DE3016108C2

DE3016108C2 - Voltage test circuit

Info

Publication number: DE3016108C2
Application number: DE19803016108
Authority: DE
Inventors: Masao Kawasaki Kaizuka
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1980-04-25
Publication date: 1982-11-04
Also published as: GB2051382B; JPS55143471A; DE3016108A1; GB2051382A

Description

2. Spannungsprüfschaltung nach Anspruch 1, da- Spannung fest und schaltet das Anzeigeelement aus. durch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Dies wiederholt sich, so daß die gesamt Schaltung zum pn-Obergangskreis (24,28) jeweils eine in Durchlaß- Schwingen kommen kann. Um dieses Problem einer richtung geschaltete Diode enthält 35 solchen Schwingung zu vermeiden, ist die Detektor-2. Voltage test circuit according to claim 1, that voltage is fixed and turns off the display element. characterized in that the first and second dies are repeated, so that the entire circuit for pn transition circle (24,28) each one can come into transmission oscillations. To this problem one direction switched diode contains 35 such oscillation to avoid the detector

3. Spannungsprüfschaltung nach Anspruch 1, da- schaltung bei der bekannten Spannungsprüfschaltung durch gekennzeichnet daß der erste und zweite mit einem weiteren Anschluß ausgestattet an dem ein pn-Übergangskreis (44,48) jeweils eine in Sperrich- Ausgangssignal mit einer Phase verfügbar ist die zu tung geschaltete Zenerdiode enthält derjenigen des Signals des ersten Anschlußes entgegen-3. Voltage test circuit according to claim 1, additional circuit in the known voltage test circuit characterized in that the first and second are equipped with a further connection to the one pn junction circuit (44,48) each have a locking output signal with a phase that is available to connected Zener diode contains that of the signal of the first connection opposite.

4. Spannungsprüfschaltung nach einem der An- 40 gesetzt ist und daß an den weiteren Anschluß eine Last spräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der angeschlossen ist deren Widerstandswert praktisch erste und zweite Stromquellenkreis (20, 26) jeweils gleich demjenigen des Anzeigeelements ist4. The voltage test circuit is set after one of the connections and that a load is connected to the other connection Languages 1 to 3, characterized in that the connected is the resistance value of which is practical first and second power source circuit (20, 26) is each the same as that of the display element

ein Widerstandselement enthält Die bekannte Spannungsprüfschaltung enthält incontains a resistance element. The known voltage test circuit contains in

5. Spannungsprüfschaltung nach einem der An- einem ihrer beiden Zweige eine Reihenschaltung aus spräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der 45 einem Widerstand und mehreren Dioden und in ihrem erste und zweite Stromquellenkreis (60, 66; 70, 76) zweiten Zweig einen ohmschen Spannungsteiler mit jeweils eine Konstantstromquelle enthält zwei Widerständen und eine dazu in Reihe geschaltete5. Voltage test circuit after one of the An on one of its two branches off a series connection speak 1 to 3, characterized in that the 45 has a resistor and several diodes and in their first and second current source circuit (60, 66; 70, 76) with a second branch an ohmic voltage divider Each constant current source contains two resistors and one connected in series

6. Spannungsprüfschaltung nach einem der An- Anordnung von drei Dioden. Die Dioden des ersten spräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Zweiges und die Dioden des zweiten Zweiges sind Komparatorkreis (34) ein Ausgangssignal erzeugt so jeweils an einem Anschlußende miteinander verbunden wenn er feststellt daß die seinem ersten Eingangsan- bzw. mit einem Anschluß einer Stromversorgungsquelle schluß zugeführte Spannung kleiner ist als die verbunden. Bei dieser bekannten Spannungsprüfschalseinem zweiten Eingangsanschluß zugeführte Span- tung müssen nicht nur die Diodenkreise, sondern auch nung. die Widerstände des Spannungsteilers sehr sorgfältig6. Voltage test circuit according to one of the arrangement of three diodes. The diodes of the first languages 1 to 3, characterized in that the branch and the diodes are of the second branch Comparator circuit (34) generates an output signal so connected to each other at one terminal end when he notices that his first input connection or with a connection of a power supply source circuit applied voltage is less than the connected. In the case of this known voltage test scarf, the voltage supplied to its second input connection must not only be due to the diode circuits but also to the tion. the resistors of the voltage divider very carefully

55 aufeinander abgestimmt werden, was nur dadurch55 are coordinated, which is only because of this

erreicht werden kann, daß entweder die Widerstandswerte der Widerstände des Spannungsteilers mit der erforderlichen hohen Genauigkeit ausgewählt werdencan be achieved that either the resistance values of the resistors of the voltage divider with the required high accuracy can be selected

