DE2233612C3 - Endstufe für einen Prüfsignalgeber - Google Patents

Description

weise 0,4 V, sei die Steuerstromquelle SQO eingeschaltet. Die Steuerstromquelle SQ1, die mit einer Se>te auf einem festen Potential von + 30 V liegt, ist mit einer Konstantstromquelle KS1 steuennäßig verbunden. Die Konstantstromquelle KSl »schwimmt« auf der Spannung einer Spannungsquelle UL. Ihre Versorgungsspannung bezieht sie aus einer besonderen Hilfsspannungsquelle Vl mit einer Spannung von beispielsweise —3 V. Die Steuerstromquelle SQ 0 ist mit dem Steuereingang einer Konstantstromquelle KSO verbunden, die ihrerseits auf der Spannung einer einstellbaren Spannungsquelle UH »schwimmt«. Ihre Betriebsspannung bezieht sie aus einer Hilfsspacnungsquelle VO mit einer Betriebsspannung von + 3V. Im Stromkreis der Konstantstroroquelle KSO liegt eine Schaltdiode D 6. In Serie mit dieser Schaltdiode D 6 liegt eine zweite Diode D 7 und die Ausgangsklemme A des Prüfsignalgebers. Entsprechend sind auf der unteren Hälfte der Gegentaktschaltung zwei Dioden D 8 bzw. O 9 vorgesehen. Der Strom der Konstantstromquelle teilt sich am Verbindungspunkt der Dioden D 6 und D 7 je nach Größe eines Belastungswiderstandes RL an der Ausgangsklemme A des Signalgebers in einen Laststrom IL 0 und einen Strom/RO auf. Mit dem Teilstrom IR 0 wird die _a5 Diode D 6 in Durchlaßrichtung geschaltet und damit die Spannung der Spannungsquelle UH an die Ausgangsklemme A gelegt. Für den Leerlaufiall ist IL 0 0 und IR 0 gleich dem Konstantstrom / 0 der Konstantstromquelle KSO. Wird dagegen der Strom durch den Lastwiderstand gleich dem Konstantstrom / 0, so wird der Strom /RO = O. Die gleichen Betrachtungen gelten auch für den unteren Teil der Gegentaktschaltung, nur jeweils mit umgekehrten Stromrichtungen, wie durch die Pfeile angedeutet ist. Dort ist der Laststrom IL1 und der Strom IR1 durch die Diode D 8 gleich dem Strom /1 der Konstantstromquelle KSl. Werden die Diodenströme /RO bzw. /Rl zu Null, so sperren die Dioden D 6 bzw. D 8 und trennen damit die Ausgangsklemme A von den Spannungsquellen UH bzw. UL ab. Die Konstantstromquellen KSO bzw. KSl sind so ausgelegt, daß sie die im Kurzschluß maximal auftretende Verlustleistung aufnehmen können.

Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, steuert die Steuerstromquelle SQ1 die Konstantstromquelle KS1 und die Steuerstromquelle SQO die Konstantstromquelle KSO. Daraus ergibt sich eine Invertierung der logischen Zustände der ersten Stufe der Gegentaktschaltung gegenüber der zweiten. Wird die Spannungsquelle UH an den Ausgang durchgeschaltet, so kann der Ausgang nur Strom abgeben. Lieg* dagegen die Spannungsquelle UL an der Ausgangsklemme A an, so nimmt diese nur Strom auf.

