DE1254749B

DE1254749B - Voltage converter with a transistor generator

Info

Publication number: DE1254749B
Application number: DES78419A
Authority: DE
Inventors: Martin Richter
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-03-10
Filing date: 1962-03-10
Publication date: 1967-11-23

Description

Spannungsumformer mit einem Transistorgenerator In der kontaktlosen Steuer- und Regeltechnik werden Bausteine benötigt, die auf ein Steuersignal hin für dessen Dauer ausgangsseitig hochfrequente elektrische Spannungen abgeben, wobei diese Hochfrequenzspannungen entweder direkt zur Erregung von Leuchtanzeigeröhren (Elektrolumineszenzzellen, Glimmlampen, Leuchtstofflampen) dienen oder indirekt - nach Gleichrichtung - als Versorgungsspannung für Glimmlampen oder Ziffernanzeigeröhren mit nach außen geführten Elektroden herangezogen werden können. Da die Versorgungs- bzw. Steuerspannung für mit Transistoren aufgebaute Steuerbausteine, wie z. B. Gedächtnisstufen, Kippstufen, Und- bzw. Odergattern od. dgl., im allgemeinen eine relativ kleine Gleichspannung von 10 bis 24 Volt ist, besteht weiter die Forderung, den Hochfrequenzspannungserzeuger aus dieser Versorgungsgleichspannung zu speisen und zu steuern. Die Ansteuerung, d. h. die periodische oder aperiodische Entfachung der Hochfrequenzschwingung des Generators und dessen Sperrung muß im wesentlichen schlagartig erfolgen, also in der Weise, daß die Hüllkurve der Hochfrequenzschwingungen ein Rechtecksignal ist. Hierbei soll die Triggerung mit einer Gleichspannung möglich sein, wie sie als Steuerspannung bei kontaktlosen Steuerbausteinen zur Befehlsweitergabe von einer Stufe auf die nächste üblich ist. Die Triggerspannung muß demzufolge in der Größenordnung von 10 Volt Gleichspannung liegen. Eine weitere Forderung besteht darin, daß die Triggerung durch ein Gleichspannungssignal eindeutiger Polarität erzielbar sein muß. Die Entfachung der Hochfrequenzschwingung bzw. deren Beendung soll somit entweder durch ein 0-Signal oder durch ein L-Signal möglich sein.Voltage converter with a transistor generator In the contactless Control and regulation technology are required modules that respond to a control signal emit high-frequency electrical voltages on the output side for its duration, with these high-frequency voltages either directly to excite illuminated display tubes (Electroluminescent cells, glow lamps, fluorescent lamps) are used or indirectly - after rectification - as a supply voltage for glow lamps or numeric display tubes can be used with electrodes led to the outside. Since the supply or control voltage for control modules constructed with transistors, such as B. memory levels, Flip-flops, AND or OR gates or the like, generally a relatively small DC voltage from 10 to 24 volts, there is still the requirement to use the high-frequency voltage generator to feed and control from this DC supply voltage. The control, d. H. the periodic or aperiodic kindling of the high-frequency oscillation of the Generator and its blocking must be done suddenly, so in such that the envelope of the high frequency oscillations is a square wave signal. In this case, triggering should be possible with a direct voltage, such as that used as a control voltage with contactless control modules for command transfer from one level to the next is common. The trigger voltage must therefore be in the order of magnitude of 10 volts DC. Another requirement is that triggering must be achievable by a direct voltage signal of clear polarity. The kindling the high-frequency oscillation or its termination should therefore either be triggered by a 0 signal or by an L signal.

Zur Erzielung einer schnellen Schwingungsentfachung bei Gitterkreistastung von rückgekoppelten Röhrengeneratoren ist es bekannt, durch Einfügen von Selbstinduktionen oder Kondensatoren in den Gitterkreis im nichtschwingenden Zustand des Generators Schwingenergie in Form von magnetischer oder elektrischer Energie zu speichern. Diese Maßnahme erfordert zusätzliche Bauelemente für die Energiespeicherung.To achieve a quick ignition of vibrations when scanning a grid circle of feedback tube generators, it is known by inserting self-inductions or capacitors in the grid circuit in the non-oscillating state of the generator To store vibrational energy in the form of magnetic or electrical energy. This measure requires additional components for energy storage.

