DE1260619B

DE1260619B - Circuit arrangement for protecting a measuring unit connected to the output circuit of a transistor differential amplifier against overload

Info

Publication number: DE1260619B
Application number: DE1965F0047230
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Koetter
Original assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Current assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1965-09-17
Filing date: 1965-09-17
Publication date: 1968-02-08

Description

Schaltungsanordnung zum Schutz eines in den Ausgangskreis eines Transistor-Differenzverstärkers geschalteten Meßwerks gegen Überlastung Ein Überlastungsschutz für Meßwerke wird bei bekannten Verfahren meist mit antiparallelgeschalteten Halbleiterdioden vorgenommen. Diese Methode versagt jedoch in all den Fällen, in denen der Spannungsabfall am Meßwerk sehr klein ist und nur eine geringfügige Überlastung zugelassen werden darf. Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren besteht jedoch darin, daß bei empfindlichen Meßwerken im Arbeitsbereich der nicht der Spannung proportionale Reststrom der Dioden störend in Erscheinung tritt. Insbesondere bei einem im Ausgangskreis eines Transistor-Differenzverstärkers liegenden Meßwerk sind die bekannten Verfahren zum Schutz des Meßwerks nicht ausreichend.Circuit arrangement for protecting one in the output circuit of a transistor differential amplifier switched measuring mechanism against overload An overload protection for measuring mechanisms is in known methods mostly made with anti-parallel connected semiconductor diodes. However, this method fails in all those cases where the voltage drop on the Measuring mechanism is very small and only a slight overload may be permitted. Another disadvantage of the known method is that when sensitive Measuring elements in the working range of the residual current of the diodes, which is not proportional to the voltage appears disturbing. Especially with one in the output circuit of a transistor differential amplifier lying measuring mechanism, the known methods for protecting the measuring mechanism are not sufficient.

Diese Mängel werden bei einer Schaltungsanordnung mit einem im Ausgangskreis eines Transistor-Differenzverstärkers liegenden Meßwerk dadurch vermieden, daß gemäß der Erfindung das zu schützende Meßwerk M in einer abgeglichenen Hilfsbrücke mit den Widerständen R1, R2, R 3 und R 4 angeordnet ist, die durch einen von der Meßgröße gesteuerten Schalter S an die Betriebsspannung gelegt wird, daß in die Kollektorleitungen der Transistoren T 1 und T 2 je eine Halbleiterdiode D 1 bzw. D 2 in Durchlaßrichtung eingeschaltet ist und daß die Kollektoren über Zenerdioden D 3 und D 4 mit einem Pol der Betriebsspannung UB verbunden sind.These deficiencies are avoided in a circuit arrangement with a measuring mechanism located in the output circuit of a transistor differential amplifier in that, according to the invention, the measuring mechanism M to be protected is arranged in a balanced auxiliary bridge with the resistors R1, R2, R 3 and R 4, which is connected by a Switch S controlled by the measured variable is applied to the operating voltage, that a semiconductor diode D 1 or D 2 is switched on in the forward direction in the collector lines of the transistors T 1 and T 2 and that the collectors are connected to one pole via Zener diodes D 3 and D 4 the operating voltage UB are connected.

Weitere Erfindungsmerkmale der Schaltanordnung bestehen darin, a) daß als Schalter S der Arbeitskontakt r eines Relais R dient, das im Ausgangskreis eines von den Eingangsspannungen U1 und U2 gesteuerten Hilfs-Differenzverstärkers mit den Transistoren T 3 und T 4 angeordnet ist, b) daß als Schalter S ein durch eine Triggerschaltung gesteuerter Schalttransistor T5 dient und daß die Triggerschaltung über Koppeldioden D 5 und D 6 von den Kollektorspannungen eines Hilfs-Differenzverstärkers gesteuert wird, der an die Eingangsspannungen Ui und U2 angeschlossen ist, c) daß in den Emitterkreis des Hilfs-Differenzverstärkers ein konstanter Hilfsstrom IH einströmt und d) daß zwei Triggerschaltungen vorgesehen sind, die über eine Oder-Schaltung einen Schalttransistor T 5 betätigen.Further inventive features of the switching arrangement consist in a) that the normally open contact r of a relay R is used as switch S, which is arranged in the output circuit of an auxiliary differential amplifier with transistors T 3 and T 4 controlled by the input voltages U1 and U2, b) that as Switch S a switching transistor T5 controlled by a trigger circuit is used and that the trigger circuit is controlled via coupling diodes D 5 and D 6 by the collector voltages of an auxiliary differential amplifier which is connected to the input voltages Ui and U2, c) that in the emitter circuit of the auxiliary Differential amplifier a constant auxiliary current IH flows in and d) that two trigger circuits are provided which actuate a switching transistor T 5 via an OR circuit.

