DE1932440A1

DE1932440A1 - Transistorized amplifier circuit for control loops

Info

Publication number: DE1932440A1
Application number: DE19691932440
Authority: DE
Inventors: Arthur Kessler
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1969-06-26
Filing date: 1969-06-26
Publication date: 1971-01-07

Description

Transistorisierte Verstärkerschaltung für Regelkreise In der Regelungstechnik verwendet man heute transistorisierte Verstärkerschaltungen zur Lösung der verschiedensten Aufgaben. Dabei sind an den Konstrukteur solcher Schaltungen dann besondere Anforderungen gestellt, wenn es gilt, eine solche Verstärkerschaltung für Geräte zu entwickeln, die auf Batterien als Stromversorgungsquellen angewiesen sind. Ein Beispiel hierfür sind tragbare optische Geräte, wie Film- und Stehbildkameras, Fotometer usw., , in denen Stellmotoren verwendet sind, welche die speisende Batterie erheblich belasten und somit deren Lebensdauer tind damit wiederum die Dauer der Funktionsfähigkeit des Gerätes bestimmen. Transistorized amplifier circuit for control loops In control engineering today transistorized amplifier circuits are used to solve a wide variety of Tasks. There are then special requirements for the designer of such circuits when it comes to developing such an amplifier circuit for devices, that rely on batteries as power sources. An example of this are portable optical devices such as film and still cameras, photometers, etc.,, in which servomotors are used, which put a considerable load on the feeding battery and thus their service life is in turn the duration of their functionality of the device.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Verstärkerschaltung für Regler zu schaffen, die in weiten Grenzen von der Augenblicksspannung der speisenden Quelle unabhängig ist, wobei als Grenzwerte etwa - 2 V bis - 15 V erreichbar sein sollen. Darüber hinaus soll die SohaltunÄ im Temperaturbereich von ca; -20° bis +70°C stabil sein.The invention was based on the object of an amplifier circuit for To create regulators that vary widely from the instantaneous voltage of the feeding Source is independent, with a limit value of around - 2 V to - 15 V being achievable should. In addition, the SohaltunÄ should be in the temperature range of approx; -20 ° to + 70 ° C.

Die Lösung dieser Aufgabe bringt eine transistorisierte Verstärkerschaltung für Regelkreise, die sich dadurch auszeichnet, daß als Eingangsstufe dieser Schaltung ein Differenzverstärker mit einer Konstant strom-Verstärkerstufe im Emitter-Kreis vorhanden ist, daß dieser Eingangsstufe eine zweite Verstärkerstufe nachgeschaltet ist und daß dieser zweiten Verstärkerstufe als Außenwiderstand ein Konstantstrom-Generator zugeordnet ist. Der Differenzverstärker kann über eine Diode gespeist werden, welche bezüglich ihres Temperaturverhältens und ihrer Stromspannungs-Charakteristik angenähert gleiches Verahalten zeigt wie die Basis-Emitter-Strecke des Transistors der zweiten: Verstärkerstufe. Auch kann dem Konstantstromverstärker und dem Konstantstromgenerator eine gemeinsame, aus mindestens zwei Dioden bestehende Gleichrichterkette zugeordnet sein oder eine aus einer Diode und einer Gleichstromquelle bestehende Serienschaltung derart, daß die über der Diode stehende Spannung zur Quellenspannung addiert wird Dabei kann mindestens eine der Dioden bezüglich ihres Temperaturverhältens und ihrer Strom-Spannungs-Charakteristik der Basis-Emitter-Strecke der Transistoren des Konstantstromverstärkers sowie des Konstantstromgenerators angepaßt ist.The solution to this problem is a transistorized amplifier circuit for control loops, which are characterized by the fact that as the input stage of this circuit a differential amplifier with a constant current amplifier stage in the emitter circuit it is present that this input stage is followed by a second amplifier stage is and that this second amplifier stage as external resistance a Constant current generator is assigned. The differential amplifier can use a diode are fed, which with regard to their temperature ratio and their current-voltage characteristics approximately the same behavior shows as the base-emitter path of the transistor the second: amplifier stage. The constant current amplifier and the constant current generator can also be used a common rectifier chain consisting of at least two diodes is assigned or a series circuit consisting of a diode and a direct current source in such a way that the voltage across the diode is added to the source voltage In this case, at least one of the diodes with regard to its temperature ratio and its Current-voltage characteristic of the base-emitter path of the transistors of the constant current amplifier as well as the constant current generator is adapted.

Die Erfindung ist nachfolgend beispielsweise in Zeichnungen dargestellt und beschrieben. Es zeigen Fig.1 eine Schaltungsanordnung nach Erfindung Fig.2 ein Anwendungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung.The invention is illustrated below, for example, in drawings and described. FIG. 1 shows a circuit arrangement according to the invention, FIG Application example for a circuit arrangement according to the invention.

