DE2337928C2 - Schaltungsanordnung zum Treiben einer Induktionsspule, insbesondere einer Magnetkopfspule - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Treiben einer Induktionsspule, insbesondere einer Magnetkopfspule entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2.

Schaltungsanordnungen für Induktionsspulen werden für die verschiedensten Zwecke benötigt, wie zum Treiben von magnetischen Aufzetchnungsköpfen. Schrittschaltmotoren, elektrischen Schaltern. Relais u. dgl. Die vorliegende Erfindung lsi Insbesondere für Schreibtreiber für Magnelköpfe beim magnetischen Aufzeichnen verwendbar, ist jedoch nicht auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt.

Bekanntermaßen besteht ein Magnetkopf aus einer Induktionsspule, die auf einen mit einem unmagnetischen Spalt versehenen magnetischen Kern gewickelt Ist. Zum digitalen Aufzeichnen Ist aus der US-PS 36 18 119 die Verwendung einer Induktionsspule mn Mittelanzapfiing, an der eine Vorspannung liegt, sowie eine Schaltungsanordnung mit Transistoren bekannt. Beim magnetischen Aufzeichnen ist für eine ausreichend hohe Magelisierung ein relativ großer Strom erforderlich. Weiterhin wird eine relativ hohe Vorspannung benötigt, um zu verhindern, daß die Schalttransistoren während des beim Umschalten auftretenden Induktionssioßes in uie Sättigung getrieben werden. Diese Transistorschaliung to erfordert demnach eine hohe Leistung, die über dazu notwendige Wärmeableitvorrichiungen wie Kühlprofile abgeführt werden muß. Dieses Erfordernis bedeutet eine schwerwiegende Einschränkung der Packungsdichte, In welcher die Schaltungsanordnung gepackt sein muß, insbesondere im Hinblick auf den anzustrebenden möglichst geringen Abstand zwischen der Schaltungsanordnung und dem zu treibenden Magnetkopf.

Üblicherweise ist die Magnetkopfspule über zwei oder drei Leitungen mit ihrer Treiberschaltung verbunden. Μ Diese Leitungen weisen um so mehr unerwünschte Kapazität auf, je länger sie sind. Dadurch wird die Schaltgeschwindigkeit herabgesetzt, und die Schaltungsanordnung wird anfälliger gegen Störspannungssignale und Einschwingvorgänge, welches insbesondere bei hochfrequenten Nutzsignalen zu Fehlern in der Datenübertragung führen kann. Weiterhin begrenzt eine hohe Verlustleistung du Schaltgeschwindigkeit der Transistoren.

In der modernen Schaltkreistechnologie geht der Trend zu höherer Packungsdichte und zu integrierten Schaltungsanordnungen bei gleichzeitiger Verringerung der Verlustleistung. Weitere Ziele sind erhöhte Betriebssicherheit und niedrigere Kosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalks tungsanordnung der eingangs genannten Art zum Treiben einer Induktionsspule zu erstellen, die eine niedrigere Verlustleistung und damit eine höhere Packungsdichte, größere Betriebssicherheit und größere Bandbreite bei gleichzeitiger Verringerung der Herstellungskosten *o aufweist.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem Kennzeichen des Anspruchs I oder 2 gelöst.

Damit wird durch eine niedrigere Verlustleistung eine erhöhte Packungsdichte mit der Möglichkeit der Herstel- *⁵ lung in integrierter Technik erzielt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert.

Es zeigt

Flg. I eine schematische Schaltungsanordnung aus dem Stand der Technik.

Fig. 2 eine schematische Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Flg. 3 eine schematische Schallungsanordnung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Schallungsanordnung, bei der die beiden Enden der Teilspulen 10a und \db einer miilehingezapften Induktionsspule 10 mit NPN-Tansistorcn 12 und 14 verbunden sind. Statt dessen können auch PNP-Transistoren mit dem gleichen Erfolg benützt werden. Die Transistoren dienen als Sehalter und werden von einem Flip-Flop einer nicht dargestellten logischen Schaltung·,anordnung gesteuert, wobei die Ausgänge der Flip-Flop mit den Anschlußpunkten 16 und 18 der Transislorhasen verbunden sind.

Die Emitter der Transistoren sind mit einer Konsiantstromquelle 20 verbunden. Zwischen den mit den Kollektoren der Transistoren verbundenen Enden der Induktionsspule 10 liegt ein Dämpfungswiderstand 22.

In der Schaltungsanordnung der Fig. I liegt an der Mittelan/sipfung 24 der Induktionsspule IO eine Vorspannung Γ,,. Diese Vorspannung muli genügend hoch sein, um die Sättigung der Transistoren beim InduktionsstoO zu vermeiden, der beim Umschalten der beiden Transistoren entsteht. Bei Verwendung der Schaltungsanordnung zum magnetischen Aufzeichnen liegt die Vorspannung beispielsweise in der Größenordnung von 10 Voll, bezogen auf die Emitter der Transistoren. Der Konstantstrom betrügt daoei ungefähr 100 Milliampere. In einem to derartigen Fall muH von jedem Transistor im eingeschalteten Zustand eine Leistung von ungefähr 1 Watt verkraftet, d. h. verbraucht werden. Diese hohe Verlustleistung verbietet die Verwendung integrierter Sehaltungsanordnungen und führt zu einer Begrenzung der Schaltgesch windigkeilen.

Zur Lösung dieser Probleme wird in der Schaltungsanordnung (nach den Fig. 2 und 3) anstelle einer Vorspannung eine mit der Induktionsspule JO verbundene Konstantstromquelle vorgesehen.

