DE1162875B

DE1162875B - Electronic toggle switch with transistors

Info

Publication number: DE1162875B
Application number: DESCH31822A
Authority: DE
Inventors: Volker Schirm; Peter Svec
Original assignee: Schaltbau GmbH
Current assignee: Schaltbau GmbH
Priority date: 1962-07-31
Filing date: 1962-07-31
Publication date: 1964-02-13

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: H 03 kBoarding school Class: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al-36/18 German class: 21 al -36/18

Nummer: 1162 875Number: 1162 875

Aktenzeichen: Sch 31822 VIII a / 21 alFile number: Sch 31822 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 31.JuIi 1962 Filing date: July 31, 1962

Auslegetag: 13. Februar 1964Opening day: February 13, 1964

Elektronische Kippschalter, die auch unter dem Namen Trigger bekannt sind, unterscheiden sich von Gleichstromverstärkern durch die bei diesen fehlende Mitkoppelung. Man unterscheidet die Kippschalter neben der unterschiedlichen Anzahl der verstärkenden Stufen in solche mit Spannungsmitkoppelung und solche mit Strommitkoppelung. Je nach den vorliegenden Bedingungen sind Kippschalter mit Vor-Rückschaltdifferenz sehr unterschiedlicher Höhe darstellbar. Electronic toggle switches, also known as triggers, differ of direct current amplifiers due to the lack of positive feedback. A distinction is made between toggle switches In addition to the different number of amplifying stages, there are also those with voltage feed-in and those with electricity co-coupling. Depending on the prevailing conditions, toggle switches are with a forward / backward switching difference very different heights can be displayed.

Typisch für den strommitgekoppelten Kippschalter ist der gemeinsame Emitterwiderstand beider Transistorstufen, wie er z. B. bei dem bekannten Schmitt-Trigger vorhanden ist. Bei Kippschaltern mit Spannungsmitkoppelung liegt die Basis des Eingangstransistors über einem ohmschen Widerstand an dem Kollektor des zweiten Transistors. Ein elektronischer Kippschalter ist dann optimal dimensioniert, wenn man bei der jeweils geforderten Spannungsdifferenz zwischen Vor- und Rückschaltpunkt den Stromverstärkungsfaktor beider Transistorstufen ausnutzen kann und wenn dem Lastwiderstand in eingeschaltetem Zustand die volle Betriebsspannung zur Verfugung steht, ohne daß innerhalb der Schaltung ein Teil der Spannung abfällt.The common emitter resistance of both transistor stages is typical of the current coupled toggle switch, how he z. B. is present in the known Schmitt trigger. For toggle switches with voltage coupling the base of the input transistor is connected to the collector of the second transistor via an ohmic resistor. An electronic one The toggle switch is optimally dimensioned if one is concerned with the required voltage difference Use the current amplification factor of both transistor stages between the forward and backward switching points can and if the load resistor is switched on, the full operating voltage is available stands without a part of the voltage dropping within the circuit.

