DE2262565C2 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen positiver und negativer, von ein und derselben Stromquelle gelieferter Ströme - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Erzeugen positiver und negativer, von ein und derselben Stromquelle gelieferter StrömeInfo
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Description
Die Diode DT ist mit ihrer Kathode an das Potential VO gelegt und ihre Anode befindet sich auf einem
niedrigen Pegel, so daß sie die Diode nicht leitet, und die Diode D8 ist in Sperrichtung vorgespannt, also
ebenfalls mcMeiitend. Der durch den Widerstand R >
fließende Strom /fließt daher von der Ausgangsklemme Sdes Stromgenerators durch die Diode D 5.
Wenn der Aasgangsanschluß S das Potential VO/2 aufweist, benutzt der Knotenpunkt N' das Potential
VO/2— VD und die Spannung an den Anschlüssen des i"
Widerstandes R beträgt VO/2 - VD, da der Knotenpunkt
M'WEk atrf Erdpotential befindet.
Die Amplitude des —/-Stromes ist durch folgende Gleichung gegeben:
, ,, VQn-VD ' ["
Im zweiten FaM weisen die an die Anschlüsse A X und A 2 angelegten Steuersignale einen hohen Pegel auf
(Fig. IB). Wenn der Anschluß A X einen hohen Pegel
aufweist, leitet der Transistor 7"I und dadurch die Diode
D X. Das Potential am Knotenpunkt M ist gleich dem hohen Pegel - Vben - VD und die Dioden D 2 und D 3
leiten nicht.
Der von der Stromsenke CSl gezogene Strom /0 fließt von der Spannungsquelle + Vüber den Transistor
7"I unddieDiodeOI.
Wenn der Anschluß A 2 einen hohen Pegel aufweist, leitet die Diode DS nicht und der durch die Stromquelle
CS2 gelieferte Strom /0 fließt durch die leitenden Dioden D6 und D 7. Ein negativer Strom /0 fließt durch
Diode D 7 und ein positiver Strom durch die Diode Z?6.
Die Diode D 7 leitet, das Potential am Knotenpunkt N ist VO-VD.
Da Dioden mit identischer Charakteristik gewählt wurden, weist der Knotenpunkt /V'das Potential auf
VO-VD+VD=-VO.
Die Kathode der Diode D 5 weist das Potential VO und ihre Anode das Potential V0/2 auf, so daß die Diode
D 5 nicht leitet und der durch die Diode D6 fließende
Strom über den Widerstand R und die Diode D 4 zum Ausgangsanschluß S fließt, wobei die Diode D3
gesperrt ist. Das Potential am Knotenpunkt M'ist gleich VO/2+VO und daher liegt an den Anschlüssen des
Widerstandes /?die Spannung
VO-(VO/2+ VD)= VO/2- VD.
Die Amplitude des positiven Stromes + / ist somit gleich:
van - VD
Die vom Stromgenerator im zweiten Fall gelieferte Amplitude des positiven Stromes + / ist genau gleich
der Amplitude des vom Stromgenerator im ersten Fall gelieferten negativen Stromes — /.
Da die Spannung 1/0 fest vorgegeben ist, hängt der
Wert der Amplitude dieser Ströme nur vom Werte des bo
Widerstandes R ab, der ein diskretes Element sein kann, dessen Wert sich leicht verändern läßt.
Im dritten Fall weist das an den Anschluß A 1 angelegte Steuersignal einen niedrigen Pegel und das an
den Anschluß A 2 angelegte Steuersignal einen hohen Pegel(Fig. IC)auf.
Wenn der Anschluß A 1 einen niedrigen Pegel aufweist, leiten der Transistor 7*1 und die Diode DX
nicht und der von der Stromsenke CS1 gezogene Strom /0 wird vom Knotenpunkt M geliefert, und die Dioden
D 2 und D3 leiten. Wenn die Dioden D2 und D3 leiten,
weist der Knotenpunkt M' Nullpotential auf. Die Kathode der Diode D 4 weist das Potential VO/2 auf,
ihre Anode auf Nullpotential, so daß sie nicht leitet.