Wie in Figur 1 gezeigt ist , besteht die Eingangsstufe der neuen Verstärkerschaltung aus einem Differenzverstärker mit den Transistoren T1 und T2 sowie einem Außenwiderstand R1 der über eine Diode Da gespeist wird, welche in ihrem Temperaturverhalten und in ihrer Strom-Spannungs-Charakteristik an einen nachgeschalteten Transistor T4 angepaßt ist. Die Emitter dieser Transistoren liegen am Collektor eines Transistors T3, der zusammen mit einem Emitterwiderstand R2 sowie einem aus einem Widerstand R3 und zwei in Durchlaßrichtung hintereinander geschalteten Dioden D2, D3 gebildeten Spannungsteiler eine Konstantstrom-Verstärkirstufe bildet. Dem Differenzverstärker ist eine von einem Transistor T4 zusammen mit einem Emitterwiderstand R4 gebildete Verstärkerstufe nachgeschaltet, der ein Konstantstromgenerator zugeordnet ist. Dieser umfaßt einen Transistor T, samt Emitterwiderstand R5 sowie die Diodenkette D2, D3. Dabei ist die Diode D2 zweckmäßigerweise bezüglich ihres Temperaturverhaltens und ihrer Strom-Spannungs-Charakteristik an die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren des Konstantstromverstärkers und des Konstantstromgenerat,ors angepaßt. Am Ausgang A erhält man- ein Eintaktsignal. Sind Gegentaktsignale erwünscht, so wird der zweiten Verstärkerstufe ein Gegentaktverstärker nachgeschaltet, der im dargestellten Beispiel die Transistoren T6 - T9 sowie Widerstände R6 ~ Rp umfaßt.As shown in Figure 1, the input stage of the new amplifier circuit consists of a differential amplifier with the transistors T1 and T2 and an external resistor R1 which is fed via a diode Da, which in its temperature behavior and in its current-voltage characteristic to a downstream transistor T4 is adapted. The emitters of these transistors are connected to the collector of a transistor T3 which, together with an emitter resistor R2 and a voltage divider formed from a resistor R3 and two diodes D2, D3 connected in series in the forward direction, forms a constant current amplifier stage. The differential amplifier is followed by an amplifier stage formed by a transistor T4 together with an emitter resistor R4, to which a constant current generator is assigned. This includes a transistor T, including Emitter resistor R5 and the diode chain D2, D3. The diode D2 is expediently matched with regard to its temperature behavior and its current-voltage characteristic to the base-emitter paths of the transistors of the constant current amplifier and the constant current generator. A single-ended signal is obtained at output A. If push-pull signals are desired, the second amplifier stage is followed by a push-pull amplifier which, in the example shown, comprises the transistors T6-T9 and resistors R6-Rp.

9 Ein Anwendungsbeispiel für die neue Schaltung aus dem Gebiet der Fotografie-ist in Figur 2 dargestellt. Die Beleuchtungsmesserschaltung einer Kamera sei in bekannter Weise eine Brückenschaltung, bei der ein Fotowiderstand F Zweigwiderstand ist und-die übrigen Zweige Je mit einstellbaren Widerständen Rlo - R12 bestückt sind. 9 An application example for the new circuit from the field of Photography - is shown in Figure 2. The light meter circuit of a camera be in a known manner a bridge circuit in which a photoresistor F branch resistance is and-the other branches each equipped with adjustable resistors Rlo - R12 are.

Diese Brückenschaltung wird über Begrenzungswiderstände R13, R14 gespeist, Im Diagonalzweig der-Brückenschaltung liegt eine Verstärkerschaltung V, die gemäß der Erfindung ausgeführt ist. An-die Ausgangsklemmen der Verstärkerschaltung ist eine weitere Brückenschaltung angeschlossen, die einen Stellmotor M als Zweigwiderstand aufweist und bei der zwei Brückenzweige zu einem Potentiometer P zusammengefaßt sind. Der Schleifer dieses Potentiometers ist über einen Gegenkopplungswiderstand R15 mit dem Eingang der Verstärkerschaltung V verbunden. Den vierten Zweig dieser Brückenschaltung bildet ein Widerstand R16. Sein Verbindungspunkt mit dem Motor M ist über einem Mitkopplungswiderstand R17 ebenfalls an den Eingang der Verstärkerschaltung V gelegt. Dem Fotowider stand F ist eine in ihrer Öffnung variable Blende B vorgeschaltet, welche vom Motor M gesteuert wird und die auf den Fotowiderstand einfallende Lichtmenge bestimmt.This bridge circuit is fed via limiting resistors R13, R14, In the diagonal branch of the bridge circuit there is an amplifier circuit V, which according to FIG of the invention is carried out. To-the output terminals of the amplifier circuit is another bridge circuit is connected, which has a servomotor M as a branch resistor has and combined into a potentiometer P in the two bridge branches are. The wiper of this potentiometer is via a negative feedback resistor R15 connected to the input of the amplifier circuit V. The fourth branch of this bridge circuit forms a resistor R16. Its connection point with the engine M is above one Positive feedback resistor R17 is also applied to the input of the amplifier circuit V. The photoresistor F is preceded by a diaphragm B variable in its opening, which is controlled by the motor M and the amount of light incident on the photoresistor certainly.

