DE3510796A1

DE3510796A1 - Circuit arrangement for an inverter driver stage in telephone stations

Info

Publication number: DE3510796A1
Application number: DE19853510796
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. 8000 München Rödl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1986-09-25

Abstract

The invention relates to an inverter driver stage to activate the off-normal relay in telephone stations. If a driver stage of this type is activated by a signal with a slowly rising edge, it is possible that, of the two transistor elements disposed in series between the feed wires, the first transistor element is not yet blocking, whereas the second transistor element is already opening, thus producing a short-circuit. To prevent this, the invention uses the different threshold voltages of bipolar transistors and field-effect transistors. The two series-connected transistor elements are field-effect transistors, the transistor element blocking in the operating condition being activated by a bipolar transistor (low threshold voltage) and thus always blocking before through-connecting the second series transistor element. The switching process is thus also independent of the feed voltage potential, and the control signal potential can be lower than the feed voltage potential. The driver stage can generally be used in the activation of gate circuits, but in particular of off-normal contacts in telephone dialling devices.

Description

Schaltungsanordnung für eine Invertertreiberstufe inCircuit arrangement for an inverter driver stage in

Fernsprechstationen.Telephone stations.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Inverter-Treiberstufe zum Ansteuern des nsa-Relais in Fernsprechstationen, wobei die über einen Steuereingang der Stufe anliegenden Steuerimpulse relativ langsam steigen, wobei die Inverter-Treiberstufe im wesentlichen aus einem ersten und einem zweiten zueinander komplementären in Serie zwischen einer ersten die positive Speisespannung und einer zweiten Erdpotential führenden Speiseader angeordneten alis Schalter funktionierenden Transistorelement' besteht und wobei weiterhin das nsa-Relais einerseits mit dem gemeinsamen Punkt dieser Transistorelemente und andererseits über einen Kondensator mit der zweiten Speiseader verbunden ist.The invention relates to a circuit arrangement for an inverter driver stage for controlling the nsa relay in telephone stations, the via a control input control pulses applied to the stage rise relatively slowly, with the inverter driver stage essentially of a first and a second complementary in Series between a first the positive supply voltage and a second earth potential leading feed wire arranged alis switch functioning transistor element ' exists and the nsa relay continues on the one hand with the common point of these transistor elements and on the other hand via a capacitor to the second Feeder is connected.

Zur Ansteuerung des nsa-Relais in den Wähleinrichtungen werden im allgemeinen Gegentakttreiber (Komplementärtreiber, npn/pnp, n-Kanal-FET/p-Kanal-FET) verwendet. Bei langsam ansteigender Steuereingangsspannung tritt dabei ein Arbeitsbereich der verwendeten Transistorelemente ein, in dem der eine Transistor noch leitend ist, während der andere Transistor schon leitend ist. Dadurch kann für eine kurze Zeitspanne ein Kurzschluß zwischen den beiden die Speisespannung führenden Speiseadern auftreten und beispielsweise zur Vortäuschung eines falschen Betriebszustandes führen oder Störungen verursachen.To control the nsa relay in the dialing devices, the general push-pull driver (complementary driver, npn / pnp, n-channel FET / p-channel FET) used. A working range occurs when the control input voltage rises slowly of the transistor elements used, in which one transistor is still conductive while the other transistor is already conducting. This allows for a short Period of time a short circuit between the two supply wires carrying the supply voltage occur and lead, for example, to the pretense of an incorrect operating state or cause interference.

Außerdem muß das Ansteuersignal bei dieser Ausführung der Treiberstufe in der Größenordnung der Versorgungsspannung liegen, um ein volles Sperren bzw. Durchschalten des jeweiligen Transistorelementszu erreichen.In addition, the control signal must be used in this version of the driver stage in the order of magnitude of the supply voltage lie to a full To achieve blocking or switching through of the respective transistor element.

Die Aufgabe der Erfindung soll, daher darin bestehen, mit einfachen Mitteln eine geeignete Treiberstufe zu finden, die gewährleistet, daß auch bei langsam ansteigender Steuereingangsspannung ein obengenannter Kurzschluß sicher vermieden wird und daß außerdem die Steuereingangsspannung geringer sein kann wie die Speisespannung.The object of the invention should therefore be to use simple Means to find a suitable driver stage that ensures that even with slow The above short-circuit is reliably avoided when the control input voltage increases and that also the control input voltage can be lower than the supply voltage.