Wenn der Anschluß A 2 einen hohen Pegel aufweist, leitet die Diode Di nicht und der von der Stromquelle
CS2 gelieferte Strom /0 fließt durch die Dioden D6 und DT. Wenn die Dioden D6 und D7 leiten, weist der
Knotenpunkt N' das Potential VO. Da die Kathode der Diode D5 auch das Potential VO aufweist und ihre
Anode das Potential VO/2, leitet sie nicht. Beide Dioden D4 und D5 leiten nicht und somit wird dem
Ausgangsanschluß 5 des Stromgenerators kein Strom zugeführt.
Da die Stromerzeugungsschaltung symmetrisch ist kann man einen Nullstrom auch erhalten, wenn der
Anschluß A X einen hohen und der Anschluß A 2 einen niedrigen Pegel aufweist.
Die folgende Tabelle erhält man durch Darstellung der hohen und niedrigen Steuerpegel durch binäre
Einsen und Nullen.
Steuerpegel A 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
Steuerpegel A 2 | 0 | 1 | 0 | 1 |
Ausgangsstrorn | -/ | 0 | 0 | + / |
Die das Fließen des von der Stromsenke CSX gezogenen Stromes /0 steuernde, den Transistor 7"1
und die Diode D X umfassende Einrichtung und die das Fließen des durch die Stromquelle CS 2 gelieferten
Stromes /0 steuernde und die Diode DS umfassende Einrichtung haben dieselbe Funktion und können daher
vertauscht werden. Der Transistor 7*1 und die Diode D X können durch eine Diode ersetzt werden, deren
Anode mit dem Anschluß A 1 und deren Kathode mit dem Knotenpunkt M verbunden ist Genauso kann die
Diode D 8 durch eine Reihenschaltung eines Transistors und einer Diode ersetzt werden, wobei der Kollektor
des Transistors mit einer negativen Spannungsquelle — V und seine Basis mit dem Anschluß A 2 und die
Anode der Diode mit dem Knotenpunkt N verbunden sind.
Der Widerstand R kann natürlich durch jedes widerstandsbehaftete Element ersetzt werden, z. B.
durch den Innenwiderstand eines Transistors, der dann gesteuert werden könnte, um den Wert des positiven
Stromes +/ oder des negativen Stromes —/zu variieren. Die Dioden DX bis DS können ebenfalls
durch jedes nur in einer Richtung leitende Element wie z. B. einem Transistor ersetzt werden, dessen Basis und
Kollektor kurzgeschlossen sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen positiver und negativer, von ein und derselben Stromquelle
gelieferter Ströme, mit einem ersten, zwischen einem ersten Knotenpunkt und der Ausgangsklemme
geschalteten elektrischen Ventil, das der Ausgangstrom durchfließt und einem zweiten
elektrischen Ventil, das zwischen einem zweiten Knotenpunkt und der Ausgangsklemme geschaltet
ist und das von einem von der Ausgar.gsklemme zum zweiten Knotenpunkt fließenden Strom durchflossen
wird, gekennzeichnet durch einen mit den beiden Knotenpunkten (M', N') verbundenen
Widerstand (R; Fig. la), eine erste Vorrichtung (CS 1), um einen Strom aus dem ersten Knotenpunkt
M zu ziehen und das erste elektrische Ventil (D 4) nichtleitend zu machen unu eine zweite Vorrichtung
(CS2), um dem zweiten Knotenpunkt (N') einen Strom zuzuführen und das zweite elektrische
Ventil (DS) nichtleitend zu machen.
2. Stromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung enthält
eine erste mit dem ersten Knotenpunkt (M') verbundene Vorspannungseinrichtung (D 2, D 3), die
das erste elektrische Ventil leitend oder nichtleitend macht, eine zwischen der ersten Vorspannungseinrichtung
und einer ersten Spannungsquelle (- V) angeordnete Stromsenke (CSi), die aus dem ersten
Knotenpunkt (M') einen Strom zieht und eine erste Steuereinrichtung (Ti, Di), die zwischen der
Stromsenke und einer zweiten Spannungsquelle angeordnet ist und auf erste Steuersignale anspricht,
wobei die Stromsenke einen Strom aus der ersten Steuereinrichtung oder dem ersten Knotenpunkt
zieht unter dem Einfluß des ersten Steuersignals.
3. Stromgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorspannungseinrichtung
enthält: ein drittes elektrisches Ventil (D2), das mit einem
ersten Bezugspotential und einem dritten Knotenpunkt (M') verbunden ist, der der Stromsenke und
der ersten Steuervorrichtung gemeinsam ist, so daß ein Strom von dem ersten Bezugspotential zum
dritten Knotenpunkt fließen kann, und ein viertes elektrisches Ventil (D3), das mit dem ersten und
dritten Knotenpunkt verbunden ist, so daß ein Strom vom zweiten zum dritten Knotenpunkt
fließen kann.
4. Stromgenerator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuervorrichtung
einem ersten Transistor (Ti), dessen Kollektor mit der zweiten Spannungsquelle (+ V)
und dessen Basis mit einer Steuerklemme (AX) verbunden ist, der das erste Steuersignal zugeführt
wird, enthält sowie ein fünftes elektrisches Ventil (Di), das mit dem Emitter des ersten Transistors
und dem dritten Knotenpunkt verbunden ist, so daß ein Strom vom Emitter des ersten Transistors zum
dritten Knotenpunkt fließen kann.
5. Stromgenerator nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Steuervorrichtung ein sechstes elektrisches Ventil enthält, daß mit dem dritten Knotenpunkt und einer
ersten Steuerklemme am dritten Knotenpunkt verbunden ist, so daß ein Strom über die erste
Steuerklemme zum dritten Knotenpunkt fließen kann, wenn das sechste elektrische Ventil durch das
erste Steuersignal leitend oder nichtleitend gemacht wird.
6. Stromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorrichtung enthält:
eine mit dem zweiten Knotenpunkt verbundene zweite Vorspannungseinrichtung (D 6; D 7), uni das
zweite elektrische Ventil leitend oder nichtleitend zu machen
eine mit der zweiten Vorspannungseinrichtung und der zweiten Spannungsquelle (+V) verbundene
Stromquelle (CS 2), die dem zweiten Knotenpunkt einen Strom zuführt, und
eine zweite Steuervorrichtung (DS), die mit der Stromquelle und der zweiten Spannungsquelle
verbunden ist und durch das zweite Steuersignal gesteuert wird, wobti die Stromquelle einen Strom
entweder der zweiten Steuervorrichtung oder dem zweiten Knotenpunkt je nach dem Wert des zweiten
Steuersignals zuführt.
7. Stromgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorspannungseinrichtung
enthält:
ein siebtes elektrisches Ventil (D 7), das so mit einem zweiten Bezugspotential (VO) und einem vierten
Knotenpunkt (N) verbunden ist, der der Stromquelle und der zweiten Steuervorrichtung gemeinsam ist,
daß ein Strom vom vierten Knotenpunkt zum zweiten Bezugspotential fließt, und
ein achtes, zwischen dem zweiten und vierten Knotenpunkt so angeordnetes elektrisches Ventil (D6), das ein Strom vom vierten zum zweiten Knotenpunkt fließen kann.
ein achtes, zwischen dem zweiten und vierten Knotenpunkt so angeordnetes elektrisches Ventil (D6), das ein Strom vom vierten zum zweiten Knotenpunkt fließen kann.
8. Stromgenerator nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite
Steuervorrichtung enthält:
einen zweiten Transistor, dessen Kollektor mit der ersten Spannungsquelle und dessen Basis mit einer
zweiten Steuerklemme verbunden ist, der das zweite Steuersignal zugeführt wird, und
ein neuntes elektrisches Ventil zwischen dem Emitter des zweiten Transistors und dem vierten Knotenpunkt, so daß ein Strom vom vierten Knotenpunkt zum Emitter des zweiten Transistors fließt, der durch das zweite Steuersignal leitend oder nichtleitend gemacht wird.
ein neuntes elektrisches Ventil zwischen dem Emitter des zweiten Transistors und dem vierten Knotenpunkt, so daß ein Strom vom vierten Knotenpunkt zum Emitter des zweiten Transistors fließt, der durch das zweite Steuersignal leitend oder nichtleitend gemacht wird.
