DE1090717B - Schaltungsanordnung fuer eine Transistor-Schaltstufe - Google Patents

Description

In der Fernmeldetechnik ist es bekannt, Relais, die irgendwelche Vorgänge auslösen oder Stromkreise schalten sollen, nicht unmittelbar an die Steuerleitung anzuschalten, sondern die sogenannten Röhrenrelais einzusetzen, die aus der Kombination einer Elektronenröhre und eines Relais bestehen. In den Anodenkreis der Röhre ist das Relais eingefügt. Im Ruhezustand ist der Anodenstrom durch eine Gittervorspannung gesperrt und somit das. Relais nicht erregt. Durch Gitterbeeinflussung, z. B. durch eine transformatorisch zugeführte Wechselspannung, wird im Anodenkreis ein Strom hervorgerufen, der das Relais erregt. Über die Kontakte des Relais werden dann die verschiedensten Schaltvorgänge ausgelöst. Auf diese Weise können mit verhältnismäßig geringen Spannungen bzw. Strömen die Relais geschaltet werden. So kann beispielsweise die Steuerung des Relais durch eine Fotozelle erfolgen.

An Stelle der Hochvakuumröhren finden auch Gasentladungsröhren in entsprechender Schaltung Verwendung. Bei diesen Röhren ist der Spannungsabfall in der Röhre im gezündeten Zustand sehr niedrig und unabhängig von der Stromstärke. Praktisch steht daher die gesamte Anodenspannung für das zu steuernde Relais zur Verfügung. Es können daher auch ohne weiteres robuste Relais geschaltet werden. Die Gasentladungsröhren weisen aber eine Eigenart auf, die ihre Verwendung manchmal einschränkt. Nach der Zündung kann die Röhre nicht mehr von selbst erlöschen, auch wenn die steuernde Gitterspannung abgeschaltet ist. Die Löschung der Röhre muß daher durch besondere Maßnahmen erreicht werden. Ein anderer Nachteil der Gasentladungsröhren liegt in den erforderlichen hohen Betriebsspannungen begründet, die nicht immer zur Verfügung stehen bzw. aus anderen Gründen, wie z. B. aus Gründen der Funkensicherheit in explosionsgefährdeten Räumen, nicht angewendet werden· können.

Eine Verbesserung brachte die Verwendung von Transistoren an Stelle der Röhren. Bei diesen Schaltelementen kann mit wesentlich geringeren Spannungen gearbeitet werden. Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung, die Transistoren enthält und bei der durch Anlegen einer Steuerspannung im Basiskreis der Transistor vom Sperrzustand in den leitenden Zustand gesteuert wird. Im Kollektorkreis des Transistors wird dadurch ein Relais geschaltet. Derartige Transistoranordnungen weisen aber noch den Nachteil auf, daß der Transistor gegenüber Temperaturschwankungen empfindlich ist und daß es aus diesem Grunde zu Fehlschaltungen· kommen kann. Außerdem sind die bekannten Transistorschaltungen empfindlich gegenüber Schwankungen der Steuerspannung. Dies fällt besonders dann ins Gewicht, wenn Schaltungsanordnung
für eine Transistor-Schaltstufe

Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Hans-Ulrich Knauer, Kornwestheim (Würti),
ist als Erfinder genannt worden

lange Steuerleitungen mit schwankenden Widerstandswerten an die Transistorschaltung angeschlossen sind, wie es z. B. in Fernsprechanlagen der Fall sein kann, wenn die Transistorschaltung zur Aufnahme der Wählimpulse dienen soll. Es kommt hier noch die Forderung hinzu, daß neben der nötigen Steilheit der Schaltstufe keine Impulsverzerrungen hervorgerufen werden sollen.

Diese Forderungen werden erfindungsgemäß dadurch erfüllt, daß im Ruhezustand an Emitter und Basis des Transistors über einen Spannungsteiler, der zwischen den Polen einer Spannungsquelle liegt und von dem ein Glied zwischen Emitter und Kollektor des Transistors angeordnet ist, eine auch bei Temperaturschwankungen den Transistor mit Sicherheit sperrende Potentialverteilung herrscht und daß in den vom Spannungsteiler zum Kollektor führenden Abzweig die Arbeitswicklung des zu schaltenden Relais und in einen weiteren, vom gleichen Punkt zu dem einen Pol der Spannungsquelle führenden Abzweig eine den Schwellwert für das Ansprechen des Relais bestimmende Gegenswicklung des Relais eingefügt ist, deren Erregung nach der Aussteuerung des Transistors durch die dabei auftretende Potentialverschiebung am Spannungsteiler herabgesetzt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Ein Spannungsteiler, der aus den drei Gliedern Rl₁ R2, R3 besteht, wird von der Betriebsspannung U_B gespeist. Das mittlere Glied des Spannungsteilers, d. h. der Widerstand R2, ist zwischen den Emitter und Kollektor des Transistors T eingefügt. An der Basis des Transistors liegt über den Widerstand R 5 positives Potential der Betriebsspannung. Das Potential am Emitter, d. h. das zwischen den Widerständen R1 und R2 liegende Potential, ist wesentlich negativer als

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das Potential an der Basis. Der Transistor ist daher im Ruhezustand gesperrt. Die Werte der Widerstände und- damit die Spannung zwischen Basis und Emitter sind so gewählt, daß Temperatureinflüsse auf den Transistor ausgeschaltet sind und der Transistor T auch bei starken Temperaturschwankungen nicht von selbst in den leitenden Zustand gelangt. Durch diese Anordnung erhält die Transistorschaltung außerdem eine größere Steilheit, d. h., unterhalb eines bestimmten Wertes der Steuerspannung sperrt der Transistor noch mit Sicherheit, während er beim Überschreiten dieses Wertes sprungartig seinen Schaltzustand ändert und leitend wird.

