DE2445799A1 - Elektronische halteschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine elektronische Schaltung zum Halten einer Ausgangsgröße und insbesondere auf eine elektronische Schaltung zum stabilen Halten einer Ausgangsgröße, die, einmal getriggert, eine Ausgangsgröße abzugeben beginnt, und ihren Zustand für eine vorbestinunte Zeitdauer beibehält.

Die erfindungsgemaße Halteschaltung für eine Ausgangsgröße enthält einen selbsthaltenden elektronsichen Schalter und einen Impulsgeber, die in Serie zwischen eine positive und

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eine negative Speiseleitung geschaltet sind. Bei dieser Beschreibung bedeutet der Selbsthalteschalter einen Schaltkreis/ der folgendes Merkmal aufweist: Sobald ihm ein geeigneter Triggerimpuls zugeführt wird, wird er leitend gemacht und behält seinen Zustand bei, so lange er sich selbst überlassen bleibt. Der Impulsgeber macht zu einer vorbestimmten späteren Zeit den leitenden elektronischen Selbsthalteschalter nichtleitend.. Die Ausgangsgröße kann dem Impulsgeber in Form eines Impulses nur entnommen werden, während der elektronische Selbsthalteschalter leitend ist.

Die erfindungsgemäße Ausgangsgroßenhalteschaltung erzeugt also die Ausgangsenergie nur, während der Selbsthalteschalter leitend ist. Daraus folgt, daß der Verbrauch an elektrischer Energie tatsächlich Null ist, während der Selbsthalteschalter nichtleitend ist, d.h. die Ausgangsgröße nicht erzeugt wird. Weiterhin ist die. gesamte Wirkungsweise der Schaltung verhältnismäßig stabil, da die Ausgangs signalerzeugung von der "Ein" oder "Aus"-Funktion des Selbsthalteschalters abhängt. Weiterhin ist das Ausgangspotential nahezu gleich dem der zugeführten Leistung, weil der Spannungsabfall an dem Selbsthalteschalter bemerkenswert gering ist.

Mit der Erfindung ist eine elektronische Schaltung zum Beibehalten einer Ausgangsgröße für eine vorbestimmte Zeitdauer geschaffen, die zwischen eine positive und eine negative Speiseleitung geschaltet ist und eine Schaltvorrichtung und eine Im-

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pulsgeberschaltung enthält, die in Serie zwischen die positive und die negative Speiseleitung geschaltet sind; die Schaltvorrichtung wird auf mindestens einen an sie angelegten Triggerimpuls hin eingeschaltet; die Impulsgeberschaltung öffnet die Schaltvorrichtung nach der vorbestimmten Zeitdauer, wobei von der Impulsgeberschaltung die Ausgangsgröße nur abgegeben wird, während die Schaltvorrichtung eingeschaltet ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neuartige und verbesserte elektronische Halteschaltung für eine Ausgangsgröße zu schaffen, die, sobald sie einmal getriggert wird, Ausgangsenergie abzugeben beginnt und diesen Zustand für eine vorbestimmte Zeitdauer beibehält, die außer während des Betriebsvorganges keine elektrische Energie verbraucht und die einen hohen Wirkungsgrad bei der Nutzung der zugeführten Leistung aufweist. Ferner soll sie unabhängig von Veränderungen eines zugeführten Leistungspotentials sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im einzelnen die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 2a und 2b sind Darstellungen üer Eingangs-bzw.

Ausgangskurvenformen der Schaltung nach Fig. 1;

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Fig. 3 zeigt eine Modifikation der Schaltung nach Fig. 1 zum Erhalt eines höheren Wirkungsgrades bei der Nutzung der zugeführten Leistung; und

Fig. 4 zeigt eine weitere Modifikation der Schaltung nach Fig. 1 für eine erhöhte Betriebssicherheit.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Halteschaltung für eine Ausgangsgröße dargestellt. Die Halteschaltung für eine Ausgangsgröße enthält einen Selbsthalteschalter 100 und einen Impulsgeber 200, die durch zwei strichpunktierte Blöcke gekennzeichnet sind und zwischen positive und negative Speiseleitungen 42 und 22 geschaltet sind. Wie dargestellt enthält der Selbsthalteschalter TOO einen PNP Transistor 14, einen NPN Transistor 16, und zwei Widerstände 18 und 20. Die Basis 16b des Transistors 16 ist über den Widerstand 20 mit der negativen Speiseleitung 22 und auch mit einem Eingangsanschluß 12 zum Aufnehmen eines Triggerimpulses 10 verbunden, der dazu dient, den Selbsthalteschalter 100 leitend zu machen. Der Widerstand 20 ist zum Ableiten eines Rückstromes vorgesehen, der von dem Kollektor 16c zu der Basis 16b fließt. Der Emitter 16e ist direkt an die negative Speiseleitung 22 geschaltet. Die Basis 14b und der Kollektor 14c des Transistors 14 sind direkt mit dem Kollektor 16c bzw. der Basis 16b des Transistors 16 verbunden. Der Emitter 14e ist direkt mit dem Impulsgeber 200 verbunden; eine Verbindung 15 zwischen dem Kollektor 16c und der Basis 14b ist direkt und über den Widerstand 18 mit dem Impuls-

