näherungsschaltern einsetz­ baren, eine polgerechte Anschaltung ermöglichenden Universalendstufen zum Teil beträchtliche Ströme auf­ treten können.

Ein besonderer Vorteil bei vorliegender Erfindung liegt auch darin, daß trotz des Vorhandenseins einer chip­ externen Verpolschutzdiode die Restspannung über dem aktivierten Endstufenteil vergleichsweise sehr gering ist und in etwa zwei Diodendurchlaßspannungen nicht über­ schreitet. Dies ist auch auf die spezielle Plazierung der Diode zurückzuführen.

Als weitere Vorteile speziell bei der integrierten Ausführungsform ergibt sich eine beträchtliche Reduzie­ rung der Stromaufnahme des IC, da für die plusschaltende Ausführung des Treibers keine pnp-Transistoren und für die minusschaltende Ausführungsform des Treibers keine npn-Transistoren verwendet werden, wobei als weiterer Gesichtspunkt die Variante hinzukommt, daß der β-Faktor des plusschaltenden Treibers sehr hoch liegt, während der β-Faktor des minusschaltenden Treibers durchaus niedrig liegen kann, deshalb, weil hier im Gegensatz zum plus­ schaltenden Treiber der Basisstrom nicht als Verlustquer­ strom im IC auftritt, sondern Teil des Laststroms ist.

Zusammengefaßt ergeben sich daher durch die erfindungs­ gemäße Lösung die folgenden Vorteile:

• 1. Es handelt sich um eine kontinuierliche steti­ ge Lastlageerkennung durch kontinuierliche Messung, so daß
• - eine Lastumklemmung oder Laständerung im Betrieb möglich ist;
• - die nicht nur während POR wirksam ist;
• - infolge Verwendung einer sofort reak­ tionsbereiten Logikschaltung sind keine Speicherelemente erforderlich und
• - es ergibt sich eine unmittelbare Antwort bei jeder Lastlage-Änderung.
• 2. Die Erfindung ermöglicht eine stromsparsame IC-Lösung, mit
• - gegen hochliegendes Potential schaltendem Endstufenteil mit einer npn-Konfiguration (mit hohem β-Verstärkungsfaktor und sehr geringem Basisstrom I_B als IC-Querstrom, und mit
• - einem gegen niederem Potential schalten­ den Endstufenteil mit pnp-Konfiguration, wobei der β-Verstärkungsfaktor gering sein kann, ein entsprechend hoher Basis­ strom I_B sich aber als Anteil des Last­ stroms abbildet.
• 3. Es werden keine Hilfsgrößen (Spannung, Strom) generiert bzw. detektiert.
• 4. Es sind keine zusätzlichen Schaltungen für die Erzeugung des Indikationsstroms oder Hilfs­ spannungen notwendig, also
• - keine Stromquellen oder
• - Spannungsteiler mit hochohmigen Wider­ ständen, die in der IC-Technologie auf­ wendig und bei Verpolung problematisch sind.
• 5. Die Schaltung sichert insgesamt eine bessere Störfestigkeit, da sie selbsttätig nach einer Störung wieder den richtigen Zustand annimmt, ohne eine sonst notwendige neue Initialisie­ rung, wobei schließlich
• 6. eine verpolsichere Lösung ohne großen Aufwand an externen Bauelementen erzielt wird bei
• 7. kleinen Restspannungen (U_DP, U_DM < 2U_BE).

Weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen nieder­ gelegt.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels zur Durchführung des Verfahrens anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein das Funktionsprinzip der Erfindung ver­ deutlichendes Blockschaltbild des grundsätzli­ chen Aufbaus, wobei die

Fig. 2a, 2b und 2c die sich jeweils ergebenden Funk­ tionsweisen auf der auch die Ar­ beitspunkte des plusschaltenden bzw. minusschaltenden Treibers aufweisen­ den Spannungsachse zwischen den Versorgungsspannungen angeben und

Fig. 3 ein detaillierteres Ausführungsbeispiel der Erfindung als bevorzugte Realisierungsform zeigt;

Fig. 4 zeigt einander gegenübergestellte Spannungs­ verläufe an den Eingängen eines Hauptkompara­ tors für die Lastlagenerkennung über der Zeit.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, bei einem Universalschalter, speziell Näherungsschalter und dgl., ein polgerechtes Umschalten zwischen zwei Endstufen-Schaltungsteilen auch im eingeschalteten und aktivierten Zustand je nach sich ändernder Lastlage durch ständiges Beobachten der Ausgangsspannungsachse zwischen den Versorgungsspannungen zu ermöglichen, indem außerhalb der durch die Durchlaßspannungen der Schaltungsteile definierten Arbeitspunkte relativ enge Detektionsfenster definiert werden, die bei einer Lastlageänderung le­ diglich kurzzeitig durchlaufen werden, wodurch sich zur Umschaltung ausnutzbare Signaländerungen ergeben.

Die Blockbilddarstellung der Fig. 1 zeigt die Endstufe 10 eines Universalschalters mit zwei Endstufenschaltungs­ teilen, und zwar einem plusschaltenden Treiber PST und einem minusschaltenden Treiber MST. Wie üblich, sind die Ausgänge A1 und A2 der beiden Treiber zum Ausgang A zusammengefaßt, der gleichzeitig die eine (mittlere) Anschlußklemme K1 bildet, wobei die beiden anderen Anschlußklemmen K2 und K2′ gebildet sind bzw. identisch sind mit den Versorgungsspannungsanschlüssen +U_B und -U_B bzw. M (= Masse) einer Versorgungsspannungsquelle E_B für die Schaltung.

