DE1195351B - Elektronische Unterbrecherschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES MtiVS®- PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/18

D 42396 VIII a/21 al
4. September 1963
24. Juni 1965

Die Erfindung betrifft eine elektronische Unterbrecherschaltung mit wenigstens einer Unterbrechungsstelle. Die Unterbrechungsstelle ist durch eine erste Steuerspannung steuerbar, wobei diese Steuerung durch eine zweite Steuerspannung blökkiert werden kann. Die Unterbrechungsstelle ist relativ zu einer Bezugsleitung spannungsführend. Die erste Steuerspannung liegt einpolig an der Unterbrechungsstelle. Die zweite Steuerspannung liegt einpolig an der Bezugsleitung.

Unterbrecherschaltungen dieser Art werden beispielsweise zur Lösung der Aufgabe benötigt, der Größe gegebener elektrischer Spannungen entsprechende Impulscodesignale zu erzeugen. Diese Aufgabe wird in der Nachrichten- und Fernmeßtechnik bei der Mehrkanal-Zeitmultiplexübertragung von Information nach dem Pulscodemodulationsverfahren gestellt. Dabei handelt es sich darum, gegebene Spannungen, die je einem Kanal zugeordnet sind, nacheinander mit einer Vergleichsspannung zu ver- zo gleichen, die stufenweise in bestimmten Schritten variiert. Nach jedem dieser Schritte ist ein Spannungsvergleich durchzuführen. Zu diesem Zwecke ist jede von mehreren Leitungen, die je einem Kanal zugeordnet sind und eine der gegebenen Spannungen führen, über eine Unterbrechungsstelle mit dem den Vergleich ausführenden Komparator verbunden. Die Durchführung des Spannungsvergleichs erfordert, daß jeweils eine dieser Unterbrechungsstellen nach jedem Schritt der Vergleichsspannung kurzzeitig leitend wird, während gleichzeitig alle anderen Unterbrechungsstellen (im gesperrten Zustand) blokkiert sind. Zum kurzzeitigen Schließen dient eine Folge periodischer Impulse. Diese Impulse können durch einen Transformator übertragen werden, so daß sie elektrisch von der Bezugsleitung unabhängig sind, also auch einpolig an der Unterbrechungsstelle liegen können. Die zum Blockieren dienende Spannung muß stets alle Unterbrechungsstellen mit Ausnahme der am Vergleich gerade beteiligten blökkieren. Diese Spannung kann nicht durch einen Transformator übertragen werden und ist daher an die Bezugsleitung gebunden. Darin liegt eine erhebliche Schwierigkeit, weil elektromechanische Relais, bei denen der Steuerkreis und die Unterbrechungsstelle elektrisch ohne weiteres getrennt sind, wegen ihrer Trägheit für die vorliegenden Zwecke nicht geeignet sind, während bei den praktisch trägheitslosen elektronischen Relais, beispielsweise Transistoren, der Steuerkreis und der gesteuerte Kreis galvanisch gekoppelt sind. Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten in einfacher Weise überwunden.

Elektronische Unterbrecherschaltung

Anmelder:

Roger Dessoulavy, Lausanne (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Phys. Dr. W. Andrejewski, Patentanwalt,

Essen, Kettwiger Str. 36

Als Erfinder benannt:

Roger Dessoulavy, Lausanne (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 20. September 1962 (11109)

Die Erfindung geht von einer Schaltung der genannten Art aus, bei welcher die Pole der Unterbrechungsstelle in an sich bekannter Weise durch den Emitter und den Kollektor eines Transistors gebildet sind, an dessen Basis der andere Pol der ersten Steuerspannung angeschlossen ist.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis der ersten Steuerspannung einen Widerstand enthält und daß zwischen die Basis dieses Transsistors und die Bezugsleitung eine Hilfsspannung in Reihe mit Emitter und Kollektor eines zweiten Transistors geschaltet ist, an dessen Basis der andere Pol der zweiten Steuerspannung liegt, und daß die Anordnung derart bemessen ist, daß der erste Transistor bei leitendem, vorzugsweise gesättigtem zweitem Transistor unter der Wirkung der Hilfsspannung ohne Rücksicht auf die erste Steuerspannung nichtleitend und bei nichtleitendem zweitem Transistor mittels der ersten Steuerspannung steuerbar ist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der elektronischen Unterbrecherschaltung mit einer Unterbrechungsstelle,

Fig. 2 einen Teil einer Sendeschaltung für Mehrkanal-Zeitmultiplexübertragung nach dem Impulscodemodulationsverfahren mit mehreren Unterbrecherschaltungen nach Art der F i g. 1.

