DE2462521C3

DE2462521C3 - Transistorschaltung mit dem Widerstandsverhalten einer Induktivität

Info

Publication number: DE2462521C3
Application number: DE19742462521
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Ing. 8031 Seefeld Wess
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-09-30
Filing date: 1974-09-30
Publication date: 1983-12-01
Also published as: DE2462521B2; DE2462521A1

Description

35

40

45

50

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transistorschaltung mit dem Widerstandsverhalten einer Induktivität, bei der die Basis eines ersten Transistors über einen hochohmigen Widerstand mit seinem kollektorseitigen und über eine Kapazität mit seinem emitterseitigen Anschluß verbunden ist, wobei diese Anschlüsse dem Ein- oder Ausgang eines Gerätes der elektrischen Meßtechnik parallel geschaltet sind.

Eine derartige Schaltung ist überall dort anwendbar, wo Geräte der elektrischen Nachrichten-, insbesondere Nachrichtenmeßtechnik, in Stromkreise eingeschaltet werden sollen, in denen ein Gleichstrom fließt, der diese Stromkreise arbeitsfähig erhält. Dies ist z. B. bei Fernsprechleitungen der Fall, in denen der Gleichstrom einer Amtsbatterie bestimmte Relais erregt, die eine Verbindung zwischen zwei an den Leitungsenden befindlichen Teilnehmeranschlüssen aufrecht erhalten.

Durch das offenkundig vorbenutzte »Vorschaitfiiter LDEF-2, Serie D« der Firma Wandel und Goltermann ist eine Schaltungsanordnung bekannt, welche in die Verbindungsleitung zwischen einem Tiefpaß und einem Hochpaß eingefügt wird. Diese im Querzweig in der Verbindungsleitung liegende Schaltungsanordnung weist eine Gleichrichterbrücke auf sowie die in Serie geschalteten Emitter-Kollektorstrecken zweier Transistoren. Bei einem dieser Transistoren ist zusätzlich zwischen dem Kollektor und der Basis ein dritter Transistor mit seiner Kollektor-Emitterstrecke eingefügt Die Basis dieses zusätzlichen Transistors ist über eine Diode und einen ohmschen Widerstand an den Kollektor gelegt Ein an den Eingang der bekannten Schaltung anzuschließender Prüfling kann einen Gleichstrom liefern, der auch am Ausgang der Schaltung auftreten kann.

Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung besteht somit zwischen dem Kollektor und der Basis des einen im Querzweig liegenden Transistors nur eine einzige Verbindung, welche über die Kollektor-Emitterstrecke des dritten Transistors läuft und durch diesen gebildet wird. Die Frage der Zeitkonstante beim Auftreten einer Sprungfunktion und die notwendige unverzügliche Durchschaltung ist durch diesen bekannten Stand der Technik nicht angesprochen.

Ausgehend von einer Transistorschaltung der eingangs näher genannten Art, wie sie beispielsweise in der Literaturstelle »Wireless World« März 1967, Seiten 139 bis 140 beschrieben ist, hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, die gleichstromdurchlässige Wirkung einer derartigen Schaltung beim Auftreten des die Aussteuerung bewirkenden Gleichstromes nach einer Sprungfunktion möglichst unverzögert einsetzen zu lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß an den Geräteein- oder -ausgang in an sich bekannter Weise ein eine Gleichspannungsquelle enthaltender Stromkreis angeschlossen, die Basis des ersten Transistors über die Emitter-Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors mit dem kollektorseitigen Ein- bzw. Ausgangsanschluß des Gerätes verbunden und daß die Basis des zweiten Transistors über einen weiteren hochohmigen Widerstand und eine zweite Kapazität an den selben Anschluß geschaltet.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Transistorschaltung ist raum- und gewichtssparend, wenig aufwendig und benötigt keine eigene Betriebsspannungsversorgung, da ihre Betriebsspannung aus dem über die Ein- bzw. Ausgangsklemmen zu schließenden Gleichstromkreis abgeleitet wird. Gleichzeitig wird damit der Vorteil erzielt, den zwischen den Ein- bzw. Ausgangsklemmen gemessenen Gleichstromwiderstand zu verringern und gleichzeitig den Wechselstromwiderstand zu erhöhen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier, in F i g. 2 in einem Bild dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. F ig. 1 dient zur Erläuterung des Stands der Technik.

