DE2445116C3 - Einrichtung zur Änderung einer Ausgangsspannung - Google Patents
Einrichtung zur Änderung einer AusgangsspannungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Änderung einer Ausgangsspannung in einem begrenzten
Bereich gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DT-AS 17 63 459 ist eine Einrichtung zum Ändern einer Ausgangsgleichspannung in einem begrenzten
Bereich bekannt, die eine Neonlampe, von welcher ein Anschluß mit einem Schaltungspunkt für
<>s gegensinnig gepolte, abwechselnd anlegbare Gleichspannungen
verbunden ist, einen MOS-Feldeffekttransistor, dessen Steuerelektrode mit dem zweiten Anschluß
der Neonlampe verbunden ist, einen nichtpolarisierten Kondensator, der zwischen die Steuerelektrode des,
MOS-Feldeffekttransistors und Erde geschaltet ist, einen Ausgangswiderstand, der zwischen die Quellenelektrode
des MOS-Feldeffekttransistors und Erde geschaltet ist, eine erste Diode, deren Anode mit dem
Schaltungspunkt für die beiden abwechselnd anlegbaren Gleichspannungen verbunden ist, und eine zweite Diode
aufweist, deren Katode mit der Anode der ersten Diode verbunden ist. Eine solche Einrichtung wird zur
Fernsteuerung mit Wechselspannungssignalen unterschiedlicher Frequenz verwendet Dabei besteht die
Gefahr, daß der nichtpolarisierte Kondensator auf eine Spannung aufgeladen wird, welche den MOS-Feldeffekttransistor
in einen Bereich steuern würde, wo der Betrieb schwierig oder gar unmöglich wird. Um dies zu
verhindern, ist bei der bekannten Einrichtung ein aus zwei Dioden bestehender Spannungsbegrenzer zur
Begrenzung positiver und negativer Überspannung des der Neonlampe zugeführten Signals vorgesehen. Dadurch
wird die Größe der am nichtpolarisierten Kondensator auftretenden Spannung begrenzt, und der
MOS-Feldeffekttransistor kann nicht in einen ungünstigen Betriebsbereich gesteuert werden.
Es ist weiterhin eine Einrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen (DT-OS
23 63 313) worden, bei der die beiden Halbleiterschalter zwei gesteuerte Siliziumgleichrichter sind. Da für das
Einschalten der gesteuerten Siliziumgleichrichter kurze Impulse genügen, kann es jedoch zu Störungen
kommen, weil die gesteuerten Siliziumgleichrichter auch durch Rauschimpulse betätigt werden können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Änderung einer Ausgangsspannung
in einem begrenzten Bereich der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine unerwünschte
Auslösung der die Begrenzung bewirkenden Halbleiterschalter durch Rauschimpulse nicht möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten
Merkmale gelöst.
Durch die Erfindung können die beiden Halbleiterschalter nicht durch Rauschimpulse betätigt werden, da
als Halbleiterschalter Transistoren verwendet sind und diese nur dann betätigt werden, wenn und solange ein
Eingangssignal zugeführt wird. Selbst wenn an den Eingang der Einrichtung eine hohe Eingangsspannung
angelegt wird, die unter Umständen zur raschen Ladung und Entladung des Kondensators erforderlich sein kann,
lädt bzw. entlädt sich der Kondensator nur bis auf einen derartigen Wert, daß die Ausgangsspannung des
MOS-Feldeffekttransistors jeweils nur einen vorher festgelegten oberen und unteren Spannungswert erreicht.
Dadurch wird also die Ausgangsspannung auf einen bestimmten Bereich begrenzt, während bei der
Einrichtung nach der DT-AS 17 63 459 die Eingangsspannung begrenzt ist, um eine Steuerung des
Feldeffekttransistors in einen Bereich zu verhindern, in dem der Betrieb des Systems schwierig oder gar
unmöglich ist.
Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn je eine weitere Neonlampe zwischen dem Transistor und
der Diode in jeder Reihenschaltung angeordnet wird, so daß eine dieser Neonlampen gezündet wird, wenn die
maximale Ausgangsspannung erreicht ist, während die andere Neonlampe gezündet wird, wenn die minimale
Ausgangsspannung erreicht ist. Auf diese Weise läßt sich mittels dieser beiden NeonlamDen anzeieen. ob die
Ausgangsspannung des MOS-Feldeffekttransistors an
der oberen oder unteren Grenze liegt oder nicht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen s
F i g. 1 und 2 Schaltbilder einer ersten und zweiten
Ausführungsform gemäß der Erfindung,
F i g. 3 eine Kurve, in welcher die Beziehung zwischen der Zeit (t) bei anliegender Eingangsspannung und der
Ausgangsspannung(V0)dargestellt ist.und [0
F i g. 4 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
In der folgenden Beschreibung sind gleiche bzw. einander entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet. Ip der in Fig. 1 dargestellten ersten
Ausführungsform der Erfindung ist entweder eine positive oder eine negative Spannungsquelle 20 oder 21
über einen einpoligen Umschalter 19 mit Mittenstellung an einen Eingangsanschluß 18 angeschlossen; die
Eingangsspannung V, wird durch einen Spannungsteiler aus Widerständen 1 und 2 geteilt. Die Verbindung
zwischen den Widerständen 1 und 2 ist über eine Neonlampe 3 und einen Eingangswiderstand 4 an die
Steuerelektrode bzw. das Gate (im folgenden wird nur von Gate gesprochen) eines MOS-Feldeffekttransistors
6 angeschaltet. (In der folgenden Beschreibung wird nur noch von FET gestochen.) Ein nichtpolaris erter
Kondensator 5 ist zwischen das Gate des FETs b und Erde geschaltet, während ein Ausgangswiderstand 7
zwischen die Quellenelektrode bzw. die Source (im folgenden wird nur noch von Source gesprochen) des
FETs 6 und Erde geschaltet ist, wobei die Spannung an dem Ausgangswiderstand 7 die Ausgangsspannung Ko
ist. Die Spannung + Vy ist an die Senkenelektrode bzw. den Drain (im folgenden wird nur noch von Drain
gesprochen) des FETs 6 angelegt.
Die Kathode bzw. die Anode von Dioden 8 und 10 sind mit der von der Verbindung mit dem Widerstand 1
entfernt liegenden Seite des Widerstands 2 verbunden; die Anode bzw. die Kathode der Dioden 8 und 10 sind
mit den Kollektoren eines PNP-Transistors 9 bzw. eines
NPN-Transistors 11 verbunden. Die Basen der beiden
Transistoren 9 und 11 sind über einen Steuerwiderstand 12 mit der Source des FETs 6 verbunden. In dieser
Ausführungsform sind die Emitterspannungen der Transistoren 9 und 11 so gewählt, daß sie der folgenden
Beziehung genügen: Vi > V2, wobei Vi und V2 die an
den Emittern der Transistoren 11 bzw. 9 angelegten Spannungen sind.
Die in F i g. 2 dargestellte, zweite Ausführungsform wird als Lautstärkeregelschaltung verwendet und weist
im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die vorbeschriebene Ausführungsform auf, außer dfß der
Ausgangsanschluß der zweiten Ausführungsform mit dem Steueranschluß eines Differentialverstärkers DA
verbunden ist, so daß der über den Differentialverstärker DA fließende Tonsignalstrom ; entsprechend der
Ausgangsspannung V0 geändert werden kann, wie nachstehend im einzelnen noch beschrieben wird.
Nachfolgend wird nunmehr anhand der F i g. 1 bis 3 die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Schaltungen
beschrieben. Wenn die Aiisgangsspannung V0 der
folgenden Beziehung Vi > V0
> V2 genügt, dann fließen keine Basisströme in die und aus den Transistoren 9 und
ti, so daß sie abgeschaltet bleiben. Wenn die positive (>s
Eingangsspannung V1 höher ist als das Zündpotentiai
der Neonlampe 3, läßt sich die Spannung V1 an der
Verbindung zwischen den Widerständen 1 und 2 durch folgende Gleichung wiedergeben:
V =
R1 + R2 + RT '
wobei R] und R2 die Widerstandswerte der Widerstände
1 bzw. 2 und Rt des Widerstands wert der Transistoren 9
und 11 sind, wenn beide abgeschaltet sind, wobei dann folgende Beziehung gilt: Rt>
R] und A2.
Hierdurch wird dann die Neonlampe 3 eingeschaltet, und der Strom fließt über den Eingangswiderstand 4 und
lädt den Kondensator 5 auf, so daß die Spannung am Gate des FETs 6 ansteigt; infolgedessen nimmt auch die
Ausgangsspannung V0 zu. Wenn die Eingangsspannung V, auf Null abgefallen ist, wird die Neonlampe 3 wieder
abgeschaltet, und die Spannung an dem Kondensator 5 bleibt unverändert, so daß die Ausgangsspannung V0
konstant gehalten werden kann.
