DE2240538C3 - Stromstabilisierungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromstabilisierungseinrichtung mit einem Spannungsteilernetzwerk, welches eine Vielzahl von Transistoren mit ersten und zweiten Elektroden sowie Steuerelektroden aufweist, wobei die erste Elekirode mit Ausnahme der des ersten Transistors jeweils mit der zweiten Elektrode eines unmittelbar vorhergehenden Transistors verbunden ist mit einem stromregelnden Transistor mit zwei Elektroden, von denen die erste mit der zweiten Elektrode des letzten Transistors in dem Spannungsteilernetzwerk verbunden ist, während der durch das Spannungsteilernetzwerk fließende Strom in Abhängigkeit von einer dem stromregelnden Transistor zugeführten Spannung regelbai ist, mit einer Spannungsbegrenzungseinrichtung mit zwei Anschlüssen, von denen der erste Anschluß mit der Steuerelektrode des letzten Transistors in dem Spannungsteilernetzwerk und der zweite Anschluß mit der zweiten Elektrode des stromregelnden Transistors zum Begrenzen der der Steuerelektrode zugeführten Spannung verbunden ist, und mit einer in Reihe mit dem stromregelnden Transistor geschalteten Impedanz, durch welche ein konstanter Strom fließt.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise durch die DE-OS 15 13 558 bekanntgeworden. Bei dieser Einrichtung wird einerseits nicht der Strom moduliert und andererseits besteht die Gefahr, daß der Strom in verkehrter Weise gesteuert wird, was zu einem Verlust der Steuerfähigkeit der Schaltung führt.

Viele der in letzter Zeit entwickelten und auf verschiedenen Gebieten der Elektrotechnik eingeführten Einrichtungen müssen mit relativ hohen Arbeitsspannungen versorgt werden. Einige dieser Einrichtungen arbeiten auf den sie durchfließenden Strom hin. Eine derartige, gewissermaßen eine Stromnutzeinrichtung darstellende Einrichtung ist der Laser. Die durch einen Laser erzielten einzigartigen und vorteilhaften Eigenschaften haben auf den Gebieten der Nachrichtenübertragung, der Leitbetriebsanlagen, der Meteorologie, der medizinischen Behandlung u. dgl. zu vielfältiger Anwendung des Lasers geführt.

Bei einer herkömmlichen Anwendung einer Lasereinrichtung auf dem zuvor erwähnten Gebiet der Nachrichtenübertragung werden ein Laserrohr und Einrichtungen zur Modulation des das Laserrohr durchfließenden Stromes verwendet, um eine entsprechende Änderung der Abgabeleistung des Laserrohres zu bewirken. Demgemäß ist eine brauchbare Information durch die Änderung der Abgabeleistung des Laserrohres charakterisiert Es hat sich jedoch gezeigt, daß in Stromauswerteeinrichtungen bzw. Stromnutzeinrichtungen, wie dem Laserrohr, bei dem hohe zugeführte Arbeitsspannungen zu dem Fließen von relativ niedrigen Strömen führen, die den betreffenden Einrichtungen innewohnenden Betriebsdaten eine voll-

kommene Stromstabilität erfordern. Halbleitereinrichtungen, die bisher zur Stromstabilisierung in anderen Gebieten benutzt worden sind, vermögen nicht den zuvor erwähnten hohen Arbeitsspannungen zu widerstehen. Obwohl Hochspannungs-Leistungstransistoren entwickelt worden sind, die hohen Spannungen zu widerstehen imstande sind, haben diese Transistoren den Nachteil eines hohen Leck- bzw. Reststromes. Demgemäß wird durch diese Transistoren eine erhebliche Verschlechterung der Stabilisierung der geringen Ströme verursacht, die durch die Stromnutzeinrichtung fließen.