Der Eingangsanschluß ist mit E bezeichnet und kann das Ausgangssignal einer beliebigen Vorschaltung zugeführt erhalten, wobei, wie eingangs schon erwähnt, die Schal­ tung bevorzugt als Endstufe für Näherungsschalter und dgl. eingesetzt werden kann. Das Eingangssignal nimmt daher üblicherweise lediglich zwei Zustände ein, nämlich low-liegend (kein Signal) oder hochliegend (der Nähe­ rungsschalter hat angesprochen), wobei ein nachgeschalte­ ter Eingangskomparator EK für ein sauberes Schaltsignal sorgt.

Es ist ferner eine Lastlage-Detektionsstufe LLDS vor­ gesehen, die mit dem Ausgangsanschluß A der beiden Treiber PST und MST verbunden ist bzw. die dort auf­ tretenden Spannungswerte abtastet und je nach Ergebnis, auf welches unten anhand der Darstellung der Spannungs­ verläufe der Fig. 2a bis 2c noch eingegangen wird, entweder durch Zuführung eines entsprechenden Ansteuer­ stromes I_p den plusschaltenden Treiber PST oder durch Zuführung eines Stroms I_m den minusschaltenden Treiber MST polgerecht aktiviert, so daß, je nachdem, ob sich die Last als Last RL zwischen Versorgungsspannung U_B und dem Ausgang A (an den Klemmen K1 und K2) oder zwischen dem Ausgang A und dem Masseanschluß M (zwischen den Klemmen K1 und K2′) als RL* befindet, der minusschaltende Treiber MST (für Last RL) oder der plusschaltende Treibers PST (für Last RL*) aktiviert ist.

Die Lastlage-Detektionsstufe LLDS ist so ausgebildet, Naß von ihr Signale auch vorübergehender (transienter) Natur in relativ eng definierten Detektionsfensterbereichen der Spannungsachse zwischen den Klemmen K2 und K2′ bzw. Masse und Versorgungsspannung U_B erfaßt und zur Aktivierung des jeweils polgerechten Ausgangstreibers benutzt werden.

Entsprechend Fig. 2 im Diagramm a) ist ein erstes Detektionsfenster D1 definiert auf der- Spannungsachse zwischen Null und einer Schalt- oder Schwellenspannung U_sch2 und ein zweites Detektionsfenster D2, welches sich sinngemäß von der vollen Versorgungsspannung U_B bis zu einem Schalt- bzw. Schwellenspannungswert U_B - U_sch1 (von oben) erstreckt.

Dabei zeigt der Diagrammverlauf a) den eher trivialen Fall, daß die Endstufe 10 zwar an Spannungsversorgung anliegt, jedoch kein Eingangssignal vorhanden ist, so daß allein schon wegen Fehlen dieses Eingangssignals keiner der Ausgangstreiber PST oder MST durchgeschaltet hat. Dennoch ist es natürlich auch in diesem Fall möglich, obwohl von weniger Interesse, die ursprünglich mit ihrem einen, insofern freien Anschluß an Masse bzw. der Klemme K2′ liegende Last RL* auf die Klemme K2, also nach Versorgungsspannung U_B umzuklemmen. Im Ausgangszustand (Last RL* auf Masse) befindet sich das Potential der Klemme K1 (bei sperrenden Treibern PST und MST) praktisch ebenfalls auf Massepotential, also annähernd 0 Volt, so daß sich das von der Lastlage-Detektionsstufe abgefragte Ausgangssignal innerhalb des ersten Fensters D1 befindet, was bedeutet, daß hierdurch der plusschaltende Treiber PST zur Aktivierung vorbereitet ist und die Lastlage-Detektionsstufe lediglich noch auf das bisher fehlende Eingangssignal wartet, um den plusschaltenden Treiber PST zu aktivieren. Wird jetzt die Last als Last RL nach U_B umgeklemmt, dann verlagert sich das von der Lastlage-Detektionsstufe LLDS erfaßte Ausgangssignal in das zweite Detektionsfenster D2, so daß nunmehr von der Lastlage-Detektionsstufe LLDS der minusschaltende Treiber MST zur Aktivierung vorbereitet ist.

Die beiden Spannungsdiagrammverläufe b) und c) der Fig. 2 zeigen die jeweils sich ergebenden Schaltzustände bei hochliegendem Eingangssignal und an Versorgungsspannung liegender Schaltung, also im voll aktivierten Zustand.

Bei dem Diagramm b) wird davon ausgegangen, daß die Last als RL* ursprünglich auf Masse M liegt, also der plus­ schaltende Treiber PST aufgrund der Zuführung eines entsprechenden Aktivierungsstroms Ip von der Lastlage-Detektionsstufe her aktiviert ist, also durchgeschaltet hat, so daß sich am Ausgang A als Arbeitspunkt ein Potential UB-UDP (Durchlaßspannung des plusschaltenden Treibers) eingestellt hat, der - praktisch unabhängig von dem Lastwert - so eingestellt ist und dabei stationär verbleibt, daß er sicher außerhalb des oberen Detektions­ fensters D2 liegt, dem er näher kommt, und natürlich außerhalb des unteren Detektionsfensters D1.

