DE3813545A1 - Messbereichsschalter zur automatischen messbereichseinstellung - Google Patents
Messbereichsschalter zur automatischen messbereichseinstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Meßbereichsschalter der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Zur Erfassung unterschiedlicher Meßgrüßen und sehr
unterschiedlicher Werte derselben Meßgröße verwendet man
in der Meßtechnik sogenannte Meßbereichsschalter, die
eine Anpassung des Meßsignals an den vom Meßverstärker
oder Meßwerk des Meßgerätes aufnehmbaren Signalbereich
ermöglichen. Hohe Spannungen werden hierzu mit Hilfe
eines Spannungsteilers auf zulässige Werte herabgesetzt.
Bei elektronischen Meßgeräten mit automatischer Meßbe
reichseinstellung erfolgt die Umschaltung der Spannungs
teilerwiderstände mit Hilfe von Reed-Relais. Diese
werden durch eine geeignete Steuerschaltung betätigt,
die in Abhängigkeit vom Wert des angelegten Meßsignals
jeweils einen solchen Spannungsteilerwiderstand ein
schaltet, daß die dem Eingang eines Meßverstärkers
zugeführte abgegriffene Spannung innerhalb eines vorge
gebenen Bereiches bleibt.
Mit Relais aufgebaute Meßbereichsschalter haben den
Nachteil, daß sie relativ teuer sind und relativ viel
Platz benötigen. Ihre Integration auf einem Halbleiter
chip ist nicht möglich, so daß rationelle Fertigungs
techniken dieser Art nicht zur Anwendung kommen können.
Aus Tietze/Schenk, Springer Verlag 1985, Seite 727 ist
es bekannt übersteuerte Emitterfolger als Serienschalter
zu verwenden. Die zur Steuerung des als Schalter dienen
den Transistors benötigte Steuerspannung liegt dabei an
der Basis, während die zu schaltende Spannung am Kollek
tor angeschlossen ist und bei durchgeschaltetem Tran
sistor am Emitter abgegriffen werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Meßbereichsschalter
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der
die Möglichkeit bietet, seine Bauteile auf einem Halb
leiterchip unterzubringen.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeich
neten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und
Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den
Unteransprüchen genannt.
Die erfindungsgemäße Schaltung unterscheidet sich von
dem bekannten Emitterfolger zunächst vorteilhaft da
durch, daß die zu schaltende Spannung, die in diesem
Fall vom Spannungsteiler kommt, nicht dem Kollektor,
sondern der Basis des Schalttransistors zugeführt ist.
Auf das Übersetzungsverhältnis bleibt das ohne Einfluß,
weil der Emitterfolger ein Verstärkungsverhältnis von
1 : 1 gewährleistet. Für das Ein- und Ausschalten des
Schalttransistors sorgt ein mit dem Steuersignal
beaufschlagter Steuertransistor, der zum Sperren des
Schalttransistors dessen Basis auf Sperrpotential zieht.
Ein zweiter Schalttransistor, der eine vom Meßsignal
abgeleitete Teilspannung an einem Spannungsteiler
abgreift, arbeitet mit demselben Emitterwiderstand wie
der erste Schalttransistor. Hierdurch wird ohne weitere
Maßnahmen für einen gemeinsamen Ausgang gesorgt.
Eine wesentliche Verbesserung des Erfindungsgegenstandes
sieht vor, daß die Eingänge der beiden Steuertran
sistoren zu einem Eingang zusammengefaßt sind. Diese
Maßnahme ist deshalb von Bedeutung, weil bei einem
integrierten Halbleiter, z.B. einem Analog-Array, nur
eine begrenzte Zahl von außen zugänglicher Anschlüsse
realisierbar ist. Bei komplizierten Schaltungen muß
also auf eine sparsame Belegung der Anschlüsse geachtet
werden. Das Zusammenlegen zweier Steuereingänge wird
dadurch ermöglicht, daß dem zweiten Steuertransistor ein
Inverter vorgeschaltet ist, der das von der
Steuerschaltung kommende Signal so invertiert, daß der
ihm zugeordnete zweite Schalttransistor sperrt, wenn der
erste Schalttransistor geöffnet ist. Die Umkehrung gilt
entsprechend. Auf diese Weise ist es möglich, mit nur
einem, zwei Zustände bzw. Pegel kennenden Steuersignal,
gezielt sowohl den ersten als auch den zweiten Schalt
transistor zu betätigen.
