DE2927264B1 - Schaltungsanordnung mit mindestens einer durchzuschaltenden Versorgungsspannungsquelle - Google Patents

Description

• Der vorliegenden Erfindung, welche sich auf eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bezieht, liegt die Aufgabe zugrunde, die durch die Übergangswiderstände der Schalter im geschlossenen Zustand sich ergebenden störenden Einflüsse auf den Laststrom möglichst weitgehend zu vermeiden. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß an den Ausgang eine zu prüfende Schaltung angeschlossen ist, welche niederohmig an die als Prüfspannung dienende Ausgangsspannung angelegt werden soll, und daß die durch den Schalter fließenden Lastströme in den Pufferschaltungen an zwei Widerständen gemessen und daraus Steuersignale abgeleitet werden, die die Ausgangsspannung so ändern, daß die lastabhängigen Spannungsabfälle an dem Schalter kompensiert werden.
• Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang eine zu prüfende Schaltung angeschlossen ist, welche niederohmig an die als Prüfspannung dienende Ausgangsspannung angelegt werden soll und daß die Ausgangsspannung mit einem hochohmigen Impedanzwandler abgegriffen und zwei getakteten Differenzverstärkern zugeführt wird, deren ausgangsseitige Regelspannungen Änderungen der Pufferausgangsspannungen verursachen, dergestalt, daß lastabhängige Spannungsabfälle an dem Schalter am Ausgang ausgeregelt werden.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Prüf-Schaltung zur Erläuterung der Problematik der Übergangswiderstände, F i g. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig.3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
• In F i g. 1 ist eine erste Spannungsquelle (Konstantspannungsquelle) QU1 vorgesehen, deren Ausgangsspannung U1 einer Pufferschaltung PF1 zugeführt wird. Diese Pufferschaltung enthält mindestens eine Verstärkerstufe (Verstärkungsfaktor V1), welche mit zwei Betriebsspannungen + UB und - UB beaufschlagt wird. Der Ausgang dieser Pufferschaltung PF1 ist zu einem Schalter S1 geführt, der in geschlossenem Zustand die Ausgangsspannung U 11 = U 1 V 1 auf die Ausgangsklemme AK durchschaltet und einen dort angeschlossenen digitalen Prüfling PR (z. B. eine logische Schaltung) speist. Die Spannung an der Ausgangsklemme AK der Schaltung ist mit U5 bezeichnet.
• Die Durchschaltung einer zweiten Spannung U2, welche von einer Spannungsquelle QU2 geliefert wird, erfolgt in analoger Weise mittels einer weiteren Pufferschaltung PF2 (Betriebsspannungen ebenfalls + UB, - UB, Verstärkungsfaktor V2), wobei die so erzeugte Spannung U22= U2 V2 über einen zweiten Schalter S2 zum Ausgang AK und damit zum Prüfling PR gelangt. Die Steuerung der Schalter S1 und S2 erfolgt so, daß stets nur einer der Schalter geschlossen, der andere aber geöffnet ist, so daß nur eine der Spannungen U11 oder U22 auf den Ausgang AK gelangt. Zur Betätigung der beiden Schalter S1 und S2 ist eine Schaltlogik SLG vorgesehen, deren Ansteuerung über die Klemme AS erfolgt. Je nach dem logischen Zustand an der Klemme AS, d h. je nachdem ob die dortige Spannung U3 gleich logisch 1 oder U3 gleich logisch 0 ist, wird einer der Schalter S1 oder S2 geschlossen. Die Zuordnung kann beispielsweise so getroffen sein, daß bei U3 = I der Schalter S1 geschlossen wird und bei U3=0 dcr Schalter S2. Die Schaltlogik SLG hat einen zweiten Eingang EN, an den eine Spannung U4 angelegt werden kann. Diese »Enable«-Spannung U4 hat stets, d. h. unabhängig vom logischen Zustand des Ansteuersignals U3 an der Klemme AS zur Folge, daß beide Schalter S1 und S2 geöffnet sind. Hierdurch ergibt sich ein hochohmiger Zustand des Ausgangs AK, weil in diesem Fall mit Sicherheit beide Spannungsquellen QU 1 und QU2 nicht an den Prüfling PR angeschlossen sind. Dagegen ist bei Durchschaltung einer der Spannungsquellen QU1 und QU2 d. h. bei geschlossenem Schalter S1 oder S2 die jeweilige Spannung Ull oder U22 schnell, niederohmig und außerdem weitgehend offsetfrei mit dem Prüfling PR verbunden. Auf diese Weise läßt sich mit der dargestellten Schaltungsanordnung ein Betrieb des Prüflings in drei verschiedenen Spannungszuständen (niederohmig: US Ull oder Ur= U22 oder hochohmig, d. h. beide Schalter S1 und S2 geöffnet) realisieren. Die Verstärkungsfaktoren V1 und V2 der beiden Pufferschaltungen PF 1 und PF2 werden so gewählt, daß sich mit den Eingangsspannungen U Iund U2 der gewünschte Hub der Ausgangsspannung US ergibt.