In F i g. 1 sind die Ausgangsklemmen eines sendeseitigen Nachrichtenmeßgerätes 1, z. B. eines Pegelsenders, mit 2 und 3 bezeichnet. Ein von 1 abgegebener Wechselstrom /1 wird über die Klemmen 2 und 3 einem ausgangsseitig angeschalteten Stromkreis 4, der beispielsweise ein Meßobjekt X, z. B. eine Fernsprechleitung, und ein empfangsseitiges Nachrichtenmeßgerät 5, z. B. einen Pegelmesser, enthält, zugeführt und in diesem

zu irgendwelchen Meßzwecken benutzt Gleichzeitig fließt jedoch im Stromkreis 4 ein Gleichstrom Ig, der voraussetzungsgemäß einen über den Ausgang des sendeseitigen Nachrichtenmeßgerätes 1 verlaufenden, geschlossenen Strompfad vorfinden muß, wenn der Stromkreis 4 nicht unterbrochen werden solL Da die in 1 befindlichen Schaltungsteile im allgemeinen nicht gleichstromdurchlässig sind, müssen die Ausgangsklemmen 2 und 3 durch eine gleichstromdurchlässige Schaltung miteinander verbunden werden, die einerseits für den Gleichstrom Ig einen möglichst niederohmigen Widerstand darstellt, für den Wechselstrom /1 jedoch einen möglichst hochohmigen, da Ii sonst eine unerwünschte Strornaufteilung auf den Strompfad 2-3 und den Stromkreis erfährt

Die gleichstromdurchlässige Schaltung enthält einen ersten Transistor Ts 1, dessen Emitter-Kollektor-Strekke die Ausgangsklemmen 2 und 3 miteinander verbindet In die Emitterzuleitung ist ein erster Emitterwiderstand Re 1 eingefügt, während die Basis von Ts 1 über einen hochohmigen Widerstand R1 mit der kollektorseitigen Ausgangsklemme 2 und über eine Kapazität Cl mit der emitterseitigen Ausgangsklemme 3 verbunden ist Ts 1 wird von einem eingeprägten, von Ig abgeleiteten Basistrom ausgesteuert, wobei der Arbeitspunkt bei einer hinreichend hohen Gleichstromspannung Ug an den Klemmen 2,3 in den flachen Teil der den Kollektorstrom in Abhängigkeit von der Emitter-Kollektor-Spannung darstellenden Kennlinie gelangt Unter dieser Voraussetzung entspricht der Gleichstromwiderstand zwischen 2 und 3 etwa den; Wert von Re 1, während der durch die Kennlinienneigung im Arbeitspunkt gegebene Wechselstromwiderstand der Emitter-Kollektor-Strecke von Ts 1 so groß ist, daß der zwischen 2 und 3 gemessene Wechselstromwiderstand in erster Linie von dem Widerstand Al abhängt der wesentlich größer ist als Re 1.

Die Kapazität Cl dient dazu, die Basis-Emitter-Strecke von TsI bezüglich der über Ri fließenden Wechselströme kurzzuschließen um auch kleinste wechselstrommäßige Aussteuerungen von Ts 1 zu verhindern. Fügt man einen ohmschen Widerstand R 2 parallel zu Cl zwischen die Basis und die emitterseitigen Ausgangsklemme 3 ein, so teilt dieser zusammen mit R1 die an den Klemmen 2 und 3 liegende Gleichspannung und bestimmt so das Basispotential von TsI.

