DE3016108A1 - VOLTAGE MEASURING - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Spannungsmeßschaltung, insbesondere Batterie-Spannungsmeßschaltung.The invention relates to a voltage measuring circuit, in particular a battery voltage measuring circuit.
Die in jüngster Zeit entwickelten und auf dem Markt eingeführten elektronischen Uhren verwenden als Antriebsquelle eine Primärbatterie. Wenn diese Batterie so weit erschöpft ist, daß ihre Ausgangsspannung unter einen vorbestimmten Spannungspegel absinkt, kann die elektronische Uhr fehlerhaft arbeiten oder stehenbleiben. Zur Vermeidung dieses Zustande ist es notwendig, den Abfall der Batteriespannung auf einen vorbestimmten Pegel festzustellen und zu diesem Zeitpunkt die Batterie durch eine neue Batterie zu ersetzen. Zu diesem Zweck enthält die Schaltung einer üblichen elektronischen Uhr eine beispielsweise in Fig. 1 dargestellte Spannungsmeß- bzw. -prüfschaltung. The electronic timepieces developed recently and put on the market use a primary battery as a power source. If this battery is so depleted that its output voltage drops below a predetermined voltage level, the electronic watch may malfunction or stall. To avoid this condition, it is necessary to determine the drop in the battery voltage to a predetermined level and at this point in time to replace the battery with a new battery. For this purpose, the circuit of a conventional electronic watch contains a voltage measuring or testing circuit shown, for example, in FIG.
Die Spannungsmeßschaltung gemäß Fig. 1 umfaßt einen mit der Plusklemme einer Batterie 4 verbundenen variablen bzw. Regelwiderstand 2 und einen n-Kanal-Feldeffekttransistor (FET) 6, der eine zwischen den Regelwiderstand 2 und die Minusklemme der Batterie 4 eingeschaltete Stromstrecke (current path) und eine mit der Plusklemme der Batterie 4 verbundene Gate-Elektrode aufweist. Weiterhin enthält die-The voltage measuring circuit according to FIG. 1 comprises one with the positive terminal of a battery 4 connected variable or variable resistor 2 and an n-channel field effect transistor (FET) 6, the current path connected between the variable resistor 2 and the negative terminal of the battery 4 (current path) and a gate electrode connected to the positive terminal of the battery 4. Furthermore, this contains
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se Schaltung eine über die Batterie 4 geschaltete Reihenkombination aus Widerständen 8 und 10. Die Spannung V1 an der Verzweigung zwischen dem Regelwiderstand 2 und dem Feldeffekttransistor 6 sowie die Spannung V2 an der Verzweigung zwischen den Widerständen 8 und 10 werden an erste bzw. zweite Eingangsklemme eines Komparators 12 angelegt.This circuit is a series combination connected via the battery 4 from resistors 8 and 10. The voltage V1 at the junction between the variable resistor 2 and the field effect transistor 6 and the voltage V2 at the junction between resistors 8 and 10 are applied to the first and second, respectively Input terminal of a comparator 12 applied.
Wenn die Ausgangsspannung der Batterie 4 gemäß Fig. 2 ausreichend hoch ist, ist die an der Verzweigung zwischen dem Regelwiderstand 2 und dem Feldeffekttransistor 6 gemessene Spannung V1 höher als die Bezugsspannung V2 an der Verzweigung zwischen den Widerständen 8 und 10, so daß der Komparator 12 gemäß Fig. 3 ein Ausgangssignal niedrigen Pegels liefert. Wenn die Ausgangsspannung der Batterie 4 unter eine vorbestimmte Größe abfällt, wird die Meßspannung V1 aufgrund der Verringerung des Widerstands des Feldeffekttransistors 6 kleiner als die Bezugsspannung V2. Infolgedessen liefert der Komparator 12 gemäß Fig. 3 ein Ausgangssignal hohen Pegels, welches den Benutzer davon unterrichtet, daß die Batterie 4 bereits stärker erschöpft ist.If the output voltage of the battery 4 is sufficiently high as shown in FIG. 2, that at the junction between the Variable resistor 2 and the field effect transistor 6 measured voltage V1 higher than the reference voltage V2 at the junction between the resistors 8 and 10, so that the comparator 12 of FIG. 3 has an output signal of a low level supplies. When the output voltage of battery 4 is below drops a predetermined amount, the measurement voltage V1 becomes due to the decrease in the resistance of the field effect transistor 6 lower than the reference voltage V2. As a result, the comparator 12 according to FIG. 3 provides an output signal high level, which informs the user that the battery 4 is already more depleted is.