Weiter ist es bekannt, Generatoren mit einem einzigen Transistor aufzubauen, die beim Anlegen der Versorgungsspannung ausgangsseitig Rechteckspannungsschwingungen abgeben, die hochtransformiert und gleichgerichtet werden. Dem Ausgang eines solchen Generators sind dann gegenüber der Versorgungsgleichspannung hohe Gleichspannungen entnehmbar. Eine zeitweise Sperrung oder Entsperrung der Generatorschwingungen etwa durch Anlegen einer besonderen Steuersignalspannung ist hierbei weder beabsichtigt noch vorgesehen.It is also known to build generators with a single transistor, the square-wave voltage oscillations on the output side when the supply voltage is applied which are stepped up and rectified. The outcome of such Generator are then high DC voltages compared to the DC supply voltage removable. A temporary blocking or unblocking of the generator oscillations, for example by applying a special control signal voltage is not intended here still planned.

Schließlich ist noch eine Hochfrequenztastschaltung bekannt, die einen Transistor-Dreipunktgenerator in Basisschaltung enthält, der Bestandteil einer aus zwei emittergekoppelten Transistoren bestehenden Kippschaltung ist. Durch Anlegen einer Steuerspannung an die Basis des einen der beiden Transistoren kann diese Zweitransistorschaltung zur Abgabe hochfrequenter Schwingungen angefacht und durch Wegnahme der Steuerspannung gesperrt werden.Finally, a high frequency key circuit is known, the one Contains transistor three-point generator in base circuit, which is part of a two emitter-coupled transistors flip-flop. By investing this two-transistor circuit can apply a control voltage to the base of one of the two transistors to emit high-frequency vibrations and by removing the control voltage be blocked.

Auch die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungsumformer mit einem Transistorgenerator für hochfrequente elektrische Schwingungen, mit einem in einer Rückkopplungsschaltung betriebenen, durch Steuersignale zur Abgabe oder Sperrung der hochfrequenten elektrischen Schwingungen beeinftußbaren Transistor, zur Erzeugung einer gegenüber der Betriebsspannung hohen Versorgungsspannung, und die Erfindung besteht hierbei darin, daß der einzige, emitterseitig über einen Widerstand mit dem Bezugspotential der Speisespannungsquelle verbundene Transistor in an sich bekannter Weise kollektorseitig über die Primärwicklung des Hochfrequenztransformators an das Betriebspotential angeschlossen ist und basisseitig einerseits über eine Diode bzw. über eine ein Odergatter bildende Diodengruppe mit Eingängen zum Aufschalten der die Schwingungserzeugung sperrenden Steuersignalspannung verbunden und andererseits über die Rückkopplungswicklung des Hochfrequenztransformators an den Verbindungspunkt eines Serien-RC-Gliedes angeschlossen ist, dessen Widerstandsende auf Betriebspotential und dessen Kondensatorende auf Bezugspotential liegt, während die dritte Wicklung des Hochfrequenztransformators in Verbindung mit einem ihr parallelgeschalteten Kondensator den die Generatorfrequenz bestimmenden Kreis und den Ausgangskreis bildet, dem die Verbraucherspannung entnommen wird.The invention also relates to a voltage converter with a Transistor generator for high frequency electrical oscillations, with one in one Feedback circuit operated by control signals for output or blocking the high-frequency electrical oscillations influenceable transistor, for the generation a supply voltage that is high compared to the operating voltage, and the invention consists in the fact that the only one on the emitter side via a resistor with the reference potential of the supply voltage source connected transistor in per se known Way on the collector side via the primary winding of the high-frequency transformer the operating potential is connected and on the base side on the one hand via a diode or via a diode group forming an OR gate with inputs for connection connected to the control signal voltage blocking the generation of oscillation and on the other hand via the feedback winding of the high frequency transformer to the connection point of a series RC element is connected, whose end of resistance is at operating potential and the capacitor end of which is at reference potential, while the third winding of the high-frequency transformer in connection with one connected in parallel with it capacitor forms the circuit that determines the generator frequency and the output circuit to which the Load voltage is taken.