9. Stromgenerator nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuervorrichtung
ein zehntes elektrisches Ventil enthält, das zwischen dem vierten Knotenpunkt und der zweiten
Steuerklemme so angeordnet ist, daß ein Strom vom vierten Knotenpunkt zur zweiten Steuerklemme
fließen kann, wenn das zehnte elektrische Ventil durch das zweite Steuersignal leitend gemacht wird.
10. Stromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und
zweite elektrische Ventil durch das erste und zweite Steuersignal gleichzeitig nichtleitend gemacht werden.
11. Stromgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 9,
daß das erste oder das zweite elektrische Ventil selektiv durch das erste oder zweite Steuersignal
leitend gemacht wird.
12. Stromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das widerstandsbehaftete
Element einen Transistor enthält, der zwischen dem ersten und zweiten Knotenpunkt
angeordnet ist.
13. Stromgenerator nach einem der Ansprüche 1
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Ventile Dioden sind.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen positiver und negativer, von ein und derselben ' ο
Stromquelle gelieferter Ströme nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Konventionelle Schaltungsanordnungen, die positive und negative Ströme liefern können, bestehen hauptsächlich
aus einer Quelle für einen positiven +/-Strom, einer Quelle für einen negativen oder —/-Strom und
einer Dioden-Brückenschaltung. Die beiden Stromquellen sind entsprechend mit einem der beiden Mittelpunkte
der Dioden-Brückenschaltung verbunden, die eine erste Diagonale dieser Brückenschaltunfe definieren,
wobei einer der beiden anderen, die die zweite Diagonale der Dioden-Brückenschaltung definieren, mit
einer Steuersignalquelle verbunden ist und der andere Mittelpunkt der Dioden-Brückenschaltung den Ausgangsanschluß
der Einheit bildet Je nach der Polarität des Steuersignals liefert eine der beiden Stromquellen
Strom an den Ausgangsanschluß der Einheit.
Ein Hauptnachteil derartiger Einheiten besteht in der Forderung nach zwei vollkommen symmetrischen
Stromquellen, d. h. zwei Stromquellen, die Ströme so
entgegengesetzter Richtung, aber mit genau gleichen Amplituden liefern.
Aus der Offenlegungsschrift 20 45 705 ist eine Schaltungsanordnung zum Laden und Entladen eines
bei der Deltamodulation verwendeten Integrators bekannt, bei der der Lade- und der Entladestrom des
Integrators gleich groß sind, weil sie von ein und derselben Stromquelle geliefert werden. Deren Strom
fließt über eine gesteuerte Diodenbrücke und lädt den Integrator entweder auf oder entlädt ihn. Die Schaltung
enthält zur Steuerung der Stromquelle einen Impulstransformator. Sie läßt sich daher nicht als integrierte
Schaltung aufbauen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des An-Spruchs
1 zum Erzeugen von positiven, von ein und derselben Stromquelle gelieferten Strömen anzugeben,
die als integrierte Schaltung ausgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. so
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig, IA, IB und IC gezeigt, die sich nur durch die
Richtung des Stromflusses unterscheiden, und wird anschließend näher beschrieben.
