DE2343565B2 - Einrichtung zur erzeugung und steuerung von zwei gleichpoligen, gegenlaeufig zueinander variierbaren ausgangsgleichspannungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung und Steuerung von zwei gleichpoligen, gegenläufig zueinander variierbaren Ausgangsgleichspannungen.

Solche Einrichtungen werden beispielsweise in Stereo-Anlagen dazu verwendet, um die Lautstärke auszugleichen bzw. einzustellen. Dabei werden miuels einer zugeführien Eingangsspannung die beiden Ausgangsspannungen gegenläufig zueinander geändert, so daß die Eingangsspannung eines Lautsprechers ansteigt, so während die des anderen Lautsprechers gleichze tig abnimmt.

Bisher wurde diese Koppelung zwischen der Eingangsspannung und den Ausgangsspannungen im wesentlichen auf mechanischem Wege durchgeführt, ss wobei z. B. variable Widerstände eingesetzt werden mußten. Wegen der dabei erforderlicher mechanischen Kontakte traten jedoch häufig Störungen auf.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen. <■ bei der keine mechanischen Kontakte erforderlich vnd.

Diese Aufgabe wird ei iindungsgetna'3 durch die im kennzeichnenden I<-ii des Anspruch¹, 1 anfgeführien Merkmale gelöst.

Wenn bei der Hinrichtung gemäß der l'rfindiini: das ¹^ Steuerpotential des I eldeffektti ansiston cihuhi v, ird, wobei sub gleich/eilig der niehtpi.lansierk· K "iideusa-Imi-Miifläili mi nimm 1 das Potential an der Ausgangs Aus der Zeitschrift »radio mentor«, 1970, Heft 7, Seiten 475, 476, ist eine Einrichtung zur Ultraschall-Fernbedienrnjs mit elektronischer Einstellung bekannt, bei der ein MOS-Feldeffekttransistor mit seiner Senke über einen ersten Widerstand an ein Glcichspannungspotential, nut seiner Quelle über einen zweiten Widerstand an Erde und mit seiner Steuerelektrode an einen nichtpolarisierten Kondensator, der mit seinem anderen Anschluß mit Erde verbunden ist und dessen jeweilige Ladespannung die Ausgangsspannung an dem zweiten Widerstand bestimmt, und an einen dritten Widerstand angeschlossen ist, an den zur Veränderung der Ladespannung des Kondensators wahlweise eine gegenüber Erde positive oder negative Gleichspannung anlegbar ist. Die bei dieser Schaltung ferner vorgesehene, von der Spannung an dem zweiten Widerstand gesteuerte npn-Ausgan^stransistor dient nicht zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung, sondern arbeitet als gesteuerter Spannungsteiler für ein Signal.

Dip Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Schaltungsaufbau einer Einrichtung zur Erzeugung und Steuerung von zwei gegenläufig zueinander variierbaren Ausgangsspannungen nach einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen der Spannungsänderung und den Steuerspannungen eines MOS-Feldeffekttransistors an den Punkten A und B von F i g. 1 dargestellt ist,

Fig. 3 ein Diagramm mit einer Kennlinie eines ρηρ-Ί ransistors, wobei der Kollektorstrom über dem Basisstrom aufgetragen ist,

F i g. 4 ein Diagramm einer Kennlinie eines npn-Transistors, wobei der Kollektorstrom über dem Basisstrom aufgetragen ist, und

F i g. 5 ein Diagramm, in dem die Spannungsänderung dargestellt ist, die an den Ausgangsklemmen auftritt, wenn die Steuerspannung des MOS-Feldcffckttransistors bei der Schaltung nach F i g. 1 variiert wird.