Die Erfindung betrifft eine Spannungsprüfschaltung oder wenigstens einer der Widerstände des Spannungsmit zwei Stromversorfungsklemmen, einem ersten 60 tellers als veränderbarer Widerstand ausgeführt ist was Spannungserzeugerkreis mit einem ersten pn-Über- jedoch dann einen aufwendigen Abgleich der Brückegangskreis, der an einem Anschlußende an die erste zweige bedeutetThe invention relates to a voltage test circuit or at least one of the resistors of the voltage with two power supply terminals, a first plate which is designed as a variable resistor Voltage generator circuit with a first pn over- but then a complex adjustment of the bridge circuit, which means at one connection end to the first branches

Stromversorgungsklemme angeschlossen ist, und einem Aus der DE-OS 25 18 038 ist in Verbindung mit einer ersten Stromquellenkreis, der zwischen das andere elektronischen Uhr eine Batterie-Spannungsdetektor-Anschlußende des ersten pn-Übergangskreises und die 65 schaltung zur Feststellung der Batteriespannung bezweite Stromversorgungsklemme geschaltet ist und am kannt, wobei die Batterie-Spannungsdetektorschaltung Verbindungspunkt zwischen erstem pn-Übergangskreis einen Feldeffekttransistor aufweist durch dessen und erstem Stromquellenkreis eine Ausgangsspannung Schwellenwertspannung das Unterschreiten einer vor-Power supply terminal is connected, and one from DE-OS 25 18 038 is in connection with a first power source circuit, which is connected between the other electronic watch, a battery voltage detector connection end of the first pn junction circuit and the circuit for determining the battery voltage on the second power supply terminal and knows the battery voltage detector circuit The connection point between the first pn junction circuit has a field effect transistor through it and the first power source circuit an output voltage threshold voltage that falls below a pre-

gegebenen Grenzspannung der Batterie feststellbar ist -Dabei werden jedoch nicht von zwei Punkten einer Brfickenschaltung Spannungen an den Eingang einer Vergleichstufe geführt, so daß diese bekannte Batterie-Spanciungsdetektorschaltung temperaturempfindlich s ist, da Spannungsänderungen aufgrund von Temperatureinflüssen nicht nach dem Differenzprjnzip kompensiert werden.given limit voltage of the battery can be determined - However, two points are not one Bridge circuit voltages at the input of a Comparison stage led, so that this known battery voltage detector circuit is temperature-sensitive s is because voltage changes due to temperature influences are not compensated according to the difference principle.

Insbesondere bei elektronischen Uhren ist es zur Vermeidung einer fehlerhaften Arbeitsweise oder eines Stehenbleibens der Uhr 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 üb'ichen elektronischen Uhr eine beispielsweise in Fig. 1 dargestellte Spannungsprüfschaltung.In the case of electronic clocks in particular, it is used to avoid incorrect operation or one If the clock stops, the battery voltage must drop to a predetermined level and replace the battery with a new one at this point. To this end contains the circuit of a conventional electronic watch is a voltage test circuit shown, for example, in FIG. 1.

Die Spannungsprüfschaltung 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 diese Schaltung eine über die Batterie 4 geschaltete Reihenkombination aus Widerständen 8 und 10. Die Spannung Vl 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 Eingangsklemmen eines Komperators 12 angelegtThe voltage test circuit according to FIG. 1 comprises one connected to the positive terminal of a battery 4 variable or variable resistor 2 and an n-channel field effect transistor (FET) 6, the one between the Variable resistor 2 and the negative terminal of the battery 4 switched on current path (current path) and one with the positive terminal of the battery 4 has a gate electrode connected. Furthermore, this circuit contains a Series combination of resistors 8 and 10 connected via the battery 4. The voltage Vl at the Branch between the variable resistor 2 and the field effect transistor 6 and the voltage V2 on of the junction between resistors 8 and 10 are connected to first and second input terminals of a Comparator 12 applied

Wenn die Ausgangsspannung der Batterie 4 gemäß F i g. 2 ausreichend hoch ist, ist die an der Verzweigung zwischen dem Regelwiderstand 2 und dem Feldeffekttransistor 6 gemessene Spannung Vl 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 Vl aufgrund der Verringerung des Widerstands des Feldeffekttransistors 6 kleiner als die Bezugsspannung VZ Infolgedessen liefert der Komparator 12 gemäß F i g. 3 ein Ausgangssignal hohen Pegels, welches den Benutzer davon unterrichtet, daß die Batterie 4 bereits stärker erschöpft istWhen the output voltage of the battery 4 as shown in FIG. 2 is sufficiently high, the voltage Vl measured at the junction between the variable resistor 2 and the field effect transistor 6 is higher than the reference voltage V2 at the junction between the resistors 8 and 10, so that the comparator 12 according to FIG When the output voltage of the battery 4 falls below a predetermined value, the measurement voltage Vl becomes smaller than the reference voltage VZ due to the reduction in the resistance of the field effect transistor 6. As a result, the comparator 12 delivers as shown in FIG. 3, a high level output signaling the user that the battery 4 is more depleted

