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Schaltungsanordnung aus zwei miteinander gekoppelten Schalttransistoren
verschiedenen Leitfähigkeitstyps Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
aus zwei miteinander gekoppelten Schalttransistoren verschiedenen Leitfähigkeitstyps,
bei der der eine Schalttransistor den anderen steuert. Die An-und Abschaltzeiten
der Gesamtanordnung sollen dabei möglichst klein sein.
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Einfluß auf die Schaltzeiten der Anordnung haben die Anstiegszeit,
die Abfallzeit und besonders die Speicherzeit der Schalttransistoren. Die Anstiegszeit
ist die Zeit, die vergeht, bis der Kollektorstrom von 10 auf 90% seines stationären
Höchstwertes ansteigt. Sie wird dadurch verursacht, daß zuerst eine bestimmte Ladungsmenge
durch den Basisstrom in den Basisraum gebracht werden muß, bevor der der Eingangsspannung
am Transistor entsprechende Kollektorstrom fließen kann.
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Die Zeit der Abnahme des Kollektorstromes von 90 auf 10 % seines stationären
Höchstwertes wird als Abfallzeit bezeichnet. Sie entsteht dadurch, daß nach Anlegen
einer Sperrspannung an den Eingang des Transistors sich im Basisraum noch eine dem
Höchstwert des Kollektorstromes entsprechende Ladungsmenge befindet, die erst ausgeräumt
werden muß.
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Eine Speicherzeit tritt nur dann auf, wenn der Transistor übersteuert
wurde, d. h. sich eine größere Ladungsmenge im Basisraum des Transistors befindet
als für das Fließen des Höchstwertes des Kollektorstromes notwendig ist. Wird dann
an den Eingang des Transistors eine Sperrspannung gelegt, so bleibt auf Grund dieser
zusätzlichen Ladungsmenge der Kollektorstrom zunächst konstant, bis die zusätzliche
Ladungsmenge abgebaut ist, dann erst nimmt der Kollektorstrom ab. Die Speicherzeit
ist darum definiert als die Zeit, die zwischen Ende des Steuerimpulses und Abfall
des Kollektorstromes um 10% gegenüber dem stationären Höchstwert verstreicht.
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Um die Speicherzeit zu verkürzen, muß möglichst schnell diese zusätzliche
Ladungsmenge aus dem Basisraum entfernt werden, z. B. indem über die Basisleitung
Ladungsträger zugeführt werden, die gegenüber den Ladungsträgern in der Basis entgegengesetzte
Polarität haben. Zur Verringerung der Anstiegszeit kann der Transistor übersteuert
werden. Die Abfallzeit wird verkleinert, wenn die den Transistor sperrende Impulsamplitude
im Abschaltaugenblick kurzzeitig größer ist als es zum Sperren des Transistors notwendig
wäre.
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Bei zwei gekoppelten Schalttransistoren, wobei der eine Transistor
den anderen steuert, müssen besondere Maßnahmen vorgesehen werden, um die Schaltzeiten
des gesteuerten Schalttransistors zu verkürzen.
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So wird in der Schaltungsanordnung F i g. 1 der deutschen Auslegeschrift
1193 992, in der zwei Schalttransistoren gleichen Leitfähigkeitstyps gekoppelt sind,
ein Differenziertransformator zwischen den Ausgang des steuernden und den Eingang
des gesteuerten Schalttransistors gelegt. Der Differenziertransformator spricht
auf die Erregung und die Abschaltung des steuernden Transistors an und liefert Übersteuerungssignale
an den gesteuerten Transistor. Dabei ist die Primärwicklung des Transformators mit
dem Kollektor des steuernden Transistors verbunden, seine Sekundärwicklung ist zwischen
den Emitter des steuernden und die Basis des gesteuerten Transistors geschaltet.
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Diese Schaltungsart des Transformators ist nicht möglich, wenn die
gekoppelten Transistoren verschiedenen Leitfähigkeitstyps sind. Die Kopplung zweier
Transistoren verschiedenen Leitfähigkeitstyps ist dann zweckmäßig, wenn die Emitterpotentiale
der Transistoren auf sehr unterschiedlichem Spannungsniveau liegen.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, bei der Kopplung zweier Transistoren
verschiedenen Leitfähigkeitstyps eine Induktivität derart zwischen den Ausgang des
steuernden und den Eingang des gesteuerten Transistors zu schalten, daß die Schaltzeiten
des gesteuerten Transistors verringert werden.