In Fi g. 1 sind bei 1 und 2 zwei Pole dargestellt,die mit einei gegenüber Erde postiv gepolten Gleichspannungsquelle oder mit einer gegenüber Erde negativ gepolten Gleichspannungsquelle (die beiden Gleichspannungsquellen sind nicht dargestellt) verbunden sind. Mit i ist ein Schaltkontakt bezeichnet, der wahlweise mit den obenerwähnten Polen 1 und 2 verbunden

^Ll

werden kann, also entweder an den Pol 1 oder 2 angeschlossen oder von ihnen getrennt ist. Ein Eingangswiderstand 4 ist zwischen dem Schaltkontakt 3 und der Steuerelektrode eines MOS-FeMeffekttransistors 5 vorgesehen. Ein Anschluß eine:, nichtpolarisierten Kondensators 6 mit der Kapazität C ist mit der Steuerelektrode des MOS-Feldeffekttransistors 5 verbunden, während sein anderer Anschluß mit Lrde verbunden ist. Ein erster, als Entladewiderstand dienender Widerstand 7 ist zwischen ein Gleichspannungspotential + Vo und die Senke des MOS-Feldeffekttransistors 5 geschaltet: ein zweiter, als Ausgangswiderstand dienender Widerstand 8 ist zwischen die Quelle des MOS-Feldeffekttransistors 5 und Erde geschaltet. Die Basis eines npn-Transistors 9 ist über einen Widerstand 10 mit der Quelle des MOS-Feldeffekltransistors 5 verbunden, während sein Kollektor über einen Widerstand 11 an das Gleichrpannungspotentia! + V_D angeschlossen und sein Emitter geerdci ist Die Basis eines pnp-Transistors 12 ist über einen Widerstand 13 mit der Senkt des MOS-Feldeffekttransistors 5 verbunden, während sein Emitter an das Gleichspannungspotential + V_n angeschlossen und sein Kollektor über einen Widerstand 14 geerdet ist. Eine Ausgangsklemme 15 befindet sich auf der Kollektorseite des npn-Transistors 9, während sich eine Ausgangsklemme 16 auf der Kollektorseite des pnp-Transistors 12 befindet.

Wenn beim Betrieb der MOS-Feldeffekttransis'or 5 im gesperrten Zustand bleibt, entspricht das Potential am Punkt A auf der Senkenseite des MOS-Feldeffekttransistors 5 dem Gleichspannungspotential + V₀, da durch den ersten Widerstand 7 kein Strom fließt. Andererseits ist das Potential am Punkt B auf der Quellenseite des MOS-Feldeffekttransistors 5 Null, weil durch den zweiten Widerstand 8 kein Strom fließt.

Wenn anschließend der Schaltkontakt 3 mit dem Pol 1 der gegenüber Erde positiv gepolten Gleichspannungsquelle verbunden und dem Schaltkreis so die Spannung + Vi zugeführt wird, dann wird der nichtpolarisierte Kondensator 6 durch den dritten Widerstand 4 aufgeladen. Wenn der nichtpolarisierte Kondensator 6 aufgeladen wird, d. h., wenn die Spannung der Steuerelektrode des MOS-Feldeffektiransistors 5 zunimmt, dann fließt der Strom von der Sen!;enseite des MOS-Feldeffekttransistors 5 zu seiner Quellenseite, und zwar entsprechend der erzeugten Steuerspannung. Aufgrund des von dem Stromfluß durch den ersten Widerstand 7 verursachten Spannungsabfalles nimmt das Potential am Punkt A auf der Senkenseite das MOS-Feldeffekttransistors 5 ab und sinkt unter das Gleichspannungspotential + V_n. Aufgrund des Stromflusses durch den zweiten Widerstand 8 nimmt inzwischen das Potential an dem Punkt B auf der Quellenseite des MOS-Feldeffekttransistors 5 von Null aus zu und wird auf einen höheren Wert angehoben. Wenn der Schaltkontakl 3 unter dieser Bedingung bei beliebiger zeitlicher Einteilung abgeschaltet wird, dann wird der Siromfluß durch den Widerstand unterbrochen, so daß die bis dahin in dem nichtpolarisierten Kondensator 6 angesammelten elektrichen Ladungen konstant bleiben. Mit anderen Worten hält man also die Potentialdifferenz zwischen den Punkten Λ und R auf einem konstanten Wert.

