DE2854000A1

DE2854000A1 - Schaltungsanordnung fuer eine schaltbare doppelkonstantspannungsquelle

Info

Publication number: DE2854000A1
Application number: DE19782854000
Authority: DE
Inventors: Peter Peschke
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1978-12-14
Publication date: 1980-06-19
Also published as: DE2854000C2

Description

Schaltungsanordnung für eine schaltbare Doppelkonstant-
sparnungsquelle Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft eine Doppelkonstantspannungsquelle vor allem für Lichtsender zur Erzeugung zweier, gegenüber Veränderungen von Versorgungsspannung und Temperatur möglichst unabhängiger Konstantspannungen. Dabei bezieht sich die eine Konstantspannungsquelle auf das positive und die andere Konstantspannungsquelle auf das negative Potential der Versorgungsspannung UI.
Einzelkonstantspannungsquellen lassen sich in an sich bekannter Weise, wie in Fig. 1 dargestellt, durch Versorgung einer Zenerdiode D72 mit dem konstanten Strom iK realisieren. Der konstante Strom wird ebenfalls in bekannter Weise durch einen Transistor T1 mit einem Widerstand RE1 im Emitterkreis erzeugt, dessen Basisvorspannung an der Reihenschaltung einer Zenerdiode Dz1 und eines Widerstands RE2 abgegriffen wird.
Zweck: Bei der Verwendung mehrerer Konstantspannungsquellen vor allem für Lichtsender ergibt sich oft die Notwendigkeit, eine davon auf das untere und die andere auf das obere Potential der Versorgungsspannung zu beziehen, ohne den Schaltungsaufwand wesentlich zu erhöhen. In. vielen Anwendungsfällen muß es möglich sein, beide Spannungsquellen gleichzeitig mit der Versorgungsspannung einzuschalten oder erst zu einem spateren Zeitpunkt gleichzeitig ein- oder auszuschalten. Zweck der Erfindung ist es, eine an sich bekannte Konstantspannungsquelle so abzuwandeln, daß sie diesen Forderungen genügt,und zusätzlich eine wesentlich geringere Abhängigkeit von Veränderungen von Versorgungsspannung und Temperatur sicherzustellen.
Stand der Technik: Es sind unterschiedliche Arten von Konstantspannungsquellen bekannt, wobei zumeist eine Zenerdiode mit einer mehr oder minder guten Stromquelle in Reihe geschaltet wird. Die Stromquellen werden entweder mit Transistoren und Zenerdioden oder mit Feldeffekttransistoren realisiert (Tietze-Schenk "Haltleiterschaltungstechnik", Springer-Verlag, 4. Aufl., 1978, Seiten 53, 87, 384).
Kritik des Standes der Technik: Benötigt man zwei Konstantspannungsqusllen, eine bezogen auf den Fußpunkt der Versorgungsspannung'und eine bezogen auf das obere Niveau der VersorgungsspannungU' so verdoppelt sich der Aufwand, ohne daß die Spannungskonstanz und die Temperaturabhängigkeit verbessert werden.
Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zwei Konstantspannungen für Lichtsender mit weniger als dem doppelten Aufwand einer Konstantspannungsquelle zu erzeugen, wobei sich die eine Konstantspannung auf das untere und die andere Konstantspannung Us auf das obere Potential der Versorgungsspannung bezieht, bei 1, größerer Unabhängigkeit von der VersorgungsspannungU'eine höhere Konstanz der Einzelspannungen zu erreichen und zu beliebigen Zeiten gleichzeitig ein- oder ausschaltbar sind.
Lösung: Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer an sich bekannten Konstantspannungsquelle - wie im Oberbegriff angegeben - ein zu T1 komplementären Transistor T2 mit seiner Emitter-Kollektorstrecke in die Reihenschaltung von RE2 und DZI zwischen RE2 und Dz1 eingefügt wird. Seine Basisvorspannunsg wird direkt an der Anode von D Z2 abgegriffen und mit seinem Kollektor s Strom in Dz1 eingeprägt. Dadurch entstehen zwei ineinandergeschaltete Konstantspannungsquellen mit Speicherwirkung (Fig. 2); die sich in ihrer stabilisierenden Wirkung gegenseitig unterstützen. Jeweils ein vorstabilisierter Kollektorzweig dient als Konstantstromquelle für die Zenerdiode an seinem Kollektor, sofern nur die Summe der Zenerspannung Um1 + Uz2 kleiner ist als die Versorgttngspannung UD.