In der F i g. 2, mit der das Ausführungsbeispiel näher erläutert wird, ist der Eingangsumschalter r der Fig. 1 mit zwei Transistoren Γ1 und Tl verwirklicht. Die Transistoren Tl und Tl werden über ein Ansteuernetzwerk, das aus einem Widerstand RI, einer Diode Dl, einem Widerstand R 2, zwei KondensatorenCl und Cl und zwei weiteren Dioden D 2 und D 3 sowie einem Kondensator C 3 besteht, von der Eingangsklemme E aus angesteuert. Die Widerstände Rl und R 2 bilden einen Spannungsteiler, dessen Teilwiderstände durch die Diode D1 miteinander verbunden sind. Mit Hilfe dieses Spannungsteilers werden die logischen Pegel, aus denen die Eingangsspannung am Eingang E besteht, an die zulässigen Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren Tl und T 2 angepaßt. Dabei dient die Diode Dl zur Potentialverschiebung zwischen den beiden Basiselektroden der Transistoren Tl und T 2. Die Transistoren Tl und T 2 weisen wie alle Transistoren im leitenden Zustand eine nicht mehr zu vernachlässigende Eingangskapazität auf. Für die Verarbeitung von höheren Frequenzen ist deshalb eine Frequenzkompensation notwendig, um das Übertragungsverhalten der Transistoren zu verbessern. Der WidersandRl und der Kondensator C1 bilden deswegen mit der Eingangskapazität des Transistors Tl und seinem Eingangswiderstand einen frequenzkompensierten Spannungsteiler. Entsprechendes gilt für den Widerstand Rl und den Kondensator C 2 im Hinblick auf den Transistor T 2. Die Transistoren Tl und T 2 und ihr Ansteuernetzwerk sind so ausgelegt, daß sie, um gute Schalteigenschaften zu erhalten, von den anfallenden Eingangspegeln etwas übersteuert werden. Die Dioden D1 und D 3 schützen dabei die Transistoren T1 und T 2 vor zu großer Übersteuerung, die das Schaltverhalten wieder beeinträchtigen könnte. Speziell das Abschaltverhalten der Transistoren Tl und T 2 wird durch den die beiden Kollektoren der Transistoren Tl und T2 verbindenden Kondensator C 3 verbessert. Über einen Widerstand R 3 und einen diesem Widerstand parallelliegenden Kondensator C 4 steuert der Transistor Tl die Basiselektrode eines Transistors T 3 an. Dieser bildet zusammen mit dem Ansteuernetzwerk und zwei weiteren Widerständen R 4 und R 5 die Stromquelle SQ1 der Fig. 1. Die Betriebsspannung dieser Stromquelle beträgt im Ausführungsbeispiel + 30 V. Damit geben die Widerstände R 3 und R 4 einen Kollektorstrom von ungefähr 10 mA für Tl vor. Dieser Strom ruft am Widerstand R 4 einen Spannungsabfall von ungefähr 1,5 V hervor. Dadurch wird der Transistor T3 leitend. Der Kollektorstrom des Transistors T 3 erreicht dabei nur etwa 4 mA, weil er durch den Spannungsabfall am Emitterwiderstand R 5 des Transistors T 3 begrenzt wird (Stromgegenkopplung). Der Kondensator C4 dient zur Frequenzkompensation der Eingangskapazität des Transistors T3. Entsprechend wird vom Transistor T 2 über ein gleichartiges Netzwerk aus einem Widerstand R 6 und einem Kondensator C 5 die Stromquelle SQO angesteuert, die aus einem Transistor T 4 mit den zusätzlichen Widerständen R 7 und R 8 besteht. Die Betriebsspannung dieser Stromquelle SQ 0 beträgt -30 V. Beide im Gegentakt wirkenden Stromquellen SQ1 und SQO sind zwischen den Kollektoren der beiden Transistoren T 3 und T 4 durch einen Kondensator C 6 miteinander verbunden. Dieser Kondensator dient zur Schwingneigungsunterdrückung und zur Symmetrierung des Schaltverhaltens der Transistoren T 3 und T 4. Der Kollektorstrom/S1 des Transistors T 3 steuert die Konstantstromquelle KSO, die im wesentlichen aus den Transistoren T 9 und T 8 und zwei Widerständen R15 und R17 besteht. Die Konstantstromquelle KSO wird von einem aus einem Transistor TlO, zwei Widerständen R16 und R18 und einer Diode D 5 bestehenden Schutzschalter überbrückt. Dieser Schutzschalter wird gleichzeitig mit der Konstantstromquelle vom Strom/Sl über den Widerstand R16 angesteuert. Wie aus der Figur ersichtlich ist, lägen die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren T 9 und TlO ohne die Widerstände R15 und R16 direkt parallel. Die Basis-Emitter-Span-

nungen bei Transistoren können jedoch sehr stark ter-Spannung für den Transistor Γ 8 führt. Dieser streuen. Dabei würde sich der Steuerstrom/Sl sehr Transistor wird dadurch in seiner Leitfähigkeit geunterschiedlich und zufällig auf die Transistoren Γ 9 steigert und leitet gerade so viel Basisstrom für den und TlO aufteilen. Um dies zu verhindern, ist neben Transistor T9 ab, daß die Summe des durch R17 den Widerständen R15 und Λ16 noch ein Wider- 5 fließenden Stromes wieder ungefähr 50 mA wird. Dastand R14 vorgesehen. Diese drei Widerstände er- mit wird eine durch zwei Diagramme in Fig. 3 erzwingen eine definierte Aufteilung der Basisströme läuterte Stromregelung erreicht. Der Widerstand R18 der Transistoren T9 und TlO ist so ausgelegt, daß bei einem extremen Kurzschluß-