Wenn die positive Eingangsspannung angelegt ist, wird die Ausgangsspannung V0 höher als die Emitterspannung
Vi, so daß der Transistor 11 eingeschaltet
wird. In diesem Fall ist dann die Spannung Vi an der
Verbindung zwischen den Widerständen 1 und 2 gegeben durch die Gleichung:
y — _. "z 7 . γ
1 i? _1_ i? _1_ i? ' '
Aj "T A 2 τ A 1
R1
R2
wcbei Rt der Wideruandswert ist, wenn die Widerstände
9 und 11 angeschaltet sind, wobei dann Rt' < R] und
/?2 gilt.
In diesen Ausführungsformen sind die Widerstandswerte
der Widerstände 1 und 2 so gewählt, daß die Spannung V/ kleiner ist als das Zündpotential der
Neonlampe 3. Selbst wenn die Eingangsspannung erhöht wird, ist die Spannung V! immer kleiner als das
Zündpotential der Neonlampe 3, so daß die Spannung an dem Kondensator 5 einen vorbestimmten Pegel nicht
überschreitet. Dies bedeutet, daß die Ausgangsspannung Vo ebenfalls einen vorbestimmten Pegel nicht
übersteigt.
Wenn andererseits die negative Eingangsspannung V1
an den Eingangsanschluß 18 angelegt wird, wird die Neonlampe 3 angeschaltet oder unter der folgenden
Bedingung leitend: V, > Vo > V2, so daß sich der
Kondensator 5 entlädt, was zu einer Abnahme an der Ausgangsspannung Vo führt. Wenn der Schalter 19
ausgeschaltet wird, verbleibt die Ausgangsspannung V0 auf einem konstanten Pegel. Wenn die negative
Eingangsspannung V, erhöht wird, dann wird die Ausgangsspannung V0 kleiner als die Emitterspannung
V2. Folglich wird der Transistor 9 eingeschaltet, so daß die Neonlampe 3 abgeschaltet wird. Auf diese Weise
kann eine übermäßige Entladung des Kondensators 5 verhindert werden. Dies bedeutet, die Ausgangsspannung
V0 sinkt nicht unter einen vorbestimmten Pegel. Auf diese Weise kann die Ausgangsspannung V0 über
einen begrenzten Bereich verändert werden, dessen Grenzen durch die Emitterspannungen Vi und V2
festgelegt sind, wobei V, > V2ISt.
In der in F i g. 3 wiedergegebenen Kurve ist die Beziehung zwischen der Zeit (t) bei Anliegen einer
Eingangsspannung und der Ausgangsspannung (Vo) der zweitem, in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform
wiedergegeben. Hierbei ist aus der Kurve zu ersehen, daß, wenn die positive Eingangsspannung an den
Eingangsanschluß 18 angelegt ist, die Ausgangsspannung Vo mit zunehmender Zeit zunimmt. Wenn
andererseits die negative Eingangsspannung angelegt ist, nimmt die Ausgangsspannung V0 mit zunehmender
Zeit (t) ab. Der Differentialverstärker DA wird entsprechend der Ausgangsspannung Vo gesteuert,
wodurch der Tonsignalstrom /gesteuert wird.
Wenn der Arbeitsbereich des Differentialverstärkers DA zwischen den Spannungen V| und V2 liegt, dann
bleibt die Lautstärke auch dann unverändert, wenn die Ausgangsspannung V0 sich in Fig.3 entlang der Linie
a-m-b und der Linie c-n-d ändert. Wenn daher eine Begrenzerschaltung aus den Widerständen 9 und 11, den
Dioden 8 und 10 sowie den Widerständen 2 und 12 (siehe Fig. 2) nicht vorgesehen ist, ändert sich die
Lautstärke überhaupt nicht, wenn die Ausgangsspannung Vo von dem Punkt ebis zu dem Punkt b abnimmt,
selbst wenn die negative Eingangsspannung V, angelegt ist, wenn die Ausgangsspannung Vt. ist. Die Lautstärke
wird nur geringer, wenn die Ausgangsspannung Vo unter den Punkt b abfällt. Das heißt, selbst wenn die
Eingangsspannung angelegt ist, ändert sich die Lautstärke nicht, bis eine bestimmte Zeit verstrichen ist. Gemäß
der Erfindung ist jedoch die Begrenzerschaltung zwischengeschaltet, so daß die maximale Ausgangsspannung
die Emitterspannung Vi erreicht, während die minimale Ausgangsspannung die Emitterspannung V2
erreicht. Das heißt, die Ausgangsspannung Vo überschreitet nicht die Emitterspannung V2 und nimmt nicht
unter die Emitterspannung Vi ab. Infolgedessen kann die Lautstärke unmittelbar geändert werden, wenn die
Eingangsspannung unabhängig von dem Pegel der Ausgangsspannung V0 an den Eingangsanschluß angelegt
wird.
