DE2345116A1 - POLARITY GUARD - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Polaritätswächter mit einem ersten und einem zweiten Eingang zum Anschluß an eine Potentialversorgung und einem ersten und einem zweiten Ausgang zum Anschluß an einen Verbraucher.The invention relates to a polarity monitor with a first and a second input for connection to a potential supply and a first and a second output for connection to a consumer.
Die Erfindung läßt sich besonders im Telefonwesen verwenden, ist aber keineswegs darauf beschränkt. Hier muß oft eine Schaltungsanordnung aus der Telefonleitung betrieben werden, deren Polarität variabel ist, wobei aber die Schaltungsanordnung eine konstante Polarität am Eingang erfordert. Typisch für eine solche Schaltungsanordnung ist ein Verstärker im Hörer zum Betrieb eines Elektret- oder ähnlichen Mikrophons anstelle des herkömmlichen Kohlemikrophons.The invention is particularly useful in telephony, but is in no way limited thereto. here a circuit arrangement must often be operated from the telephone line, the polarity of which is variable, but the circuit arrangement requires constant polarity at the input. Typical for one The circuit arrangement is an amplifier in the receiver for operating an electret or similar microphone instead of the conventional carbon microphone.
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Zwei Grundtypen eines Polaritätswächters wurden bisher schon verwendet. Der eine ist ein Zweiweg-Diodenbrücken-Gleichrichter und der andere besteht aus zwei Verstärkern, die in entgegengesetzt tem Sinne zusammengeschaltet sind, so daß immer einer richtig gepolt ist, wie auch immer die Verstärker an die Versorgung angeschlossen sind. Die letztere Lösung läßt sich in der Praxis schwierig verwirklichen, ist unwirtschaftlich und teuer. Der Zweiweg-Diodengleichrichter ist einfach, aber der Spannungsabfall daran ist zu groß zur Verwendung im Telefon, wie hiernach erklärt wird. Die Schaltungsanordnung der vorliegenden Erfindung schafft eine einfache und wirksame Vorrichtung, die eine konstante Ausgangspolarität sicherstellt mit nur geringem Potentialabfall an den Schaltkreis. Sie hat den weiteren Vorteil, daß sie sowohl mit Feldeffekt-Transistoren als auch mit bipolaren Transistoren verwendet werden kann.Two basic types of polarity monitor have already been used. One is a full-wave diode bridge rectifier and the other consists of two amplifiers working in opposite directions tem sense are interconnected, so that always one polarity is correct, however the amplifiers are connected to the supply. The latter Solution is difficult to implement in practice, is uneconomical and expensive. The full-wave diode rectifier is simple, but the voltage drop across it is too great to be used in the phone, as explained below. The circuit arrangement of the present invention provides a simple and effective device that ensures constant output polarity with only a small drop in potential to the circuit. It has the further advantage that it works with both field effect transistors as well can be used with bipolar transistors.
Sie umfaßt erfindungsgemäß einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Transistor, wobei der erste und der zweite Transistor vom einen Leitungstyp, der dritte und vierte Transistor vom anderen Leitungstyp sind und wobei die Steuerelektroden des ersten und vierten Transistors ihr Steuerpotential vom ersten Eingang beziehen und die Steuerelektroden des zweiten und dritten Transistors ihr Steuerpotential vom zweiten Eingang beziehen,According to the invention, it comprises a first, one second, third and fourth transistors, the first and second transistors from one Conduction type, the third and fourth transistors are of the other conduction type and where the control electrodes of the first and fourth transistor draw their control potential from the first input and the control electrodes of the second and third transistor get their control potential from the second input,
wobei der erste Eingang über den zweiten Transistor mit dem zweiten Ausgang und über den dritten Transistor mit dem ersten Ausgang verbunden ist undthe first input via the second transistor to the second output and via the third transistor is connected to the first output and
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wobei der zweite Eingang durch den ersten Transistor mit dem zweiten Ausgang und durch den vierten Transistor mit dem ersten Ausgang verbunden ist.the second input through the first transistor to the second output and through the fourth Transistor is connected to the first output.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Beispiels mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben;
es zeigenThe invention will now be described in more detail using an example with reference to the drawing;
show it
Fig. 1 einen Schaltplan einer Zweiweg-Dioden-Brückengleichrichterschaltung, die als Polaritätswächter gemäß dem Stande der Technik verwendet wird;1 shows a circuit diagram of a full-wave diode bridge rectifier circuit, which is used as a polarity monitor according to the state of the art;
Fig. 2 einen Schaltplan eines Polaritätswächters gemäß der vorliegenden Erfindung;Fig. 2 is a circuit diagram of a polarity monitor according to the present invention;
Fig. 3 einen Schaltplan einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.3 shows a circuit diagram of an embodiment of the present invention.
