DE2352109C3

DE2352109C3 - Vorrichtung zum Erzeugen einer sägezahnförmigen Ausgangsspannung

Info

Publication number: DE2352109C3
Application number: DE732352109A
Authority: DE
Inventors: Shunji Morigauchi Minami; Shunzo Hirakata Oka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1972-10-20
Filing date: 1973-10-17
Publication date: 1979-03-08
Also published as: DE2352109B2; DE2352109A1; CA1025051A; US3919668A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer sägezahnförmigen Ausgangsspannung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus »Funk-Technik« Nr. 17, 1948, Seite 427, bekannt, und hat folgende Funktionsweise: erreicht die Spannung am Kondensator die Zündspannung der Glimmlampe, dann kann die Ladung des Kondensators durch die Glimmlampe so lange abfließen, bis seine Spannung unter die Löschspannung sinkt. In diesem Augenblick hört der Stromfluß durch die Glimmlampe auf, und die Aufladung des Kondensators beginnt von neuem; am Kondensator entsteht also eine Spannungsschwankung, die sägezahnförmig ist.

Schwierigkeiten ergeben sich jedoch dann, wenn die sägezahnförmige Ausgangsspannung verändert werden soll. Im allgemeinen werden nämlich hierzu veränderliche Widerstände bzw. Stellwiderstände verwendet. In diesem Fall gleitet jedoch ein beweglicher Arm oder Schieifer auf dem Widerstand, so daß Rauschen entsteht; außerdem ist die Lebensdauer einer solchen Vorrichtung wegen des Verschleißes des Widerstandes kurz, und die Widerstandscharakteristik kann sich in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur ändern. Schließlich ist es nicht möglich, die maximale Ausgangsspannung augenblicklich auf Null abzusenken, da die mechanisch arbeitenden veränderlichen Widerstände mit einer gewissen Verzögerung behaftet sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen einer sägezahnförmigen Ausgangsspannung der angegebenen Gattung zu schaffen, mit der sich die Ausgangsspannung ohne mechanische Elemente rasch und genau ändern läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere auf folgender Funktionsweise: wenn der Schalter geschlossen wird, entlädt sich die Glimmlampe, während der Kondensator aufgeladen wird; die entsprechende /?C-Konstante wird durch den Widerstand und den Kondensator festgelegt. Wenn die Spannung an dem Kondensator eine vorher bestimmte Spannung erreicht, entlädt sich der Kondensator durch den Widerstand und die Glimmlampe, so daß die an der Quelle des MOS-Feldeffekttransistors auftretende Ausgangsspannung Sägezahnform hat.

Das wesentliche Merkmal liegt darin, daß jede beliebige Spannung erzeugt werden kann, die irgendeiner Spannung des Kondensators entspricht, die einen Wert von Null bis zu der vorher bestimmten Spannung erreichen kann; wird nämlich der Schalter geöffnet, bevor die Spannung des Kondensators zu diesem Zeitpunkt die maximale Spannung erreicht hai. so wird die Zündung der Glimmlampe beendet; die Ladung des Kondensators wird dann durch die Glimmlampen und den

MOS-Feldeffekttransistor auf jedem beliebigen Wert gehalten, so daß die Ausgangsspannung an dem Anschluß auf einen bestimmten Spannungswert fixiert werden kann.

Diese maximale Ausgangsspannung kann augenblicklich und verzögerungsfrei wieder auf Null abgesenkt werden. Da keine mechanischen Einrichtungen, wie beispielsweise Widerstände, eingesetzt werden müssen, sondern die Änderung der sägezahnförmigen Ausgangsspannung ausschließlich durch elektronische Bauelemente herbeigeführt wird, kann kein Rauschen auftreten, und auch die Kennlinie der Ausgangsspannung verschlechtert sich nicht, wie es bei der Verwendung von Widerständen oft der Fall war. Außerdem gibt es außer dem Schalter keine Verschleißteile, so daß die Lebensdauer der Vorrichtung nach der Erfindung im Vergleich mit den herkömmlichen Vorrichtungen gesteigert werden kann.

Und schließlich kann die Vorrichtung nach der Erfindung noch so ausgebildet werden, daß die jeweils vorliegende Ausgangsspannung angezeigt wird, d. h., der jeweils eingestellte Spannungspegel ist sichtbar.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen derselben, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 ein Diagramm der Ausgangsspannungskennlinie derselben,

F i g. 3 eine Schnittansicht eines normalerweise geöffneten einpoligen Ausschalters, der bei der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet wird,

Fig.4 eine perspektivische Ansicht der einen Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 5 eine Vorderansicht eines Gleichspannungsmessers, der bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, und

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht der weiteren Ausführungsform.

