DE2204899A1

DE2204899A1 - Schaltungsanordnung zur bildung eines einem steuersignal entsprechenden verstaerkten ausgangssignals

Info

Publication number: DE2204899A1
Application number: DE2204899A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Brunn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-02-02
Filing date: 1972-02-02
Publication date: 1973-08-09

Description

Schaltungsanordnung zur Bildung eines einem Steuersignal entsprechenden,verstärkten Ausgangssignals Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines einem Steuersignal entsprechenden, verstärkten Ausgangssignals 4 Bei Verstärkeranordnungen besteht häufig die Forderung nach hohem Wirkungsgrad, hoher Verstärkung und Temperaturstabilität.
Ferner ist es in bestimmten Anwendungsfällen erwünscht, daß der Verstärker kurzschlußfest ist, d.h. daß er beim Kurzschluß seiner Ausgangsleitungen nicht zerstört wird. Die bekannten Verstärkeranordnungen weisen e nach den Forderungen, die sie erfüllen, einen mehr oder weniger komplizierten Aufbau auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs gerlarmten Art zu schaffen, die bei hohem Wirkungsgrad, hoher Verstärkung und hoher Temperaturstabilität, sowie bei Kurzschlußfestigkeit gegenüber Kurzschlüssen auf den Ausgangsleitungen einen im Hinblick auf den Stand der Technik einfachen Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuersignal dem einen Eingang eines Vergleichsgliedes zugeführt ist, an dessen anderem Eingang ein Signal liegt, welches vom Ausgangssignal der gewünschten Verstärkung entsprechend abhängt und dessen Ausgang mit dem Steuereingang eines elektronischen Schalters verbunden ist, welcher im Ausgangskreis liegt und vom Vergleichsglied im Sinne der Angleichung der Eingangssignale des Vergleichsglieds steuerbar ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine bekannte Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung der Ausgangsspannung bei schwankender Eingangsspannung in besonders vorteilhafter Weise als Verstärker verwendbar ist, wenn an dem einen Eingang des Vergleichsgliedes nicht wie beim Stand der Technik eine konstante, die Ausgangsspannung bestimmende Spannung, sondern ein variables, zu verstärkendes Steuersignal angelegt wird.
Eine erfindungsgemäß derart abgewandelte Schaltungsanordnutlg erfüllt alle der Erfindung zugrundeliegenden Forderungen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
Das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel dient ür Steuerung eines Gleichstrommotors 1 in Abhängigkeit von einem auf einer Leitung 2 liegenden Steuersignal. Die Leitung 2 bildL'L den einen Eingang eines Vergleicnsgliedes 3, dessen Ausg.l;ssignal eiiien Transistor 4 über einen Transistor 5 hocholimig niederohmig schaltet, d.h. schließt bzw. öffne-t. Der als K alttransistor wirkende Transistor 4 liegt mit seiner Arbeitsstreck in Reihe zu einer Indul{tivität 6, dem Mo-tor 1 und einem Meßwiderstand 70 Parallel zu den Bauelementen 1, 6, 7 liegt eine Diode S. Die Speisung des Motors 1 erfolgt durch eine Gleichspannungsquell 9.
Die Anschlußleitung 10 des Motors 1 ist an Masse gelegt. Der Punkt 11 des Meßwiderstandes 7 führt dal?er gegenüber Masse ein negatives Potential, das der Stromstärke im Motor 1 proportional ist. Dieses Potential liegt auch am Eingang 12 des Vergleichsgliedes 3.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist der Strom im Motor 1 dem Steuersignal auf der Leitung 2 proportional.
Die Verstärkung ist dabei durch die Größe des Meßwiderstands 7 bestimmt. Solange der Strom im Motor 1 kleiner ist als der durch die vorgegebene Verstärkung bestimmte Wert, ist der Transistor 4 niederohmig, d.h. geschlossen. Wenn der Strom im Motor 1 seinen durch die Verstärkung bestimmten Wert erreicht, ist das Signal am Eingang 12 gleich dem Steuersignal auf der Leitung 2. Das Vergleichsglied 3 liefert dann an seinem Ausgang 15 ein Signal, das über den Transistor 5 die Öffnung des Transistors 4, d.h.