Wird jetzt die Last zum positiven Versorgungsanschluß +U_B entsprechend Klemme K2 umgeklemmt, dann ergibt sich notwendigerweise an dem von der Lastlage-Detektionsstufe LLDS detektiertem Ausgang A ein Spannungszustand, bei dem A das Potential -der Versorgungsspannung U_B bzw. nahezu dieses Potential annimmt, also mit Sicherheit jedenfalls kurzfristig das Detektionsfenster D2 durchläuft. Um nämlich die Last RL* nach U_B umzuklemmen, wird der Anschluß der Last an der Klemme K2′ gelöst und mit der Klemme K2 verbunden, was problemlos möglich ist, da sich hierdurch bei angenommen weiterleitend gehaltenem plus schaltenden Treiber PST lediglich ein in sich geschlossener Kreis ohne Stromfluß ergibt, wie ohne weiteres einzusehen, so daß an Klemme K1 notwendigerweise Versorgungsspannung U_B und daher innerhalb des Detek­ tionsfensters D2 liegend auftritt. Dies veranlaßt die Lastlage-Detektionsstufe zur Umschaltung bzw. Aktivierung des minusschaltenden Treibers MST, beispielsweise durch entsprechende Zuführung eines Aktivierungs- oder Basis­ stroms Im, und durch den nunmehr aktivierten Treiber MST wird die Spannung am Ausgang A auf den Arbeitspunkt UDM des minusschaltenden Treibers, nämlich auf seine Durch­ laßspannung herabgezogen. Die detektierte Spannung am Ausgang A folgt also dem Pfeilverlauf I im Diagramm b), passiert kurzfristig das Detektionsfenster D2 und nimmt den neuen Arbeitspunkt UDM auf der Spannungsachse ein, ohne dem anderen Detektionsfenster D1 zu nahe zu kommen.

Befindet sich andererseits entsprechend dem Diagrammver­ lauf c) der Fig. 2 die Last als RL ursprünglich bei aktiviertem minusschaltenden Treiber MST auf U_B, dann bewegt sich bei einem Umklemmen der Last auf Masse (Klemme K2′) die von der Lastlage-Detektionsstufe erfaßte Spannung am Ausgang A im ersten Augenblick noch auf Durchlaßspannung UDM des minusleitenden Treibers, der auch zunächst ohne weiteres noch aktiviert bleibt; durch Auftrennen des Anschlusses zwischen der Last und der Klemme K2 und Verbinden der Last mit Masse ergibt sich an Klemme K1 bzw. dem Ausgangsanschluß der beiden Treiber jedoch notwendigerweise praktisch Massepotential, also 0 Volt und der weiterleitende Zustand des minusschalten­ den Treibers MST wird bedeutungslos. Die detektierte Spannung läuft also notwendigerweise durch das Detek­ tionsfenster D1, die Lastlage-Detektionsstufe LLDS spricht an und schaltet den plusschaltenden Treiber PST durch, so daß sich die Spannung am Ausgang A entsprechend dem Sprungverlauf II bei c) auf den neuen Arbeitspunkt U_B - UDP (UDP = Durchlaßspannung des plusschaltenden Treibers) einstellt. Dieser Arbeitspunkt ist wiederum in sicherer Entfernung zum Detektionsfenster D2, so daß es über die Lastlage-Detektionsstufe zu einem Abschalten des minusschaltenden Treibers MST kommt, und zwar natürlich schon zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Lastlage-Detek­ tionsstufe LSDS den Durchlauf des Ausgangssignals durch ihr unteres Fenster D1 feststellt, bei gleichzeitiger Aktivierung des jeweils anderen Treibers.

Man erkennt, daß durch eine solche doppelte Detektions­ fenster-Definition ohne bleibende Speicherung der An­ schaltkriterien ein sofortiges Umschalten, d. h. ein ständiges Reagieren auf sich ändernde Gegebenheiten der Lastlage möglich wird, bei einfachem Aufbau und, was besonders wichtig ist und im folgenden Ausführungsbei­ spiel erläutert wird, auch besonders guter Integrierfä­ higkeit einer solchen Schaltung.

Die Darstellung der Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Aus­ führungsform der Endstufe 10, wobei im Blockschaltbild erwähnte, nunmehr diskrete Bauelemente enthaltene Blöcke gestrichelt umrandet und mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Die Lastlage-Detektionsstufe LLDS umfaßt als erstes zwei Fensterkomparatoren FK1 und FK2, üblicherweise in Form von Operationsverstärkern, deren einen Eingängen die Fenster-Vorspannungen U_sch1 und U_sch2 die die Breite der Fenster D1 und D2 definieren, zugeführt sind, und deren andere Eingänge, wie aus Fig. 3 erkennbar, mit dem gemeinsamen Ausgangsanschluß A der beiden Treiber PST und MST verbunden sind.