In Fig. 1 hat die Leitung a-b eine steuerbare Unterbrechungsstelle, deren Pole durch den Emitter 11 und den Kollektor 12 eines Transistors 1 gebildet sind. Mit 13 ist die Basis des Transistors 1 bezeich-

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net. Eine Stromquelle 3 mit der elektromotorischen Kraft E und dem inneren Widerstand R₃ ist zwischen den Leitungsteil α und eine Bezugsleitung O geschaltet. Die Stromquelle 3 kann eine Gleichstromquelle (mit dem negativen Pol an der Bezugsleitung O) oder eine Wechselstromquelle sein, wobei E den Scheitelwert der elektromotorischen Kraft bezeichnet. Eine Steuerspannang e_x ist zwischen dem durch den Emitter 11 gebildeten Pol der Unterbrechungsstelle und die Basis 13 des Transistors 1 geschaltet. Im Stromkreis dieser Steuerspannung liegt ein Widerstand A₁. Zwischen der Basis 13 des Transistors 1 und der Bezugsleitung O liegen der Emitter 21 und der Kollektor 22 eines zweiten Transistors 2 in Reihe mit einer Hilfsspannung, welche von einer Batterie 4 geliefert wird,; deresn. negativer Pol an die Bezugsleitung O angeschlossen und deren positiver Pol mit dem Emitter 21 verbunden ist.

Die Spannung e der Batterie 4 ist größer als die elektromotorische. Kraft E der Stromquelle 3. Zwischen die Basis 23 des Transistors 2 und die Bezugsleitung O ist eine zweite Steuerspannung e₂ geschaltet, deren Stromkreis einen Widerstand R₂ enthält, der zur Begrenzung des Basisstromes des Transistors 2 dient.

Die beschriebene Schaltung ist so dimensioniert, daß

i?₈ e — E

ist, wobei R₁, R₃, e, e_t und E die oben angegebene Bedeutung haben.

Bei dieser Schaltung kann die Unterbrechungsstelle, deren Pole durch den Emitter 11 und den Kollektor 12 des Transistors 1 gebildet sind, durch die Steuerspannunge_r gesteuert, d.h. gesperrt und leitend gemacht werden, und es kann diese Steuerung durch die Steuerspannung e₂ in dem Sinne blockiert werden, daß die Unterbrechungsstelle gesperrt bleibt, wobei die Steuerspannung e_x wirkungslos ist. Dabei ist die Wirkungsweise folgende:

