DE2133148C3 - Elektronischer Umpoler - Google Patents

Description

Bei der Übertragung von Nachrichten über galvanisch durchgeschaltete Leitungen werden Signalkriterien häufig mittels einer in einem bestimmten Rhythmus umgepolten Gleichspannung übertragen. In dieser Weise wird z. B, in der Fernsprechtechnik die Übertragung der 25 Hz-Rufspannung für die Betätigung des Wechselstromweckers in einem Teilnehmerapparat durchgeführt Bei der trägerfrequenten Übertragung von Nachrichten zu einem Teilnehmer wird dann so vorgegangen, daß eine im 25 Hz-Rhythmus getastete Wechselspannung von z. B. 36 kHz übertragen wird. Beim Teilnehmer muß dann eine Umsetzung in eine im Hz-Rhythmus umgepolte Gleichspannung erfolgen. Diese Umsetzung könnte z. B. mittels mechanischer Relais durchgeführt werden, diese müssen jedoch mit verhältnismäßig großer Leitstung angesteuert werden, sie sind störanfällig und unterliegen einem erheblichen Verschleiß. Außerdem schalten mechanische Relais nicht völlig prellfrei.

In der US-PS 28 38 675 ist eine Anordnung für einen

elektronischen Umpoler angegeben, bei dem die beiden Brückenzweige, zwischen denen der Verbraucher angeschlossen ist, jeweils von einem Ausgang eines bistabilen Multivibrators angesteuert wird. Das Setzen und Rücksetzen dieses bistabilen Multivibrators geschieht dabei mit Hilfe eines Impulses, welcher auf den einen bzw. anderen Eingang von ersterem gegeben wird. Je nachdem, ob der bistabile Multivibrator gesetzt oder rückgesetzt ist, fließt der Gleichstrom im Verbraucher in der einen oder anderen Richtung. Mit einer solchen Anordnung ist es nicht bzw. nur mit einem erheblichen zusätzlichen Aufwand möglich, die Umpolung des Verbraucherstroms im Rhythmus einer getasteten Wechselspannung durchzuführen.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß DE-AS 19 08 817 erfolgt die Ansteuerung mit einer getasteten Wechselspannung. Bei dieser Anordnung werden die vier Transistoren, welche die beiden Brückenzweige bilden, über einen mit zwei Sekundärwicklungen

versehenen Übertrager und vier Gleichrichterstufen angesteuert Durch diese Art der Ansteuerung ergibt sich jedoch der Nachteil, daß ein großer Aufwand notwendig ist und die betreffende Schaltungsanordnung nicht vollständig als integrierte Schaltung realisiert werden kann. Ein weiterer Nachteil ist, daß diese Schaltungsanordnung kein Kippverhalten zur Beschleunigung des Umschafesns der Stromrichtung im Verbraucher und damit zur Vergrößerung der Flankensteilheit aufweist

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache elektronische Schaltungsanordnung zur Umpolung einer Gleichspannung anzugeben, wobei die Steuerung durch eine getastete Wechselspannung erfolgt Die Schaltungsanordnung soll möglichst vollständig integrierbar sein.

Die Erfindung geht aus von einer Brückenschaltung mit vier Transistoren, wobei die beiden Zweige der Brücke zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle durch je ehe Reihenschaltung aus den Kollektor-Emitter-Strecken zweier zueinander komplementärer Transistoren gebiidet und die Emitter der Transistoren jedes Zweiges miteinander verbunden sind und wobei zwischen diesen Verbindungspunkten als Ausgangsklemmen im Brückenzweig der Verbraueher angeschlossen ist und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die in an sich bekannter V/eise miteinander verbundenen Basen der beiden Transistoren jedes Zweiges der Brücke auch mit dem Kollektor je eines Transistors eines Schmitt-Triggers mit zwei emittergekoppelten Transistoren verbunden sind, und daß der Schmitt-Trigger durch die aus der getasteten Wechselsoannung durch Demodulation mittels einer aus einer Diode und einem Kondensator bestehenden Gleichrichteranordnung gewonnenen Signalspannung angesteuert ist

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figur näher beschrieben und erläutert werden.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle liegen die beiden Zweige der Brücke. Der erste Zweig besteht aus der Reihenschaltung aus der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 71 und der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 72, der zweite Zweig ist die Reihenschaltung aus der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 7} und der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 74. An den miteinander verbundenen Emittern der Transistoren 71 und 72 ist

die AusgangskJemme A und an die miteinander verbundenen Emitter der Transistoren 73 und 74 ist die Ausgangsklemme B des Umpolers angeschlossen, dazwischen liegt im Brückenzweig der Verbraucher V.