Die Erfindung gewährleistet bei besonders geringem Bauelementaufwand ein sicheres, schnelles Anschwingen bzw. Sperren des Generators bei entsprechender Steuersignalgabe und eine hinreichende Frequenzstabilität der erzeugten Schwingungen. Das Prinzip der vom Ausgang des Generators zur Transistorbasis rückübersetzten Blindwiderstände erlaubt es, die Schwingkapazität wegen der hohen Selbstinduktion der Transformatorausgangswicklung klein zu halten und in Verbindung mit der an das Serien-RC-Glied angeschlossenen Rückkopplungswicklung eine hinreichende Frequenz- und Amplitudenstabilität beim Auftasten des Generators durch die dem Basiskreis zusätzlich zugeführte Steuersignalspannung zu erreichen. Zusätzliche Selbstinduktionen oder weitere RC-Glieder bzw. LC-Glieder sind in vorteilhafter und besonders wirtschaftlicher Weise völlig entbehrlich.The invention ensures with particularly low component expenditure a safe, rapid oscillation or blocking of the generator with the appropriate Control signaling and adequate frequency stability of the generated vibrations. The principle of reactances translated back from the output of the generator to the transistor base allows the oscillation capacity due to the high self-induction of the transformer output winding to be kept small and in connection with the connected to the series RC element Feedback winding sufficient frequency and amplitude stability when The generator is activated by the control signal voltage additionally supplied to the base circuit to reach. Additional self-inductions or further RC elements or LC elements are completely dispensable in an advantageous and particularly economical manner.

Die Steuergleichspannung für die Öffnung bzw. Sperrung des Transistors kann vom Ausgang einer Gatterschaltung, z. B. einem Undgatter, Odergatter oder Nichtgatter, abgeleitet, soll mindestens aber über eine entsprechend gepolte Diode vorzugsweise niedrigen Schwellwertes geführt sein. Die hochfrequente Generatorspannung kann direkt zur Erregung von Elektrolumineszenzzellen oder elektrodenlosen Leuchtanzeigeröhren, wie Glimmlampen, Leuchtstofflampen od. dgl., dienen oder indirekt, d. h. nach Gleichrichtung und gegebenenfalls Siebung, zur Zündspannungsversorgung von mit Außenelektroden ausgerüsteten Glimmlampen oder Ziffernanzeigeröhren (Zählröhren) benutzt werden.The DC control voltage for opening or blocking the transistor can from the output of a gate circuit, e.g. B. an and-gate, or-gate or non-gate, derived, but should at least preferably via an appropriately polarized diode low threshold. The high-frequency generator voltage can be directly for the excitation of electroluminescent cells or electrodeless light indicator tubes, such as glow lamps, fluorescent lamps or the like., Serve or indirectly, d. H. after rectification and, if necessary, sieving for supplying ignition voltage to external electrodes equipped glow lamps or numeric display tubes (counting tubes) can be used.

Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens ist in der F i g. 1 ein Steuerbaustein der kontaktlosen Steuer- und Regeltechnik, und zwar eine sogenannte Umkehr- oder Nichtstufe, veranschaulicht, die aus einem Transistor T besteht, dessen Emitter auf dem Bezugspotential O, dessen Kollektor über einen Widerstand R 1 mit dem negativen Versorgungspotential N und dessen Basis zur Kollektorreststromkompensation über einen Widerstand R 2 mit dem positiven Pol einer Versorgungsspannungsquelle verbunden ist, deren positive Klemme mit P, deren negative Klemme mit N und deren Mittenanschluß mit O bezeichnet sei. Die Basis des Transistors T ist weiterhin über einen Widerstand R 3 mit der Eingangssteuerspannungsklemme E verbunden. Ist die Klemme E potentialfrei oder liegt an ihr eine Spannung solcher Polarität, daß die Basis des Transistors positiv gegenüber seinem Emitter vorgespannt ist (was an sich schon durch die über R 2 an die Transistorbasis gelegte Spannung gewährleistet ist), so ist der Transistor T gesperrt, und die Ausgangsklemme A 1, die unmittelbar mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist, führt L-Signal, d. h., eine Signalspannung, die praktisch dem Potential an der Klemme N entspricht. Wird dagegen der Klemme E eine Spannung zugeführt, die negativ gegenüber dem Bezugspotential ist, so wird der Transistor T durchgesteuert, also leitend, wobei das Potential an seinem Kollektor bzw. am Ausgang A 1 im Hinblick auf den in diesem Steuerzustand sehr kleinen Durchlaßwiderstand der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors praktisch auf das Bezugspotential fällt, so daß am Ausgang A 1 0-Signal liegt. In der F i g. 2 ist der Transistorgenerator nach der Erfindung veranschaulicht, der aus dem Hochfrequenztransistor T 1 besteht, dessen Emitter über einen Widerstand R 4 mit dem Bezugspotential O, dessen Kollektor über die Wicklung I eines Hochfrequenztransformators HFT mit dem negativen Pol N der Speisespannungsquelle verbunden ist und dessen Basis über die Rückkopplungswicklung 1I des gleichen Hochfrequenztransformators mit dem Mittelpunkt eines Serien-RC-Gliedes R 5 C 1 verbunden ist, bei dem das freie Ende des Widerstandes R 5 an die negative Versorgungsspannungsklemme N und das freie Ende des Kondensators C 1 mit dem Bezugs-pol O der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist. Die Wicklungen I und II des Hochfrequenzeisentransformators HFT sind mit der Wicklung III gekoppelt, deren eines Ende an das Bezugspotential und deren anderes Ende an die Ausgangsklemme A 2 geführt ist. Parallel zur Wicklung III ist der frequenzbestimmende Kondensator C 2 geschaltet. Die Basis des Transistors T1 ist des weiteren über ein Odergatter bildende Dioden D 1, D 2, D 3 mit Eingangsklemmen E 1, E 2 und E 3 für Triggerimpulse verbunden. Ist der Schalter S geschlossen und damit die Speisespannung eingeschaltet, so kann am Ausgang A 2 eine Hochfrequenzspannung erzeugt werden, deren Frequenz durch die Induktivität der Wicklung III des Hochfrequenztransformators und den Kondensator C 2 zu z. B. 50 kHz bestimmt wird und deren Amplitude, von dem Übersetzungsverhältnis der Wicklungen dieses Transformators abhängig, etwa 200 Volt betragen möge.To explain the concept of the invention, FIG. 1 shows a control module of contactless control technology, namely a so-called reverse or non-stage, which consists of a transistor T, whose emitter is connected to the reference potential O, whose collector is connected to the negative supply potential N via a resistor R 1 and its base for collector residual current compensation is connected via a resistor R 2 to the positive pole of a supply voltage source, the positive terminal of which is denoted by P, the negative terminal of which is denoted by N and whose center connection is denoted by O. The base of the transistor T is also connected to the input control voltage terminal E via a resistor R 3. If the terminal E is potential-free or if it has a voltage of such polarity that the base of the transistor is positively biased with respect to its emitter (which in itself is ensured by the voltage applied to the transistor base via R 2), the transistor T is blocked , and the output terminal A 1, which is directly connected to the collector of the transistor, carries an L signal, that is, a signal voltage which practically corresponds to the potential at the N terminal. If, on the other hand, a voltage is applied to terminal E which is negative with respect to the reference potential, transistor T is turned on, i.e. conductive, with the potential at its collector or at output A 1 in view of the very low forward resistance of the emitter in this control state -Collector path of the transistor practically falls to the reference potential, so that there is 1 0 signal at the output A. In FIG. 2 illustrates the transistor generator according to the invention, which consists of the high-frequency transistor T 1 , the emitter of which is connected to the reference potential O via a resistor R 4 , the collector of which is connected to the negative pole N of the supply voltage source via the winding I of a high-frequency transformer HFT and whose base is connected is connected via the feedback winding 1I of the same high-frequency transformer to the center of a series RC element R 5 C 1 , in which the free end of the resistor R 5 to the negative supply voltage terminal N and the free end of the capacitor C 1 to the reference pole O is connected to the supply voltage source. The windings I and II of the high-frequency iron transformer HFT are coupled to the winding III, one end of which is connected to the reference potential and the other end of which is connected to the output terminal A 2. The frequency-determining capacitor C 2 is connected in parallel with winding III. The base of the transistor T1 is furthermore connected via an OR gate forming diodes D 1, D 2, D 3 to input terminals E 1, E 2 and E 3 for trigger pulses. If the switch S is closed and the supply voltage is switched on, a high-frequency voltage can be generated at the output A 2, the frequency of which is determined by the inductance of the winding III of the high-frequency transformer and the capacitor C 2, for example. B. 50 kHz is determined and its amplitude, depending on the transformation ratio of the windings of this transformer, may be about 200 volts.