Bei der Spannungsmeßschaltung gemäß Fig. 1 ist die anfängliche Einstellung der Meßspannung V1 auf eine zweckmäßige Größe gegenüber der durch die Widerstände 8 und 10 bestimmten BezugsSpannung V2 wichtig. Sofern die anfängliche Einstellung der Meßspannung V1 nicht genau erfolgt, kann die Spannungsmeßschaltung den Abfall der Ausgangsspannung der Batterie 4 unter den vorbestimmten Pegel nicht mit hohem Zuverlässigkeitsgrad feststellen. Aus diesem Grund muß die Einstellung des Regelwiderstands 2 durch den Hersteller erfolgen.In the voltage measuring circuit according to FIG. 1, the initial setting of the measuring voltage V1 is appropriate The size compared to the reference voltage V2 determined by the resistors 8 and 10 is important. Unless the initial setting the measuring voltage V1 is not carried out exactly, the voltage measuring circuit can detect the drop in the output voltage of the Battery 4 below the predetermined level is not high Determine the degree of reliability. For this reason, the setting of the variable resistor 2 must be made by the manufacturer take place.
Üblicherweise ist es möglich, den Regelbereich (variable range) des Regelwiderstands 2 durch Erhöhung der Fertigungs-Usually it is possible to increase the control range (variable range) of the control resistor 2 by increasing the manufacturing
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genauigkeit der einzelnen Schaltungselemente zu verkleinern. In diesem Fall ist es jedoch ebenfalls erforderlich, die Meßspannung V1 auf eine Größe in der Nähe der Bezugsspannung V2 einzustellen. Aus diesem Grund wurde bereits vorgeschlagen, mehrere Widerstände mit geeigneten Widerstandswerten auf einem Halbleitersubstrat auszubilden und diese Widerstände bei der Ersteinstellung der Meßspannung V1 zweckmäßig miteinander zu kombinieren. Dieses Verfahren, bei dem zahlreiche Widerstände auf einem einzigen Halbleiter-Chip geformt werden müssen, ist jedoch auch mit dem Nachteil behaftet, daß diese Widerstände die Fläche des Chips vergrößern und selektiv miteinander gekoppelt oder voneinander getrennt werden müssen.to reduce the accuracy of the individual circuit elements. In this case, however, it is also necessary set the measurement voltage V1 to a value in the vicinity of the reference voltage V2. Because of this, it has already been proposed to form a plurality of resistors with suitable resistance values on a semiconductor substrate and to combine these resistances with one another when the measurement voltage V1 is initially set. This method, however, where numerous resistors have to be formed on a single semiconductor chip, is also possible with the The disadvantage is that these resistors enlarge the area of the chip and are selectively coupled to one another or must be separated from each other.
Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer Spannungsmeßschaltung, mit welcher der Anfangszustand ohne Verwendung eines Regelwiderstands einstellbar ist und die einen einfachen Aufbau besitzt.The object of the invention is in particular to create a voltage measuring circuit with which the initial state can be adjusted without using a rheostat and has a simple structure.
Diese Aufgabe wird durch die im beigefügten Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features characterized in the attached patent claim.
