DE1203874B

DE1203874B - Circuit arrangement for supplying a DC voltage to a load

Info

Publication number: DE1203874B
Application number: DEN24821A
Authority: DE
Inventors: Ebertus Willems; Martinus Enricus Wil Leenaerts
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1963-04-23
Filing date: 1964-04-18
Publication date: 1965-10-28

Description

Schaltungsanordnung zum Zuführen einer Gleichspannung an eine Belastung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, zum Zuführen einer Gleichspannung an eine Belastung. Sie betrifft insbesondere das Problem, daß die Belastung, z. B. ein Verstärker, aus einer zur Verfügung stehenden Gleichspannungsquelle gespeist werden muß, wobei die Erdpunkte der Gleichspannungsquelle und der Belastung noch frei wählbar sein müssen. So kann es z. B. vorkommen, daß man aus der gleichen Speisequelle einen Vorverstärker und einen Endverstärker speisen will, die durch ein langes Kabel miteinander verbunden sind. Wenn diese Verstärker keine Gleichstromtrennung aufweisen, wie es bei Transistorverstärkern üblich ist, so können unerwünschte Signalströme durch die Speisequelle und ihre Verbindungsleitungen mit den Verstärkern entstehen, was- zu unerwünschten Kopplungen führt. Dieses Problem könnte natürlich dadurch vermieden werden, daß eine einzige Speisequelle verwendet wird und die Speisung des einen Verstärkers über. das genannte Kabel erfolgt; aber dies hat im allgemeinen den Nachteil, daß dabei zuviel Speiseenergie verloren geht, während das Kabel auch nicht immer geeignet ist, diesen Speisestrom zu verarbeiten. Auch wenn die Verstärker eine Gleichstromtrennung aufweisen, können trotzdem ähnliche Probleme entstehen.Circuit arrangement for supplying a direct voltage to a load The invention relates to a circuit arrangement for supplying a direct voltage to a load. In particular, it relates to the problem that the load, e.g. B. an amplifier, must be fed from an available DC voltage source, the earth points of the DC voltage source and the load must still be freely selectable. So it can be B. It may happen that you want to feed a preamplifier and a power amplifier from the same supply source, which are connected by a long cable. If these amplifiers do not have direct current separation, as is customary with transistor amplifiers, undesired signal currents can arise through the supply source and its connecting lines with the amplifiers, which leads to undesired couplings. This problem could of course be avoided by using a single supply source and supplying one amplifier via. said cable is effected; but this generally has the disadvantage that too much feed energy is lost, while the cable is not always suitable for processing this feed current. Even if the amplifiers have DC isolation, similar problems can still arise.

Die Erfindung bezweckt, eine einfache Lösung für dieses Problem zu schaffen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung zwischen den Emittern zweier Transistoren entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps angeschlossen ist, an deren Kollektoren eine Speisespannung angelegt ist und deren Basen miteinander über einen Kreis verbunden sind, an dem ein kleinerer Spannungsunterschied als der Wert der Speisespannung entsteht.The invention aims to provide a simple solution to this problem create. It is characterized in that the load between the emitters two transistors of opposite conductivity type is connected to their A supply voltage is applied to collectors and their bases are connected to each other via a Circle connected at which a smaller voltage difference than the value of the Supply voltage arises.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 enthält eine Gleichspannungsquelle 1 und eine Belastung 2. Zum Zuführen der Spannung der Quelle 1 zur Belastung 2 sind nach der Erfindung zwei Transistoren 3 bzw. 4 vorgesehen, wobei die Quelle 1 zwischen den beiden Kollektoren dieser Transistoren, die Belastung 2 zwischen den beiden Emittern und eine Hilfsquelle 5 zwischen den beiden Basen dieser Transistoren eingeschaltet ist. Die Transistoren 3 und 4 sind von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp; insbesondere ist der Transistor 3 npn-leitend und der Transistor 4 pnpleitend. Die Quelle 5 liefert eine Spannung, die kleiner ist als diejenige der Quelle 1, und ist derart polarisiert, daß sie die Emitter-Basis-Strecken der Transistoren 3 und 4 leitend macht. Demzufolge wird an der Belastung 2 eine Spannung anliegen, die etwa gleich derjenigen der Quelle 5 ist. Der Strom durch die Belastung 2 wird jedoch im wesentlichen durch die Quelle 1 geliefert, weil die durch die Quelle 5 leitend gemachten Transistoren 3 und 4 Strom von ihren Kollektoren zu ihren Emittern durchlassen und die Quelle 5 demzufolge nur noch den Basisstrom der Transistoren zu liefern braucht, der gleich (1-oc)x dem Strom durch die Belastung ist, wobei x den Emitter-Kollektor-Stromverstärkungsfaktor des Transistors darstellt.The circuit arrangement according to FIG. 1 contains a DC voltage source 1 and a load 2. To supply the voltage from source 1 to load 2, two transistors 3 and 4 are provided according to the invention, source 1 between the two collectors of these transistors, load 2 between the two emitters and an auxiliary source 5 is switched on between the two bases of these transistors. The transistors 3 and 4 are of opposite conductivity type; in particular, the transistor 3 is npn-conducting and the transistor 4 is pn-conducting. The source 5 supplies a voltage which is lower than that of the source 1 and is polarized in such a way that it makes the emitter-base paths of the transistors 3 and 4 conductive. As a result, a voltage will be applied to the load 2 which is approximately equal to that of the source 5 . However, the current through the load 2 is essentially supplied by the source 1 , because the transistors 3 and 4 made conductive by the source 5 allow current to pass from their collectors to their emitters and the source 5 therefore only needs to supply the base current of the transistors , which is equal to (1-oc) x the current through the load, where x is the emitter-collector current gain of the transistor.

