DE2030843B2

DE2030843B2 - Zweipol mit negativem widerstand und verwendung des zweipols in einem gleichspannungswandler

Info

Publication number: DE2030843B2
Application number: DE19702030843
Authority: DE
Inventors: Alois Dr. Nussbaumen Marek (Schweiz)
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1970-03-23
Filing date: 1970-06-23
Publication date: 1973-03-15
Also published as: GB1285307A; DE2030843C3; US3723775A; FR2084970A5; DE2030843A1; NL7103781A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweipol mit einstellbarem, negativem, dilTcrcnticllem Widerstand, bestehend aus einer Schaltungsanordnung mit einem Feldeffekt-Transistor beliebigen Leilfiihigkeitstyps und einem Transistor entgegengesetztem Leitfähigkeitstyps, in der der erste Hauptanschluß des Transistors und der Gate-Anschluß des FeldelTekt-Transistors an eine gemeinsame Klemme angeschlossen sind, die die eine Klemme des Zwcipols bildet.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Ver-Wendung des Zweipols in einem Gleichspannungswandler.

Zweipole mit negativem Widerstand, z. B. Tunneldioden, Vierschichtdioden, Dynatrons usw., finden in elektronischen Schaltkreisen ein weiteres Anwendungsgebiet. Sie werden in Filtern zur Entdämpfung von Schwingkreisen, in Osziilatorschaltungen, Verstärkern, Impuls- und Digitalkreisen usw. eingesetzt. Diese obengenannten »klassischen« Zwcipole weisen jedoch eine Reihe von Mangeln auf. So ist beispielsweise der ausnutzbare Bereich negativen Widerstandes int der U-Z-Kennlinie sehr klein (bei Tunneldioden etwa 0,5 V). Größtenteils ist die Lineaiität in diesem Bereich ungenügend und der verfügbare Spannungshub relativ gering (bei GaAs-Tunneldioden beträgt er beispielsweise nur ungefähr 1 V). Ein weiterer Mangel ist darin zu sehen, daß die Größe des negativen Widerstandes nur in engen Grenzen oder überhaupt nicht beeinflußt werden kann.

Um diese Mangel zu beheben, wurden verschiedenen Ersatzschaltungen mit Transistoren, ohmsclun Widerständen und fallweise zusätzlichen Hilfssiromquellen vorgeschlagen, die in bestimmten Bereichen ihrer ^/-/-Kennlinie ähnliches Verhalten wie die okn aufgeführten Bauelemente zeigen. So wird z. B. 111 Elektrode Engineering, 1963, S. 751. eine Tiansistorschaltung angegeben, die die Charakteristik einer Tunneldiode aufweist, in Electronic Engineering. 1967. S. 715, eine Anwendung dieser Schaltung in einem Transistoroszillator beschrieben.

Ebenso wie bei den eingangs aufgeführten Bauelementen erlauben diese Ersatzschaltung! die Variation des Betrages des negativen Widerstandes mir in einem gewissen, engen Bereich, beispielsweise durch Variieren der Betriebsspannung.

Eine weitere Schaltung eines Zweipols mit negativer Widerstandscharakteristik wird in Electronics Letters, Voi. 6, 1970, Nr. 1. ^ς. 1 und 2. beschrieben. Sie ist in F i g. I dargestellt. Der Emitter-Strom eines bipolaren Transistors 1 wird durch einen in Serie mit dem Basis-Anschluß 2 des Transistors 1 liegenden Fe'ideffek-Transistors 3 gesteuert. Der Arbeitspunkt des Feldeffekt-Transistors 3 wird durch den aus den Widerständen 4 und 5 gebildeten Spannungsteiler festgelegt, der zwischen den Emitter-Anschluß 6 und den Kollektor-Anschluß 7 des Transistors 1 geschaltet ist. Die Größe des negativen Widerstandes wird durch den Widerstand 5 bestimmt. Durch Variieren des Widerstandswertes von 5 'älU sich die Größe des negativen Widerstandes des Zweipols in weiten Grenzen beeinflussen.

