DE1052004B - Schaltung zum Erzeugen praktisch linearer Spannungsaenderungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Erzeugen praktisch linearer Spannungsänderungen.

Derartige Schaltungen werden z. B. in der Fernsehtechnik für die Ablenkung des Elektronenstrahls eines Kathodenstrahloszillographen oder in Analog-Rechenapparaten verwendet. Dabei ist es bekannt, einerseits übliche Hochvakuum- oder Gasröhren durch Transistoren zu ersetzen und andererseits eine Gegenkopplung zur Linearisierung der erzeugten Spannungsänderungen anzuwenden.

Die Erfindung bezweckt eine verbesserte Schaltung der angegebenen Art zu schaffen, bei der Transistoren verwendet werden und. mittels welcher ein schneller Rücklauf nach jeder linearen Spannungsänderung erzielt werden kann.

Die Schaltung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen ersten Transistor mit einer negativen Rückkopplungsschleife und durch einen zweiten und dritten Transistor, deren Elektroden derart miteinander verbunden sind, daß eine regenerative Rückkopplungsschleife gebildet wird, wodurch eine praktische Unterbrechung des Emitter-Kollektor-Kreises des zweiten Transistors herbeiführbar ist; dieser Kreis ist in den Kollektorkreis des ersten Transistors geschaltet, und die erwähnte negative Rückkopplungsschleife ist über die Emitter-Kollektor-Elektrodenstrecke des zweiten Transistors durch einen mit der Basiselektrode des ersten Transistors verbundenen Kondensator derart geschlossen, daß sie bei Unterbrechung des Emitter-Kollektor-Kreises des zweiten Transistors unterbrochen wird.

Bei einer solchen Schaltung bewirkt die negative Rückkopplungsschleife praktisch lineare Spannungsänderungen an der Kollektorelektrode des ersten Transistors oder des zweiten Transistors.

Der schnelle Rücklauf, der durch die Verwendung einer Kippschaltung erzielt wird, wodurch die negative Rückkopplungsschleife unterbrochen wird, wird unterstützt und erhöht durch den Umstand, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors im gemeinsamen Emitterkreis der nachfolgenden Transistoren angeordnet ist, so daß das Umkippen dieser Kippschaltung durch den Umstand beschleunigt wird, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors am Beginn des Rücklaufes völlig leitend wird.

Die regenerative Rückkopplungsschleife besitzt vorzugsweise eine Kopplung, die aus einer direkten Verbindung zwischen der Kollektorelektrode des dritten Transistors und der Basiselektrode des zweiten Transistors besteht, und eine Kopplung, die einen Gleichstromweg zwischen den Emitterelektroden dieser beiden. Transistoren bildet. Bei solchen Verbindungen kann die Schleife mit dem zweiten und dem Schaltung zum Erzeugen
praktisch linearer Spannungsänderungen

Anmelder:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beansprudite Priorität:
Großbritannien, vom 31. Mai 1955

William Lawrence Stephenson,
Harley, Surrey (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

dritten TransistOT eine bistabile, monostabile oder astabile Schaltung bilden.

Die Erfindung wird an Hand der schematischen Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schema einer Schaltung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 Spannungswellenformen, die an den Punkten 12,10, 11 und 14 des Schemas nach Fig. 1 auftreten.

Der erwähnte erste und der zweite Transistor sind mit T₁ bzw. T₂ bezeichnet. Es handelt sich dabei um p-n-p-Grenzschichttransistoren, betrieben mit einer Kollektorspannung — E_v die über eine Belastung 4 angelegt ist.

Die negative Rückkopplungssehleife besitzt einen Kondensator 7, der eine negative Rückkopplung von der Kollektorelektrode des Transistors T₂ (oder Punkt 12) zur Basiselektrode des Transistors T₁ (oder Punkt 14) bewirkt.

Die regenerative oder positive Rückkopplungsschleife enthält eine direkte Kopplung von der Kollektorelektrode des Transistors T₃ (oder Punkt 11) zur Basiselektrode des Transistors T₂ und eine einen Widerstand 6 enthaltende Kopplung zwischen der Emitterelektrode des Transistors T₃ (oder Punkt 10) und der der Emitterelektrode des Transistors T₂.