Wenn die Quellel und die Belastung2 an verschiedene Erdpunkte angeschlossen sind, d.h. daß die eine Klemme, z. B. die Unterseite der Belastung 2, Wechselspannung führt gegenüber derjenigen der Quelle 1, so wird ein entsprechender Spannungsunterschied zwischen dem Emitter und dem Kollektor des zugehörigen Transistors 4 erzeugt werden, wobei die Basiselektrode des Transistors 4 sich automatisch auf einen Wert einstellt, der im wesentlichen gleich seiner Emitterspannung ist. Weil die Spannung der Quelle 5 kleiner ist als die Speisespannung der Quelle 1, wird, vorausgesetzt, daß die Wechselspannung zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors 4 nicht allzu groß ist, am Kollektor des Transistors 3 und/oder des Transistors 4 immer die richtige Vorspannung bestehenbleiben, so daß wenigstens einer dieser Transistoren als Verstärker wirkend bleibt und dabei also einen geringen Basisstrom, verglichen mit dem Emitter-Kollektor-Strom, durchläßt. Auf diese Weise werden unerwünschte Kopplungen zwischen verschiedenen an die Speisequelle 1 anzuschließenden Verstärkern infolge der der Gleichspannungsquelle 1 überlagerten Wechselströme vermieden.If the source and the load 2 are connected to different earth points, ie that one terminal, e.g. B. the underside of the load 2, alternating voltage leads to that of the source 1, a corresponding voltage difference will be generated between the emitter and the collector of the associated transistor 4, the base electrode of the transistor 4 is automatically set to a value that is essentially is equal to its emitter voltage. Because the voltage of the source 5 is lower than the supply voltage of the source 1, provided that the alternating voltage between the emitter and the collector of the transistor 4 is not too high, the collector of the transistor 3 and / or the transistor 4 is always the correct one The bias voltage remains, so that at least one of these transistors remains acting as an amplifier and thus lets through a low base current compared to the emitter-collector current. In this way, undesired couplings between different amplifiers to be connected to the supply source 1 as a result of the alternating currents superimposed on the direct voltage source 1 are avoided.