Wenn die Steuerspannung e₂ größer als die Spannung der Batterie 4 ist, so daß die Basis 23 des Transtors 2 positiver ist als dessen Emitter 21, ist der Transistor 2 nichtleitend. Dann ist die Steuerspannung (zwischen dem Emitter 11 und der Basis 13) des Transistors 1 im wesentlichen durch die Steuerspannung e_t bestimmt Die Unterbrechungsstelle, welche durch den Emitter 11 und Kollektor 12 des Transistors 1 gebildet ist, ist also durch die Steuerspannung e_x steuerbar. Um diese Steuerung zu blok-Meren, wird die Steuerspannung e₂ so verkleinert (oder umgepolt), daß die Basis 23 des Transistors 2 negativ in bezug auf den Emitter 21 dieses Transistors 2 ist, wodurch der Transistor 2 leitend — bzw. bei entsprechender Größe der verkleinerten (oder umgepolten) Steuerspannung e₂ gesättigt — wird. Dann liegt die Batterie 4 in Reihe mit der zwischen der Leitung α und der Bezugsleitung O herrschenden Spannung zwischen der Basis 13 und dem Emitter 11 des Transistors 1. Da die Spannung der Batterie 4 größer ist als die Spannung, welche die Leitung a in bezug auf die Bezugsleitung O führt, und da der positive Pol der Batterie 4 durch den leitenden Transistor 2 mit der Basis 13 und die Leitung a mit dem Emitter 11 des Transistors 1 verbunden sind, ist der Emitter 11 nun negativ gegenüber der Basis 13, so daß der Transistor 1 nun nichtleitend, die Unterbrechungsstelle 11, 12 der Leitung a-b also gesperrt ist. Dabei reicht die Spannung^ infolge der oben angegebenen Dimensionierung nicht zur Erzeugung eines in bezug auf die Basis 13 positiven Potentials des Emitters 11 aus. Die Spannung e_x hat also keine Steuerwirkung, und die Unterbrechungsstelle 11, 12 bleibt unter der Wirkung der Steuerspannung e₂ unabhängig von der Steuerspannung e_x gesperrt.
F i g. 2 zeigt als Anwendungsbeispiel der Unterbrecherschaltung nach F i g. 1 einen Teil der Schaltung eines Senders für Mehrkanal-Zeitmultiplexübertragung nach dem Impulscodemodulationsverfahren. Der in Fi g. 2 gezeigte Schaltungsteil enthält drei Unterbrecherschaltungen der im Zusammenhang mit F i g. 1 erläuterten Art, wobei die Teile übereinstimmend mit F i g. 1 bezeichnet und durch zusätzliche Indizes I, II, III voneinander unterschieden sind. Gemäß dem Mehrkanal-Zeitmultiplexverfahren sind drei Spannungen E₁, E₁₁, E₁₁₁ (die je einem von

ao drei Kanälen zugeordnet sind) nacheinander in periodischer Wiederholung zu übertragen, wobei entsprechend dem Impulscodemodulationsverfahren jedoch nicht die Spannungen selbst, sondern Impulscodesignale (welche die Spannungsgrößen als binäre

a5 Zahlen ausdrücken) den Sender modulieren.

Zur Erzeugung eines einer gegebenen Spannung entsprechenden Impulscodesignals wird die gegebene Spannung mit mehreren bestimmten Vergleichsspannungen nacheinander mittels eines Komparators verglichen. Eine logische Schaltung bestimmt abhäng vom Ergebnis jedes einzelnen Vergleichs die jeweils für den nächsten Vergleich anzuwendende Vergleichsspannung und liefert als Ergebnis der Vergleiche das Impulscodesignal. Damit der Vergleich jedesmal dann vorgenommen wird, wenn die nächste Vergleichsspannung am Komparator liegt, und damit nacheinander die Spannung Zs₁, dann die Spannung E₁₁ und dann die Spannung JJ₁₁₁ mit den Vergleichsspannungen verglichen werden können, ist jede dieser Spannungen über eine Unterbrecherschaltung der im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten Art an den Komparator angeschlossen. Die Unterbrechungsstellen sind je durch Emitter und Kollektor eines Transistors I₁, I₁₁, I₁₁₁ gebildet und mittels einer ersten Steuerspannung e_v die allen drei Unterbrecherschaltungen gemeinsam ist, und mittels Steuerspannungen e_zl, e_2ll, e_2lll, die den Unterbrecherschaltungen einzeln zugeordnet sind, gesteuert. Die erste Steuerspannung e_t ist eine ununterbrochene Im-

pulsfolge, deren Steuerwirkung darin besteht, die Unterbrechungsstellen während jedes (positiven) Impulses vorübergehend leitend zu machen. Es tritt jedesmal ein Impuls auf, sobald eine neue Vergleichsspannung zur Verfügung steht. Zu diesem Zwecke wird der Vergleichsspannungserzeuger von der logischen Schaltung im Rhythmus der ersten Steuerspannung e_t gesteuert. Die Steuerspannung ^₁ speist die Primärwicklung 61 eines Transformators 6, der für jede Unterbrecherschaltung eine Sekundärwicklung O₁, 6_Π, 6_ni hat. Die Steuerwirkung der ersten Steuerspannung kann bei jeder der drei Unterbrecherschaltungen mittels der zweiten Steuerspannung e_2l bzw. e_2lI bzw. e_2lII in dem Sinne blockiert werden, daß die Unterbrechungsstelle trotz Vorhandenseins der ersten Steuerspannung gesperrt bleibt. Jeder der drei Unterbrecherschaltungen ist eine solche zweite Steuerspannung zugeordnet. Diese Steuerspannungen blockieren jeweils zwei der Unter-