Dies wird dadurch erreicht, daß die beiden in Serie geschalteten Transistorelemente aus gleichartigen Transistorelementen mit relativ hoher Schwellspannung bestehen, wobei der Steuereingang des ersten Transistorelements zusätzlich über einen ersten Widerstand mit der ersten Speiseader und direkt mit dem Kollektor eines dritten Transistorelements mit relativ niedriger Schwellspannung verbunden ist, wobei weiterhin der Steuereingang des dritten Transistorelements über einen zweiten Widerstand mit dem Steuereingang der Stufe und mit dem Steuereingang des zweiten Transistorelements verbunden ist und daß der Emitter des dritten Transistorelementes mit der zweiten Speiseader verbunden ist.This is achieved in that the two transistor elements connected in series consist of similar transistor elements with a relatively high threshold voltage, wherein the control input of the first transistor element additionally has a first Resistance to the first feeder wire and directly to the collector of a third Transistor element is connected to a relatively low threshold voltage, and continues the control input of the third transistor element via a second resistor the control input of the stage and to the control input of the second transistor element is connected and that the emitter of the third transistor element with the second Feeder is connected.

Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß ein Transistorelement der beiden in Serie zwischen die Speiseadern geschalteten Transistorelemente immer erst dann Durchschalten kann, wenn das zweite Transistorelement vollständig im Sperrzustand ist. Außerdem kann Steuern der beiden Transistorelemente mit geringerem Potential erfolgen.This has the advantage that one transistor element of the two Only then is transistor elements connected in series between the feed wires Can switch through when the second transistor element is completely in the blocking state is. In addition, the two transistor elements can be controlled with a lower potential take place.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht noch darin, daß der Steuereingang des zweiten Transistorelementes zusätzlich über einen dritten Widerstand mit dem Steuereingang der Stufe und über einen vierten Widerstand mit der zweiten Speiseader verbunden ist.An advantageous development of the circuit arrangement according to the invention still consists in the fact that the control input of the second transistor element is additionally via a third resistor to the control input of the stage and via a fourth Resistance is connected to the second feeder wire.

Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß die Schwellspannung des zweiten Transistorelements (Schalters) nach Bedarf weiter angehoben werden kann, wodurch die Sicherheit gegen einen Kurzschluß zwischen den beiden Speiseadern noch erhöht werden kann.This has the advantage that the threshold voltage of the second Transistor element (switch) can be further raised as required, whereby the security against a short circuit between the two feed lines is increased can be.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht noch darin, daß das zweite Transistorelement aus einer Darlingtonstufe besteht, deren Steuereingang über einen fünften Widerstand mit dem Steuereingang der Stufe verbunden ist.An advantageous development of the circuit arrangement according to the invention still consists in the fact that the second transistor element consists of a Darlington stage, its control input via a fifth resistor to the control input of the stage connected is.

Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß das zweite Transistorelement auch aus einfachen Transistoren mit relativ geringen Schwellspannungen bestehen kann.This has the advantage that the second transistor element also consist of simple transistors with relatively low threshold voltages can.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird anhand von drei Figuren näher erläutert. Sie ist nicht auf die darin gezeigten Ausführungen beschränkt.The circuit arrangement according to the invention is illustrated by means of three figures explained in more detail. It is not limited to the designs shown therein.

Fig. 1 besteht im wesentlichen aus zwei VMOS-Transistoren T1 und T2, einem bipolaren Transistor T3, einem nsa-Relais N, einem Kondensator C, den Widerständen R1 und R2 und den Speiseadern a/b.Fig. 1 essentially consists of two VMOS transistors T1 and T2, a bipolar transistor T3, an nsa relay N, a capacitor C, the resistors R1 and R2 and the feed wires a / b.

Fig. 2 enthält zusätzlich zwei Widerstände R3 und R4.Fig. 2 also contains two resistors R3 and R4.

Fig. 3 enthält gegenüber Fig. 1 anstelle des VMOS-Transistors T2 eine Darlingtonschaltung D und zusätzlich den Widerstand R5.In comparison with FIG. 1, FIG. 3 contains one instead of the VMOS transistor T2 Darlington circuit D and additionally the resistor R5.

Nachstehend wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung näher erläutert.The circuit arrangement according to the invention is explained in more detail below.

Ublicherweise besteht eine für den vorgenannten Zweck vorgesehene Treiberstufe aus zwei komplementären Transistor- elementen, die in Serie zwischen den beiden Speiseadern vorgesehen sind. An dem gemeinsamen Punkt der beiden Transistorelemente ist das nsa-Relais einseitig angeschaltet.Usually there is one provided for the aforementioned purpose Driver stage made up of two complementary transistor elements that are provided in series between the two feeders. At the common point of the two transistor elements, the nsa relay is switched on on one side.