Gemäß F i g. 1 ist ein positiver Kontakt 2 eines normalerweise geöffneten einpoligen, unverzögert schaltenden Ausschalters 1 mit dem positiven Anschluß einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden, während ein Kontakt 3 eines beweglichen Arms mit einem Anschluß bzw. einer Elektrode einer Gasentladungslampe, vorzugsweise einer Neonentladungslampe bzw. Glimmlampe 4 verbunden ist. Der andere Anschluß bzw. die andere Elektrode der Glimmlampe 4 ist durch einen Widerstand 5 mit dem Tor (Gate) eines MOS-Feldeffekttransistors 6 verbunden. Eine Elektrode eines unpolarisierten Kondensators 7 ist mit dem Tor des MOS-Feldeffekttransistors 6 verbunden, wohingegen die andere Elektrode geerdet ist. Das Tor d:s MOS-Feldeffekttransistors 6 ist außerdem durch einen Steuerwiderstand 9 mit einer Elektrode einer Gasemladungslampe, vorzugsweise einer Neonentladungslampe bzw. Glimmlampe 8 verbunden, deren andere Elektrode mit dem negativen Anschluß der Stromquelle verbunden ist. Die Drain-Elektrode des Transistors 6 ist mit einer Versorgungsspannung + Vo verbunden, wohingegen die Source-Elektrode mit einem Ausgangsanschluß 11 und mit einem Anschluß eines Widerstandes IO verbunden ist, dessen anderes Ende geerdet ist.

Im folgenden wird die Betriebsweise beschrieben. Wenn der Schalter I geschlossen wird, wird die Glimmlampe 4 entladen, so daß der Kondensator 7 durch den Eingangswiderstand 5 aufgeladen wird. Die Spannung an dem Kondensator 7 ist an dem Tor des Transistors 6 eingeprägt, so daß der Sirom von der Drain-Elektrode zu der Source-Elektrode fließt. Infolgedessen wird an dem Ausgangswiderstand 10 ein Spannungsabfall erzeugt, und die Ausgangsspannung, die gleich diesem Spannungsabiall ist, wird über die Ausgangsklemme 11 abgenommen. Sofern der Schalter 1 geschlossen und der Transistor 6 nicht gesättigt ist, steigt die Ausgangsspunnung an, da die Spannung an dem Kondensator 7

ίο vergrößert wird. Wenn der Schalter 1 geöffnet wird, bleibt die Spannung an dem Kondensator 7 unverändert, so daß die Ausgangsspannung konstant bleibt. Wenn jedoch der Kondensator 7 weiter aufgeladen wird, so daß der Transistor 6 in die Nähe der Sättigung kommt, beginnt sich die Glimmlampe 8 zu entladen, weil ihre Entladungszündspannung so gewählt ist, daß sie nahe bei der Sättigungsspannung des Transistors 6 liegt. Deshalb wird der Kondensator 7 durch den Steuerwiderstand 9 augenblicklich entladen und die Entladung der Glimmlampe 8 wird angehalten. Infolgedessen wird der Kanal des MOS-Feldeffekttransistors 6 abgesperrt, so daß kein Strom von der Drain zur Source-Elektrode fließt. Die Ausgangsspannung ist deshalb Null.

Wenn demnach der Schalter 1 geschlossen bleibt, wird der Kondensator 7 wieder aufgeladen, so daß der obige Vorgang regelmäßig wiederholt wird. Die Ausgangsspannungskennlinie ist in F i g. 2 dargestellt. Die Zeit ist auf der Abszisse aufgetragen, während die Ausgangsspannung auf der Ordinate aufgetragen ist. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß, wenn der Schalter 1 geschlossen ist, die Ausgangsspannung allmählich größer wird, und daß die Ausgangsspannung, wenn sie den Maximalpegel erreicht, sofort auf Null absinkt und danach allmählich wieder größer wird.

Die Glimmlampe 4 dient zum Abhalten der Spannungsänderung von der Stromquelle oder zum Absenken einer hohen Eingangsspannung. Sie kann deshalb weggelassen werden.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf F i g. 3 der Schalter 1 im einzelnen beschrieben. Der normalerweise geöffnete einpolige Schnellausschalter 1 weist einen Druckknopf 12, einen beweglichen, federnden Arm 13, die an der Unterseite eines Schaltergehäuses 14 befestigten Kontakte 2 und 3 und eine Rückstellfeder 15 auf. Wenn der Druckknopf 12 niedergedrückt wird, drückt sein unteres Ende gegen den beweglichen Arm bzw. die Feder 13, damit diese mit dem positiven Kontakt 2 in Berührung kommt und dadurch der Schalter 1

5" geschlossen wird. Wenn der Druckknopf 12 losgelassen wird, kehrt er unter der Einwirkung der Kräfte der Rückholfeder 15 und des federnden beweglichen Arms 13 in seine Ausgangsstellung zurück.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach der Erfindung. Die positiven und negativen Anschlüsse eines Gehäuses 16 sind mit dem positiven Kontakt 2 des Schalters J bzw. mit der anderen Elektrode der Glimmlampe 8 verbunden. Außerdem ist das Gehäuse mit dem Ausgangsanschluß 11, einem mit

f>c der Senke des MOS-Feldeffekttransistors 6 verbundenen Anschluß und einem mit der Verbindung zwischen dem Kondensator 7 und dem Ausgangswiderstand 10 verbundenen Erdungsanschluß versehen. Die in F i g. 1 dargestellten Schaltungselemente sind zwar innerhalb

''? des Gehäuses 16 untergebracht, sie können jedoch auch innerhalb des Gehäuses 14 des Schalters 1 untergebracht sein.