Die negative Rückkopplungsschleife enthält (neben dem Kondensator 7) die Emitter-Kollektor-Elektrodenstreeke des Transistors T₂ und wird durch an die Basiselektrode des Transistors T₂ gelegte positive Spannungen unterbrochen. Die Emitter-Kollektor-

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Claims (1)

Elektradenstrecke des Transistors T2 bildet somit einen Teil der positiven Rückkopplungs- oder Tickerschleife. Infolge der negativen Rückkopplung wird der Kondensator 7 mit einer Geschwindigkeit entladen, die einer effektiven Zeitkonstante von etwa C7R1Ci1' und einer effektiven Speisespannung von etwa End/ Ri — — entspricht, wobei a/ den Basis-Kollektor-StromverStärkungsfaktor des ersten Transistors, -^- dessen ■"8 Basisstrom und R1 dessen Kollektorbelastungswiderstand ist. Dieser Entladungsvorgang wird aber in einem frühzeitigen Stadium durch Sättigung des Transistors T1 oder durch- eine regenerative Rückkopplungswirkung unterbrochen, die den Kollektorkreis des Transistors T1 und die negative Rückkopplungsschleife unterbricht. Die beiden Zustände der Schaltung entsprechen daher einer nahezu linearen Änderung der Ausgangsspannung, die von der negativen Rückkopplung gesteuert wird, und einer darauffolgenden Rückkehr bzw. einem Rückschlag nach einem stabilen Zustand unter dem Einfluß der positiven Rückkopplung. Weitere Einzelteile und Potentiale werden in der nachfolgenden Beschreibung der Wirkung der Schaltung in einer gesteuerten Einschwing- oder monostabilen Anwendung eingeführt. Im Ruhezustand ist der Transistor T3 völlig stromleitend, und der Transistor T2 ist gleichfalls völlig stromleitend, wobei Punkt 11 über einen Gleichrichter D1 auf einem Potential — Ei gehalten wird und |£4!<|£2! ist. Der Punkt 10 hat ein Potential zwischen — Ez und Erde, welches durch den Transistor T1 und den Widerstand 8 bedingt wird. Der Transistor T2 führt einen Strom, der von dem Potential —-E4, dem Widerstand 6 und dem Potential im Punkt 10 gesteuert wird. Der Belastungswiderstand 4 ist derart gewählt, daß das Potential im Punkt 12 negativer ist als das Potential -Ei (Anfang und Ende der drei ersten Kurven der Fig. 2). Beim Anlegen eines Steuerimpulses, der positiv sein kann, wenn er an einen der Punkte 12,13 oder 14 gelegt ist, oder negativ beim Anlegen am Punkt 10 oder 11, wird das Potential in 11 etwa gleich — E2, der Strom im Transistor T2 nimmt zu, und die Zunahme des Potentials in 12 wird über den Kondensator 7 nach der Basiselektrode des Transistors T1 übertragen. Dies bewirkt wieder eine Abnahme des Kollektorätromes des Transistors T1, so daß das Potential im Punkt 10 negativer als — Es wird und somit den Transistor T3 im Sperrzustand hält (mittlerer Teil der dritten Kurve der Fig. 2). Der Transistor T3 ist somit -gesperrt, während die Basis- und die Emitterelektroden des Transistors T2 etwa auf dem Potential — E2 gehalten werden (mittlerer Teil der zweiten Kurve der Fig. 2). Der Strom durch den Kreis 4,12, T2, 6,10, T1 wird von der negativen Rückkopplungswirkung über den Kondensator 7 gesteuert, so daß das Potential im Punkt 12 oder 10 praktisch linear zunimmt, wie im mittleren Teil der ersten bzw. der dritten Kurve der Fig. 2 gezeigt. Diese Wirkung wird dadurch beendet, daß das Potential im Punkt 10 gegenüber — Es positiv wird, 30 daß der Transistor T3 stromleitend wird (Ende des mittleren Teiles der dritten Kurve der