DE2842629B1 - Einrichtung zum steuerbaren Verbinden eines Anschlusspunktes ueber einen Lastwiderstand mit einem Lastpotential - Google Patents

Description

• Die Steuerung des Schalttransistors Tl erfolgt durch ein Steuersignal E, das der Steuerelektrode des Schalttransistors Tt über eine Steuerstufe U mit der logischen Funktion eines UND-Glieds zugeführt wird.
• Durch die nicht dargestellte Quelle für das Steitersignal E ist ein Bezugspotential definiert Es deckt sich im allgemeinen mit dem Bezugspotential des Prüflings.
• Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, als Widerstände der Laststrecken Werte von 75 Ohm für die Prüfung von Schaltungen in ECL- und TTL-Technik - und von 600 Ohm für die Prüfung von Schaltungen in MOS-Technik vorzusehen Dabei ist zu beachten, daß der Durchlaßwiderstand der leitenden Schaltstrecke des Schaltüransistors T1 wesentlich in den Gesamtwiderstand eingeht Im folgenden soll unter der Bezeichnung Lastwiderstand RL die Summe aus dem Widerstand eines speziellen Widerstandsbauelements und dem Durchlaßwiderstand des Schalttransistors T1 verstanden werden Die über dem Lastwiderstand RL und dem Schalttransistor T1 abfallende-Spannung wird abgegriffen und einer Schutzschaltung S mit Schwellwertcharakter zugeführt Übersteigt der Spannungsabfall infolge eines durch einen fehlerhaften Prüfling verursachten unzulãssigen Anstiegs des Stroms durch den Lastwiderstand RL und den Schalttransistor T1 einen vorgegebenen Grenzwert, dann spricht die Schutzschaltung S an und sperrt den Schalttransistor Tl. Damit wird eine oberlastung des Lastwiderstands RL und des Schalttransistors T1 und deren mögliche Zerstörung vermieden.
• F i g. 2 zeigt die Spannungs-Strom-Kennlinie der Schalteinrichtung gemäß der Erfindung mit Schutzschaltung bei einem Lastwiderstand von 75 Ohn Die Kennlinie muß mindestens annahernd symmetrisch sein, da die Richtung des Spannungsabfalls UAB über dem Lastwiderstand RL und dem Schalttransistor TI wechseln kant Die in Fig. 2 dargestellte Kennlinie gilt für eine bestimmte Dimensionierung und eine Umgebungstemperatur von 25°C. Bei einer höheren Umgebungstemperatur verkürzt sich der lineare Teil der Kennlinie, was bedeutet, daß der Schalttransistor schon bei einem geringeren Laststrom lt bzw. einem geringeren Spannungsabfall abgeschaltet wird Das kommt den praktischen Erfordernissen entgegen, weil bei einer höheren Umgebungstemperatur auch die zulässige Verlustleistung im Lastwiderstand RL und im Schalttransistor Tal abnimmt F i g. 3 zeigt schaltungsmäßige Einzelheiterl eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung Das Steuersignal E liegt an der Basis eines pnp-Transistors T2 mit einem Emitterwiderstand R 1 und einem Kollektorwiderstand R2. Das emitterseitige Versorgungspotential VR dient als Referenzpotential für das Steursignal.
• Es ist so gewahlt, daß der Transistor T2 gesperrt wird, wenn das Steuersignal Eeiner logischen # entspricht, und leitend gesteuert wird, wenn das Eingangssignal E den Wert der logischen »0« annimmt. Das kollektorseitige Versorgungspotential VH im folgenden als Hilfspontential bezeichnet, ist gegenüber dem Referenzpotential VR mindestens um einige Volt, A B. um 8 Volt negativ. Es muß jedoch in jedem Fall um den genannten Spannungsbetrag negativer sein als das Lastpotential VL wie noch näher dargelegt wird.
• Mit dem Kollektor des pnp-Transistors T2 ist die Basis eines ersten npn-Transistors T3 verbunden, dessen Emitter an dem llilfspotential VH liegL Der Kollektor des Transistors T3 ist mit der Steuerelektrode des Schalttransistors T1 und über einem Widerstand R3 mit dessen Senkenelektrode (drain) bzw. mit dem Lastpotential Vtverbunden. Der Schalttransistor T1 ist ein selbstleitender Feldeffekttransistor. Verbindet man bei feinem zolchen Transistor die; SteuerelelEtrode rru't der Senkenelektrode so ist er, unabhangig von der Polarität des Lastpotentials durchlässig. Um den Schalttransistor T1 zu sperren, müß seine Steuerelektrode negativ gegen die Senkenelektrode vorgespannt werden; Dies gelingt nur, wenn das Hilfspotential' VH eine negative Spannung gegen das Lastpotential VL aufweist.