• Die Ausgänge der Pufferschaltung PF1 und PF2 sind niederohmig in allen vier Quadranten des U-l-Feldes, außerdem impulsfest und strombegrenzt. Sie bieten eine Kurzschlußfestigkeit gegen Spannungen im Bereich von - UB bis + UB beim Prüfling PR. Der Überlastungsschutz des Ausgangs AK ist durch die schützenden Pufferschaltungen PF 1 und PF2 gewährleistet. Die Schalter S1 und S2 sollen niederohmig und kapazitätsarm ausgelegt sein und das niederohmige offsetarme Durchschalten des Ausgangs auf die Signalleitungen ermöglichen.
• Da jedoch die Übergangswiderstände der Schalter S1 und S2 vielfach nicht vernachlässigbar sind, treten dort Spannungsabfälle d UL 1,d UL 2 auf, die störend in Erscheinung treten, vor allem dann, wenn die Lastwiderstände, d. h. die Prüflinge unterschiedlich sind.
• Die Pufferschaltungen PF1 und PF2 lassen sich so auslegen, daß die durch die Übergangswiderstände der Schalter S1 bzw. S2 auftretenden Schwierigkeiten beseitigt werden können. Wie nochmals in F i g. 2 dargestellt, ist bei geschlossenem Schalter S1 infolge des nicht mehr zu vernachlässigenden Übergangswiderstandes ein Spannungsabfall A UL 1 vorhanden, der sich auch an der Ausgangsklemme AK und damit am Prüfling PR bemerkbar macht. Die Pufferschaltung PF 1 selbst wird nun so ausgelegt, daß sie an ihrem Ausgang nicht nur die Spannung U 11 = U 1 V1 abgibt, sondern eine entsprechend vorkompensierte Spannung U11*=U1 V1+AUL1. Damit ergibt sich dann an der Ausgangsklemme AK und damit am Prüfling PR eine Prüfspannung U5 von genau der gewünschten Größe U11 = U1 V1.
• Der Schaltungsaufbau der Pufferschaltung PF1 ist hierzu im einzelnen so gewählt, daß ein Operationsverstärker OV1 über einen ohmschen Widerstand R3 an seinem Plus-Eingang mit der Spannung U 1 beaufschlagt wird. Der Minuseingang des Operationsverstärkers OV1 ist über einen ohmschen Widerstand R 1 mit Masse verbunden, während gleichzeitig eine Überbrükkung mittels eines ohmschen Widerstandes R 2 zum Ausgang des Operationsverstärkers hergestellt ist. Die Versorgungsspannung + UB ist über einen ohmschen Widerstand ROM 1 an den Anschluß für die positive Betriebsspannung des Operationsverstärkers OV1 gelegt, während vor dem ohmschen Widerstand RM 1 über einen ohmschen Widerstand R 4 der Emitter eines Transistors TS 1 angesteuert wird, dessen Basis mit dem anderen Anschluß des ohmschen Widerstandes RM 1 in Verbindung steht Der Kollektor des Transistors TS 1, bei dem ein Strom IM 1 fließt, ist an den Plus-Eingang des Operationsverstärkers OFI angeschlossen. Der Spannungsabfall am Widerstand RM1ist mit UM1 bezeichnet.