Demgemäß ist bisher versucht worden, den durch eine Stromnutzeiurichtung, der hohe Spannungen zugeführt werden, fließenden Strom dadurch zu regeln bzw. zu stabilisieren, daß eine Kaskadenschaltung von Niederspannungs-Transistoren verwendet wurde. Durch die Kaskadenschaltung der betreffenden Transistoren wurde ein solches Spannungstei'^rnetzwerk gebildet, daß die an die Stromnutzeinrichtung angelegte hohe Spannung auf die einzelnen in Kaskade geschalteten Transistoren aufgeteilt wurde. Dies führte dazu, daß jeder Transistor einer annehmbaren Spannung ausgesetzt war. Eine typische bekannte Schaltung aus in Kaskade geschalteten Transistoren enthielt eine Vielzahl von Transistoren, deren Kollektor- und Emitterelektroden miteinander in Reihe geschaltet waren, wobei die Kollektorelektrode des ersten Transistors der in Reihe geschalteten Transistoren mit der Stromnutzeinrichtung verbunden war und wobei die Emitterelektrode des letzten Transistors der in Reihe geschalteten Transistoren mit einem steuerbaren Transistor in Reihe geschaltet war. Die Basen der jeweils in Reihe geschalteten Transistoren sind jeweils mit einem entsprechenden Verbindungspunkt von in Reihe geschalteten Widerständen bzw. Spannungsbegrenzungseinrichtungen verbunden. Damit vermag der durch die Stromnutzeinrichtung fließende Strom durch jeden der in Kaskade geschalteten Transistoren zu fließen, und die an die Stromnutzeinrichtung angelegte hohe Spannung wird auf die jeweils in Kaskade geschalteten Transistoren aufgeteilt Eine der Basis des steuerbaren Transistors zugeführte Regulierungs- bzw. Stabilisierungsspannung vermag den durch den steuerbaren Transistor fließenden Strom zu stabilisieren, der seinerseits den durch die in Kaskade geschalteten Transistoren und durch die Stromnutzeinrichtung fließenden Strom ändert. Es ist dahsr damit zu rechnen, daß der durch die Stromnutzeinrichtung fließende Strom genau ist und gemäß der dem steuerbaren Transistor zugeführten Stabilisierungsspannung genau stabilisiert wird. Es ist jedoch festzustellen, daß der durch die Stromnutzeinrichtung fließende Strom gleich dem Strom ist, der durch den steuerbaren Transistor fließt, zuzüglich der Summe der Restströme der jeweils in Kaskade geschalteten Transistoren. Der Reststrom jedes der in Kaskade geschalteten Transistoren fließt im übrigen vom Kollektor zur Basis des betreffenden Transistors und dann durch die in Reihe geschalteten Widerstände nach Erde ab. Diese Restströme leisten einen erhebli- bo chen Beitrag im Hinblick auf die instabilen Stromcharakteristiken der Stromnutzeinrichtung. Darüber hinaus hat sich die Abgabe einer Regulierungs- bzw. Stabilisierungsspannung an den steuerbaren Transistor als unwirksam hinsichtlich einer Abschwächung dieser Instabilität erwiesen. In Anwendungsfällen, in denen eine Stromnutzeinrichtung, wie ein Laser, verwendet wird, der von einem geringen Strom durchflossen wird (in der Größenordnung von 1 mA), welcher innerhalb eines Bereichs von 0,1 mA stabilisiert werden muß, hat somit die zuvor beschriebene bekannte Stromstabilisierungsschaltung weitgehend die in sie gesetzten Erwartungen nicht erfüllt (US-PS 31 60 807).

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Stromsnabilisierungseinrichtung der vorausgesetzten Art zur Verwendung mit einer signalmodulierten Lasereinrichtung, d. h. einem Verbraucher mit hoher Spannung und geringen Strömen zu schaffen, welche einerseits eine sehr genaue Stabilisierung des Stromes und zum anderen eine einfache Steuerung bzw. Regelung des zu stabilisierenden Stromes ermöglicht.

Diese Aufgabi; wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zum Stabilisieren des durch eine signafmodulierte Lasereinrichtung fließenden Stromes vorgesehen ist, daß parallel zu der Impedanz eine veränderlich leitende Einrichtung geschaltet ist, welche auf ein zugeführtes Modulationssignal durch Änderung ihrer Stromleiteigenschaften anspricht, wodurch der durch die Laser einrichtung fließende Strom in entsprechender Weise variiert wird, und daß die Spannungsbegrenzungseinrichtung an die zweite Elektrode des stromregelnden Transistors einen einer Summierung der Restströme der zu dem Spannungsteilernetzwerk gehörenden Transistoren entsprechenden Strom abgibt.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7.

Anhand der 2'einhnung wird die Erfindung nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in einem Schaltplan eine Ausführungsform einer Stabilisierungsschaltung im Zusammenwirken mit einem diskreten Strommodulator;

F i g. 2 zeigt einen Schaltplan einer weiteren Ausführungsform einer Stabilisierungsschaltung im Zusammenwirken mit einem kontinuierlich arbeitenden Strommodulator.