Um aus den (transienten) Ausgangssignalen der Fensterkom­ paratoren FK1 und FK2 die erforderlichen Ansteuersignale für alternativ angesteuerte Stromgeneratoren G1 und G2 für die beiden Treiberschaltungen PST und MST abzuleiten, umfaßt die Lastlage-Detektionsstufe LLDS einen Hauptkom­ parator K, der als schwellengesteuerter Komparator oder Komparator mit gesteuerten Schwellen ausgebildet ist. Bevor auf die sich hierdurch ergebenden Funktionsabläufe, insbesondere auch anhand der Diagrammverläufe der Fig. 4, genauer eingegangen wird, sei darauf hingewiesen, daß es sich bei der dargestellten Realisierungsform der Lastla­ ge-Detektionsstufe LLDS zwar um das bevorzugte und insofern auch praktisch realisierte Ausführungsbeispiel handelt, auf welches die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, da es möglich ist, schwellengesteu­ erte Komparatormittel, die die im nachfolgenden erläuter­ ten Funktionsabläufe aufweisen, auch in anderen Aus­ führungsformen, gegebenenfalls auch durch den Einsatz anderer analoger und/oder damit verbundener hybrider und/oder letztlich auch mit programmgesteuerten digitalen Schaltungsmitteln (Einzweckrechner, Mikrocomputer u. dgl.) zu realisieren.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in ihren Schwellenspannungen, mit denen sie die Eingänge des Hauptkomparators K beaufschlagen, von den Fensterkom­ paratoren gesteuerte Teilerschaltungen TL1 und TL2 vor­ gesehen, die jeweils symmetrisch aufgebaut sind und jeweils aus der Reihenschaltung zweier Widerstände R mit einer Stromquelle nI bestehen, der eine weitere Strom­ quelle I parallelgeschaltet werden kann. Die Stromquellen I bzw. nI, die der Einfachheit halber entsprechende Ströme führen, erzeugen über der Reihenschaltung der ebenfalls der Einfachheit halber gleichen Widerstände R Spannungsabfälle U1 bzw. U2, mit denen die Komparator­ eingänge beaufschlagt sind, wie in der Zeichnung darge­ stellt. Die Schwellenspannung U1 liegt am Pluseingang und die Schwellenspannung U2 am Minuseingang des Komparators K.

Der Ausgang des Fensterkomparators FK2 steuert einen ersten Schalter S11 parallel zu einem der Widerstände R im Spannungsteiler TL1 und der Ausgang des Fensterkom­ parators FK1 steuert einen zweiten Schalter S21 parallel zu einem der Widerstände R, ebenfalls bevorzugt dem Fußwiderstand der zweiten Teilerschaltung T2.

Ferner ist der Ausgang des Komparators K mit einem üblicherweise geschlossenen Reihenschalter S12 zur Stromquelle I in der ersten Teilerschaltung TL1 ver­ bunden, so daß diese Stromquelle beliebig ab- oder zugeschaltet werden kann, je nach Ausgangslage des Komparators K und ein anderer Ausgang des Komparators K bzw., bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, ein dem Komparator K nachgeschalteter Inverter schaltet einen Reihenschalter S22 (üblicherweise offen) zur Stromquelle I der anderen Teilerschaltung TL2, wobei die gleichen Komparatorausgänge mit den weiter vorn schon erwannten Stromgeneratoren G2 und G1 verbunden sind, die gleichzei­ tig auch mit dem Ausgang des Eingangskomparators EK verbunden sind, so daß sie beispielsweise dann eine jeweilige nachgeschaltete Treiberschaltung ansteuern, wenn an ihren beiden Eingängen hochliegendes Signal anliegt.

Die Funktion einer solchen schwellengesteuerten Kom­ paratorschaltung ist dann wie folgt, wobei von dem stationären Zustand ausgegangen wird, daß die Last als RL an Versorgungsspannung U_B angeschlossen ist. In diesem Fall leitet der gegen Minus schaltende untere Treiber MST und die Ausgänge beider Fensterkomparatoren FK1 und FK2 liegen auf low. Es ergibt sich dann eine anfängliche Schwellenspannungsverteilung U1 bzw. U2, wie sie in der Verlaufsdarstellung des Diagramms der Fig. 4 insbesondere auch quantitativ richtig in Form von Ordinateneinheiten bis zum Zeitpunkt t1 dargestellt ist. Bei üblicherweise geschlossenem (normally closed)-Schalter S12 fließt durch die beiden Widerstände R ein Strom I(n+1), so daß sich für die Schwellenspannung U1 der Wert 2(n+1)I·R ergibt, wie in Fig. 4 auch angegeben - entsprechend liegt die Schwellenspannung U2 am Minuseingang des Hauptkomparators K bei 2nI·R, ist also niedriger als die Eingangsspannung am Pluseingang. Somit ist der Stromgenerator G2 (bei vorhandenem Eingangssignal E) angesteuert und die Ausgangsspannung U_A am Ausgangsanschluß A entspricht der Durchlaßspannung des minusschaltenden Treibers U_A=U_DM.

Zum besseren Verständnis sind im übrigen nicht nur die Ordinatenabstände in den Diagrammverläufen der Fig. 4 quantitativ korrekt gezeichnet, sondern es wird auch auf Laufzeitunterschiede Rücksicht genommen, die auf der Zeitachse (Abszisse) dargestellt sind.