Bei der Spannungsprüfschaltung gemäß F i g. 1 ist die anfängliche Einstellung der Meßspannung V f auf eine zweckmäßige Größe gegenüber der durch die Widerstände 8 und 10 bestimmten Bezugsspannung V2 wichtig. Sofern die anfängliche Einstellung der Meßspannung Vl nicht genau erfolgt, kann die Spannungsprüfschaltung den Abfall der Ausgangsspannung der Batterie 4 unter den vorbestimmten Pegel nicht mit hohem Zuverlässigkeitsgrad feststellen. Aus diesem Grund muß die Einstellung des Widerstandes 2 durch den Hersteller erfolgen.In the voltage test circuit according to FIG. 1 is the initial setting of the measurement voltage V f to a Appropriate size compared to the reference voltage V2 determined by the resistors 8 and 10 important. If the initial setting of the measurement voltage Vl is not accurate, the voltage test circuit can detect the drop in the output voltage of the Do not detect battery 4 below the predetermined level with a high degree of reliability. For this Reason, the setting of the resistor 2 must be done by the manufacturer.

Üblicherweise ist es möglich, den Einstellhereich des Widerstandes 2 durch Erhöhung der Fertigungsgenau- so igkeit der einzelnen Schaltungselemente zu verkleinern. In diesem Fall ist es jedoch ebenfalls erforderlich, die Meßspannung Vl 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 Vl zweckmäßigIt is usually possible to reduce the setting range of the resistor 2 by increasing the manufacturing accuracy of the individual circuit elements. In this case, however, it is also necessary to set the measurement voltage Vl to a magnitude in the vicinity of the reference voltage V2 . For this reason, it has already been proposed to form a plurality of resistors with suitable resistance values on a semiconductor substrate and to use these resistors when the measurement voltage V1 is initially set 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 combine with each other. This procedure in which However, numerous resistors must be molded on a single semiconductor chip, too 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.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Spannungsprüfschaltung mit zwei Stromversorgungsklemmen der eingangs definierten Art derart zu verbessern, daß sie ohne die Notwendigkeit einer Justierung oder Verwendung eines veränderbaren Widerstandes realisiert werden kann, jedoch dennoch eine sehr genaue Spannungsüberwachung gewährleistetThe object on which the invention is based is to provide a voltage test circuit with two power supply terminals of the type defined at the outset to improve it without the need for adjustment or use of a changeable Resistance can be realized, but still ensures very precise voltage monitoring

Ausgehend von der Spannungsprüfschaltung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zweite pn-Obergangskreis mit einem Anschlußende direkt mit der zweiten Stromversorgungsklemme verbunden ist und mit dem anderen Anschlußende direkt mit einem Eingangsanschluß des Komparatorkreises verbunden ist, wobei dieses andere Anschlußende mit dem zweiten Stromquellenkreis verbunden istBased on the voltage test circuit of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that the second pn transition circuit with one connection end is directly connected to the second Power supply terminal is connected and is connected at the other terminal end directly to an input terminal of the comparator circuit, wherein this other terminal end is connected to the second power source circuit

Die Ausgangsspannung der zu überprüfenden Batterie hängt im wesentlichen von den elektrischen Eigenschaften des ersten und des zweiten pn-Übergangskreises ab. Diese können jedoch ohne weiteres als im wesentlichen als konstante Größen betrachtet werden. Darüber hinaus benötigt die Schaltungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung auch keinerlei Hochpräzisionswiderstände wie bei der geschilderten bekannten Schaltungsanordnung.The output voltage of the battery to be checked depends essentially on the electrical Properties of the first and the second pn junction circuit. However, these can easily be called essentially be regarded as constant quantities. In addition, the circuit arrangement according to the present invention does not require any High-precision resistors as in the known circuit arrangement described.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüche 2 bis 6.Particularly advantageous configurations and developments of the invention emerge from the Claims 2 to 6.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und im Vergleich zum Stand der Technik unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigtIn the following the invention by means of embodiments and in comparison to the prior art Technology explained in more detail with reference to the drawings It shows

F i g. 1 ein Schaltbild einer bisherigen Spannungsprüfschaltung,F i g. 1 a circuit diagram of a previous voltage test 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 Ausgangssignals der Spannungsprüfschaltung nach F ig. 1,3 shows a graphic representation of the change in level of an output signal of the voltage test circuit according to FIG. 1,

Fig.4 ein Schaltbild einer Spannungsprüfschaltung mit Merkmalen nach der Erfindung,4 shows a circuit diagram of a voltage test circuit with features according to the invention,

Fig.5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Anoden- und Kathodenspannungen zwei 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 two diodes provided in the circuit according to FIG on the one hand and the battery voltage on the other,

Fig.6 eine graphische Darstellung der Pegeländerung eines von der Schaltung nach F i g. 4 entsprechend der Änderung der Batteriespannung erzeugten Ausgangssignals,FIG. 6 shows a graphic representation of the change in level of one of the circuit according to FIG. 4 accordingly the change in the battery voltage generated output signal,

F i g. 7 bis 9 Schaltbilder abgewandelter Ausführungsformen der Spannungsprüfschaltung mit Merkmalen nach der Erfindung, undF i g. 7 to 9 circuit diagrams of modified embodiments of the voltage test circuit with features according to the invention, and

Fig. 10 bis 12 Schaltbilder spezifischer Schaltkreiskonstruktionen der Spannungsprüfschaltung gemäß Fig.4.10 to 12 are circuit diagrams of specific circuit constructions of the voltage test circuit according to FIG Fig. 4.