In Abweichung von der bisherigen Beschreibung kann mit 5 auch das sendeseitige Nachrichtenmeßgerät bezeichnet werden und mit 1 das empfangsseitige. In diesem Fall ist der Wechselstrom /1 durch den gestrichelt eingezeichneten Wechselstrom IV zu ersetzen, der vom Stromkreis 4 abgegeben, und den Geräteeingangsklemmen 2 und 3 zusammen mit dem Gleichstrom Ig zugeführt wird. Ig findet auch hierbei in der gleichstromdurchlässigen Schaltung zwischen den Klemmen 2 und 3 einen geschlossener. Strompfad vor, der sonst in der Eingangsschaltung von 1 nicht vorhanden wäre, aber unbedingt erforderlich ist, da der Stromkreis 4 voraussetzungsgemäß nur solange bestehen bleiben kann, als der Stromkreis für Ig nicht unterbrochen wird.

Das erste Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 erhält man, wenn man die Klemmpaare 6 und 7 jeweils leitend verbindet, die Verbindungen zwischen den Klemmenpaaren 8 und 9 jedoch unterbricht. Die Transistoren Ts 1 und Ts 2 sind durch ihnen zugeordnete Transistoren TsI' und Ts2' jeweils zu Darlington-Stufen ergänzt.

Eine derartige Ausbildung der Schaltung ermöglicht es, den Widerstand Ri gegenüber der Schaltung nach F i g. 1 zu vergrößern, da die Transistoren Ts i und Ts 2 in diesem Fall mit einem um den Stromverstärkungsfaktor β verringerten Basisstrom ausgesteuert werden können.

Weiterhin ist ein dritter Transistor Ts 3 vorgesehen, dessen Emitter-Kollektor-Strecke die Basis von Ts 1 mit der kollektorseitigen Ein- bzw. Ausgangsklemme 2 verbindet Die Basis von Ts 3 wird dabei über einen hochohmigen Widerstand R 3 und eine Kapazität C3 εη dieselbe Klemme geschaltet Tritt nun an den Klemmen

2 und 3 der Gleichstrom Ig nach einer zeitlichen Sprungfunktion auf, so liefert Ts 3 im Augenblick nach dem Anschalten von Ig, in dem C3 noch nicht geladen ist und somit ein Strompfad von 2 über C3 und A3 zur Basis von Ts 3 und weiter zur Basis von Ts 1 vorhanden ist den erforderlichen Basisstrom für die Transistoren TsI und TsZ Nach erfolgter Aufladung von C3 wird dann der Basisstrom von Ts 3 unterbrochen und Ts 3 gesperrt Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch die Basisstromversorgung von TsI und Ts 2 bereits über den Schaltzweig Z1 und R 1 sichergestellt, der verspätet wirksam wird, weil er mit der Zeitkonstante R I Ci behaftet ist Will man den Arbeitspunkt des Transistors Ts 3 durch ein vorgegebenes Basispotential festlegen, so empfiehlt es sich, den Widerstand R 3 durch einen weiteren Widerstand R 4 zu einem an den Klemmen 2 und 3 liegenden Spannungsleiter zu ergänzen. Zusätzlieh kann durch die Einfügung einer in Sperrichtung gepolten Zenerdiode Z 3 zwischen die Basis von TsI und die Zuleitung zur emitterseitigen Ein- bzw. Ausgangsklemme 3 verhindert werden, daß das Basispotential an TsI einen vorgegebenen Wert übersteigt der um die Zenerspannung von Z 3 positiver ist als das Potential an der Klemme 3. Hierdurch wird der zwischen den Klemmen 2 und 3 fließende Gleichstrom auf einen maximalen Wert begrenzt

Andere Weiterbildungen des Erfindungsgedankens

to lassen sich anhand des zweiten, in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutern, wenn man die Klemmenpaare 8 und 9 jeweils leitend verbindet und die Verbindungen der Klemmenpaare 6 und 7 unterbricht. Damit wird der in Fig.2 rechtsseitig von den Klemmenpaaren 8 und 9 liegende Schaltungstei! angeschlossen, während die bisherigen Klemmen 2 und