Die Schaltanordnung und ihre Wirkungsweise werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Das Meßwerk M ist, gemäß F i g. 1, in eine abgeglichene Hilfsbrücke aus den Widerständen R 1, R2, R 3 und R 4 einbezogen. Bei unzulässig großer Differenzspannung Ui U" wird die Hilfsbrücke durch den von der Meßgröße gesteuerten Schalter S an die Betriebsspannung UB gelegt. Die Dimensionierung der Widerstände R 3 und R 4 erfolgt in der Weise, daß der Spannungsabfall an den Widerständen R 1 und R 2 bei geschlossenem Schalter S größer ist als im Arbeitsbereich des Differenzverstärkers. Die in den Kollektorzweigen der Transistoren T 1 und T 2 angeordneten Dioden D 1 und D 2 und die Zenerdioden D 3 und D 4 verhindern eine Belastungsänderung für die Eingangsspannungen U1 und U2 durch das Schließen des Schalters S. Die Zenerspannung der Zenerdioden D 3 und D 4 muß so gewählt werden, daß sie im Arbeitsbereich des Differenzverstärkers größer und bei geschlossenem Schalter S kleiner ist als der Spannungsabfall an den Widerständen R 1 und R2. Im Arbeitsbereich liegt dem Meßwerk M die Reihenschaltung der Widerstände R 3 und R 4 parallel; diese Widerstände können jedoch hochohmig gehalten werden, so daß die Empfindlichkeit der Meßanordnung nicht nennenswert verringert wird.The switching arrangement and its mode of operation are described and explained in more detail below with reference to the drawings. The measuring mechanism M is, according to FIG. 1, included in a balanced auxiliary bridge made up of resistors R 1, R2, R 3 and R 4. In the event of an impermissibly large differential voltage Ui U ", the auxiliary bridge is connected to the operating voltage UB by the switch S controlled by the measured variable. Resistors R 3 and R 4 are dimensioned in such a way that the voltage drop across resistors R 1 and R 2 at closed switch S is greater than in the operating range of the differential amplifier. The arranged in the collector branches of the transistors T 1 and T 2 diodes D 1 and D 2 and the Zener diodes D 3 and D 4 prevent a change in load for the input voltages U1 and U2 by closing the Switch S. The Zener voltage of the Zener diodes D 3 and D 4 must be selected so that it is greater in the working range of the differential amplifier and smaller than the voltage drop across the resistors R 1 and R2 when the switch S is closed of the resistors R 3 and R 4 in parallel; however, these resistors can be kept high-resistance, so that the sensitivity The possibility of the measuring arrangement is not significantly reduced.

Das Kriterium für die Betätigung des Schalters S muß aus der Differenz der Eingangsspannungen U1 und U, abgeleitet werden. Dies kann gemäß F i g. 2 mit Hiffe eines zusätzlichen, an die Klemmen Lund 2 angeschlossenen Hilfs-Differenzverstärkers mit den Transistoren T 3 und T 4 geschehen, in dessen Ausgangskreis ein Relais R geschaltet ist. Als Schalter S dient der Arbeitskontakt r dieses Relais.The criterion for operating the switch S must be derived from the difference between the input voltages U1 and U1. According to FIG. 2 with the help of an additional auxiliary differential amplifier connected to the terminals Lund 2 with the transistors T 3 and T 4 , in whose output circuit a relay R is connected. The normally open contact r of this relay is used as switch S.