Ein zweckmäßiger Aufbau sieht vor, mit dem ersten
Schalttransistor eine Spannungsübersetzung von 1:1 und
mit dem zweiten Schalttransistor eine Spannungsüber
setzung von 10 : 1 zu verwirklichen.
Einen für sehr hohe Spannungen geeigneten Spannungs
teiler unmittelbar in einer integrierten Schaltung
unterzubringen, ist wegen dem geringen Abstand der
einzelnen Bauelemente nicht zweckmäßig. Eine Weiterbil
dung des Erfindungsgegenstandes besteht deshalb darin,
dem integrierten Spannungsteiler einen diskreten Span
nungsteiler vorzuschalten, der mit Hilfe eines Relais
umgeschaltet wird. Mit diesem Spannungsteiler kann ein
Spannungsverhältnis von 100 : 1 realisiert werden. Die am
diskreten Spannungsteiler abgegriffene Meßspannung wird
in diesem Fall dem ersten Schalttransistor zugeführt,
der die Spannung im Verhältnis 1 : 1 weitergibt, könnte
aber selbstverständlich auch auf einen zweiten Span
nungsteiler geführt werden, wodurch sich bei ent
sprechender Auslegung der beiden aufeinanderfolgenden
Spannungsteiler auch ein Gesamtteilungsverhältnis von
1000 : 1 erzielen ließe.
In der Regel ist eine Stufung von 100 : 1, 10 : 1 und 1 : 1
bei der Meßbereichsumschaltung für genaue Messungen zu
grob. Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung des Erfin
dungsgegenstandes zur Erzielung von Zwischenstufen sieht
vor, dem Ausgang der beiden Schalttransistoren einen
Verstärker nachzuschalten, der mehrere Verstärkerstufen
unterschiedlicher Verstärkung besitzt. Hierdurch ist es
möglich, das Gesamtübersetzungsverhältnis entsprechend
zu variieren.
Ein für integrierte Schaltungen besonders vorteilhafter
Aufbau ist mit Hilfe von Differenzverstärkern zu er
zielen, da diese bei symmetrischer Anordnung eine gute
Temperaturstabilität erreichen. Die Emitter aller
Differenzverstärkerstufen liegen an einer gemeinsamen
Konstantstromquelle, die für einen eingeprägten Strom
sorgt. Hierdurch ist es möglich, durch unterschiedliche
Emitterwiderstände unterschiedliche Verstärkungen in den
einzelnen Differenzstufen zu erzielen. Bei jeder
Differenzverstärkerstufe ist zwischen diese und die
Konstantstromquelle ein Sperrtransistor eingefügt, der
es ermöglicht, durch seine Steuerung den Emitterstrom zu
unterbrechen und dadurch die Differenzverstärkerstufe
abzuschalten. Da alle Differenzverstärkerstufen einen
gemeinsamen Eingang haben, mit dem sie am Ausgang des
Meßbereichsschalters liegen, und jeweils nur eine der
drei Differenzverstärkerstufen eingeschaltet ist,
bestimmt diese in Verbindung mit dem Spannungsteiler das
Gesamtübersetzungsverhältnis.
Auch hier ist es wiederum von Vorteil, die Zahl der
Steuereingänge möglichst niedrig zu halten. Die Steuer
eingänge der drei Sperrtransistoren sind deshalb so
zusammengeschaltet, daß das zwei Pegel besitzende
Steuersignal jeweils die beiden anderen Sperrtransi
storen schließt, sobald einer der Sperrtransistoren
geöffnet ist.