Es ist einleuchtend, daß Änderungen der Quelle 5 dementsprechende Spannungsänderungen an der Belastung verursachen werden. Bedingung ist dabei, daß die Gesamtspannung zwischen den beiden Basen der Transistoren 3 und 4 ihr Vorzeichen nicht ändert und andererseits keinen größeren Wert annimmt als die Spannung der Quelle 1. It is evident that changes in the source 5 will cause corresponding voltage changes in the load. The condition is that the total voltage between the two bases of the transistors 3 and 4 does not change its sign and, on the other hand, does not assume a value greater than the voltage of the source 1.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist die Quelle 5 durch eine Zenerdiode 6 ersetzt. Die Zenerspannung dieser Diode muß kleiner sein als die Spannung der Quelle 1. Mittels der Widerstände 7 und 8, die die Zenerdiode 6 mit der Speisequelle 1 verbinden, wird ein Durchschlag der Zenerdiode 6 bewerkstelligt, so daß eine etwa konstante Spannung zwischen den beiden Basiselektroden der Transistoren 3 und 4, mit analoger Wirkung zu derjenigen der Spannungsquelle 5 in F i g. 1, erhalten wird.In the embodiment according to FIG. 2, the source 5 is replaced by a Zener diode 6 . The Zener voltage of this diode must be less than the voltage of the source 1. By means of the resistors 7 and 8, which connect the Zener diode 6 to the supply source 1 , a breakdown of the Zener diode 6 is brought about, so that an approximately constant voltage between the two base electrodes of the Transistors 3 and 4, with an effect analogous to that of the voltage source 5 in FIG. 1, is obtained.

In F i g. 3 ist auf entsprechende Weise parallel zur Quelle 1 ein Potentiometer geschaltet, das die hochohmigen Widerstände 7 und 8 zwischen dieser Quelle und den Basiselektroden der Transistoren 3 und 4 bzw. einen Widerstand 9 mit einem zwischen diesen Basiselektroden geschalteten Entkopplungskondensator 10 erhält. Am Widerstand 9 entsteht dann wieder auf ähnliche Weise eine Spannung, die kleiner ist als die Speisespannung der Quelle 1, so daß wieder eine entsprechende Wirkungsweise wie in F i g. 1 erzielt wird.In Fig. 3 , a potentiometer is connected in a corresponding manner in parallel to the source 1 , which potentiometer receives the high-value resistors 7 and 8 between this source and the base electrodes of the transistors 3 and 4 or a resistor 9 with a decoupling capacitor 10 connected between these base electrodes. A voltage which is smaller than the supply voltage of the source 1 then arises at the resistor 9 again in a similar manner, so that again a corresponding mode of operation as in FIG. 1 is achieved.

In F i g. 4 wird die Zenerdiode 6 wieder durch Anschluß über die Widerstände 7 und 8 an die Spannungsquelle 1 zum Durchschlag gebracht. Statt der Transistoren 3 und 4 sind Transistorkombinationen 3'-3"* und 4'-4" verwendet, wobei der Basisstrom der Transistoren Y' bzw. 4" noch nur (I-a)2 x dem Kollektorstrom der Transistoren 3' bzw. 4' beträgt. Durch Verwendung weiterer Verstärkungstransistoren 11 und 12 von entsprechendem Leitfähigkeitstyp, deren Basen mit einem Potentiometer 13, 14, 15 parallel zur Belastung 2 verbunden sind, wird eine bessere Stabilisierung der Spannung über der Belastung 2 bei kleinem Strom durch die Zenerdiode 6 erzielt.In Fig. 4, the Zener diode 6 is again brought to breakdown by connection via the resistors 7 and 8 to the voltage source 1. Instead of transistors 3 and 4, transistor combinations 3'-3 "* and 4'-4" are used, the base current of transistors Y ' and 4 "still only (Ia) 2 x the collector current of transistors 3' and 4 ' By using further amplifying transistors 11 and 12 of the corresponding conductivity type, the bases of which are connected to a potentiometer 13, 14, 15 parallel to the load 2, a better stabilization of the voltage across the load 2 is achieved when the current through the Zener diode 6 is small.

Für die Merkmale der Ansprüche 2 bis 4 wird nur in Verbindung n-üt dem Gegenstand des Anspruchs 1 Schutz begehrt.Protection is sought for the features of claims 2 to 4 only in connection with the subject matter of claim 1.

Claims

1. A circuit arrangement for supplying a DC voltage to a load, d a d u rch in that the load between the emitters of two transistors of opposite conductivity type is connected to the collectors of which a supply voltage is applied and whose bases are connected via a circuit to which creates a smaller voltage difference than the value of the supply voltage.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the circuit between the bases of the transistors has a Zener diode. 3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the circuit between the bases of the transistors has a decoupling capacitor. 4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the bases of the transistors are connected to other amplifier transistors of the corresponding conductivity type, the bases of which are connected to a potentiometer parallel to the load. Documents considered: French Patent No. 1268 128; U.S. Patent No. 2,897,430 ; Journal of Control Engineering, 1957, p. 344.