Die Fig. 1 bis 3 sind eingangs bereits erläutert worden.FIGS. 1 to 3 have already been explained at the beginning been.

Fig.4 veranschaulicht eine Ausführungsform der Spannungsprüfschaltung mit Merkmalen nach der Erfindung, die einem mit der Plusklemme einer Batterie4 illustrates an embodiment of the voltage test circuit with features according to the Invention that one with the positive terminal of a battery

' 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 Eingangsklemme eines !Comparators 34 verbunden. '22 connected resistor 20, a diode 24 connected in the forward direction between the resistor 20 and the negative terminal of the battery 22 , a resistor 26 connected to the negative terminal of the battery 22 and a diode 28 connected in the forward direction between the resistor 26 and the positive terminal of the battery 22 The branch 30 between the resistor 20 and the diode 24 and the branch 32 between the resistor 26 and the diode 28 are connected to a first and a second input terminal of a comparator 34, respectively.

Bei der Schaltung gemäß Fi g. 4 ist zu beachten, daß in der Reihenschaltung aus dem Widerstand 20 und der Diode 24 die Kathode der Diode 24 so mit der Minusklemme der Batterie 22 verbunden ist, daß die is Anodenspannung dieser Diode 24 als Bezugsspannung V_x 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 V32 am Komparator 34 anliegtIn the circuit according to Fi g. 4 it should be noted that in the series connection of the resistor 20 and the diode 24, the cathode of the diode 24 is connected to the negative terminal of the battery 22 that the anode voltage of this diode 24 can be taken off as a reference voltage V _x , while in the series connection from 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 to the comparator 34 as a measurement voltage V32

In der graphischen Darstellung von F i g. 5 sind die Beziehungen von Bezugs- und Prüfspannung zur Ausgangsspannung der Batterie 22 durch die ausgezogenen bzw. gestrichelten Linien dargestellt Wenn gemäß F i g. 5 die Ausgangsspannung Vx der Batterie 22 höher ist als der Durchlaß-Spannungsabfall Vf über die Diode 24, bleibt die Bezugsspannung V₃₀ praktisch auf Vp Wenn die Ausgangsspannung Vx der Batterie 22 höher ist als der Durchlaß-Spannungsabfall Vf über die Diode 28, ist außerdem die Meßspannung V32 praktisch gleich einer Spannung (Vx — Vf). Dies bedeutet, daß dann, wenn die Batteriespannung V_x zu 2 Vf wird, die Bezugsspannung V30 und die Meßspannung V32 einander praktisch gleich werden. Mit anderen Worten: die Meßspannung Vj₂ ist größer als die Bezugsspannung V30, wenn die Batteriespannung Vx höher ist als 2 Vn während sie kleiner wird als die Bezugsspannung V₃₀, wenn die Batteriespannung V*unter2 V>liegtIn the graph of FIG. 5, the relationships between the reference and test voltage and the output voltage of the battery 22 are represented by the solid and dashed lines, respectively. 5, the output voltage Vx of the battery 22 is higher than the forward voltage drop Vf remains through the diode 24, the reference voltage V ₃₀ practically at Vp when the output voltage Vx of the battery 22 is higher than the forward voltage drop Vf across the diode 28 is also the measurement voltage V32 practically equals a voltage (Vx -Vf). This means that when the battery voltage V _x becomes 2 Vf, the reference voltage V30 and the measurement voltage V32 become practically equal to each other. In other words, the measurement voltage Vj ₂ is larger than the reference voltage V30 when the battery voltage Vx is higher than 2 Vn, while it becomes smaller than the reference voltage V ₃₀ when the battery voltage V * is below 2 V>

