DE2002498C3 - Binär arbeitendes Negationselement mit einem Thyristor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein binär arbeitendes Negationselement mit einem Thyristor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Negationselement mit periodisch gegen Null sinkenden Spannungen einer Polarität, z. B. im Einweg gleichgerichteter Wechselspannung, zu betreiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Speisespannung und die Steuerspannung periodisch gegen Null sinkende, zueinander synchrone Spannungen einer Polarität sind, daß der Thyristor in Reihe mit einem Lastwiderstand an der Speisespannung liegt und daß der Steuerelektrode die Steuerspannung über ein Speicherglied zugeführt wird, das so bemessen ist, daß die Spannung an der Steuerelektrode des Thyristors innerhalb einer Periodendauer oberhalb der Zündspannung bleibt.

Bei einem solchen Negationselement kann die Speisespannung verhältnismäßig hoch sein, z. B. HOV, wodurch sich das Ausgangssignal des Elements von Störsignalen wesentlich unterscheidet. Die zum Betrieb erforderlichen Spannungen können (über einen geeigneten Transformator) direkt aus dem

ίο Netz ohne besondere Stabilisierungsvorrichtungen entnommen werden. Die Zuverlässigkeit der Arbeitsweise ist auch bei großen Spannungsschwankungen, z.B. von τ 20%> bis — 5O°/o, nicht beeinträchtigt. Der hohe Spannungspegel der Signale ermöglicht auch eine zuverlässige Zusammenarbeit mit Kontaktkreisen,, die direkt an d^n Eingang des Elements angeschlossen sind, und mit an den Ausgang angeschlossenen Leistungsschaltern, z. B. Thyristor-Schalicrn. Ferner kann das Element eine größere Zahl von Eingängen aufweisen; auch kann der Ausgang jedes Elements in viele Zweige aufgeteilt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß besondere Signal-Fp.mclemente entfallen können, da das Signal am Ausgang jedes Negaiionselements von Neuem geformt wiul. Wenn die Speisespannung zu annähernd Null wird, geht der Thyristor automatisch in den nichtleitenden Zustand über. Infolge dieser automatischen Abschaltung kann man auf besondere Mittel zum Abschalten des Thyristors verzichten.

Solange der Thyristor gesperrt ist, herrscht an seinem Ausgang die Speisespannung. Wird er leitend, ist die Ausgangsspannung annähernd Null. Das Zünden des Thyristors erfolgt, wenn die an seiner Steuerelektrode liegende Spannung den Wert der Zündspannung überschreitet. Dies ist bei einer direkten Verbindung der Eingangsklemme mit der Steuerelektrode erst einige Zeit nach Beginn einer Periode, also dem Anstieg der Spannung von Null jii, der Fall. Da der Thyristor demnach mit Verspätung anspricht, tritt bis zum Zündzeitpunkt am Ausgang des Thyristors ein Spannungsimpuls auf, der als unerwünschter Parasitimpuls anzusehen ist. Wenn das Negationselement beispielsweise einen weiteren Thyristor steuert oder wenn mehrere Thyristor-Ncgationselemente in einem größeren Schaltungs^erhand kaskadenförmig hintereinander liegen, führt der Parasitimpuls zu einem U hierhaften Ansprechen des nachfolgenden Thyristors.

Dieser Nachteil wird durch das Speicherglied vermieden, das dafür sorgt, daß die Spannung an der Steuerelektrode bis zum Beginn der jeweils nächsten Periode, also wenn die Speisespannung von Null ansteigt, über der Zündspannung liegt. Deshalb spricht der Thyristor zu Beginn jeder Periode der Speise spannung sofort an. Es können somit keine Parasitimpulse mit allen unerwünschten Folgen entstehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Speicherglied ein ÄC-Integrierglied. Dies ergibt einen besonders einfach aufgebauten und trotzedem ausreichenden Speicher.

Es ist zwar bereits für Zähl- und Speicherschaltungen bekannt, einem Impulsformer einen Tiefpaß, der aus ohmschen Widerständen und Kondensatoren besteht, vorzuschalten, um Fehlzählungen infolge von Kontaktprellungen zu verhindern. Auch wenn die Bemessung des TiC-Integriergliedes nach anderen Gesichtspunkten erfolgt, vermag es in gewissem Umfang Störimpulsc zu beseitigen. Insbesondere bildet