Diese Transistorschaltung hat jedoch eine Reihe von Nachteilen, die ihre Anwendung bei höheren Frequenzen problematisch macht. Eine Änderung des Widerstandswertes von 5 von außen, d. h. durch nicht unmittelbar in der Nachbarschaft der Schaltung angeordnete Einstellorgane, isi mit Schwierigkeiten verbunden, da der Widerstand 5 mit einem Pol an der Signalspannung liegt. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß der aus den Widerständen <* und 5 bestehende Spannungsteiler kapazitiv kompensiert werden muß, was sich wiederum auf die dynamische ^/-/-Kennlinie des Fcldeffcki-Transistors bei hohen Frequenzen ungünstig auswirkt urn! ein Versagen der Schallung zur Folge haben kann.

Von Nachteil ist ferner, daß in der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 stets ein kleiner, durch die Widerstände 4 und 5 des Spannungsteilers bestimmter Strom fließt, der sich zudem mit dem eingestellten negativen Widerstand verändert.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, daß die Widerstände 4 und 5 des Spannungsteilers den Rauschabstand des Zweipols verschlechtern, da sie stets parallel zu den Zweipolklemmen liegen.

Aus der USA.-Patentschrift 3 223 849 ist weiterhin ein Zweipol mit einstellbarem, negativem, differentiellem Widerstand bekanntgeworden, bestehend aus einer Schaltungsanordnung mit einem npn-Transistor, dessen KollcktorelektroJe, die eine Klemme des Zweipols bildet, die über einen, den negativen CiitTerentiellei! Widerstand bestimmenden Widerstand mit der Basiselektrode eines pnp-Transistors verbunden ist. Zwischen der genannten Basiselektrode und der Kollektorelektrode dieses Transistors liegt ein weiterer Widerstand. Letzgenannte Kollektorelektrode ist über eine Batterie mit der Basiselektrode des npn-Transistors verbunden. Diese Basiselektrode bildet die andere Klemme des Zweipols. Die beiden Emitterelektroden sind miteinander verbunden. Aus derselben Patentschrift ist es lerner bekannt, einen einstellbaren Konstantstromzweipol zusätzlich zu einer variablen Cileichspannungscjuelle vorzusehen.

Hinsichtlich ihrer Nachteile ist die beschriebene Schaltungsanordnung mit der aus »Electronics Letters« bekannten vergleichbar. Ihre Anwendung bei höheren Frequenzen ist problematisch, da der den Wert des negativen differentiellen Widerstandes bestimmende Widerstand mit mindestens einem Ende (im dort beschriebenen Fall sogar mit beiden Enden) auf Hochfrequenzpotential liegt und kapazitiv kompensiert werden muli, wenn der genannte Wert frequenzunabhängig werden soll. Zudem fließt bei Zweipolklemmenspannungen ungleich Null ein bestimmter Strom.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Zweipol mit einstellbarem, negativem, differentiellem Widerstand /u schaffen, dessen sonstigen charakteristischen Eigenschaften nicht durch die die Größe des negativen Widerstandes bestimmenden Schaltmittel verändert werden und dessen Hochfrequenzeigenschaften nur durch die verwendeten aktiven Bauelemente, also die Transistoren bestimmt werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Zweipol der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zweite Hauptanschluß des Transistors mit dem Source-Anschluß des Fcldeffekt-Transistors verbunden ist, daß der Steueranschluß des Transistors die andere Klemme des Zweipols bildet und daß ;:.\vi:;chen den Steueranschluß des Transistors und den Drain-Anschluß des Feldeffekt-Transistors eine variable Gleichspannungsquelle geschaltet ist, die zur Einstellung des negativen, differentiellen Widerstandes des Zweipois dient.

Gegenüber den bekannten Schaltungsanordnungen hat diese Lösung den Vorteil, daß der Betrag des negativen Widerstandes durch eine nicht signalspannungsführende Gleichspannung einstellbar ist. Diese Lösung zeichnet sich weiterhin dadurch aus. daß die Grenzfrequcnz des Zweipois nur durch die aktiven Elemente bestimmt wird und nicht durch die die Größe des negativen Widerstandes bestimmenden Sehaltmittel.

Diese Schaltungsanordnung kommt zudem mit einem Minimum an Bauelementen aus, wodurch es gut möglich ist, diesen Zweipol in einfacher Weise als monolithischen Schaltkreis herzustellen.

Ein derartiger Zweipol wird in vorteilhafter Weisi· dadurch realisiert, daß der Transiftor ein biporarer Transistor, der Feldeffekt-Transistor vom Depletion-Typ ist.