Die Spannungsprüfschaltung gemäß Fig.4 kann somit so ausgelegt werden, daß beispielsweise eine Beziehung Vxc — 2 Vrgegeben ist wenn eine Abnahme der Batteriespannung V_x auf eine kritische Größe Vxc festgestellt wird. Während in diesem Fall die Batteriespannung Vx höhe ist als die Schwellenwertspannung Vxc d. h. 2 Vr ist die Meßspannung V32 — wie erwähnt — höher als die Bezugsspannung V₃₀. In diesem Fall liefert der Komparator 34 gemäß F i g. 6 ein Ausgangssignal hohen Pegels. Wenn die Batteriespannung Vx bei allmählicher Erschöpfung der Batterie 22 unter die so kritische Spannung Vxc abfällt wird die Meßspannung V32 kleiner als die Bezugsspannung V₃₀, so daß der Komparator 34 gemäß F i g. 6 ein Äusgangssignai mii niedrigem Pegel erzeugt Durch Ankopplung einer nicht ^dargestellten Alarmeinrichtung an die Spannungsprüf-Schaltung, um diese Einrichtung in Abhängigkeit von der Pegeländerung des Ausgangssignals des Komparator 34 an Spannung zu legen, ist es somit möglich, zuverlässig den richtigen Zeitpunkt für das Auswechseln der Batterie 22 zu bestimmen. The voltage test circuit according to FIG. 4 can thus be designed in such a way that, for example, a relationship Vxc − 2 Vr is given when a decrease in the battery voltage V _x to a critical value Vxc is determined. While in this case the battery voltage Vx height than the threshold voltage VXC ie 2 Vr is the measurement voltage V32 - as mentioned - higher than the reference voltage V _30th In this case, the comparator 34 delivers according to FIG. 6, a high level output signal. When the battery voltage Vx drops at a gradual depletion of the battery 22 below the critical stress so VXC the measurement voltage V32 is less than the reference voltage V _30, so that the comparator 34 shown in F i g. 6 generates an output signal with a low level. By coupling an alarm device (not shown) to the voltage test circuit in order to apply voltage to this device as a function of the level change in the output signal of the comparator 34 , it is thus possible to reliably determine the correct time for replacement of the battery 22 to be determined.

Bei der Schaltung gemäß Fig.4 werden die Bezugsspannung V_x und die Meßspannung V₃₂ durch die elektrischen Eigenschaften bzw. Kennlinien der Dioden 24 und 28 und die Ausgangsspannung der Batterie 22 bestimmt, so daß im Gegensatz zur es 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 Vvcsicher festgelegt werden kann.In the circuit according to FIG. 4, the reference voltage V _x and the measurement voltage V _{32 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, there is 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 Vvc can be reliably established.

F i g. 7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Spannungsprüfschaltung mit Merkmalen nach der Erfindung, 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 F i g. 7 die Zener-Spannungen der Zener-Dioden 44 und 48 mit Vz 1 und Vz2 bezeichnet werden, ergibt sich die Bezugsspannung V_x an der Verzweigung 50 zwischen Widerstand 20 und Zener-Diode 44 praktisch zu Vz 1, während sich die _; Meßspannung V52 an der Verzweigung zwischen der; Zener-Diode 48 und dem Widerstand 26 praktisch alsF i g. 7 illustrates another embodiment of the voltage test circuit with features 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 Vz 1 and Vz2 , the reference voltage V _x at junction 50 between resistor 20 and Zener diode 44 is practically Vz 1, while the _; Measurement voltage V52 at the junction between the; Zener diode 48 and resistor 26 practically as

C*X — Vz ) tusSmeken UBl Wenn somit dk kritisch* Spimmg VXC auf i C * X - Vz) tusSmeken UBl If thus dk critical * Spimmg VXC on i

(Vz 1+ 2) eingestellt wird, kann der Komparator^ ein Ausgangssignal niedrigen Pegels zu einem Zeitpunkt abgeben, zu welchem die Batteriespannung Vx auf die kritische Spannung Vxc abfällt und zwar auf dieselbe i; Weise wie bei der Schaltung nach Fig.4, so daß der richtige Zeitpunkt für das Auswechseln der Batterie 22 bestimmt werden kann. (Vz 1+ 2) is set, the comparator can output to a time at which the battery voltage Vx falls to the critical voltage VXC namely in the same i ^ a low level output signal; 4, so that the correct time for replacing the battery 22 can be determined.

Die weiter abgewandelte Spannungsprüfschaltung gemäß F i g. 8 entspricht derjenigen gemäß F i g. 4 mit dem Unterschied, daß anstelle der Widerstände 20 und 26 Konstantstromquellen 60 und 66 vorgesehen sind. \ Diese Schaltung arbeitet ebenfalls auf dieselbe Weise f und mit denselben Ergebnissen wie die Schaltung' gemäß F ig. 4.The further modified voltage test circuit according to FIG. 8 corresponds to that according to FIG. 4 with the difference that instead of the resistors 20 and 26 constant current sources 60 and 66 are provided. \ This circuit also operates in the same manner and f ig with the same results as the circuit 'according F. 4th

Die weiter abgewandelte Ausführungsform gemäß F i g. 9 unterscheidet sich von der Spannungsprüfschal- :.· tung nach F i g. 7 dadurch, daß anstelle der Widerstände ' 20 und 26 Konstantstromquellen 70 und 76 verwendet ψ werden. Arbeitsweise und Wirkung dieser Schaltung^ sind dieselben wie bei der Spannungsprüfschaltung § gemäß F i g. 4. |The further modified embodiment according to FIG. 9 differs from the voltage test circuit:. · Device according to FIG. 7 in that instead of the resistors' 20 and 26 constant current sources 70 and 76 are used ψ. Operation and effect of this circuit ^ are the same as in the voltage test circuit § according to FIG. 4. |

