DE2023176A1

DE2023176A1 - Differentialverstaerker,insbesondere fuer eine automatische Belichtungssteuerung einer Kamera

Info

Publication number: DE2023176A1
Application number: DE19702023176
Authority: DE
Inventors: Lederer David Bush; Perlman David Eric; Carter Daniel Eugene
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1969-05-12
Filing date: 1970-05-12
Publication date: 1970-12-17
Also published as: FR2042570A1

Description

PATENTANWÄLTE 7 Stuttgart 1 11.5.1970

DR.-ING. WOLFF, H. BARTELS ^AO 017R ianoestrassesi

DR. BRANDES, DR.-ING. HELD ^mO|/0 H[Ix⁰SS^{1129i310und297295}

Reg.-Nr. 122 507/3322 kdk

Eastman Kodak Company, Rochester, Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika

Differentialverstärker, insbesondere für eine automatische Belichtungssteuerung einer Kamera.

Die Erfindung betrifft einen DifferentialVerstärker, insbesondere für eine automatische Belichtungssteuerung einer Kamera, mit zwei Transistoren, wobei deren Emitter miteinander und zumindest der eine Kollektor mit dem Verstärkerausgang und wenigstens die eine Basis mit dem Verstärkereingang verbunden sind.

Sowohl Stehbildkameras als auch Laufbildkameras sind heutzutage häufig mit einer automatischen Belichtungssteuerung ausgerüstet, welche entsprechend der bei der Aufnahme des Bildes herrschenden Helligkeit die Belichtung des Filmes auf den richtigen Wert einstellt. Bei einer Reibe dieser bekannten Belichtungssteuerungen wird eine Brückenschaltung verwendet, deren einer Widerstand einen beleuchtungsabhängigen Widerstandewert besitzt, also einen lichtelektrischen Wandler bildet, der vom Szenen-

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licht beaufschlagt werden kann. Eine Maske mit veränderbarer Blendenöffnung steuert hierbei sowohl den auf den Film als auch den auf den beleuchtungsabhängigen Widerstand auftreffenden Lichtstrom, sofern die Belichtung des Filmes nicht zusätzlich oder ausschließlich über die Belichtungszeit .gesteuert wird.In beiden Fällen wird die Maske, und gegebenenfalls der Verschluß mittels eines elektromechanischen Wandlers betätigt, der seinerseits von einem Multivibrator gespeist wird. Dabei handelt es sich um einen üblichen astabilen, also frei laufenden Multivibrator, weil die wechselweise an den beiden Ausgängen abgegebenen Impulse besonders geeignet sind, die Antriebswicklung des elektromechanischen Wandlers zu speisen.

Diese bekannten Multivibratoren sind, obwohl man im allgemeinen zufriedenstellende Ergebnisse erzielt, nicht frei von Nachteilen wie ium Beispiel die starke Empfindlichkeit gegen Störspannungen, eine unsymmetrische Kurvenform der Spannung und die Anfälligkeit für ein Sperren/' was dann auftritt, wenn beide Transistoren des Multivibrators in der Sättigung bleiben. Einer oder eine Kombination von mehreren dieser Faktoren verhindert immer wieder die richtige Funktion der Belichtungssteuerung. Bei den Bemühungen, die Funktion des Multivibrators zu verbessern, hat man schon versucht, den Multivibrator zusammen mit einem Verstärker zu verwenden. Diese Lösung verursacht aber beträchtlich höhere Kosten und, was häufig noch entscheidender ist, benötigt mehr Raum in der Kamera.

Es wurde auch schon vorgeschlagen ₉ anstelle eines Multivibrators einen Differentialverstärker einzusetzen. Diese Lösung ergibt zwar bessere Ergebnisse, ist aber ebenfalls nicht völlig frei von Nachteilen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Differ rentialverstärker, insbesondere für eine Belichtungssteuerung einer Kamera, zu schaffen, der die Vorteile eines Multivibrators mit denjenigen eines Differentialverstärkers vereinigt. Ausgehend von einem Differentialverstärker der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch zwei die Basis des ersten Transistors mit dem Kollektor des zweiten Transistors bzw. die Basis des zweiten Transistors mit dem Kollektor des ersten Transistors verbindende, die Funktionsweise eines astabilen Multivibrators ergebende Verbindungsschaltungen.