In bevorzugter Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Spannungsmeßschaltung zwei Stromversorgungsklemmen, einen ersten pn-Übergangskreis, dessen eine Seite mit der ersten Stromversorgungsklemme verbunden ist und der mindestens eine pn-Ubergang-Vorrichtung aufweist, einen zwischen die andere Seite des ersten pn-Übergangskreises und die zweite Stromversorgungsklemme eingeschalteten ersten Stromquellenkreis, einen zweiten pn-Übergangskreis, dessen eine Seite mit der zweiten Stromversorgungsklemme verbunden ist und der mindestens eine pn-übergang-Vorrichtung aufweist, einen zwischen die andere Seite des zweiten pn-Übergangskreises und die erste Stromversorgungsklemme eingeschalteten zwei-In a preferred embodiment, the invention includes Voltage measuring circuit two power supply terminals, a first pn junction circuit, one side of which with the first Power supply terminal is connected and which has at least one pn junction device, one between the other side of the first pn junction circuit and the second power supply terminal switched on first power source circuit, a second pn junction circuit, one side of which is connected to the second power supply terminal, and which has at least one pn junction device, one between the other side of the second pn junction circuit and the first power supply terminal switched on two-
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ten Stromquellenkreis sowie einen Komparator mit einer ersten Eingangsklemme, die an die Verzweigung zwischen dem ersten pn-Übergangskreis und dem ersten Stromquellenkreis angeschlossen ist, sowie mit einer zweiten Eingangsklemme, die mit der Verzweigung zwischen dem zweiten pn-Übergangskreis und dem zweiten Stromquellenkreis verbunden ist.th power source circuit and a comparator with a first input terminal connected to the junction between the first pn junction circuit and the first current source circuit is connected, as well as with a second input terminal, which is connected to the junction between the second pn junction circuit and connected to the second power source circuit.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The following are preferred embodiments of the invention in comparison to the prior art explained in more detail with reference to the accompanying drawing. Show it:
Fig. 1 ein Schaltbild einer bisherigen Batterie-Spannungsmeßschaltung ,Fig. 1 is a circuit diagram of a previous battery voltage measuring circuit ,
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Betriebslebensdauer einer Batterie, bezogen auf die Batteriespannung,2 shows a graph of the service life of a battery in relation to the battery voltage;
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Pegeländerung eines Ausgangssignalj der Batterie-Spannungsmeßschaltung nach Fig. 1,Fig. 3 is a graphical representation of the level change of a Output signal j of the battery voltage measuring circuit according to FIG. 1,
Fig. 4 ein Schaltbild einer Batterie-Spannungsmeßschaltung gemäß der Erfindung,4 is a circuit diagram of a battery voltage measuring circuit according to the invention,
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Anoden- und Kathodenspannungen zweier bei der Schaltung gemäß Fig. 4 vorgesehener Dioden einerseits und der Batteriespannung andererseits,Fig. 5 is a graph showing the relationship between anode and cathode voltages of two in the circuit according to Fig. 4 provided diodes on the one hand and the battery voltage on the other hand,
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Pegeländerung eines von der Schaltung nach Fig. 4 entsprechend der Änderung der Batteriespannung erzeugten Ausgangssignals ,FIG. 6 is a graph showing the change in level of one of the circuit of FIG. 4 corresponding to FIG Change in the battery voltage generated output signal,
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Fig. 7 bis 9 Schaltbilder abgewandelter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Spannungsmeßschaltung und7 to 9 circuit diagrams of modified embodiments the voltage measuring circuit according to the invention and
Fig.10 bis 12 Schaltbilder spezifischer Schaltkreiskonstruktionen der Batterie-Spannungsmeßschaltung gemäß Fig. 4.Fig. 10 to 12 circuit diagrams of specific circuit constructions the battery voltage measuring circuit according to FIG. 4.
Die Fig. 1 bis 3 sind eingangs bereits erläutert worden.FIGS. 1 to 3 have already been explained at the beginning.
Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie-Spannungsmeßschaltung, die einen mit der Plusklemme einer Batterie 22 verbundenen Widerstand 20, eine in Durchlaßrichtung zwischen den Widerstand 20 und die Minusklemme der Batterie 22 eingeschaltete Diode 24, einen an die Minusklemme der Batterie 22 angeschlossenen Widerstand 26 und eine in Durchlaßrichtung zwischen den Widerstand 26 und die Plusklemme der Batterie 22 geschaltete Diode 28 umfaßt. Die Verzweigung 30 zwischen dem Widerstand 20 und der Diode 24 sowie die Verzweigung 32 zwischen dem Widerstand 26 und der Diode 28 sind mit einer ersten bzw. einer zweiten Eingangskiemme eines Komparators 34 verbunden.Fig. 4 illustrates an embodiment of the invention Battery voltage measuring circuit which has a resistor 20 connected to the positive terminal of a battery 22, a diode 24 connected in the forward direction between the resistor 20 and the negative terminal of the battery 22, one to the negative terminal of the battery 22 connected resistor 26 and one in the forward direction between the Resistor 26 and the positive terminal of the battery 22 connected diode 28 comprises. The branch 30 between the Resistor 20 and diode 24 and the junction 32 between resistor 26 and diode 28 are with a first and a second input terminal of a comparator 34 connected.
