DE2014351A1 - Schaltungsanordnung zur Regelung eines Stromes - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Regelung eines StromesInfo
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Description
ET-Dr. Wi/cb ο Π 1 / Q C
19. Mär« 1970 201 4 3b Ί
V 151
Firma ZUSE KG
Bad Herefeld
Bad Herefeld
SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR REGELUNG ψ' EINES STROMES
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Amplitude von Stromimpulsen in einer Serienkombination,
bestehend aus einem Lastwiderstand, einer Emitterkollektorstrecke
eines ersten Transistors, aus einem ohmschen Widerstand und aus einer Betriebsspannungsquelle.
Bei einer bekannten Schaltungsanordnung der oben genannten Gattung wird der Strom durch den Lastwiderstand mittel· eine·
Transistors und eines Transformators geschaltet, über eine
Wicklung dieses Transformators werden Steuerimpulse zugeführt und eine zweite Wicklung dieses Transformators ist einerseits
an die Basis und andererseits an den Emitter eine· Transistors angeschlossen. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung
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"2~ 20U351
iat der ohm»ehe Wideratand im Laststromkreie wesentlich größer
als der Laatwideratand, ao daB der Strom fast nur durch den ohmachen
Widerstand beeinflußt wird und nicht durch den Laetwideretand. Da
hinsichtlich de· ohmachen Widerstände β mit relativ geringen Toleransen
von + 1 % gerechnet werden kann, iat ea möglich, die Amplitude der
Stromimpulae im Laatatromkreia weitgehend konstant zu halten, ohne daß eine besondere Regeleinrichtung erforderlich wäre. Dies besonders
dann, wenn keine temperaturbedingten Änderungen im Laststromkreis
berücksichtigt werden müssen.
Diese bekannte Schaltungsanordnung hat jedoch den Nachteil, daß im Laststromkreia eine relativ große Leiatung verbraucht wird, weil
bei vorgegebenem Strom wegen de· großen ohmschen Wideretande·
eine relativ hohe Spannung erforderlich ist. Weitere Schwierigkeiten
sind dann zu erwarten, wenn mit temperaturbedingten Änderungen
einzelner Schaltungaparameter su rechnen ist.
Die Erfindung besweckt eine Schaltungsanordnung anzugeben sur .
Amplitudenregelung von Stromimpulaen in einem Laststromkreis, =R
die eineraeits eine relativ geringe Leistung verbraucht und die andererseits
toleranzbedingte und temperaturbedingte Änderungen von Schaltungsparametern
weitgehend ausregelt. Insbesondere bezweckt die Erfindung ein« Schaltungsanordnung ansugeben, die sich für einen
relativ weiten Temperaturbereich von beispielsweise - 55°C bis
+ 125°C eignet.
genannten Gattung der Betrag des ohmschen Widerstandes kleiner
1098Λ6/0607 . 3 .
al· der Betrag de· Lastwideretande·. An einem der beiden
Pole der Betrieb· spannung und an einem Schaltung spunkt liegt
eine Referenzspannung an. Außerdem ist die Basis des ersten Transistors einerseits an den Sc haltung spunkt angeschlossen,
an dem die Referenzspannung anliegt und andererseits ist die Basis über eine steuerbare Schalterstrecke an einen Schaltung« punkt
konstanten Potentials angeschlossen. In vielen Fällen ist es zweckmäßig, den Betrag des ohmschen Widerstandes im
Verhältnis 1 : 2 bis 1 : 5 kleiner au bemessen als der Betrag des Lastwiderstandes.
Die erfindungsgemäfle Schaltung zeichnet sich durch geringen
Leistungsverbrauch aus, weil der Betrag des ohmschen Widerstandes
klein im Vergleich sum Betrag de· Lastwider Standes ist und bei vorgegebenem Strom eine relativ kleine Betriebsspannung
erforderlich ist. Die verbrauchte Leistung, die sich als Produkt des Strome· und der Betriebsspannung darstellt,
ist somit ebenfalls klein. AuSerdem hat die erfindungsgem&Se
Schaltung den Vorteil, da β si« toleranabedingte Änderungen des
Stromes durch den Lastwideretand ausregelt. SchlieUlich ist
die erfindungsgemftfle Schaltung mit geringem technischen Aufwand
realisierbar, weil der erste Transistor eine Doppelfunktion ausübt, in dem er eineraeit· den Strom durch den La etwider stand
achaltet und andererseits «int steuerbare Änderung der am
ohmschen Widerstand .anliegenden Spannung ermöglicht, wodurch
eine Regelung de· Strome· durchführbar ist.
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Ee ist zweckmäßig, als steuerbare Schaltetrecke die Emitter-Kollektorstrecke
eines zweiten Transistors vorzusehen. Auf diese Weise wird über die Basis des ersten Transistors der
Strom im Lastatromkreis geschaltet.