Es sei angenommen, daß zum Zeitpunkt t1 die Last von Versorgungsspannung auf Masse (GND = ground) umgeklemmt oder umgelegt wird, was bedeutet, daß zu diesem Zeit­ punkt, wie weiter vorn schon erläutert, ein (transientes) Ausgangssignal am Fensterkomparator FK2 den Schalter S₁₁ schließt, wodurch die Schwellenspannung U1 zunächst auf den Wert (n+1)I·R abfällt, also schon unter den (zunächst noch) stationären Wert 2n·IR der Vergleichsschwellen­ spannung U2 fällt, wenn davon ausgegangen wird, daß

n<2

ist, worauf weiter unten noch eingegangen wird. Einige µs später, nämlich nach der Laufzeit des Komparators K entsprechend t2-t1 und im Diagramm der Fig. 2 zum Zeitpunkt t2 öffnet dann, angesteuert vom Ausgang des Komparators K zusätzlich noch der Schalter S12 und schaltet den Strom I aus der Teilerschaltung TL1, so daß sich als neuer Zwischenwert für die Schwellenspannung U1 der Wert n·I·R ergibt. Gleichzeitig wird G2 deaktiviert und so der Treiber MST abgeschaltet. Sobald dann zum Zeitpunkt t3 auch der Inverter Iv angesprochen hat (Laufzeit des Inverters t3-t2), verstärkt sich der neue Abstand zwischen den Schwellenspannungen U2 und U1 noch, weil zu dem Strom durch den Spannungsteiler TL2 noch infolge Schließens des Schalters S22 ein Strom I hinzu­ kommt, so daß sich nunmehr als neue Schwellenspannung U2 der Wert 2(n+1)I·R einstellt. Die Stromquelle G1 wird aktiviert und dadurch wird der Treiber PST aktiviert. Erst nach Ablauf der Laufzeit des Detektions- oder Fensterkomparators FK2 entsprechend t4-t3, die ebenfalls nur einige µs beträgt, springt dann auch die Schwellen­ spannung U1 wieder auf ihren neuen stationären Wert 2nI·R, weil der vom Fensterkomparator FK2 freigegebene Schalter S11 wieder öffnet - die Schalterstellungen zu den jeweiligen Zeitpunkten sind im übrigen oberhalb der Spannungsverläufe, ebenfalls im wesentlichen quantitativ zutreffend, angegeben.

Durch das Umschalten oder Umklemmen der Last haben daher auch die beiden Schwellenspannungen U1, U2 neue stationä­ re Werte angenommen, die genau ihrem umgekehrten ur­ sprünglichen Verhältnis entsprechen, bis - angenommen­ erweise - zu einem weiteren Zeitpunkt t5 erneut ein Umklemmen der Last von Masse auf Versorgungsspannung U_B erfolgt, zur weiteren Erläuterung.

Zum Zeitpunkt t5 weisen die Schalter S12 und S22, die von den Ausgängen des Komparators bzw. seines ihm nach­ geschalteten Inverters Iv gesteuert sind, die gegenüber der Darstellung der Fig. 3 umgekehrte Schaltpositionen jeweils auf, wobei beim Umklemmen auf Versorgungsspannung +U_B entsprechend dem Verlauf b) in Fig. 2 das Fenster D2 durchlaufen wird und dementsprechend der Fensterkom­ parator FK1 anspricht und als erstes über seinen Schalter S21 den Reihenwiderstand R im Teiler TL2 überbrückt. Hierdurch fällt U2 von 2(n+1)I·R, wie weiter vorn schon mit Bezug auf die Schwellenspannung U1 erläutert, auf 2nIR und die beiden Schwellenspannungen U1 und U2 wechseln erneut ihre Positionen. Der Komparator K spricht an und nach Ablauf seiner Laufzeit t6-t5 wird S12 vom Ausgang des Komparators K wieder geschlossen; im Teiler TL1 fließt ein zusätzlicher Strom I und die Spannung U1 springt auf den von ihr bis zur nächsten Umschaltung dann stationär eingenommenen (ursprünglichen und jetzt neuen) Wert 2(n+1)I·R. Zum nachfolgenden Zeitpunkt t7 (Ablauf der Laufzeit t7-t6 des Inverters Iv) öffnet der Schalter S22 und gleichzeitig mit der zu diesem Zeitpunkt erfol­ genden Ansteuerung des Stromgenerator G2 vertieft sich durch Wegnahme des zusätzlichen Teilerstroms I noch der Spannungsdifferenzabstand zwischen U1 und U2 bis zum Zeitpunkt t8, zu welchem der Fensterkomparator FK1 in seiner Laufzeit abgelaufen ist und sein insofern tran­ sientes Ansteuersignal vom Schalter S21 wegnimmt, so daß dieser wieder öffnet und hierdurch die Schwellenspannung U2 zwar um den doppelten Wert, wie ersichtlich, erhöht, die aber dennoch sicher unter der Schwellenspannung U1 verbleibt. Um dieser Bedingung gerecht zu werden, muß folgende Funktionsgleichung erfüllt sein:

1/2 [2(n+1)IR] < 2nI·R.

Aus dieser Funktionsgleichung ergibt sich dann

(n+1) < 2n

und hieraus die Bedingung

n < 2.

Die Hysterese im stationären Zustand beträgt, und auch dies läßt sich aus den Ordinatenabständen der soeben erläuterten Kurvenverläufe der Fig. 4 entnehmen:

H = [2(n+1)IR] - 2nIR

H = 2IR.