• Die Schutzschaltung S enthält eine Graetz-Brückenschaltung a'us den-DiodelT D t-bis D4. Die Brückendiagonale wird von der Basis-Emitter-Strecke eines pnp-Transistors T4 und einem hochohinigen Emitterwiderstand R 4 gebildet Der Kollektor des Transistors T4 isf mit der Basis'des npn-Transistors T3 in der Steuerstufe Uverbunden.
• Der Emitterstrom /E4 und der Kollekorstrom 1C4 des Transistors T4 sind Null, solange gilt: Uab<3U# dabei ist Uab der Betrag- des Spannungsabfalls zwischen den Schaltungspunkten A und' B und U#die Durchlaßspannung der DiodenD 1 bis D4 bzw. der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T4.
• Für Uab>3Up ergibt sich Iα#I#= Uab-3Up Für den Transistor T3 gilt UBE3 = 1T4 R2, solange die Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors nicht leitend ist.
• Bei UBE 0,55 Volt (Umgebungstemperatur 25°) wird der Transistor T3 leitend. Damit wird der Schalttransistor T1 hochohmig und die Laststrecke gesperrt Die Grenze zwischen dem Arbeitsbereich und dem Schutzbereich ergibt sich aus UAB =0,55.R2+3Up Vor allem bei negativen Laspotential VL flißt im Schutzbereich ein merklicher Fehlstrom vom Anschlußpunkt A in die Schutzschaltung S. Um diesen unerwünschten Fehlstrom klein zu halten, wird die Schutzschaltung S hochohmig ausgeführt. Auch soll aus Gründen der Belastung der Steuersignalquelle der Signaleingang E hochohmig sein. In einer vorteilhaften Ausführung der Schaltungseinrichtung wurden folgende Widerstandswerte verwendet: R1= 15 kst R2= 10kQ R3=120k# R4 = 200 kQ F i g. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 weitgehend ähnlich ist. Der Widerstand R 5 in der Größenordnung von einigen kQ dient dazu, die kapazitive Belastung des Anschlußpunktes A durch die Schutzschaltung zu beseitigen. Der hochohmige Widerstand R 6 bewirkt, daß der Durchbruchstrom zwischen der Senkenelektrode und der Steuerelektrode begrenzt wird und der Transistor auch dann gesperrt bleibt, wenn die Durchbruchspannung zwischen den genannten Elektroden überschritten wird. Die Zenerdiode D5 erhöht die Ansprechschwelle der Schutzschaltung. In den vorher angegebenen Beziehungen ist ihre Zenerspannung jeweils zu dem Wert 3Up zu addieren. Der Einfluß der Widerstände R 5 und R 6 ist vernachlässigbar.
• F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Schutzschaltung einseitig von der Laststrecke abgetrennt wird, wenn diese durch das Steuersignal E mit dem. logischen Wert »O« gesperrt ist Damit wird erreicht, daß unter dieser Voraussetzung der vorher erwähnte Fehlstrom (nahezuvollständing) verschwindet.
• Zur Abtrennung der Schutzschaltung ist ein zusätzlicher Schalttransistor TS vorgesehen, der wie der Schalttransistor T1 durch einen selbstleitenden N-Kanal-Feldeffekttransiseor realisiert ist. Die DurcMaßstrecke des Schalttransistors T5 liegt zwischen dem Anschluß B für das Lastpotential Vt und der Brückenanordnung in der Schutzschaltung S. Zur Steuerung des Schalttransistors T5 dient ein weiterer npn-Transistor T6, dessen Basis über einen Vorwider stand R 7 mit dem Kollektor des durch das Steuersignal E unmittelbar gesteuerten pnp-Transistors T2 verbunden ist. Eine zusätzliche Diode D6 zwischen dem Kollektor des Transistors T2 und der Basis des Transistors T3 dient zur Entkopplung der Transistoren T2 und T6 Damit -wird ein oszillierendes Schaleverhal- ten beim Ansprechen der Schutzschaltung vermieden.
• Die Spannungsteilung aus dem Vorwiderstand R 7 und dem parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors T6 liegenden Widerstand K8 gleicht den durch die Diode D6 erzeugten Spannungsabfall wenigstens annähernd aus Die Widerstände R 9 und R wo haben für den Schltransistor T5 die gleiche Funktion wie die Widerstände R3 und R 6 für den Schalttransistor T1.
• Zusammenfassung In Pffifautomaten zur Prüfung elektronischer Baugruppen werden an alle Signalanschlußpunkte Einrichtungen zum wahlweisen Verbinden mit einem Lastpotential über einen Lastwiderstand- angeschlossen. Das Anschalten des Lastwiderstandes erfolgt durch einen Feldefickttransistor, der durch ein Steuersignal gesteuert wir(L Um eine Überlastung des Lastwiderstands und des Feldeffekttransistors bei einem Defekt des Prüfings zu vermeiden, ist eine Schutzschaltung vorgesehen (Fi g. 1)