Die Ausgangskennlinien eines solchen astabilen Differentialverstärkers sind ähnlich denjenigen eines astabilen Multivibrators. Trotzdem besitzt der Differentialverstärker noch die für einen solchen charakteristischen Eigenschaften, aus denen eine besonders große Unempfindlichkeit gegen Störspannungen, Symmetrie»und erhöhte Verstärkung resultieren. Ferner ist der erfindungsgemäße Differentialverstärker weitestgehend gegen eine Sperrung, wie sie bei den üblichen astabilen Multivibratoren leicht auftreten kann, wenn beide Transistoren in der Sättigung bleiben, immun. Falls ein erheblicher Ungleichgewichtszustand in einer der beiden Richtungen auftreten sollte! fällt die Schleifenverstärkung der Schaltung unter den Wert "1", wodurch ein Ausgleich herbeigeführt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der erfindungsgemäße Differentialverstärker mit einem nicht nennenswert vergrößerten Aufwand und Raumbedarf die Kombination aus einem getrennten Multivibrator und einem getrennten Differentialverstärker ersetzt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen einer automatischen Belichtungssteuerung mit einer Ausführungsform 009851/2062

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des erfindungsgemäßen Differentialverstärkers im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild des ersten Ausführungsbeispiels der Belichtungssteuerung und eine schematische Darstellung deren mechanischen Teils; .

Fig. 2 ein unvollständiges Schaltbild des zweiten

Ausführungsbeispiels der Belichtungssteuerung.

Eine automatische Belichtungssteuerung für eine Kamera besitzt einen Differentialverstärker, der zwei Transistoren Q. und Q₂ aufweist. Die beiden Eingänge des Differentialverstärkers sind an eine Brücke angeschlossen, deren einer Zweig aus einem Photowiderstand R und einem festen Widerstand Rj₃ gebildet ist, während der andere Zweig aus zwei festen Widerständen R, und R~ besteht.

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Die Basis des Transistors Q. ist an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R und Rj₃ angeschlossen. Die Basis des Transistors Q₂ ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R₁ und R₂ verbunden. Die Basen der beiden Transistoren Q₁ und Q₂ sind kreuzweise mit den Kollektoren verbunden. Zu diesem Zwecke ist die Basis des Transistors Q₁ mit dem Kollektor des Transistors Q₂ über einen Kondensator 11 und die Basis des Transistors Q₂ mit dem Kollektor des Transistors Q₁' über einen Kondensator verbunden. Diese Verbindungen geben dem Differentialverstärker die Eigenschaften eines astabilen Multivibrators, ohne das Differenzprinzip des Verstärkers und die daraus resultierenden Vorteile zu beeinträchtigen.

Die Emitter der Transistoren Q^ und Q₂ sind miteinander verbunden und an den Kollektor eines Transistors Q₃ angeschlossen, dessen Emitter über einen Widerstand 21 mit 009851/2062

dem Hassepotential verbunden 1st. Die Basis des Transistors Q₃ ist über zwei in Reihe geschaltete Dioden 17 und 18 mit dem Massepotential und über einen Widerstand 14 sowie einen Schalter 13 mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle V„ verbunden, deren anderer Pol auf

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Massepotential liegt.

