DE2004680A1 - Electronic switch, especially for capacitive measuring circuits - Google Patents
Electronic switch, especially for capacitive measuring circuitsInfo
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Description
"Elektronischer Umschalter, insbesondere für kapazitive Meßkreise" Die Erfindung betrifft einen elektronischen Umschalter, insbesondere für kapazitive Meßkreise. der die den bekannten Gleichrichterschaltungen eigentümliche Rückstromsperrwirkung rückwirkungsfrei bedingt aufhebt, was namentlich für differentiierende Schaltungen und für FrequenzverdopplerschaltunÕen wünschenswert ist. "Electronic switch, especially for capacitive measuring circuits" The invention relates to an electronic switch, in particular for capacitive Measuring circles. the reverse current blocking effect peculiar to the known rectifier circuits conditionally eliminates retroactive effects, especially for differentiating circuits and is desirable for frequency doubler circuits.
Der erfindung liegt die Aufabe zugrunde,Littels einer aus einer Gleichrichterschaltung gewonnenen Informations-oder Meßspannung ohne nennenswerte Verluste eine Kapazität aufzuladen, deren Ladestrom von der Anstiegssteit der Informationsspannung abhängig ist, wobe die Ladung der Kapazität entsprechend zurückfließen soll, ohne d@e Gle chr@chterschaltung mit einem Kurzschluß zu belasten.The invention is based on the task of using a rectifier circuit obtained information or measurement voltage without significant losses a capacitance charge, the charging current of which depends on the rise time of the information voltage is, where the charge should flow back according to the capacity, without d @ e equation load chr @ chterschaltung with a short circuit.
Hierfür b@etet sich ein Richtleiter an, der den Stro@ nur in einer Richtung durchläßt und daher den Ausgang und Einang einer Schaltung bewirkt. enn die Eingangespannung pesitiv ist, fl@eßt ain Strom in Richtung zum Ausgang der Schaltung und läd dabei die Kapazität auf. Sinkt die Eingangsspannung unter die Höhe der Ladespannung der Kapazität, so wird durch den dichtleiter der Rückstrom aus der aufgeladenen Kapazität gesperrt, die hierbe allerdings nicht entladen wird. Es müssen deshalo Vorkehrungen getroffen werden, die beim Sinken der Eingangsapannung das Zurückfliaßen der aufgespeicherten ladung zulassen, chne dabei die Gleichrichterschaltung kurzzuschließen. Beide Funktionen können mit getrennten, @n der Mlchtrenik an ich bekannten Mitteln erreicht werden.For this purpose, a supervisor would like to be able to use the Stro @ only in one Direction and therefore causes the output and input of a circuit. enn the input voltage is positive, a current flows in the direction of the output of the circuit and loads the capacity. If the input voltage falls below the level of the charging voltage the capacitance, the return current from the charged one is generated by the density conductor Capacity blocked, which is not discharged here, however. It must be deshalo Precautions are taken to prevent the flow back when the input voltage drops allow the stored charge to short-circuit the rectifier circuit. Both functions can be carried out with separate means known to me in the field of milk science can be achieved.
Gemäß der Erfindung können diese beiden Funktionen mit einfachen in Abhängigkeit voneinander geschaltoten elektronischen Schaltelementen zuverläseig und vor allem simultan, d.h. zeitlich einander zugeordnet, bewirk@ werden, wenn ein Richtleiter in der Zuleitung zur Kapazität bzw. zur Ausgang der Schaltung angeordnet und parallel zu dessem Ausgang ein Transistor geschaltet wird, dessen Stouerkreis parallel zu dem Richtleiter liegt. De*. Transistor wird dabei von dem dchwellwert des Richtle ters derart gesteuert, daß bei positlver Eingangsspannung und damit verbunden@@ Durchlad des Richtleiters die Strecke Emitter-Collektor Ges Transistors gesperrt ist, weil in diesem Zustand die Basis des Transistors gegenüber dem Emitter positiv ist.According to the invention, these two functions can be performed with simple in Reliable interdependent electronic switching elements and, above all, are effected simultaneously, i.e. assigned to one another in time, if a directional conductor arranged in the feed line to the capacitance or to the output of the circuit and parallel to the output of which a transistor is connected, its Stouerkreis parallel to the directional director. De *. The transistor is determined by the threshold value of the Richtle age controlled in such a way that with a positive input voltage and thus tied together@@ Through the directional ladder the route emitter-collector Ges transistor is blocked because in this state the base of the transistor is opposite the emitter is positive.