Die andere Seite des nsa-Relais ist über einen Kondensator mit der Erdpotential führenden Speiseader verbunden.The other side of the nsa relay is through a capacitor to the Feed wire connected to earth potential.

Die beiden Steuereingänge der Transistorelemente werden über den Eingang der Treiberstufe angesteuert. Liegt kein Steuerpotential vor (Steuerpotential (E) ist gleich Erdpotential (b)), dann ist beispielsweise das Transistorelement T1 nach Fig. 1 durchgesteuert und das Transistorelement T2 nach Fig. 1 gesperrt. Liegt ein Steuerpotential an (nsa-Relais soll betätigt werden, dann sperrt T1 und T2 wird durchgesteuert. Werden zwar komplementäre, aber gleichartige Transistoren verwendet, dann ergibt sich bei solchen Schaltungen der Nachteil, daß beim Anlegen des Steuerpotentials L vor allem wenn dessen Impulsflanke nicht ausreichend steil ist - z.B. das Transistorelement T1 noch nicht voll sperrt, während das Transistorelement T2 schon durchgesteuert ist. Dadurch kann ein kurzzeitiger Kurzschluß zwischen den Speiseadern auftreten, der unter anderem zu einem einen falschen Betriebszustand anzeigenden Stromimpuls führt bzw. Störungen verursacht.The two control inputs of the transistor elements are via the input controlled by the driver stage. If there is no control potential (control potential (E) is equal to ground potential (b)), then, for example, the transistor element T1 is after Fig. 1 controlled and the transistor element T2 of FIG. 1 blocked. Lies a Control potential on (nsa relay is to be actuated, then T1 is blocked and T2 is steered through. If complementary but similar transistors are used, then there is the disadvantage with such circuits that when the control potential is applied L especially if its pulse edge is not sufficiently steep - e.g. the transistor element T1 does not yet fully block, while the transistor element T2 is already turned on is. This can result in a short-term short circuit between the feed wires. the current pulse indicating an incorrect operating state, among other things leads or causes malfunctions.

Die Erfindung macht sich für eine solche Schaltungsanordnung die unterschiedliche Schwellspannung von bipolaren Transistoren und VMOS-Transistoren zunutze.The invention is different for such a circuit arrangement Use threshold voltage of bipolar transistors and VMOS transistors.

In der Fig. 1 liegt an der Speiseader a der positive Pol der Speisespannung US an, während an der Speiseader b Erdpotential anliegt. Wird der Steuereingang E der Treiberstufe nicht angesteuert dann ist der VMOS-Transistor T1 leitend, da sein Gate über R1 entsprechend angesteuert wird über das nsa-Relais N wird der Kondensator C aufgeladen und in diesem Zustand gehalten. Dieser Ladevorgang entspricht einer bestimmten Schaltstellung des bipolaren Relais N.In FIG. 1, the positive pole of the supply voltage is applied to the supply wire a US on, while earth potential is applied to the feed wire b. Becomes the control input E of the driver stage not activated then the VMOS transistor T1 is conductive, there its gate is controlled accordingly via R1 via the nsa relay N becomes the capacitor C charged and held in this state. This charging process corresponds to a certain switching position of the bipolar relay N.

Wird jetzt ein Steuerimpuls auf den Eingang E der Treiberstufe gelegt, dann gelangt dieser sowohl über den Widerstand R2 (Vorschalt- und Dimensionierungswiderstand) auf die Basis des bipolaren Transistors T3 als auch auf das Gate des VMOS-Transistors T2. Da die Schwellspannung des Transistors T3 geringer ist als die des Transistors T2, wird der Transistor T3 besonders bei langsam ansteigender Flanke des Steuerimpulses schon durchschalten, während sich der Transistor T2 noch im Sperrzustand befindet. Das Steuerpotential wird vom Gate des Transistors T1 abgeleitet (Gate von T1, Kollektor von T3, Emitter von T3, Erde) und der Transistor T2 sperrt. Mit an steigender Flanke des Steuerimpulses an E schaltet jetzt der Transistor T2 durch und der Kondensator C wird über das Relais N entladen.If a control pulse is now applied to input E of the driver stage, then this arrives via the resistor R2 (series and dimensioning resistor) to the base of the bipolar transistor T3 and to the gate of the VMOS transistor T2. Since the threshold voltage of the transistor T3 is lower than that of the transistor T2, the transistor T3 becomes especially with the slowly rising edge of the control pulse already through while the transistor T2 is still in the blocking state. The control potential is derived from the gate of transistor T1 (gate of T1, collector from T3, emitter from T3, earth) and transistor T2 blocks. With a rising edge of the control pulse to E now turns on transistor T2 and the capacitor C is discharged through relay N.