Es ist außerdem zweckmäßig, die Basis des ersten Transistors über eine Diode an den Schaltungspunkt anzuschließen, an dem die Referenzspannung
anliegt. Diese Diode soll in Durchlaßrichtung betrieben werden.
Die an diese Diode anliegende Spannung (Restepannung) soll einen angenähert
gleichen Temperaturgang wie die Bas is emitter spannung des ™
ersten Transistors aufweisen. Auf diese Weise werden temperaturbedingte.
Änderungen der Spannung am Emitter des ersten Transistors
weitgehend vermieden. Insbesondere kann als Diode ein dritter Transistor vorgesehen sein, dessen Kollektor und dessen Basis an die
Basis des ersten Transistors und dessen Emitter an den Schaltungepunkt angeschlossen ist, an den die Referenzspannung anliegt.
der Stromimpulse weitgehend konstant. Mittels einer von einer Größe
abhängigen Referenzspannung können Stromimpulse erzeugt werden,
deren Amplitude ebenfalls von dieser Größe abhängig ist. Insbesondere '
können mittels einer temperätürabhängigen Referenzspannung Stromimpulse,
erzeugt werden, deren Amplitude von der Temperatur abhängig ist. Eine derartige temperaturabhängige Referenzspannung
kann mittels einer weiteren Diode gewönnen werden, die einerseits
an einen Pol der Betriebsspannung und andererseits an den Schaltungspunkt angeschlossen ist, an demdie Referenzspannung anliegt.
109846/0607
Bei einem bevorzugten Aueführungebeispiel der Erfindung sind als Lastwiderstände Leitungen eines Matrixspeicher a, beispielsweise
Inhibitleitungen vorgesehen, durch die Stromimpulse geleitet werden,
deren Amplitude von der Temperatur abhängig ist. Die erfindungsgemäfle
Schaltungsanordnung ermöglicht somit die Anschaltung . (zeitlich nacheinander) mehrerer Lastwiderstände, deren Beträge
nicht genau abgleichbar sind.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand ^^ der Figuren 1 bis 4 beschrieben, wobei in mehreren Figuren dargestellte
gleiche Bauteile und Signale mit gleichen Bezugs zeichen dargestellt sind. Es zeigen:
die Referenzspannung unabhängig von der Betriebsspannung ist,
^ mittels einer Diode in Abhängigkeit von der Betriebs
spannung gewonnen wird,
Fig. 3 und 4 Diagramme, anhand derer die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Figur Z erläutert wird.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 besteht aus den Transistoren 1 und 2, aus den ohmschen Widerstanden 4 (56 ohm) und 10 (1,2 ohm),
aus dem Lastwiderstand 5 (5,1 ohm) und aus der Diode 6. An Klemme 7 und an Masse sind die Pole einer Betriebsspannung (5 Volt) angeschlossen.
Der Betrag de· Widerstandes 10 ist somit wesentlich
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kleiner als der Betrag de· Lastwider Standes 5.
Es wird vorausgesetzt, dall die an Klemme 7 und an Masse anliegende
Betriebsspannung mit einer Toleranz von + 2 % konstant bleibt. Aufgrund
von fertigungsbedingten und alterungsbedingten Gründen sind die Beträge des ohmschen Widerstandes 10, des Wideretandes der
Emitterkollektor strecke des Transistors 1 und des La stwider Standes 5
nur innerhalb gewisser Toleransen realisierbar. Für den ohmschen
Widerstand 10 beträgt diese Toleranz + 1 %. Für die Emitterkollektorstrecke
des Transistors 1 wird eine Toleranz von + 25 % und für den g|
Lastwiderstand 5.wird eine Toleranz von + 7 % vorausgesetzt. Außerdem
wird angenommen, daß bei Änderungen der Temperatur im Bereich von - 50 C bis + 125 C Änderungen des ohmschen Widerstandes 10
um+ 1 %, Änderungen des Widerstandes der Emitterköllektor strecke
des Transistors 1 um + 10 % und des Lastwiderstandes 5 um H- 5 %
auftreten.
der Stromimpulse i in bestimmter Weise zu regeln. Trotz der voraus- φ
gesetzten toleranzbedingten und texnperaturbedingten Änderungen soll
diese Regelung mttglichst genau erfolgen (zulässiger Fehler + 1 %).