Im Hinblick auf die Zeichnungen sei bemerkt, daß jeweils entsprechende Bauelemente mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind. In F i g. 1 sind eine Stromnutzeinrichtung 10, ein Spannungsteilernetzwerk, bestehend aus in Kaskade geschalteten Transistoreinrichtungen 12, 13 und 14, eine Stromstabilisierungs-Transistoreinrichtung 15, eine Spannungsbegrenzungseinrichtung 21 und eine Einrichtung variabler Impedanz, bestehend aus Widerständen 23 und 24 und einer Transistoreinrichtung 25, dargestellt. Die Stromnutzeinrichtung 10 besteht aus irgendeiner herkömmlichen Einrichtung, die mit relativ hohen Spannungen versorgt wird und die einen relativ niedrigen Strom erhält. Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß die Stromnutzeinrichtung 10 ein Laserrohr ist, an das hohe Gleichspannungen in der Größenordnung von 1000 bis 2000 Volt angelegt werden und durch das Ströme in der Größenordnung von 1 bis 10 mA fließen. Ein typisches Laserrohr kann ein HeNe-Laser sein. Eine Eingangsklemme 11 dient dabei dazu, die Stromnutzeinrichtung 10 mit der erforderlichen hohen Arbeitsspannung zu versorgen.

Mit der Ausgangsklemme der Stromnutzeinrichtung 10 ist ein Spannungsteilernetzwerk verbunden, welches aus einer Vielzahl von in Kaskade geschalteten Trar^istoreinrichtungen besteht. Das Spannungsteilernetzwerk enthält drei Transistoreinrichtungen 12, 13 und 14; es dürfte jedoch ohne weiteres einzusehen sein, daß die vorliegende Erfindung nicht allein auf die Verwendung von drei Transistoreinrichtungen beschränkt ist, sondern daß irgendeine geeignete Anzahl

von Transisioreinrichtungen verwendet werden kann. Die Transistoreinrichtungen sind ferner als Transistoren des npn-Leitfähigkeitstyps dargestellt, deren Kollektor- und Emitter-Elektroden miteinander in Reihe geschaltet sind.

Sofei .ι erwünscht, können jedoch auch Transistoren des pnp-Leitfähigkeitstyps verwendet werden, wobei dann die dargestellten Kollektor- und Emitter-Elektroden vertauscht sind. Im Unterschied dazu können jedoch auch FET-Halbleitereinrichtungen eingesetzt werden. Darüber hinaus kann jede Transistoreinrichtung aus einer zusammengesetzten Darlington-Transistorschaltung bestehen. In jedem Fall sind die Transistoreinrichtungen derart geschaltet, daß ein durchgehender Stromweg von der Kollektorelektrode der ersten Transistoreinrichtung 12 zu der Emitterelektrode der letzten Transistoreinrichtung 14 hin besteht und daß ein Strom von einer Eingangselektrode zu einer Ausgangselektrode der jeweils in Kaskade geschalteten Transistoreinrichtungen fließt. Die Steuerelektroden, d. h. die Basiselektrode eines herkömmlichen Transistors vom npn-Leitfähigkeitstyp oder vom pnp-Leitfähigkeitstyp oder die Torelektrode eines herkömmlichen FET-Transistors benachbarter Transistoreinrichtungen sind durch Widerstandseinrichtungen 17 und 18 verbunden. Demgemäß ist die Widerstandseinrichtung 17 zwischen den Steuerelektroden der Transistoreinrichtungen 12 und 13 angeschlossen und die Widerstandseinrichtung 18 ist zwischen den Steuerelektroden der Transistoreinrichtungen 13 und 14 vorgesehen. Eine Widerstandseinrichtung 16 verbindet die Ausgangsklemme der Stromnutzeinrichtung 10 mit der Steuerelektrode der Transistoreinrichtung 12 und dieni dazu, das Spannungsteilernetzwerk auf einen geeigneten Wert vorzuspannen. Darüber hinaus sind Spannungsbegrenzungseinrichtungen 19 und 20 mit den Widerstandseinrichtungen 17 und 18 parallel geschaltet, und zwar zum Zwecke der Begrenzung der maximalen Spannung, die der Steuerelektrode der jeweiligen in dem Spannungsteilernetzwerk enthaltenen Transisiorein-■■ichtLing zugeführt wird. Diese Spannungsbegrenzung^- einriebt jng kann gegebenenfalls weggelassen werden. |ede Spannungsbegrenzungseinrichtung enthält eine herkömmliche ZENER-Diode od. dgl. Für einen auf dem vorliegenden Gebiet tätigen Fachmann dürfte ersichtlicn sein, aaß durch die Parallelschaltung von Widerstardseinrichturgen urd Spannungsbegrenzungseinrichtungen Regel- bzw. Stabilisierungsschiikungen gebildet sind, bei denen die Arbeitsspannungen, denen die jeweils in Kaskade geschalteten Transistoreinrichtunger, ausgesetzt sind, unterhalb der maximal zulässigen Grenzen gehalten sind. In typischer Weise können die Spannungsbegrenzungseinrichiungen jeweils eine Nennspannung von 220 Volt besitzen.

