DE2158564A1

DE2158564A1 - Monolithisch integrierbare schaltungsanordnung zum schutz einer nachgeschalteten baugruppe, insbesondere einer monolithisch integrierten sprechschaltung in einer fernsprechanlage

Info

Publication number: DE2158564A1
Application number: DE19712158564
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Picard
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1971-11-25
Filing date: 1971-11-25
Publication date: 1973-06-07
Also published as: DE2158564B2

Description

Monolithisch integrierbare Schaltungsanordnung zum Schutz einer nachgeschalteten Baugruppe, insbesondere einer monolithisch integrierten Sprechschaltung in einer J?ernsprechanlage.
Die Erfindung betrifft eine monolithisch integrierbare, zwischen ein Übertragungsleitungspaar zum Schutz einer nachgeschaltete.
Baugruppe gegen Überschreiten der zulässigen Betriebs spannung mit Hilfe einer transistorierten Stromsenke schaltbare Schaltungsanordnung, an deren Eingang sowohl Gleich- als auch Wechselspannungen anliegen, wobei die Baugruppe insbesondere aus einem eingangsseitig gespeisten, monolithisch integrierten Endgeratt beispielsweise einer Sprechschaltung besteht.
Es sind bereits Schaltungsanordnungen bekannt, die zur Stabilisierung von Gleichspannungen (Auslegeschrift 1 513 319) eine Stromsenke verwenden Diese Schaltungen haben jedoch die Eigenschaft, daß sie grundsätzlich jede am Eingang anliegende Spart nug stabilisieren, d.h. daß eine, einer am Eingang anliegenden Gleichæpannung überlagerte Wechselspannung (Signalspannung) ebenfalls stabilisiert wird. Damit geht zumindest ein wesentlicher Teil dieser Wechselspannung verloren. Außerdem besteht bei diesen Schaltungsanordnungen noch der Nachteil, daß der Verstärkungsfaktor der Transistoren in die Stabilisierung eingeht, wodurch ein weitgehend lineares Verhältnis zwischen Stabilisierung und Schwankung der Speisegleichspannung nicht erzielt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung soll nun darin bestehen, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die eine anliegende Speisegleich-Spannung weitgehend stabilisiert und einen bestimmten oberen Wert nicht überschreiten läßt, wobei eine dieser Spesegleichspannung überlagerte Wechselspannung (Signalspannung) weder nlit wesentlichen Verlusten behaftet ist, noch Einfluß auf die Steuerung der Stabilisierung hat und wobei die Stabilisierung her Speisegleichspannung linear zu deren Sohwank1ge erfolgt.
Dies wird-dadurch erreicht, daß der Stromsenke ein einen von der anliegenden Speisegleichspannung abgeleiteten Steuerstrom lieferndes Ansteuernetzwerk vorgeschaltet ist, daß weiterhin ein zusätzliches Netzwerk zur Gewinnung einer konstanten Kollektorspannung für Transistoren der Stromsenke und für Transistoren des Ansteuernetzwerkes vorgesehen ist und daß zwischen einem Ansteuerpunkt des Ansteuernetzwerkes und einem Nullbezugspunkt ein Xondensator geschaltet ist.
Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die mit Hilfe einer Stromsenke für eine anliegende Speisegleichspannung einen entsprechend der Höhe der anliegenden Speisegleichspannung variablen, relativ niedrigen Gleichstrominnenwiderstand und für eine der anliegenden Speisegleichspannung überlagerte Wechselepannung einen hohen dynamischen Innenwiderstand besitzt und daß der Einfluß der Stromverstärkung der Transistoren der Stromsenke auf die Speisespannungsstabilisierung weitgehend vermieden wird.
Eine weitere vorteilhafte hsf?hrung der Schaltungsanordnung besteht darin, daß zwischen dem Nullbezugspunkt und dem Abgriff für die das zusätzliche Netzwerk ansteuernde Spannung ein als Diode im Sperrbetrieb geschalteter Transistor angeordnet ist.
Hierdurch wird erreicht, daß die Stabilisierungseigenschaft der Schaltungsanordnung erst dann wirksam wird, wenn eine Mindestspeisegleichspannung anliegt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Schaltungsanordnung besteht darin, daß zwischen den Punkten U,V und W ein Transistor T3 angeordnet ist.
Hierdurch wird erreicht, daß die Stromverstärkung der Trans toren T2 und T4 weitgehend unwirksam wird und keinen Eis aus auf den Verlauf der Stabilisierung nehmen kann.
Die Figur stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit den für das Verständnis notwendigen Einzelheiten dar. Sie besteht im wesentlichen aus dem Ansteuernetzwerk mit den Widerständen R1, R2, R3, R4 und dem Transistor T1, aus der Stromsenke mit den Transistoren T2, T3 und 24, aus dem zusätzlichen Netzwerk mit dem Widerstand R5, den Transistoren T5 und T6 und dem als Z-Diode geschalteten Transistor T3 sowie einem Siebkondensator Os und einem Ausgleichswiderstand RP.. An den Punkten a und b liegt sowohl die die Speisegleichspannung und die Wechselspannung (Signalspannung) zuführende.Leitung als auch die Leitung zu der Baugruppe (B) an, die erfindungsgemäß gegen Überspannungen geschützt werden soll.
Dam Transistor T2 der Stromsenke muß zunächst ein von der un stabilisierten Speisegleichspannung Us abgeleiteter Steuerstrom Is zugeführt werden. Dieser Steuerstrom wird von dem Ansteuernetzwerk, welches aus den Widerständen R1, R2, R3, R4 und dem Transistor T1 besteht, geliefert. Dabei führt der zwischen den Punkten a und b liegende Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R7 und R2 über den Widerstand n3 dem Transistor 21,einen Basisstrom 1b1 zu, den dieser mit der Stromverstärkung B+1 vervielfacht als Emitterstrom le1 abgibt.
Den Kollektorstrom erhält der Transistor T1 dabei über den transistor T5. Der von dem Transistor 21 abgegebene Emitterstrom Xe1 teilt sich nun auf in den Steuerstrom Is für den Transistor T2 und in einen Strom Ir4, der durch den parallel zu dem Transistor T2 liegenden Widerstand R4 fließt. An dem Widerstand R4 liegt dabei stets eine Spannung von zweimal Ute (Ube = Basis-Emitterspannung). Die Basis-Emitterspannung des Transistors T2 steuert die Basis des gleichartigen Transistors T4 an, wobei anstelle einer direkten Verbindung zwischen Kollektor und Basis des Transistors T2 (Diodenschaltung) zur Herabsetzung der Stromverstärkungswirkung der Transistoren T2 und T4 der Transistor T3 vorgesehen ist. Das Verhältnis des Emitterstromes Ie2 zu dem gesteuerten Emitterstrom Le4 des Transistors T4 wird durch das Verhältnis der Emitterflächen der beiden Transistoren bestimmt.
Das zusätzliche Netzwerklbestehend aus den Widerständen R5, T5 und T6,liefert eine konstante Kollektorspannung für die Transistoren T1, T3 und 24, wobei die Zündung des als Z-Diode in Sperrichtung geschalteten Transistors D3 und damit die Ansteuerung des Transistors T5 (Emitterfolger) erst dann erfolgt, wenn eine Mindest-Speisegleichspannung an der Schaltungsanordnung anliegt. Liegt diese Mindestspeisespannung an, dann fließt ein Strom über den Widerstand R5 und den Transistor D3, wobei der Innenwiderstand der Gesamtschaltungsanordnung nur unwesentlich erniedrigt wird. Durch den als Z-Diode geschalteten Transistor D3 wird der Transistor T5 angesteuert, der nun zunächst für die Transistroen TZ und T3 eine konstante Xollektorspannung liefert. Für den Transistor T4 kann aufgrund des relativ hohen Widerstandes R5 der Transistor T5 (Emitterfolger) den notwendigen Kollektorstrom nicht aufbringen. Deshalb ist ein zusätzlicher Transistor T6 eingefügt. Ber Transistor T6 besitzt die gleiche Struktur wie der Transistor 24. Damit ist auch die Kollektor-Emitterspannung des Transistors T4 konstant.
Der Transistor T4 prägt dem Transistor T6 den Emitterstrom ein.
Dadurch wird vermieden, daß durch die Rückwirkung der Kollektorbasisspannung des Transistors T6 der dynamische Innenwiderstand der Schaltungsanordnung spürbar reduziert wird.
Zwischen den Punkten S und b der Schaltungsanordnung ist ein Siebkondensator Os angeordnet. Mit Hilfe dieses Kondensators Os wird verhindert, daß Anteile der der Speisegleichspannung überlagerten Wechselspannung (Signalspannung) über den Spannungsteiler R1, R2 und über den Widerstand R3 auf die Basis des Transistors T1 gelangen. Damit wird verhindert, daß die Wechselspannung einen unerwünschten Einfluß auf die Steuerung der Stabilisierung nehmen kann. Der Kondensator Cs wird extern an die monolithisch integrierte Schaltungsanordnung angeschlossen.
Ein zusätzlicher ebenfalls externer Widerstand Rz, der parallel zu dem Siebkondensator Os angeordnet ist, dient lediglich dazu5 die Streuungen von Spannungen auszugleichen, die von den Toleranzen der Widerstände und der Schwellspannungen der Transistoren herrühren.
3 Patentansprüche 1 Bigur