Die Basen der Transistoren 71 und 72 des ersten Zweiges sind miteinander sowie über einen Widerstand R 2 mit dem Pluspol und unmittelbar mit dem Kollektor des ersten Transistors TS des Schmitt-Triggers verbunden. Die Basen der Transistoren 73 und 74 des zweiten Zweiges sind ebenfalls miteinander verbunden und über einen Widerstand A3 an den Pluspol und unmittelbar an den Kollektor des zweiten Transistors 76 des Schmitt-Triggers angeschlossen. Die Emitter der beiden Transistoren des Schmitt-Triggers liegen über einen gemeinsamen Emitterwiderstand R 6 am Minuspol der Gleichspannungsquelle. Zwischen der Basis des Transistors 76 und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle ist ferner ein Widerstand RS eingefügt, zwischen der Basis des Transistors 76 und dem Kollektor des Transistors 75 liegt außerdem die Parallelschaltung aus dem Kondensator CZ und dem Widerstand/? 4.

Die getastete Wechselspannung ist am Eingang E angeschlossen, eine Klemme dieses Eingangs ist mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle verbunden. Die andere Klemme ist über einen Kondensator Ci und eine Diode D 5 an die Basis des ersten Transistors des Schmitt-Triggers geführt Zwischen dem Verbindungspunkt von Kondensator Ci und Diode DS ist eine weitere Diode D 6 und zwischen dem Verbindungspunkt von Diode D 5 und der Basis des Transistors 75 ist die Parallelschaltung aus einem Kondensator C2 und einem Widerstand 1 angeordnet

Parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke jedes Transistors 71 bis 74 der Brückenschaltung liegt je eine Diode D1 bis DA.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist beispielsweise Bestandteil der Schaltung in einer Fernsprechteilnehmereinrichtung. An die Ausgangsklemme A und B '$t dann als Verbraucher V über eine Anschlußleitung der Wechselstromwecker des Fernsprechapparates angeschlossen. An den Eingangsklemmen E liegt bei diesem Verwendungsfall zur Übertragung des Rufes eine im 25 Hz-Rhythmus getastete 36 kHz-Wechselspannung an, d. h. während der Tastpaiisen liegt, die Wechselspannung an und während der Tastzeiten liegt keine Wechselspannung an.

Liegt die Wechselspannung während einer Tastpause an, so wird sie mittels der aus den Dioden DS und D 6 sowie den Kondensatoren CX und C2 bestehenden Gleichrichteranordnung demoduliert, wobei gleichzeitig in bekannter Weise eine Spannungsverdoppelung stattfindet Diese Spannungsverdopplung ermöglicht es, die Anforderungen an die Amplitude der ansteuernden Wechselspannung gegenüber einer Schaltungsanordnung mit einer einfachen Gleichrichteranordnung herabzusetzen. Die so gewonnene Signalspannung liegt an der Basis des ersten Transistors 75 des Schmitt-Triggers, wodurch dieser leitend gesteuert ist und negatives Potential an die Basen der Transistoren 71, 72 und 76 legt Hierdurch sind die Transistoren 71 und 76 gesperrt, der Transistor 72 ist leitend und verbindet über seine Kollektor-Emitter-Strecke den Minuspol der Gleichspannungsquelle mit der Ausgangsklemme A.