unabhängig von der Temperatur konstant zu halten. Es kann aber auch
gefordert werden, die Amplitude dieser Stromimpulse i in Abhängigkeit
von der Temperatur oder in Abhängigkeit von einer anderen Grüße in
bestimmter Weise zu regeln* r
; - ■■■?>..v-*m-f _
109846/060 7
20U351
Wenn über die Klemme 9 an die Basis des Traneistore 2 positive
Impulse zugeführt werden, dann wird die Emitterkollektoratrecke des Traneistors 2 leitend, so daß über den Widerstand 4, über die Diode 6
und über die Basis des Transistors 1 ein Strom fließt. Damit wird die Emitterkollektorstrecke des Transistors 1 leitend und es entstehen
Stromimpulee i im Laststromkreis. Die Amplitude dieser
Stromimpulse i ist abhängig von der Referenzspannung, die zwischen Klemme 7 und dem Schaltungspunkt 8 anliegt. Wenn sich diese Referenzspannung
ändert, dann ändert sich die Basisspannung am Transistor 1,
~ die E mitter spannung am Transistor 1 und der Spannungsabfall am ohmschen
Widerstand 10. Aufgrund dieser Spannung β änderung am ohmschen
Widerstand 10 wird die Amplitude der Stromimpulse i geregelt.
Falls Stromimpulse i erzeugt werden sollen, deren Amplitude unabhängig
von der Temperatur konstant bleiben sollen, dann wird eine konstante Referenzspannung an Klemme 7 und den Schaltung β punkt β
angelegt.
Die temperaturbedingten und toleranzbedingten Änderungen des
Lastwiderstandes 5 und der Emitterkollektorstrecke des Transistors 1
werden durch Änderung der Spannung am ohmschen Widerstand auegeregelt.
Wenn beispielsweise der Betrag des Lastwiderstandes 5 kleiner wird, dann wird die Kollektor spannung am Transistor 1 größer
und bei konstanter E mitter spannung wird die Kollektoremitter spannung
größer, so daß die Amplitude der Stromimpulse i konstant bleibt. Temperaturbedingte Änderungen der Bas is emitter spannung am Tran-
109846/0607 " ° '
20H351
- B - ■■■..-.■.
eietor 1 werden mittels der Diode 6 ausgeregelt. Diese Diode
6 wird in Durchlaßrichtung betrieben. Der Temperaturgang
der Spannung (Restspannung) an dieser Diode 6 ist gleich dem
Temperaturgang der Basisemitterspannung des Transistors
Wenn somit die Restepannung an die Diode 6 größer wird, so erhöht sich auch die Basieemitterapannung am Transistor 1,
so daß auf diese Weise temperattti'bedingte Änderungen der
Emitterapannung dee Transistors 1 auegeregelt werden.
Falls Stromimpulse erzeugt werden sollen, deren Amplitude
unabhängig von der Temperatur, aber von einer anderen Größe abhängig sein sollen, dann wird eine Referenzspannung angelegt,
die sich mit dieser Größe ändert. Temperaturänderungen spielen dabei keine Rolle, weil diese wie bereite erwähnt, durch
Änderung des Spannungsabfalls am ohmechen Widerstand 10 auegeregelt werden.
Falls Stromimpulse i erzeugt werden sollen, deren Amplitude
sich in Abhängigkeit von der Temperatur andern seil, dann
wird eine Referenzspannung angelegt« die sich in Abhängigkeit
von der Temperatur ändert.
BAD ORIGINAL 10 9846/0 60 7
Die Schaltungeanordnung nach Fig. 2 dient zur temperaturabhängigen
Regelung der Amplitude der Stromimpulse i. Et wird ■omit eine Referenzspannung benötigt, die ebenfalls von der
Temperatur abhängig ist. Diese Referenzspannung wird mittel· der Diode 12 gewonnen, die einerseits an Klemme 7 und andererseits
an den Schaltungspunkt 8 angeschlossen ist. Auf diese Weise
werden gleichseitig die Schwankungen der Betriebsspannung von ;+ 2 % unwirksam gemacht.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist die Diode 6 ersetzt durch den Transistor 3, weil sich der Temperaturgang der
Basisemitterspannungen der beiden Transistoren 1 und 3 besser angleichen läßt als der Temperaturgang der Diodenreatspannung
(an der Diode 6) und der Basisemitterspannung des Transistor· 1.
Es ist zweckmäßig, als Transistoren 1 und 3 Transistoren gleicher Type mit gleichem Temperaturverhalten zu wählen und den gleichen
Texnperaturverhältnissen auszusetzen, beispielsweise dadurch, daß beide Transistoren im gleichen Gehäuse untergebracht sind.
Der Widerstand 11 dient zur Ableitung des Stromes, der beim Abschalten über die Basis emitter strecke des Transistors 1 fliett.