der Kondensator einen Schutz gegen unerwünschtes Bei der nachstehenden Beschreibung der Wir-Ansprechen der Thyristoren bei Überspannungsim- kungsweise sei zunächst angenommen, daß der Thypulsen. " _ri_stor 20' des ersten Negationselements I nichtleitend In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das ist, so daß die Speisespannung U, die an der Speise-Speicherglied über einen weiteren Widerstand an die 5 klemme 2Γ liegt, über die Ausgangsklemme 24' an Steuerelektrode des Thyristors geschaltet. Dieser den Eingang 311 des zweiten Negationselcments Il Widerstand sorgt dafür, daß der Zündstrom einen gelangt. Der Kondensator 313 wird durch diese vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Wenn dem Spannung über den verhältnismäßig kleinen Widerweiteren Widerstand ein Kondensator parallel ge- stand 312 schnell aufgeladen; der weitere Widerstand schaltet ist, durch welchen das Ansprechen des Thy- 10 321 ist dagegen wesentlich größer als der Widerstand ri-uors bei der Änderung von einem binären Zustand 312. Da die Diode 23' und der abgeschaltete Thyrij:i den anderen beschleunigt wird. stör 20' des ersten Elements I ein unerwünschtes Sodann können mehrere Eingangsleitungen mit je Entladen des Kondensators 313 des Elements II ver-.inern Speicherglied vorgesehen und der weitere hüten, wird wegen der Ladung dieses Kondensators Widerstand allen Eingangsleitungen gemeinsam sein. 15 ein Strom über die Steuerelektrode des Thyristors 20 Dies ergibt bezüglich des letztgenannten Widerstan- aufrechterhalten. Dieser Strom liegt bis zum Beginn lies erhebliche Einsparungen. der nächsten Periode oberhalb des erforderlichen Zweckmäßig ist es, wenn dem Speicherglied eine Zündstromes. Demnach wird der Thyristor 20 gleich Trenndiode nachgeschaltet ist. Bei rr.-'hreren Ein- zu Anfang jeder Periode der Speisespannung U leig.mgsleitungcn kann dann jedem Speicherglied je 20 tend. Da der Thyristor 20 des Elements II zu Beginn cr.e Trenndiode nachgeschaltet sein. Auch mit dem jeder Periode zuverlässig anspricht, kann sich an sei- ^! ^widerstand ist zweckmäßigerweise eine Diode in nem Ausgang und daher auch am Eingang 311' des S.:ric geschaltet. Diese Dioden verhindern uner- Elements IH keine Spannung zeigen, die für ein Anv ünschte Rückwirkungen auf andere Schaltungsteile. sprechen des Thyristors 20' genügen würde. Daher Sie sind so geschaltet, daß ihre Durchlaßrichtung der as ist die richtige Negation in jedem Glied der beschnc-Durchlaßrichtung des Thyristors entspricht. benen Kette sichergestellt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind Spei- Der in Fig. 2 dargestellte Kondensator 322, dci

scspannung und Sieuerspannung derselben Quelle den weiteren Widerstand 321 überbrückt, beschleu-

cninommen. nigt das Ansprechen des Thyristors 20 beim Über-

Die Erfindung wird nachstehend im Zusam nen- 30 gang von einem binären Zustand zum anderen.

hang mil in der Zeichnung dargestellten Austüh- Beim Anlegen der Steuerspannung, die gleich der

ι ungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt Speisespannung U sein kann, an die Eingangsklemme

Fig. 1 drei gleiche Negationselemente I, II und 311 des ersten ElementsI spricht der Thyristor 20'

III, die in einem Schaltungsverband direkt oder indi- dieses Element 1 an. Hierdurch wird der Eingang des

rekt kaskadenartig miteinander verbunden sind, 35 zweiten Elements II kurzgeschlossen. Deshalb

F i g. 2 eine Abwandlung eines Teils des Ncga- spricht der Thyristor 20 dieses Elements in den fol-

tionselements, genden Perioden nicht an und bleibt dauernd abge-

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform eines Teils schaltet.

