DE1003820B

DE1003820B - Transistor circuit arrangement for stabilizing DC voltages

Info

Publication number: DE1003820B
Application number: DEN9192A
Authority: DE
Inventors: Johannes Ensink; Jan Verhagen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-07-18
Filing date: 1954-07-14
Publication date: 1957-03-07
Also published as: GB751679A; FR1104688A; BE530485A; NL92533C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen, bei denen ein elektrischer Verbraucher aus einer instabilen Stromquelle gespeist wird, und bezweckt, die Spannung am Verbraucher zu stabilisieren. Sie ist durch drei parallel geschaltete Kreise gekennzeichnet, von denen einer die Reihenschaltung der Speisequelle und eines ersten Transistors, der zweite den elektrischen Verbraucher und der dritte einen zweiten Transistor in Reihe mit einer Bezugsquelle enthält, wobei der zweite Transistor einen von dem Unterschied zwischen der Spannung des Verbrauchers und der der Bezugsquelle abhängigen Regelstrom erzeugt, der dem ersten Transistor derart zugeführt wird, daß die Verbraucherspannung stabilisiert wird.The invention relates to circuits in which an electrical consumer from an unstable Power source is fed, and the purpose is to stabilize the voltage at the consumer. It's through three Circuits connected in parallel, one of which is the series connection of the supply source and one first transistor, the second the electrical load and the third a second transistor in Series with a reference source, the second transistor having one of the difference between the Voltage of the consumer and the control current dependent on the reference source generated, which the first transistor is supplied in such a way that the load voltage is stabilized.

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

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Grenzschichttransistoren ;1 shows an embodiment with boundary layer transistors;

Fig. 2 zeigt eine Abart der Schaltung nach Fig. 1;Fig. 2 shows a variant of the circuit of Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine weitere Abart der Schaltung nach Fig. 1;Fig. 3 shows a further variant of the circuit of Fig. 1;

Fig. 4 zeigt eine dritte Abart der Schaltung nach Fig. 1;Fig. 4 shows a third variant of the circuit of Fig. 1;

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der erste Transistor ein Spitzenkontakt- und der zweite ein Grenzschichttransistor ist.Fig. 5 shows an embodiment in which the first transistor is a tip contact and the second is a junction transistor.

Nach Fig. 1 speist eine schwankende Speisequelle 1 einen Verbraucher 2, z. B. einen elektrischen Verstärker, einen Oszillator, usw. Um die Spannung am Verbraucher 2 zu stabilisieren, ist in Reihe mit der Speisequelle 1 ein erster Transistor 5 des Grenzschichttyps geschaltet, während in Reihe mit einer Bezugsspannungsquelle 3 ein zweiter Transistor 6, gleichfalls ein Grenzschichttransistor, gelegt ist, wobei die Kreise 1, 5 und 2 sowie 3, 6 alle parallel miteinander geschaltet sind und der zweite Transistor 6 einen von dem Spannungsunterschied zwischen dem Verbraucher 2 und der Bezugsspannungsquelle 3 abhängigen Regelstrom i erzeugt, der zur Stabilisierung der Spannung am Verbraucher 2 dem ersten Transistor 1 zugeführt wird.According to Fig. 1, a fluctuating supply source 1 feeds a consumer 2, z. B. an electrical amplifier, an oscillator, etc. To stabilize the voltage at the load 2, a first transistor 5 of the boundary layer type is connected in series with the supply source 1, while in series with a reference voltage source 3, a second transistor 6, also a boundary layer transistor , is laid, the circuits 1, 5 and 2 as well as 3, 6 are all connected in parallel with each other and the second transistor 6 generates a control current i dependent on the voltage difference between the consumer 2 and the reference voltage source 3, which is used to stabilize the voltage at the consumer 2 is fed to the first transistor 1.

