DE2246285C3 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
- H03F1/302—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in bipolar transistor amplifiers
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Begrenzungeines Gleichstromes, welche
zugleich als Sperrdrossel wirkt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Schaltung ist aus der GB-PS 878922 bekannt. In der britischen Patentschrift 878 922 ist
eine Gleichstromregelschaltung mit zwei zueinander komplementären Transistoren beschrieben, die bei
Überspannung am Eingang den Transistor im Längszweig abschaltet, so daß an der Last keine Überspannung
auftreten kann. Dies geschieht dadurch, daß nicht nur der Emitter dieses Längswiderstanties mit
der E-jngangsspannungsquelle verbunden ist, sondern gleichzeitig über einen Kondensator sowohl die Basis
des Längstransistors als auch der Kollektor des Quertransistors, der den Basisstrom für den Längstransistor
liefert. Tritt um Eingang dieser Schaltung eine Überspannung auf, so wird die Basis des L.ängstransisiors
so ausgesteuert, daß der Liingstransistor für die Dauer
der Überspannung gesperrt ist. Im nicht gesperrten Zustand regelt der Quertransistor den Längstransistor
so, daß am Ausgang eine konstante Spannung abgegc ben wird, wobei die Basisspannung des Quertransistors
durch eine zusätzliche Gleichstromquelle, die als Referenzspannungsquelle dient, erzeugt wird. Eine
Temperaturkompensation der beiden Transistoren läßt sich mit dieser Anordnung nicht erreichen, da die
Kollektor-Emitter-Strecke des Quertransistors zwischen Basis und Kollektor des Längstransistors
liegt.
In der Nachrichtenübertragungstechnik und insbesondere in der Trägerfrequenztechnik ist es erforderlich,
den von einem Verstärker, insbesondere von dessen Enstufe aufgenommenen Gleichstrom zu begrenzen.
Dies gilt besonders für Leitungsverstärker, z. B. Trägerfrequenzverstärker, bei denen eine Gegentakt-B-Kollektorschaltung
wegen ihres guten Wirkungsgrades und niedrigen Innenwiderstandes bevorzugt wird. Bei Überlast, z. B. Kurzschluß, steigt der
aufgenommene Versorgungsgleichstrom und damit die an der Schaltung auftretende Verlustleistung
sprunghaft an. Ohne eine Begrenzung des Versorgungsgleichstromes würden die Transistoren, die aus
Wirtschartlichkeits- und Platzgründen nach der
»5 Nennleistung des Verstärkers bemessen werden, schließlich thermisch überlastet und zerstört werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu
3" schaffen, die in ihrer Begrenzerwirkung im wesentlichen
unabhängig von Schwankungen der Umgebungstemperatur ist und außerdem unkompliziert in
ihrem Aufbau ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch diese Mal1 nahmen erreicht man, daß die Basiselektrode des längsgeschalteten Transistors über
den weiteren Widerstand von dessen Kollektorelcktrode mit Gleichstrom versorgt wird und unerwünschte
Wechselspannungen im Basis-Emitter-Kreis des iängsgescnaltcten Transistors durch den
Kondensator weitgehend unterdrückt und somit unschädlich gemacht werden. Neben einer Strombegrenzung
erhält man durch die Einschaltung des Kondensators damit auf einfache Weise eine Siebwirkung
bis zu sehr kleinen Strömen. Die Siebwirkung wird mit dem weiteren und dem längsgeschalteten Widerstand
und daran anschließend die Größe des zu begrenzenden Versorgungsstromes mit dem Spannungsteiler
an der Basis des weiteren Transistors eingestellt. Im einzelnen wird die Siebwirkung um so wirkungsvoller,
je größer die Widerstandswerte des weiteren und des längsgeschalteten Widerstandes und je kleiner
die Impedanz des Kondensators für die zu erwartenden Frequenzen ist. Der über den Kondensator fließende
Wechselstrom wird damit durch den weiteren Widersland eingeprägt. Da ferner an dem in die Emitterleitung
des längsgeschalteten Transistors eingefügten Widerstand die Wechselspannung in der gleichen
Amplitude anliegt wie am Kondensator, ist ersichtlich, daß die Güte der Siebwirkung mit wachsendem Widerstand
zunimmt. Für den Fall, daß der Wert des weiteren Widerstandes festliegt, weil /.. B. bei gegebenem
Gleichstrom ein bestimmter Spannungsabfall am längsgeschalteten Transistor nicht überschritten werden
soll und zugleich auch tier Kapa/.itätswcrt des Kondensators nicht variiert werden kann, läßt sich die
Siebwirkung durch Verändern des längsgeschalteten
Widerstandes einstellen.