wird durch Absinken -der Eingangsspannung infolge der nun höheren Ladespannung am Ausgang der Schaltung der Richtleiter gesperrt, so steht am Richtleiter die Sperrspannung mit umgekehrtem Vorzeichen an und es ist nun die basis des Transistors gegenüber dem Emitter negativ, und als Folge hiervon wird die Strecke Emitter-Collektor zum Durchlassen freigegeben.is caused by a drop in the input voltage as a result of the now higher Charging voltage at the output of the circuit of the directional conductor is blocked, it says on the directional conductor the reverse voltage with the opposite sign and it is now the base of the transistor negative with respect to the emitter, and as a result the path becomes emitter-collector released for passage.
So kann die Ladung der Kapazität abgeführt werden, ohne daß die Gleichrichterschaltung bzw. er Eingang der Schaltung mit einem Kurzschluß belastet wird, da der Richtleiter Am gesperrten Zustand Ist und der Translstor nur einen -rernächlässigbar geringen Basisstrom aufnimmt.So the charge of the capacitance can be dissipated without the rectifier circuit or he input of the circuit is loaded with a short circuit, because the directional conductor Is on the locked state and the translator is only negligibly small Draws base current.
Da der Schwellwert des Richtleiters in der Größenordnung e@niger Millivolt liegt, wird der Trans@stor praktisch sofort- bei Anlegen einer positiven Eingangsspannung gesperrt und läft so den verlustarmen Stromweg vom positiven Eingang zum Ausgang der Schaltung zu.Since the threshold value of the directional guide is in the order of a few millivolts the Trans @ stor is practically immediately - when a positive input voltage is applied blocked and thus runs the low-loss current path from the positive input to the output the circuit too.
Diese beiden Funktionen sind zwangläuffg durch die erfindungsgemäße Zusammenschaltung eines Richtleiters mit einem Trans Stor gewährle stet, an dessen Stelle auch e-'n steuerbarer Richtleiter wie Thyristor oder Sil@con Controlled Rectifier Anwendung finden kann.These two functions are inevitably due to the inventive interconnection of a director with a Trans Stor guarantee, in his place also e-'n controllable directional conductor such as thyristor or Sil @ con Controlled Rectifier application Can be found.
Für die erfindungsgemäße Schaltung eignet sich besonders ein Germanium-Halbleiter Auch andere Halbleiter, wie Sil zium, Gallum-Arschid, Zinksulfid, Sil@z umkarbid oder ähnlIche sind möglich Auch kann 'e Erf-ndung dort eingesetzt werden, wo andere Leitungstechnologien für die Richtleiter und für die steuerbaren Richtlefter in Anwendung kommen, d.h. anstatt eines PMP-Trans@stors können auch NPN-, Feldeffekt-, MOS-Feldeffekt-Trans@storen und solche des P-Kanal-Types, wie auch solche des W-Kanal-Types oder andere verwendet werden, ohne daß dadurch die Er windung in ihren Wesen verändert würde.A germanium semiconductor is particularly suitable for the circuit according to the invention Also other semiconductors, such as silicon, gallium arside, zinc sulfide, silicon carbide or the like are possible. An invention can also be used where others Line technologies for the guide and for the controllable guide in Can be used, i.e. instead of a PMP Trans @ stors, NPN, field effect, MOS field effect transistors and those of the P-channel type, as well as those of the W-channel type or others can be used without changing the essence of the winding would.