Ein zweckmäßiger Schaltungsaufbau wird dadurch erzielt,
daß die Sperrtransistoren mit ihrem Kollektor-Emitter-
Zweig zwischen die Konstantstromquellen und die jewei
lige Differenzverstärkerstufe eingefügt sind und die
Basis jedes Sperrtransistors über einen Spannungsteiler
an einer Vorspannung liegt, die den Sperrtransistor
öffnet. Die Vorspannung wird jedoch durch eine Steuer
spannung überlagert, die entweder den Wert "Null" (Open
Collector) hat oder einen Wert besitzt, der die Sperr
transistoren sperrt. Der Basis von jeweils zwei Sperr
transistoren wird eine die Sperrung bewirkende Steuer
spannung unmittelbar zugeführt, während sie dem dritten
Sperrtransistor über eine Hilfsstufe zugeführt ist.
Die Hilfsstufe wird mit Hilfe eines Transistors gebil
det, der mit seiner Basis an einem zwischen den beiden
Steuereingängen liegenden Spannungsteiler angeschlossen
ist und dessen Emitter an einer die Sperrung bewirkenden
Spannung liegt. Sein Kollektor ist an der Basis des
dritten Sperrtransistors angeschlossen und der Span
nungsteiler so dimensioniert, daß der Transistor sperrt,
sobald an beiden Steuereingängen eine entsprechende
Spannung liegt.
Um die Temperaturstabilität der Schaltung zu erhöhen,
ist es zweckmäßig die Konstantstromquelle als Strom
spiegel aufzubauen. Ein gutes Frequenzverhalten läßt
sich durch eine Kaskode erzielen, die den Ausgang der
Differenzverstärkerstufen bildet.
In Verbindung mit der dekadischen Teilung des Meßbe
reichsschalters ist eine gute Zwischenteilung mit einem
Spannungsverhältnis von 1 : 1, 1 : 2 und 1 : 5 über die
Differenzverstärkerstufen erzielbar.
Zur Realisierung der Schaltung mit Hilfe eines
Analog-Arrays ist es von Vorteil alle Transistoren der
Schaltung vom gleichen Typ zu wählen, wobei man vorzugs
weise NPN-Transistoren verwenden wird. Auch die Zahl der
einsetzbaren Widerstände ist in diesem Fall begrenzt,
was bei der Dimensionierung der Schaltung berücksichtigt
werden muß.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnun
gen dargestellt und werden im folgenden näher beschrie
ben.
Es zeigen:
Fig. 1 Den Meßbereichsschalter mit zwei Steuerein
gängen,
Fig. 2 den Meßbereichsschalter mit einem gemeinsamen
Steuereingang,
Fig. 3 eine den Meßbereichsschalter ergänzende
Differenzverstärkergruppe mit umschaltbaren
Differenzverstärkerstufen unterschiedlicher
Verstärkung.
Wie Fig. 1 zeigt, besitzt der Meßbereichsschalter in
seinem Grundaufbau zwei als Emitterfolger arbeitende
Schalttransistoren Q 12, Q 18 mit einem gemeinsamen
Ausgang F und einem an -5 Volt liegenden gemeinsamen
Emitterwiderstand R 20. Während der Kollektor jedes der
beiden Schalttransistoren Q 12, Q 18 an einer Kollektor
spannung VCC liegt, ist die Basis jeweils über einen
Widerstand R 17, R 21 mit einem Eingangsanschluß 15
verbunden. Weiterhin ist die Basis-Emitter-Strecke von
beiden Schalttransistoren Q 12, Q 18 mit dem in Reihe
liegenden Emitter-Widerstand R 20 durch die Kollektor-
Emitter-Strecke eines Steuertransistors Q 13, Q 19 mit
einem in Reihe liegenden weiteren Emitter-Widerstand
R 48, R 34 überbrückt. Die Basis liegt bei beiden Steuer
transistoren Q 13, Q 19 über einen Spannungsteiler R 18,
R 19; R 22, R 31 an einem Steuereingang 14; 11.