Bei einer solchen Schaltung sollen gewöhnlich die gleichnamigen Pole der Stromquellen 1 und 3 miteinander verbunden und keine weiteren Quellen erforderlich sein. Es ergibt sich dabei, daß nur sehr beschränkte Möglichkeiten vorliegen, um sowohl die Anforderung, daß der vom zweiten Transistor 6 erzeugte Regelstrom das richtige Vorzeichen zur Stabilisierung der Verbraucherspannung hat, als auch die Anforderung zu erfüllen, daß die zu einem richtigen Betrieb geeigneten Vorspannungen der Transistorelektroden erzeugt werden.In such a circuit, the poles of the same name of the current sources 1 and 3 should usually be connected to one another connected and no additional sources are required. It turns out that only very limited ones There are possibilities to both the requirement that the second transistor 6 generated Control current has the correct sign to stabilize the consumer voltage, as well as the Requirement to meet the appropriate bias voltages of the transistor electrodes for proper operation be generated.

Nach Fig. 1 ist eine Klemme der Speisequelle 1 mit der durch diese Quelle in der Vorwärtsrichtung Transistor-Schaltungsanordnung
zum Stabilisieren von GleichspannungenAccording to Fig. 1, one terminal of the supply source 1 is connected to the transistor circuit arrangement through this source in the forward direction
to stabilize DC voltages

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg I₁ Mönckebergstr. 7Representative: Dipl.-Ing. K. Lengner, patent attorney,
Hamburg I ₁ Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 18. Juli 1953Claimed priority:
Netherlands 18 July 1953

Johannes Ensink und Jan Verhagen, HilversumJohannes Ensink and Jan Verhagen, Hilversum

(Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden(Netherlands),
have been named as inventors

angeregten Emissionselektrode des Transistors 5 verbunden, dessen Kollektorelektrode mit der Emissionselektrode des Transistors 6 verbunden ist. In den Basiskreis des Transistors 6 ist die die Basiselektrode in der Sperrichtung einstellende Bezugsquelle 3 eingeschaltet, während die Kollektorelektrode dieses Transistors über den Widerstand 7 den Regelstrom i der Basiselektrode des Transistors 5 zuführt. Der Widerstand 8 dient dabei zum Erzielen der richtigen Vorspannung für die beiden zuletzt genannten Elektroden. excited emission electrode of the transistor 5, the collector electrode of which is connected to the emission electrode of the transistor 6. The reference source 3, which sets the base electrode in the reverse direction, is switched on in the base circuit of the transistor 6, while the collector electrode of this transistor feeds the control current i to the base electrode of the transistor 5 via the resistor 7. The resistor 8 is used to achieve the correct bias voltage for the two last-mentioned electrodes.

Wenn die Spannung am Verbraucher 2, die gewöhnlich nur etwas höher ist als die der Bezugsquelle 3, zunimmt, nehmen die Ströme durch den Transistor 6 schnell zu, wodurch der Basisstrom des Transistors 5, der dem Regelstrom i entgegengesetzt ist, abnimmt, so daß auch der Kollektorstrom des Transistors 5 abnimmt und somit die ursprüngliche Zunahme der Verbraucherspannung verringert wird.When the voltage at the load 2, which is usually only slightly higher than that of the reference source 3, increases, the currents through the transistor 6 increase rapidly, as a result of which the base current of the transistor 5, which is opposite to the control current i , decreases, so that also the collector current of the transistor 5 decreases and thus the original increase in the load voltage is reduced.

Bei einer praktischen Ausführungsform, bei der die Quelle 1 zwischen 15 und 20 V und der Verbraucher 2 zwischen 2,5 und 6 kOhm variierte, wobei die Quelle 3 einen Wert von 13,5 V, die Widerstände 7 und 8 je 11 kOhm hatten, ergab es sich, daß die entsprechenden Änderungen der Verbraucherspannung V100 bis V400 der relativen Änderungen der Speisespannung bzw. des Verbrauchers betrugen.In a practical embodiment in which the source 1 is between 15 and 20 V and the consumer 2 varied between 2.5 and 6 kOhm, the source 3 having a value of 13.5 V, the resistors 7 and 8 each 11 kOhm, it turned out that the corresponding changes in the consumer voltage V100 to V400 the relative changes in the supply voltage or the consumer.