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geber 200 verbunden. Der Impulsgeber 200 besteht aus einem PNP Transistor 30, einem NPN Transistor 32, drei Widerständen 36, 38 und 40, einem Kondensator 34 und Ausgangsanschlüssen 46a und 46b. Die Widerstände 38 und 40 bilden einen Spannungsteiler und sind zwischen die positive Speiseleitung 42 und den Selbsthalteschalter 100 geschaltet. An eine Verbindungsstelle 50 zwischen den Widerständen 38 und 40 sind die Basis 30b und der Kollektor 32c der Transistoren 30 bzw. 32 angeschlossen. Der Kollektor 30 c und die Basis 32b der Transistoren 30 bzw. 32 sind direkt miteinander verbunden. Der Widerstand 36 und der Kondensator 34 bilden einen Serienkreis und sind zwischen die positive Speiseleitung 42 und den Selbsthalteschalter 100 geschaltet. An eine Verbindungsstelle 52 zwischen dem Widerstand 36 und dem Kondensator 34 ist der Emitter 3Oe des Transistors 30 angeschlossen. Parallel zu dem Serienkreis aus dem Widerstand 36 und dem Kondensator 34 sind Ausgangsanschlüsse 46a und 46b verbunden, an die eine Last 44 wie z.B. ein Gleichstrommotor angeschlossen ist.

"Wenn im Betrieb der Triggerimpuls 10 an den Eingangsanschluß 12, also die Basis 16b angeschlossen wird, beginnt ein Basisstrom über den Transistor 16 zu fließen, wodurch dieser leitend gemacht wird. Folglich wird ein aus der positiven Speiseleitung 42, den Widerständen 38, 40 und 18, dem Transistor 16 und der negativen Speiseleitung 22 gebildeter Stromkreis

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geschlossen. Dieser Vorgang wiederum macht den Transistor dadurch leitend, daß über ihn ein Basisstrom zu fließen beginnt, weil ein Kollektorstrom über den Transistor 16 fließt. Andererseits dient ein über den Transistor 14 fließender.Kollektorstrom dazu, den Transistor 16 leitend zu halten. Das bedeutet, daß der Selbsthalteschalter 100 geschlossen ist und seinen Zustand beibehält, solange er sich selbst überlassen bleibt, wie vorstehend angeführt. Wenn der Selbsthalteschalter 100 auf diese Weise geschlossen ist, entwickelt sich ein Ausgangspotential zwischen den Ausgangsanschlüssen 46a und 46b, und zugleich beginnt sich der Kondensator 34 über den Widerstand 36 aufzuladen. Das an den Ausgangsanschlüssen 46a und 46b erscheinende Potential ist nahezu gleich dem der positiven Speiseleitung 42, da der Spannungsabfall an dem Selbsthalteschalter 100 verhältnismäßig niedrig ist. Dabei wird der Transistor 30 leitend gemacht, wenn die Spannung an dem Kondensator 34 die Summe der Spannungsabfälle an dem Widerstand 40 und zwischen dem Emitter 3Oe und der Basis 30b übersteigt. Auf eine ähnliche Weise wie vorstehend im Zusammenhang mit den Transistoren 14 und 16 angeführt, wird dadurch wiederum der Transistor 32 leitend gemacht. Wenn die beiden Transistoren 30 und 32 leitend gemacht worden sind, beginnt sich die im Kondensator 34 gespeicherte Ladung über die Transistoren 30, 32 und 16 zu entladen. Als Ergebnis wird das Potential der Basis 14b des Transistors 14 zum Positiven hin

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verschoben, so daß der Basisstrom am Fließen von der Basis 14b zu dem Emitter 14e gehindert wird, wodurch der Transistor 14 nichtleitend gemacht wird. Das bedeutet, daß der Selbsthalteschalter 100 zwangsweise geöffnet wird. Faßt man den oben stehenden Arbeitsvorgang zusammen, so wird der Selbsthalteschalter 100 ausschließlich durch die Tatsache geöffnet, daß die Transistoren 30 und 32 leitend, gemacht werden, so daß die Kurvenform des Ausgangssignals der mit einem Bezugszeichen 48 bezeichnetenentspricht. .