Nach Fig. 2 ist eine zweite Konstantstromquelle 26 mit der Miuelanzapfung 24 der Induktionsspule 50 verbunden. Zusätzlich dazu ist eine erste Konstanistromquelle 28. die einen größeren Strom als die zweite abgibt, mit den Emittern der Transistoren 12 und 14 verbunden.

Wenn einer der Transistoren leite¹., fließt Strom über einen von der Konstantstromquelle 26, der Teilspule 1Oo oder !Oft, dem leitenden Transistor und der zweiten Konstanistromquelle 28 gebildeten Zweig. Eine Diode 30 oder 32 dient dazu, den Anschlußpunkt 34 oder 36 zwischen JO dem Kollektor und der Induktionsspule auf einer festen Spannung zu halten. Die Dioden sind so gepolt, daß sie einen Stromfluß in den Zweig des nichtleitenden Transistors verhindern. Der Spannungspegel an der Basis des leitenden Transistors ist so gewählt, daß er die Sättigung dieses Transistors gerade verhindert.

Zwischen der Konstantstromquelle 26 und einer Bezugspotentialerde liegt ein Dämpfungswidersland 38, wobei das geerdete Ende des Dämpfungswiderstandes mil den Anoden der beiden Dioden verbunden ist. Der Dampfungswidersiand dtimpft unerwünschte Einschwingvorgange und verhindert ein Überschwingen und die daraus resultierende Übersättigung des Aufzelcpnungsrnedlums.

In der Schaltungsanordnung der Fi g. 2 liegt ein Zweig auf einem Bezugspotential, und zwar ist die Verbindungsleitung zwischen dem Kollektor und der Induktionsspule 10 an den Punkten 34 bzw. 36 mit der Kathode einer zugehörigen Diode 30 bzw. 32 verbunden. Auf diese Weise wird die Verlustleistung von den Transistorschaltern auf die Konstantstromquelle 26 überführt, die zur Erde führt. Die Verlustleistung der Schalttransistoren wird beispielsweise auf 70 Milliwatt reduziert, wohingegen die Verlustleistung der zuvor beschriebenen Schaltungsanordnung aus dem Stande der Technik 1 Watt beträgt. Die Kollektor-Emitterspannung beträgt jetzt nur noch ungefähr 0,7 Volt, die der früheren Schaltungsanordnung jedoch 10 Volt.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 2 kann durch die Ansvendung von Integrationsprozessen hergestellt werden; Magnetköpfe, Kopftreiber und .· jrverstärker können in gedruckter Schallkreistechnologie gefertigt werden. Es können kürzere Leiter benutzt werden, wodurch die Anfälligkeit gegen Streukapazitäten vermindert wird und saubere Signalkurvenformen und eine Leistungsverbesserur:;, bei Aufzeichnen erreicht werden. Die niedrigere Verlustleistung der Transistorschalter erfordert keine Kühlprofile und dgl. mehr.

Weiterhin ist für die Dämpfung nur noch eine einzige Verbindung zu einer Magnetkopfspule erforderlich.

Eine weitere vorteilhafte Ausfüiirungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zeigt Fig. 3. in welcher die Enden einer einzigen Spule 40 mit je einer getrennten Konstantstromquelle 42 bzw. 44 verbunden sind. Parallel zu der Spule 49 liegt ein Dämpfungswiderstand 46. Die Konstantstromquelle 48 gibl einen größeren Strom ab. als den summierten Strömen der Konstantstromquellen 42 und 44 entspricht. Die Anordnung ist insbesondere für gedruckte Köpfe ohne Mitielanzapfung vorteilhaft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schallungsunordnung zum Treiben einer Induktionsspule, insbesondere einer Magneikopfspule, deren Wicklungsiinfang und -ende jeweils mit dem Kollektor eines Transistors verbunden ist, wobei jeweils einer der beiden Transistoren Ober die Basis leitend gesteuert wird und wobei die Emitter der beiden Transistorein mit einer gemeinsamen ersten Konsiantstromqulle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,

daß eine MÜttelanzapfung (24) der Spule (10a. b) mit einer zweiten Konsstanlsiromquelle (26) verbunden ist, die einen kleineren Strom abgibt als die erste Konstanistromqiuelle (28),

daß ferner der Kollektor jedes Transistors (12, 14) jeweils über eine Diode (30, 32) mit Erdpoteniial verbunden ist, um den Kollektor des jeweils leitenden Transistors uuf festem Potential zu halten, und
daß die Ba;;is des jeweils leitenden Transistors derart angesteuert ist, daß die Sättigung des Transistors gerade verhindert ist.

2. Schallungsanordnung zum Treiben einer Induktionsspule, insbesondere einer Magneikopfspule. deren Wicklungsanfang und -ende jeweils mit dem Kollektor eines Transistors verbunden ist, wobei jeweils einer der beiden Transistoren über die Basis leitend gesteuert wird und wobei die Emitter der beiden Transistoren mit einer gemeinsamen ersten Konstantstromquelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Enuen der Induktionsspule (40) jeweils mit einer von zweiten Ko'istants< omquellen (42, 44) verbunden sind, wobei die Summe der Ströme der zweiten Konstantstromquellen (42, J4) kleiner Ist als der Strom der ersten Konstantstromquelle (48).

daß ferner der Kollektor jedes Transistors (12. 14) jeweils über eine Diode (30, 32) mit Erdpotential verbunden ist, um den Kollektor des jeweils leitenden Transistors auf festem Potential zu halten, und
daß die Basis des jeweils leitenden Transistors derart angesteuert ist. daß die Sättigung des Transistors gerade verhindert ist.

3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch I mit einem Dämpfungswidersland für die Induktionsspule, dadurch gekennzeichnet.

daß der Dämpfungswiderstand (38) zwischen der zweiten Konstantstromquelle (26) und Erdpotential liegt.