In der Zeichnung sind einige Beisp@ele einer Schaltung; nach der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 die Grundschaltung genläf? der Erfindung, Fig. 2 die Darstellung des Stromverlaufs dieser Schaltung bei höherer Eingangs spannung als husgangsspannung, Fig. 3 die Barstellung-d-es Stromverlaufs dieser Schaltung bei gleicher Eingangs- und Ausgangsspannung, Fig. 4 die Darstellung des Stromverlaufs bei kleinerer-EinOangs- als Ausgangsspannung, Fig. 3 die Anwendung der Grundschaltung in einer differentüerenden Meßschaltung und Fig. 6 die Anwendung der Grundschaltung in einer-Frequenzverdopplerschaltung hoher Leistung.In the drawing are some examples of a circuit; according to the invention shown schematically. They show: FIG. 1 the basic circuit similarly? the invention, Fig. 2 shows the representation of the current curve of this circuit at a higher input voltage as a start-up voltage, 3 shows the representation of the current curve this circuit with the same input and output voltage, Fig. 4 shows the representation of the current curve with a lower input voltage than output voltage, FIG. 3 shows the application the basic circuit in a differentiating measuring circuit and FIG. 6 the application the basic circuit in a high-power frequency doubler circuit.
In Fig. 1 sind mit 1 und 2 die Eingangsklemmen und mit-3 und 4 die Ausgangsklemmen der elektronischen Schaltung nach der Erfindung bezeichnet. In dem Strompfad 1 bis 3 ist-ein Richtleiter 5 angeordnet, der eine Stromdurchgang nur in einer Richtung zuläßt. Parallel zu den Klemrnen 3 und 4 liegt ein Transistor 6 bzw. -ein Thyristor oder SCR (Silicon Controlled Rectlfier) mit seinen Anschlüssen 7 und 5 entsprechend Emitter und Kollektor. Die'Basis 9 ist mit der Eingangsklemme 1 verbunden. In Fig. 1, 1 and 2 are the input terminals and -3 and 4 are the Designated output terminals of the electronic circuit according to the invention. By doing Current path 1 to 3 - a directional conductor 5 is arranged, which has a current passage only in one direction. A transistor is located parallel to terminals 3 and 4 6 or -a thyristor or SCR (Silicon Controlled Rectlfier) with its connections 7 and 5 correspond to emitter and collector. Die'Basis 9 is with the input terminal 1 connected.
Werden eine positive Steuerspannung an die Basis 9 und eine negative Spannung an den Emitter 7 gelegt, so-istder Stromdurchgang zwischen Emitter 7 und Collector Ö gesperrt Wird an den Emitter 7 und Basis 9 eine Spannung'ungek-ehrter Polaritt gelegt, so ist der Transistor ó zwischen diesen beiden Anschlüssen 7 und 8 stromdurchlässig.There will be a positive control voltage to base 9 and a negative one Voltage is applied to the emitter 7, so-is the current passage between emitter 7 and Collector Ö blocked If a voltage is not corrected at the emitter 7 and base 9 Polarity placed, the transistor ó is between these two Connections 7 and 8 are current-permeable.
Diese Schaltung arbeitet in folgender Weise: Beim Anlegen einer positiven Spannung U1,2 an die Zingangsklemren 1 und 2'wird durch den Stromfluß in Richtung zum Ausgang die an die Ausgangsklemmen angeschlossene Kapazität aufgeladen, da der Richtleiter 5 den Strom in dieser Richtung durchläßt und die an dem Richtleiter 5 aofallende Schwellwertspannung U5 als Steuerspannung den Transistor 6 gesperrt hält. Der Transistor 6 wird durch Anlegen der Schwellwertspannung U3 an die Steueranschlüsse 7 und 9 zwischen den Anschlüssen 7 und B stromundurchlässig und die an die Ausgangsklemmen 4 und 3 angeschlossene Kapazität wird ohne nennenswerte Verluste aufgeladen bis die Spannung U3,4 den Wert U1,2 erreicht hat. Solange dieser Zustand nicht erreicht ist, entspricht der Stromverlauf In der Schaltung der schematischen Darstellung in Fig. 2, der Stromweg 7 bis 8 ist unterbrochen.This circuit works in the following way: When a positive is applied Voltage U1,2 at the Zingangsklemren 1 and 2 'is caused by the current flow in the direction to the output the capacity connected to the output terminals is charged, since the Directional conductor 5 lets the current through in this direction and that of the directional conductor 5 falling threshold voltage U5 as a control voltage, the transistor 6 is blocked holds. The transistor 6 is activated by applying the threshold voltage U3 to the control connections 7 and 9 between the connections 7 and B impermeable to current and those to the output terminals 4 and 3 connected capacity is charged up to without significant losses the voltage U3,4 has reached the value U1,2. As long as this state is not reached is, the current curve in the circuit corresponds to the schematic representation in Fig. 2, the current path 7 to 8 is interrupted.