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Dies wird dadurch erreicht, daß der Emitter des steuernden Schalttransistors
an einem festen Potential liegt, der Kollektor über einen ohmschen Widerstand und
die Primärwicklung eines Übertragers mit der Basis des gesteuerten Schalttransistors
verbunden ist, daß die Basis des gesteuerten Schalttransistors außerdem über die
Sekundärwicklung des übertragers und einen zweiten ohmschen Widerstand an ein zweites
festes Potential angeschlossen ist und daß der Emitter des gesteuerten Schalttransistors
an das zweite feste Potential gelegt ist.
In einer Weiterbildung
der Erfindung wird zwischen die Basis und den Emitter des gesteuerten Transistors
eine Diode geschaltet. Damit werden Schwingungen verhindert, die wegen des Übertragers
und der Schaltkapazitäten entstehen können.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt; F i g. 2 zeigt
die Anwendung der Erfindung auf einen Schreibverstärker für Trommelspeicher.
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In F i g. 1 liegt der npn-Transistor 1 mit seinem Emitter an dem festen
Potential U1. Der Kollektor des Transistors 1 ist über den ohmschen Widerstand 2
und die Primärwicklung 3 a des Übertragers 3 mit der Basis des pnp-Transistors 4
verbunden. Die Basis des Transistors 4 ist über die Sekundärwicklung 3 b des Übertragers
3 und den ohmschen Widerstand 5 an das feste Potential U2 gelegt. Der Emitter des
Transistors 4 liegt direkt an der Spannung U2. Durch den Spannungsteiler aus den
Widerständen 2 und 5 wird der Arbeitspunkt des Transistors 4 festgelegt. Der Übertrager
3 und die Schaltkapazitäten, insbesondere die Basis-Emitter-Kapazität von T4, bilden
ein schwingfähiges Gebilde. Die Diode 6 zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors
4 bedämpft das Überschwingen der Basisspannung von Transistor 4 über die Emitterspannung
U2 und verhindert ein Rückschwingen und ein erneutes kurzes Durchschalten des Transistors
4.
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Wird an die Basis von Transistor 1 eine gegenüber U1 positive Spannung
angelegt, so wird der Transistor leitend, es fließt ein Kollektorstrom. Durch das
rasche Ansteigen des Kollektorstromes von Transistor 1 wird in dem Übertrager 3,
der als Sparübertrager ausgebildet sein kann, eine Spannung induziert, die Transistor
4 beschleunigt durchschaltet. Beim Abschalten kann die in der Basis des Transistors
4 sich befindende Ladung nur über den Widerstand 5 ausgeräumt werden, da Transistor
1 gesperrt ist. Hier , wird durch den Übertrager 3 eine Beschleunigung des Abschaltens
des Transistors 4 erreicht. Die im Übertrager 3 gespeicherte Energie liefert im
Abschaltmoment den notwendigen Ausräumstrom für die Basis des Transistors 4. Dabei
kann der Ausräumstrom im Abschaltaugenblick bei entsprechender Dimensionierung des
übertragerübersetzungsverhält nisses um ein Vielfaches größer sein als der Basisstrom
von Transistor 4, wenn dieser leitend ist.
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F i g. 2 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
bei Schreibverstärkern für eine Magnettrommel. Der Schreibverstärker wird von zwei
Anordnungen A und B gebildet, die jeweils einer der beiden Kopfhälften
zugeordnet sind. Der Schreibverstärker wird durch ein Transistor 10 öffnendes Signal
ausgewählt. Es gelangt Erdpotential an die Emitter der Transistoren 11 und 11'.
Das ansteuernde Schreib-Flip-Flop steuert über die Eingänge 12 und 12' im Rhythmus
der zu schreibenden Magnetisierungswechsel abwechselnd die npn-Transistoren 11 und
11' leitend und ebenso über das übertragungsnetzwerk, das aus den Bauteilen 13,
14, 15 bzw. 13', 14', 15' besteht, die nachfolgenden pnp-Transistoren 25 bzw. 25'.
Über die Transistoren 25 und 25' fließt der Schreibstrom jeweils einer der beiden
Schreibkopfhälften zu. Die Widerstandskombination 16 und 17 bzw. 16' und 17' begrenzen
den Schreibstrom. Die Kondensatoren 18 bzw. 18' versteilern die Anstiegsflanke des
Schreibstromes. Vor die Transistoren 11; 11' und 10 ist ein RC-Glied geschaltet,
das die Anstiegszeit der Transistoren verkürzt. Die Dioden 19 und 19' sollen verhindern,
daß der Verstärker schwingt. U3 und U4 sind feste Potentiale. Die beiden Ausgänge
der zwei Schreibverstärkerhälften führen zur Schreib-Lesekopfanordnung 20.