Gemäß der Erfindung kann ein

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messer 17 der in F i g. 5 dargestellten Bauart verwendet werden Das bedeutet, daß ein positiver Anschluß 18 des Voltmeters 17 mit dem AusgangsanschluD 11 (vgl fig I) verbunden ist, während ein negative Anschluß 19 geerdet ist. so daß das direkte Ablesen der Ausganesspannung möglicii ist. Die in Fig.¹ dargestellten SchaltM-.^v^o^cnte und der in F i g 5 gt/eigtr. Gleichi,,)ur,.iungsmesser 17 sind innerhalb eines m f" i g. 6 gezeigter! Gehäuses 20 untergebracht dargestellt. Das Gehäuse 20 hat außerdem die positiven und nogati Anschlüsse, die Ausgangsanschlüsse, den Anschluß ; Vei-Hnden der Senke des MOS-Feldeffekttransisto mit der Senkenspannungsversorgung und den Erdui anschluß (in F i g. 6 sind nur zwei Anschlüsse da stellt). Gemäß einer anderen Ausführungsform kön die Schaltungselemente ebenso wie der Gleichs) nungsmesser in dem Gehäuse 14 des Schalters 1 ( F i g. J) untergebracht sein.

Hierzu 2 Blatt Zeiditniugen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen einer sägezahnförmigen Ausgangsspannung mit einem Eingangswiderstand, mit einem unpolarisierten Kondensator und mit einer Glimmlampe, von der eine Elektrode mit einem Anschluß einer Stromquelle und die andere Elektrode mit einem Steuerwiderstand verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, '° daß ein Kontakt (3) eines beweglichen Arms eines normalerweise geöffneten einpoligen Ausschalters (1) durch den Eingangswiderstand (5) mit dem Tor (GATE) eines MOS-Feldeffekttransistors (6) verbunden ist, daß das Tor (GATE) des MOS-FeId- '5 effekttransistors durch den Steuerwiderstand (9) mit einer Elektrode der Glimmlampe (8) verbunden ist, daß der unpolarisierte Kondensator (7) zwischen das Tor (GATE) des MOS-Feldeffekttransistors (6) und Erde geschaltet ist und daß zwischen die Quelle (SOURCE) des MOS-Feldeffekttransistors (6) und Erde ein Ausgangswiderstand (10) geschaltet ist, an dem die sägezahnförmige Ausgangsspannung abgenommen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- *5 zeichnet, daß eine weitere Glimmlampe (4) zwischen den Kontakt (3) des Schalters (1) und das Tor des Transistors (6) eingefügt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (1), der Transistor (6), der 3<> unpolarisierte Kondensator (7), die Glimmlampe (8) und die Widerstände (5,9, iO) in einem Gehäuse (14 bzw. 16) untergebracht sind, welches als äußere Anschlüsse einen mit einem positiven Kontakt (2) verbundenen Anschluß, der durch den beweglichen Arm (13) des Schalters (1) geschlossen wird, einen mit der anderen Elektrode der Glimmlampe (8) verbundenen Anschluß zum Anschließen an den negativen Anschluß der Stromquelle, einen Anschluß zum Verbinden der Senke des Transistors mit einer Senkenspannungsversorgung, einen mit der Verbindung zwischen der Quelle des Transistors (6) und dem Ausgangswiderstand (10) verbundenen Ausgangsanschluß (11) und einen Erdungsanschluß hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Glimmlampe (4) ebenfalls in dem Gehäuse (14 bzw. 16) untergebracht ist und daß der erstgenannte Anschluß des Gehäuses zum Anschließen an den positiven Anschluß der Stromquelle dient, der mit dem positiven 5» Kontakt (2) verbunden ist. welcher durch den beweglichen Arm des Schalters geschlossen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der positive Anschluß (18) eines Gleichspannungsmessers (17) mit dem Ausgangsan-Schluß (11) verbunden ist, daß der negative Anschluß (19) geerdet ist und daß der Schalter (1), der Transistor (6), der unpolarisierte Kondensator (7), die Glimmlampe (8), die Widerstände (5, 9, 10) und der Gleichspannungsmesser (17) in einem Gehäuse ^(lU (20) untergebracht sind, welches einen Anschluß zum Verbinden mit dem positiven Anschluß der Stromquelle, welcher mit einem positiven Kontakt

(2) verbunden ist, der durch den beweglichen Arm (13) des Schalters geschlossen wird, einen mit der ^(l5 anderen Elektrode der Glimmlampe (8) verbundenen Anschluß zum Verbinden mit dem negativen Anschluß der Stromauelle. einen Anschluß zum Verbinden der Senke des T'r;iiisist.»rs mit einer Sei; kenspannungsver-sorgung. den Ausgangsanschlull und einen Erdungsanschluß hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 5 dadurih gekennzeichnet, daß die weitere Glimmlampe (4) ebenfalls in dem Gehäuse (20) untergebracht ist.