An den Basen der Transistoren 73 und 74 liegt positives Potential, weil der Transistor 76 sperrt,

ίο dadurch ist der Transistor 73 leitend und der Transistor 74 ist gesperrt, die Ausgangsklemme B ist über die

Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 73 mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle verbunden. Während der Tastzeit liegt keine Wechselspannung

is an und die vorher durch Demodulation und Spannungsverdopplung gewonnene Signalspannung fällt weg, der Kondensator C2 wird über den Widerstand Ri entladen, der gleichzeitig die Basis des ersten Transistors 75 des Schmitt-Triggers auf Minuspotential legt, so daß dieser Transistor sicher gesperrt wird und demzufolge der zweite Transistor Tides Schmitt-Triggers leitend wird. Die Basen der Transistoren 71 und 72 erhalten jetzt positives Potential, die Basen der Transistoren 73 und 74 erhalten negatives Potential, so daß die Transistoren 72 und 73 sperren und die vorher gesperrten Transistoren 71 und 74 leitend werden. Die Ausgangsklemme A ist jetzt über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 71 mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle und die Ausgangsklemme B ist

x fiber die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 74 mit dem Minuspol verbunden.

Die zwangsläufige Steuerung der Transistoren der Brückenschaltung durch die an den Kollektoren der beiden Transistoren des Schmitt-Triggers zur Verfügung stehenden gegenläufigen Spannungen bewirkt, daß sowohl während der Tastpausen als auch während der Tastzeiten die Transistoren 72 und 73 bzw. die

Transistoren 71 und 74 sicher durchgesteuert sind. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungs-

anordnung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sie ist immer dann mit Vorteil einzusetzen, wenn eine Gleichspannung umgepolt werden soll und die Steuerung durch eine getastete Wechselspannung erfolgt Bei geringen Anforderungen

♦s an die Amplitude der steuernden getasteten Wechselspannung kann die Spannungsverdopplerschaltung ohne weiteres durch eine einfache Gleichrichteranordnung ersetzt werden, wodurch sich eine weitere Vereinfachung der erfindungsgemäßen Schaltungsan-Ordnung ergibt Der Eigenverbrauch der Schaltungsanordnung ist an sich äehr gering, er läßt sich noch weiter verringern, wenn statt der Transistoren der Bruckeiischaltung Darlington-Emitterfolger eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist sehr einfach aufgebaut und kommt insbesondere ohne Übertrager und Spulen aus, so daß sie weitgehend integrierbar ist und der Raumbedarf sehr gering wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Schaltungsanordnung mit einer mittels einer getasteten Wechselspannung angesteuerten Brükkenschaltung aus vier Transistoren zur Umpolung einer Gleichspannung, die einer Gleichspannungsquelle entnommen und einem Verbraucher zugeführt wird, wobei die beiden Zweige der Brücke zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle durch je eine Reihenschaltung aus den Kollektor-Emitter-Strecken zueinander komplementärer Transistoren gebildet sind und die Emitter der Transistoren jedes Zweiges miteinander verbunden sind und wobei zwischen diesen Verbindungspunkten als Ausgangsklemmen im Brückenzweig der Verbraucher angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Weise miteinander verbundenen Basen der beiden Transistoren (Ti, 72; 73, 74) jedes Zweiges der Brücke auch mit dem Kollektor je eines Transistors (TS, T6) eines Schmitt-Triggers mit zwei emittergekoppelten Transistoren verbunden sind, und daß der Schmitt-Trigger durch die aus der getasteten Wechselspannung durch Demodulation mittels einer aus einer Diode und einem Kondensator bestehenden Gleichrichteranordnung gewonnenen Signalspannung angesteuert wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Demodulation der getasteten Wechselspannung verwendete Gleichrichteranordnung eine Spannungsverdopplerschaltung ist, wobei die eine Eingangsklemme Ober einen Kondensator und eine Diode jnit der Basis des ersten Transistors des Schmitt-.'riggers verbunden ist und zwischen dem Verbindungspunkt von Kondensator und erster Diode eine weitere Diode und zwischen dem Verbindungspunkt von erster Diode und Basis des Transistors des Schmitt-Triggers eine Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand angeordnet ist

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen i, oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Transistoren der Brückenschaltung Darlington-Emitterfolger eingesetzt sind.