Eine erste vorteilhafte Weiterbildung des Zweipols sieht vor, daß in die Verbindungsleitung zwischen Steueranschluß des Transistors und dessen zweitem Hauptanschluß eine Hilfsstromquelle geschaltet ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß sich der differentielle Widerstand des Zweipols von positiven Werten über den Wert »unendliche bis hin zu den negativen Werten einstellen läßt.

Eine zweite vorteilhafte Weiterbildung des Zweipols besteht darin, daß ein Konstantstrom-Zweipol vorgesehen ist, der in Serie mit dem Kollektor-Anschluß des Feldeffekt-Transistors geschaltet ist. Vorzugsweise besteht besagter Konstantstrom-Zweipol auf einem weiteren Feldeffekt-Transistor und einer zwischen dessen Dr in- und Gate-Anschluß geschalteten HillsspannungscjUelle. Dies gestattet die Verwendung der so aufgebauten Schaltungsanordnung als Erreger-Zweipol in Oszillatorschaltungen mit sell.-ttätiger Amplitudenregelung.

Das weite Feld der Anwendung dieser Zweipole erstreckt sich nicht nur auf Hochfrequenz-Anwendungen, z. B. Abstimmen der Güte von Resonanzkreisen in Verstärkern, Filtern. Oszillatoren, sondern auch auf digitale Schaltkreise und ganz allgemein auf das Erzeugen und Verformen von nicht sinusförmigen Wechselspannungen.

Es ist weiterhin möglich, den Zweipol als Erreger-Zweipol in einem transformatorlosen Gleichspannungswandler zu verwenden, bei dem der Zweipol in einer zwischen seine Klemmen reschalteten Spule Relaxations-Schwingungen erzeugt, die anschließend gleichgerichtet werden. Als ^ingangsklemmen des Wandlers figurieren in diesem Falle die Hilisspannungsanschlüsse des Zweipols, d. h. der Drain-Anschluß des ersten Feldeffekt-Transistors und der Basis-Anschluß des bipolaren Transistors.

Dieser Gleichspannungswandler weist gegenüber bekannten Anordnungen den Vorteil auf, kleine Spannungen (> 0,3 Volt) mit gutem Wirkungsgrad ohne Zwischenschaltung eines Transformators in Gleichspannungen umzusetzen, die um den Faktor 50 bis 100 höher sind, als die Eingangsgleichspannung. Die maximal zu erreichende Ausgangsspannung wird nur durch die Durchbruch-Spannungen der im Zweipol verwendeten Halbleiter begrenzt. Zusätzliche Polarisationsspannungen, wie sie etwa bei vergleichbaren Wandlern (Tunneldioden-Wandler) unbedingt erforderlich sind, werden nicht benötigt.

In den Zeichnungen sind neben dem Stand dei Technik Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen bekannten Zweipol.

F i e. 2 eii.e beispielsweise Ausführung der Erlhv dung.

F i g. 3 das (./-/-Kennlinienfeld eines Zweipols gc mal., Fig. 2,

F i g. 4 eine erste Abwandlung des Zweipols neinäl. F i g. 2.

F i g. 5 das l/-/-Kennlinienfeld eines Zweipols ge maß F i g. 4,

Fig. 6 eine zweite Abwandlung des Zweipols ge maß F i g. 2.

F i g. 7 das i7-/-Kennlinienl'eld eines Zweipols ge maß F i a. 6.

F i g. 8 ein Anwendungsbeispiel eines Zweipols gemäß Fig. 2.

Die Erfindung soll nun an Hand der F i g. 2 bis 8 näher erläutert werden.

