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Scbmltungsanordnung für die Steuerung eines Transistors Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung für die Steuerung eines Transistors mittels eines
über eine Steuerleitung geschickten Steuersignal. Für die Erfindung besteht die
Aufgabe, die Steuerung des Transistors derart zu gestalten, daß möglichst große
Störspannungen auftreten können, ohne daß der durch das Steuersignal jeweils einzustellende
Betriebszustand verfälscht wird. Dabei wird vorausgesetzt, daß als Betriebszustände
lediglich der Leitendzustand und der Sperrzustand des Transistors zu erzielen sind.
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An sich besteht die Gefahr, daß z.B. Störimpulse, die sich auf die
Steuerleitung auswirken, zur Folge haben, daß der Transistor einen falschen Betriebszustand
einnimmt. Es wird sich zeigen, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
diese Gefahr sehr stark verringert ist. Dies ermöglicht, die Steuerleitung noch
für zusätzliche Zwecke auszunutzen.
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Die Erfindung gens also von einer Schaltungsanordnung für die Steuerung
eines Transistors mittels eines über eine Steuerleitung geschickten Steuersignals
aus. Diese Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß für den leitenden
Zustand des Transistors die als Steuerelektrode ausgenutzte Basis des Transistors
über einen dort direkt angeschlossenen Vorwiderstand unter dem Einfluß einer den
Transistor leitend machenden ersten Steuerspannung steht, daß für den Sperrzustand
des Transistors seine Basis über die Steuerleitung und einen mit ihr in Reihe geschalteten
Gleichrichter unter dem Einfluß einer den Transistor sperrenden zweiten Steuerspannung
steht, die auch den Stromfluß über den dabei in Durchlassrichtung beanspruchten
Gleichrichter und den Vorwiderstand hervorruft, und daß für die Sicherung des Leitendzustandes
des Transistors die Steuerleitung ebenfalls an die erste Steuerspannung gelegt wird,
so daß der Transistor durch Wechsel der an der Leitung anliegenden Steuerspannungen
steuerbar ist.
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Demgemäß liegt also an der Steuerleitung entweder die erste oder die
zweite Steuerspannung. Solange sich auf die Steuerleitung auswirkende Störspannungen
kleiner bleiben als die erste oder zweite Steuerspannung, kann durch Störspannungen
weder die erste Steuerspannung soweit in Richtung zur zweiten Steuerspannung noch
die zweite Steuerspannung soweit in Richtung zur ersten Steuerspannung verfälscht
werden, daß der Transistor seinen Betriebszustand ändert. Deshalb ist eine recht
große Sicherheit gegen den Einfluß von Störspannungen zustande gebracht. Zweckmäßigerweise
wird der Transistor in Emitterschaltung benutzt, sein Emitter an Masse gelegt und
Steuerspannungen gleichen Betrages aber unterschiedlicher Polarität benutzt. Dann
wird keiner der beiden Betriebszustände verändert, wenn die erwähnten Störspannungen
auftreten. Es ergibt sich ferner, daß die für die Sicherung des Leitendzustandes
des Transistors angelegte Steuerspannung in jedem Fall zur Folge hat, daß die Steuerleitung
beim Leitendzustand des Transistors stromlos ist. Diese Stromlosigkeit der Steuerleitung
kann dazu ausgenutzt werden, über die Steuerleitung zusätzlich einen den Transistor
nicht beeinflussenden Steuerstrom für die Ubertragung eines zusätzlichen Steuersignals
zu schicken. Die bei der Erfindung vorgegebene Schaltungstechnik ermöglicht also
auch vorteilhafterweise die Steuerleitung mehrfach auszunutzen.
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Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung für die Mehrfachausnutzung
der Steuerleitung werden im folgenden anhand zweier Figaren im einzelnen erläutert.
Figur 1 zeigt ein Beispiel für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit Sicherheit
gegen Störspannungen sowie eine Ausgestaltung dieser Schaltungsanordnung, bei der
ein zusätzliches Steuersignal in Gegenrichtung zum ursprünglichen Steuer signal
über die Steuerleitung geschickt werden kann.
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Figur 2 zeigt ein anderes Beispiel für die Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung
mit Störsicherheit, bei dem das zusätzliche Steuersignal in der gleichen Richtung
wie das ursprüngliche Steuersignal über die Steuerleitung geschickt wird.
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Zunächst werden der Aufbau und die Arbeitsweise der Schaltungsan ordnung
gemäß Figur 1 näher erläutert. Dabei wird zunächst die Ausgestaltung
für
die Ubertragung eines zusätzlichen Steuersignals nicht berücksichtigt. Diese Ausgestaltung
umfaßt den Signalempfänger E, den Steuerkontakt i und den Gleichrichter D2. Der
Signaiempfänger E ist also zunächst als durch einen Kurzschluß ersetzt anzusehen.