Weitere Ausgesta7tung der Erfindung: Durch Kurzschließen einer Zenerdiode DZ1 oder D Z2 der in Fig. 2 dargestellten Doppelkonstantspannungsquellen ist es möglich, beide Spannungsquellen gleichzeitig auszuschalten. Durch kurzzeitige Stromeinprägung in eine der Zenerdioden können die vorher ausgeschalteten Spannungen gleichzeitig wieder eingeschaltet werden.
Dazu genügt es, eine Zenerdiode über die Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors Tz1 in Fig. 4 oder TT1 in Fig. 5 oder über einen geeigneten Schalter kurzzeitig kurzzuschließen bzw. den begrenzten Strom einer Kollektorstrecke eines Transistors Tz2 in Fig. 4 oder TT2 in Fig. 5 oder eines anderen geeigneten Schalters in eine Zenerdiode einzuprägen.
Durch diese Erweiterung entsteht ein Speicherelement mit größerer Hysterese und logischen Signalen, die auf das obere bzw. untere Potential der Versorgungsspannung bezogen sind und deren Amplitude durch die zugeordneten Zenerdioden festlegbar sind.
Erzielbare Vorteile: Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit geringerem Aufwand gegenüber zwei getrennten Konstantspannungsquellen zwei Konstantspannungsquellen. realisierbar sind, die gegenüber Temperatur- und Versorgungsspannungsänderung wesentlich unempfindlicher sind als herkömmliche Konstantspannungsquellen. Disse Doppelkonstantspannungsquelle kann mit zwei zusätzlichen Transistoren zu einem logischen Schaltelement erweitert werden. Sie ist mit normalen TTL-Signalen ansteuerbar und kann als schaltbarer Potentialwandler für Pegelanpassungen verwendet werden.
Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele: Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im~folgenden näher beschrieben.
Fig. 5 zeigt eine Erweiterung der in Fig. 2 dargestellten und in "Anwendungsgebiet" und "Lösung" bereits hinreichend beschriebenen Doppelkonstantspannungsquelle. Ein negativer Impulsrat Emitter eines Transistors TT1, dessen Basis über einen Widerstand RB1 mit der positiven Seite der Versorgungsspannung UO und dessen Kollektor mit der Kathode der Zenerdiode Dz1 verbunden ist, können zunächst die Zenerdiode Dz1 und anschließend die Zenerdiode Dz2 stromlos gemacht und damit der Haltekreis aufgetrennt werden. über den Emitter eines Transistors TT2, dessen Basis über sinen Widerstand RB2 mit der positiven Seite der Versorgungespannung und dessen Kollektor mit der Anode der Zenerdiode Dz2 verbunden ist, kann in die vorher stromlose Zenerdiode Dz2 ein Strom eingeprägt werden. Dadurch fließt auch durch die Zenerdiode Dzi ein Strom, der durch bestimmt ist. Die dadurch entstehende Zenerspannung U erzeugt einen zusätzlichen Strom durch die Zenerdiode Dz2, der durch bestimmt ist. Dieser zusätzliche Strom ersetzt den Ansteuerstrom über TT2 und schließt den Haltekreis.
Fig. 6 zeigt eine Erweiterung der Doppelkonstantspannungsquelle zu einer Konstantstromquelle. Dazu wird die Basis eines PNP-Transistors TD entweder mit dem Emitter von T2 oder mit der Anode von Dz2 verbunden. Ein Widerstand RED zwischen Emitter von vonU.
TD und dem positiven Potential bestimmt im ersten Fall den am Kollektor von TD zur Verfügung stehenden Strom zu und! im zweiten Fall zu In Fig. 7 ist die Anode einer Luminiszenzdiode LED einer Glasfaserübertragungsstrecke mit dem Kollektor von TD und die Kathode der LED mit dem Fußpunkt von UD verbunden. Der LED wird ein konstanter Strom der Größe eingeprägt. Ein weiterer Transistor Tsp, dessen Emitter-Kollektorstrecke der Kathoden-Anodenstrecke der LED parallel geschaltet ist, kann bei einer positiven Ansteurung an seiner Basis den Strom iED durch die LED übernehmen. Mit dieser Schaltungsanordnung läßt sich eine schnelle, schaltbare Konstantstromansteuerung für Luminiszenzdioden realisieren, wobei iED nahezu unabhängig von Veränderungen der Temperatur und der Versorgungspannung UD ist.