In Fi g. 2 ist der Emitter-Anschluß eines bipolaren Transistors 8 mit 9, der Basis-Anschluß mit 10, der Kollektor-Anschluß mit 11 bezeichnet. Mit der Bezugsziffer 12 ist ein Feldeffekt-Transistor benannt, sein Source-Anschluß mit 13, sein Gate-Anschluß mit 14, sein Drain-Anschluß mit 15. Der Emitter-Anschluß 9 des pipolaren Transistors 8 ist mit dem Source-Anschluß 13 des Feldeffekt-Transistors 12. der Kollektor-Anschluß 11 des bipolaren Transistors 8 ist mit dem Gate-Anschluß 14 des Feldeffekt-Transistors 12 verb inden. Zwischen den Basis-Anschluß 10 des bipolaren Transistors 8 und den Drain-Anschluß 15 des Feldeffekt-Transistors 12 ist eine variable Spannungsquelle 16 geschaltet, derart, daß der Pluspol der Spannungsquelle 16 mit dem Drain-Anschluß 15, der Minuspol mit dem Basis-Anschluß 10 verbunden ist. Die Verbindungsleitung vom Kollektor-Anschluß 11 des bipolaren Transistors 8 zum Gate-Anschluß 14 des Feldeffekt-Transistors 12 ist an eine Klemme 17 geführt, der Basis-Anschluß 10 des bipolaren Transistors 8 ist an eine weitere Klemme 18 geführt. Diese beiden Klemmen 17 und 18 bilden die Klemmen des Zweipols.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 soll nun in Verbindung mit dem in F i g. 3 dargestellten {/-/-Kennlinienfeld näher erläutert werden. Um die Betrachtungsweise zu vereinfachen, sei in den nachstehenden Erläuterungen angenommen, daß die Klemme 18 des Zweipols auf Massepotential liege.

Die Gleichspannungsquelle 16 sei so eingestellt, daß der Drain-Anschluß 15 des Feldeffekt-Transistors 12 positiv gegenüber der Klemme 18 ist. Legt man nun eine negative Spannung — etwa in der Größe 15 bis -30 Volt — an die Klemme 17 an, so ist der Feldeffekt-Transistor 12 gesperrt, da sein Gate-Anschluß 14 auf einem negativen Potential in bezug auf seinen Source-Anschluß 13 liegt. Über die Kollektor-Basis-Diode des bipolaren Transistors 8 kann ebenfalls kein Strom fließen, da diese durch die an die Klemme 17 angelegte negative Spannung gesperrt ist. Es fließt also kein Strom im Zweipol. Auch geringfügige Spannungserhöhung ändert an diesem Zustand nichts, d.h. der differentielle Widerstand des Zweipols ist unendlich groß, der entsprechende Abschnitt der {/-/-Kennlinie hat die Steigung »Null« und fällt mit der {/-Achse zusammen (F i g. 3).

Wird nun die Spannung an der Klemme 17 in Richtung positiver Werte erhöht, so geht der Feldeffekt-Transistor 12 allmählich in den leitenden Zustand über, und es kann ein Strom in den Emitter-Anschluß 9 des bipolaren Transistors 8 hineinfließen, der um den sehr kleinen Basis-Strom vermindert, an der Klömme 17 des Zweipols erscheint, und zwar entgegengesetzt zur eingetragenen Pfeilrichtung /. Mit positiver werdender Spannung an der Klemme 17 nimmt der aus der Klemme 17 herausfließende Strom immer mehr zu, d. h. die [/-/-Klemme hat in diesem Bereich eine negative Steigung, der differentielle Widerstand ist negatis (F i g. 3). Erst wenn die an die Klemme 17 angelegte Spannung positiv ist, genauer gesagt, wenn sie einen durch den bipolaren Transistoi 8 bestimmten positiven Wert übersteigt, wird die Kollektor-Basis-Diode ties bipolaren Transistors 8 leitend, um mit zunehmender Spannung an der Klemme 17 erhöht sich auch der Strom (in Pfeilrichtung /) im Zweipol.

Die Höhe der am Drain-Anschluß 15 anliegenden ri Hüfsspannung U₁ bestimmt bei gegebener Spannung an der Klemme 17 den Öffnungszustand des Fckleffekt-Transistors 12 und damit auch die Steigung der {/-/-Kennlinie. Der Betrag der Steigung ist etwa proportional der angelegten Hüfsspannung U₁. Der

ίο negative differentielle Widerstand des Zweipols ist demnach umgekehrt proportional der an den Drain-Anschluß 15 des Feldeffekt-Transistors 12 angelegten Hüfsspannung U_x.

In F i g. 4 ist eine erste Abwandlung des Zweipols gemäß F i g. 2 dargestellt. Diese unterscheidet sich von der Schaltungsanordnung der F i g. 2 dadurch, daß die Verbindungsleitung zwischen dem Emitter-Anschluß 9 des bipolaren Transistors 8 und dem Source-Anschluß 13 des Feldeffekt-Transistors 12 an eine weitere Klemme 19 geführt ist, die mit einer Hilfsstromquelle 20 verbunden ist.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 4 soll nun in Verbindung mit dem in F i g. 5 dargestellten i/-/-Kennlinienfeld näher erläutert werden. In den nachstehenden Erläuterungen sei wiederum angenommen, daß die Klemme 18 des Zweipols auf Massepotenti?! liege.