Bei der Schaltung gemäß Fig. 4 ist zu beachten, daß in der Reihenschaltung aus dem Widerstand 20 und der Diode die Kathode der Diode 24 so mit der Minusklemme der Batterie 22 verbunden ist, daß die Anodenspannung dieser Diode 24 als Bezugsspannung V,Q abnehmbar ist, während in der Reihenschaltung aus der Diode 28 und dem Widerstand 26 die Anode der Diode 28 an die Plusklemme der Batterie 22 angeschlossen ist, so daß die Kathodenspannung dieser Diode als Meßspannung V,p &m Komparator 34 anliegt.In the circuit according to FIG. 4, it should be noted that in the series circuit of the resistor 20 and the diode, the cathode of the diode 24 is connected to the negative terminal of the battery 22 so that the anode voltage of this diode 24 can be taken off as a reference voltage V, Q , while in the series circuit of the diode 28 and the resistor 26, the anode of the diode 28 is connected to the positive terminal of the battery 22, so that the cathode voltage of this diode is applied as the measuring voltage V, p & m comparator 34.
In der graphischen Darstellung von Fig. 5 sind die Beziehun-In the graph of Fig. 5, the relationships are
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gen von Bezugs- und Meßspannung zur Ausgangsspannung der Batterie 22 durch die ausgezogenen bzw. gestrichelten Linien dargestellt. Wenn gemäß Fig. 5 die Ausgangsspannung νχ der Batterie 22 höher ist als der Durchlaß-Spannungsabfall V51 über die Diode 24, bleibt die Bezugs spannung V,o praktisch auf Vp. Wenn die Ausgangs spannung νχ der Batterie 22 höher ist als der Durchlaß-Spannungsabfall Vp über die Diode 28, ist außerdem die Meßspannung V,2 praktisch gleich einer Spannung (νχ - Vp). Dies bedeutet, daß dann, wenn die Batteriespannung νχ zu 2Vp wird, die Bezugsspannung V30 unü die Meßspannung V-^2 einander praktisch gleich werden. Mit anderen Worten: die Meßspannung V,2 ist größer als die Bezugsspannung V^0, wenn die Batteriespannung νχ höher ist als 2Vp, während sie kleiner wird als die Bezugsspannung V,Q, wenn die Batteriespannung νχ unter 2Vp liegt.Gen of reference and measurement voltage to the output voltage of the battery 22 represented by the solid and dashed lines. If, as shown in FIG. 5, the output voltage ν χ of the battery 22 is higher than the forward voltage drop V 51 across the diode 24, the reference voltage V, o remains practically at Vp. When the output voltage ν χ of the battery 22 is higher than that Forward voltage drop Vp across the diode 28, the measurement voltage V, 2 is practically equal to a voltage (ν χ - Vp). This means that when the battery voltage ν χ becomes 2Vp, the reference voltage V30 and the measurement voltage V- ^ 2 become practically equal to each other. In other words: the measurement voltage V, 2 is greater than the reference voltage V ^ 0 when the battery voltage ν χ is higher than 2Vp, while it becomes smaller than the reference voltage V, Q when the battery voltage ν χ is below 2Vp.
Die Batterie-Spannungsmeßschaltung gemäß Fig. 4 kann somit so ausgelegt werden, daß beispielsweise eine Beziehung VXq = 2Vp gegeben ist, wenn eine Abnahme der Batteriespannung νχ auf eine kritische Größe νχ~ festgestellt wird. Während in diesem Fall die Batteriespannung νχ höher ist als die Schwellenwertspannung Vxc,d.h. 2Vp, ist die Meßspannung V-,ρ - w;J-e erwähnt - höher als die Bezugsspannung V,q. In diesem Fall liefert der Komparator 34 gemäß Fig.6 ein Ausgangssignal hohen Pegels. Wenn die Batteriespannung Vx bei allmählicher Erschöpfung der Batterie 22 unter die kritische Spannung Vxc abfällt, wird die Meßspannung V,2 kleiner als die Bezugsspannung V,q, so daß der Komparator gemäß Fig. 6 ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel erzeugt. Durch Ankopplung einer nicht dargestellten Alarmeinrichtung an die Batterie-Spannungsmeßschaltung, um diese Einrichtung in Abhängigkeit von der Pegeländerung des Ausgangssignals des Komparators 34 an Spannung zu legen, ist es somit möglich, zuverlässig den richtigen Zeitpunkt für das Auswech-The battery voltage measuring circuit according to FIG. 4 can thus be designed in such a way that, for example, a relationship V X q = 2Vp is given when a decrease in the battery voltage ν χ to a critical value ν χ ~ is determined. While in this case the battery voltage ν χ is higher than the threshold voltage V xc , ie 2Vp, the measurement voltage is V-, ρ - w; J- e mentioned - higher than the reference voltage V, q. In this case, the comparator 34 provides an output signal of high level as shown in FIG. When the battery voltage V x drops below the critical voltage V xc as the battery 22 is gradually exhausted, the measurement voltage V, 2 becomes smaller than the reference voltage V, q, so that the comparator of FIG. 6 generates a low level output signal. By coupling an alarm device (not shown) to the battery voltage measuring circuit in order to apply voltage to this device as a function of the change in level of the output signal of the comparator 34, it is thus possible to reliably determine the correct point in time for the replacement.