In Reihe zu dem letzten Transistor 14 der in Kaskade geschalteten, in dem Spannungsteilernetzwerk enthaltenen Transistoreinrichtungen ist ein Stromstabilisierungs-Transistor 15 geschaltet Der Stromstabilisierungs-Transistor 15, der eine mit einer Klemme 22 verbundene Steuerelektrode aufweist, kann mit der Transistoreinrichtung identisch sein, die in dem Spannungsteilernetzwerk enthalten ist. Ein der Klemme 22 zugeführtes Steuersignal wirkt an der Steuerelektrode der Stromstabilisierungs-Transistoreinrichtung 15 im Sinne der Stabilisierung des durch die Kollektorelektrode und die Emitterelektrode der Stromstabilisierungs-Transistoreinrichtung fließenden Stromes, Demgemäß kann das Steuersignal eine von dem Spannungsteiler-

netzwerk oder von einer weiteren nicht dargestellten Schaltung gewonnene Spannung sein. Die Ausgangselektrode bzw. der Emitter des Stromstabilisierungs-Transistors 15 ist über eine Spannungsbegrenzungseinrichtung 21 mit der Steuerelektrode der letzten Transistoreinrichtung 14 der in Kaskade geschalteten und in dem Spannungsteilernetzwerk enthaltenen Transistoreinrichtungen verbunden. Die Spannungsbegrenzungseinrichtung 21 ist in entsprechender Weise wie die Spannungsbegrenzungseinrichtungen 19, 20 als ZENER-Diode dargestellt.

Die Ausgangselektrode bzw. der Emitter des Stromstabilisierungs-Transistors 15 ist über eine veränderbare Impedanzeinrichtung mit einer Bezugspotential, wie Erdpotential, führenden Stelle verbunden. Die Impedanzeinrichtung besteht aus in Reihe geschalteten Widerstandseinrichtungen 23 und 24 und einem Transistor 25. Die effektive Impedanz der in Reihe geschalteten Widerstandseinrichtungen 23 und 24 kann dadurch geändert werden, daß eine Schalteinrichtung im Nebenschluß zu der Widerstandseinrichtung 24 vorgesehen wird. In F i g. 1 ist veranschaulicht, daß die Schalteinrichtung aus einem herkömmlichen Schalttransistor 25 besteht, dessen Basis mit einer Klemme 2€ verbunden ist, welcher ein Modulationssignal, wie eir Schaltimpuls begrenzter Dauer, zugeführt werden kann Wie noch ersichtlich wird, bewirkt die Abgabe eine; Schaltsignals an die Klemme 26, daß der Schalttransistor 25 aktiviert wird und die Impedanz zwischen der Ausgangselektrode bzw. dem Emitter des Stromstabilisierungs-Transistors 15 und Erdpotential verringert wodurch der Strom ansteigt, der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließt. Im Unterschied dazu bewirkt die Abschaltung des Schalttransistors 25 eine Zunahme dei Impedanz zwischen der Ausgangselektrode bzw. derr Emitter des Stromstabilisierungs-Transistors 15 unc Erdpotential, wodurch der Strom absinkt, der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der schematise!· dargestellten Schaltung erläutert. Die der Eingangs klemme 11 zugeführte Spannung möge eine solche Amplitude haben, daß die Spannungsbegrenzungsein richtungen 19, 20 und 21 jeweils leitend sind. Wenn di« Spannungsbegrenzungseinrichtungen als ZENER-Di öden angenommen werden, dürfte einzusehen sein, da£ jede der ZENER-Dioden in diesem Fall in ihrerr Durchbruchsbereich arbeitet. Tritt die zugeführt« Spannung jedoch mit einer niedrigeren Amplitude auf so leiten die Spannungsbegrenzungseinrichtungen 1? und 20 nicht. Die Basiselektroden der in den Spannungsteilernetzwerk enthaltenen, in Kaskade ge schalteten Transistoreinrichtungen 12 bis 14 sowie di< Steuerelektrode des Stromstabilisierungs-Transistor 15 werden auf einer nahezu konstanten Spannunj gehalten, und zwar ungeachtet von Änderungen in dei der Eingangsklemme 11 zugeführten oder am Ausganj der Stromnutzeinrichtung 10 auftretenden Spannung Damit ist jede der in Kaskade geschalteten Transistor einrichtungen 12 bis 14 im Leitzustand vorgespannt, un< die am Ausgang der Stromnutzeinrichtung 10 auftreten de Spannung ist in gleicher Weise auf die Kollektor Emitterstrecken der Transistoreinrichtungen verteilt Der Klemme 22 kann eine geeignete Vorspannun) zugeführt werden, so daß der Stromstabilisierungs Transistor 15 ebenfalls im Leitzustand vorgespannt isi Dabei tritt ein entsprechender Teil der zuvor erwähntet Ausgangsspannung an der Kollektor-Emitterstrecki des jeweiligen Transistors auf.