Die variable Spannuiigsquelle 16' sei zunächst so eingestellt, daß der Drain-Anschluß 15 des Feldeffekt-Transistors 12 positiv gegenüber der Klemme 18 ist. Die Stromquelle 20 liefere einen Strom, der als Strom /, aus der Klemme 17 entgegengesetzt zur Pfeilrichtung / herausfließt. Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der in F i g. 2 dargestellten Anordnung nur dadurch, daß die {/-/-Kennlinien um den Betrag /, in negativer /-Richtung verschoben sind (F i g. 5). Erniedrigt man nun die Hüfsspannung U₁ bis auf den Wert Null, so bleibt der Feldeffekt-Transistor 12 gesperrt, da seine Source-Drain-Spannung verschwindend klein ist — der Spannungsabfall an der Emitter-Basis-Diode des bipolaren Transistors 8 sei hierbei vernachlässigt. Die Steigung der entsprechenden Kennlinie in Fig. 5 bleibt »Null«, bis die an die Klemme 17 angelegte Spannung positiv wird und die Kolk ktor-Basis-Diode leitend wird.

Läßt man die Hüfsspannung U₁ negativ werden dann geht der Feldeffekt-Transistor 12 wieder allmählich in den leitenden Zustand über, wobei abei der Feldeffekt-Transistor 12 nun einen Stromfluß ir entgegengesetzter Richtung zuläßt. Daraus resultier ein Strom, kleiner als I₁, der in den Emitter 9 de: bipolaren Transistors 8 hineinfließt und — um dei Basisstrom vermindert — aus Klemme 17 (entgegen gesetzt zur eingezeichneten Pfeürichtung /) wiede herausfliegt. Eine Erhöhung der Spannung an Klemm-17 hat eine Stromerhöhung zur Folge, d.h., / win weniger negativ. Die Steigung der {/-/-Kennlini (F i g. 5) ist positiv — der differentielle Widerstam ist ebenfalls positiv und läßt sich durch die an de Drain-Anschluß 15 des Feldeffekt-Transisiors 1 angelegte Hüfsspannung in seiner Größe beeiri flüssen.

Mit der in F i g. 4 beispielsweise dargestellte Schaltungsanordnung hat man einen Zweipol zi Hand, der nach Maßgabe der an dem Drain-Ar Schluß 15 des Feideffekt-Transistors 12 anliegende Hüfsspannung, negativen, unendlich großen od<

7 8

positiven differentiellen Widerstand aufweist, je pol ist mit seinen Klemmen 17 und 18 mit den Enden

nachdem die Spannung am Drain-Anschluß 1.5 des einer Spule 26 verbunden. An die Klemmme 17 ist

Feldeffekt-Transistors 12 positiv ist, den Wert Null weiterhin eine Zenerdiode 28 mit ihrem Kathoden-

hrj oder negativ ist. Anschluß geschaltet. Zwischen der Anode der Zener-

Eine weitere Abwandlung der Schaltungsanord- 5 diode 28 und der Klemme 18 liegt ein Kondensator

nung gemäß F i g. 2 besteht darin, in Serie mit dem 29. Die beiden Anschüsse des Kondensators 29 sind

Feldeffekt-Transistor 12 einen weiteren Feldeffekt- mit zwei weiteren Klemmen 30 und 31 verbunden,

Transistor 21 von (zum Feldeffekt-Transistor 12) ent- die die Ausgangsklemmen des Wandlers bilden,

gegengesetztem Leitfähigkeitstyp als Konstantstrom- Zwischen diesen Klemmen liegt eine mit L bezeich-