Claims

P a t e n t a n s Q ü u c h e 1. Monolithisch integrierbare, zwischen ein Ubertragungsleitungspaar zum Schutz einer nachgeschalteten Baugruppe gegen Überschreiten der zulässigen Betriebsspannung mit Hilfe einer transistorierten Stromsenke schaltbare Schaltungsanordnung, an deren Eingang sowohl Gleich- als auch Wechselspannungen anliegen, wobei die Baugruppe insbesondere aus einem eingangsseitig gespeisten, monolithisch integrierten Endgerät, beispielsweise einer Sprechschaltung besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Stromsenke (2,23,T4) ein einen von der anliegenden Speisegleidhspannung abgeleiteten Steuerstrom lieferndes Ansteuernetzwerk (R1,R2,R3,R4,T1) vorgeschaltet ist, daß weiterhin ein zusätzliches Netzwerk (R5,T5,T6) zur Gewinnung einer konstanten Kollektorspannung für Transistoren (T3,T4) der Stromsenke (22,23,24) und für Transistoren (21) des Ansteuernetzwerkes (R1,R2,R3,R4,T1) vorgesehen ist und daß zwischen einem Ansteuerpunkt (Basis des Transistors T1) des Ansteuernetzwerkes und einem Nullbezugspunkt (y) ein Kondensator (Cs) geschaltet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d'u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Nullbezugspunkt (b) und dem Abgriff für die das zusätzliche Netzwerk ansteuernde Spannung (Basis von 'U5) ein als Diode im Sperrbetrieb geschalteter Transistor (23) angeordnet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den Anschlußpunkten U, V und W ein Transistor (T3) angeordnet ist.