Bei dem in F i g. 4 dargestellten Schaltbild der dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung wird der
Widerstandwert des Widerstands 1, dessen eine Seite mit dem Eingangsanschluß 18 verbunden ist, in
Abhängigkeit von dem Zündpotential von Neonlampen bzw. -röhren 13 und 14 bestimmt. Die andere Seite des
Widerstands 1 ist über einen Eingangswiderstand 2a und die Nconlampe 3 an das Gate des FETs 6 angeschaltet.
Die Kollektoren der Transistoren 9 und 11 sind mit der
Verbindung 22 zwischen dem Widerstand 1 und dem Eingangswiderstand 2a über die Neonlampen 13 und 14
bzw. die Dioden 8 und 10 verbunden, durch welche ein sprunghafter nicht vorhersehbarer Betrieb infolge eines
Stroms in Sperrichtung vermieden ist. Die Emitter der Transistoren 9 und 11 sind über einen Spannungsteiler
aus Widerständen 15 bis 17 mit einer Spannungsquelle + Vb verbunden, so daß die Emitterspannungen V2 und
V1 an die Emitter der Transistoren 9 bzw. 11 angelegt
werden können. Der zwischen dem Gate des FETs 6 und Erde geschaltete, nicht polarisierte Kondensator 5 lädt
und entlädt sich Ober den Eingangswiderstand 2a, wenn die Neonlampe 3 leitend ist. Der Ausgangswiderstand 7
ist zwischen der Source des FETs 6 und Erde geschaltet, während die Spannung Vb an den Drain des FETs 6
angelegt ist. Die Ausgangsspannung VO wird an der Source des FETs 6 erhalten, welche mit den Basen der
beiden Transistoren 9 und 11 über den Widerstand 12 verbunden ist, dessen Widerstandswert Rm so gewähli
ist. daß er, um eine Änderung in der Ausgangsspannung Vo zu verhindern, der folgenden Beziehung genügt
R\2 > Rj, wobei Rj der Widerstandswert des Wider
stands 7 ist.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der dritter Ausführungsform mit dem vorbeschriebenen Schaltungsaufbau
beschrieben. Wenn die positive Eingangsspannung V, das Zündpotential der Neonlampe 3
ι ο übersteigt, wird letztere leitend, so daß der Kondensator
5 mit einer Zeitkonstanten /?2a · Cgeladen wird, wöbe
/?2a der Widerstandswert des Eingangswiderstands 2i
und C die Kapazität des Kondensators 5 ist. Hierdurch nimmt dann die Spannung an dem Gate des FETs 6 zu
wodurch dann auch der Strom an dem Drain und damii die Ausgangsspannung Vo zunimmt. Wenn das Anlegen
der positiven Eingangsspannung an den Eingangsanschluß 18 unterbrochen wird, wird die Neonlampe 3
abgeschaltet, die Spannung an dem Kondensator 5 bleibt jedoch unverändert, so daß die Ausgangsspannung
V0 konstant gehalten werden kann. Wenn die positive Eingangsspannung wieder an den Eingangsanschluß
18 angelegt wird, nimmt die Ausgangsspannung Vo zu. Wenn die Ausgangsspannung V0 die Emitterspan-
.15 nung Vi überschreitet, d.h., wenn der Transistor 11
eingeschaltet wird, wird die Neoniampe 14 leitend. Da das Löschpotential der Neonlampe 3 höher liegt als die
Zündspannung Es der Neonlampen 13 und 14, fällt die
Eingangsspannung V1 auf die Spannung Es ab. Das heißt
die Eingangsspannung V1 fällt unter das Löschpotential
der Neonlampe 3 ab, so daß letztere abgeschaltet wird
Infolgedessen nimmt, selbst wenn die Eingangsspannung V, angelegt bleibt, die Ausgangsspannung Vn nicht
noch langer zu.
is Wenn andererseits die negative Eingangsspannung
an den Eingangsanschluß 18 angelegt wird, wird die Neonlampe 3 wieder leitend, so daß der Kondensator 5
entladen wird, worauf dann die Ausgangsspannung V(J
abnimmt. Wenn die Ausgangsspannung V0 unter die Emitterspannung V2 abfällt, wird der Transistor 9
eingeschaltet, so daß die Neonlampe 13 leitend wird. Infolgedessen fällt dann die Spannung an der Verbindung
22 auf die Zündspannung der Neoniampe 13 ab, so daß die Neonlampe 13 abgeschaltet wird. Hierdurch
4s fällt selbst dann, wenn die negative Eingangsspannung
angelegt bleibt, die Ausgangsspannung Vn nicht noch langer bzw. weiter ab.