An die Basis des Transistors T ist der Gleichrichter D1 und der Vorwaderstand R
angeschlossen. An den Vorwiderstand R ist die erste Steuerspannung -U angelegt.
Der Emitter des Transistors ist an Masse gelegt. Sein Kollektor steht über die Einrichtung
V ebenfalls unter dem Einfluß der ersten Steuerspannung -U. Die Einrichtung V wird
durch den Transistor T gesteuert. Das Steuersignal wird über die Steuerleitung K
zum Gleichrichter D1 und damit zum Transistor T geschickt. Mit Hilfe des Steuerkontaktes
s wird an die Steuerleitung K entweder die erste Steuerspannung -U oder die zweite
Steuer spannung U angelegt. Diese Steuerspannung kann z.B. jeweils den Betrag von
24 Volt haben. Der jeweils eingestellte Betriebszustand des Transistors T bleibt
zumindestens dann unverändert, obwohl Störspannungen auftreten, die ebenfalls nahezu
24 Volt groß sind.
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Der Transistor T ist nämlich bereits leitend, wenn über den Steuerkontakt
s an die Steuerleitung k keine Steuerspannung angelegt wird. Die seine Basis über
den Widerstand R und seinen Kollektor über die Einrichtung V beeinflussende erste
Steuerspannung -U bewirkt nämlich bereits, daß er leitend ist. An seiner Basis und
damit auch an der Steuerleitung K liegt dann nur eine sehr kleine negative Spannung.
Dieser Betriebszustand wird dadurch gesichert, daß der Steuerkontakt s die erste
Steuerspannung -U auch an die Steuerleitung K legt. Der Betriebszustand des Transistors
T wird nicht verändert, wenn der Betrag der an der Steuerleitung K liegenden negativen
Spannung größer wird oder wenn er bis nahezu gegen Null herabgesetzt wird. Eine
positive Störspannung kann also in diesem Betriebsfall zumindestens fast so groß
sein wie der Betrag der ersten Steuerspannung, Eine negative Störspannung kann sogar
noch größer sein. Wenn der Steuerkontakt s betätigt ist und damit die zweite Steuerspannung
U an die Steuerleitung K gelegt ist, so fließt über die Steuerleitung K ein Strom
von +U, über den Steuerkontakt s, über die Steuerleitung K, über den
Gleichrichter
D1 und über den Vorwiderstand R nach -U. Der Gleichrichter D1 ist in diesem Betriebsfall
in Durchlassrichtung beansprucht. Im vorher beschriebenen Betriebsfall war er dagegen
in Sperrichtung beansprucht, so daß bei dem vorigen Betriebsfall die Steuerleitung
K stromlos war. An der Basis des Transistors T liegt, wenn er im Sperrzustand ist,
eine positive Spannung. Der Widerstand R hat nämlich einen größeren Widerstandswert
als der in Durchlassrichtung beanspruchte Gleichrichter D1. Diese positive Spannung
an der Basis des Transistors T bleibt praktisch solange erhalten, als auch an der
Steuerleitung K eine positive Spannung liegt. Diese kann also durch Störimpulse
von der Spannung +U ausgehend dementsprechend herabgesetzt werden. Der Sperrzustand
des Transistors T ändert sich auch nicht, wenn die an der Steuerleitung K liegende
positive Spannung größer wird. Auch beim Sperrzustand des Transistors T dürfen daher
Störspannungen auftreten, die der ersten oder der zweiten Steuerspannung entsprechen.
Das Steuersignal, welches durch Betätigung des Steuerkontaktes s über die Steuerleitung
K geschickt wird, ist durch den dort eingezeichneten Pfeil sv angedeutet.