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sein der Batterie 22 zu bestimmen.be the battery 22 to determine.
Bei der Schaltung gemäß Fig. 4 werden die Bezugsspannung V, und die Meßspannung V,p durch die elektrischen Eigenschaften bzw. Kennlinien der Dioden 24 und 28 und die Ausgangsspannung der Batterie 22 bestimmt, so daß im Gegensatz zur bisherigen Schaltung kein variabler bzw. Regelwiderstand für die Einstellung der Meßspannung nötig ist. Außerdem können nach den derzeitigen Halbleiter-Fertigungsverfahren Dioden mit den gewünschten elektrischen Eigenschaften mit vergleichsweise hoher Präzision gefertigt werden, so daß die gewünschte kritische Spannung νχ~ sicher festgelegt werden kann.In the circuit according to FIG. 4, the reference voltage V, and the measurement voltage V, p are determined by the electrical properties or characteristics of the diodes 24 and 28 and the output voltage of the battery 22, so that, in contrast to the previous circuit, no variable or regulating resistor is necessary for setting the measuring voltage. In addition, according to the current semiconductor manufacturing processes, diodes with the desired electrical properties can be manufactured with comparatively high precision, so that the desired critical voltage ν χ ~ can be reliably determined.
Fig. 7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie-Spannungsmeßschaltung, welche derjenigen nach Fig. 4 mit dem Unterschied entspricht, daß anstelle der Dioden 24 und 28 Zener-Dioden 34 und 38 vorgesehen sind. Wenn bei der Schaltung gemäß Fig. 7 die Zener Spannungen der Zener-Dioden 44 und 48 mit V21 und Vyp bezeichnet werden, ergibt sich die Bezugs spannung V1-Q an der Verzweigung 50 zwischen Widerstand 20 und Zener-Diode 44 praktisch zu V21, während sich die Meßspannung V1^ an der Verzweigung zwischen der Zener-Diode 48 und dem Widerstand 26 praktisch als (νχ - Vy2) ausdrücken läßt. Wenn somit die kritische Spannung νχ(-, auf (Vy1 + V^p) eingestellt wird, kann der Komparator 34 ein Ausgangssignal niedrigen Pegels zu einem Zeitpunkt abgeben, zu welchem die Batteriespannung νχ auf die kritische Spannung Vxc abfällt, und zwar auf dieselbe Weise wie bei der Schaltung nach Fig. 4, so daß der richtige Zeitpunkt für das Auswechseln der Batterie 22 bestimmt werden kann.FIG. 7 illustrates another embodiment of the battery voltage measuring circuit according to the invention, which corresponds to that of FIG. 4 with the difference that instead of the diodes 24 and 28, Zener diodes 34 and 38 are provided. If in the circuit according to FIG. 7, the Zener voltages of the Zener diodes 44 and 48 are denoted by V 21 and Vyp, the reference voltage V 1 -Q at junction 50 between resistor 20 and Zener diode 44 is practically V 21 , while the measurement voltage V 1 ^ at the junction between the Zener diode 48 and the resistor 26 can be expressed practically as (ν χ - Vy 2 ). Thus, when the critical voltage ν χ ( -, is set to (Vy 1 + V ^ p), the comparator 34 can output a low level output signal at a time when the battery voltage ν χ drops to the critical voltage V xc , and in the same way as in the circuit of FIG. 4, so that the correct time for replacing the battery 22 can be determined.