• In analoger Weise ist über einen ohmschen Widerstand R 5 der Emitter eines zweiten Transistors T52 mit der Versorgungsspannung - UB verbunden, wobei die Basis am Eingang für die negative Betriebsspannung des Operationsverstärkers OV1 liegt. Zwischen dem Anschluß - UB und der Basis des Transistors TS2 ist ein ohmscher Serienwiderstand RM2 vorgesehen. An diesem ohmschen Serienwiderstand RM2 tritt ein Spannungsabfall UM2 auf und es fließt ein Strom IM2 zum Plus-Eingang des Verstärkers OV1.
• Es handelt sich bei den beiden Transistorschaltungen um Konstantstromquellen, welche durch die an den ohmschen Widerständen ROM 1 und RM2 abfallenden Spannungen UM 1 bzw. UM2 gesteuert werden. Im einzelnen erfolgt dieser Steuervorgang so, daß die Lastströme IL 1 bzw. IL 2, welche über den Schalter S1 bzw. 52 fließen, durch den Spannungsabfall UM 1 bzw.
• UM2 am Widerstand RM 1 bzw. UM2 gemessen werden und daraus Strom-Steuersignale IM 1 bzw. IM2 mittels der Transistoren TS1 und TS2 abgeleitet werden. IM 1 und IM2 setzen sich zusammen aus UM1=lL1+101, IM2=IL1+102, wobei 101 und 102 die Betriebsruheströme von OV1 sind. Es soll gelten: IO1<1L1, 102<1L1; also IM12:IL1; IM2# - IL1.
• Diese Ströme IM 1 und 1M2 verändern die Spannung U 11 am Ausgang des Operationsverstärkers OVI so, daß ein neuer Spannungswert U 11 * =U1 VV1 +AUL 1entsteht, also eine Spannung, welche nach dem erfolgten Spannungsabfall bei geschlossenem Schalter S1 an der Ausgangsklemme AK die gewünschte Größe Ull = U1 V1 aufweist.
• Diese Kompensation des Spannungsabfalls bei geschlossenem Schalter S1 erfolgt selbsttätig, d. h. auch bei unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener Prüflinge PR stellt sich automatisch durch unterschiedliche Steuerspannungen UM1 bzw. UM2 bei den gesteuerten Stromquellen innerhalb der Pufferschaltung PF1 der gewünschte kompensierte Wert von U11* ein, welcher den Spannungsabfall # UL 1 bei geschlossenem Schalter S1 kompensiert. Vorteilhafterweise werden RM 1 und RM2 bei mittlerem Laststrom IL 1 auf minimale Abweichung von #11 zu U1 abgeglichen.
• In gleicher Weise wie bei der Pufferschaltung PF1 dargestellt, wird auch die Pufferschaltung PF2 mit einer entsprechenden Kompensationseinrichtung für den Spannungsabfall bei geschlossenem Schalter S2 versehen, so daß auch dort trotz eines Spannungsabfalls j UL 2 am Schalter 52 die Spannung U22* = U2 - V2 +AUL 2 beträgt und am Ausgang AK genau die Spannung U22= U2 V2auftritt.