Der durch den Widerstand R15 fließende Teil des fall, bei dem die Spannung UL = - 30 V betragen von der Stromquelle SQl ausgehenden Stromes/Sl io soll und die Ausgangsklemme mit einer Spannung steuert den Transistor T9 in den leitfähigen Zustand. von + 30 V belegt ist, gerade 50 mA durch den Wi-Es beginnt ein Kollektorslrom /1 über eine Diode D 8 derstand fließen. Der Kollektorstrom des Transistors zu fließen, die mit dem Kollektor in Verbindung T9 wird dann zu Null. Der Transistor 78 hält in steht. Der Stromkreis ist über die nicht näher dar- Verbindung mit dem Widerstand R17 den Strom gestellten Quellen für eine einstellbare Spannung UL 15 durch diesen Widerstand konstant auf 50 mA und und eine Betriebsspannung für die Konstantstrom- wirkt jeder Erhöhung durch entsprechende Drossequelle KSO von — 3 V geschlossen. Der über die lung der Leitfähigkeit des Transistors T9 entgegen. Diode D 8 fließende Strom kann jedoch nur eine Die anfallende Verlustleistung beträgt maximal etwa Stärke von etwa 50 mA erreichen, weil der durch 3 W und wird derart auf den Transistor Γ9 und den ihn an dem Emitterwiderstand R17 des Transistors 20 Widerstand R18 verteilt, daß der Transistor T 9 ge-T 9 hervorgerufene Spannungsabfall den Transistor nügend geschützt ist. Die Diode D 5, welche die Basis T 8 öffnet Dadurch wird ein Teil des Stromes aus des Transistors TlO und seinen Kollektor verbindet, RlS über den Transistor Γ8 abgeführt. Der Tran- wirkt einer zu starken Sättigung des als Schalter besistor T9 bekommt deshalb mit Hilfe des Transistors triebenen Transistors entgegen.
78 immer wieder nur einen Basistrom solcher Stärke, 25 Die gleichen Betrachtungen gelten für eine im Gedaß sein Kollektorstrom um 50 mA beträgt. Die gentakt zu der Konstantstromquelle KSO geschaltete Transistoren 78 und 79 bilden demnach zusammen Konstantstromquelle KSl, die aus den Transistoren eine Stromregelschaltung, die sicherstellt, daß die 75 und 76 und den WiderständenR9, RIO, All Konstantstromquelle KSO einen konstanten Strom und RU besteht Ihr liegt ein Schalttransistor 77 abgibt. 30 und ein Widerstand R13 parallel. Eine Diode D 4 hat