Die weiter abgewandelte Batterie-Spannungsmeßschaltung ge-The further modified battery voltage measuring circuit
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maß Fig. 8 entspricht derjenigen gemäß Fig. 4 mit dem Unterschied, daß anstelle der Widerstände 20 und 26 Konstantstromquellen 60 und 66 vorgesehen sind. Diese Schaltung arbeitet ebenfalls auf dieselbe Weise und mit denselben Ergebnissen wie die Schaltung gemäß Fig. 4.Fig. 8 corresponds to that of Fig. 4 with the difference that instead of the resistors 20 and 26 constant current sources 60 and 66 are provided. This circuit works also in the same way and with the same results as the circuit of FIG. 4.
Die weiter abgewandelte Ausführungsform gemäß Fig. 9 unterscheidet sich von der Spannungsmeßschaltung nach Fig. 7 dadurch, daß (wiederum) anstelle der Widerstände 20 und 26 Konstantstromquellen 70 und 76 verwendet werden. Arbeitsweise und Wirkung dieser Schaltung sind dieselben wie bei der Spannungsmeßschaltung gemäß Fig. 4.The further modified embodiment according to FIG. 9 differs differs from the voltage measuring circuit according to FIG. 7 in that that (again) instead of the resistors 20 and 26 constant current sources 70 and 76 are used. Way of working and the effect of this circuit are the same as in the case of the voltage measuring circuit according to FIG. 4.
Die Fig. 10 bis 12 veranschaulichen spezifische Beispiele für den genauen Schaltungsaufbau der Batterie-Spannungsmeßschaltung gemäß Fig. 4. in diesen Schaltbildern werden die jeweiligen Widerstände 20 und 26 bei der Schaltung nach Fig. 4 durch Feldeffekttransistoren 120 und 126 gebildet. Die dabei vorgesehenen Komparatoren sind an sich bekannt, so daß sie nur kurz beschrieben zu werden brauchen. Figs. 10 to 12 illustrate specific examples of the detailed circuit construction of the battery voltage measuring circuit 4 in these diagrams, the respective resistors 20 and 26 are used in the circuit 4 formed by field effect transistors 120 and 126. The comparators provided are in themselves known, so that they only need to be described briefly.
Bei der Schaltung gemäß Fig. 10 umfaßt der Komparator 34 p-Kanal- und n-Kanal-Feldeffekttransistoren 130 bzw. 132, deren jeweilige Stromstrecken in Reihe über die Batterie geschaltet sind, sowie p-Kanal- und n-Kanal-Feldeffekttransistoren 134 bzw. 136, deren jeweilige Stromstrecken (ebenfalls) in Reihe über die Batterie 22 geschaltet sind.In the circuit according to FIG. 10, the comparator 34 comprises p-channel and n-channel field effect transistors 130 and 132, respectively, whose respective current paths are connected in series across the battery, as well as p-channel and n-channel field effect transistors 134 and 136, their respective current paths (also) connected in series across the battery 22.
Wenn bei dieser Schaltung die Batteriespannung V„ ausreichend hoch ist, besitzt der an seiner Gate-Elektrode die Bezugsspannung empfangende Feldeffekttransistor 130 einen hohen Widerstand, während der an seiner Gate-Elektrode mit der Meßspannung beaufschlagte Feldeffekttransistor 134 einen niedrigen Widerstand besitzt. Dabei ist der Wider-If the battery voltage V "is sufficient in this circuit is high, the field effect transistor 130 receiving the reference voltage at its gate electrode has a high resistance, while the field effect transistor 134 to which the measuring voltage is applied at its gate electrode has a low resistance. The cons
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standswert des Feldeffekttransistors 136, dessen Gate-Elektrode mit der Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 130 verbunden ist, hoch, während der Widerstandswert des mit seiner Gate-Elektrode an die Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 134 angeschlossenen Feldeffekttransistors 132 niedrig ist. Die Ausgangs spannung des !Comparators 34 liegt daher unter diesen Bedingungen auf einem hohen Pegel. Wenn die Batteriespannung νχ unter die kritische Größe νχ(, abfällt, wird der Widerstandswert der Feldeffekttransistoren 132 und 134 größer als derjenige der Feldeffekttransistoren 130 und 136, so daß der Komparator 34 ein Ausgangssignal niedrigen Pegels abgibt.The value of the field effect transistor 136, the gate electrode of which is connected to the source electrode of the field effect transistor 130, is high, while the resistance value of the field effect transistor 132 connected with its gate electrode to the source electrode of the field effect transistor 134 is low. The output voltage of the comparator 34 is therefore at a high level under these conditions. When the battery voltage ν χ falls below the critical value ν χ ( , the resistance of the field effect transistors 132 and 134 becomes greater than that of the field effect transistors 130 and 136, so that the comparator 34 emits a low level output signal.