Es sei bemerkt, daß die an den Transistoren 12 bis 15 liegende Spannung einen Re&tMrom von der Kollcklorlektrode zu der Basiselektrode des jeweiligen Transistors hervorruft. Demgemäß ist der durch die Stromnulzeinrichlung 10 fließende Strom / gleich der Summe der Restslröme zuzüglich des Emittcrstroms des Stromstabilisierungs-Transistors 15. Der Strom / kann somit durch folgende Gleichung angegeben werden:

Λ /K)(OH 'Ι '( /KJ(021 ~t" '(I

Λ h

des im Emitterkreis des Stromstabilisierungs-Transislors 15 fließenden stabilisierten Stromes /2, der in der Größe nahezu gleich dem Strom / ist, welcher in der Stromnutzeinrichtung 10 fließt, von der wirksamen

~> Impedanz der veränderbaren Impedanzeinrichtung ab, die aus den Widei Standseinrichtungen 23 und 24 und dem Schalttransistor 25 besteht. Bei Fehlen eines Schaltsignals an der Klemme 26 tritt der Strom /daher in etwa mit einem Wert auf, der der folgenden Beziehung genügt:

Da die Spannungsbegrenzungseinrichtungen 19 bis 21 jeweils ihren Leitzustand einzunehmen vermögen, werden die Restströme der Transistoreinrichtungen 12 bis 14 algebraisch zusammengefaßt und durch die Spannungsbegrenzungseinrichtung 21 in Form des Stromes /Ί der Emitterelektrode des Stromstabilisierungs-Transistors 15 zugeführt. Der Strom Z₂ kann im übrigen durch folgende Gleichung angegeben werden:

h = Ί + '<■ ■

Demgemäß kann der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließende Strom / nunmehr wie folgt angegeben werden:

I = h + h HOiQA)-

Da der im Emitterkreis des Stromstabilisierungs-Transistors 15 fließende Strom h durch das der Klemme 22 zugeführte Signal ohne weiteres geregelt bzw. stabilisiert werden kann, hängt die Stabilität des in der Stromnutzeinrichtung 10 fließenden Stromes /lediglich von dem Reststrom /esore*) ab, der in dem Stromstabilisierungs-Transistor 15 hervorgerufen wird. Es dürfte einzusehen sein, daß dieser Reststrom so weit herabgesetzt werden kann, daß er einen vernachlässigbaren Wert erlangt, wenn der Stromstabilisierungs-Transistor 15 auf einen niedrigen Reststrom ausgewählt wird. Der Stromstabilisierungs-Transistor kann durch einen herkömmlichen Niederspannungs-Transistor gebildet sein. Hierdurch wird die Arbeitsweise des aus den in Kaskade geschalteten Transistoreinrichtungen 12 bis 14 bestehenden Spannungsteilernetzwerks nicht beeinflußt, da der größte Teil der Spannung am Ausgang der Stromnutzeinrichtung 10 an dem Spannungsteilernetzwerk anliegt. Demgemäß kann jeder Transistor der Transistoreinrichtungen 12 bis 14 durch einen Hochspannungs-Transistor gebildet sein, der relativ hohen Spannungen zu widerstehen imstande ist, und zwar insofern, als die Wirkung der auf diese Transistoren zurückgehenden Restströme, die bisher zu der Instabilität des durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließenden Stromes / beigetragen haben, ohne weiteres durch das der Klemme 22 zugeführte Steuersignal unterdrückt bzw. aufgehoben werden kann.

Damit ist durch die vorliegende Erfindung eine besondere Anordnung zur Stabilisierung des durch eine bei einer hohen Spannung arbeitenden Stromnutzeinrichtung fließenden Stromes geschaffen worden. Darüber hinaus sind Instabilitätswirkungen, die auf Restströme zurückzuführen sind, mit geringem Aufwand durch die Anordnung gemäß der Erfindung eliminiert worden.