Ein durch den Widerstand R16 fließender Teil des für den Transistor 77 die gleiche Bedeutung wie die Stromes/Sl schaltet den Transistor 710 ein, so daß Diode D 5 für den Transistor 710. Die Konstantder Widerstand R18 praktisch parallel zur Kollektor- stromquelle KSl schaltet eine Diode D 6, die über Emitter-Strecke des Transistors 79 liegt. Die KoI- eine weitere DiodeD7 an der Ausgangsklemmen lektor-Emitter-Spannung UCE des Transistors 79 be- 35 Hegt. Mit Hilfe der Diode D6 wird eine einstellbare trägt im normalen Betriebsfall nur etwa 1,7 V. Da- Spannung UH an die Ausgangsklemme A durchgemit wird durch den für den Widerstand R18 festge- schaltet. Die Betriebsspannung für die Konstantlegxen Widerstandswert ein Strom von etwa 1,4 mA stromquelle KSl beträgt +3V. Mit dieser Betriebsdurch den Widerstand fließen. Im Falle eines Kurz- spannung »schwimmt« die Konstantstromquelle KSl Schlusses an der Ausgangsklemme A, die über eine 40 auf der veränderlichen Spannung UH.
weitere Diode D 9 mit der Diode D 8 verbunden ist, In der F i g. 3 ist im oberen Diagramm das ent- bzw. beim Einspeisungsfall vom Ausgang her, kann gegengesetzte Verhalten der Ströme durch die Trandie Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors 79 sistoren 76 bzw. 79 und durch die Widerstände R13 jedoch erheblich größer werden. Im Beispiel bis zu bzw. R18 bei einer wachsenden Spannung über den 60 V, je nach Art des Kurzschlusses. Das würde be- 45 Transistoren dargestellt Im unteren Diagramm ist deuten, daß jetzt durch den Widerstand R18 ein eine Verteilung der Verlustleistungen in den Widererheblich größerer Strom fließt, der sich am Emitter ständen R13 bzw. R18 gegenüber der Verlustleistung des Transistors 79 zu dem Kollektorstrom des Tran- in den Transistoren 76 bzw. 79 über den gleichen sistors T9 hinzuaddiert Durch den Widerstand R17 Spannungsanstieg zu sehen. Es ist vor allem im untefließt mm ein Strom, der sich aus dem Strom /1 und 5° ren Diagramm zu sehen, daß die Transistoren 76 und diesem erhöhten Strom zusammensetzt, was zu einer 79 durch die erreichte Stromverteilung geschützt am Widerstand R17 abfallenden höheren Basis-Emit- and.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Die bei den Prüflingen auftretenden Fehler kön- Patentansprüche: nen den Ausgang der Endstufe in manchen Fällen auch kurzschließen. Bei Programmierungsfehlern

1. Endstufe mit einer einstellbaren Spannungs- kann es auch vorkommen, daß vom Prüfling eine quelle für einen Prüfsigaalgeber, dadurch ge- 5 Spannung in die Endstufe zurückgespeist wird,
kennzeichnet, daß eine Klemme der einstell- Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine baren Spannungsquelle (UH) über zwei entgegen- Endstufe mit einer einstellbaren Spannungsquelle für gesetzt in Reihe geschaltete Dioden (D 6, D 7) an einen Prüfsignalgeber zu schaffen, die praktisch kurzder Ausgangsklemme (A) der Endstufe liegt und schluß- und rückspeisungsfest ist. Dies wird gemäß der unmittelbar an die Spannungsquelle (UH) an- 10 der Erfindung dadurch erreicht, daß eine Klemme der grenzenden, bezüglich letzterer in Sperrichtung einstellbaren Spannungsquelle über zwei entgegengeschalteten Diode (D 6) eine von Prüfimpulsen gesetzt in Reihe geschaltete Dioden an der Ausgangsein- und ausschaltbare Konstantstromquelle klemme der Endstufe liegt und der unmittelbar an (KSO) mit in Durchlaßrichtung dieser Diode die Spannungsquelle angrenzenden, bezüglich letztere) fließendem Strom in Reihe mit einer zwei- 15 _rer in Sperrichtung geschalteten Diode eine von Prüften, festen Hilfsspannungsquelle (FO) parallel impulsen ein- und ausschaltbare Konstantstromgeschaltet ist. quelle _mj_t j_n Durchlaßrichtung dieser Diode fließen-

2. Prüfsignalgeber nach Anspruch 1, dadurch dem Strom in Reihe mit einer zweiten, festen Hilfsgekennzeichnet, daß ein zweiter Prüfsignalgeber spannungsquelle parallel geschaltet ist.

mit umgekehrt gepolten Spannungsquellen (UL, ao Zweckmäßig ist an die Ausgangsklemme des Prüf- Vl,) und Dioden (D 8, D 9) an die Ausgangs- Signalgebers ein zweiter Prüfsignalgeber mit umgeklemme (A) angeschlossen ist kehrt gepolten Spannungsquellen und Dioden nach

3. Prüfsignalgeber nach Anspruch 2, dadurch Art einer Gegentaktschaltung angeschlossen. Beide gekennzeichnet, daß die beiden Konstantstrom- Konstantstromquellen der Gegentaktschaltung sind quellen (KSO, KSl) jeweils von einer zweier wei- 25 bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung jeweils terer Stromquellen (SQO, SQl) gesteuert sind, von der einen zweier weiterer Stromquellen gesteuert, die abhängig von zwei verschiedenen Eingangs- die ihrerseits abhängig von zwei verschiedenen Einpegeln (UE) über einen Transistorumschalter gangspegeln über einen Transistorumschalter abwech- (Tl, Tl) abwechselnd einschaltbar sind. _sei_nd einschaltbar sind.