Fig. 2). Dies bewirkt eine Abnahme des Kollektorstromes des Transistors T2, so- daß das Potential in 12 negativer wird Und derTransistorT1 (über den Kondensator 7) völlig stromleitend wird. Hierdurch wird die regenerative Umschaltwirkung der Schleife Ts, 11, T2, 6, 10 erhöht, so daß eine schnelle Rückkehr nach dem ursprünglichen Ruhezustand erfolgt, wie durch die rechts liegenden Teile der Kurven der Fig. 2 dargestellt. Wenn der mit dem Punkt 11 verbundene Gleichrichter D1 entfernt wird, ist am Ruhezustand der Transistor T3 gesättigt und der Transistor T2 gesperrt; die Wirkungsweise ist im übrigen dieselbe. Wenn ein Gleichrichter D2 zwischen dem Punkt 12 und einem Punkt mit einem Potential — E0 zwischen -E1 und — E2 geschaltet wird, wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, wird die Zunahme des Potentials im Punkt 12 dadurch beendet, daß D2 stromleitend wird, vorausgesetzt, daß dies erfolgt, bevor Punkt 10 das Potential —-E3 erreicht. Wenn der Wert des Widerstandes 8 höher als ein vorherbestimmter Wert ist, wird die Schaltung selbsterregt, da der Transistor T1 nicht einen hinreichenden Strom liefern kann, um den von den Transistoren T2 und T3 gebildeten regenerativen Kreis in einem stabilen Zustand zu halten. Der von den Transistoren T2 und T3 gebildete regenerative Kreis kann durch Überbrückung des Widerstandes 9 mit einem Kondensator 15 monostabil gemacht werden; in diesem Falle darf die Zunahme des Potentials im Punkt 12 nur noch während einer Periode auftreten, die durch die Werte des Widerstandes 9 und des Kondensators 15 bedingt wird. Ein ähnliches Ergebnis wird erzielt, wenn .der Kondensator 15 zwischen den Punkt 13 und Erde oder einen anderen Punkt konstanten Potentials geschaltet wird, während der Widerstand 9 zwischen den Punkt 13 und die Emitterelektrode des Transistors T2 gelegt wird. Die Emitterelektrode des Transistors T2 kann an einen Punkt konstanten Potentials über einen weiteren Gleichrichter D3 gelegt werden, der derart angeordnet ist, daß er eine Sättigung dieses Transistors verhindert. Diese Maßnahme kann sowohl bei Schaltungen mit Gleichrichter D2 als auch bei Schaltungen ohne solche Gleichrichter angewendet werden. Wenn der Widerstand 6 durch eine direkte Verbindung, d. h. eine impedanzlose oder praktische impedanzlose Verbindung, ersetzt wird, kann die Schaltung monostabil sein oder als Oszillator wirken. In den beiden Fällen ist es erwünscht, den Gleichrichter D2 anzubringen und den Gleichrichter D1 zu entf ernen, da sonst der Punkt 10 nicht mehr in bezug auf — E3 positiv sein kann, wie es für das Leiten durch den TransistorT3 erforderlich ist. Patentansprüche:

1. Schaltung zum Erzeugen praktisch linearer Spannungsänderungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Transistor (T₁) mit einer negativen Rüdkkopplungssdhleife vorgesehen ist und ein zweiter und dritter Transistor vorgesehen sind, deren Elektroden derart miteinander verbunden sind, daß eine regenerative Rückkopplungsschleife (11, T₂, 6, 10) gebildet wird, wodurch eine praktische Unterbrechung des Emitter-Kollektor-Kreises des zweiten Transistors (T₂) herbeiführbar ist, und daß dieser Kreis in den Kollektorkreis des ersten Transistors geschaltet ist und die erwähnte negative Rückkopplungsschleife (10, 6, T₂, 12, 7, 14) über die Emitter-Kollektor-Elektrodenstrecke des zweiten Transistors durch einen mit der Basiselek-