DE2350737B2 - Monolithisch integrierte Schaltungsanordnung mit Speicherverhalten - Google Patents

Description

HZ Ri am spannungsführenden Pol + der Betriebs Spannungsquelle Ub angeschlossen ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden Widerstände Al, R2 liegt an der Basis des Transistors 71, der von der gleichen Leitungsart wie der Transistor 79, also ein pnp-Transistör ist. und dessen Emitter am spannungsführenden Pol + der Betriebsspannungsquelle Ub liegt

Am Kollektor des Transistors 71 ist die Ctromspiegelschaltung mit dem Emitter des Doppelkollektortransistors 79 und dem Widerstand /Q angeschlossen, so daß in erfindungsgemäßer Weise die Stromspiegelschaltung vom Eingangssignal £1 mit der geschalteten Ve-sorgungsspannung Uef beaufschlagt wird. Somit kann in der Stromspiegelschaltung einerseits nur Strom fließen, wenn das Eingangssignal El den Transistor 710 leitend steuert, und andererseits nur fließen, wenn das Eingangssignal £2 den Transistor 74 leitend steuert.

Der Differenzverstärker mit den Transistoren 72, 73, die ebenfalls pnp-Transistoren sind, enthält in seinem gemeinsamen Emitterkreis die aus den weiteren pnn-Transistoren 711, 712 und den Widerständen R5 und Rb bestehende Stromspiegelschaltung als dynamisch hochohmigen Emitterwiderstand, wie dies bei Differenzverstärkern bekannt ist. Diese Stromspiegelschaltung liegt mit den Emittern der beiden Transistoren 711. 712 am spannungsführenden Pol + der Betriebsspannungsquelle Ub.

Der Widerstand RS, der mit seinem einen Ende an Kollektor und Basis des Transistors 712 angeschlossen ist. liegt mit seinem anderen Ende an der Basis des Differenzverstärkertransistors 73 und am Widerstand Rb, dessen anderes Ende mit dem Schaltungsnullpunkt verbunden ist. Somit liegt die Basis des Transistors 73 auf dem festen Potential Us, das durch Wahl der Widerstandswerte der Widerstände R5, Rb eingestellt werden kann. Als Kollektorwiderstände des Differenzverstärkers dient schließlich eine dritte Stromspiegelschaltung mit den Transistoren 77, 78, wobei es sich jedoch um npn-Transistoren handelt.

Am Kollektor des Transistors 73, also am Kollektor desjenigen Transistors, dessen Basis am gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände R5, Rb liegt, ist die Basis des Transistors 75 angeschlossen, der ebenfalls wie der Transistor 74 zu den Differenzverstärkertransistoren 72. 73 komplementär ist. Der Kollektor des Transistors 75 liegt am Kollektor des Transistors 74, während sein Emitter als Ausgang AX dient. Es ist j doch auch ohne weiteres möglich, vorr F.mitter des Transistors 75, wie in Fig.l gezeigt, ate Basis des weiteren npn-Transistors 76 anzusteuern, dessen Emitter am Schaltungsnullpunkt liegt und dessen Kollektor als Ausgang Al dient. An diesen Ausgang kann beispielsweise die Steuerwicklung eines Relais angeschlossen werden, deren anderes Ende am spannungsführenden Pol + der Betriebsspiannun^squelle Ub liegt.

Die Wirkungsweise des in Fig.l gezeigten Ausführungsbeispiels wird nun an Hand der in F i g. 2 gezeigten Impulsdiagramme näher erläutert. Es sei angenommen, daß das erste Eingangssignal Et, das an der Basis des Transistors 710 liegt, vorhanden ist und diesen Transistor leitend steuert, wodurch auch der Transistor 71 leitend ist und somit die Betriebsspannung Ub? der Stromspiegelschaltung vorhanden ist. Dies ist in F i g. 2a gezeigt. Im Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Schaltung zusammen mit einer sicherheitsgurtsitzgesteuerten Startblockierung eines Kraftfahrzeuges kann als Eingangssignal El das Signal für den besetzten Fahrersitz oder die eingeschaltete Zündung dienen, wobei auch beide dieser Signale im Sinne einer ODER-Verknüpfung angelegt werden können, wozu der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 710 dann ein weiterer Transistor parallel zu schalten ist. an dessen Basis dann das andere dieser Eingangssignale liegt.