609 838/276609 838/276

Die Bezugsquelle3 wird bei dieser Schaltung durch einen geringen Strom, bei dem beschriebenen Beispiel maximal etwa 100 μΑ, aufgeladen. Der Strom kann gewünschtenfalls über den parallel zur Quelle 3 liegenden Widerstand 9 abgeleitet werden, so daß die Quelle3 gar keinen Energieaustausch mit dem weiteren Schaltungsteil aufweist. Wird die Quelle 3 dann durch einen Kondensator ersetzt, so ergibt sich nur eine sehr zweckdienliche Unterdrückung schneller Änderungen der Quelle 1 bzw. des Verbrauchers 2.The reference source3 is through in this circuit a small current, in the example described a maximum of about 100 μΑ, charged. The electricity can if desired, be derived across the resistor 9 lying parallel to the source 3, so that the Source3 has no energy exchange at all with the further circuit part. The source becomes 3 then Replaced by a capacitor, only a very useful suppression results faster Changes to source 1 or consumer 2.

Fig. 2 zeigt eine Abart der Schaltung nach Fig. 1, bei welcher der Transistor 6 durch einen Transistor 6' vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp ersetzt ist, so daß die Widerstände 7 und 8 der Fig. 1 weggelassen werden können. Diese Schaltung hat weiter die je nach dem Anwendungsgebiet gewünschte oder nicht gewünschte Eigenschaft, daß beim Ausfallen der Spannung der Quelle 1 die Quelle 3 durch den Basis-Emissions-Elektrodenweg des Transistors 6' den Verbraucher 2 speist.Fig. 2 shows a variant of the circuit according to Fig. 1, in which the transistor 6 is replaced by a transistor 6 ' of the opposite conductivity type is replaced, so that the resistors 7 and 8 of Fig. 1 are omitted can be. This circuit also has the one desired or not depending on the field of application Desired property that when the voltage of the source 1 fails, the source 3 through the base emission electrode path of the transistor 6 'feeds the consumer 2.

Nach Fig. 3 ist eine Klemme der Speisequelle 1 mit der Kollektorelektrode eines Transistors 5' verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Basiselektrode des Transistors 6 verbunden ist. Die Kollektorelektrode des Transistors 6 ist wieder über einen Widerstand 7 mit der Basiselektrode des Transistors 5' für die Zufuhr des Regelstroms i verbunden, während zum Erzielen der richtigen Vorspannung dieser beiden Elektroden ein Widerstand 8' zwischen den Kollektorelektroden der Transistoren 5' und 6 angebracht ist. Ahnlieh wie bei Fig. 1, jedoch im Gegensatz zu Fig. 2, ist hier die Polarität der Bezugsquelle 3 dem Strom entgegengesetzt gerichtet, der den zweiten Transistor 6 durchfließt, so daß ähnliche Eigenschaften wie bei der Schaltung nach Fig. 1 gefunden werden. Da jedoch bei Zunahme der Spannung am Verbraucher 2 die Emissionselektrode des Transistors 5' weniger stark in der Vorwärtsrichtung angeregt wird, wodurch dieser Transistor an sich bereits eine Stabilisationswirkung auf die Verbraucherspannung ausübt, kann ein noch etwas größerer Unterdrückungsfaktor der unerwünschten Spannungsänderungen erhalten werden.According to FIG. 3, a terminal of the supply source 1 is connected to the collector electrode of a transistor 5 ', the emission electrode of which is connected to the base electrode of the transistor 6. The collector electrode of the transistor 6 is again connected via a resistor 7 to the base electrode of the transistor 5 'for the supply of the control current i , while a resistor 8' is attached between the collector electrodes of the transistors 5 'and 6 to achieve the correct bias of these two electrodes . Similar to FIG. 1, but in contrast to FIG. 2, here the polarity of the reference source 3 is opposite to the current flowing through the second transistor 6, so that similar properties are found as in the circuit of FIG. 1. However, since the emission electrode of the transistor 5 'is less strongly excited in the forward direction when the voltage at the consumer 2 increases, whereby this transistor itself already has a stabilizing effect on the consumer voltage, an even greater suppression factor of the undesired voltage changes can be obtained.