• Eine weitere Art der Kompensation der durch die Übergangswiderstände an den Schaltern S1 bzw. 52 verursachten Spannungsabfälle # UL 1 bzw. dUL 2 ist in F i g. 3 dargestellt. Hier ist an der Ausgangsklemme AK, d. h. vor dem Anschluß des Prüflings PR ein Impedanzwandler IW abgezweigt, der die Ausgangsspannung U5 den Plus-Eingängen zweier Differenzverstärker D1 bzw. D 2 zuführt. Die Minus-Eingänge dieser Differenzverstärker D1 und D2 sind an die Ausgänge der Pufferschaltungen PF1 bzw. PF2 angeschlossen. Damit tritt zwischen den jeweiligen Minus-Eingängen und den jeweiligen Plus-Eingängen an den Differenzverstärkern D 1 und D 2 genau ein Spannungsabfall auf, welcher der Größe von dUL 1 (bei D 1) bzw. d UL 2 (bei D 2) entspricht. Die am Ausgang der Differenzverstärker D 1 bzw. D 2 erhaltenen Steuerspannungen UR 1 bzw. UR 2 werden über ohmsche Serienwiderstände R 6 bzw. R 7 an die Minus-Eingänge der Operationsverstärker OV12 (bei der Pufferschaltung PF1) bzw. OV22 (bei der Pufferschaltung PF2) angelegt Die Größe der Widerstände R 6 und R 7 bestimmt die Schleifenverstärkung der Regeleinrichtung. An den Operationsverstärkern OV12 bzw. OV22 sind weiterhin zwischen Minus-Eingang und Masse ohmsche Widerstände R 8 bzw. R 10 vorgesehen und darüber hinaus Überbrückungswiderstände zwischen dem Minus-Eingang und dem Ausgang R 9 bzw. R 11 vorhanden Durch die Regelschaltung, welche den Impedanzwandler 1W die Differenzverstärker D 1 und D 2 und die ohmschen Widerstände R6 und R7 enthält, ist sichergestellt, daß am Ausgang der Pufferschaltungen PF1 und PF2 die Spannungen U11*=U1.V1+AUL1. V1+#UL1 bzw. U22*=U2.V2+A UL 2 vorhanden sind und damit an der Ausgangsklemme AK die Spannungen U11 und U22 in der gewünschten richtigen Größe auftreten.
• Die Schalter S1 und S2 können vorteilhaft als Feldeffekttransistoren ausgebildet sein.
• In manchen Fällen ist es zweckmäßig, hierfür bipolare, in die Sättigung gesteuerte Transistoren vorzusehen.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung, bei der mittels einer mindestens einen Schalter enthaltenden und durch eine Schaltlogik gesteuerten Schaltstufe mindestens eine Versorgungsspannungsquelle auf einen Ausgang (Lastwiderstand) durchgeschaltet wird, so daß an dem Ausgang je nach Schalterstellung mindestens zwei mögliche Spannungszustände auftreten können, wobei zwischen der Versorgungsspannungsquelle und dem Schalter jeweils eine niederohmige impulsfeste Pufferschaltung eingefügt ist, welche für die Versorgungsspannungsquelle als Überlastschutzdient, dadurch gekennzeichn e t, daß an den Ausgang (AK) eine zu prüfende Schaltung (PR) angeschlossen ist, welche niederohmig an die als Prüfspannung dienende Ausgangsspannung (U5) angelegt werden soll, und daß die durch den Schalter (S 1, S2) fließenden Lastströme in den Pufferschaltungen (PF 1, PF2) an zwei Widerständen (RM 1, RM2 in Fi g. 2) gemessen und daraus Steuersignale (IM 1, IM2)abgeleitet werden, die die Ausgangsspannung (U11, U22) so ändern, daß die lastabhängigen Spannungsabfälle (A UL 1, A UL 2) an dem Schalter (S1, S2) kompensiert werden.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschaltung (PF1, PF2) als einen Operationsverstärker enthaltende Konstantstromquelle ausgebildet ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschaltung (PF 1, PF2) mindestens einen Transistor (TS1, TS2) aufweist, der über die an den ohmschen Widerständen (RM 1, RM2) abfallenden Spannungen (UM 1, UM2) gesteuert wird, welche dem zum Ausgang (AK) fließenden Laststrom (IL 1, IL 2) proportional sind.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ohmschen Widerstände (RM 1, RM2) so gewählt sind, daß bei einem mittleren Laststrom (IL 1, IL 2) eine minimale Abweichung der Ausgangsspannung auftritt.