Bei dem vorstehenden Vorgang ist eine Zeitdauer T_Q von dem Zeitpunkt, an dem der Selbsthalteschalter 100 geschlossen wird bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Transistoren 30 und 32 leitend werden, wie folgt gegeben:

-^T0

V₃₄ = V_cc( 1 - e ^C34^R36) (1)

^Λ38 40
Faßt man diese beiden Gleichungen zusammen, führt das zu

• ^T0

^{e C}34 ^R36 - 1 - ^R40 ^f (3)

^R 38 ^{+ R}40 ^Vcc

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^T0 - -^C34 ^R36 ^{1Ω (1}" -

^R38 ^{+ R}40 ^Vcc

Dabei sind V₃₄: Spannung an dem Kondensator 34 in Volt V : Speisespannung des Impulsgebers in Volt

CC

C₃₄: Kapazität des Kondensators 34 in Farad R-,c t R-,ο und R^; Widerstandswerte der Widerstände

JD JO 4U

36, 38 bzw. 40 in Ohm.

^VBE ^{! Vorw}^^rtSsP^annun9^sa^f^all zwischen der Basis 30 b und dem Emitter 3Oe in Volt.

In der vorgehenden Beschreibung wird nur ein einzelner Impuls 10 an den Eingangsanschluß 12 angelegt, es kann jedoch auch eine Reihe von Impulsen als Triggerimpulse angewendet werden, um eine Reihe von Ausgangsimpulsen zu erhalten, wie in den Fig. 2a und 2b dargestellt ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2a und 2b wird dabei eine Eingangsimpulsreihe mit einer Wiederkehr τ., dem Eingangsanschluß 12 zugeführt, wodurch eine Äusgangsimpulsreihe mit der Impulslänge T_Q (<T-) aus den Ausgangsanschlüssen 46a und 46b erhalten werden kann. Eine weitere Beschreibung der Schaltungsarbeitsweise entfällt, da sie der vorstehend genannten entspricht.

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Es ist anzumerken, daß die erfindungsgemäße Ausgangshalteschaltung als Impulsbreitenwandler angewendet werden kann; ferner kann die Ausgangshalteschaltung Veränderungen der Eingangsimpulsfrequenz oder Wiederkehrrate durch Integra- ■ tion der Ausgangskurvenformen in Ausgangsspannungsänderungen umwandeln, da die Impulslänge T₀ konstant ist.

Fig. 3 zeigt eine Modifikation der Schaltung nach Fig. für einen höheren Wirkungsgrad der Nutzung der Leistungsversorgung. Wie dargestellt ist ein zusätzlicher Transistor 60 zwischen dem Impulsgeber 200 und die negative Speiseleitung 22 so eingefügt, daß seine Basis 60b direkt mit dem Emitter 16e und sein Kollektor 60c und sein Emitter 6Oe mit dem Impulsgeber 200 bzw. der negativen Speiseleitung 22 verbunden sind. Ferner ist ein zusätzlicher Widerstand 62 zwischen die positive Speiseleitung 42 und einen Verbindungspunkt 64 eingefügt. In diesem Fall ist anzumerken, daß der Emitter 14e. und der Widerstand 18 nicht wie in Fig. 1 mit dem Impulsgeber 200 verbunden sind, sondern über den neu hinzugefügten Widerstand 62 mit der positiven Speiseleitung 42. Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 3 ist analog der der Schaltung nach Fig. 1 mit der Ausnahme, daß das Ausgangspotential der Schaltung nach Fig. 3 dem positiven Speiseleitungpotential näher kommt als das der Schaltung nach Fig. 1, weil die Sättigungsspannung des Transisitors 60 verhältnismäßig niedriger ist als die Summe der Sättigungsspannungen der Transistoren 14 und 16. Beispielsweise liegt sie im Bereich von 0,2 bis 0,3 Volt im Gegensatz

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zu der Summe,·die ungefähr 1,0 Volt beträgt.

Fig. 4 zeigt eine andere Modifikation der Schaltung nach Fig. 1 zum Beseitigen der unerwünschten Wirkung von V₁₅^ der

HL·

Gleichung (4) auf die Zeitdauer T_Q. Wie in Fig. 4 dargestellt sind ein zusätzlicher Transistor 70 und ein Widerstand 72 zwischen die positive Speiseleitung 42 und den Selbsthalteschalter 100 so eingefügt, daß der Vorwärtsspannungsabfall zwischen dem Emitter 7Oe und der Basis 70 b das V des Transistors 30 ausgleicht. Daher kann die Gleichung (4) wie folgt umgeschrieben werden:

^TO - ^C34 ^R36

_p j _p ^R38 ^K40

Das bedeutet, daß die Zeitdauer 1' nicht von V_ßE abhängig ist, d.h. daß sie nicht unvorteilhafterweise durch Änderungen des Speisepotentials beeinflußt wird.