Fig. 4 unterscheidet sich in der Weise von Fig. 1, daß der Transistor 6 wieder durch den Transistor 6' entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ersetzt ist, wodurch die Widerstände 7 und 8' der Fig. 3 in Wegfall kommen können. Zum Erzielen der richtigen Elektrodenvorspannungen wird ein Widerstand 12 in dem Basiskreis des Transistors 6' erforderlich. Die Eigenschaften sind somit annähernd gleich denen der Schaltung nach Fig. 2, mit dem Unterschied, daß infolge des Widerstandes 12 eine etwas niedrigere Spannung am Verbraucher 2 zur Verfugung bleibt, während die Regelempfindlichkeit verringert ist.Fig. 4 differs from Fig. 1 in that the transistor 6 is again replaced by the transistor 6 ' opposite conductivity type is replaced, whereby the resistors 7 and 8 'of Fig. 3 in omission can come. To achieve the correct electrode biases, a resistor 12 is placed in the Base circuit of transistor 6 'required. The properties are thus approximately the same as those of the circuit according to Fig. 2, with the difference that as a result of the resistor 12 a slightly lower voltage remains available at consumer 2, while the control sensitivity is reduced.

Nach Fig. 5 bestehen die drei Parallelkreise a) aus der Reihenschaltung der Speisequelle 1, eines Spitzenkontakttransistors 5" und eines Widerstandes 10, b) aus einem Verbraucher 2 und c) aus der Reihenschaltung der Bezugsquelle 3 und eines Grenzschichttransistors 6. Eine Klemme der Quelle 1 ist mit der Kollektorelektrode des Transistors 5" verbunden. Die Basiselektrode dieses Transistors 5" ist über den Widerstand 10 mit der Emissionselektrode des Transistors 6 verbunden, dessen Basiselektrode mit einer Klemme der diese Elektrode in der Vorwärtsrichtung einstellenden Referenzquelle 3 verbunden ist. Die Kollektorelektrode dieses Transistors 6 ist mit der Emissionselektrode des Transistors 5" für die Zufuhr des Regelstroms i direkt verbunden. Der Widerstand 10 dient dabei wieder zum Erzielen der richtigen Vorspannung der beiden Elektroden. Der durch diese Schaltung erzielbare Unterdrückungsfaktor für Änderungen der Verbraucherspannung ist infolge des verhältnismäßig geringen Stromverstärkungsfaktors der bisher üblichen Spitzenkontakttransistoren wesentlich geringer als bei der vorangehenden Schaltung.According to Fig. 5, the three parallel circuits consist of a) from the series connection of the supply source 1, a tip contact transistor 5 "and a resistor 10, b) from a consumer 2 and c) from the series connection of the reference source 3 and a boundary layer transistor 6. A terminal of the source 1 is connected to the collector electrode of transistor 5 ". The base electrode of this transistor 5 "is connected through the resistor 10 to the emission electrode of the transistor 6, the base electrode of which is connected to a terminal of the reference source 3 adjusting this electrode in the forward direction. The collector electrode of this transistor 6 is connected to the emission electrode of the transistor 5" for the supply of the control current i is connected directly. The resistor 10 is used again to achieve the correct bias of the two electrodes. The suppression factor for changes in the load voltage that can be achieved by this circuit is significantly lower than in the previous circuit due to the relatively low current amplification factor of the peak contact transistors customary up to now.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS:

1. Schaltungsanordnung zur Stabilisierung von Gleichspannungen, wie sie zur Speisung eines elektrischen Verbrauchers, z. B. eines Rundfunkempfängers oder einer Fernsprechanlage, dienen, unter Verwendung von Transistoren, gekennzeichnet durch drei parallel geschaltete Kreise, von denen einer die Reihenschaltung einer Speisequelle und eines ersten Transistors, der zweite den elektrischen Verbraucher und der dritte einen zweiten Transistor in Reihe mit einer Bezugsquelle enthält, welcher zweite Transistor einen von dem Unterschied zwischen der Spannung des Verbrauchers und der der Bezugsquelle abhängigen Regelstrom erzeugt, der in einem die Verbraucherspannung stabilisierenden Sinne dem ersten Transistor zugeführt wird.1. Circuit arrangement for stabilizing DC voltages, such as those used for feeding an electrical Consumer, e.g. B. a radio receiver or a telephone system, serve under Use of transistors, characterized by three parallel connected circuits, one of which one the series connection of a supply source and a first transistor, the second the electrical Consumer and the third contains a second transistor in series with a reference source, which second transistor one of the difference between the voltage of the consumer and the control current which is dependent on the supply source and which generates the consumer voltage in one stabilizing sense is supplied to the first transistor.

