DE1055590B - Transistorschaltanordnung zur wahlweisen Verbindung einer Last mit verschiedenen Potentialen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Transistorschaltanordnungen mit einer Mehrzahl von Flächentransistoren, von denen jeder eine Emitter-, Basis- und Kollektorelektrode hat, zur wahlweisen Verbindung einer Last mit verschiedenen Potentialen.

Es ist bekannt, daß ein Flächentransistor als zufriedenstellendes Schalterelement verwendet werden kann, wenn man die Kollektorelektrode und entweder die Emitterelektrode oder die Basiselektrode in einen Kreis legt, in welchem Schaltvorgänge erfolgen sollen, und wenn man zwischen die Emitterelektrode und die Basiselektrode eine Trigger spannung oder einen Schaltimpuls solcher Form anlegt, daß sich der Transistor abwechselnd in einem Zustand hoher oder niedriger Impedanz befindet. Vorzugsweise ist der Transistor in dem Zustand hoher Impedanz gesperrt, d. h. in einem Zustand, in dem im wesentlichen kein Emitterstrom und daher nur ein sehr kleiner Kollektorstrom in dem Transistor fließt, und in dem Zustand niedriger Impedanz gesättigt, d. h. in einem Zustand, in welchem der Eingangsstrom so groß ist, daß jede weitere Erhöhung dieses Stromes keine merkliche Änderung des Kollektorstromes ergibt. Wenn dies der Fall ist, ist der in dem Transistor entweder in dem Zustand niedriger Impedanz oder in dem Zustand hoher Impedanz vorhandene Leitungsverlust sehr klein, so daß unter der Voraussetzung, daß eine kurze Zeit für die Umschaltung des Transistors von einem Zustand in den anderen genommen wird, der Transistor für Schaltungen verwendet werden kann, die wesentlich über die Schaltleistungen hinausgehen, die er bewältigen kann, wenn er als üblicher Verstärker benutzt wird.

Die Erfindung verwendet die Fähigkeit von Flächentransistoren als Schalterelemente, um eine Anordnung zu schaffen, in der eine Belastung sehr schnell geschaltet werden kann, so daß sie von einer Mehrzahl verschiedener konstanter Spannungsquellen gespeist wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in einer Mehrzahl von Strompfaden je einer oder mehrere Transistoren liegen, daß die Strompfade zwischen dem einen Ende einer Belastung, deren anderes Ende auf einem festen Potential gehalten wird, und Punkten geschaltet sind, die ebenfalls auf festen Potentialen gehalten werden, die sich von dem festen Potential, auf dem das andere Ende der Belastung liegt, unterscheiden, daß jeder Strompfad die Kollektorelektrode und eine der anderen Elektroden von einem Transistor oder mehreren Transistoren in dem betreffenden Strompfad enthält, daß die Transistoren derart geschaltet sind, daß bei Anschalten der Last an eines der genannten festen Potentiale Kollektorströme in der normalen Richtung durch den Transistorschaltanordnung

zur wahlweisen. Verbindung einer Last

mit verschiedenen Potentialen

Anmelder:

The General Electric Company Limited, London

Vertreter:
Dipl.-Ing. W. Schmitzdorff, Di.-Ing. H. Ruschke,

Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27, -.

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 30. April 1956

Robert Arthur Hilbourne_r

Wembley, Middlesex (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

Transistor oder die Transistoren in dem betreffenden Strompfad fließen, daß Vorrichtungen zum Anlegen von Schaltimpulsen von annähernd rechteckiger Form zwischen die Emitter- und Basiselektrode von wenigstens einem Transistor in jedem Strompfad vorgesehen sind, derart, daß wahlweise alle Transistoren in dem betreffenden Strompfad sich in einem Zustand hoher oder niedriger Impedanz befinden, und daß die Schaltimpulse eine solche Phasenlage haben, daß der Zustand niedriger Impedanz immer nur in einem Strompfad erhalten wird.