dessen Umschaltung in den hochohmigen Zustand bewirkt. Die dabei in der Induktivität 6 und dem Motor 7 induzierte Spannung bewirkt einen Stromfluß durch die Diode 8, d.h. der Motorstrom fließt in der Arbeitsrichtung weiter, Die Diode 8 verhindert ferner eine Zerstörung des Transistors 4 durch die induzierten Spannungen. Nachdem der Motorstrom nach Öffnung des Transistors 4 seinen durch die Verstärkung vorbestimmten Wert um einen bestimmten Betrag unterschritten hat, d.h. nachdem das Signal am Eingang 12 um einen vorbestimmten Betrag vom Steuersignal auf der Leitung 2 abweicht, bewirkt das Vergleichsglied 3 die Umschaltung des Transistors 4 in dessen niederohmigen Zustand. Die geschilderten Vorgänge wiederholen sich nunmehr erneut.
Bei der beschriebenen Schaltungsanordnung handelt es sich um eine Art Zweipunktregler, bei dem der Motor 1 periodisch an die Gleichspannungsquelle 9 angeschaltet wird0 Der Motorstrom steigt dabei nach einer e-Funktion an und fällt nach dem Umschalten des Transistors 4 in dessen hochohmigen Zustand nach einer e-Funktion abO Der zeitliche Verlauf des Motorstroms ist beispielsweise in der Fig. 2 dargestellt. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig0 1 wird zweckmäßigerweise so dimensioniert, daß die Schaltfrequenz des Transistors 4 im Rahmen der gewünschten bzw, zulässigen Welligkeit des Motorstroms liegt.
Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 besitzt einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Verstärkung bei großer Temperaturstabilität. Temperaturschwankungen werden durch das Vergleichsglied 3 automatisch weitgehend aus,~-rs e;ls Die Schal$-ngsanordnung gemäß Fig. 1 ist ferner kL'rzschlußiest, weil bel einem Kurzschluß zwischen den Klemmen 13 und 14 wegen des damit verbundenen Str@@@anstiegs im Meßwiderstand 7 das Vergleichsglied 3 das sofortige Öffnen des Transistors 4, d.h. dessen Umschaltung in den hochohmigen Zustand bewirkt. Auch bei. einem Kurzschluß der Leitung zwischen dem Motor 1 und der lnduktnvität 6 mit Masse tritt keine Beschädigung vor Bauelementen, insbesondere des Transistors 4, auf. Wesentlich ist dabei, daß von der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 bei einem Kurzschluß praktisch keine Verlustleistung verbraucht wird, weil der Transistor 4 auch bei einem Kurzschluß nur durchgeschaltet oder gesperrt ist.
Der hohe Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung gemäß Fig0 1 ergibt sich dadurch' daß der Transistor 4 nur voll durchgeschaltet oder gesperrt wird, aber keine Zwischenlageneinnimmt.
Die Erfindung ist in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 zur Steuerung des Stromes durch einen Gleichstrommotor beschrieben. Sie ist aber ganz allgemein zur Bildung eines Ausgangssignales geeignet, das einer gewünschten Verstärkung zu Verstärkung entsprechend von einem Eingangs signal abhängt. Die Schaltfrequenz des Transistors 4 muß dabei der jeweils zulässigen Welligkeit des Ausgangssignals entsprechend gewählt werden.

Claims

Patentansprüche

Schaltungsanordnung zur Bildung eines einem Steuersignal e sprechenden, verstärkten Ausgangssignals, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Steuersignal dem einen Eingang (2) eines Vergleichsgliedes (3) zugeführt ist, an dessen anderem Eingang (12) ein Signal liegt, welches vom Ausgangssignal der gewünschten Verstärkung entsprechend abhängt und dessen Ausgang (15) mit dem Steuereingang eines elektronischen Schalters (4) verbunden ist, welcher im Ausgangskreis liegt und vom Vergleichsglied (3) im Sinne der Angleichung der Eingangssignale des Vergleichsgliedes (3) steuerbar ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (4) in Reihe mit einer Induktivität (6) liegt, und daß parallel Zu der Last (1) im Ausgangskreis und der Induktivität ein ür die beim Öffnen des elektronischen Schalters (4). auftretende Spannung an der Induktivität durchlässiges Ventil (8) geschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (1) die Wicklung eines Elektromotors ist und das Ausgangssignal einer der Motorbetriebsgrößen entspricht.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal dem Motorstrom entspricht.