In Fig. 1 ist ein Polaritätswächter gemäß dem
Stande der Technik gezeigt. Der Polaritätswächter
ist in Wirklichkeit ein Zweiweg-Dioden-Brückengleichrichter
mit den Dioden D bis D., mit den Eingängen A und B zum Anschluß an eine Potentialversorgung und
mit den Ausgängen C und D zum Anschluß an einen Verbraucher. Der Anschluß A ist mit der Anode von D
und der Kathode von D, verbunden. Die Kathode von D ist mit dem Anschluß D und die Anode von D. ist mit
dem Anschluß C verbunden. Der Anschluß B ist mit der Anode von D„ und der Kathode von D verbunden. Die
Kathode von D ist mit dem Anschluß D und die Anode von D ist mit dem Anschluß C verbunden.In Fig. 1 is a polarity monitor according to the
State of the art shown. The polarity monitor
is actually a two-way diode bridge rectifier with diodes D to D., with inputs A and B for connection to a potential supply and with outputs C and D for connection to a consumer. The connection A is with the anode of D
and the cathode of D, connected. The cathode of D is connected to the terminal D and the anode of D. is connected to the terminal C. Terminal B is connected to the anode of D ″ and the cathode of D ″. The cathode of D is connected to the terminal D and the anode of D is connected to the terminal C.
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Wenn das Potential am Anschluß A positiv ist, leitet D und das Potential am Anschluß D ist dasselbe wie am Anschluß A, abzüglich des Spannungsabfalls an einer Diode. In entsprechender Weise leitet die Diode D , da der Anschluß B negativ ist, und der Anschluß C nimmt dasselbe Potential wie der Anschluß B an, abzüglich eines Spannungsabfalls einer üiode. Wenn die Eingangspolaritäten umgekehrt werden, leiten die Dioden D· und D„ anstelle von D und D„. Im Ergebnis sind der Anschluß D positiv und der Anschluß C negativ« Die Polaritäten der Anschlüsse C und D sind daher die gleichen, unabhängig von den Polaritäten an den Anschlüssen A und B. In jedem Falle ist jedoch das Potential zwischen C und D um den Spannungsabfall an zwei Dioden geringer als das an den Anschlüssen A und B. Besonders bei Anwendungen im Telefonwesen könnte dies ein wesentlicher prozentualer Verlust in der verfügbaren Ausgangsspannurig sein.When the potential at terminal A is positive, D conducts and the potential at terminal D is the same as at connection A, minus the voltage drop across a diode. In a corresponding way the diode D conducts, since the terminal B is negative, and the terminal C takes the same potential like connection B, minus a voltage drop of a diode. When the input polarities are reversed, the diodes D · and D „conduct instead from D and D ". The result is the connection D positive and terminal C negative. The polarities of terminals C and D are therefore the same, regardless of the polarities at connections A and B. In any case, however, this is the case Potential between C and D is lower than that at the connections by the voltage drop across two diodes A and B. This could be a significant percentage loss, especially for telephony applications be in the available output voltage.
Der prinzipielle Schaltkreis der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. Er umfaßt die Eingangs- und Ausgangsänschlüsse A, B bzw. C und D. Der Eingang A ist mit dem Ausgang D über einen Transistor Q„ und der Eingang B mit dem Ausgang C durch einen Transistor Q verbunden. Q und Q-sind vom entgegengesetzten Leitungstyp. Der Anschluß A ist mit dem Anschluß C über den Transistor Q2 und der Anschluß B mit dem Anschluß D über den Transistor Q^ verbunden. Q2 und Q^ sind vom entgegengesetzten Leitungstyp. Wie oben schon festgestellt, können die Transistoren Q bis einschließlich Q. sowohl Feldeffekttransistoren als aus bipolare Transistoren sein, je nach der Umgebung, inThe principle circuit of the present invention is shown in FIG. It comprises the input and output connections A, B and C and D. The input A is connected to the output D via a transistor Q1 and the input B is connected to the output C via a transistor Q1. Q and Q- are of the opposite conductivity type. The terminal A is connected to the terminal C via the transistor Q 2 and the terminal B to the terminal D via the transistor Q ^. Q 2 and Q ^ are of the opposite conductivity type. As already stated above, the transistors Q up to and including Q. can be field effect transistors as well as bipolar transistors, depending on the environment in