Hat die Spannung U3,4 den Wert Ul 2 erreicht, so hat die Schaltung ein neutrales Verhalten. Der Richtleiter 5 läßt nicht mehr durch, die Schwellwertspannung a@ ihn und damit auch an dem Steuereingang des Transistors 6 hat den Wert Null, so daß der GTransistor noch gesperrt ist, obwohl im Stromweg 1 nach 3 bereits kein Strom mehr fließt, wie in Fig. 3 dargestellt ist.If the voltage U3,4 has reached the value Ul 2, the circuit has a neutral behavior. The guide 5 no longer lets through the threshold voltage a @ him and with it also at the control input of the transistor 6 has the value zero, so that the GTransistor is still blocked, although in the current path 1 after 3 no more current flows, as shown in FIG.
Sinkt die Spannung U1,2 unt-er den Wert U3,4, so geht der Richtleiter 5 in Sperrzustand über. Die auf den Steuereingang 7 Sperrspannung und 9 des Transistors 6 einwir-kende Steuerspannung hat jetzt umgekehrtes Vorzeichen, weil sie gleich der anschluß 7, arRichtleiter 5 ist. Es steht Jetzt ani Anschluß 9 negatives Potential, bezogen auf den Transistor-8 als Folge wird der Stromweg 7 nach Infolgedessen des Transistors 6 geöffnet.If the voltage U1,2 falls below the value U3,4, the directional conductor leaves 5 in the locked state over. The reverse voltage on the control input 7 and 9 of the transistor 6 effective control voltage now has the opposite sign because it is the same the connection 7, ar guide 5 is. There is now negative potential at connection 9, based on the transistor-8 as a result, the current path 7 is after As a result of the Transistor 6 open.
6 Stromdurchlässig kann sich die Kapazität entladen, da der Weg für den Rückstrom über die Anschlüsse 7 und 8 des Transistors eine ist, ohne daß dadurch auf den Eingang der Schaltung ückwirkung ausgeübt wird, da dieser durch den gesperrten Richtleiter vorn Ausgang der Schaltung abgetrennt ist.-Der Stromverlauf entspricht in desem Fall der Darstellung -in Fig. 4, der Stromweg 7 nach 8 ist geschlossen.6 If current is permeable, the capacitance can discharge as the path for the reverse current through the terminals 7 and 8 of the transistor is one without thereby is exercised on the input of the circuit, since this is blocked by the Directional conductor at the output of the circuit is disconnected - The current curve corresponds in the case of the illustration in FIG. 4, the current path 7 to 8 is closed.
Die Schaltung nach der Erfindung ermöglicht sowohl das Aufladen einer Kapazität proportional der Anstiogssteilheit der Eingangsspannung U1,2, wobei sich die Schaltung beim Übergehen der Spannungen in den neutralen Zustand auch neutral verhält, als auch das Zurückführen er gespeicherten Ladung, sobald die Eingangsspannung eine geringere Höhe annimmt, als die in der Kapaz@tät aufgenormenc Spannung, ohne dabei bzw. dadurch eine Rückwirkung auf den Eingang der Schaltung auszuüben.The circuit according to the invention allows both the charging of a Capacity proportional to the steepness of the increase in the input voltage U1,2, whereby the circuit is also neutral when the voltages go into the neutral state behaves as well as returning the stored charge as soon as the input voltage is applied assumes a lower level than the voltage recorded in the capacity without thereby or thereby exert a retroactive effect on the input of the circuit.