Zum Zeitpunkt ίο erscheint am zweiten Eingang £2 das in F i g. 2b gezeigte Eingangssignal, wodurch Uer Transistor 74 leitend gesteuert wird und somit die in Reihe geschalteten Widerstände A4, A3 über die Diode Dl mit dem Schaltungsnuilpunkt verbunden werden, so daß in der Stromspiegelschaltung Strom fließen kann. Dadurch beginnt die Aufladung des Kondensators C, was in F i g. 2c zu sehen ist. Als zweites Eingangssignal dient bei der erwähnten Anwendung als Startblockierung in einem Kraftfahrzeug ein Signal, das eine Information über den laufenden Motor abgibt, also kann beispielsweise ein elektrisches Signal vom öldruckschalter abgeleitet werden.

Wird nun das zweite Eingangssignal, wie in F i g. 2b gezeigt, wieder abgeschaltet, bevor die Kondensatorspannung Uc den mittels des Spannungsteilers RS, Rb eingestellten Schwellspannungswert Us erreicht hat, so entlädt sich der Kondensator C über den Widerstand R entsprechend der bekannten Exponential-Funktion.

Es sei nun angenommen, daß zum Zeitpunkt to' das zweite Eingangssignal wieder angelegt wird, und zwar so lange, bis die Kondensatorspannung Uc die Schwellspannung LA erreicht. In diesem Moment gelangt der Differenzverstärker in seinen Arbeitsbereich, so daß der bisher gesperrte Transistor 75 und somit auch der ihm nachgeschaltete Transistor 7Ei leitend wird. Das Eingangssignal £2 kann nun zu einem beliebigen Zeitpunkt abgeschaltet werden, ohne daß die Kondensatorentladung wieder einsetzt. Vielmehr wird die Aufladung des Kondensators C bis zur maximal möglichen Kondensatorspannung Ucmax fortgesetzt.

In F i g. 2 ist der Zeitpunkt des Überschreitens der Schwellspannung IU mit fi' bezeichnet, während der ab dem Zeitpunkt n' beliebig variable Zeitpunkt des Abschaltens des zweiten Eingangssignals mit fi" bezeichnet ist. Die freie Wahl des Abschaltens des Eingangssignals £2 ist in F i g. 2b durch den doppelten Pfeil angedeutet.

Die bereits erwähnte Tatsache, daß der Transistor 75 bei Überschreiten der Schwellspannung Us stromführend wird, kommt in Fig.2d dadurch zum Ausdruck, daß der dort gezeigte Emitterstrom Ia\ schlagartig ansteigt.

Der geschilderte Zustand bleibt so lange erhalten, bis das erste Eingangssignal El abgeschaltet wird. Hierbei sind wiederum zwei Fälle möglich. Im ersten Fall sei angenommen, daß zum Zeitpunkt fc das erste Eingangssignal abgeschaltet wird, wodurch die freit Entladung des Kondensators C über den Widerstand R einsetzt. Es sei jedoch angenommen, daß zu einem Zeitpunkt fs das erste Eingangssignal wieder eingeschaltet wird, zu dem die Kondensatorspannung Uc die Schwellspannung Us noch nicht wieder erreicht hat. In diesem Fall beginnt die Aufladung des Kondensators von neuem, da der Differenzverstärker wieder den Transistor 75 leitend steuert. Im aktiven Bereich eines Differenzverstärkers bewegen sich die Ausgangsspannungen zwischen ihren Endwerten, d. h., dies ist die Zone, in der der Stromwechsel von einer Seite des Differenzverstärkers zur anderen erfolgt. Bezogen auf die Eingänge ist der aktive Bereich bei der Erfindung nur etwa 50 mV breit.