Daraus ergibt sich, daß der strommitgekoppelte Kippschalter nur bei größeren Vor-Rückschaltdifferenzen optimal dimensioniert werden kann, während kleine Vor-Rückschaltdifferenzen wohl anwendbar sind, aber bei gleich guten Schalteigenschaften nicht mit voller Ausnutzung der Stromverstärkung beider Transistoren, weil bei kleiner Schaltdifferenz die Kollektorströme fast gleich sein müssen, damit am gemeinsamen Emitterwiderstand nur ein kleiner Unterschied der Spannungsabfälle in beiden Schaltzuständen entsteht oder weil der gemeinsame Emitterwiderstand sehr klein werden muß, was die Schalteigenschaften verschlechtert. Der spannungsmitgekoppelte Kippschalter ist vorwiegend für größere und größte Schaltdifferenzen geeignet, nicht aber für kleine.It follows from this that the toggle switch coupled to the current only occurs in the case of larger forward / backward switching differences can be optimally dimensioned, while small forward / backward switching differences can be used are, but with equally good switching properties not with full utilization of the current amplification of both Transistors, because if the switching difference is small, the collector currents must be almost the same so that they are common Emitter resistance only a small difference in voltage drops in both switching states arises or because the common emitter resistance must be very small, which affects the switching properties worsened. The voltage coupled toggle switch is mainly for larger and largest Switching differentials suitable, but not for small ones.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Kippschalter (Trigger) mit Transistoren und Spannungsmitkoppelung, bei dem die Basis des Transistors der ersten Stufe an die Betriebsspannung über einen Spannungsteiler angelegt ist und der sich von den bisher bekannten dadurch unterscheidet, daß der Spannungsteiler ein Glied enthält, das zur Last über eine Leitung parallel geschaltet ist, die die Kollektor-Basis-Stromkreise der Transistoren umgeht.The invention relates to an electronic toggle switch (trigger) with transistors and voltage feedback, in which the base of the transistor of the first stage is connected to the operating voltage via a Voltage divider is applied and which differs from the previously known in that the Voltage divider contains a member that is connected in parallel to the load via a line that connects the collector-base circuits bypassing the transistors.

Der besondere Vorteil des Kippschalters nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß unter Ausnutzung des vollen Verstärkungsfaktors beider Stufen eine de-Elektronischer Kippschalter mit TransistorenThe particular advantage of the toggle switch according to the invention is to be seen in the fact that under utilization the full amplification factor of both stages a de-electronic one Toggle switch with transistors

Anmelder:Applicant:

Schaltbau-Gesellschaft m. b. H.,
München 9, Hohenwaldeckstr. 1Schaltbau-Gesellschaft mb H.,
Munich 9, Hohenwaldeckstr. 1

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Peter Svec,Peter Svec,

Volker Schirm, MünchenVolker Schirm, Munich

is finierte Schaltdifferenz von 0 bis zu einem großen Wert zu erreichen ist, weil der durch die parallel schaltende Leitung fließende Strom die Spannungsverteilung an dem Basisspannungsteiler des ersten Transistors im Sinne einer Beschleunigung des Schalt-Vorganges verändert. Außerdem liegen die Emitter beider Transistoren eindeutig auf Bezugspotential. Dies hat den Vorteil, daß gegebenenfalls nachfolgende Stufen ohne spannungsmindernde Glieder (Zenerdioden) angekoppelt werden können.is defined switching differential from 0 to a large one This value can be achieved because the current flowing through the parallel-connected line controls the voltage distribution at the base voltage divider of the first transistor in the sense of an acceleration of the switching process changes. In addition, the emitters of both transistors are clearly at reference potential. This has the advantage that, if necessary, subsequent stages without stress-reducing elements (Zener diodes) can be coupled.

as Die Wirkungsweise eines Kippschalters nach der Erfindung sei an Hand der Figur erläutert. Im Ausgangszustand sei der Transistor T₂ durchgesteuert und der Transistor T₁ gesperrt. Der "Spannungsabfall an R₁ reicht nicht aus, um die Basis des Transistors T₁ durchzusteuern. In diesem Schaltzustand fließt ein Mitkoppelungsstrom über R₇ und den zur Last R_a erfindungsgemäß parallel geschalteten und einstellbaren Teil von R₃ an die »Minus«-Klemme und vermindert so den Spannungsabfall über U₁.The mode of operation of a toggle switch according to the invention will be explained with reference to the figure. In the initial state, the transistor T _{2 is turned on} and the transistor T _{1 is} blocked. The "voltage drop across R ₁ is not enough to be passed on to the base of transistor T. ₁ In this switching state, a Mitkoppelungsstrom over R flows ₇ and according to the invention connected in parallel to the load R _a and adjustable part of R _3" to the "minus -terminal and thus reduces the voltage drop across U ₁ .