Der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließende Strom kann demgemäß moduliert werden, ohne daß seine Stabilität beeinflußt wird. Somit hängt die Größe

Ra

i) Hierin bedeuten V^ die der Klemme 22 zugeführte Spannung, Vbc(c») die Spannung an der Basis-Emitter-Strecke des Stromstabilisierungs-Transistors 15, R_A der Widerstand der Widerstandseinrichtung 23 und Rb der Widerstand der Widerstandseinrichtung 24. Wird der

;·:> Klemme 26 ein Schaltsignal zugeführt, so wird der Schalttransistor 26 in die Sättigung gesteuert. Dadurch ist ein Kurzschlußkreis über die Widerstandseinrichtung 24 gebildet. In diesem Zustand ist der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließende Strom / nahezu

2ϊ gleich:

'22 ~

i» Obwohl die beschriebene und hier dargestellte Modulationsschaltung als diskreter Modulator angenommen worden ist, der aus einer veränderbaren Impedanzeinrichtung besteht, dürfte ohne weiteres einzusehen sein, daß die vorliegende Erfindung in

ij Abhängigkeit von der jeweiligen besonderen Anwendung auch ohne weiteres mit irgendeiner herkömmlichen Impulsmodulationsschaltung oder Dauermodulationsschaltung verwendet werden kann.

In F i g. 2 ist eine weitere Ausführungsform der

4(i Stabilisierungsschaltung gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar im Zusammenwirken mit einer kontinuierlich arbeitenden Strommodulationsschaltung. Diese Ausführungsform umfaßt eine Stromnutzeinrichtung 10, ein aus in Kaskade geschalteten Transistoren 12, 13 und 14 bestehendes Spannungsteilernetzwerk, einen Stromregulierungs- bzw. Stromstabilisierungs-Transistor 15, eine Spannungsbegrenzungseinrichtung 21 und eine dauernd arbeitende Strommodulationsschaltung, die aus Transistoren 27 und 28 und Spannungsteilerwiderständen 29 und 30 besteht. Die Stromnutzeinrichtung 10, das Spannungsteilernetzwerk, der Stromstabilisierungs-Transistor 15 und die Spannungsbegrenzungseinrichtung 21 können den zuvor beschriebenen und in F i g. 1 dargestellten Bauelemen ten völlig entsprechen. Demgemäß ist eine weitere Erläuterung hier nicht erforderlich. Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel dient dazu, eine ständige Modulation des stabilisierten Stromes / von einem Maximalwert bis zu einem Minimalwert vorzunehmen.

Die Transistoreinrichtung 27 ist an der Basis mit der Klemme 26 verbunden; der Kollektor ist mit einer Bezugspotential, wie Erdpotential, führenden Schaltungsstelle, der Emitter mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände 29 und 30

6s verbunden. Die Spannungsteilerwiderstände sind zwischen der Klemme 22 und Erdpotential miteinander in Reihe liegend angeordnet; sie vermögen die der Klemme 22 zugeführte konstante Spannung um einen

solchen bestimmten Wert herunterzusetzen, daß der Emitterelektrode der Transistoreinrichtung 27 ein Vorspannungssignal zugeführt wird. Es dürfte ersichtlich sein, daß das Vorspannungssignal dazu dient, die Größe des Modulationssignals festzulegen, welches der Klemme 26 zugeführt wird, damit die Transistoreinrichtung 27 in ihrem Leitzustand gesteuert wird. Da die Transistoreinrichtung 27 ein Transistor mit pnp-Leitfähigkeitstyp ist, erfährt die betreffende Transistoreinrichtung eine Verstärkung ihrer Leitfähigkeit, wenn die der Klemme 26 zugeführte Spannung in bezug auf die der Emitterelektrode zugeführte Spannung absinkt. Wenn demgegenüber die Spannungsdifferenz zwischen der Emitterelektrode der Transistoreinrichtung 27 und der Klemme 26 absinkt, d. h. in dem Fall, daß die der Klemme 26 zugeführte Spannung ansteigt, nimmt die Stromleitung ab.

Die Emitterelektrode der Transistoreinrichtung 27 ist mit der Basis der Transistoreinrichtung 28 verbunden. Diese ist durch einen Transistor des npn-Leitfähigkeitstyps gebildet. Der Kollektor dieses Transistors ist mit dem Emitter des Stromstabilisierungs-Transistors 15 und der Emitter ist über eine Widerstandseinrichtung 31 mit Erdpotential verbunden. Die Transistoreinrichtung 28 wird also stärker leitend, wenn die ihrer Steuerelektrode zugeführte Spannung ansteigt und umgekehrt schlechter leitend, wenn die ihrer Steuerelektrode zugeführte Spannung absinkt. Demgemäß ändert sich die Höhe des durch die Transistoreinrichtung 28 fließenden Stromes proportional mit der ihrer Steuerelektrode zugeführten Spannung.