Bei der Spannungsmeßschaltung gemäß Fig. 11 besteht der Komparator 34 aus p-Kanal-Feldeffekttransistoren 140 und 142 sowie n-Kanal-Feldeffekttransistoren 144 und 146, deren jeweilige Stromstrecken in Reihe über die Batterie 22 geschaltet sind, und weiterhin aus p-Kanal-Feldeffekttransistoren 150 und 152 sowie n-Kanal-Feldeffekttransistoren 154 und 156, deren jeweilige Stromstrecken (ebenfalls) in Reihe über die Batterie 22 geschaltet sind.In the voltage measuring circuit according to FIG. 11, there is the Comparator 34 composed of p-channel field effect transistors 140 and 142 and n-channel field effect transistors 144 and 146, their respective current paths in series via the battery 22 are connected, and furthermore from p-channel field effect transistors 150 and 152 and n-channel field effect transistors 154 and 156, their respective current routes (also) are connected in series across the battery 22.
Wenn hierbei die Batteriespannung νχ ausreichend hoch ist, besitzen die Feldeffekttransistoren 152 und 154 einen hohen bzw. einen niedrigen Widerstandswert, so daß das Ausgangssignal des Komparators 34 auf einem niedrigen Pegel liegt. Infolgedessen besitzen die Feldeffekttransistoren 140 und 146 einen niedrigen bzw. einen hohen Widerstandswert, so daß eine hohe Spannung an die Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren 150 und 156 angelegt wird. Wenn die Batteriespannung νχ unter die vorbestimmte Größe Vxc abfällt, gehen die Feldeffekttransistoren 152 und 154 auf einen niedrigen bzw. hohen Widerstandswert über, so daß der Komparator 34 ein Ausgangssignal hohen Pegels er-Here, if the battery voltage ν χ is sufficiently high, the field effect transistors 152 and 154 have a high and a low resistance value, so that the output signal of the comparator 34 is at a low level. As a result, the field effect transistors 140 and 146 have a low and a high resistance value, respectively, so that a high voltage is applied to the gate electrodes of the field effect transistors 150 and 156. When the battery voltage ν χ falls below the predetermined magnitude V xc , the field effect transistors 152 and 154 go to a low and high resistance value, respectively, so that the comparator 34 produces a high level output signal.
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zeugt. Auf diese Weise wird bei dieser Schaltung bei einem Abfall der Batteriespannung νχ unter den kritischen Spannungswert Vxc ein Ausgangssignal hohen Pegels erzeugt, durch das eine nicht dargestellte, an diese Schaltung angeschlossene Alarmeinrichtung angesteuert wird.testifies. In this way, with this circuit, if the battery voltage ν χ falls below the critical voltage value V xc, an output signal of high level is generated by which an alarm device (not shown) connected to this circuit is triggered.
Bei der Spannungsmeßschaltung gemäß Fig. 12 umfaßt der Komparator 34 eine mit der Plusklemme der Batterie 22 verbundene Konstantstromquelle 160, eine Reihenkombination aus einem p-Kanal- und einem η-Kanal-Feldeffekttransistor 162 bzw. 164 und eine Reihenkombination aus einem p-Kanal- und einem n-Kanal-Feldeffekttransistor 166 bzw. 168, wobei diese Reihenkombinationen zwischen die andere Klemme der Konstantstromquelle 160 und die Minusklemme der Batterie 22 eingeschaltet sind. Weiterhin sind eine Reihenkombination aus einem p- und einem n-Kanal-Feldeffekttransistor170 bzw. 172 sowie eine Reihenkombination aus einem p- und einem n-Kanal-Feldeffekttransistor 174 bzw. 176 vorgesehen, wobei diese Reihenkombinationen überjdie Batterie 22 geschaltet sind. Die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors 172 ist mit Gate- und Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 164 sowie mit der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors 168 verbunden, während die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors 176 mit der Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 168 und die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors 174 mit der Gate- und der Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 170 verbunden ist.In the voltage measuring circuit according to FIG. 12, the comparator 34 comprises one connected to the positive terminal of the battery 22 Constant current source 160, a series combination of a p-channel and an η-channel field effect transistor 162 or 164 and a series combination of a p-channel and an n-channel field effect transistor 166 or 168, where these series combinations between the other terminal of the constant current source 160 and the negative terminal of the battery 22 are switched on. Furthermore, a series combination of a p- and an n-channel field effect transistor170 or 172 and a series combination of a p-channel and an n-channel field effect transistor 174 and 176, respectively, are provided, with these series combinations are connected via the battery 22. The gate electrode of the field effect transistor 172 is with the gate and drain electrodes of the field effect transistor 164 and with the gate electrode of the field effect transistor 168 connected while the gate electrode of the field effect transistor 176 to the drain electrode of the field effect transistor 168 and the gate electrode of the field effect transistor 174 is connected to the gate and source electrodes of the field effect transistor 170.