Es ist also der Komparator K mit seinem nachgeschalteten Inverter Iv der Lastlage-Detektionsstufe LLDS, die mit ihren Ausgängen im einfachsten Fall die Stromgeneratoren G1 bzw. G2 schalten, die dann ihrerseits den Treiber­ schaltungen PST und MST den erforderlichen Basisstrom zur Ansteuerung zuführen. Beide Treiberschaltungen sind nach Art von Darlington-Schaltungen ausgebildet und umfassen einen (oder mehrere) Vortransistoren T3 bzw. T4 und mit deren Kollektoren an ihrer Basis verbundene Haupttransi­ storen T1 und T2. Die plusschaltende Treiberschaltung PST verfügt im Kollektorkreis noch über eine die Verpolsi­ cherheit der Schaltung sicherstellende Diode D, die zwischen Versorgungsspannung und Kollektoranschluß des Haupttransistors in Flußrichtung geschaltet ist.

Dabei betrifft ein nicht unwesentlicher Gesichtspunkt bei dieser Schaltung die Fähigkeit, den jeweiligen Arbeits­ punkt zu gewährleisten, was schon deshalb von Bedeutung ist, weil diese Arbeitspunkt sicher außerhalb der Detektionsfenster D1 und D2 gehalten werden müssen.

Gebildet sind die Detektionsfenster D1 und D2 durch weiter vorn schon erwähnte Schalt- bzw. Schwellenspannun­ gen U_sch1 und U_sch2, die ersten Eingängen der beiden Fensterkomparatoren FK1 und FK2 zugeführt sind und die, wie in Fig. 3 gezeigt, entweder als Vorspannungen in geeigneter Weise erzeugt werden können, beispielsweise auch durch separate Spannungsquellen oder für deren Erzeugung Dioden (mit Vorzug) eingesetzt werden, deren Durchlaßspannungen die jeweiligen Schwellenspannungen bilden. Hier kann sich ein weiterer Vorteil bemerkbar machen, der darin besteht, daß sich Temperaturabhängig­ keiten eliminieren lassen, die die sicheren Abstände zwischen den jeweiligen Arbeitspunkten und den Fenstern betreffen - da die Arbeitspunkte sich aufgrund der Durchlaßspannungen bzw. Durchlaßsättigungsspannungen der Haupttransistoren der plus- und minusschaltenden Treiber bestimmen, können hier Temperaturabhängigkeiten zu einer Verschiebung führen, die sich jedoch dann praktischerwei­ se auffangen bzw. in vorteilhafter Weise ausnutzen läßt, wenn die von den Dioden erzeugten Vorspannungen an den Fensterkomparatoren sich in gleicher Weise verschieben, so daß die Sicherheitsabstände der Arbeitspunkte von den Detektionsfenstern gewahrt bleiben.

Ferner spielt beim Aufbau des IC auch die von diesem aufzunehmende bzw. überhaupt vertretbare Verlustleistung eine Rolle, unter dem Gesichtspunkt, daß die Lastströme durchaus erheblich sein können und daher die Basisströme, die als Querströme im Chip zur Verlustleistung beitragen, bei niedrigen β-Faktoren der integrierten Schaltung an sich erheblich sein könnten. Nicht zuletzt ist daher auch die in der Realisierungsform der Fig. 3 getroffene Schal­ tungsaufteilung und Aufteilung der Transistoren von Bedeutung, indem nämlich für den insofern oberen, also plusschaltenden Treiber npn-Transistoren und für den minusschaltenden Treiber pnp-Transistoren Verwendung finden, jeweils mit inverser Vortransistorstruktur.

Damit der Basisstrom des Haupttransistors T1 des oberen Treibers, der als Querstrom im Chip direkt zur Ver­ lustleistung beiträgt, gering gehalten werden kann, umfaßt in der integrierten Version der npn-Haupttransi­ stor T1 eine größere Anzahl von Einzeltransistoren, beispielsweise um hier auch eine numerische Zahl zu nennen, die allerdings nicht als einschränkend zu verstehen ist, 100 Einzeltransistoren, so daß jeder nur mit einem Bruchteil zum gesamten Laststrom beitragen muß. Dies führt zu entsprechend geringen Basisströmen wegen der geringen spezifischen Stromdichte und daher zu entsprechend hohen β-Faktoren, so daß, spezifisch gesehen, der gesamte Basisstrom geringer ist als bei nur einem oder einigen wenigen Haupttransistoren im oberen Treiber. Im übrigen hat die Ausbildung des Haupttransi­ stors T1 des obigen Treibers in Form von beispielsweise 100 Einzeltransistoren noch einen anderen Grund, auf den weiter unten in Verbindung mit der Berechnung der Schaltspannungen für die Fenster noch eingegangen wird.

Dabei ist die Diode D zum Verpolschutz im übrigen sinnvollerweise nicht Bestandteil der integrierten Schaltung, sondern wird später hinzugefügt.

Bei dem unteren, also minusschaltenden Treiber MST ist die Anzahl der Transistoren T2 in der integrierten Form von geringerer Bedeutung, weil bei diesem der Treiber­ strom, also der Basisstrom durch den Haupttransistor T2, Bestandteil des Laststroms ist.