Der Transistor Q₃ bildet zusammen mit: den Widerständen 14 und 21 sowie den Dioden 17 und 18 eine Konstantstromquelle für den Differentialverstärker· Da die Spannung, die an den Dioden 17 und 18, welche zusammen mit dem Widerstand 14 einen Spannungsteller bilden, abfällt, nahezu konstant ist, wird die Basis des Transistors Q₃ auf einem nahezu konstanten Potential gehalten. Der Transistor Q₃ sucht deshalb seine Basis-Emitter-Spannung konstant zu halten, indem der Spannungsabfall am Widerstand 21 konstant gehalten wird, was einen konstanten Emitterstrom und damit auch einen konstanten Kollektorstrom zur Folge hat. . > >»

Ohne die Kondensatoren 11 und 12 arbeitet die Schaltung als Differentialverstärker. Durch die Kondensatoren 11 und 12 bewirkt aber eine Erhöhung des Potentials am Kollektor des Transistors Q₂ infolge einer Verminderung von dessen Leitfähigkeit eine Erhöhung des Potentials an der Basis des Transistors Q., was eine Erhöhung von dessen Leitfähigkeit und damit eine Verminderung des Potentials am Kollektor des Transistors Q₁ zur Folge hat. Diese Potentialverminderung wird über den Kondensator 12 auf die Basis des Transistors Q₂ Übertragen, dessen Leitfähigkeit dadurch noch mehr vermindert wird. Mit zunehmender Ladung des Kondensators 11 fällt jedoch das Po-antial an der Basis dea Transistors Q₁, was dazu führt, laß letzterer wieder in seinen nicht leitenden Zust -ad zurückkehrt und damit der Transistor Q₂ wieder leib M wird, weil der Anstieg des Kollektorpotentials des Transistors Q₁

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über den Kondensator 12 auf die Basis des Transistors Q₂ übertragen wird.

Die I Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Q₁ liegt im Erregerstromkreis einer ersten Erregerspule L" des elektromechanischen Wandlers, während die E.mitter-Kollektor-Strecke des Transistors Q₂ im Erregerstromkreis einer zweiten Erregerspule L₂ liegt, die ein dem Feld der Spule L₁ entgegengesetzt gerichtetes Feld erzeugt. %n Ubereinsimmung mit der üblichen Arbeitsweise eines Multivibrators ist also der Transistor Q, gesperrt, wenn der Transistor Q₂ leitend ist und umgekehrt.

Wenn der Schalter 13 geschlossen und die Schaltung in Betrieb ist, werden abwechselnd Stromimpulse den Spulen L. und L₂ des elektromechanischen Wandlers zugeführt. Die Brücke ist vorzugsweise so abgestimmt, daß Impulse gleicher Länge erzeugt werden, wenn der Photowiderstand R mit der Mindestintensität, die zur Erzielung eines brauchbaren Bildes noch ausreicht, beaufschlagt wird. Ein in entgegengesetzten Richtungen bewegbarer, den mechanischen Teil des elektromechanischen Wandlers bildender Permanentmagnet 22 wird, da keine yorspannung vorgesehen ist, deshalb nicht bewegt, wenn die Mindesthelligkeit herrscht« Ist die Helligkeit jedoch größer und die Beleuchtung des Photowiderstandes R stärker, dann ist der Widerstandswert des Photowiderstandes geringer, was dazu führt, daß die Zeit, während deren der Transistor Q₂ leitend ist, verkürzt wird. Dies hat eine Verminderung des Mittelwertes des Erregerstromes der Spule L₂ zur Folge, was wiederumg bewirkt, da0 der Permanentmagnet 22 bei einer Darstellung gemäß Fig. 1 nach oben zur Spul© L₂ hin bewegt wird.

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Der Permanentmagnet 22 1st mit einer Maske 23 gekuppelt, welche je eine Blendenöffnung für das auf den Photowiderstand H und einen Film 24 fallende Licht besitzt, wobei die Blendenöffnungen so ausgebildet sind, daß sich die wirksame öffnung verkleinert, wenn die Erregung der Spule überwiegt und sich vergrößert, wenn die Erregung der Spule 2 überwiegt. Die Bewegung der Maske 23 erfolgt solange in der einen Richtung, bei zu großer Helligkeit bei einer Blickrichtung gemäß Fig. 1 nach oben, bis der auf den Photowiderstand R fallende Lichtstrom auf den Mini-

malwert verringert ist, für den die Brücke eingestellt ist und bei dem wieder Impulse gleicher Länge an die Spulen L, und L₂ geliefert werden, wodurch der.elektromechanische Wandler wieder seinen Gleichgewichtszustand erreicht. Wenn die Belichtung von einer höheren Helligkeit auf eine geringere, jedoch noch über der Mindesthelligkeit liegende Größe fällt, wird entsprechend die Maske 23 im Sinne einer Vergrößerung der wirksamen Blendenöffnungen so weit verschoben, bis wieder Impulse gleicher Länge erzeugt werden.