2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der die Speise- und die Bezugsquelle eine gemeinsame Klemme besitzen, während die Schaltung keine weiteren Quellen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren vom Grenzschichttyp sind, wobei der Regelstrom von der Kollektorelektrode des zweiten zur Basiselektrode des ersten Transistors geführt wird.2. A circuit according to claim 1, wherein the supply and the reference source have a common Own terminal, while the circuit contains no other sources, characterized in that that the transistors are of the junction type, with the control current coming from the collector electrode of the second is led to the base electrode of the first transistor.

3. Schaltung nach Anspruch 1, bei der die Speise- und die Bezugsquelle eine gemeinsame Klemme besitzen, während die Schaltung keine weiteren Quellen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor vom Spitzenkontakttyp und der zweite vom Grenzschichttyp ist, wobei der Regelstrom von der Kollektorelektrode des zweiten Transistors zur Emissionselektrode des ersten Transistors geführt wird (Fig. 5).3. A circuit according to claim 1, wherein the supply and the reference source have a common Own terminal, while the circuit contains no other sources, characterized in that that the first transistor is of the tip contact type and the second is of the junction type, the Control current from the collector electrode of the second transistor to the emission electrode of the first Transistor is performed (Fig. 5).

4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisequelle mit der durch sie in der Vorwärtsrichtung eingestellten Emissionselektrode des ersten Transistors verbunden ist, dessen Kollektorelektrode mit der Emissionselektrode des zweiten Transistors verbunden ist.4. A circuit according to claim 2, characterized in that the supply source with the through it in the forward direction adjusted emission electrode of the first transistor is connected whose Collector electrode is connected to the emission electrode of the second transistor.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Bezugsquelle der Sperrichtung der Basiselektrode des zweiten Transistors entspricht und daß dessen Kollektorelektrode über einen ersten Widerstand (7) mit der Basiselektrode des ersten Transistors und über einen zweiten Widerstand (8) mit der erwähnten, gemeinsamen Klemme der Quellen (1 und 3) verbunden ist (Fig. 1).5. Circuit according to claim 4, characterized in that that the polarity of the reference source of the reverse direction of the base electrode of the second transistor corresponds and that its collector electrode via a first resistor (7) with the Base electrode of the first transistor and a second resistor (8) with the mentioned, common terminal of the sources (1 and 3) is connected (Fig. 1).

6. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Bezugsquelle der Durchlaßrichtung der Basiselektrode des zweiten Transistors entspricht (Fig. 2).6. A circuit according to claim 4, characterized in that the polarity of the reference source The forward direction of the base electrode of the second transistor corresponds (Fig. 2).

7. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisequelle mit der Kollektorelektrode des ersten Transistors verbunden ist, dessen Emissionselektrode mit der Basiselektrode des zweiten Transistors verbunden ist, dessen Emissionselektrode wiederum mit der Bezugsquelle verbunden ist.7. A circuit according to claim 2, characterized in that the supply source with the collector electrode of the first transistor is connected, the emission electrode of which is connected to the base electrode of the second transistor is connected, its emission electrode in turn to the reference source connected is.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Bezugsquelle der8. A circuit according to claim 7, characterized in that the polarity of the reference source

Sperrichtung der Emissionselektrode des zweiten Transistors entspricht, dessen Kollektorelektrode über Widerstände (7 und 8') einerseits mit der Basiselektrode und andererseits mit der Kollektorelektrode des ersten Transistors verbunden ist (Fig. 3).The reverse direction of the emission electrode of the second transistor whose collector electrode corresponds Via resistors (7 and 8 ') on the one hand with the base electrode and on the other hand with the collector electrode of the first transistor is connected (Fig. 3).

9. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Bezugsquelle der Durchlaßrichtung der Emissionselektrode des zweiten Transistors entspricht und daß der Basiskreis dieses Transistors einen Widerstand (12) enthält (Fig. 4).9. A circuit according to claim 7, characterized in that the polarity of the reference source The forward direction of the emission electrode of the second transistor corresponds and that the base circle this transistor contains a resistor (12) (Fig. 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

609 838/276 2.57609 838/276 2.57