Die Fig. 10 bis 12 veranschaulichen spezifische if; Beispiele für den genauen Schaltungsaufbau der ^ Spannungsprüfschaltung gemäß Fig.4. In diesen Schaltbildern werden die jeweiligen Widerstände 20 und 26 bei der Schaltung nach F i g. 4 durch Feldeffekttransistoren 120 und 126 gebildet Die dabei vorgesehe- ?f nen Komparatoren sind an sich bekannt so daß sie nur kurz beschrieben zu werden brauchen. ;,Figures 10 through 12 illustrate specific if; Examples of the exact circuit structure of the voltage test circuit according to Fig. 4. In these circuit diagrams, the respective resistors 20 and 26 in the circuit according to FIG. 4 formed by field effect transistors 120 and 126. The comparators provided are known per se so that they only need to be described briefly. ;,

Bei der Schaltung gemäß Fig. 10 umfaßt derp Komparator 34 p-Kanal- und n-Kanal-Feldeffekttrans- % sistoren 130 bzw. 132, deren jeweilige Stromstrecken in ,f Reihe über die Batterie 22 geschaltet sind, sowie % p-Kanal- und n-Kanal-Feldeffekttransistoren 134 bzw. jf? 136, deren jeweilige Stromstrecken (Ebenfalle) in Reihe p über die Batterie 22 geschaltet sind. ||Are in the circuit of Fig. 10 the p comparator 34 p-channel and n-channel comprises Feldeffekttrans-% sistoren 130 and 132 having their respective current paths in, f series connected across the battery 22, as well as% p-channel and n-channel field effect transistors 134 or jf? 136, the respective current paths (also) of which are connected in series p via the battery 22 . ||

Wenn bei dieser Schaltung die Batteriespannung Vx g ausreichend hoch ist, besitzt der an seiner Gate-Elektro- \ de die Bezugsspannung empfangende Feldeffekttransistor 130 einen hohen Widerstand, während deafan seiner: Gate-Eleketrode mit der Meßspannung beaufschlagte Feldeffekttransistor 134 einen niedrigen Widerstand besitzt Dabei ist der Widerstandswert des Feldeffekttranssistors 136, dessen Gate-Elektrode mit der; Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 130 verbunden ist, hoch, während der Widerstandwert des mit seiner Gate-Elektrode an die Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 134 angeschlossenen Feldeffektransistors 132 niedrig ist Die Ausgangsspannung del; Komparator 34 liegt daher unter diesen Bedingungen auf einem hohen PegeL Wenn die Batteriespannung V> If in this circuit, the battery voltage Vx g is sufficiently high, has the receiving at its gate electrical \ en the reference voltage field effect transistor 130 has a high resistance, while DEAFAN his: gate Eleketrode has with the measuring voltage acted upon the field-effect transistor 134 has a low resistance It is the resistance of the field effect transistor 136 whose gate electrode with the; The source electrode of the field effect transistor 130 is connected, 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 del; Comparator 34 is therefore at a high level under these conditions when the battery voltage V>

unter die kritische Größe Vxc 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 abgibtdrops below the critical value Vxc , the resistance value of the field effect transistors 132 and 134 becomes larger than that of the field effect transistors 130 and 136, so that the comparator 34 emits a low-level output signal

Bei der Spannungsprüfschaltung gemäß F i g. 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 to p-Kanal-Feldeffekttransistoren 154 und 156, deren jeweilige Stromstrecken (ebenfalls) in Reihe über die Batterie 22 geschaltet sind.In the voltage test circuit according to FIG. 11th the comparator 34 consists of p-channel field effect transistors 140 and 142 and n-channel field effect transistors 144 and 146, their respective current paths in series are connected via the battery 22, and further from to p-channel field effect transistors 154 and 156, whose respective current paths are (also) connected in series across the battery 22.

Wenn hierbei die Batteriespannung Kv ausreichend hoch ist, besitzen die Feldeffekttransistoren 152 und 154 einen hohen bzw. einen iedrigen Widerstandswert, so daß das Ausgsngssigna! 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-EIeketorden der Feldeffekttransistoren 150 und 156 angelegt wird. Wenn die Batteriespannung V_x unter die vorbestimmte Größe Vxc abfällt, gehen die Feldeffekttransistoren 152 und 154 auf einen niedrigen bzw. hohen Widerstandswert Ober, so daß der Komparator 34 ein Ausgangssignal hohen Pegels erzeugt Auf diese Weise wird bei dieser Schaltung bei einem Abfall der Batteriespannung V_x unter den kritischen Spannungswert Vxc ein Ausgangssignal hohen Pegels erzeugt, durch das eine nicht dargestellte, an diese Schaltung angeschlossene Alarmeinrichtung angesteuert wird.If the battery voltage Kv is sufficiently high, the field effect transistors 152 and 154 have a high or 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, so that a high voltage is applied to the gate electrodes of the field effect transistors 150 and 156. When the battery voltage V _x drops below the predetermined size VXC, go to the field effect transistors 152 and 154 to a low or high resistance upper value, so that the comparator 34 is a high level output is generated In this manner, in this circuit for a drop of the battery voltage V _x below the critical voltage value Vxc generates an output signal of high level, by means of which an alarm device (not shown) connected to this circuit is triggered.