Anstelle eines elektromechanischen Wandlers mit einer aus zwei Spulen bestehenden Antriebswicklung 2 kann auch ein solcher mit einer einzigen Spule verwendet werden. Beispielsweise kann die Antriebswicklung 2 durch die in Fig. 2 dargestellte Schaltung ersetzt: werden, welche aus einer einzigen Spule 3 und zwei in Reihe geschalteten, gleich großen Widerständen R₃ und R₄ besteht, welche parallel zur Spule 3 liegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel fließt durch die Spule 3 kein Strom, wenn der Spannungsabfall an den beiden Widerständen R₃ und R₄ gleich groß ist. Tritt jedoch wegen ungleicher Impulslängen ein Ungleichgewichtszustand zwischen den beiden Spannungsabfällen ein, so wird die Spule L₃ entsprechend der Größe und der Richtung der Abweichung vom Gleichgewichtszustand erregt, was eine Bewegung des Permanentmagneten 22 in der richtigen Richtung zur Folge hat. Nachteilig ist bei

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dieser Ausführungsform gegenüber derjenigen gemäß Fig. If daß die Widerstände R₃ und R₄ einen ¹TeIl der Energie verbrauchen, die im ersten Ausführungsbeispiel für den elektromechanischen Wandler zur Verfügung steht. In manchen
Fällen überwiegt aber der sich aus dem einfacheren Aufbau des elektromechanischen Wandlers ergebende Vorteil gegenüber diesem Nachteil.

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Claims

Patentansprüche

Differentialverstärker, insbesondere für eine automatische Belichtungssteuerung einer Kamera, mit zwei Transistoren, wobei deren Emitter miteinander und zumindest der eine Kollektor mit dem Verstärkerausgang und wenigstens die eine Basis mit dem Verstärkereingang verbunden sind, gekennzeichnet durch zwei die Basis des ersten (Q₁) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (Q2) bzw. die Basis des zweiten Transistors mit dem Kollektor des ersten Transistors verbindende, die Funktionsweise eines astabilen Multivibrators ergebende Verbindungsschaltungen Ul,12). -{.
2. Verstärker nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verbindungsschaltungen durch je einen,. Kondensator (11,12) gebildet sindl
3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter der beiden Transistoren (Q₁I O₂) an eine Konstantatromquelle (Q₃, 14,17,18,21) angeschlossen sind.
4. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle einen dritten Transistor (Q₃) und eine Schaltung zur Konstanthaltung des Potentials an der Basis des dritten Transistors aufweist.
5. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Konstanthaltung des Potentials an der Basis des dritten Transistors eine Diode enthält.

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6. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Brücke, deren einer Zweig aus einem vom Szenenlicht beaufschlagbaren, beleuchtungsabhängigen Widerstand (R ) und einem ersten Festwiderstand

und deren anderer Zweig aus einem zweiten und. dritten Pestwiderstand (R₁, R₂) besteht, wobei der Verbindungspunkt zwischen dem beleuchtungsabhängigen Widerstand (R_c) und dem ersten Festwiderstand (Rj₃) mit der Basis des ersten Transistors (Q₁)- und der Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dritten Festwiderstand (R,, R₂) mit der Basis des zweiten Transistors verbunden sind, eine gleichzeitig die zu steuernde Belichtung und die Beleuchtung des beleuchtungsabhängigen Widerstandes beeinflussende Steuervorrichtung (23) sowie einen elektromechanischen Wandler (2,22) als Antrieb für die Steuervorrichtung, der an die Kollektoren des ersten und zweiten Transistors (Q₁, Q₂) angeschlossen ist. ·,:.

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