4. Prüfsignalgeber nach Anspruch 1 oder einem 39 Mit Vorteil bestehen die Konstantstromquellen jeder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die _weils aus einem Transistor in Emitterfolger-Schal-Konstantstromquellen (KSO, KSl) jeweils aus tung, an dessen Emitter die Basiselektrode eines zweieinem Transistor (Γ6, Γ9) in Emitterfolger- ten Transistors liegt, dessen Kollektor mit der Basis-Schaltung bestehen, an dessen Emitter die Basis- elektrode des ersten Transistors verbunden ist. Der elektrode eines zweiten Transistors (TS, Γ8) 35 Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors in Emitterliegt, dessen Kollektor mit der Basiselektrode des folger-Schaltung ist zweckmäßig ein Schalttransistor ersten Transistors (T 6, Γ 9) verbunden ist. j_n Serie mit einem Widerstand parallel geschaltet.

5. Prüfsignalgeber nach Anspruch 4, dadurch Beim Prüfsignalgeber erfolgt für die Spannungsgekennzeichnet, daß die Emitter-Kollektor- quellen normalerweise keine Rückspeisung. Die Aus-Strecke des Transistors (T6, T9) in Emitter- 40 gangsklemme ist jeweils durch eine der in Serie liefolger-Schaltung ein Schalttransistor (Γ7, Γ10) genden Dioden für jede Hälfte der Gegentaktschalin Serie mit einem Widerstand (R 13, R18) par- tung gegen Rückströme gesichert. Auf dem elektriallel liegt. sehen Weg zwischen den Spannungsquellen und der

Ausgangsklemme befindet sich außer den Durchlaß-45 widerständen der in Reihe liegenden Dioden kein ohmscher Widerstand, so daß Spannungsfehler vermieden werden.

Zur Prüfung von elektrischen logischen Schaltun- Die Erfindung wird durch drei Figuren, die sich auf

gen werden, insbesondere wenn die Prüfung automa- ein Ausführungsbeispiel beziehen, näher erläutert,
tisiert werden soll, zwischen der internen Logik des 50 Fig. 1 stellt das Prinzipschaltbild eines Prüfsignal-Prüfautomaten und der zu prüfenden logischen gebers nach der Erfindung dar; in
Schaltung sichere und schnelle Prüfsignalgeber be- F i g. 2 ist ein Schaltbild des Prüfsignalgebers mit

nötigt. Diese dienen vor allem auch als Pegelumset- einzelnen Schaltelementen dargestellt; in
zer zwischen den Pegeln der Logik des Prüfauto- F i g. 3 ist in zwei Diagrammen die Stromverteilung

maten und den verschiedensten Pegeln bekannter 55 und die Verteilung der Verlustleistung auf den Familien logischer Schaltkreise. Außerdem müssen Ausgangstransistor der Kon«tantstromquelle und die Prüfsignalgeber der zu erwartenden Fehlervielfalt einen parallel dazu liegenden Schutzwiderstand geder Prüflinge angepaßt sein. zeigt.

In der Zeitschrift »messen+prüfen«,

6. Jahrgang, In Fig. 1 ist die Prinzipschaltung eines Prüfsignal-

Heft 5, 1970, S. 384 und in der Zeitschrift »Nach- 60 gebers als Gegentaktschaltung zu erkennen. Ein Einrichtentechnik«, 20 (1970), Heft 4, S. U 28, ist ein gangsumschalter, der aus einem Umschaltkontakt r Prüfgerät für digitale integrierte Schaltkreise be- eines Relais R besteht, steuert je nach Eingangspegel schrieben, das eine Puffer- oder Endstufe aufweist, an einem Eingang E eine von zwei Steuerstromqueldie zur Leistungsverstärkung und zur Anpassung der lenSßl und 5Q0 an. Die Ansteuerung ist so einge-Pegel des Prüfsignals an die jeweiligen Prüflinge 65 richtet, daß bei eingangsseitigem, der logischen »1« dient. Die Endstufe weist zu diesem Zweck einen entsprechendem Pegel, beispielsweise 2,4 V, die Transistor auf, der einen Spannungsteiler speist, an Steuerstromquelle SQ1 eingeschaltet ist. Bei einem dem der Pegel eingestellt werden kann. der logischen »0« entsprechenden Pegel, beispiels-