Vorzugsweise wird jeder Schaltimpuls durch Gleichrichtung einer modulierten Wechselspannung abgeleitet, deren Modulationswellenform der Wellenform der erforderlichen Schaltimpulse entspricht.
Eine besondere Anwendung, die für eine Transistorschaltanordnung nach der Erfindung in_T Betracht gezogen wurde, ist der Ersatz des Ausgangsrelais, das üblicherweise benutzt wird, um die Arbeitsweise eines Telegrafenempfangsorgans in einem elektrischen Telegrafieempfänger zu steuern. In diesem Falle umfaßt die obenerwähnte Belastung das Betätigungselement des Telegrafieempfängers, und die Triggerspannungen werden in Abhängigkeit von den empfangenen Telegrafiezeichen abgeleitet. Es sind dann normalerweise zwei Strompfade vorhanden.

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Diese sind entsprechend mit Punkten verbunden, die im Betrieb auf festen Potentialen entgegengesetzter Polarität mit Bezug auf das genannte erste feste Potential gehalten werden. Beispielsweise bestehen in einem amplitudenmodulierten Tonfrequenztelegrafensystem die empfangenen Zeichen aus Reihen von Wechselstromimpulsen, die zur Schaffung der Triggerspannungen gleichgerichtet werden können. Die Erfindung kann gleichermaßen gut bei frequenzgetasteten Tonfrequenztelegrafieanlagen verwendet werden, bei denen das empfangene Zeichen aus einem kontinuierliehen Tonfrequenzzeichen besteht, dessen Frequenz zwischen zwei getrennten Werten periodisch geändert wird. In diesem Falle können die Triggerspannungen dadurch erzeugt werden, daß das empfangene Zeichen an einen oder mehrere übliche Frequenzdiskriminatorkreise angelegt wird.

Eine Anordnung nach der Erfindung wird nun als Beispiel an Hand der Zeichnung beschrieben, die ein Schaltbild einer Zweiweg-Transistorschaltung zeigt, die in einem Empfänger für eine amplitudenmodulierte Tonfrequenztelegrafieanlage verwendet wird.

In der Zeichnung wird die Schaltanordnung benutzt, um ein Ende einer Belastung 1, deren anderes Ende geerdet ist, mit der Klemme 2 oder mit der Klemme 3 zu verbinden, die im Betrieb auf positivem bzw, negativem Potential gleicher Größe gehalten werden. Die Belastung 1 enthält die Betätigungsspule der Empfangsvorrichtung eines Fernschreibers und kann auch andere übliche Schaltungselemente enthalten. Die Schaltanordnung enthält zwei pnp-Germaniumflächentransistoren 4 und 5. Die Kollektorelektrode des Transistors 4 ist mit dem ungeerdeten Ende der Belastung 1 und die Emitterelektrode ist mit der positiven Klemme 2 verbunden. Die Emitterelektrode der Transistorelektrode 5 ist an das ungeerdete Ende der Belastung 1 und die Kollektorelektrode ist an die negative Klemme 3 angeschlossen. Ein verhältnismäßig großer Widerstand 6 liegt zwischen der Basiselektrode des Transistors 4 und Erde, während ein verhältnismäßig kleiner Widerstand 7 zwischen die Basiselektrode und die Emitterelektrode des Transistors 5 geschaltet ist. Das empfangene Zeichen, welches die Form einer Reihe Wechselstromimpulse mit im wesentlichen rechteckiger Wellenform hat, wird über einen üblichen Verstärker 8 an die Primärwicklung 9 eines Übertragers geliefert, der zwei Sekundärwicklungen 10 und 11 hat. Parallel zu der Wicklung 10 liegt ein Gleichrichterkreis, der von einem Gleichrichter 12 in Reihe mit einem Kondensator 13 gebildet wird, und parallel zu der Wicklung 11 ist ein Gleichrichterkreis geschaltet, der von einem Gleichrichter 14 in Reihe mit einem Kondensator 15 gebildet wird, wobei die Gleichrichter 12 und 14 in entgegengesetztem Sinn in den beiden Gleichrichterkreisen geschaltet sind. Die beiden Gleichrichterkreise sind mit den Eingängen der Transistoren 4 bzw. 5 in der folgenden Weise verbunden :·-Die Verbindung zwischen dem Gleichrichter 12 und dem Kondensator 13 ist über einen niedrigen Widerstand 16 zu der Basiselektrode des Transistors 4 geführt, während der Knotenpunkt der Wicklung 10 und des Kondensators 13 direkt mit der Emitterelektrode des Transistors 4 verbunden ist. In gleicher Weise ist der Verbindungspunkt zwischen dem Gleichrichter 14 und dem Kondensator 15 über einen niedrigen Widerstand 17 mit der Basiselektrode des Transistors 5 verbunden, während der Verbindungspunkt der Wicklung 11 und des Kondensators 15 direkt an die Emitterelektrode des Transistors 5 angeschlossen ist.