Wird einer der Eingänge E 1, E 2 oder E 3 durch ein 0-Signal angesteuert, so wird der Transformator T i gesperrt, die Schwingungen setzen aus, und der Ausgang A 2 wird spannungsfrei. Dieses sperrende 0-Signal für einen der Eingänge E1 bis E3 kann in beliebiger Weise erzeugt und z. B. der in F i g. 1 veranschaulichten Steuerschaltung entnommen werden, indem die Ausgangsklemme A 1 der Schaltung nach F i g. 1 mit einer der Eingangsklemmen der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 verbunden wird. Solange der Transistor T (F i g. 1) gesperrt ist, sein Ausgang A also L-Signal führt, erzeugt die Schaltung nach F i g. 2 die gewünschte Hochfrequenzspannung, weil bei einem L-Signal am Ausgang A 1 (F i g. 1) jede der Dioden D 1, D 2, D 3 in Sperrichtung gepolt ist. Ist der Transistor T (F i g. 1) dagegen durchlässig und liegt am Ausgang A 10-Signal, so sind die Dioden D 1, D 2, bzw. D 3 durchlässig, so daß eine gegen das Bezugspotential positive Vorspannung an die Basis des Transistors T1 gelangt, die diesen und die Erzeugung von Hochfrequenzspannungen sperrt.If one of the inputs E 1, E 2 or E 3 is triggered by a 0 signal, the transformer T i is blocked, the oscillations cease and the output A 2 is de-energized. This blocking 0 signal for one of the inputs E1 to E3 can be generated in any way and z. B. the in F i g. 1 illustrated control circuit can be removed by connecting the output terminal A 1 of the circuit of FIG. 1 with one of the input terminals of the circuit arrangement according to FIG. 2 is connected. As long as the transistor T (FIG. 1) is blocked, its output A therefore has an L signal, the circuit according to FIG. 2 the desired high-frequency voltage, because with an L signal at the output A 1 ( FIG. 1) each of the diodes D 1, D 2, D 3 is polarized in the reverse direction. On the other hand, if the transistor T (FIG. 1) is permeable and there is a 10 signal at the output A, the diodes D 1, D 2 and D 3 are permeable so that a positive bias voltage to the base of the reference potential Transistor T1 arrives, which blocks this and the generation of high-frequency voltages.