Jeder Lade- bzw. Entladevorgang des Kondensators C bedeutet ein Umschalten des Relais N. Bei Abschalten des Steuerimpulses kehrt sich der Vorgang um, und der Kondensator C wird wieder aufgeladen.Every charging or discharging process of the capacitor C means a switchover of relay N. When the control pulse is switched off, the process is reversed and the Capacitor C is recharged.

Die Aufgabe des Widerstandes R2 besteht beim Anlegen des Steuerimpulses außerdem noch darin, daß dessen Potential über die Schwellspannung des bipolaren Transistors T3 ansteigen kann.The task of the resistor R2 is when the control pulse is applied also still in the fact that its potential is above the threshold voltage of the bipolar Transistor T3 can rise.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist auch darin zu sehen, daß das Potential des Steuerimpulses - im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltungen dieser Art - unter dem Potential der Speisespannung liegen kann. Um bei bekannten Schaltungen den VMOS-Transistor Tl zu sperren, muß die Differenz von Gatepotential und Potential der Speisespannung kleiner als die Schwellenspannung des Transistors T1 sein (komplementärer Transistor). Hier genügt jedoch die geringere Steuerspannung für den bipo laren Transistor T3.A major advantage of the circuit arrangement according to the invention can also be seen in the fact that the potential of the control pulse - in contrast to conventional circuits of this type - lie below the potential of the supply voltage can. In order to block the VMOS transistor T1 in known circuits, the difference must of gate potential and potential of the supply voltage smaller than the threshold voltage of transistor T1 (complementary transistor). However, the lower one is sufficient here Control voltage for the bipolar transistor T3.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 dadurch, daß die Widerstände R3 und R4 an die Steuerungsleitung des Gates von Transistor T2 geschaltet sind.The circuit arrangement according to FIG. 2 differs from FIG. 1 by connecting resistors R3 and R4 to the control line of the gate of transistor T2 are switched.

Mit Hilfe der entsprechenden Dimensionierung dieser beiden Widerstände kann die Schwellspannung des Transistors T2 indirekt erhöht werden.With the help of the appropriate dimensioning of these two resistors the threshold voltage of the transistor T2 can be increased indirectly.

Fig. 3 zeigt anstelle des VMOS-Transistors T2 eine Darlingtonschaltung D. Hiermit läßt sich mit bipolaren Transistoren ein Transistorelement mit höherem Schwellwert in die Schaltungsanordnung einbringen.3 shows a Darlington circuit instead of the VMOS transistor T2 D. This allows a transistor element with a higher Bring the threshold value into the circuit arrangement.

Der Widerstand R5 dient hier als Dimensionierungswiderstand.The resistor R5 is used here as a dimensioning resistor.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß nach der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ein Kurzschluß zwischen den Speiseadern bei langsam ansteigender Steuerimpulsflanke vermieden werden kann und daß das Steuerimpulspotential geringer sein kann, wie das Speisespannungspotential.From the above it follows that according to the circuit arrangement according to the invention a short circuit between the supply wires with a slowly rising control pulse edge can be avoided and that the control pulse potential can be lower, such as the supply voltage potential.

3 Patentansprüche 3 Figuren3 claims 3 figures

Claims

Claims 9) circuit arrangement for an inverter driver stage for controlling the nsa relay in telephone stations, the via a control input control pulses applied to the stage rise relatively slowly, with the inverter driver stage essentially of a first and a second complementary in Series between a first the positive supply voltage and a second earth potential leading feeder arranged as a switch functioning transistor element exists and the nsa relay continues on the one hand with the common point of these transistor elements and on the other hand via a capacitor to the second Feeder is connected, d u r c h e k e n n n z e i n e t that the two Series-connected transistor elements (T1, T2) made from transistor elements of the same type (T1, T2) exist with a relatively high threshold voltage, the control input of the first transistor element (T1) additionally via a first resistor (R1) the first feed wire (a) and directly to the collector of a third transistor element (T3) is connected to a relatively low threshold voltage, and the control input continues of the third transistor element (T3) via a second resistor (R2) to the control input (E) the stage and connected to the control input of the second transistor element (T2) and that the emitter of the third transistor element (T3) with the second feed wire (b) is connected.

2. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the control input of the second transistor element (T2) is also added via a third resistor (R3) to the control input (E) of the stage and via a fourth resistor (R4) is connected to the second feed wire (b).

3. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the second transistor element (T2) from a Darlington stage (D), whose control input is connected to the control input via a fifth resistor (R5) (E) the stage is connected.