Die Arbeitsweise des Empfängers ist folgende: Falls kein Impuls empfangen wird, fließt ein wesentlicher Basisstrom in dem Transistor 4 über den Widerstand 6, und der Wert des Widerstandes 6 ist mit Bezug auf das Potential der positiven Klemme 2 so gewählt, daß dieser Strom ausreicht, um den Transistor 4 in den gesättigten Zustand vorzuspannen. Gleichzeitig wird der Transistor 5 nahezu, jedoch nicht völlig gesperrt, wobei sehr kleine Emitter- und Kollektorströme in dem Transistor 5 fließen. Der Widerstand 7 ist vorgesehen, um diese Ströme so klein wie möglich zu halten. In diesem Zustand des Empfängers ist die Spannung zwischen der Emitterelektrode und der Kollektorelektrode des Transistors 4 sehr klein, so daß das ungeerdete Ende der Belastung 1 im wesentlichen auf dem Potential der positiven Klemme 2 gehalten wird. Wenn ein Impuls empfangen und an die Primärwicklung 9 des Übertragers angelegt wird, werden die an den Sekundärwicklungen 10 und 11 auftretenden Spannungen gleichgerichtet. Die gleichgerichteten Spannungen treten an den Kondensatoren 13 und 15 auf und spannen daher die Basiselektroden der Transistoren 4 und 5 mit Bezug auf ihre entsprechenden Emitterelektroden vor.

Die Gleichrichter 12 und 14 sind in solchem Sinne geschaltet, daß die an die Basiselektrode des Transistors 4 angelegte Vorspannung positiv ist und eine solche Größe hat, daß der Transistor 4 gesperrt wird, während die an die Basiselektrode des zweiten Transistors 5 angelegte Vorspannung negativ ist und eine solche Größe hat, daß der Transistor 5 gesättigt ist. Somit wird bei Empfang eines Impulses die Spannung zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode des Transistors 5 sehr klein, während der Kollektorstrom in dem Transistor 4 auf einen sehr geringen Wert fällt. Das ungeerdete Ende der Belastung 1 wird somit bei Empfang eines Impulses im wesentlichen auf das Potential der negativen Klemme 3 geschaltet. Am Ende des Impulses schaltet sich der

+o Empfänger natürlich in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Die Widerstände 16 und 17 dienen dazu, um zu gewährleisten, daß die sehr kleinen Eingangsimpedanzen der Transistoren 4 und 5, wenn sich diese im gesättigten Zustand befinden, nicht direkt von den

4-5 Kondensatoren 13 und 15 überbrückt werden, um die Möglichkeit eines zu starken Eingangsstromes in den Transistoren 4 und 5 zu verhindern und auch um im wesentlichen jede Gefahr der Entwicklung einer Oberwellenspannung zu beseitigen, die an dem Ausgang der Transistoren 4 und 5 entstehen könnte.

Wie vorher erwähnt wurde, wird der Transistor 5 in der oben beschriebenen Anordnung nicht vollständig gesperrt, wenn kein Impuls empfangen wird. In besonderen Fällen, d. h. vornehmlich dann, wenn hohe Spannungen vorhanden sind, kann es erwünscht sein, daß der Transistor 5 bei diesem Zustand des Empfängers mit Sicherheit völlig gesperrt wird. Es wird dann an die Basiselektrode eine Vorspannung angelegt, welche diese gegen die Emitterelektrode positiv hält.