Wenn dabei die Batteriespannung Vy ausreichend hoch ist, liegt an der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors 166 eine hohe Spannung an, so daß der Feldeffekttransistor 166 einen höheren Widerstandswert besitzt als der Feldeffekttransistor 162. Infolgedessen werden hohe bzw. niedrige Spannungen an die betreffenden Gate-Elektroden der FeId-If the battery voltage Vy is sufficiently high, is at the gate electrode of the field effect transistor 166 a high voltage, so that the field effect transistor 166 has a higher resistance than the field effect transistor 162. As a result, high or low voltages are applied to the relevant gate electrodes of the field
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effekttransistoren 172 bzw. 176 angelegt, die infolgedessen einen hohen bzw. einen niedrigen Widerstandswert besitzen, so daß der Komparator 34 ein Ausgangssignal hohen Pegels abgibt. Wenn die Batteriespannung νχ unter die kritische Spannung Vxc abfällt, ist der Widerstandswert des Feldeffekttransistors 162 größer als derjenige des Feldeffekttransistors 166. Infolgedessen gehen die Feldeffekttransistoren 172 und 176 auf einen hohen bzw. einen niedrigen Widerstandswert über, so daß der Komparator ein Signal niedrigen Pegels erzeugt.Effect transistors 172 and 176 applied, which consequently have a high and a low resistance value, so that the comparator 34 emits an output signal of high level. When the battery voltage ν χ drops below the critical voltage V xc , the resistance of the field effect transistor 162 is greater than that of the field effect transistor 166. As a result, the field effect transistors 172 and 176 go to a high and a low resistance value, so that the comparator has a signal low Levels generated.
Wie aus den Schaltbildern von Fig. 10 bis 12 ersichtlich ist, kann die erfindungsgemäße Spannungsmeßschaltung auf einem einzigen Chip ausgebildet werden, während die Dioden 24 und 28 so hergestellt werden können, daß sie die für die Einstellung einer gewünschten oder vorgesehenen Größe der kritischen Spannung νχρ erforderlichen Eigenschaften besitzen.As can be seen from the circuit diagrams of FIGS. 10 to 12, the voltage measuring circuit according to the invention can be formed on a single chip, while the diodes 24 and 28 can be produced in such a way that they provide the critical voltage ν for setting a desired or intended magnitude of the critical voltage χ ρ have the required properties.
Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben ist, ist sie keineswegs hierauf beschränkt. Während beispielsweise bei den Ausführungsformen nach Fig. 4 und 8 zwei Dioden 24 und zur Einstellung der kritischen Spannung νχ(-, vorgesehen sind, können diese Dioden 24 und 28 jeweils durch eine Kombination von in Reihe geschalteten Dioden ersetzt werden. Selbstverständlich können auch die Zener-Dioden 44 und 48 gemäß Fig. 7 und 9 jeweils durch eine Reihenschaltung aus Zener-Dioden ersetzt werden.Although the invention has been described above in connection with preferred embodiments, it is in no way restricted thereto. While, for example, in the embodiments according to FIGS. 4 and 8, two diodes 24 and for setting the critical voltage ν χ ( -, are provided, these diodes 24 and 28 can each be replaced by a combination of diodes connected in series Zener diodes 44 and 48 according to FIGS. 7 and 9 are each replaced by a series connection of Zener diodes.
Weiterhin ist es möglich, jede der Dioden 24 und 28 bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und 8 durch eine Zener-Diode und jeden der Widerstände 20 und 26 bei den Schaltungen nach Fig. 4 und 7 durch eine Konstantstromquelle zu ersetzen.Furthermore, it is possible for each of the diodes 24 and 28 in the embodiments according to FIGS. 4 and 8 to be a Zener diode and each of the resistors 20 and 26 in the circuits of Figs. 4 and 7 by a constant current source substitute.
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