des Negationselements, In F i g. 4 ist eine Schaltung veranschaulicht, bei Fig.4 ein Negationselement mit mehreren Ein- 40 der in drei Eingangsleitungen je ein Speicherglied gangen, 310 a, 310 b und 31Or vorgesehen ist, die mit indiyi-Fig. 5 eine andere Ausführung der Eingangsscha¹- duellen Trenndioden 35a, 35 6 und 35c in Reihe lietuhg und gen, aber über einen gemeinsamen Knotenpunkt 36 F i g. 6 ein Beispiel für einen binären Speicher der mit einem gemeinsamen weiteren Widerstand im Teil zwei kaskadenartig hintereinandergeschaltete Nega- 45 320 verbunden sind. Die Trenndioden, die in Richtionselemente aufweist tung gegen den Knotenpunkt 36 durchlässig sind, In allen dargestellten Beispielen ist ein mit einer verhüten unerwünschte gegenseitige Kopplungen zwi-Steuerelektrode 201 ausgestatteter Thyristor 20 über sehen den Speichergliedern 310 α, 310 b und 310 c. eine Speiseklemme 21 und einen Lastwiderstand 22 An die Eingänge 311a, 311b und 311c kann die an die Speisespannung U geschaltet, welche peri- 50 Speisespannung U mit Hilfe der Schaltungsblöcke odisch gegen Null sinkt. Die zugehörige Ausgangs- 40 α, 40 b und 40 c angelegt werden. Der Schaltungsklemme 24 ist an einen Abzweigpunkt 25 zwischen block 40 α besitzt eine Speiseklemme 41 a, an welche dem Thyristor 20 und dem Lastwiderstand 22 ge- die Speisespannung U angeschlossen wird. Diese schaltet. Der Fingang 311 ist über einen Übertra- Speiseklemme 41a wird über einen Eingangswidei gungspfad 30 nut der Steuerelektrode 201 des Thyri- 55 stand 42 a und eine Diode 43 a an den Knotenpunkt stors 20 verbunden. 46 a angeschlossen. Dieser ist mit dem Eingang 311 α Der Überti agungspfad 30 weist ein Speicherglied des Speichergliedes 310 α verbunden. An den Kno-310 und ein weiteres Glied 320 auf. Das Speicher- tenpunkt 46 a ist ferner über eine Eingangsdiode 45 glied 310 wird durch einen ÄC-Integrator gebildet, die Eingangsklemme 44 a angeschlossen. Die Schalder aus einem Längswiderstand 312 und einem Kon- 60 tungsblöcke 40 b und 40 c sind analog aufgebaut, densator 313 besteht. Der zweite Teil weist einen Wie Fig. 5 zeigt, kann auch ein komplizierterer weiteren Widerstand 321 auf, welcher, wie Fig. 2 Schaltungsblock 403 mit drei Eingangsklemmen 441, zeigt, durch einen Kondensator 322 überbrückt sein 442 und 443 Verwendung finden, die an einem gekann. Ferner ist zwischen dpn Thyristor 20 und den meinsamen Knotenpunkt 463 individuell über Ein-Lastwiderstand 22 eine Diode 23 geschaltet. Die Be- 65 gangsdioden 451, 452 und 453 angeschlossen sind, zugszeichen im Element I sind mit' und die Bezugs- Das Negationselement kann auch zur Bildung von zeichen im Negationselement III mit " gekennzeich- Speicherkreisen herangezogen werden, von denen net eine Ausführunesform in Fig.6 dargestellt ist. Das

erste Negationselcmcnt entspricht dem Schaltungsaufbau nach Fig.4, wobei statt dreier Schaltungsblöcke 40 a, 40 b und 40 c ein erster Schallungsblock 403 α ähnlich F i g. 5 und ein entsprechender zweiter Schaltungsblock 4026 vorgesehen sind. Der erste Schaltungsblock 403 a hat drei Eingangsklcmmen 441 a, 442 α und 443 a, während der zweite Schaltungsblock 402 b nur zwei Eingangsklemmen 441 b und 442 b hat. Dieses erste Negationselement ist über seine Austrittsklemme 24 mit einem weiteren Negationselement verbunden, dessen Aufbau dem Element III in Fig. 1 entspricht. Seine Ausgangsklemme 24". die gleichzeitig eine Ausgangsklemme des ganzen Speichers darstellt, ist durch eine Rück-

S kopplungsleitung 50 mit der Eingangsklcmme 441 a des ersten Schaltungsblocks 403 a verbunden, dessen dritte Eingarigsklcmme 443 a zusammen mit der ersten Eingangsklemme 441 b des zweiten Schaltungsblocks 402 6 an eine gemeinsame Eingangsklemme

ίο 444 angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Binär arbeitendes Negationselement mit einem Thyristor, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung und die Steuerspannung periodisch gegen Null sinkende, zueinander synchrone Spannungen (U) einer Polarität sind, daß der Thyristor (23) in Reihe mit einem Lastwiderstand (22) an der Speisespannung liegt und daß der Steuerelektrode (201) die Steuerspannung über ein Speicherglied (310) zugeführt wird, das so bemessen ist, daß die Spannung an der Steuerelektrode des Thyristors innerhalb einer Periodendauer oberhalb der Zündspannung bleibt.

2. Negationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherglied (310) ein ffC-integrierglied (312. 313) ist.

3. Negationselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherglied (310) über einen weiteren Widerstand (321) an die Steuerelektrode (201) des Thyristors (2§) geschalte" ist.

4. Negationselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem weiteren Widerstand (321) ein Kondensator (322) parallel geschaltet ist (Fi ρ :».

5. Negationselement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Eingangsleitungen mit je einem Speicherglied (310«. 310 b, 31Of) vorgesehen sind und der weitere Widerstand (321) allen F.ingangsleitungen gemeinsam ist (F i g. 4).

6. Negationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicherglied (310) eine Trenndiode (35) nachgeschaltet ist (F i g. 3).

7. Negationselei-nent nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Speicherglied (3!Oa, 310 b, 310 c) je eine Trenr diode (35 a, 35 b. 35 c) nachgeschaltet ist.

8. Negationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Lastwiderstand (22) eine Diode (23) in Serie geschaltet ist.

9. Negationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Speisespannung und Steuerspannung derselben Quelle entnommen sind.