Die gezeigte Anordnung stellt einen echten Regler dar, bei dem -sich die Blende B entsprechend der'einfallenden Lichtmenge sowie der jeweiligen Größen der Widerstände R10, R11 einstellt.The arrangement shown represents a real controller in which -secure the diaphragm B according to the amount of incident light and the respective sizes the resistors R10, R11 sets.

Die Schaltung gemäß der Erfindung ist zur Fertigung in integrierter Technik sehr geeignet, da bei ihr nur die Widerstandsverhältnisse der Widerstände R1, R2, R4 und R5 wesentlich ist. Vorzugsweise werden diese Widerstände R wie folgt bemessen; R1 = R2 und R4 = 5.The circuit according to the invention is integrated for manufacture Technique very suitable, since it only uses the resistance ratios of the resistors R1, R2, R4 and R5 is essential. Preferably, these resistors R are as follows sized; R1 = R2 and R4 = 5.

2 An Stelle der Diode D3 kann auch eine Gleichspannungsquelle vorgesehen sein derart, daß die über der Diode D2 stehende Spannung zur Spannung dieser Quelle addiert wird. 2 Instead of the diode D3, a DC voltage source can also be provided be such that the voltage across diode D2 corresponds to the voltage of this source is added.

Claims

A n s p r ü c h e Expectations

Transistorisierte Verstärker-Schaltung für Regelkreise, dadurch gekennzeichnet, daß 1. als Eingangsstufe ein Differenzverstärker (T1,T2,R) mit einer Konstantstrom-Verstärkerstufe (T3, R2, R3, D2, D3) im Emitterkreis vorhanden ist, daß 2. dieser Eingangsstufe eine zweite Verstärkerstufe (T4, R4) nachgeschaltet ist und daß -3. dieser zweiten Verstärkerstufe als Außenwiderstand ein Konstantstrom-Generator (T5, R5, R3, D2, D3) zugeordnet ist.Transistorized amplifier circuit for control loops, characterized in that that 1. as the input stage a differential amplifier (T1, T2, R) with a constant current amplifier stage (T3, R2, R3, D2, D3) is present in the emitter circuit, the 2nd of this input stage a second amplifier stage (T4, R4) is connected downstream and that -3. this second A constant current generator (T5, R5, R3, D2, D3) is assigned.

2. Transistorisierte Verstärkr-Schaltungi nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenz-Verstärker über eine Diode (D1) gespeist wird, welche bezüglich Temperaturverhalten und Strom-Spannungscharakteristik angenähert gleiches Verhalten zeigt wie die Basis-Emitterstrecke-des Transistors (T4) der zweiten Verstärkerstufe.2. transistorized amplifier circuit according to claim 1, characterized characterized in that the differential amplifier is fed via a diode (D1), which approximated in terms of temperature behavior and current-voltage characteristics shows the same behavior as the base-emitter path of the transistor (T4) of the second Amplifier stage.

3. Transistorisierte Verstärker-Schaltung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Konstantstromverstärker und dem Konstantstromgenerator eine gemeinsame, aus mindestens zwei Dioden (D2, D3) bestehende Gleichrichterkette zugeordnet ist.3. Transistorized amplifier circuit according to claim 1 and / or 2, characterized in that the constant current amplifier and the constant current generator a common rectifier chain consisting of at least two diodes (D2, D3) assigned.

4. Transistorisierte Verstärker-Schaltung nach Anspruch 11 und/oder a, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eonstantstromverstärker und dem Konstantatromgenerator eine gemeinsame aus einer Diode und einer Gleichstromquelle bestehende Serienschaltung zugeordnet ist, derart,.daß die über der Diode stehende Spannung zur Quellenspannung addiert wlrd.4. Transistorized amplifier circuit according to claim 11 and / or a, characterized in that the constant current amplifier and the constant current generator a common series circuit consisting of a diode and a direct current source is assigned in such a way, .that the voltage across the diode to the source voltage added wlrd.

5. Transistorisierte Verstärker-Schältung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine (D2) der Dioden bezüglich ihres Temperaturverhaltens sowie ihrer Strom-Spannungscharakteristik den Basis-Emitter-Strecken der Transistoren (T3,T5) des-Konstantstromverstärkers sowie des Konstantstromgenerators angepaßt ist.5. Transistorized amplifier circuit according to claims 3 and 4, characterized in that at least one (D2) of the diodes with regard to its temperature behavior as well as their current-voltage characteristics the base-emitter paths of the transistors (T3, T5) of the constant current amplifier and the constant current generator adapted is.

6. Transistorisierte Verstärker-Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte des Außenwiderstandes (R1) des Differenzverstärkers und des Smitter-Widerstandes (R2) des Konstantstromverstärkers gleich sind und daß der Widerstandswert des.Emitter-Widerstandes (R4) der zweiten Verstärkerstufe halb so groß ist wie der des Emitter-Widerstandes (R5) des Konstantstromgenerators.6. Transistorized amplifier circuit according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the resistance values of the external resistance (R1) of the differential amplifier and the smitter resistor (R2) of the constant current amplifier are equal and that the resistance value of the emitter resistor (R4) of the second Amplifier stage is half as large as that of the emitter resistor (R5) of the constant current generator.