DE2544426C2

DE2544426C2 - Fehlersicherer Kleinsignalverstärker

Info

Publication number: DE2544426C2
Application number: DE19752544426
Authority: DE
Inventors: Alfred Ing.(Grad.) 1000 Berlin Lotz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-10-02
Filing date: 1975-10-02
Publication date: 1982-04-08
Also published as: DE2544426A1

Description

c)

Bei der Erfindung handelt es sich um einen fehlersicheren Kleinsignalverstärker für Wechselspannungssignale, dessen gleichgerichtetes Ausgangssignal bei Fehlern im oder am Verstärker mit Sicherheit nach logisch Null geht.

Die ständig wachsenden Anforderungen an eine hohe Sicherheit, z. B. in der Bahntechnik oder im Kernreaktorbau, fordern immer sichere Bausteine zur Verwendung in elektronischen Schaltungen. Unter fehlersicher ist hierbei zu verstehen, daß die Ausgangssignale solcher Bausteine bei Fehlern in oder an den Bausteinen mit Sicherheit nach logisch Null gehen. Damit wird sichergestellt, daß ein Fehler nicht weitergegeben werden kann. Zur Realisierung von komplexen, logischen Schaltungen sind neben Bausteinen der logischen Funktionen, wie etwa UND-, ODER-, NICHT-Gliedern Ausgabemoduln nötig, die der potentialfreien Ansteuerung von Funktionselementen dienen, die mit Gleichspannung arbeiten, wie etwa Relais und Kleinsignalstellglieder. Bekannte Transistorverstärkerschaltungen mit eingangs- oder ausgangsseitiger Potentialtrennung sind zwar bekannt, aber genügen nicht den Sicherheitsanforderungen, wie sie in solchen sicheren logischen Gesamtschaltungen notwendig sind. Insbesondere können hohe mechanische Belastungen zu unkontrollierbaren Zerstörungen führen, demzufolge fehlerhafte Ausgangssignale eines solchen Ausgabemoduls auftreten können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der angeführten Nachteile einen fehlersicheren Kleinsignalverstärker für Wechselspannungssignale zu entwickeln, dessen gleichgerichtetes Ausgangssignal bei Fehlern an Bauelementen, bei unzulässig hohem Stromanstieg am Eingangs- oder Ausgangsübertrager, sowie bei zu Zerstörungen führenden mechanischen Belastungen mit großer Sicherheit nach logisch Null geht

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht nun vor, daß

a) ein am Eingang und am Ausgang transformatorisch entkoppelter Wechselstromverstärker die Versorgungsspannung über die mit je zwei Anschlüssen versehenen Elektroden eines Sicherheitskondensators erhält, der einerseits mit dem WickJungswiderstand der Primärseite des Ausgangsübertragers ein Siebglied zur Vermeidung der Abgabe von Störimpulsen an die Gleichspannungsversorgung bildet und andererseits bei definierten mechanischen Belastungen durch Abriß der Elektrodenanschlüsse oder durch Bruch des Sicherheitskondensators die Stromzuführung über die Elektroden unterbindet,

b) die Eingangs- und Ausgangsübertrager so ausgelegt sind, daß sie bei unzulässig hohem Stromanstieg in die magnetische Sättigung gelangen und
c) daß als Glättungskondensator einer im Sekundärkreis des Ausgangsübertragers angeordneten Gleichrichterschaltung ebenfalls ein Sicherheitskondensator verwendet wird.

Ein besonderer Vorteil des Kleinsignalverstärkers liegt darin daß er durch die Siebdrucktechnik mit den Sicherheitskondensatoren zusammen sehr preiswert herstellbar ist. Als weiterer Vorteil ist die Erhöhung der Sicherheit durch die Verwendung von zwei Sicherheitskondensatoren in der Schaltung des Kleinsignalverstärkers zu sehen.

Nachfolgend wird ein Beispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.

Ein dem Eingangsübertrager 7Ί an seinem Eingang E zugeführtes Wechselspannungssignal wird von diesem übertragen, soweit sich das Signal innerhalb einer zugelassenen Toleranzgrenze bewegt. Überschreitet das Signal in seiner Stromstärke die zugelassene Toleranzgrenze, wird der Übertrager T\ magnetisch in die Sättigung geführt, wodurch jede Übertragung eines Wechselspannungssignals verhindert wird.

Ein Wechselspannungssignal zulässiger Größe wird dagegen vom Eingangsübertrager Ti übertragen und liegt somit an dem Verstärker Vj, Rj, Q. Die notwendige Betriebsspannung erhält der Verstärker über die Elektroden eines Sicherheitskondensators 53. Die Kollektorspannung des Transistors V\ wird dabei über die Primärwicklung des Ausgangsübertragers T₂ zugeführt. Der Sicherheitskondensator C3 besteht aus 2 Elektroden eines Keramikkondensators, die jeweils 2 Anschlüsse aufweisen, so daß die Stromzuführung über die Elektroden des Kondensators vorgenommen wird. Bei hohen, definierbaren mechanischen Belastungen wird die Stromzuführung durch Abriß der Elektrodenzuführung oder durch Bruch des gesamten Kondensators unterbrochen.

Das in bekannter Weise vom Verstärker Vi, R₂, Q verstärkte Eingangssignal wird durch den Ausgangsübertrager T2 auf dessen Sekundärkreis übertragen.