Wenn anschließend der Schaltkontakt 3 zu dem negativen Poi 2 umgeschaltet wird, so daß eine Spannung — V₁ auf den Stromkreis gegeben wird, dann sinkt die elektrische Ladung des nichtpolarisierten

15 Kondensators 6 ab, dh„ die Spannung an der Steuerelektrode des MOS-Feldeffekttransistors 5 wird niedriger, während der Strom so weit zunimmt, bis der MOS-Feldeffekttransistor 5 in den gesperrten Zustand gebracht wird. Dadurch steigt das Potential am Punkt A bis auf den Wert des Gleichspannungspotentials + V_D an, während das Potential an dem Punkt B auf das Null-Potential absinkt. Wenn bei einer beliebigen zeitlichen Einteilung während des oben angegeben

ο Ablaufs der Schaltkontakt 3 abgeschaltet wird, so werden die Potentiale an den Punkten A und B auf bestimmten Werten gehalten, und zwar entsprechend den so erzeugten, an den Ausgangsklemmen auftretenden Ausgangsspannungen.

Daraus ergibt sich, daß der Senkenstrom des MOS-Feldeffekttransistors auf einen Wert gebracht werden kann, der zwischen dem Wert für den gesperrten Zustand und dem Wert für den gesättigten Zustand des MOS-Feldeffekttransistors 5 liegt, indem eine Spannung + V, oder - V, an den Schaltkontakt 3 angelegt oder der Schaltkontakt 3 abgeschaltet wird. Nimmt man an, daß die Widerstandswene der Widerstände 7 und 8 gleich sind und mit /?? bzw. /?₈ bezeichnet werden, und nimmt man weiter an, daß der innere Widerstand (r) gleich r< R7 — Rs ist, wenn zwischen der Senke und der Quelle des MOS-Feldeffekttransistors 5 Sättigung herrscht, dann können die Spannung V_A an dem Punkt A auf der Senkenseite des MOS-Feldeffekttransistors 5 und die Spannung V₁, an dem Punkt B auf seiner Quellenseite durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden, wobei vorausgesetzt ist, daß sich der MOS-Feldeffekttransistor 5 im Sättigungszustand befindet:

25

30

3 s ^Va ~ " R₁ + r + R₈

R+r-L- R_H

Da

folgt:

R₁ +'r+R_H '

2 '

V₀

Va und V» können sich also in dem oben angegebenen Bereich ändern. Fig. 2 zeigt hierfür die Beziehung zwischen V_A und Vs und der Steuer- oder Torspannung

so an der Steuerelektrode des MOS-Feldeffekttransistors 5. Hierbei nimmt die Spannung V_A ab, wenn die Spannung an der Steuerelektrode zunimmt, während die Spannung Vedamit zunimmt.

Die oben erläuterten Spannungen Va und Vn werden

ss dann auf die Basen des pnp-Transistois 12 bzw. des npn-Transistors 9 gegeben. Die F i g. 3 und 4 zeigen Kennlinien des pnp-Transistors 12 bzw. des npn-Transistors 9, wobei jeweils der Kollektorstrom über dem Basisstrom aufgetragen ist. Wenn der MOS-Feldeffekt-

(«1 ti .-.nsistors 5 im gesperrten Zustand ist, ist die Spannung Va am Punkt A + V_n, während die Spannung V« am Punkt B auf dem Nullpotential ist. Zu diesem Zeilpunkt erfolgt kein Slrornfluß durch den Widerstand 14, da sich das Potential am Emitter des pnp-Transistors 12 auf

ds dem gleichen Pegel wie seine Basis befindet, so daß kein Strom fließen kann. Andererseits fließt auch kein Strom durch den Widerstand 11, da sich das Potential an dem Emitter des npn-Transistors 9 auf dem gleichen Pegel

wie seine Basis befindet, so daß auch hier kein Strom fließen kann; daraus ergibt sich, daß das Potential an der Ausgangsklemme 15 + VbisL