Die erfindungsgemäße Schaltung kann wegen ihres besonderen Verhaltens viele technische Aufgaben lösen, was bisher nur mit erheblichem Aufwand möglich war So kann in einer differentiierenden Schaltung eine Information sowohl positiv als auch negativ durch die Kapazität differenti ert werden, da ihre Ladung rückwirkungsfrei zurückgeleitet werden kann. Eine hierfür geeignete Schaltung ist in Fig. 5 dargestellt.The circuit according to the invention can because of its special behavior solve many technical tasks, which was previously only possible with considerable effort So, in a differentiating circuit, information can be both positive as well as being differentiated negatively by the capacitance, since their charge is non-reactive can be returned. A circuit suitable for this is shown in FIG.
Auch kann eine Frequenzverdopplerschaltung hoher Leistung ermög@@cht werden, wie Fig. 6 ze@gt. D@ese Schaltung läßt ein einwandfreias Umladen der Kapazität zu, die hier als Gleichspannungssperre geschaltet ist. Während des Pulsabfa 1Xes wird die Kapazität entladen, ohne d'aß- dabei der Gleichrichterausgang mit einem Kurzschluß belastet würde.A frequency doubler circuit of high power can also be used are, as shown in Fig. 6 ze @ gt. This circuit allows a perfect reloading of the capacitance closed, which is switched here as a DC voltage lock. During the pulse dec 1Xes the capacity is discharged without d'ass- while the rectifier output with a Short circuit would be loaded.
Für digitallogische Schaltungen mit einer sogenannten hirarchischen Organisation eignet sich die neue Schaltung besonders, weil sie sowchl zum Speichern der Ladung in Abhängigkeit der Eingangsspannung, als auch zum Überleiten der Ladung - und damit der Information - in eine'hirarchische Ebene nächsthöherer oder nächstniedrigerer Wertung verwendet werden kann. Ein'besonderer Vorteil ist hierbei die Fähigkeit dieser Schaltung zur Impulsbewertung, wodurch der Anschluß der als Logikelement verwendeten Schaltung an.eine Gleichspannungsversorgung überflüssig wird. Diese Tat-.For digital logic circuits with a so-called hierarchical The new circuit is particularly suitable for organization, because it is used for saving the charge as a function of the input voltage, as well as for the transfer of the charge - and thus the information - in a hierarchical level next higher or next lower Scoring can be used. A special advantage here is the ability this circuit for pulse weighting, whereby the connection of the as a logic element circuit used. a DC voltage supply becomes superfluous. These Did-.
sache ist Grundläre für die Verwendbarkeit der neuen Schaltung in digitallogischen -Systemen mit hirarchischer Organisation.thing is basic for the usability of the new circuit in digital logic systems with hierarchical organization.
Für digitallogische Schaltungen und Systeme mit linearer Organisation, d.h. in Serien oder in Paralleloperation, stellt die Schaltung gleichfalls das Grundelement einer Logikfamilie dar, die keiner Gleichspannungsversorgung bedarf. Auch hier bewirkt-die Pulsleistung der eingegebenen Information die Spannungsversorgung, was anwendungstechnisch zur Verkleinerung der Systeme und zur Verringerung ihrer Verlustleistung führt. Diese Logikfamilie kann deshalb mit gutem Grund als POWER Pulse Logic (PPL) beze@chnet werden.For digital logic circuits and systems with linear organization, i.e. in series or in parallel operation, the circuit also represents the basic element a logic family that does not require a DC power supply. Here, too, causes-the Pulse power of the information entered, the power supply, what application technology leads to the downsizing of the systems and to a reduction in their power dissipation. This logic family can therefore with good reason as POWER Pulse Logic (PPL) can be called @ chnet.