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Für den zweiten möglichen Fall sei angenommen, daß das erste Eingangssignal zum Zeitpunkt ft' abgeschaltet wird, wodurch wiederum die freie Entladung des Kondensators C beginnt. Die Entladung bis zum nochmaligen Einschalten zum Zeitpunkt n' soll nun so lange dauern, daß die Schwellspannung Us von der Kondensatorspannung Uc unterschritten wird. Dadurch wird zum Zeitpunkt h des Überschreitens der Schwellspannung der Strom des Differenzverstärkers auf die andere Seite umgeschaltet, wodurch der Transistor 73 gesperrt wird, so daß in F i g. 2d der Emitterstrom des Transistors 73 wieder auf null zurückgeht.

Das Eingangssignal El hat nach Unterschreiten der Schaltschwelle keinen Einfluß mehr, so daß die Zeiten ti' für das nochmalige Einschalten und ti" für das diesem folgende Ausschalten ab dem Zeitpunkt U wiederum variabel sind, was durch die Doppelpfeile wieder angedeutet ist.

Die Schaltung nach F i g. 1 weist somit eine Einschaltverzögerung fi' — ta' auf, die vergeht, bis das Speicherverhalten einsetzt, und eine Abschaltverzögerung h - ti' auf, die vergeht, bis das Speicherverhalten aufhört. Es sei hervorgehoben, daß der zeitliche Ablauf der Ein- und Ausschaltvorgänge in F i g. 2 nicht maßstabsgetreu dargestellt ist, insbesondere erfolgt das Aufladen sehr schnell, so daß die Einschaltverzögerung n' - to' wesentlich kürzer ist als die Abschaltverzögerung tA - ft'. Bei einer ausgeführten Schaltung für die erwähnte Startblockierung eines Kraftfahrzeuges betrug die Einschaltverzögerung einige Sekunden und die Abschaltverzögerung einige Minuten.

In Fig.3 ist die zweite erfindungsgemäße Variante mit Speicherverhalten gezeigt. Diese Schaltung unterscheidet sich von der Variante nach F i g. 1 dadurch, daß nun auch die im Emitterkreis des Differenzverstärkers liegende Stromspiegelschaltung mit den Transistoren 711, 712 an eine vom ersten Eingangssignal geschaltete Betriebsspannung, nämlich die Betriebsspannung Ui/', geschaltet ist und daß der Emitter des dem zweiten Eingang £2 zugeordneten Transistors 74 nicht mehr über die zweite Flußdiode Dl am Schaltungsnullpunkt angeschlossen ist, sondern mit dem Emitter des Transistors 75direki verbunden ist.

Dadurch ändert sich zwar hinsichtlich des Speicherverhaltens der Schaltung gegenüber der Anordnung nach F i g. 1 nichts, jedoch hat das Ausgangssignal einen anderen zeitlichen Verlauf. Das Ausgangssignal, also der inFig.4d gezeigte Strom /λι folgt nämlich vom Zeitpunkt des Anlegens des zweiten Eingangssignals ίο bzw. to' bis zum Überschreiten der Schwellspannung Us dem Eingangssignal £2 und oberhalb der Schwellspannung dem Eingangssignal £1, während bei der Variante nach F i g. 1 das Ausgangssignal nur oberhalb der Schwellspannung vorhanden ist.