Wird an den Spannungsteiler R₁, R₂, R₃ eine Steuerspannung solcher Polarität und Höhe angelegt, daß die Basis des Transistors T₁ angesteuert wird, so steigt auch der Kollektorstrom in dem Transistor T₁, und dadurch erhöht sich der Spannungsabfall am Widerstand .R₄. Das hat zur Folge, daß der Basisstrom und damit der Kollektorstrom des Transistors Γ₂ absinkt. Da infolgedessen der Spannungsabfall an dem Lastwiderstand R_s absinkt, sinkt auch der mitkoppelnde Strom im Testwiderstand von R₃, und dadurch steigt der Spannungsabfall in R₁ durch den nun etwas größer gewordenen Strom in dem Basisspannungsteiler von T₁ an. Damit kippt die Schaltung. Während dieses Umschaltvorganges sinkt der mitkoppelnde Strom über R₇ bis auf den Wert O ab und steigt bei fort-If a control voltage of such polarity and level is applied to the voltage divider R ₁ , R ₂ , R ₃ that the base of the transistor T _{1 is} driven, the collector current in the transistor T _{1 also increases} , and this increases the voltage drop across the resistor. R ₄ . This has the consequence that the base current and thus the collector current of the transistor Γ ₂ drops. Since the voltage drop across the load resistor R _s decreases as a result, the positive feedback current in the test resistor of R ₃ also decreases, and the voltage drop in R _{1 increases} due to the now slightly larger current in the base voltage divider of T ₁ . The circuit then flips. During this switching process, the coupled current drops through R ₇ to the value O and increases as the

schreitender Umschaltung in entgegengesetzter Richtung wieder an und erhöht den Spannungsabfall über R₁ dadurch noch mehr.progressive switchover in the opposite direction and increases the voltage drop across R ₁ even more.

409 508/362409 508/362

Nach erfolgter Umschaltung, wenn der Transistor T₁ durchgesteuert und der Transistor T₂ gesperrt ist, fließt parallel zu dem Teil von R₃, der parallel zur Last liegt, ein Teilstrom durch R₇ und R₈ und unterstützt so den erhöhten Spannungsabfall über R₁. Wird nun eine Steuerspannung solcher Polarität und Höhe angelegt, daß sich der Basisstrom des Transistors T₁ vermindert und damit auch dessen Kollektorstrom absinkt, so vermindert sich der Spannungsabfall am Widerstand R₄. Damit steigt der Spannungsabfall am Widerstand R₆ und erreicht eine Höhe, die geeignet ist, den Transistor T₂ wieder anzusteuern. Mit dem Anstieg des Kollektorstromes T₂ vermindert sich der durch den Widerstand R₇ und den Teil von R₃ fließende Strom wieder bis auf den WertO und steigt dann im Gegensinn wieder.an. Damit vermindert sich auch der Spannungsabfall über R₁, und es sinken Basis- und Kollektorstrom des Transistors T₁ ab. Die Schaltung kippt, und der Lastwiderstand R₈ erhält wieder die volle Betriebsspannung.After switching, when transistor T _{1 is turned on} and transistor T _{2 is} blocked, a partial current flows through R ₇ and R _{8 in} parallel to the part of R ₃ that is parallel to the load, thus supporting the increased voltage drop across R ₁ . If a control voltage of such polarity and level is applied that the base current of the transistor T _{1 is} reduced and thus its collector current is also reduced, the voltage drop across the resistor R _{4 is} reduced. This increases the voltage drop across the resistor R ₆ and reaches a level that is suitable for driving the transistor T ₂ again. With the increase in the collector current T ₂ , the current flowing through the resistor R ₇ and the part of R ₃ decreases again to the value 0 and then increases again in the opposite direction. This also reduces the voltage drop across R ₁ , and the base and collector currents of transistor T ₁ drop. The circuit flips and the load resistor R ₈ receives the full operating voltage again.