Es wird bemerkt, daß erfindungsgemäß verschiedenartige Abänderungen der oben beschriebenen Anordnung möglich sind. Bei dieser Anordnung sind die Kollektorelektrode und die Emitterelektrode jedes Transistors in den entsprechenden Strompfad zwisehen das ungeerdete Ende der Belastung und die positive oder negative Klemme geschaltet. Gleichermaßen können die Kollektorelektrode und die Basiselektrode des Transistors in den zugehörigen Strompfad geschaltet werden, obgleich die erste Anordnung

normalerweise bevorzugt wird, da sie den Vorteil hat, die größtmögliche Leistungsverstärkung zwischen Eingang und Ausgang des Transistors zu liefern. Weiterhin ist es nicht erforderlich, daß alle Transistoren den gleichen Typ (pnp oder npn) haben. Tatsächlich kann es in manchen Fällen vorteilhaft sein, Transistoren beider Typen in der Schaltanordnung zu verwenden, um eine Vereinfachung der Anordnungen zum Anlegen der Triggerspannungen zu erreichen. Schließlich wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung gleichermaßen gut bei der Schaffung von Schaltanordnungen angewandt werden kann, bei denen eine Belastung so geschaltet wird, daß sie von mehr als zwei verschiedenen konstanten Spannungsquellen gespeist wird.

Wenn hohe Spannungen vorhanden sind, kann es notwendig sein, zusätzliche Transistoren, die in jedem Strompfad in Reihe geschaltet sind, vorzusehen, um die Gefahr eines Versagens der Kollektorverbindungen der Transistoren zu vermeiden, wobei die Transistören in jedem Strompfad so angeordnet werden, daß die zwischen ihnen auftretende Gesamtspannung, wenn sie gesperrt sind, im wesentlichen gleichmäßig zwischen allen Transistoren aufgeteilt wird. Eine Schaltanordnung, die dieses Merkmal enthält, ist in der Beschreibung der britischen Patentanmeldung 13 909/56 offenbart, und ein Telegrafieempfänger, der eine solche Schaltanordnung verwendet, ist in der Beschreibung der britischen Patentanmeldung 16 589/56 offenbart.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Transistorschaltanordnung mit einer Mehrzahl von Flächentransistoren, von denen jeder eine Emitter-, Basis- und Kollektorelektrode hat, zur wahlweisen Verbindung einer Last mit verschiedenen Potentialen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Mehrzahl von Strompfaden je einer oder mehrere Transistoren liegen, daß die Strompfade zwischen dem einen Ende einer Belastung, deren anderes Ende auf einem festen Potential gehalten wird, und Punkten geschaltet sind, die ebenfalls auf festen Potentialen gehalten werden, die sich von dem festen Potential, auf dem das andere Ende der Belastung liegt, unterscheiden, daß jeder Strompfad die Kollektorelektrode und eine der anderen Elektroden von einem Transistor oder mehreren Transistoren in dem betreffenden Strompfad enthält, daß die Transistoren derart geschaltet sind, daß bei Anschalten der Last an eines der genannten festen Potentiale Kollektorströme in der normalen Richtung durch den Transistor oder die Transistoren in dem betreffenden Strompfad fließen, daß Vorrichtungen zum Anlegen von Schaltimpulsen von annähernd rechteckiger Form zwischen die Emitter- und Basiselektrode von wenigstens einem Transistor in jedem Strompfad vorgesehen sind, derart, daß wahlweise alle Transistoren in dem betreffenden Strompfad sich in einem Zustand hoher oder niedriger Impedanz befinden, und daß die Schaltimpulse eine solche Phasenlage haben, daß der Zustand niedriger Impedanz immer nur in einem Strompfad erhalten wird.

2. Transistorschaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schaltimpuls durch Gleichrichtung einer modulierten Wechselspannung abgeleitet wird, deren Modulationswellenform der Wellenform der erforderlichen Schaltimpulse entspricht.

3. Anwendung der Transistorschaltung nach Anspruch 1 oder 2 in einem elektrischen Telegrafieempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung das Betätigungselement eines TeIegrafieempfangsgerätes enthält und daß die Schaltimpulse in Abhängigkeit von den empfangenen Telegrafiezeichen abgeleitet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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