Der Ausgangsübertrager T₂ ist entsprechend zum Eingangsübertrager Ti so ausgelegt, daß bei unzulässigem Anstieg des Stromes in der Primärwicklung des Übertragers dieser in die magnetische Sättigung gelangt. Dadurch wird sichergestellt, daß bei fehlerhaften, unzulässig hohen Ausgangssignalen des Verstärkers eine Übertragung der Signale auf den Ausgang der

Gesamtschaltung unterbleibt.

Das Ausgangssignal des Verstärkers Vj, R2, Q wird im Sekundärkreis des Ausgangsübertragers Ti durch die Gleichrichterschaltung V2 gleichgerichtet, von dem Glättungskondensator Ci geglättet und durch die Zenerdiode V3 stabilisiert Der Glättungskondensator C2 ist dabei wieder ein Sicherheitskon. Unsator.

Der Glättungskondensator G> ist identisch aufgebaut wie der bereits beschriebene Sicherheitskondensator C3. Durch Bruch des Sicherheitskondensators oder durch Abriß seiner Elektrodenzuführung wird sichergestellt, daß ein infolge einer mechanischen Zerstörung vorliegender Wicklungsschluß nicht zu einer Übertragung eines Signals vom Eingang der Schaltung auf den Ausgang führen kann. Darüber hinaus bildet der Sicherheitskondensator C2 mit dem Wicklungswiderstand der Sekundärwicklung des Ausgangsübertragers T> ein Siebglied, das die Übertragung von Störimpulsen an den Ausgang der Schaltung verhindert. Die gleiche Funktion weist auch der Sicherheitskondensator Cz auf. der zusammen mit dem Wicklungswiderstand der Primärwicklung des Ausgangsübertragers Ti ebenfalls ein Siebglied zur Unterdrückung von Störimpulsen bildet. Dadurch wird verhindert, daß Störimpulse über die Gleichspannungsversorgung an andere Bausteine des logischen Gesamtsystems getragen werden können, demzufolge es an anderen Bausteinen zu fehlerhaften Ausgangssignalen kommen kann.

Damit wurde erreicht, daß bei unzulässigem, bzw. fehlerhaftem Stromanstieg am Eingangsübertrager T\ und am Ausgangsübertrager T> durch die dort einsetzende magnetische Sättigung die Übertragung von jedem beliebigen Wechselspannungssigna! auf den Sekundärkreis des Ausgangsübertragers 7j vermieden wird. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß ein Wicklungsschluß des Eingangsübertragers T₁ unzulässig hohe Gleichspannungssignale an die Basis des Verstärkertransistors Vi gelangen läßt. Der dadurch unzulässig hohe Kollektorstrom bewirkt in der Primärwicklung des Ausgangsübertragers Tj die magnetische Sättigung des Übertragers.

Bei unzulässig hoher mechanischer Belastung werden zudem die Stromzuführungen über die Elektroden der Sicherheitskondensatoren Ci und C2 in beschriebener Weise unterbrochen. Damit wurde insgesamt erreicht, da3 bei unzulässig hohem Stromanstieg des Eingangssignals beim Ausfall des Verstärkers Vi, R>, Q infolge eines Bauelementefehlers oder durch unzulässig hohem Stromanstieg an der Primärwicklung des Ausgangsübertrager durch Zerstörung des Verstärkertransistors V\ oder durch Wicklungsfehler des Eingangsübertragers 7i oder bei zur Zerstörung der Schaltung führenden mechanischen Belastungen das Gleichspannungsausgangssignal am Ausgang A mit großer Sicherheit zu Null wird.

Eine entsprechende Verwendung der Sicherheitskondensatoren C3 und Ci läßt sich für eine Vielzahl von ähnlichen Verstärkerschaltungen bzw. ähnlichen Gleichrichterschaltungen denken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Fehlersicherer Kltinsignalverstärker für Wechselspannungssignale, dessen gleichgerichtetes Ausgangssignal bei Fehlern im oder am Verstärker mit Sicherheit nach logisch Null geht, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein am Eingang und am Ausgang transformatorisch entkoppelter Wechselstromverstärker (V\, R2, C2) die Versorgungsspannung über die mit je zwei Anschlüssen (1, 2 und 3, 4) versehenen Elektroden eines Sicherheitskondensators (C₃) erhält, der einerseits mit dem Wicklungswiderstand der Primärseite des Ausgangsübertragers (T₂) ein Siebglied zur Vermeidung der Abgabe von Störimpulsen an die Gleichspannungsversorgung (Ub) bildet und der andererseits bei definierten mechanischen Belastungen durch Abriß der Elektrodenanschlüsse (1,2,3,4) oder durch Bruch des Sicherheitskondensators (C3) die Stromzuführung über die Elektroden unterbindet,

daß die Eingangs- und Ausgangsübertrager (T] und Ti) so ausgelegt sind, daß sie bei unzulässig hohem Stromanstieg in die magnetische Sättigung gelangen und

daß als Glättungskondensator (C₂) einer im Sekundärkreis des Ausgangsübertragers (T₂) angeordneten Gleichrichterschaltung (V₂, C2, V3) ebenfalls ein Sicherheitskondensator verwendet wird.

b)