3 unwirksam geschaltet und durch die Klemmen 2' und 3' ersetzt werden. In dieser erweiterten Schaltung liegt dann die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors

so Ts 4 in der Zuleitung von der kollektorseitigen Ein- bzw. Ausgangsklemmen 2' zu den Kollektoren von Ts 1 und Ts 3, während die Basis von Ts 4 über eine in Sperrichtung gepolte Zenerdiode Z 2 mit der Zuleitung von der emitterseitigen Ein- bzw. Ausgangsklemme 3' zum zweiten Emitterwiderstand Re 2 verbunden ist. Der Basis-Kollektor-Strecke von Ts 4 ist ein ohmscher Widerstand R 5 parallelgeschaltet. Ts 4 wirkt dann in an sich bekannter Weise als Begrenzer, der eine an den Klemmen 2' und 3' liegende Gleichspannung Ug' auf eine zwischen den Klemmpaaren 6 und 7 liegende Gleichspannung Ug" begrenzt, die etwa der Zenerspannung von Z2 entspricht. Damit werden die übrigen Transistoren vor Spannungen geschützt, welche Ug" übersteigen.

Um die gleichstromdurchlässige Schaltung in ihrer Funktion von der Polarität der angelegten Gleichspannung Ug' unabhängig zu machen, empfiehlt es sich schließlich, einen aus den Gleichrichterdioden D 3 bis

D 6 bestehenden Zweiweggleichrichter in Graetz-Schaltung in die Zuleitungen von den Klemmen 2' und 3' zum Kollektor von 7s 4 und zu dem zweiten Emitterwiderstand Re 2 einzufügen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

[■,·■■■ I 10 15 20 Patentansprüche:

1. Transistorschaltung mit dem Widerstandsverhalten einer Induktivität, bei der die Basis eines ersten Transistors über einen hochohmigen Widerstand mit seinem kollektorseitigen und über eine Kapazität mit seinem emitterseitigen Anschluß verbunden ist, wobei diese Anschlüsse dem Ein- oder Ausgang eines Gerätes der elektrischen Meßtechnik parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an den Geräteein- oder ausgang (2, 3) in an sich bekannter Weise ein eine Gleichspannungsquelle enthaltender Stromkeis (4) angeschlossen ist, daß die Basis des ersten Transistors (Ts 1) über die Emitter-Kollektor-Strekke eines zweiten Transistors (Ts3) mit dem kollektorseitigen Ein- bzw. Ausgangsanschluß (2) des Gerätes (1) verbunden ist und daß die Basis des zweiten Transistors (Ts 3) über einen weiteren hochohmigen Widerstand und eine zweite Kapazität (C3) an den selben Anschluß (2) geschaltet ist.

2. Transistorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des ersten Tansistors (Ts 1) über eine in Sperrichtung gepolte Zenerdiode (ZZ) mit dem emitterseitigen Ein- bzw. Ausgangsanschluß (3) des Gerätes (1) verbunden ist

3. Transistorschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen weiteren Transistor (Ts 4) dessen Emitter-Kollektor-Strecke in die Zuleitung von dem kollektorseitigen Ein- bzw. Ausgangsanschluß (2') zu dem Kollektor des ersten Transistors (Ts 1) eingefügt ist und dessen Basis über eine in Sperrichtung gepolte Zenerdiode (Z 2) mit der Zuleitung von dem emitterseitigen Ein- bzw. Ausgangsanschluß (3') zum Emitter des ersten Transistors (Ts 1) verbunden ist und dessen Basis-Kollektor-Strecke ein ohmscher Widerstand (R 5) parallel geschaltet ist.

4. Transistorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Einfügung eines Zweiweggleichrichters (D 3 bis D 6) in Graetz-Schaltung in die Zuleitung von den Ein- bzw. Ausgangsanschlüssen (2', 3') des Gerätes (1) zum Kollektor des weiteren (Ts 4) oder des ersten Transistors (Ts \) und zum Emitter des ersten Transistors (Ts 1).

30