im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Modulationsschaltung erläutert. Das der Klemme 26 zugeführte maximale Modulationssignal ist so festgelegt, daß es ausreicht oder nahezu ausreicht, die Transistoreinrichtung 27 in ihren nichtleitenden Zustand zu steuern. Da die Transistoreinrichtung 27 als pnp-Transistor ausgebildet ist, weist die Basis-Emitter-Spannung dieses Transistors einen geringen negativen Wert auf, wenn der Klemme 26 ein maximales Modulationssignal zugeführt wird. Wenn die der Emitterelektrode der Transistoreinrichtung 27 durch die Spannungsteilerwiderstände 29 und 30 zugeführte Vorspannung +8,7 V beträgt, kann in typischer Weise das maximale Modulationssignal +8,0V betragen. Wenn die Transistoreinrichtung 27 ihren nichtleitenden Zustand einnimmt, ist die an ihr liegende Spannung gleich der Vorspannung, die durch den Widerstand 30 geliefert wird. Die positive Vorspannung reicht aus, um die Transistoreinrichtung 28 in ihren leitenden Zustand mit einem Maximalwert des sie durchfließenden Stroms zu steuern. Es ist festzustellen, daß der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließende Strom / nahezu gleich der Summe der Ströme ist, die durch die Transistoreinrichtung 28 und durch die Widerstandseinrichtungen 23 und 24 fließen. Es sei hier darauf hingewiesen, daß der durch die Widerstandseinrichtungen 23 und 24 fließende Strom unabhängig vom Leitzustand der Transistoreinrichtung 28 ist und einen konstanten Wert annimmt Dies wird dadurch erreicht, daß die Spannung an den Widerstandseinrichtungen 23 und 24 gleich der der Klemme 22 zugeführten konstanten Spannung abzüglich der Basis-Emitter-Spannung des Stromstabilisierungs-Transistors 15 ist Demgemäß ist die Spannung an den Widerstandseinrichtungen 23 und 24 und folglich auch der sie durchfließende Strom konstant Ein maximaler Strom

fluß durch die Transistoreinrichtung 28 wird daher erzielt, wenn der Klemme 26 ein maximales Modulationssignal zugeführt wird, wodurch ein maximaler Slrom /in der Stromnutzeinrichtung 10 fließt.

Wird nunmehr das der Klemme 26 zugeführte Modulationssignal verkleinert, so wird die Basis-Emitter-Spannung der Transistoreinrichtung 27 zunehmend negativ, wodurch die Leitfähigkeit der Transistoreinrichtung 27 verbessert wird. Folglich sinkt die an der Emitterelektrode der Transistoreinrichtung 27 hervorgerufene Spannung ab, wodurch die Stromleitung der Transistoreinrichtung 28 abnimmt. Deren Kollektorspannung bleibt unbeeinflußt; die einzige Auswirkung ist die Stromleitung. Da der durch die Widerstandseinrichtungen 23 und 24 fließende Strom einen konstanten Wert annimmt, führt eine Abnahme des durch die Transistoreinrichtung 28 fließenden Stromes zu einer proportionalen Abnahme des in der Stromnutzeinrichtung 10 fließenden Stromes /. Wenn also das der Klemme 26 zugeführte Modulationssignal fortschreitend verkleinert wird, und zwar so lange, bis sein Minimalwert erhalten ist, wird die an der Emitterelektrode der Transistoreinrichtung 27 hervorgerufene Spannung entsprechend verringert und dadurch die Transistoreinrichtung 28 in ihren nichtleitenden Zustand gesteuert. Somit wird der in der Stromnutzeinrichtur.g 10 fließende Strom / auf einen Minimalwert herabgesetzt. Wenn im Unterschied dazu das der Klemme 26 zugeführte Modulationssignal ansteigt, steigt der durch die Stromnutzeinrichtung fließende Strom / an. Die in F i g. 2 dargestellte Modulationsschaltung bewirkt also eine kontinuierliche Modulation bzw. Dauermodulation des durch eine Stromnutzeinrichtung fließenden Stromes gemäß einem zugeführten Modulationssignal. Es zeigt sich, daß in dem Fall, daß das Modulationssignal durch ein Impulssignal gebildet ist, welches abrupte Amplitudenänderungen zwischen einer Maximalamplitude und einer Minimalamplitude ermöglicht, der Strom / in entsprechender Weise moduliert wird wie dies im Zusammenhang mit F i g. 1 erläutert worden ist. Damit ist die in Fig.2 dargestellte Modulationsschaltung imstande, eine kontinuierliche oder diskrete Modulationsfunktion auszuführen, und zwar gemäß den besonderen Eigenschaften des ihr zugeführten Modulationssignals.