Im übrigen ergibt sich aufgrund der beschriebenen Topologie der Schaltung (Anordnung der beiden Ausgangs­ treiber PST, MST) ein besonderer Vorteil speziell im Zusammenhang mit der Verpolschutzdiode mit Bezug auf die allgemeine Verpolsicherheit, weil jede denkbare Art von möglichen Fehlverschaltungen beim Anschluß von Last- und Stromquelle (insgesamt 2·3!-2 = 10 Verpolsituation) sicher beherrscht wird.

Um die Arbeitspunkte sicher aus den Detektionsfensters herauszuhalten, können folgende Berechnungen durchgeführt werden:

Für die Durchlaßspannung U_DP des oberen plusschaltenden Treibers gelten die folgenden Beziehungen:

U_DP = U_CET3 + U_BE1 = U_D + U_CET1

mit:

U_DP = Durchlaßspannung zum Arbeitspunkt des oberen Treibers;
U_CET3 = Kollektor-Emitter-Spannung Transi­ stor T3;
U_BE1 = Basis-Emitter-Spannung Transistor T1;
U_D = Diodendurchlaßspannung;
U_CET1 = Kollektor-Emitter-Spannung Transi­ stor T1.

Man kann davon ausgehen, daß die Basis-Emitter-Spannung U_BE1 in etwa gleich der Diodendurchlaßspannung ist, dann gilt:

U_BE1 ≃ U_D → U_CET1 = ≃ U_CET3.

Diese Bedingung kann man in der integrierten Schaltung durch eine Packungsdichte, also Anzahl der Transistoren T1 von etwa

M = 100.

erfüllen.

Für den minusschaltenden Treiber gelten die Beziehungen:

U_DM = U_CEST4 + U_BE2 = U_CET2.

Für diesen Fall reicht eine Anzahl von etwa M = 10 für den Transistor T2 integrierten Form aus, weil T2 nicht in Richtung Sättigung betrieben werden muß.

Da immer gilt:

U_DP < U_BE und U_DM < U_BE

kann man für die Schaltspannungen der Fensterkomparatoren wählen:

U_sch2 = U_BE und U_sch2 = U_BE.

Die hohe Transistorenanzahl des Haupttransistors T1 des oberen plusschaltenden Treibers erfüllt daher die erforderliche Beziehung U_CET1 = ≃ U_CET3 und sorgt gleich­ zeitig dafür, daß, wegen der relativ geringen Kollektor­ ströme jedes Einzeltransistors, der Basisfaktor in der integrierten Form sehr hohe Werte erreichen kann, so daß der sich als Querstrom manifestierende Basisstrom, spezifisch gesehen, als Gesamtverluststrom wesentlich geringer ist, verglichen mit dem Fall, bei welchem nur einer oder einige Transistoren T1 bei dann wesentlich geringerem β-Faktor zur Sicherung des erforderlichen Laststroms einen sehr hohen Basisquerstrom erforderlich machen würden. Dabei ist schließlich noch besonders vorteilhaft, daß eine solche Topologie auch nur einen entsprechend sehr geringen Platzbedarf benötigt.

Claims (12)

1. Verfahren zum polgerechten Erkennen und entsprechen­ den Umschalten einer an einer Versorgungsspannung (U_B) liegenden, auch dauernd eingeschalteten End­ stufe bei einer Lastpolaritätsänderung, insbesondere für Positionssensoren, Näherungsschalter und dgl. mit einer, die Polaritätsanschaltung der Last erkennenden Lastlage-Detektionsstufe (LLDS), deren Ausgangssignale zur Freigabe eines jeweiligen End­ stufen-Schaltungsteils (PST = plusschaltender Trei­ ber; MST = minusschaltender Treiber) ausgenutzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der aus­ gangsseitigen Spannungsachse zwischen positiver Versorgungsspannung (+U_B) und Minuspol bzw. Masse ein oberes und ein unteres, die Lastlage erfassendes Detektionsfenster (D1, D2) unabhängig vom Anwen­ dungsfall (Last, Versorgung etc.) definiert werden, jeweils im Abstand zu den stationär verbleibenden Arbeitspunkten jedes Endstufen-Schaltungsteils (PST, MST), wobei diese Detektionsfenster bei einer Lastlagenänderung vom Potential des Ausgangsan­ schlusses (A), an welchen die Lastlage-Detektions­ stufe (LLDS) angeschlossen ist, lediglichkurzzeitig durchlaufen werden und die sich hierdurch entspre­ chend ergebenden kurzzeitigen Signaländerungen im jeweiligen Fensterbereich zur polgerechten Umschal­ tung auf den jeweils zutreffenden Endstufen-Schal­ tungsteil herangezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von Fensterkomparatoren der Lastlage-Detek­ tionsstufe aufgefangenen, bei Lastlageänderung jeweils nahezu über Massepotential bzw. Versorgungs­ spannung laufenden Signale einem nachgeschalteten schwellengesteuerten Komparator zugeführt werden welcher bei Eintreten einer nächst folgenden Lastla­ ge-Änderung den richtigen Treiber selektiert (aus­ wählt).