An den Steuereingängen 14; 11 des Meßbereichsschalters
liegt das Ausgangssignal einer elektronischen Steuer
schaltung, die für die automatische Meßbereichsumschal
tung verantwortlich ist. Sie sorgt dafür, daß in
Abhängigkeit von der Größe des Meßsignals der jeweils
richtige Meßbereich eingeschaltet wird. Schaltungen
dieser Art sind bekannt und deshalb nicht näher darge
stellt. Für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Schaltung ist lediglich das Ausgangssignal der Steuer
schaltung von Bedeutung, das sich zwischen einem auf
Null-Potential liegenden Pegel und -5 Volt ändern kann.
Gelangt an die Basis der beiden Steuertransistoren Q 13,
Q 19 Null-Potential, so fließt ein Strom über die
Basis-Emitter-Strecke, öffnet den Steuertransistor und
zieht dadurch die Basis der Schalttransistoren Q 12, Q 19
auf Sperrpotential. Soll also einer der beiden Schalt
transistoren auf Durchlaß geschaltet werden, so muß an
die Basis des zugehörigen Steuertransistors über den
zugehörigen Steuereingang der Pegel von -5 Volt ge
langen. Hierdurch wird der Steuertransistor gesperrt und
läßt damit den Basis-Emitter-Kreis des Schalttransistors
unbeinflußt.
Mit Hilfe der Steuerschaltung kann nach Bedarf der erste
Schalttransistor Q 12 oder der zweite Schalttransistor
Q 18 auf Durchgang geschaltet werden. Beide Transistor
stufen besitzen eine Verstärkung von 1 : 1. Während jedoch
der erste Schalttransistor Q 12 unmittelbar über den
Vorwiderstand R 17 an dem Eingangsanschluß 15 anliegt,
bildet der mit diesem ebenfalls verbundene
Vorwiderstand R 21 mit einem weiteren Widerstand R 23, der
auf Null-Potential gelegt ist, einen Spannungsteiler von
10 : 1. Somit wird bei einem Teilerverhältnis von 1 : 1 der
erste Schalttransistor Q 12 und bei einem
Teilerverhältnis von 10 : 1 der zweite Schalttransistor
Q 18 auf Durchlaß geschaltet.
Es bedarf keiner weiteren Erläuterung, daß an den
gemeinsamen Emitter-Widerstand R 20 weitere Emitter
folgerstufen zur Erzielung anderer Spannungsteilerver
hältnisse anschließbar sind. Bei einem Spannungsteiler
verhältnis von 100 : 1 sind die an den Spannungsteiler
widerständen anliegenden Spannungen allerdings so hoch,
daß es sich nicht empfiehlt, diese in eine integrierte
Schaltung einzuschleifen. Es ist deshalb vorgesehen, den
zugehörigen Spannungsteiler konventionell mit Hilfe
eines außerhalb der integrierten Schaltung angeordneten
Spannungsteilers R 5, R 9 und einem Relais mit den Schalt
strecken S 1, S 2 zu realisieren. Sei einem geforderten
Teilerverhältnis von 100 : 1 ist der Schalter S 1 ge
schlossen und der Schalter S 2 geöffnet und der Strom
fließt über den Schälttransistor Q 12 zum Ausgang F. Ein
Teilerverhältnis von 1000 : 1 ließe sich erzielen, wenn
zusammen mit der Schaltstrecke S 1 der Schalttransistor
Q 18 auf Durchlaß geschaltet ist.
Die Schaltung nach Fig. 2 ist gegenüber der Schaltung
nach Fig. 1 insoweit verbessert, als sie mit nur einem
Steuereingang 14 für beide Steuertransistoren Q 13, Q 19
auskommt. Hierzu liegt die Basis des zweiten Steuertran
sistors Q 19 über einen Vorwiderstand R 25 an einem
Kollektorwiderstand R 24 einer Inverterstufe mit einem
Transistor Q 20, dessen Emitter auf -5 Volt und dessen
Basis über einen Vorwiderstand R 26 an dem gemeinsamen
Eingang 14 liegt. Der Inverter Q 20 sorgt dafür, daß der
zweite Steuertransistor Q 19 immer dann gesperrt ist,
wenn der erste Steuertransistor Q 13 auf Durchgang
geschaltet ist. Da ohnehin immer nur einer der beiden
Schalttransistoren Q 12, Q 19 eingeschaltet sein darf,
gelingt hierdurch auf einfache Weise die Einsparung
eines Eingangsanschlusses.