5. 5. Schaltungsanordnung, nach Anspruch 1 einen Schalter enthaltenden und durch eine Schaltlogik gesteuerten Schaltstufe mindestens eine Versorgungsspannungsquelle auf einen Ausgang (Lastwiderstand) durch geschaltet wird, so daß an dem Ausgang je nach Schalterstellung mindestens zwei mögliche Spannungszustände auftreten können, wobei zwischen der Versorgungsspannungsquelle und dem Schalter jeweils eine niederohmige impulsfeste Pufferschaltung eingefügt ist, welche für die Versorgungsspannungsquellen als Überlastschutz dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung (U5) mit einem hochohmigen Impeda,nzwandler (1W)abgegriffen und zwei getakteten Differenzverstärkern (D 1, D 2) zugeführt wird, deren ausgangsseitige Regelspannungen (UR 1, UR 2) Änderungen der Pufferausgangsspannungen verursachen, dergestalt, daß lastabhängige Spannungsabfälle an dem Schalter (S1, 52) am Ausgang (AK) ausgeregelt werden.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschaltung als eine einen Operationsverstärker (OVl2) enthaltende Konstantstromquelle ausgebildet ist.
7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei verschiedene Spannungen (U1bzw.

   U2) über zwei abwechselnd betätigbare Schalter (S 1, S2) auf den gemeinsamen Ausgang (AK) durchschaltbar sind.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, bei der mittels einer mindestens einen Schalter enthaltenden und durch eine Schaltlogik gesteuerten Schaltstufe mindestens eine Versorgungsspannungsquelle auf einen Ausgang (Lastwiderstand) durchgeschaltet wird, so daß an dem Ausgang je nach Schalterstellung mindestens zwei mögliche Spannungszustände auftreten können, wobei zwischen der Versorgungsspannungsquelle und dem Schalter jeweils eine niederohmige impuisfeste Pufferschaltung eingefügt ist, welche für die Versorgungsspannungsquellen als Überiastschutz dient Aus der DE-OS 25 34026 ist eine Einrichtung zum gesteuerten Schalten von Signalen bekannt, bei der eine Impulssteuereinrichtung rechteckförmige Steuerimpulse an zwei Steuertransformatoren abgibt. Mit der Sekundärseite dieser Steuertransformatoren ist je ein erster Transistor verbunden, welcher als Schalttransi- -stor arbeitet. Darüber hinaus ist jedem dieser ersten Schalttransistoren ein weiterer Transistor nachgeschaltet, von denen einer mit dem Kollektor an die positive Klemme einer ersten Versorgungsspannungsquelle und der andere mit dem Emitter an die negative Klemme einer zweiten Versorgungsspannungsquelle angeschlossen ist. Der Emitter bzw. Kollektor der beiden weiteren Transistoren ist zu dem einen Eingang eines Synchronmotors geführt, dessen zweiter Eingang an den Minuspol der ersten Versorgungsspannungsquelle und an den Pluspol der zweiten Versorgungsspannungsquelle angeschlossen ist. Die beiden Transistorpaare bilden jeweils eine Darlington-Schaltung, wobei die geschalteten Transistoren mit Sicherheit in die vollständige Sättigung gesteuert werden. Die Kollektor-Emitterstrecken der beiden weiteren Transistoren sind durch je eine Diode überbrückt, welche die zugehörigen Transistoren vor Überlastung schützen. Die bekannte, als Faksimilesender oder Faksimileempfänger arbeitende Schaltung enthält eine drehbar gelagerte Trommel, die mittels des genannten Synchronmotors über verschiedene Winkelstellungen eine abtastende Bewegung zwischen einem um eine Trommel gelegten Dokument und einem Wandler hervorruft.

   Bei der Anschaltung von Lastwiderständen, insbesondere in Form von Prüflingen, können sich Schwierigkeiten dadurch ergeben, daß die Übergangswiderstände der Schalter nicht mehr vernachlässigbar sind.