Werden die beiden Neonlampen 12 und 13 auf die in Fig.4 gezeigte Weise zwischengeschaltet, so wird die
Neonlampe 14 eingeschaltet, wenn die maximale Ausgangsspannung erreicht ist, während die Neonlampe
13 eingeschaltet wird, wenn die minimale Ausgangsspannung erreicht ist. Infolgedessen ändert sich die
Lautstärke eines mit der in Fig.4 dargestellten Einrichtung verbundenen Tonsystems nicht über und
unter die Ausgangsspannung dieser Einrichtung. Mittels der Neonlampen 13 und 14 läßt sich anzeigen, ob die
Ausgangsspannung an der oberen Grenze Vi oder der unteren Grenze V2 liegt oder nicht.
Hierzu 2 BUm Zcichnunuen
Claims (2)
1. Einrichtung zur Änderung einer Ausgangsspannung in einem begrenzten Bereich mit einer
Neonlampe, deren erster Anschluß mit einem Festkontakt eines einpoligen Umschalters mit
Mittenstellung verbunden ist, während der zweite Anschluß der Neonlampe mit der Steuerelektrode
eines MOS-Feldeffekttransistors über einen ersten ι ο
Widerstand verbunden ist, weiterhin mit einem nichtpolarisierten Kondensator zwischen der
Steuerelektrode des MOS-Feldeffekttransistors und Erde, mit einem Ausgangswiderstand zwischen der
Quellenelektrode des MOS-Feldeffekttransistors und Erde, mit einer ersten Diode, deren Anode über
einen zweiten Widerstand mit der Verbindung zwischen der Neonlampe und dem Umschalter
verbunden ist, mit einer zweiten Diode, deren Katode mit der Katode der ersten Diode verbunden
ist, und mit zwei jeweils in Reihe mit den Dioden liegenden und in gleicher Richtung wie die
zugehörige Diode gepolten Halbleiterschaltern, deren Steuerelektroden über einen Steuerwiderstand
mit der Quellenelektrode des MOS-Feldeffekttransistors verbunden sind und an deren eine
Hauptelektrode, die von der Diode abgewandt ist und mit der Steuerelektrode die Steuerstrecke
bildet, je eine von zwei Steuergleichspannungen angelegt ist, derart, daß das Potential der vorgenannten
Hauptelektrode des ersten Halbleiterschalters positiver als das Potential der vorgenannten
Hauptelektrode des zweiten Halbleiterschalters ist und die Ausgangsspannung an der Quellenelektrode
des MOS-Feldeffekttransistors in einem durch die .vs vorgenannten Potentiale begrenzten Spannungsbereich
gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschluß der Neonlampe (3)
über einen dritten Widerstand (1) mit dem Festkontakt des Umschalters (19) verbunden ist, daß
als Halbleiterschalter ein NPN-Transistor (II) und ein PNP-Transistor (9) verwendet sind, daß der
Kollektor des NPN-Transistors (11) mit der Katode der ersten Diode (10) und der Kollektor des
PNP-Transistors (9) mit der Anode der zweiten Diode (8) verbunden ist, daß die Basen des PNP- und
des NPN-Transistors (9, 11) mit dem Steuerwiderstand (12) verbunden sind und daß die Steuergleichspannungen
an die Emitter des PNP- und des NPN-Transistors (9,11) angelegt sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß je eine weitere Neonlampe (13, 14) zwischen jede Diode (8, 10) und den zugehörigen
Transistor (9,11) geschaltet ist.
55
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JP11042773 | 1973-09-20 | ||
JP48106609A JPS5244423B2 (de) | 1973-09-20 | 1973-09-20 | |
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Publications (3)
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DE2445116A1 DE2445116A1 (de) | 1975-04-17 |
DE2445116B2 DE2445116B2 (de) | 1977-07-07 |
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