Bei der Spannungsprüfschaltung gemäß Fig. 12 umfaßt der Komparator 34 eine mit der Plusklemme der Batterie 22 verbundene Konstantstromquelle 160, eine Reihenkombination aus einem p-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-Feldeffekttransistor 170 bzw. 172 sowie eine Reihenkombination aus einem p- und einem n-Kanal-Feldeffekttransistor 174 bzw. 176 vorgesehen, wobei diese Reihenkombinationen über die Batterie 22 geschaltet sind. Die Gate-Elektode des FeldeffekttransiIn the voltage test circuit according to FIG. 12, the comparator 34 comprises one with the positive terminal of the Battery 22 connected constant current source 160, a series combination of a p-channel field effect transistor 166 or 168, these series combinations connected between the other terminal of the constant current source 160 and the negative terminal of the battery 22 are. Furthermore, there is a series combination of a p-channel and an n-channel field effect transistor 170 and 172, respectively as well as a series combination of a p- and an n-channel field effect transistor 174 and 176, respectively, these series combinations being connected across the battery 22. The gate electrode of the field effect transi stors 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 iststors 172 is connected to the gate and drain electrodes of the Field effect transistor 164 and connected to the gate electrode of field effect transistor 168, while the Gate electrode of field effect transistor 176 with the drain electrode of field effect transistor 168 and the Gate electrode of field effect transistor 174 is connected to the gate and source electrodes of field effect transistor 170

Wenn dabei die Batteriespannung Vx 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 Feldeffekttransistoren 172 bzw. 176 angelegt, die infolgedessen einen hohen bzw. einen iendrigen Widerstandswert besitzen, so daß der Komparator 34 ein Ausgangssignal hohen Pegels abgibt Wenn die Batteriespannung Vx unter die kritische Spannung Vxc abfällt ist der Widerstandswert des Feldeffekttransistors 162 größer als derjenige des Feldeffekttranssistors 166. Infolgedessen gehen die Feldeffekttransistoren 172 und 176 auf einen hohen bzw. einen niedrigen Widerstandswert über, so daß der Komparator 34 ein Signal niedrigen Pegels erzeugtIf the battery voltage Vx is sufficiently high, a high voltage is applied to the gate electrode of the field effect transistor 166, so that the field effect transistor 166 has a higher resistance value than the field effect transistor 162. As a result, high or low voltages are applied to the relevant gate electrodes Field effect transistors 172 and 176 are applied, which consequently have a high or a low resistance value, so that the comparator 34 emits a high level output signal.If the battery voltage Vx falls below the critical voltage Vxc, the resistance value 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 high and low, respectively, so that the comparator 34 generates a low level signal

Wie aus den Schaltbildern von Fig. 10 bis 12 ersichtlich ist kann die Spannungsprüfschaltung auf einem einzigen Chip ausgebildet werden, rährend die Dioden 24 und 28 so hergestellt werden können, daß s sie die für die Einstellung einer gewünschten doder vorgesehenen Größe der kritischen Spannung Vxc erforderlichen Eigenschaften besitzen.As can be seen from the circuit diagrams of FIGS. 10 through 12, the voltage test circuit can be formed on a single chip, while the diodes 24 and 28 can be fabricated to provide the required magnitude of the critical voltage Vxc required for setting a desired or intended magnitude of the critical voltage Vxc Possess properties.

Auch können die bei den Ausführungsformen nach F i g. 4 und 8 zur Einstellung der kritischen Spannung "Vxc vorgesehenen zwei Dioden 24 und 28 jeweils durch eine Kombination von in Reihe geschalteten Dioden ersetzt werden. Selbstverständlich können augh die Zener-Dioden 44 und 48 gemäß F i g. 7 und 9 jeweils durch eine Reihenschaltung aus Zener-Dioden ersetzt werden.The in the embodiments according to FIG. 4 and 8, two diodes 24 and 28 provided for setting the critical voltage "Vxc" can each be replaced by a combination of series-connected diodes. Of course, the Zener diodes 44 and 48 according to FIGS. 7 and 9 can each be connected in series can be replaced by Zener diodes.

Weiterhin ist es möglich, jede der Dioden 24 und 28 bei den Ausführungsformen gemäß F i g. 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 ersetzten.Furthermore, it is possible to use each of the diodes 24 and 28 in the embodiments according to FIG. 4 and 8 through a Zener diode and each of the resistors 20 and 26 in the circuits of Figures 4 and 7 by a To replace constant current source.