brechimgsstellen, während die nicht blockierte Unterbrechungsstelle zur Durchführung des Vergleichs der ihr zugeordneten Spannung (und Erzeugung des entsprechenden Impulscodesignals) mittels der Steuerspannung e_± gesteuert wird. Wenn durch die Span- nung e_t einzelne der Transistoren I₁, I_n, I_1n gegenphasig in bezug aufeinander gesteuert werden sollen, sind die Pole der entsprechenden Sekundärwicklungen zu vertauschen.

In F i g. 1 ist zur Vereinfachung angenommen, daß ίο die Hilfsspannung e durch eine Batterie erzeugt wird. Diese Hilfsspannung kann natürlich auch auf andere geeignete Weise erzeugt, z.B. dem Stromversorgungsteil der Anlage, welche die Unterbrecherschaltung bzw. -Schaltungen enthält, entnommen werden. Die Schaltung nach F i g. 2 ist für eine von drei abweichende Anzahl Kanäle ohne weiteres geeignet, indem eine entsprechende Anzahl Unterbrecherschaltungen vorgesehen und der Impulsgeber zur Erzeugung einer entsprechenden Anzahl zweiter Steuerspannungen ausgebildet wird.

Die beschriebene Unterbrecherschaltung kann mit Transistoren jeder geeigneten Art und auch mit npn-Transistoren ausgeführt werden, wobei im letzteren Falle die Polarität der Spannungen entgegengesetzt zu den im Zusammenhang mit F i g. 1 gemachten Angaben zu wählen ist. Die Transistoren können im Interesse kleinerer Restströme auch der-, art verwendet werden, daß der Emitter als Kollektor und der Kollektor als Emitter wirkt. In diesem Sinne ist in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen unter dem Kollektor die als Kollektor wirkende Elektrode und unter dem Emitter die als Emitter wirkende Elektrode zu verstehen.

Claims (3)

35 Patentansprüche:

1. Elektronische Unterbrecherschaltung mit wenigstens einer Unterbrechungsstelle, die durch eine erste Steuerspannung steuerbar ist, wobei diese Steuerung durch eine zweite Steuerspannung blockiert werden kann, die Unterbrechungsstelle relativ zu einer Bezugsleitung spannungs führend ist, die erste Steuerspannung einpolig an der Unterbrechungsstelle und die zweite Steuerspannung einpolig an der Bezugsleitung liegt und die Pole der Unterbrechungsstelle in an sich bekannter Weise durch den Emitter und den Kollektor eines Transistors gebildet sind, an dessen Basis der andere Pol der ersten Steuerspannung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis der ersten Steuerspannung (e_x) einen Widerstand (R₁) enthält und daß zwischen die Basis (13) dieses Transistors (1) und die Bezugsleitung (O) eine Hilfsspannung (4) in Reihe mit Emitter (21) und Kollektor (22) eines zweiten Transistor (2) geschaltet ist, an dessen Basis (23) der andere Pol der zweiten Steuerspannung (e₂) liegt, und daß die Anordnung derart bemessen ist, daß der erste Transistor bei leitendem zweiten Transistor unter der Wirkung der Hilfsspannung ohne Rücksicht auf die erste Steuerspannung nichtleitend und bei nichtleitendem zweitem Transistor mittels der ersten Steuerspannung steuerbar ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Übertrager für die erste Steuerspannung, dessen Sekundärkreis den Widerstand enthält.

3. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 2 mit mehreren Unterbrechungsstellen, die relativ zu einer gemeinsamen Bezugsleitung spannungsführend und durch die allen Unterbrechungsstellen gemeinsam zugeordnete erste Steuerspannung steuerbar sind, wobei die Steuerwirkung an jeder Unterbrechungsstelle durch eine je einer Unterbrechungsstelle einzeln zugeordnete zweite Steuerspannung wahlweise blockiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager für die erste Steuerspannung mehrere je einer der Unterbrechungsstellen zugeordnete Sekundärwicklungen hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1057172.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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