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Die beim Leitendzustand des Transistors zunächst sich einstellende
Stromlosigkeit der Steuerleitung K kann dazu ausgenutzt werden, über die Steuerleitung
ein zusätzliches Signal in der einen oder anderen Richtung zu schicken. Um ein zusätzliches
Steuersignal in Gegenrichtung zum ursprünglichen Steuer signal sv über die Steuerleitung
K schicken zu können, sind hier der Steuerkontakt i, der Gleichrichter D2 und der
Signalempfänger E vorgesehen. Über den Steuerkontakt i kann die dritte Steuerspannung
- 1 U an die Diode D2 und damit an die Steuerleitung K angelegt werden. Die dritte
Steuerspannung - U hat den halben Betrag wie die Steuerspannung -U. Sie wirkt also
in Bezug auf die Betriebslage des Transistors T wie eine Störspannung, die unter
dem zulässigen Betrag für eine Störspannung bleibt. Durch Anlegen der dritten Steuerspannung
- 1 U wird daher der Leitendzustand des Transistors T nicht verändert. Wenn der
Steuerkontakt i geschlossen ist, fließt zwar ein Strom von - U über den Steuerkontakt
5, den Gleichrichter D2, die Steuerleitung K, den Steuerkontakt 6,
den
Signalempfänger E bis -U. Der Gleichrichter D1 ist dabei in Sperrichtung beansprucht,
da die Basis des Transistors T, wenn er leitend ist, nahezu auf Masse liegt. Durch
Betätigen des Kontaktes i kann also ein zusätzliches Steuer signal über die Steuerleitung
K zum Signalempfänger E geschickt werden, ohne daß dabei der Leitendzustand des
Transistors T beeinträchtigt wird. Die Sbertragung dieses zusätzlichen Steuersignals
ist durch den gestrichelten Pfeil ie bei der Steuerleitung K angedeutet. Es können
auch jetzt noch Störspannungen auftreten, ohne daß der Betriebszustand des Transistors
T verändert wird. Positive Störspannungen dürfen aber nur halb so groß als sonst
sein.
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Die Figur 2 zeigt eine Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß
der Erfindung, bei der das zusätzliche Steuersignal in der gleichen Richtung wie
das ursprüngliche Steuersignal sv über die Steuerleitung K geschickt wird. Hierzu
ist dort transistorseitig ein Signalempfänger EI über einen Gleichrichter D2 an
die Steuerleitung K anges6hlossen. An die Ein-richtung El ist noch die erste Steuerspannung
-U angelegt. Diese Steuerspannung beansprucht den Gleichrichter D2 bei Stromfluß
in Durchlassrichtung. Dieser Stromfluß wird im Zusammenwirken mit einer als Steuersignal
se wirkenden Vergrößerung des Betrages der an der anderen Seite der Steuerleitung
K anliegenden ersten Steuerspannung -U hervorgerufen. Der Betrag dieser Steuerspannung
kann z.B. um die Hälfte vergrößert werden, so daß sich dann die in der Figur 2 mit
- - U bezeichnete 2-Spannung ergibt. Diese Vergrößerung wird mit Hilfe des zusätzlichen
Steuerkontaktes sl zustande gebracht, bei dessen Betätigung über den sowieso vorgesehenen
Steuerkontakt s statt der ersten Steuerspannung -U nunmehr die im Betrag vergrößerte
Spannung -an die Steuerleitung K angelegt wird. Die normale Funktion der Schaltungsanordnung
beim Betrieb des Transistors T im Leitendzustand wird durch die Vergrößerung dieses
Betrages nicht beeinflußt, da dabei der Transistor T nach wie vor leitend bleibt.
Ist über die Steuerkontakte sl und s an die Steuerleitung K lediglich die erste
Steuerspannung -U angelegt, so kann der Signalempfänger EI keinen Strom aufnehmen,
da wie bei der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 bei diesem Betriebsfall kein Strom
über die Steuerleitung K
fließen kann. Der Gleichrichter D1 ist
in Sperrichtung beansprucht.
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Wird aber der Kontakt sl betätigt, so fließt nunmehr ein Strom von
-U über den Signalempfänger El, den Gleichrichter D2, die Steuerleitung K, die Steuerkontakte
s und sl nach - 3 U. Durch Betätigen des Steuerkontaktes sl kann also der Signalempfänger
El unter Strom gesetzt werden, womit das zusätzliche Steuersignal se in der gleichen
Richtung wie das ursprüngliche Steuer signal sv über die Steuerleitung K geschickt
wird. Der Gleichrichter D2 verhindert, daß beim Anlegen der zweiten Steuerspannung
+U über den Steuerkontakt s an die Steuerleitung K der Signal empfänger El unter
Strom gesetzt wird, da dieser Gleichrichter in diesem Fall in Sperrichtung beansprucht
wird. Es sei bemerkt, daß der bei der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 vorgesehene
Gleichrichter D2 eine ähnliche Wirkung hat. Er verhindert nämlich, daß bei Betätigung
des Steuerkontaktes s ein Kurzschluß zwischen der ersten Steuerspannung +U über
die Steuerleitung K mit der Steuerspannung - 1 U stattfindet, 2 wenn gleichzeitig
der Steuerkontakt i geschlossen sein sollte. Der Gleichrichter D2 ist in diesem
Falle ebenfalls in Sperrichtung beansprucht. Die Sicherung des Leitendzustandes
und des Sperrzustandes des Transistors T bei der Schaltungsanordnung gemäß Figur
2 gegen Störimpulse, die auf die Steuerleitung K einwirken, wird nicht durch ihre
Ausgestaltung für die Ubertragung des zusätzlichen Steuersignals Se beeinträchtigt.
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4 Patentansprüche 2 Figuren