Unter der Voraussetzung, daß eine der Eingangsspannungen U1 oder U2 konstant ist (Vergleichsspannung U,), läßt sich die Schaltanordnung in der Weise vollelektronisch ausführen, daß an die Kollektorwiderstände R 8 und R 9 des Hilfs-Differenzverstärkers über Koppeldioden D 5 und D6, gemäß F i g. 3, eine Triggerschaltung Ti angeschlossen wird, die über einen Schalttransistor T 5 die Hilfsbrücke mit den Widerständen R l, R2, R 3 und R 4 an die Betriebsspannung UB legt. An die Triggerschaltung kann auch eine Signalisierung für die überschreitung des Meßbereichs angeschlossen werden.Assuming that one of the input voltages U1 or U2 is constant (comparison voltage U,), the switching arrangement can be carried out fully electronically in such a way that the collector resistors R 8 and R 9 of the auxiliary differential amplifier via coupling diodes D 5 and D6, according to F i g. 3, a trigger circuit Ti is connected, which applies the auxiliary bridge with the resistors R l, R2, R 3 and R 4 to the operating voltage UB via a switching transistor T 5. A signal for exceeding the measuring range can also be connected to the trigger circuit.

Ist keine der Eingangsspannungen konstant, so ist der Hilfs-Differenzverstärker, gemäß F i g. 4, derart auszuführen, daß in seinen Emitterkreis ein konstanter Hilfsstrom einströmt. Damit wird erreicht, daß die Kollektorströme der Transistoren T 3 und T 4 der Differenz der Eingangsspannungen U1 und U2 direkt proportional werden.If none of the input voltages is constant, the auxiliary differential amplifier is, according to FIG. 4, to be carried out in such a way that a constant auxiliary current flows into its emitter circuit. This ensures that the collector currents of the transistors T 3 and T 4 are directly proportional to the difference between the input voltages U1 and U2.

Ist es wünschenswert, zusätzlich auch die Richtung einer Meßbereichüberschreitung zu signalisieren, so sind an die Kollektorwiderstände R 8 und R 9 des Hilfs-Differenzverstärkers zwei getrennte Triggerschaltungen anzuschließen, deren Ausgänge über eine Oder-Schaltung den Transistor T5 steuern. Die Signalisierungseinrichtungen werden in diesem Fall von je einer der Triggerschaltungen betätigt.Is it desirable to also indicate the direction in which the measuring range is exceeded to signal, so are to the collector resistors R 8 and R 9 of the auxiliary differential amplifier to connect two separate trigger circuits, their outputs via an OR circuit control the transistor T5. The signaling devices are in this case actuated by one of the trigger circuits.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for protecting a measuring unit connected to the output circuit of a transistor differential amplifier against overload, characterized in that the measuring unit (M) to be protected is arranged in a balanced auxiliary bridge with the resistors R 1, R 2, R 3 and R 4 which is connected to the operating voltage (UB) by a switch (S) controlled by the measured variable , that a semiconductor diode (D 1 or D 2) is switched on in the forward direction in the collector lines of the transistors (T1 and T2) and that the collectors are connected to one pole of the operating voltage (UB) via Zener diodes (D 3 and D 4) (FIG. 1).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the normally open contact (r) of a relay (R) serves as switch (S), that in the output circuit of an auxiliary differential amplifier controlled by the input voltages (U1 and U2) with the transistors (T3 and T4) is arranged (Fig. 2).

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a switching transistor (T5) controlled by a trigger circuit (Ti) is used as the switch S and the trigger circuit is controlled via coupling diodes (D5 and D6) from the collector voltages of an auxiliary differential amplifier which is connected to the Input voltages (U1 and U2) is connected (Fig. 3).

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that in the Emitter circuit of the auxiliary differential amplifier a constant auxiliary current (1II) flows in (Fig. 4).

5. Circuit arrangement according to one of claims 3 and 4, characterized in that that two trigger circuits are provided, which via an OR circuit a Operate switching transistor (T 5).