Obwohl die Transistoreinrichtungen 27 und 28 als durch Transistoren des pnp-Leitfähigkeitstyps bzw. des npn-Leitfähigkeitstyps dargestellt worden sind, dürfte einzusehen sein, daß die Transistorarten vertauscht werden können. Darüber hinaus kann die durch die Spannungsteilerwiderstände 29 und 30 gelieferte Vorspannung von irgendeiner anderen Spannungsquelle gewonnen werden als von dem der Klemme 22 zugeführten Steuersignal. Die betreffende Vorspannung kann dabei positiv oder negativ sein. Überdies können die Transistoreinrichtungen 27 und 28 durch Transistoren des pnp- oder npn-Leitfähigkeitstyps gebildet sein, wenn der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließende Strom, bezogen auf das Modulationssignal, in umgekehrter Beziehung zu ändern ist Es dürfte verständlich sein, daß in dem Fall, daß die für das Modulationssignal festgelegten Maximal- und Minimalwerte überschritten werden, die vorstehend beschriebene Arbeitsweise der Modulationsschaltung nicht geändert wird, vorausgesetzt, daß die Transistoreinrichtungen 27 und 28 nicht über ihre Durchbruchskennwerte ausgesteuert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Stromstabilisierungseinrichtung mit einem Spannungsteilernetzwerk, welches eine Vielzahl von Transistoren mit ersten und zweiten Elektroden sowie Steuerelektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit Ausnahme der des ersten Transistors jeweils mit der zweiten Elektrode eines unmittelbar vorhergehenden Transistors verbunden ist, mit einem stromregelnden Transistor mit zwei Elektroden, von denen die erste mit der zweiten Elektrode des letzten Transistors in dem Spannungsteilernetzwerk verbunden ist, während der durch das Spannungsteilernetzwerk fließende Strom in Ab- is hängigkeit von einer dem stromregelnden Transistor zugefülirten Spannung regelbar ist, mit einer Spannungsbegrenzungseinrichtung mit zwei Anschlüssen, von denen der erste Anschluß mit der Steuerelektrode des letzten Transistors in dem Spannungsteilernetzwerk und der zweite Anschluß mit der zweiten Elektrode des stromregelnden Transistors zum Begrenzen der der Steuerelektrode zugeführten Spannung verbunden ist, und mit einer in Reihe mit dem stromregelnden Transistor geschalteten Impedanz, durch welche ein konstanter Strom fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Stabilisieren des durch eine signalmodulierte Lasereinrichtung (10) fließenden Stroms vorgesehen ist, daß parallel zu der Impedanz (23, 24) eine veränderlich leitende Einrichtung (25; 27—31) geschaltet ist, welche auf ein zugeführtes Modulationssignal durch Änderung ihrer Stromleiteigenschaften anspricht, wodurch der durch die Lasereinrichtung (10) fließende Strom in entsprechender Weise variiert wird, und daß die Spannungsbegrenzungseinrichtung (21) an die zweite Elektrode des stromregelnden Transistors (15) einen einer Summierung der Restströme der zu dem Spannungsteilernetzwerk gehörenden Transistoren (12,13,14) entsprechenden Strom abgibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen aufeinanderfolgende Steuerelektroden aller Transistoren (12, 13, 14) des Spannungsteilernetzwerks in bekannter Weise weitere Spannungsbegrenzungseinrichtungen (19, 20) geschaltet sind, die den Maximalwert der den Steuerelektroden zugeführten Spannung begrenzen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsbegrenzungseinrichtungen (19,20,21) Zener-Dioden sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderlich leitende Einrichtung (25) eine parallel zu einer Teilimpedanz (24) der veränderlichen Impedanz (23, 24) geschaltete Schalteinrichtung (25) ist, welche auf ihre Aktivierung durch das Modulationssignal hin den Wert der Teilimpedanz (24) zu ändern gestattet.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (25) ein Schalt- bo transistor ist, der auf die Zuführung des Modulationssignals zu seiner Steuerelektrode einen Kurzschluß für die Teilimpedanz (24) bildet.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderlich b5 leitende Einrichtung (27—31) komplementäre Transistoren (27, 28) enthält, von denen der erste Transistor (27) eine Leiteigenschaft aufweist, die sich in umgekehrter Beziehung zu dem Modulationssignal ändert, und von denen der zweite Transistor (28), der mit dem ersten Transistor (27) verbunden ist, eine Leiteigenschaft aufweist, die sich in direkter Beziehung mit dem Modulationssignal ändert

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (27) das Modulationssignal aufnimmt und daß der zweite Transistor (28) durch den ersten Transistor (27) gesteuert und zu der Impedanz (23,24) parallel geschaltet ist