Als Transistoren 1 und 3 sind pnp-Transistoren und als Traneittor ist ein npn-Transistor vorgesehen, weil das an Klemme ? anliegend«
Potential (+5 Volt) positiver ist al· das an Masse anliegende Potential
(0 Volt). Es wäre denkbar, an Klemme 7 ein negativere· Potential als an Masse anzulegen. In diesem Fall mußten die Transistoren
1 und 3 npn-Transistoren sein und als Transistor 2 sollte ein pnp-
109846/0607 . l0.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist als Stromtreiber geeignet zum Betrieb von Matrix-Speichern. Beispielsweise
können mittels eines derartigen Stromtreibers Inhibit-Stromimpulse
durch die Inhibitleitung von Matrix-Speichern getrieben werden. Falls ein derartiger Stromtreiber im Temperaturbereich
von - 50°C bis 4- 125°C betrieben werden soll, ist es
zweckmäßig, den Stromtreiber derartig auszulegen, daß der
Strom i durch den Lastwiderstand 5 (die Inhibitleitung des Speicher·) gemäß der in Fig. 3 dargestellten Kurve Kl fließt.
Die Abzisse bezieht sich auf die Temperatur, die Ordinate auf
den Strom i. Durch den Laetwlderstand 5 soll somit bei - 55 C
ein Strom i « 450 m A und bsi 4- 12S°C ein Strom i = 350 m A fließen
entsprechend einer Stromiaderung von 1 ra ä/ C =
In Fig. 4 bezieht sich die Abzissenrichtung auf die Temperatur t,
die Ordinate auf die Spannung U. Unter der Voraussetzung, daß
ein Strom i gemäß der Kurv· Kl nach Fig. 3 durch den Lastwider· stand 5 benötigt wird, ist int Lastwiderstand 5 eine Spannung gemaß
Kurve K2 erforderlich. K3 besieht sich auf die Spannung, die ander Emitterkollektorstrecke des Transistors 1 auftritt. Die
Kurve K4 besieht sich auf die Spannung, die zwischen dem Emitter
des Transistors 1 und Masse auftreten soll, um durch den Last· widerstand 5 den gemafl Kurv« Kl geführten Strom «u treiben.
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Die Kurven Kl - K4 berücksichtigen die extrem auftretenden Toleransen.
Die Kurve K5 bezieht sich auf die an Klemme 7 und Masse anliegende Betriebsspannung.
Die Kurve K6 besieht sich auf die Ordinatendifferenz der Kurve K 5 und K4. Die Kurve K6 gibt somit jene Spannung an, die im
ohmschen Widerstand 10 anliegen soll, um den gewünschten Strom i zu erzielen. Die Spannung entsprechend der Kurve K6 wird mittels
der Diode IZ erzielt, die am Sc haltung β punkt 8 die Referenzspannung
erzeugt. Diese Referenzspannung bewirkt bei der jeweiligen Temperatur genau den geforderten Strom i.
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Claims (7)
1. ) Schaltungsanordnung zur Regelung der Amplitude von Steueritnpuleen
in einer Serienkombination, bestehend aus einem Lastwider stand,
einer Emitterkollektorstrecke eines ersten Transistors, einem ohmechen Widerstand und einer Betriebs Spannungsquelle, dadurch
gekennzeichnet, daß der Betrag des ohmechen Widerstandes (10)
kleiner als der Betrag des Lastwider Standes (5) - vorzugsweise
mindestens im Verhältnis 1 : 2 kleiner ist - daß an einem der
beiden Pole (7, Masse) der Betriebs spannung und an einem Schaltungspunkt (8) eine Referenzspannung anliegt, und daß die Basis
des ersten Transistors (1) einerseits an dem Schaltungepunkt (8) angeschlossen ist, an dem die Referenzspannung anliegt und andererseits
über eine steuerbare Schalterstrecke (2) an einem Schaltung· punkt (Masse) konstanten Potentiale angeschlossen ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dall
als steuerbare Schalterstrecke die Emitterkollektoretrecke eine·
zweiten Transistors (2) vorgesehen ist. ■
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daft
die Basis des ersten Transistors (1) über eine Diode (3, 6) an den
Schaltungspunkt (8) angeschlossen ist und daß die Spannung an dieser
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Diode (3, 6) einen ähnlichen Temperaturgang wie die Basisemitter spannung
des ersten Transistors (1) aufweist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß als Diode (6) ein dritter Transistor (3) vorgesehen ist, dessen Basis an die Basis des ersten Transistors (1) und dessen Emitter
an den Schaltung spunkt (8) angeschlossen ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daQ die Referenzspannung in linearer Weise abhängig ist von der Betriebs spannung.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daQ die Referenzspannung temperaturabhängig ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 6, wonach der La et wider-IJP
stand einerseits an einen Pol der Betriebsspannungsquelle und
andererseits über die Emitterkollektorstrecke des ersten Transistors,
über den ohmschen Widerstand und über eine Klemme an
den zweiten Pol der Betriebsspannung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemme (7) über einen temperaturabhängigen
Widerstand - vorzugsweise Ober eine weitere Diode (12) - an den Sc haltung β punkt (8) angeschlossen ist.
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