Die logische Funktion dieses aus der erfindungsgemäßen schaltung mit der in logischen Systemen vorhandenen Leitungskapazität bestehenden Elements folgt den Gesetzmäßigkeiten: Fall 1 Ansteigen der Eingangsspannung, wobei U1,2 >U3,4 ist, führt zur Implikation Ä.The logical function of this from the circuit according to the invention with the existing line capacity in logical systems follows the existing element the regularities: Case 1 Increase in the input voltage, where U1,2> U3,4 is, leads to the implication Ä.
Fall 2 Ausgeglichener Zustand der Schaltung, wobei U1,2 = U3,4 ist, führt nicht zu einer Implikation, A = B.Case 2 balanced state of the circuit, where U1,2 = U3,4, does not lead to an implication, A = B.
Fall 3 Absinken der Eingangsspannung, wobei U1,2 < U3,4 ist, führt zur Umkehr der Implikation As B.Case 3 drop in input voltage, where U1,2 <U3,4 leads to reverse the implication As B.
Fall Nullwert der Eingangsspannung führt nicht zu einer Implikation A = B.The case of zero value of the input voltage does not lead to an implication A = B.
Für kybernetische Maschinen allgemeiner Art eignet sich die neue erfindungsgemäße Schaltung aufgrung inrer Fähigkeit zur bedingten Implikation, ihrer Fähigkeit @@m Speichern, zum Verdoppeln -einer Frequenz und zum Differentileren. Ein mit dieser Schaltung aufgebautes Neuronmodell hat den Vorzur großer Einfachheit gegenüber bisherigen Schaltungen gleicher Aufgabe, die bisher mit Hilfe von bis zu sechs Transistoren aufgebaut werden mußten (nach T.B. Erismann).The new invention is suitable for cybernetic machines of a general type Circuit based on your ability to conditional implication, your ability @@ m Save to Doubling a frequency and differentiating it. A neuron model constructed with this circuit has the advantage of great simplicity compared to previous circuits with the same task that were previously carried out with the help of up to had to be built up to six transistors (after T.B. Erismann).
Der erfindungsgemäße elektronische Umschalter kann aus einzelnen Elementen zusammengebaut werden, wobei Spezifikationen und Volumina der Bauelemente dem Leistungsumsatz individuell angepaßt werden können.The electronic switch according to the invention can consist of individual elements are assembled, with specifications and volumes of the components corresponding to the power turnover can be customized.
Auch kann die Schaltung statt ihres hybriden Aufbaues in beliebiger Technologie erstellt werden, sei es in Dickfilm-oder Dünnfilmtechnik, sei es in monolithischer Technik mit mehr oder weniger weitführendem Grad der Integration.Instead of its hybrid structure, the circuit can also have any Be it in thick film or thin film technology, be it in technology monolithic technology with a more or less extensive degree of integration.
- Patentansprüche - - patent claims -
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702004680 DE2004680A1 (en) | 1970-02-03 | 1970-02-03 | Electronic switch, especially for capacitive measuring circuits |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702004680 DE2004680A1 (en) | 1970-02-03 | 1970-02-03 | Electronic switch, especially for capacitive measuring circuits |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2004680A1 true DE2004680A1 (en) | 1971-08-12 |
Family
ID=5761224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19702004680 Pending DE2004680A1 (en) | 1970-02-03 | 1970-02-03 | Electronic switch, especially for capacitive measuring circuits |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2004680A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2471891A1 (en) * | 1979-12-11 | 1981-06-26 | Fiat Ricerche | HYDRAULIC DEVICE FOR ASSISTED CONTROLS IN A MOTOR VEHICLE |
US5041960A (en) * | 1990-02-20 | 1991-08-20 | Yefim Tseruel | Frequency doubler and/or self-oscillating inverter |
-
1970
- 1970-02-03 DE DE19702004680 patent/DE2004680A1/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2471891A1 (en) * | 1979-12-11 | 1981-06-26 | Fiat Ricerche | HYDRAULIC DEVICE FOR ASSISTED CONTROLS IN A MOTOR VEHICLE |
US5041960A (en) * | 1990-02-20 | 1991-08-20 | Yefim Tseruel | Frequency doubler and/or self-oscillating inverter |
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