Hierzu S Blatt ZeichnungenSee S sheet drawings

Claims

ι 2 patent address: supplies, with a second voltage generator circuit with a second pn junction circuit and with a

1. Spannungsprüfschaltung mit zwei Stromversor- zweiten Stromquellenkreis, die in Reihe zwischen der gungsklemmen, einem ersten Spannungserzeuger- ersten und der zweiten Stromversorgungsklemme kreis mit einem ersten pn-Obergangskreis, der an 5 geschaltet sind und eine Ausgangsspannung erzeugen, einem Anschlußende an die erste Stromversor- die sich in Abhängigkeit von der Spannung zwischen gungsklemme angeschlossen ist, und einem ersten erster und zweiter Stromversorgungsklemme ändert Stromquellenkreis, der zwischen das andere An- und mit einem Komparatorkreis zum Vergleichen der schlußende des ersten pn-Obergangskreises und die Ausgangsspannungen des ersten und des zweiten zweite Stromversorgungsklemme geschaltet ist und io Spannungserzeugerkreises.1. Voltage test circuit with two power supply- second power source circuit in series between the supply terminals, a first voltage generator- first and the second power supply terminal circuit with a first pn transition circuit connected to 5 and generating an output voltage, a connection end to the first power supply, depending on the voltage between supply terminal is connected, and a first first and second power supply terminal changes Power source circuit that connects between the other and with a comparator circuit for comparing the final of the first pn transition circuit and the output voltages of the first and second second power supply terminal is connected and io voltage generator circuit.

am Verbindungspunkt zwischen erstem pn-Ober- Aus der DE-AS 25 52 691 ist bereits eine Spannungsgangskreis und erstem Stromquellenkreis eine prüfschaltung mit einer einen ersten Anschluß aufwei-Ausgangsspannung liefert, mit einem zweiten senden Detektorschaltung bekannt, die feststellt, ob Spannungserzeugerkreis mit einem zweiten pn- eine Versorgungsspannung oberhalb eines vorbestimm-Obergangskreis und mit einem zweiten Stromquel- 15 ten Wertes liegt, und die in Abhängigkeit von dieser lenkreis, die in Reihe zwischen der ersten und der Feststellung ein Signal an einem ersten Anschluß zweiten Stromveirorgungsklemme geschaltet sind erzeugt Mit dem ersten Anschluß ist ein Anzeigeele- und eine Ausgangsspannung erzeugen, die sich in ment verbunden, das eingeschaltet ist, wenn es das Abhängigkeit von der Spannung zwischen erster Signal empfängt, und das ausgeschaltet ist, wenn das und zweiter Stromversorgungsklemme ändert, und 20 Signal nicht empfangen wird. Bei einer derartigen mit einem Komparatorkreis zum Vergleichen der Spannungsprüfschaltung tritt das Problem auf, daß das Ausgangsspannungen des ersten und des zweiten Anzeigeelement im allgemeinen viel Strom verbraucht Spannungserzeugerkreises, dadurch gekenn- so daß dann, wenn die Versorgungsspannung bei zeichnet, daß der zweite pn-Übergangskreis (28, belasteter Stromversorgungsquelle geprüft wird und 48) mit einem Anschlußende direkt mit der zweiten 25 eine etwas höhere Spannung als einen vorbestimmten Stromversorgungsklemme verbunden ist und mit Wert erzeugt, das Anzeigeelement zunächst eingeschaldem anderen Anschlußende direkt mit einem tet wird. Dadurch wird jedoch der von der genannten Eingangsanschluß des Komparatorkreises (34) ver- Schaltung verbrauchte Strom erhöht, wodurch wiederbunden ist, wobei dieses andere Anschlußende mit um die Versorgungsspannung abfällt, so daß sie unter dem zweiten Stromquellenkreis (26; 66; 76) verbun- 30 Umständen den vorbestimmten Wert unterschreitet den ist Die Prüfschaltung stellt daraufhin eine verringerteAt the connection point between the first pn-upper From DE-AS 25 52 691 a voltage circuit and first current source circuit is already a test circuit with a first connection aufwei output voltage supplies, with a second send detector circuit known that determines whether Voltage generator circuit with a second pn supply voltage above a predetermined transition circuit and with a second Stromquel- 15 th value, and which is dependent on this steering circuit in series between the first and the detection a signal at a first terminal second power supply terminal are connected to the first connection is a display element and generate an output voltage that is connected in ment that is on when it is Depending on the voltage between the first signal received and that is off when the and second power supply terminal changes, and 20 signal is not received. With such a with a comparator circuit for comparing the voltage test circuit, there arises a problem that the Output voltages of the first and second display elements generally consume a lot of power Voltage generator circuit, characterized so that when the supply voltage is at indicates that the second pn junction circuit (28, loaded power supply source is tested and 48) with one connection end directly with the second 25 a slightly higher voltage than a predetermined one Power supply terminal is connected and generated with value, the display element is first switched directly to the other terminal end with a tet. However, this eliminates that of the aforementioned Input terminal of the comparator circuit (34) ver circuit increased current consumed, which is re-tied, this other terminal end drops with the supply voltage so that it falls below the second current source circuit (26; 66; 76) connected to 30 circumstances falls below the predetermined value The test circuit then provides a reduced