Eine wesentliche Verbesserung des Meßbereichsschalters
wird mit Hilfe der Schaltung nach Fig. 3 erzielt. Es
handelt sich hierbei um drei symmetrisch aufgebaute
Differenzverstärkerstufen, deren Emitter über Strom
gegenkopplungswiderstände R 3 bis R 8 mit einer Konstant
stromquelle Q 16, Q 17 verbunden sind. Letztere ist als
Stromspiegel aufgebaut und gewährleistet damit eine gute
Temperaturstabilität. Jede Differenzverstärkerstufe
I, II, III besitzt zwei Gegenkopplungswiderstände R 3, R 4;
R 5, R 6; R 7, R 8 die sich in ihrem Wert von dem der anderen
beiden Differenzverstärkerstufen unterscheiden. Hier
durch ergibt sich eine unterschiedliche Gegenkopplung
und damit eine unterschiedliche Verstärkung der
einzelnen Differenzverstärkerstufen. Alle Differenzver
stärkerstufen liegen mit ihrem durch die Basis der
Transistoren Q 3, Q 5, Q 7 gebildeten ersten Differenzein
gang am Ausgang F der vorbeschriebenen Schaltung. Mit
ihrem durch die Basis der Transistoren Q 4, Q 6, Q 8
gebildeten zweiten Differenzeingang liegen sie am
Emitter eines als Emitterfolger geschalteten Transistors
Q 21, mit einem Basiswiderstand R 28 und einem Ausgangs
widerstand R 27.
Die Kollektoren der Transistoren Q 3, Q 5, Q 7 liegen
gemeinsam am Emitter eines Kaskodetransistors Q 1, der
mit seinem Kollektor über einen Widerstand R 38 an die
Basis eines weiteren Emitterfolgers Q 15 und dieser zum
ersten Differenzausgang G geführt ist. Der zweite
Ausgang für alle Differenzverstärkerstufen mit den
Transistoren Q 4, Q 6, Q 8 führt über eine zweite Kaskode
mit dem Transistor Q 2 und einen Widerstand R 39 zur Basis
eines weiteren Emitterfolgers Q 14 zum zweiten
Differenzausgang H. Die Basen der beiden Kaskodetran
sistoren Q 1, Q 2 sind
miteinander verbunden und an einem Spannungsteiler R 51,
R 16 angeschlossen, der einerseits an der Versorgungs
spannung VCC und andererseits auf Null-Potential liegt.
Die Kollektoren der beiden Kaskodetransistoren Q 1, Q 2
sind über Widerstände R 1, R 2 und eine Transistorstufe
Q 22 ebenfalls mit der Versorgungsspannungsquelle VCC
verbunden.
Jede der aus zwei Transistoren Q 3, Q 4; Q 5, Q 6; Q 7, Q 8
bestehenden Differenzverstärkerstufen I, II, III ist über
ihre Gegenkopplungswiderstände R 3, R 4; R 5, R 6; R 7, R 8 nicht
unmittelbar, sondern über die Kollektor-Emitter-
Strecke eines Sperrtransistors Q 10, Q 11, Q 9 mit der
Konstantstromquelle Q 16, Q 17 verbunden. Dabei liegt der
Emitter der Sperrtransistoren an der Konstantstromquelle
während sein Kollektor jeweils mit den beiden zuge
hörigen Gegenkopplungswiderständen verbunden ist. Die
Basen der drei Sperrtransistoren Q 10, Q 11, Q 9 sind an je
einem Spannungsteiler R 42, R 43; R 44, R 45; R 46, R 47 ange
schlossen, der mit einem Ende an -5 Volt und mit dem
anderen Ende an Null-Potential liegt. Weiterhin ist die
Basis des Sperrtransistors Q 10 mit einem Steuereingang
17 und die Basis des Sperrtransistors Q 11 mit einem
Steuereingang 16 unmittelbar verbunden. Die beiden
Steuereingänge 16, 17 werden durch einen Spannungsteiler
R 49, R 50 überbrückt, an dem die Basis eines eine
Hilfsstufe bildenden Transistors Q 23 angeschlossen ist,
dessen Emitter auf -5 Volt und dessen Kollektor an der
Basis des dritten Sperrtransistors Q 9 liegt.