Im einzelnen entnimmt man der Fig.4, daß bei anliegendem Eingangssignal £1 und danach zum Zeitpunkt to erfolgendem Anlegen des Eingangssignals £2 wiederum die stromkonstante Aufladung des Konidensators C beginnt, gleichzeitig jedoch auch der Ausgangsstrom /λι vorhanden ist, der zu diesem Zeitpunkt aus dem Emitterstrom des Transistors 74 besteht Eine zum Zeitpunkt h vor Erreichen der Schaltschwelle erfolgende Abschaltung des zweiten Eingangssignals bewirkt hinsichtlich des Speicherverhaltens dasselbe wie bei Fig. 1, jedoch bezüglich des Ausgangssignals, daß der Ausgangsstrom wieder zu null wird

Eine neuerliche Einschaltung des zweiten Eingangssignals zum Zeitpunkt ta' ergibt wieder das Erscheinen des Ausgangsstromes Ia\. Erfolgt nun die Aufladung des Kondensators so lange, bis die Kondensatorspannung Uc die Schwellspannung Us zum Zeitpunkt n' überschreitet, so kann das zweite Eingangssignal zu einem beliebigen Zeitpunkt n" später abgeschaltet werden, ohne daß das Ausgangssignal verschwindet. Bei Abschalten des zweiten Eingangssignals nach dem Zeitpunkt ti' übernimmt nämlich der Emitterstrom des Transistors 75 die Funktion des Ausgangssignals /λι, und über dessen Kollektor wird auch die Stromspiegelschaltung mit dem Transistor 79 eingeschaltet gehalten. Wird nun zum Zeitpunkt ft das erste Eingangssignal und somit auch die Betriebsspannung Ub" für Stromspiegelschaltung und Differenzverstärker abgeschaltet, so beginnt die freie Entladung des Kondensators C über den Widerstand R. Erfolgt vor Erreichen der Schwellspannung Ui zum Zeitpunkt /3 ein nochmaliges Einschalten des ersten Eingangssignals, so erscheint wiederum das Ausgangssignal und die stromkonstante Aufladung des Kondensators Cbeginnt wieder.

Wird nun zum Zeitpunkt ft' das erste Eingangssignal wieder abgeschaltet und dauert diese Abschaltung über den Zeitpunkt tA des Erreichens der Schwellspannung Ut hinaus, so wird das Ausgangssignal zum Zeitpunkt ft' wiederum abgeschaltet, ein neuerliches Einschalten zum Zeitpunkt n' kann jedoch kein Ausgangssignal mehr hervorrufen, da sowohl der Differenzverstärker als auch der Transistor 74 (kein Eingangssignal!) gesperrt sind.

Die zweite Variante der erfindungsgemäßen Schaltung zeigt gegenüber der Variante nach Fig.! ein etwas einfacheres Verhalten, das jedoch den in einem Kraftfahrzeug vorkommenden Gegebenheiten durchaus angepaßt ist. Unter der bereits erwähnten Voraussetzung, daß das erste Eingangssignal die Information über den belegten Fahrersitz oder die eingeschaltete Zündung oder beides enthält und daß das zweite Eingangssignal die Information über den laufenden Motor enthält, während das Ausgangssignal den Anlasser ein- bzw. ausschaltet, ist die geschilderte Funktion der F i g. 3 zulässig, da der Anlasser immer nur nach Einschalten der Zündung betätigt werden kann und somit die umgekehrte Schaltreihenfolge gar nicht möglich ist.