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welcher der Polaritätswächter verwendet wird. Es sei beispielsweise angenommen, daß der Anschluß D immer positiv und der Anschluß C immer negativ sein soll. Der Anschluß A sei positiv und der Anschluß B sei negativ. Also muß sowohl der Transistor Q als auch der Transistor Q leitend sein, um A mit D und B mit C zu verbinden. Nun sei der Anschluß A negativ und der Anschluß B positiv. Nun müssen die Transistoren Q0 und Q. leitend sein, um A mit C und B mit D zu verbinden. DiGs erreicht man dadurch, daß Q1 und Q0 vom selben Leitungstyp gewählt sind - d.h., beide führen Strom zu oder vom Anschluß C, je nach der dort erforderten Polarität - indem sie getrennt leitend gemacht werden, indem die Steuerelektrode von Q an deia Anschluß A und die Steuerelektrode von Q0 an ά&χι An-Schluß B geknüpft werden. Wann also der Anschluß C negativ sein soll, würde also der Strom durch Q oder Q0 von A nach C bzw. B nach C fließen, je nach dem, ob Q oder Q0 leitend ist. Q. und Q0 benötigen also beide ein positives Potential zum Durchsteuern. Wenn der Anschluß A positiv ist, wird Q durchgesteuert, wodurch die Verbindung B-C hergestellt wird. Wenn der Anschluß B positiv ist, wird. Q durchgesteuert, wodurch die Verbindung A-C hergestellt wird. Der Anschluß C ist also in jedem Falle negativ.which of the polarity monitors is used. For example, assume that terminal D should always be positive and terminal C should always be negative. Terminal A is positive and terminal B is negative. So both transistor Q and transistor Q must be conductive to connect A to D and B to C. Now terminal A is negative and terminal B is positive. Now the transistors Q 0 and Q. have to be conductive in order to connect A to C and B to D. DiGs are achieved in that Q 1 and Q 0 are selected to be of the same conductivity type - that is, both conduct current to or from terminal C, depending on the polarity required there - by making them separately conductive by connecting the control electrode from Q to the terminal A and the control electrode of Q 0 to ά & χι connection B are connected. So when the connection C should be negative, the current would flow through Q or Q 0 from A to C or B to C, depending on whether Q or Q 0 is conducting. Q. and Q 0 therefore both need a positive potential to turn on. When terminal A is positive, Q is turned on, making connection BC. When terminal B is positive, will. Q is turned on, whereby the connection AC is established. Terminal C is therefore negative in any case.
Die Transistoren Q und Q. sind in völlig analoger Weise, geschaltet, und stellen so in jedem Falle die positive Polarität des Anschlusses D sicher. Um die Transistoren durchzusteuern, ist das minimale angelegte Potential die Schwellspannung ("enabling potential"), welches für Feldeffekt-BauteileThe transistors Q and Q. are connected in a completely analogous manner, and so in each case the positive polarity of connection D is certain. To control the transistors, that's the minimum applied potential the threshold voltage ("enabling potential "), which is used for field effect components
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V~ und für bipolare Transistoren V„„ ist. Wenn jedoch die entsprechenden Transistoren leitend sind, ist der einzige Spannungsabfall zwischen den Eingangs- und Ausgangselektroden der Transistoren, welcher beträchtlich kleiner ist als der entsprechende Spannungsabfall an einer herkömmlichen Dioden-Gleichrichterbrücke. Indem die Steuerelektroden der Transistoren wie gezeigt geschaltet werden, werden außerdem die entsprechenden durchsteuernden Potentiale automatisch angelegt, je nach den Polaritäten an den Eingängen. Ein getrennter logischer Steuerschaltkreis läßt sich erübrigen.V ~ and for bipolar transistors V "" is. if however, the corresponding transistors are conductive, the only voltage drop is between the input and output electrodes of the transistors, which is considerably smaller than the corresponding voltage drop on a conventional one Diode rectifier bridge. By placing the control electrodes of the transistors as shown are switched, the corresponding through-controlling potentials are also automatically applied, depending on the polarities at the inputs. A separate logic control circuit can be superfluous.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung von Fig. 2 mit bipolaren Transistoren. FIG. 3 shows an embodiment of the circuit arrangement from FIG. 2 with bipolar transistors.
Die Schaltungsanordnung umfaßt die Eingänge A und B zum Anschluß an eine Spannungsversorgung. Der Anschluß A ist durch den Widerstand R mit der Basis eines Transistors T verbunden. Der Emitter von T ist mit dem Anschluß B verbunden.The circuit arrangement includes the inputs A and B for connection to a power supply. The connection A is through the resistor R with connected to the base of a transistor T. The emitter of T is connected to the terminal B.