Claims

Hauptanspruch: 1. Schaltungsanordung für eine schaltbare Doppelkonstantspannungsquelle zur Erzeugung zweier gegenüber über der Versorgungsspannung unabhängiger Konstantspannungen, wobei sich die eine Konstantspannung auf das untere und die andere Konstantspannung auf das obere Potential der Versorgungsspannung bezieht, wobei entweder die Konstantspannungen gleichzeitig mit der Versorgungsspannung vorhanden sein und/oder zu einem späteren Zeitpunkt gleichzeitig ein- oder ausgeschaltet werden sollen, mit einer an sich bekannten Konstantspannungsquelle aus einem Transistor T1 mit einem Wiederstand RE1 im Emitterkreis, einer Reihenschaltung aus einer Zenerdiode Dz1 und einem Widerstand R E2 zur Erzeugung der Basisvorspannung und einer Zenerdiode Dzz im Kollektorzweig von T1 (Fig. 1) dadurch gekennzeichnet, daß ein zu T1 komplementärer Transistor T2 mit seiner Emitter-Kollektorstrecke in die Reihenschaltung von RE2 und DZ1 eingefügt wird, seine Basisvorspannung direkt an der Anode von DZ2 abgreift, mit seinem Kollektor eine Stromeinprägung in fl bewirkt und daß dadurch zwei ineinandergeschaltete Konstantsapnnungsquellen mit Speicherwirkung entstehen (Fig. 2), die sich in ihrer stabilisierenden Wirkung gegenseitig unterstützen, wobei jeweils ein vorstabilisierter Kollektorzweig als Konstantstromquelle für die Zenerdiode an seinem Kollektor dient, sofern nur die Summe der Zenerspannungen UZ1 + UZ2 kleiner ist als die Versorgungsspannung UO.
2. Doppelkonstantspannungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein hochohmiger Widerstand RH von der Kathode der Zenerdidde DZ1 gegen die positive Seite von UO oder von der Anode der Zenerdiode Dz2 gegen die negative Seite von UO jeweils beim Einschalten der Versorgungstspannung UO einen geringen Vorstrom durch eine der beiden Zenerdioden fließen läßt (Fig. 3).
3. Doppelkonstantspannungsquelle nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturabhängigkeit der Basis-Emitterstrecken von T1 und T2 nahezu durch die Temperaturabhängigkeit der Zenerdioden D21 und Dz2 ausgeglichen wird.
4. Doppelkonstantspannungsquelle nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen Haltekreis darstellt, der durch Kurzschließen der Zenerdioden Dzi oder Dz2 aufgetrennt werden kann.
5. Doppelkonstantspannungsquelle nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß diess Schaltungsanordnung durch Parallelschalten der Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors Tzi zur Kathoden-Anodenstrecke der Zenerdiode DZ1 und durch Beschalten der Zenerdiode Dz2 mit der Reihenschaltung der Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors Tz2 und eines Widerstandes RE3 gegen den Fußpunkt der Versorgungsspannung UO zu einem lösch- und setzbaren RS-Flipflop erweitert werden kann (Fig. 4).
6. Doppelkonstantspannungsquelle nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der Eingangsschaltung von TTL-Schaltkreisen durch Verbinden des Kollektors eines Transistors TT1 mit der Kathode der Zenerdiode Dzl, Verbinden der Basis von TT1 über einen Widerstand RBI mit der positiven Seite der Versorgungsspannung UD und Verbinden des Kollektors eines Transistors TT2 mit der Anode der Zenerdiode DZ2, Verbinden der Basis von TT2 über einen Widerstand R B2 mit der positiven Seite von UO, ein dem Anspruch 5 äquivalentes lösch- undsetzbares RS-Flipflop gebildet werden kann (Fig. 5).
7. Soppelkonstantspannungsquelle nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verbinden der Basis eines Transistors TD mit der Anode von Dz2 und Anschluß eines Emitterwiderstandes RED an die positive Seite der Versorgungsspannung von Un eine Konstantstromquelle gebildet werden kann, deren Stromhöhe durch bestimmt ist (Fig. 6).
8. Doppelkonstantspannungsquelle nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle nach Anspruch 6 zur Ansteuerung einer Luminiszenzdiode LED einer Glasfaserübertragungsstrecke geeignet ist und daß der konstante Strom durch eine zur LED parallelgeschaltete leitende Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors Tsp übernommen werden kann (Fig. 7).