Wenn als nächstes die Spannung an der Steuerelektrode des MOS-Feldeffekttransistors 5 erhöht wird, sinkt die Spannung Va, während die Spannung Ve zunimmt. Dadurch entsteht ein niedrigeres Basispotential an dem pnp-Transistor 12, so daß ein Strom durch den Emitter und die Basis fließt Dadurch fließt wiederum ein Strom durch den Widerstand 14, und das Potential Vo ι an der Ausgangsklemme 16 nimmt zu. Die Zunahme der Spannung V_B hat eine Erhöhung der Basisspannung des npn-Transistors 9 zur Folge, so dal ein Strom durch seinen Emitter und seine Basis fließer kann. Außerdem kann dadurch ein Strom durch der Widerstand 11 fließen, so daß das Potential Vo 2 an dei Ausgangsklemme 15 abnimmt Dabei gilt noch folgen des: wenn der Widerstand 13 und der Widerstand 10 se eingestellt werden, daß der pnp-Transistor 12 und der npn-Transistor 9 gesättigt sind, wenn der MOS-Feldeffekttransistor 5 gesättigt ist, so haben die Potentiale Vo 1 und Vo 1 an den Ausgangsklemmen 15 und 16 den Verlauf, wie er in F i g. 5 dargestellt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung und Steuerung von zwei gleichpoligen, gegenläufig zueinander variierbaren Ausgangsgleichspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein MOS-Feldeffekttransistor (5) mit seiner Senke über einen ersten Widerstand (7) an ein Gleichspannungspotential, mit seiner Quelle über einen zweiten Widerstand (8) an Erde und mit seiner Steuerelektrode an einen nichtpolarisierten Kondensator (6), der mit seinem anderen Anschluß mit Erde verbunden ist und dessen jeweilige Ladespannung die beiden Ausgangsspannungen (Vo u Vo 2) der Einrichtung bestimmt, und an einen dritten Widerstand (4) angeschlossen ist, an den zur Veränderung der Ladespannung des Kondensators wahlweise ein gegenüber Erde positive oder negative Gleichspannung anlegbar ist, daß ein in Emitter-Schaltung betriebener pnp-Transistor (12) mit seiner Basis an die Senke des MOS-Feldeffekttransistors (5) und ein in Emitter-Schaltung betriebener npn -Transistor (9) mit seiner Basis an die Quelle des MOS-Feldeffekttransistors (5) angeschlossen ist und daß an die Kollektoren der beiden Transistoren (12, 9) Ausgangsklemmen (16,15) für die beiden Ausgangsspannungen (Vo 1, Vo 2) angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Widerstand (4) mit seinem anderen Anschluß an einen Schaltkontakt (3) angeschlossen ist, der wahlweise mit dem Pol (1) einer gegenüber Erde positiv gepolten Gleichspannungsquelle oder mit dem Pol (2) einer gegenüber Erde negativ gepolten Gleichspannungsquelle verbindbar ist.

klemme des pnp-Transistors zu, während das Potential an der Ausgangsklemme des npn-Transistors abnimmt. Wenn das Steuerpotential des Feldeffekttransistors verringert wird, ändern sich die Potentiale an den jeweiligen Ausgangsklemmen in der umgekehrten Richtung. Dadurch führt also eine kontinuierliche Änderung des Ladungszustandes des nichtpolarisierten Kondensators zu einer kontinuierlichen Änderung der Spannung, die an den .beiden Ausgangsklemmen, auftritt Es ergibt sich also eine einfache und weitgehend störungsfrei arbeitende Einrichtung, die sich auf vielen Gebieten einsetzen läßt Da die beiden Ausgangsspannungen mit großer Genauigkeit gegenläufig zueinander variiert werden, lassen sich beispielsweise die Lautstärkepegel von zwei Lautsprechern sehr exakt einstellen bzw. abgleichen. Außerdem können die beiden Ausgangsspannungen mit beliebiger zeitlicher Einteilung auf einem bestimmten Wert gehalten werden. Und schließlich lassen sich die Ausgangsspannungen in einem verhältnismäßig großen Bereich beliebig variie