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zum durch ein Steuersignal steuerbaren Verbinden eines Anschlußpunktes über einen Lastwiderstand mit einem Lastpotential, dessen Spannung gegen das für das Eingangssignal maßgebliche Bezugspotential nach Polarität und Ilöhe bis zu einem Maximalwert frei wählbar ist, mit einem Schalttransistor, dadurch gekentlzeichnet, daß der Schalttransistor (T1) als selbstleitender Feldeffekttransistor ausgebildet ist, daß das Eingangssignal an der. Basis eines ersten pnp-Transistors (T2) anliegt, dessen Emitter über einen Emitterwiderstand (R 1) mit einem Referenzpotential (VR) und dessen Kollektor über einen Kollektorwiderstand (R 2) mit einem Hilfspotential (VH) verbunden ist, daß das Referenzpotential (VR) derart zwischen den beiden Signalpegeln des Steuersignals liegt, daß der erste Transistor (T2) durch das Eingangssignal (VE) gesperrt bzw. leitend gesteuert werden kann, daß das Hilfspotential (VH) gegen das Potential der Lastspannungsquelle (VL) und gegen das Referenzpotential (VR) eine negative Spannung von mindestens einigen Volt (ca. 8 Volt) aufweist, daß an dem Hilfspotential (VH)der Emitter eines npn-Transistors (T3) anliegt, dessen Basis mit - dem Kollektor des ersten npn-Transistors (T2) und dessen Kollektor mit der Stcuerelektrode des Schalttransistors (T1) und über einen Widerstand (R 3) mit dem Lastpotential (-VL) verbunden ist, daß parallel zu der Serienschaltung aus Lastwiderstand (RL) und Schalttransistor (T1) eine Graetz-Brükkenschaltung aus vier Dioden (D 1D 4). angel schlossen ist, in deren Diagonalzweig die Basis-Emitter-Strecke eines zweiten pnp-Transistors (T4) in Serie mit einem Emillerwiderstand (R 4) liegt und daß der Kollektor des zweiten pnp-Transistors (T4) mit der Basis des npn-Transistors (T3) verbunden ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektor des npn-Transistors (T3) und der Steuerelektrode des Schalttransistors (T t) ein Schutzwiderstand (R 6) eingefügt ist.
3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Graetz-Brückenschaltung (D t-D4) mit den Endpunkten der Serienschaltung aus Lastwiderstand (RL) und Schalttransistor (T1) über einen Vorwiderstand (R 5) verbunden ist
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu der Basis-Emitter-Strecke des zweiten pnp-Transistors (T4) und seinem Emitterwiderstand (R 4) eine Zenerdiode (D 5) liegt.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschluß für das Lastpotential (VL) und der Graetz-Brückenschaltung ein weiterer unipolarer, selbstleitender Schalttransistor (T5) eingefügt ist, dessen Steuerelektrode und Senkenelektrode über getrennte Widerstände (R 9 bzw. R tO) mit dem Kollektor eines zweiten npn-Transistors (T6) verbunden sind, daß der Emitter des zweiten npn-Transistors (T6) am Hilfspotential (VH) liegt, daß zwischen dem Kollektor des ersten pnp-Transistors (T2) und dem Emitter des zweiten npn-Transistors (T6) zwei in Serie geschaltete Widerstände (R 7, R 8) angeordnet sind, deren gegenseitiger Verbindungspunkt mit der Basis des zweiten npn-Transistors verbunden ist und daß zwischen dem Kollektor des ersten tnp-Transistors (T2) und der Basis des ersten npn-Transistors (T3) eine Diode (D 6) in Durchlaßrichtung eingefügt ist Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