Zu der vorstehenden Beschreibung ist anzumerken, daß der PNP Transistor 14 und der NPN Transistor 16 des Selbsthalteschalters 100 gegeneinander austauschbar sind und daß dasselbe für die Transistoren 30 und 32 des Impulsgebers 200 gilt. Weiterhin kann der NPN Transistor 60 nach Fig. 3 durch eine PNP Ausführung und auch der PNP Transistor 70 nach Fig. durch eine NPN Ausführung ersetzt werden.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Elektronische Schaltung zum Halten einer Ausgangsgröße für eine vorbestimmte Zeitdauer, die zwischen eine positive und eine negative Speiseleitung geschaltet ist_# dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltvorrichtung (100) und eine Impulsgeberschaltung (200) in Reihe zwischen die positive und die negative Speiseleitung (42, 22) geschaltet sind, daß die Schaltvorrichtung im Ansprechen auf zumindest einen an sie angelegten Triggerimpuls (10) geschlossen wird, daß die Impulsgeber schaltung nach der vorbestimmten Zeitdauer (T_Q) die Schaltvorrichtung öffnet, und daß die Ausgangsgröße von der Impulsgeberschaltung nur abgegeben wird, während die Schaltvorrichtung geschlossen ist.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung zwei komplementäre Transistoren (14, 16), deren Kollektoren jeweils mit der Basis des anderen, deren Emitter mit einer der positiven oder negativen Speiseleitungen (16e, 22) bzw. mit der Impulsgeberschaltung (14e, 200) und deren Basen über einen ersten Widerstand (20) mit einer der positiven oder negativen Speiseleitungen (16b, 22) bzw. über einen zweiten Widerstand (18) mit der Impulsgeberschaltung (14b, 200) verbunden sind, und einen Eingangsanschluß

   (12) enthält, der zum Zuführen wenigstens eines Triggerimpulses

   (10) mit der Basis eines der beiden komplementären Transistoren

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   (16b) verbunden ist«,
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeberschaltung (200) zwei komplementäre Transistoren (30, 32) aufweist, deren Kollektoren jeweils mit der Basis des anderen, deren Emitter mit der Schaltvorrichtung (32e, 100) bzw. mit einer Zwischenverbindung eines Serienkreises aus einem ersten Widerstand (36) und einem Kondensator (34) und deren eine Basis mit einer Zwischenverbindung eines Spannungsteilers aus einem zweiten und einem dritten Widerstand (38, 40) verbunden sind, wobei der Serienkreis (36, 34) und der Spannungsteiler (38, 40) zwischen die Schaltvorrichtung (100) und eine der Speiseleitungen (42) eingeschaltet sind, und zwei Ausgangsanschlüsse (46a, 46b), die zum Abgeben des daran anliegenden Ausgangs parallel an die Impulsgeberschaltung (200) angeschlossen sind.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (100) einen weiteren Transistor (60) enthält, der zwischen den Emitter eines der beiden Komplementärtransistoren (16e) und eine der positiven oder negativen Speiseleitungen (22) zwischengeschaltet ist, und daß die Basis (60b) und der Emitter (6Oe) des Transistors (60) mit diesen Punkten und der Kollektor (60c) des Transistors (60) mit äer Impulsgeberschaltung (200) verbunden sind.

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5. 5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeberschaltung (200) einen weiteren Widerstand (62) enthält, der zwischen die Schaltvorrichtung (100) und eine der positiven oder negativen Speiseleitungen (42) eingeschaltet ist.
6. 6. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeberschaltung (200) zwei komplementäre Transistoren (30, 32), deren Kollektoren jeweils mit der Basis des anderen, deren Emitter mit der Schaltvorrichtung (32e, 100) bzw. mit dem Emitter eines weiteren Transistors (3Oe, 7Oe), und deren eine Basis mit einer Zwischenverbindung (50) eines aus einem zweiten und einem dritten Widerstand (38, 40) gebildeten Spannungsteiles verbunden sind; einen weiteren Transistor (70), dessen Basis mit einem Zwischenverbindungspunkt eines aus einem ersten Widerstand (36) und einem Kondensator (34) gebildeten Serienkreises und dessen Kollektor mit der Schaltvorrichtung (100) verbunden sind, einen vierten Widerstand (72), der zwischen den Emitter (7Oe) des Transistors (70) und eine der positiven oder negativen Speiseleitungen (42) geschaltet ist, einen Serienkreis (36, 34) und einen Spannungsteiler (38, 40), die zwischen die Schaltvorrichtung (100) und eine der positiven oder negativen Speiseleitungen (42) eingeschaltet sind , und zwei Ausgangsanschlüsse (46a, 46b) aufweist, die zur Ausgabe des daran an-

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   liegenden Ausganges parallel zu der Impulsgeberschaltung (200) angeschlossen sind.

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