An den zwischen den Widerständen R2 und R3 des Spannungsteilers liegenden Punkt ist einerseits die Arbeitswicklung I des Relais A angeschlossen. Dieser Abzweig führt weiter zum Kollektor des Transistors. Andererseits ist an demselben Punkt des Spannungsteilers auch noch die Wicklung II des Relais A angeschlossen. Die Verbindung führt von hier aus weiter über den Widerstand i?4 zur positiven Klemme der Betriebsspannungsquelle U_B. Diese Wicklung II ist zur Arbeitswicklung I des Relais gegensinnig gewickelt. Sie ist dauernd erregt, doch reicht im Ruhezustand diese Erregung nicht aus, um das Relais A zum Ansprechen zu bringen. Besonders vorteilhaft ist diese Anordnung bei einem polarisierten Relais, z. B. Telegraphenrelais.

Um den Transistor auszusteuern, wird an seine Basis die Steuerspannung Ug durch den Schalter 5¹ angelegt. Die Steuerleitung kann verhältnismäßig lang und der Schalter S verhältnismäßig weit vom Transistor T entfernt sein. Als Beispiel seien hier nochmals die bereits erwähnten Fernsprechleitungen genannt.

Durch Schließen des Schalters 6" tritt an der Basis des Transistors ein solches negatives Potential auf, daß infolge der jetzt zwischen Basis und Emitter liegenden Spannung der Transistor in den leitenden Zustand gesteuert wird. Dadurch wird die Emitter-Kol-Iektor-Strecke niederohmig, und der Widerstand R 2 des Spannungsteilers wird jetzt durch die Emitter-Kollektor-Strecke und die Arbeitswicklung I des Relais A überbrückt. Der Kollektorstrom durchfließt die Arbeitswicklung I des Relais A. Die hier hervorgerufene Erregung überwiegt die Grunderregung der Gegenwicklung II, so daß das Relais A anzieht. Die Gegenwicklung bildet einen Schwellwert für das Ansprechen des Relais. Das Relais spricht also auf kleine Spannungsstöße, die z. B. durch Störungen in der Steuerleitung u. dgl. auftreten können, nicht an.

Durch die Aussteuerung des Transistors ist, wie erwähnt, die Wicklung I des Relais ^i dem Spannungsteilerwiderstand R2 parallel geschaltet worden. Dadurch erfolgt am Spannungsteiler eine Potentialverschiebung. Diese Potentialverschiebung wirkt sich an dem Anschaltepunkt für die Wicklungen des Relais A derart aus, daß die Gegenerregung eine Verminderung erfährt. Das Relais zieht deswegen gut durch und bleibt in der Folgezeit auch bei großen Schwankungen der S teuer spannung Ug mit Sicherheit gehalten. Zwischen Basis und Kollektor des Transistors ist ein Kondensator C eingefügt, der gegebenenfalls regelbar sein kann. Er dient gleichzeitig als Ladekondensator für die Steuerspannung C/_s und bewirkt zwar eine geringe zeitliche Verschiebung des aufgenommenen Impulses, jedoch wird durch ihn keine Verzerrung hervorgerufen. Es sind somit durch die Schaltung die beiden eingangs aufgestellten Forderungen, nämlich Temperaturunabhängigkeit und Unempfindlichkeit gegen Schwankungen der Steuerspannung, erfüllt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Schaltungsanordnung für eine Transistor-Schaltstufe, bei der durch Anlegen einer Steuerspannung im Basiskreis der Transistor vom Sperrzustand in den leitenden Zustand gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Ruhezustand an Emitter und Basis des Transistors (T) über einen Spannungsteiler (Rl, R2, R3), der zwischen den Polen einer Spannungsquelle (U_B) liegt und von dem ein Glied (i?2) zwischen Emitter und Kollektor des Transistors angeordnet ist, eine auch bei Temperaturschwankungen den Transistor mit Sicherheit sperrende Potentialverteilung herrscht und daß in den vom Spannungsteiler zum Kollektor führenden Abzweig die Arbeitswicklung (I) des zu schaltenden Relais (A) und in einen weiteren, vom gleichen Punkt zu dem einen Pol der Spannungsquelle (U_B) führenden Abzweig eine den Schwell wert für das Ansprechen des Relais bestimmende Gegenwicklung (II) des Relais eingefügt ist, deren Erregung nach der Aussteuerung des Transistors durch die dabei auftretende Potentialverschiebung am Spannungsteiler herabgesetzt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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