Ausgehend von der Steuerschaltung ist es möglich den
Steuereingängen 16, 17 einen Signalpegel von -5 Volt
zuzuführen, der sich der Vorspannung der Sperrtran
sistoren Q 10, Q 11 überlagert und diese sperrt. In diesem
Fall sperrt auch die durch den Transistor Q 23 gebildete
Hilfsstufe, da sowohl an der Basis wie auch am Emitter
des Transistors -5 Volt liegen. Der Basis des dritten
Sperrtransistors Q 9 wird somit kein Sperrpotential
zugeführt, so daß er auf Durchgang schaltet. In diesem
Fall wird also nur die dritte Differenzverstärkerstufe
III mit Strom versorgt, so daß nur diese eingeschaltet
ist und über ihre Stromgegenkopplungswiderstände R 7, R 8
das jeweilige Verstärkungsverhältnis bestimmt.
Die Schaltung wird so gesteuert, daß jeweils nur eine
der Differenzverstärkerstufen eingeschaltet ist. Hierzu
müssen die beiden Steuereingänge 16, 17 wahlweise mit
einem zweiten Eingangspegel von 0 Volt (Open Collector)
beaufschlagbar sein. Liegt dieser Pegel z.B. am Steuer
eingang 17, so bleibt die am ersten Sperrtransistor Q 10
anliegende Vorspannung unverändert und schaltet diesen
auf Durchgang. Gleichzeitig wird auch die Hilfsstufe mit
dem Transistor Q 23 auf Durchgang geschaltet, da seine
Basis positives Potential erhält. Die Basis des dritten
Sperrtransistors Q 9 wird hierdurch auf Sperrpotential
von -5 Volt gelegt, das zu seiner Sperrung führt.
Analoge Verhältnisse ergeben sich, sobald am Steuerein
gang 16 0 Volt anliegen.
Selbstverständlich könnte man auf die Hilfsstufe mit dem
Spannungsteiler R 49, R 50 und dem Transistor Q 23 ver
zichten, wenn man auch die Basis des dritten Sperrtran
sistors Q 9 mit einem eigenen Steuereingang verbinden
würde. Da jedoch bei dem verwendeten Analog-Array nur
eine geringe Zahl externer Anschlüsse zur Verfügung
steht, ist es ein wesentlicher Vorteil durch die Hilfs
stufe einen Anschluß zu sparen. Für die Schaltung ergibt
sich folgende Wahrheitstabelle:
Bei Verwendung von Differenzverstärkerstufen in Verbin
dung mit einem Meßbereichsschalter ergibt sich der
Vorteil, daß nicht nur eine Umschaltung des Meßbereiches
erfolgt, sondern gleichzeitig auch eine Signalverstär
kung erzielbar ist.