   Bei der Funktionsprüfung von Baugruppen mit logischen Schaltnetzen oder Schaltwerken müssen die Signalausgänge im allgemeinen über Lastwiderstände gegen ein - zumeist veränderbares - Lastpotential belastet bzw. abgeschlossen werden. Nun ist bei solchen Baugruppen gewöhnlich nur ein Teil der möglichen Signalanschlußpunkte den Signaleingängen und Signalausgängen zugeordnet Bei unterschiedlichen Baugruppen ist diese Verteilung ebenfalls sehr verschieden. Zur Prüfung solcher Baugruppen, insbesondere in Prüfautomaten, wird daher für jeden Signalanschlußpunkt (mindestens) ein Lastwiderstand vorgesehen, der gemäß den jeweiligen Erfordernissen an das Lastpotential angeschaltet wird. Bei den bisher bekannten Prüfautomaten geschieht das mit Hilfe von Relais.

   Nachteilig daran ist jedoch die-begrenzte Lebensdauer, die hohen Schaltzeiten und das Prellen der Relaiskontakte. Nicht selten werden auch die an den Ausgängen defekter Schaltungen liegenden Lastwiderstände und diese Schaltungen selbst durch Überlastung zerstört.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mechanische Kontakte nicht erforderlich sind und daß eine Überlastung von Bauelementen dieser Einrichtung, insbesondere bei einem Defekt des Prüflings, zuverlässig vermieden wird. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit Hilfe der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

   Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt darin: Fig. 1 das Prinzipschaltbild der Einrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Spannungs-Strom-Kennlinie und F i g. 3 bis 5 Ausführungsbeispiele.

   Der Anschlußpunkt A in dem Prinzpschaltbild nach Fig. 1 ist im Betrieb mit einem der möglichen Signalanschlußpunkte für eine Vielzahl von verschiedenartigen Prüflingen verbunden. Ist bei einem bestimmten Prüfling der betreffende Signalanschlußpunkt ein Signaleingang, dann soll gewöhnlich eine zusätzliche Belastung durch den Lastwiderstand RL nicht erfolgen.

   Der Schalttransistor T1 wird daher gesperrt, so daß der Lastwiderstand RL vom Lastpotential VL getrennt ist.

   Wenn dagegen der Signalanschlußpunkt ein Signalausgang ist, dann wird es zumeist erforderlich sein, daß der Lastwiderstand RL wirksam wird. Das geschieht, indem der Lastwiderstand RL durch den nunmehr leitend gesteuerten Schalttransistor T 1 mit dem Anschlußpunkt B, der das Lastpotential VL füh;t, verbunden wird.