Zur Einstellung der gewünschten Vor-Rückschaltdifterenz empfiehlt es sich, den zur Last parallel liegenden Teil des Basisspannungsteilers von T₁ einstellbar zu machen.To set the desired forward / backward switching difference, it is advisable to make the part of the base voltage divider of T _{1 that is parallel to the load adjustable.}

Zur Begrenzung des mitkoppelnden Stromes kann in der parallel schaltenden Leitung ein ohmscher Widerstand vorgesehen werden, der in dem Beispiel nach der Figur durch den Widerstand R₇ dargestellt ist. Auch kann zur Begrenzung in einer Richtung ein Glied mit einer nichtlinearen, unsymmetrischen Kennlinie, z. B. ein Gleichrichter, vorgesehen werden. Die Verwendung solcher Strombegrenzer hat zur Folge, daß ungewollte Unsymmetrien der Schaltvorgänge ausgeglichen oder gewollte Unsymmetrien eingestellt werden können.To limit the positive feedback current, an ohmic resistor can be provided in the line connected in parallel, which resistor is represented by resistor R _{7 in the example according to the figure.} A member with a non-linear, asymmetrical characteristic curve, e.g. B. a rectifier can be provided. The use of such current limiters has the consequence that unwanted asymmetries of the switching processes can be compensated or desired asymmetries can be set.

Der Kippschalter nach der Erfindung kann auch als Temperaturfühler verwendet werden, wenn dem Basisspannungsteiler des Transistors der ersten Stufe ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten parallel geschaltet ist. Der die Ansteuerung des ersten Transistors bestimmende Spannungsabfall wird dann durch diesen NTC-Widerstand bestimmt.The toggle switch according to the invention can also be used as a temperature sensor if a resistor with a negative temperature coefficient is connected in parallel to the base voltage divider of the transistor of the first stage. The voltage drop that determines the activation of the first transistor is then determined by this NTC resistor.

Allgemein eignet sich der Kippschalter nach der Erfindung besonders zur Verwendung in Mehrspannungsheizungen für elektrische Bahnen wegen seiner Stabilität gegenüber Streuungen des Lastwiderstandes und gegenüber Temperaturen.In general, the toggle switch according to the invention is particularly suitable for use in multi-voltage heating systems for electric railways because of its stability with respect to load resistance variations and against temperatures.

Auch kann es für viele Verwendungszwecke vorteilhaft sein, wenn der zum Basis-Emitter-Kreis des Transistors der ersten Stufe parallel liegende Teil des Spannungsteilers eine Vorspannung in Sperrichtung des Basis-Emitter-Kreises erhält.It can also be advantageous for many purposes if the base-emitter circuit of the Transistor of the first stage parallel part of the voltage divider bias in the reverse direction of the base-emitter circuit.

Claims

Patent claims:

1. Electronic toggle switch with transistors and voltage feed-in, in which the base of the transistor of the first stage is connected to the operating voltage via a voltage divider, characterized in that the voltage divider includes a member that connects to the load a line is connected in parallel, which bypasses the collector-base circuits of the transistors.

2. Toggle switch according to claim 1, characterized in that the connected in parallel to the load Part of the voltage divider is adjustable.

3. Toggle switch according to claim 1 or 2, characterized in that in the parallel switching Line is a link with an ohmic resistance.

4. Toggle switch according to claim 1 or one of the following, characterized in that in the line connected in parallel is a member with a non-linear, asymmetrical characteristic lies.

5. Toggle switch according to claim 1 or one of the following, characterized in that the Base voltage divider of the transistor of the first stage is a resistor with a negative temperature coefficient is connected in parallel.

6. Toggle switch according to claim 1 oder_ one of the following, characterized in that the part of the voltage divider that is parallel to the base-emitter circuit of the transistor of the first stage receives a reverse bias of the base-emitter circuit.

7. Toggle switch according to claim 1 or one of the following, characterized by its use in multi-voltage heating systems for electric railways.

8. Toggle switch according to claim 5, characterized by its use as a temperature sensor.

For this purpose, 1 sheet of drawings