Claims (10)
1. Meßbereichsschalter mit steuerbaren Schaltern
zur automatischen Meßbereichseinstellung, insbesondere
für ein Oszilloskop, der in Abhängigkeit von den Signa
len einer Steuerschaltung jeweils unterschiedliche, den
jeweiligen Meßbereich vorgebende Spannungsteilerwider
stände über die steuerbaren Schalter mit dem Eingang
eines Meßverstärkers verbindet, dadurch gekennzeichnet,
daß je eine der an den Spannungsteilerwiderständen
(R 21, R 23) abgegriffenen Teilerspannungen der Basis eines
als Emitterfolger arbeitenden Schalttransistors (Q 12,
Q 18) zugeführt ist, daß alle Emitter dieser Schalttran
sistoren (Q 12, Q 18) mit einem gemeinsamen Ausgangswider
stand (R 20) verbunden sind, und an der Basis jedes
Schalttransistors (Q 12, Q 18) ein Steuertransistor (Q 13,
Q 19) angeschlossen ist, der in Abhängigkeit von an
seinem Eingang (11, 14) liegenden Signalen der Steuer
schaltung nur den Schalttransistor (Q 12, Q 18) nicht an
Sperrpotential legt, der dem jeweils vorgegebenen
Meßbereich zugeordnet ist.
2. Meßbereichsschalter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eingänge von den zwei Steuer
transistoren (Q 13, Q 19) zu einem Eingang (14) zusammen
gefaßt sind, und dem zweiten Steuertransistor (Q 19) ein
Inverter (Q 20) vorgeschaltet ist, der das von der
Steuerschaltung kommende Signal so invertiert, daß der
ihm zugeordnete zweite Schalttransistor sperrt, wenn der
erste Schalttransistor (Q 12) geöffnet ist, und bei einem
zweiten Signal der Steuerschaltung mit anderem Pegel der
erste Schalttransistor (Q 12) sperrt, während der zweite
(Q 18) öffnet.
3. Meßbereichsschalter nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt
transistoren (Q 12, Q 18) so mit den Spannungsteilerwider
ständen (R 21, R 23) verbunden sind und diese so dimensio
niert sind, daß sich Spannungsverhältnisse von 1 : 1 und
10 : 1 zwischen dem Eingang (E) des Meßbereichsschalters
und seinem Ausgang (F) ergeben.
4. Meßbereichsschalter nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Schalt
transistoren (Q 12, Q 18) eingangsseitig mindestens ein
steuerbarer elektromagnetischer Schalter (S 1) vorge
schaltet ist, der ebenfalls an Spannungsteilerwider
ständen (R 5, R 9) liegt, vorzugsweise mit einem Spannungs
verhältnis von 100 : 1, und die Steuerschaltung jeweils
den Schalttransistor (Q 12, Q 18) durchschaltet, der mit
dem elektromagnetischen Schalter (S 1) den vorgegebenen
Meßbereich gewährleistet, vorzugsweise den ersten
Schalttransistor (Q 12), der das Spannungsverhältnis 1 : 1
vorgibt.
5. Meßbereichsschalter nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem am
Ausgangswiderstand (R 20) der Schalttransistoren (Q 12,
Q 18) liegenden gemeinsamen Ausgang (F) ein Verstärker
mit mehreren Verstärkerstufen (I, II, III) unterschied
licher Verstärkung nachgeschaltet ist und die Steuer
schaltung jeweils eine bestimmte Verstärkerstufe (I, II,
III) mit einem bestimmten Schalttransistor (Q 12,
Q 18) so kombiniert, daß sich ein vorgegebenes Gesamt
übersetzungsverhältnis ergibt.
6. Meßbereichsschalter nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der am
Ausgang (F) nachgeschaltete Verstärker als umschaltbarer
Differenzverstärker aufgebaut ist, der mindestens zwei
symmetrische Differenzverstärkerstufen (I, II, III)
besitzt, bei denen die beiden Emitter einer Stufe
(I, II, III) über je einen Stromgegenkopplungswiderstand
(R 3 bis R 8) mit einem Sperrtransistor (Q 9 bis Q 11)
verbunden sind, der seinerseits an einer für die
Differenzverstärkerstufen (I, II, III) gemeinsamen Kon
stantstromquelle (Q 16, Q 17) liegt und die Sperrtran
sistoren (Q 9 bis Q 11) über eine Steuerschaltung so
gesteuert sind, daß wechselweise ein Sperrtransistor (Q 9
bis Q 11) nicht sperrt und die über ihn mit Strom ver
sorgte Differenzverstärkerstufe einschaltet und daß alle
Differenzverstärkerstufen (I, II, III) einen gemeinsamen
Eingang (F) und einen gemeinsamen Ausgang (GH) besitzen
und die Stromgegenkopplungswiderstände (R 3 bis R 8)
verschiedener Differenzverstärkerstufen (I, II, III)
unterschiedliche Werte aufweisen.