Die erfindungsgemäße Schaltung hat den Vorteil, daß sie gegen der Versorgungsspannung Ub überlagerte Störspannungen völlig unempfindlich ist, d. h„ daß sie insbesondere durch solche Störungen nicht ein- oder ausgeschaltet werden kann. Durch die erfindungsgemäße Wahl der Anschaltung der Eingänge, insbesondere einerseits dadurch, daß das zweite Eingangssignal die Stromspiegelschaltung einschalten muß, wodurch die Funktion der Schaltung erst beginnt und andererseits dadurch, daß das erste Eingangssignal die Betriebsspannung für die Stromspiegelschaltung und beim zweiten Ausführungsbeispiel auch die des Differenzverstärkers einschaltet wird erreicht daß sowohl positive als auch negative, der Versorgungsspannung Ub überlagerte Störspannungsspitzen die Schaltung nicht in Funktion setzen können.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, daß nach Oberschreiten der Schwellspannung Us, also nach Erreichen des Speicher-Verhaltens, die Versorgungsspannung sogar kurzzeitig aussetzen kann, wobei die Dauer dieser Versorgungsspannungsunterbrechung nur kleiner als die obenerwähnte Ausschaltverzögerung U — G'zu sein braucht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Monolithisch integrierte Schallung mit verzögert einsetzendem Speicherverhalten auf Grund eines ersten Eingangssignals und mit wesentlich langer verzögertem Aufhören des Speicherverhaltens auf Grund eines zweiten Eingangssignals, wobei die beiden Schaltverzögerungen mittels der stromkonstanten Aufladung und der freien Entladung eines einseitig am Schaltungsnullpunkt liegenden Parallel- RC-GWedes erreicht sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Parallel-ÄC-Glied (R. C) über eine erste Rußdiode (Dl) vom einen Strom einer Stromspiegelschaltung (79, R3, R4) geladen wird, deren anderer Strom vom zweiten Eingangssignal (£2) über die Basis-Kollektor-Strecke eines ersten Transistors (74) der einen Leitungsart ein- und ausgeschaltet wird, daß die Kondensatorspannung (Uc) am einen Eingang eines zv. ei Transistoren (72. 73) der einen Leitungsart als Verstärkertransistoren enthaltenden Differenzverstärkers liegt, dessen anderer Eingang auf festem, vorgegebenem, die Schaltverzögerungen mitbestimmendem Potential (ils) liegt, daß der Kollektor des mit seiner Basis am festen Potential liegenden Transistors (73) des Differenzverstärkers mit der Basis eines zweiten Transistors (75) der einen Leitungsart verbunden ist, der mit seinem Kollektor auf den anderen Strom der Stromspiegelschaltung im Sinne einer ODER-Verknüpfung mit dem zweiten Eingangssignal einwirkt, daß als Ausgang (AX) der Emitter des zweiten Transistors der einen Leitungsart dient und daß der Emitter des ersten Transistors der einen Leitungsart über eine zweite Flußdiode (Dl) mit dem Schaltungsnullpunkt verbunden ist sowie das erste Eingangssignal (El) die Betriebsspannung (Utf) der Stromspiegelschaltung ein- und ausschaltet oder daß der Emitter des ersten Transistors der einen Leitungsart mit dem Emitter des zweiten Transistors der einen Leitungsart verbunden ist und das erste Eingangssignal die Betriebsspannung (Ue/') der Stromspiegelschaltung und des Differenzverstärkers ein-und ausschaltet.

   Die Erfindung beschäftigt sich mit der Schaffung einer monolithisch integrierten Schaltung mit verzögert einsetzendem Speicherverhalten auf Grund eines ersten Eingangssignal und mit wesentlich länger verzögertem Aufhören des Speicherverhaltens auf Grund eines zweiten Eingangssignals, wobei die beiden Schaltverzögerungen mittels der stromkonstanten Aufladung und der freien Entladung eines einseitig am Schaltungsnullpunkt liegenden Parallel-ÄC-Gliedes erreicht sind.