3. Vorrichtung zum polgerechten Erkennen und entspre­ chenden Umschalten, einer an einer Versorgungs­ spannung (U_B) liegenden, auch dauernd eingeschalte­ ten Endstufe bei einer Lastpolaritätsänderung, insbesondere für Positionssensoren, Näherungsschal­ ter und dgl. mit einem, die Polaritätsanschaltung der Last erkennenden Lastlage-Detektionsstufe (LLDS), deren Ausgangssignal zur Freigabe eines jeweiligen Endstufen-Schaltungsteils (PST = plus­ schaltender Treiber; MST = minusschaltender Treiber) dient, dadurch gekennzeichnet, daß mit ihren einen Eingängen mit dem zentralen Ausgangsanschluß (A) der Schaltung verbundene Fensterkomparatoren (FK1, FK2) vorgesehen sind, die durch entsprechende Beschaltung an ihren anderen Eingängen auf der Spannungsachse zwischen Versorgungsspannung (U_B) und Minuspol bzw. Masse bei an Versorgungsspannung liegender Schaltung bei einer Lastlagenänderung (Umklemmen der Last von Versorgungsspannung auf Masse oder umgekehrt) flüchtige Signaländerungen auffangende Detektions­ fenster (D1, D2) bilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die transienten Ausgangssignale der Fensterkom­ paratoren (FK1, FK2) zur Initialisierung von Schwel­ lenspannungsänderungen an den Eingängen eines Hauptkomparators (K) der Lastlage-Detektionsstufe (LLDS) Schalter (S11, S21), vorzugsweise Halbleiter­ schalter, ansteuern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der als schwellengesteuerter Kom­ parator (K) ausgebildete Hauptkomparator der Lastla­ ge-Detektionsstufe (LLDS), von der jeweils springen­ den Schwelle an seinem Eingang umgesteuert mit seinem bis zur nächsten Lastlagenänderung stationär verbleibenden Ausgangssignal gleichzeitig die Zuführung eines entsprechenden Ansteuerstroms zum jeweils polrichtigen Endstufenteil (plus- oder minusschaltender Treiber PST, MST) bewirkt und rückwirkend an seine Eingangsschwellen bestimmenden eingangsseitigen Teilerstufen Schaltpositions-Änderungen veranlaßt, zur Sicherung der Hysterese seiner eingangsseitigen Schwellenspannungen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkomparator (K) der Lastlage-Detektionsstufe (LLDS) einen ersten eingangsseitigen Spannungsteiler (TL1), bestehend aus der Reihenschaltung zweier Widerstände (R) mit der Parallelschaltung einer gesteuerten (I) und einer ungesteuerten Stromquelle (nI) sowie einen zweiten Spannungsteiler (TL2) aus den gleichen Teilerelementen aufweist und daß je nach von der Ausgangsspannung durchlaufendem Fenster eines der Fensterkomparatoren (FK1, FK2) einer der Reihenwi­ derstände in den Teilerschaltungen (TL1, TL2) kurzzeitig herausgeschaltet wird und gleichzeitig beide gesteuerten Stromquellen in den eingangs­ seitigen Teilerschaltungen (TL1, TL2) bleibend ab- bzw. eingeschaltet werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß plus- und minusschalten­ der Treiber (PST, MST) die allgemeine Form von Darlington-Schaltern aufweisen mit einer zusätzli­ chen Verpolschutz-Diode (D) in Reihe mit dem mit Versorgungsspannung (U_B) verbunden Kollektoranschluß des plusschaltenden Treibers (PST).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung minde­ stens der plus- und minusschaltenden Treiber (PST, MST) in integrierter Schaltungsform der plusschal­ tende Treiber einen pnp-Vortransistor (T3) und eine vorgegebene größere Anzahl von npn-Haupttansistoren (T2) aufweist, zur Reduzierung des ansonsten die Verlustleistung des IC erhöhenden Basisquerstroms, und daß entsprechend die Darlington-Schaltung des minusschaltenden Treibers aus einem npn-Vortransi­ stor (T4) und einem oder mehreren pnp-Haupttransi­ storen (T2) besteht, deren Anzahl geringer, vorzugs­ weise um eine Größenordnung geringer als die Anzahl der Haupttransistoren (T1) des plusschaltenden Treibers ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ca. 100 integrierte, den npn-Haupttransistor (T1) des positiv schaltenden Treibers (PST) bildende Einzeltransistoren vorgesehen sind, die ihren Basisstrom von einem oder mehreren pnp-Vortransisto­ ren (T3) beziehen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hauptkomparator (K) ein Inverter Iv nachgeschaltet ist und daß die Ausgänge von Hauptkomparator und Inverter auf den Basisstrom Vortransistoren (T3, T4) der Darlington-Schaltungen von plus- und minusschaltenden Treibern (PST, MST) zuführenden Stromgeneratoren (G1, G2) arbeiten.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungs-Schalt­ spannungen (U_sch1, U_sch2) als Schwellenspannungen der mit ihren jeweiligen anderen Eingängen mit dem Ausgangsanschluß (A) der Schaltung verbunden Fen­ sterkomparatoren in etwa den Basis-Emitter-Spannun­ gen (U_BE) der Haupttransistoren (T1, T2) der Treiber (PST, MST) entsprechen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ergänzend zur Erzielung einer Temperaturabhängigkeit des Sicherheitsabstan­ des zwischen den Schwellenspannungen (U_sch1, U_sch2) der Fensterkomparatoren und den stationären Arbeits­ punkten von plus- oder minusschaltenden Treibern (PST, MST) diese Schwellenspannungen von konstant­ stromdurchflossenen Dioden erzeugt werden, deren Temperaturgang in etwa dem Temperaturgang der Arbeitspunkte (UDM; UDP) entspricht.