7. Meßbereichsschalter nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die drei
Sperrtransistoren (Q 9 bis Q 11) nur zwei Steuereingänge
(16, 17) zum Aus- und Einschalten zur Verfügung stehen
und eine Hilfsstufe (Q 23) am Eingang eines der drei
Sperrtransistoren (Q 9) so eingefügt ist, daß dieser
sperrt, sobald einer der beiden anderen Sperrtransis
toren (Q 10, Q 11) geöffnet ist.
8. Meßbereichsschalter nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperr
transistoren (Q 9 bis Q 11) mit ihrem Kollektor-
Emitter-Zweig zwischen die Konstantstromquelle (Q 16, Q 17)
und die jeweilige Differenzverstärkerstufe (I, II, III)
eingefügt sind und die Basis jedes Sperrtransistors (Q 9
bis Q 11) über einen Spannungsteiler (R 42, R 43 bis R 46,
R 47) an einer Vorspannung liegt, die den Sperrtransistor
(Q 9 bis Q 11) öffnet, diese Vorspannung jedoch durch eine
Steuerspannung überlagert ist, die entweder den Wert
(open collector) "Null" hat oder einen Wert besitzt, der
die Sperrtransistoren (Q 9 bis Q 11) sperrt, wobei die
eine Sperrung bewirkende Steuerspannung (-5 Volt)
ausgehend von den beiden Steuereingängen (16, 17) der
Basis von jeweils zwei Sperrtransistoren (Q 10, Q 11)
unmittelbar zugeführt ist, während sie dem dritten
Sperrtransistor (Q 9) über die Hilfsstufe (Q 23) zugeführt
ist.
9. Meßbereichsschalter nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die
Hilfsstufe bildender Transistor (Q 23) mit seiner Basis
an einem zwischen den beiden Steuereingängen (16, 17)
liegenden Spannungsteiler (R 49, R 50) angeschlossen ist,
sein Emitter an einer die Sperrung bewirkenden Spannung
(-5 Volt) liegt und sein Kollektor an der Basis des
dritten Sperrtransistors (Q 9) angeschlossen ist und der
Spannungsteiler (R 49, R 50) so dimensioniert ist, daß der
Transistor (Q 23) der Hilfsstufe sperrt, sobald an beiden
Steuereingängen (16, 17) eine entsprechende Spannung (-5 Volt) liegt.
10. Meßbereichsschalter nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstant
stromquelle (Q 16, Q 17) als Stromspiegel und der gemein
same Ausgang der Differenzverstärkerstufe (I, II, III) als
Kaskode aufgebaut ist.
11. Meßbereichsschalter nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom
gegenkopplungswiderstände (R 3 bis R 8) so dimensioniert
sind, daß die drei Differenzverstärkerstufen (I, II, III)
Spannungsverhältnisse von 1 : 1, 1 : 2 und 1 : 5 zwischen Ein-
und Ausgangsspannung vorgeben.
12. Meßbereichsschalter nach einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Transistoren
der Schaltung vom gleichen Typ, vorzugsweise NPN-Tran
sistoren sind, nur Widerstände mit dem Wert 100 Ohm, 200
Ohm, 400 Ohm, 800 Ohm, 1 Kiloohm, 2 Kiloohm, 4 Kiloohm,
8 Kiloohm, 16 Kiloohm zur Verfügung stehen und die
Schaltung auf einem Analog-Array ausgeführt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883813545 DE3813545A1 (de) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | Messbereichsschalter zur automatischen messbereichseinstellung |
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ID=6352619
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- 1988-04-22 DE DE19883813545 patent/DE3813545A1/de not_active Withdrawn
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