   Eine solche Schaltung kann beispielsweise als Zeitschalter mit einer Rückschaltverzögerung in der Größenordnung von einigen Minuten oder auch als Speicherschaltung mit einer Speicherungsdauer in der gleichen Größenordnung dienen Die Aufgabe der Schaffung einer solchen Schaltung stellt sich beispielsweise auch dann, wenn bei einem sicherheitsgurt- und sitzgesteuerten Startblockierungssystem von Kraftfahrzeugen einerseits zusätzlich ermöglicht werden soll, daß der Anlasser unabhängig von der sicherheitsgurt-sitzgesteuerten Blockierung innerhalb einer Zeit von wenigen Minuten wieder betätigt werden kann, wenn der Motor vorher mindestens kurzzeitig gelaufen ist. anschließend die Zündung ausgeschaltet wird und der Fahrersitz nicht mehr belegt ist, und andererseits der Anlasser wieder mit der Startblockierung verknüpft werden soll, wenn die erwähnten wenigen Minuten verflossen sind Damit wird ermöglicht, daß der Fahrer beispielsweise vor der Garage die Zündung abschaltet, das Garagentor öffnet, wieder einsteigt und, ohne sich anzuschnallen, in die Garage fährt.

   ίο Die Aufgabe, eine monolithisch integrierte Schaltung

   mit den genannten Eigenschaften zu schaffen, wird von

   der im Patentanspruch angegebenen integrierten Schaltung gelöst

   Die Erfindung wird nun an Hand zweier Ausführungs-

   beispiele und den in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert.

   F i g. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel eine erste Variante der erfindungsgemäßen Schaltung;

   Fig.2 zeigt Impulsdiagramme zur Erläuterung der

   Wirkungsweise des Alisführungsbeispiels nach Fig. 1; F i g. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Schaltung, und

   Fig.4 zeigt Impulsdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach F i g. 3.

   Die in Fig. 1 gezeigte erste Variante der Erfindung besteht im wesentlichen aus dem Parallel-/?C-Glied R, C, dem die Transistoren 72, 73 enthaltenden Differenzverstärker und aus der die Aufladung des Kondensators C ermöglichenden Stromspiegelschaltung mit dem

   Doppelkollcktortransistor 79 und den Widerständen A3, R4. Ais Stromspiegelschaltung dient dabei die aus »Funktechnik«, 1973, S. 313 und 314, bekannte Schaltung zweier Transistoren, mit der es möglich ist. einen einem ersten Strom gleichen oder proportionalen zweiten Strom zu erzeugen. Die Stromspiegelschaltung besteht dabei aus zwei Transistoren, deren Basis-Emitter-Strecken einander parallel geschaltet sind, während der Kollektor des einen Transistors mit den beiden Basen direkt verbunden ist. Dies ist in F i g. 1 durch den Doppelkollektortransistor 79 realisiert. Zum Einstellen der beiden Ströme dient meist ein Widerstand, der in der Kollektorzuleitung desjenigen Transistors angeordnet ist, dessen Kollektor mit den Basen verbunden ist. Dies ist in F1 g. 1 der Widerstand R4. In F i g. I ist ferner noch der Widerstand R3 vorgesehen, der die Basis des Transistors 79 mit dessen Emitter verbindet.

   Der freie, nicht mit der Basis verbundene Kollektor des Transistors 79 speist über die Flußaiode D\ das Parallel-Äf-Glied mit Strom, d.h. er ist über die Flußdiode Di mit dem nicht am Schaltungsnullpunkt liegenden gemeinsamen Verbindungspunkt von Kondensator Cund Widerstand R verbunden.

   Das nicht mit der Basis des Transistors 79 verbundene Ende des Widerstandes R4 steht mit dem Anschluß für das zweite Eingangssignal El über den Transistor T4 in Verbindung, und zwar liegt das erwähnte Ende des Widerstandes /?4 am Kollektor dieses Transistors, während dessen Basis als Eingang dient und dessen Emitter über die Flußdiode Dl am Schaltungsnullpunkt angeschlossen ist. Beim Transistor 74 handelt es sich um einen npn-Transistor, also ist er komplementär zum Transistor 79, der ein pnp-Transistor ist.

   Der Eingang El für das erste Eingangssignal liegt ebenfalls an der Basis eines Transistors, und zwar an der Basis des Transistors 710, dessen Emitier am Schaltungsnullpunkt und dessen Kollektor über die in dieser Reihenfolge hintereinandergeschalteten Widerstände