Der Anschluß A ist außerdem mit dem Emitter eines Transistors T verbunden, dessen Kollektor mit dem Anschluß C verbunden ist. Die Basis von T0 ist durch einen Widerstand R mit dem Anschluß B verbunden.Terminal A is also connected to the emitter of a transistor T, the collector of which is connected to terminal C. The base of T 0 is connected to the terminal B through a resistor R.
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Der Anschluß B ist durch einen Widerstand R_ mit der Basis eines Transistors T verbunden. Der Emitter von T_ ist mit dem Anschluß A verbunden.Terminal B is connected to the base of a transistor T through a resistor R_. Of the Emitter of T_ is connected to terminal A.
Der Anschluß B ist außerdem mit dem Emitter eines Transistors T. verbunden, dessen Kollektor mit dem Anschluß D verbunden ist. Die Basis von Ti ist durch einen Widerstand R, mit dem Anschluß A verbunden. The terminal B is also connected to the emitter of a transistor T., whose collector with the terminal D is connected. The base of Ti is connected to the terminal A through a resistor R1.
Die Transistoren T und T„ sind beide vom NPN-Tyρ und T und T. sind vom PNP-Typ. Nun soll beispielsweise ein positives Potential am Anschluß A liegen. Dieses Potential wird an die Basis von T. durch den Widerstand R gelegt und durch den Widerstand R. an die Basis von T^. Ba nun T, ein PNP-Transistor ist, wird er durch ein positives Potential an seiner Basis nicht leitend. T leitet jedoch. Da ein positives Potential am Anschluß A liegt, liegt ein negatives Potential am Anschluß B. Da T. leitet, erscheint offensichtlich ein negatives Potential am Anschluß C. Das negative Potential am Anschluß B wird auch an die Basis von T„ durch R gelegt und an die Basis von T_ durch R3. Da T_ vom PNP-Typ ist, wird er durch das negative Potential an seiner Basis leitend und daher erscheint ein positives Potential am Ausgang D.The transistors T and T "are both of the NPN type and T and T. are of the PNP type. Now, for example, there should be a positive potential at terminal A. This potential is applied to the base of T. through resistor R and through resistor R. to the base of T ^. If T, is a PNP transistor, it does not become conductive due to a positive potential at its base. However, T conducts. Since there is a positive potential at connection A, there is a negative potential at connection B. Since T. is conducting, a negative potential obviously appears at connection C. The negative potential at connection B is also applied to the base of T "through R" the base of T_ by R 3 . Since T_ is of the PNP type, it becomes conductive due to the negative potential at its base and therefore a positive potential appears at output D.
Nun sei der Fall betrachtet, daß der Anschluß A negativ und der Anschluß B positiv ist. Nun leiten anstelle von T und T_ die Transistoren T„ und Tr. Die Polarität des Potentials am Anschluß B wirdNow consider the case where terminal A is negative and terminal B is positive. Now guide instead of T and T_ the transistors T "and Tr. The polarity of the potential at terminal B becomes
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deshalb zum Anschluß D weitergegeben, d.h., D ist positiv. Umgekehrt ist der Anschluß C negativ. Der Anschluß D muß also positiv und der Anschluß C muß also negativ sein, unabhängig von der Polarität der Anschlüsse A und B.therefore passed to terminal D, i.e. D is positive. Conversely, the connection C is negative. Of the Terminal D must be positive and terminal C must be negative, regardless of the polarity of the Ports A and B.
Bei dieser Schaltungsanordnung ist der gesamte Spannungsabfall an den zwei Kollektor-Emitterüber gängen und ist deshalbWith this circuit arrangement, the entire voltage drop is across the two collector-emitters courses and is therefore
V + (VCESAT VOn V + (V CESAT VOn
(VCESAT VOn T2} + (VCESAT (V CESAT FROM T 2 } + (V CESAT
Innerhalb praktischer Grenzen können diese Spannungsabfälle fast vernachläßxgbar klein gemacht werden. Wendet man herkömmliche bipolare Silicium-Planartechnologie und eine geeignete Bauweise der Bauteile an, braucht der gesamte Spannungsabfall im Schaltkreis nicht mehr als 15OmV zu betragen.These voltage drops can be within practical limits can be made almost negligibly small. Applying conventional silicon bipolar planar technology and a suitable construction of the components, the entire voltage drop in the Circuit must not be more than 15OmV.
Verschiedene Alternativen und Abwandlungen zu den hier erörterten Ausführungsformen stehen dem Fachmann ohne weiteres zur Verfügung, ohne daß er vom Gedanken und Umfang der hier beschriebenen Erfindung abweicht.Various alternatives and modifications to the embodiments discussed here are available A person skilled in the art is readily available without departing from the spirit and scope of the invention described here deviates.
- 9 Ansprüche - 9 claims
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