Zweipol zu schalten. 10 nete Last. Die Batterie 27, deren Gleichspannung zu

In F i g. 6 ist der Drain-Anschluß 15 des Feld- wandeln ist, ist mit ihrem Plus-Pol mit dem Draineffekt-Transistors 12 mit dem Drain-Anschluß 22 Anschluß 15 des Feldeffekt-Transistors 12, mit ihrem eines Feldeffekt-Transistors21 verbunden. Der Gate- Minus-Pol mit der Klemme 18 verbunden.
Anschluß 23 und der Source-Anschluß 24 des Feld- Eine vereinfachte Erläuterung der Wirkungsweise effekt-Transistors 21 sind mit einer zweiten Hilfs- 15 dieser Schaltungsanordnung soll nachstehend an Spannungsquelle 25 verbunden, die eine Hilfsgleich- Hand der F i g. 8 gegeben werden,
spannung U₂ liefert. Die variable Spannungsquelle 16 Beim Anlegen der Batteriespannung U₀ = U, ist mit ihrem Plus-Pol mit dem Source-Anschluß 24 fließt ein Strom durch den Feldeffekt-Transistor 12, des Feldeffekt-Transistors 21, mit ihrem Minus-Pol über die Emitter-Kollektor-Strecke des bipolaren mit der Klemme 18 des Zweipols verbunden. ao Transistors 8, in die Spule 26, entgegengesetzt zur

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ge- eingezeichneten Pfeilrichtung/. Auf Grund der In-

mäß F i g. 6 soll nun in Verbindung mit dem in duktivität der Spule 26 ist dieser Strom anfangs rela-

Fig. 7 dargestellten U-/-Kennlinienfeld näher er- tiv klein, die Spannung an der Klemme 17 leicht

läutert werden. Es sei wiederum angenommen, daß positiv gegenüber der Klemme 18 und entspricht etwa

die Klemme 18 des Zweipols auf Massepotential liege. 35 der positiven Spannung, bei der die Kennlinie des

Durch Anlegen einer Hilfsspannung U₂ derart, daß Zweipols im U-/-Kennlinienfeld recb's der /-Achse die der Gate-Anschluß 23 des Feldeffekt-Transistors 21 U-Achseschneidet( + 0,7Volt,wennderbipolareTrannegativ gegenüber dem Source-Ansdilüß 24 ist, wird sistor 8 ein Silizium-Transistor ist, + 0,3 Volt im Falle der im Zweipol fließende Strom so gesteuert, daß er eines Germanium-Transistors). Der durch die Spule 26 einen durch die Hilfsspannung U₂ bestimmten, maxi- 30 fließende Strom hat negatives Vorzeichen, da sich malen Wert nicht übersteigen kann. Ist der Strom im der Arbeitspunkt des Zweipols im IV. Quadranten Zweipol, und damit auch der durch den Feldeffekt- des U-/-Kennlinienfeldes (F i g. 3) befindet. Dieser Transistor 12 fließende Strom seinem Betrag nach besagte Strom nimmt dem Betrage nach allmählich kleiner als der eingestellte Maximalstrom, so ist der _zu, wodurch sich die Spannung zwischen den Klem-Spannungsabfall zwischen Source-Anschluß 24 und 35 men 17 und 18 erniedrigt. Bevor diese Spannung den Drain-Anschluß 22 des Feldeffekt-Transistor 21 ge- Wert Null erreicht, gerät der Arbeitspunk, des Zweiring. Dies bedeutet aber, daß die Spannung zwischen _pols in den Bereich negativen Widerstandes im U-I-Klemme 18 und dem Drain-Anschluß 15 des Feld- Kennlinienfeld, wodurch sich die Richtung der Stromeffekt-Transistors 12 etwa gleich der Hilfsspannung zunähme plötzlich ändert. Die Spannungsernicdri-U₁ ist. Damit ergibt sich für solche Spannungen U ₄₀ gung zwischen den Klemmen 17 und 18 hat also zur und U₁, die einen Strom entgegengesetzt zur Pfeil- Folge, daß an den Enden der Spule 26 eine die richtung/ im Zweipol zur Folge haben, der größer Batteriespannung um das Vielfache übersteigende ist als der durch U₂ eingestellte Grenzstrom, ein Spannung entsteht, die den Stromfluß in der Spule Kennlinienverlauf, der etwa dem in Fig. 3 darge- aufrechterhalten will. Die besagte Spannung ist negabtellten Verlauf entspricht. In aber der eingestellte ₄₅ tiv gegenüber der Klemme 18 und bewirkt eine Ver-Grenzstrom erreicht, so verlaufen die Kennlinien üle Schiebung des Arbeitspunktes des Zweipols in Rieh parallel zur U-Achse. tung negativer U-Achse. Dann nimmt der negative

Es ergeben sich somit U-/-Kennlinien für die Strom seinem Betrage nach wieder ab, bis er nahezu