Der Steueranschluß A1 ist mit der Bpsis des
Transistors Ti verbunden, dessen Emitter mit der Anode einer Diode D1 und dessen Kollektor mit einer
positiven Spannungsquelle + V verbunden sind. Die Kathode der Diode D 1 ist an eine Stromsenke CS1
angeschlossen, die mit einer negativen Spannungsquelle — Vverbunden ist und einen Strom /0 zieht, und an einen
Knotenpunkt M. Der Knotenpunkt M ist mit der Kathode einer Diode Dl verbunden, deren Anode an
ein Bezugspotential, im Beispiel Erdpotential angeschlossen ist und mit der Kathode einer Diode D 3, fc5
deren Anode mit einem Knotenpunkt W verbunden ist. Die Dioden D 3 und D 2 sind als Vorspannungseinrichtung
für den Knotenpunkt M dargestellt. Der Knotenpunkt M' ist mit dem oberen Anschluß (in den Figuren)
eines Widerstandselementes verbunden, welches im Beispiel als Widerstand R dargestellt ist und mit der
Anode einer Diode £>4, deren Kathode mit dem Ausgangsanschluß 5 des Stromgenerators verbunden
sind. Der Ausgangsanschluß S ist an die Anode einer Diode D 5 angeschlossen, deren Kathode mit einem
Knotenpunkt N' und dem unteren Anschluß des Widerstandes R verbunden ist. Der Knotenpunkt N' ist
mit der Kathode einer Diode D 6 verbunden, deren Anode an einen Knotenpunkt N und die Anode einer
Diode D 7 angeschlossen ist, deren Kathode mit einem Potential Vo verbunden ist Die Dioden D 6 und D 7 sind
mit einem Bezugspotential Vo verbunden und als
Vorspannungseinrichtung für den Knotenpunkt N dargestellt. Der Knotenpunkt N ist an die Anode einer
Diode D 8 angeschlossen, deren Anode auch mit einer Stromquelle CS 2 verbunden ist, die an eine Spannungsquelle + V angeschlossen ist und einen Strom /0 liefert
und deren Kathode mit dem Steueranschluß A 2 verbunden ist.
Der Ausgangsanschluß S wird durch eine nichtdargestellte
geeignete Einrichtung, z. B. eine Widerstands-Brückenschaltung, auf einem festen Potential gehalten,
für welches der Wert von V 0/2 gewählt wurde.
Der Stromgenerator liefert entsprechend dem an die Anschlüsse A 1 und A 2 angelegten Steuersignal Ströme
mit dem Werte — /, + /oder Null. Im ersten Fall sind die beiden an die Anschlüsse A 1 und A 2 angelegten
Steuersignale auf einem niedrigen Pegel (F i g. 1 A).
Wenn der Anschluß A1 auf einem niedrigen
Signalpegel steht, leitet der Transistor Ti nicht und dadurch auch die Diode D 1 nicht. Wenn die Diode D i
nicht leitet, kommt der durch die Stromsenke CS i gezogene Strom /0 vom Knotenpunkt M. Dieser Strom
kommt von einem Strom /0-/, der durch die Diode D 2 zirkuliert, die direkt vorgespannt ist und daher leitet und
von einem Strom /, der durch die Diode D 3 fließt, die ebenfalls direkt vorgespannt ist und daher leitet.
Es wird angenommen, daß die Dioden Di bis D 8 dieselbe Charakteristik aufweisen, was sich heutzutage
durch Integrationstechnik leicht erreichen läßt. Mit VD ist der Spannungsabfall an den Anschlüssen der Dioden
D1 bis D8 in leitendem Zustand bezeichnet. Es ist
VD= VAnode— VKathode,
worin V^n0* und VKathode das Anoden- bzw. Kathodenpotential
derselben Diode bezeichnen. Wenn die Diode D2 leitet und ihre Anode Erdpotential aufweist, weist
ihre Kathode aufgrund der Gleichung 1 das Potential - VD auf. Die Diode D 3 leitet und ihre mit der Kathode
der Diode D 2 verbundene Kathode weist ebenfalls das Potential — VD auf und aufgrund der Gleichung 1
befindet sich ihre Anode auf Erd- oder Nullpotential und der Knotenpunkt yVTebenfalls. Wenn sich die Anode der
Diode D4 auf Erdpotential befindet und ihre Kathode,
die mit dem Ausgangsanschluß S verbunden ist, das Potential VO/2 aufweist, dann ist die Diode in
Sperrichtung vorgespannt und leitet daher nicht. Somit fließt der gesamte durch die Diode D 3 fließende Strom
/durch den Widerstand R.
Wenn ein niedriger Pegel am Anschluß A 2 anliegt, ist die Diode D 8 leitend und der durch die Stromquelle
CS2 gelieferte Strom /0 fließt durcn die Diode DS zum
AnsLliluß A 2. Der Knotenpunkt N befindet sich auf
einem niedrigen Pegel, der sich vom niedrigen Pegel am Anschluß A 2 nur durch den Spannungsabfall zwischen
den Anschlüssen der Diode D8 unterscheidet.
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