Wird in der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 - wie mit unterbrochenen Linien angedeutet ist -zwischen den Ausgang A 2 und das Bezugspotential O eine Reihenschaltung aus einem Gleichrichter G und einem Kondensator C 3 geschaltet, so wird die vom Ausgang A 2 abnehmbare Hochfrequenzspannung durch den Gleichrichter G gleichgerichtet und die Gleichspannung durch den Kondensator C 3 gesiebt; am Ausgang A 3, der an den Stoßpunkt zwischen Gleichrichter G und Kondensator C 3 angeschlossen ist, kann also eine Gleichspannung entsprechender Größe entnommen werden, die zur Zündung von Glimmröhren bzw. zur Anodenspannungsversorgung von Anzeigeröhren mit kalter Kathode, beispielsweise von Ziffernanzeigeröhren, herangezogen werden kann.If in the circuit arrangement according to FIG. 2 - as with interrupted Lines indicated -between the output A 2 and the reference potential O is a series circuit switched from a rectifier G and a capacitor C 3, the from Output A 2 detachable high-frequency voltage rectified by the rectifier G. and the DC voltage sifted through the capacitor C 3; at output A 3, which is at the shock point between rectifier G and capacitor C 3 is connected, can So a DC voltage of a corresponding size can be taken for ignition of glow tubes or for anode voltage supply of display tubes with cold Cathode, for example of numeric display tubes can.

Rüstet man, wie in der F i g. 2 veranschaulicht ist, den Generator mit drei SteuereingängenE1 bis E3 nebst Dioden D 1 bis D 3 aus, so ist es möglich, mittels einer derartigen Schaltung je Ziffer eine Decodierung aus dem Aikencode in den »1-aus-10«-Code vorzunehmen. Eine vollständigeZiffernanzeigeeinheit für zehn Ziffern besteht dann - gemäß F i g. 3 - aus zehn Generatorstufen a bis k in der durch die F i g. 2 veranschaulichten Schaltung, wobei sämtliche Stufen mit den Dioden D, den Transformatoren HFT, den Transistoren und Widerständen beiderseits auf einer gemeinsamen Grundplatte P aufbaubar sind und zu einem kompakten blockförmigen, mit einem Kontaktsockel S versehenen Bauteil in geätzter Schaltung vereinigt sein können.If you set up as shown in FIG. 2 shows the generator with three control inputs E1 to E3 and diodes D 1 to D 3 , so it is possible to use such a circuit to decode each digit from the Aiken code to the "1-out-of-10" code. A complete digit display unit for ten digits then exists - according to FIG. 3 - from ten generator stages a to k in the FIG. 2, whereby all stages with the diodes D, the transformers HFT, the transistors and resistors can be built on both sides on a common base plate P and can be combined into a compact block-shaped component with a contact base S in an etched circuit.

Claims

Claims: 1. Voltage converter with a transistor generator for high-frequency electrical oscillations, with a transistor operated in a feedback circuit, which can be influenced by a control signal to emit or block the high-frequency electrical oscillations, for generating a supply voltage that is higher than the operating voltage, characterized in that the only one On the emitter side via a resistor (R 4) with the reference potential (O) of the supply voltage source, the transistor (T1) is connected in a known manner on the collector side via the primary winding (I) of the high-frequency transformer (HFT) to the operating potential (N) and on the base side via a diode or a diode group (D 1 to D 3) forming an OR gate with inputs (E 1 to E3) for switching on the control signal voltage that blocks the generation of vibrations and, on the other hand, via the feedback winding (II) of the high-frequency transformer (HFT) to the Connection point of a series RC element (R 5 C 1) is connected, the resistance end of which is at operating potential (N) and the capacitor end is at reference potential (O), while the third winding (III) of the high-frequency transformer (HFT) is connected to one of it The capacitor (C2) connected in parallel forms the circuit that determines the generator frequency and the output circuit from which the consumer voltage is taken.

2. Voltage converter according to claim 1 for the ignition voltage supply of digit display tubes (Counter tubes), characterized in that the output AC voltage is rectified and, if necessary, sieved.

3. Voltage converter according to claim 1, characterized through its use as a decoding module for recoding from to the Aiken code encrypted signals in the »I-out-of-10« code. Considered publications: German Patent Nos. 872 513, 1087 182; German interpretative document No. 1054 505