Schaltungsanordnung gemäß F i g. 6, wie sie beispiels- Null ist, da er in die Last L und den Kondensator 29

weise in F i g. 7 dargestellt sind. In dem interessieren- 50 hineinfließt. Der Zweipol-Arbeitspunkt kommt da-

den Bereich des Kennlinienfeldes links der /-Achse durch in den Bereich unendlich großen Widerstandes

nimmt der differentielle Widerstand des Zweipols nur und es erfolgt ein erneuter Spannungssprung, dies

negative oder unendlich große Werte an, wobei die mal in Richtung positiver U-Werte, bis die Spannuns

Hilfsspannung U₁, wie vorstehend dargelegt, den Be- zwischen den Klemmen wieder leicht positiv ist, d. h

trag des differentiellen Widerstandes festlegt, die 55 Klemme 17 positiv gegenüber Klemme 18 ist. Dam

Hilfsspannung U₂ den maximal fließenden Grenz- wiederholt sich der soeben beschriebene Vorgang. Ai

strom (entgegengesetzt zur Pfeilrichtung /) bestimmt. den Klemmen 17 und 18 entsteht also eine Wechsel

In den F i g. 2, 4 und 6 kann der bipolare Tran- spannung, deren Spitzenwert die Batteriespannun

sistor 8 durch einen anderen geeigneten Transistor beträchtlich übersteigt.

ersetzt werden. Von wesentlicher Bedeutung ist nur, 60 Die Zenerdiode 28 erfüllt in dieser Schaltung«

daß die Transistoren 8 und 12 vom entgegengesetzten anordnung zwei Aufgaben. Auf der einen Seite dier

Leitfähigkeitstyp sind. sie als Gleichrichterelement, auf der anderen Seit

Ein Anwendungsbeispiel des Zweipols gemäß bewirkt sie eine Stabilisierung der Ausgangsgleicl

F i g. 2, ein Gleichspannungswandler für Spannun- spannung, indem sie die Amplitude dtr am Kondei

gen > 0,3 Volt, ist in F i g. 8 dargestellt. Der Zwei- 65 sator 29 auftretenden Schwingungen begrenzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zweipol mit einstellbarem, negativem, differentiellem Widersland, bestehend aus einer Schaltungsanordnung mit einem Feldeffekt-Transistor beliebigen Leitfähigkeitstyp'· und einem Transistor entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, in der der erste Hauptanschluß des Transistors und der Gate-Anschluß des FeldefTekt-Transistors an eine gemeinsame Klemme angeschlossen sind, die die eine Klemme des Zweipols bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hauptanschluß (9) des Transistors (8) mit dem Source-Anschluß (13) des Feldeffekt-Transistors (12) verbunden ist, daß der Steueranschluß (10) des Transistors (8) die andere Klemme (18) des Zweipols bildet ual daß zwischen den Steueranschluß (10) des Transistors (8) und den Drain-Anschluß (15) des Feldellekt-Transistors (12) eine variable Gleichspannungsquelle (16) geschaltet ist, die zur Einstellung des negativen, differentiellen Widerstandes des Zweipols dient.

2. Z.vcipol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Steueranschluß (10) des Transistors (8) und dessen zweiten Hauptanschluß (9) eine Hilfsstromquelle (20) geschaltet ist.

3. Zwe'njl nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Konstantstrom-Zweipol vorgesehen ist, der in Serie mit dem Drain-Anschluß (151 des Feldeffekt-Transistors (12) geschaltet ist.

4. Zweipol nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konstantstrom-Zweipol aus einem weiteren Feldeffekt-Transistor (21) und einer zwischen dessen Drain- und Gate-Anschluß geschalteten Hilfsspannungsquelle (25) besteht.

5. Zweipol nach einem der An^cprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistors (8) ein bipolarer Transistor ist, wobei dessen erster Hauptanschluß (11) dessen Kollektor, dessen zweiter Hauptanschluß (9), dessen Emitter und dessen Steueranschluß (10), dessen Basis bedeuten.

6. Verwendung des Zweipols nach Anspruch 1 in einem Gleichspannungswandler, bei dem die Klemmen (17, 18) des Zweipols mit den Enden einer Spule (26) verbunden sind, an die ihrerseits eine aus einer Diode (28) und einem Kondensator (29) bestehende Gleichrichteranordnung angeschlossen ist.

7. Verwendung des Zweipols nach Anspruch 1 in einem Gleichspannungswandler nach Anspruch 6, bei dem die Diode (28) eine Zener-Diode ist.