Ferner erreicht man durch die Verwendung von thermisch gekoppelten Transistoren unterschiedlichen
Leitfähigkeitstyps, daß sich deren Temperaturgänge kompensieren. Hierdurch wird mit geringem
Aufwand zusätzlich eine im wesentlichen von der Außentemperatur unabhängige Strombegrenzerschaltung
erhalten. Die thermische Kopplung beider Transistoren kann durch geringen Abstand, durch
eine wärmeleitende Verbindung beider Transistorgehäuse, die Unterbringung beider Transistorsysteme in
einem Gehäuse oder durch eine noch weitergehende Integration der Schaltung realisiert werden. Ferner ist
von Vorteil, daß durch Wahl des Spannungsteilerverhältnisses des an der Basis des weiteren Transistors
angeschlossenen Teilers die Größe des zu begrenzenden Stromes problemlos einstellbar ist. Da zudem
auch die Güte der Siebung auf einfache Weise durch Dimensionierung des weiteren und des längsgeschalteten
Widerstandes bzw. des Kondensators festzulegen ist, erhält man damit eine Begrenzerschaltung, die
ohne großen Aufwand einer Vielzahl von Anwendungsfällen anzupassen ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Schaltungsanordnung, insbesondere einschließlich der
Bauelemente des Verbrauchers, in integrierter Technik aufgebaut. Damit ist eine besonders enge thermische
Kopplung der Transistoren der Beijrenzerschaltung
gewährleistet, die Voraussetzung für äußerste Temperaturstabilität ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Im einzelnen zeigt
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung,
bei er zur Erzielung einer Siebwirkung zwischen die Basiselektrode des längsgeschalteten Transistors
und den Minuspol der Versorgungsquelle ein Kondensator eingeschaltet ist, und
Fig. 2 ein Diagramm, aus dem die Abhängigkeit des Gleichstromes vom Belastungswiderstand bei der
in Fig. 1 gezeigten Schaltung ersichtlich ist.
Durch die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung wird der Versorgungsgleichstrom J eines Verbrauchers
1, der vorzugsweise ein Verstärker der eingangs genannten Art ist, begrenzt. Der Verstärker ist dabei
mit einem Belastungswiderstand Rh abgeschlossen.
Neben einem in den Pfad des Versorgungsgleichstromes J mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke längsgeschalteten
Transistors 7 vom npn-Typ ist ein weiterer Transistor 6 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps,
also vom pnp-Typ, vorgesehen. Der weitere Transistor 6 ist emitterscitig mit der Basiselektrode und kollektorseitig
mit der Emitterelektrode des längsgeschalteten Transistors 7 verbunden und m;t diesem
thermisch eng gekoppelt. Ein Widerstand 5 ist ferner zwischen die Emitterelektrode des längsgeschalteten
Transistors 7 und den Minuspol der Versorgungsquelle Un eingeschaltet. Parallel zur Versorgungsquelle Un liegt außerdem ein aus Teilwiderständen 3,
4 bestehender Spannungsteiler, dessen Mittelabgriff mit der Basiselektrode des weiteren Transistors 6 verbunden
ist. Der zu begrenzende Versorgungsgleiehsirom J wird durch Wahl des Teilerverhältnisses des
Spannungsteilers festgelegt. Die Teilwidcrstände 3, 4 können dabei hochohmig ausgelegt werden, was die
gewünschte Integration der Schaltungsanordnung begünstigt. Sofern bei der Versorgungsquelle mit Spannungsschwiinkungen
gerechnet worden muß, der /u begrenzende Strom aber unabhängig davon sein soll,
so ist die Spannung am Teilwiderstand 4 durch allgemein übliche Maßnahmen zu stabilisieren. Ferner ist
ein weiterer Widerstand 2 vorgesehen, über den die Emitterelektrode des weiteren Transistors 6 mit
Gleichstrom versorgt wird. Der weitere Widerstand 2 ist dabei an die Kollektorelektrode des längsgeschalteten
Transistors 7 angeschlossen, was zur Folge hat, daß die Kollektor-Emitter-Spannung UCE dieses
Transistors 7 immer größer als dessen Basis-Emittcr-Spannung sein muß. Im einzelnen ergibt sich die
Kollektor-Emitter-Spannung UCE als Summe aus Basis-Emitter-Spannung
des Transistors 7 und Spannungsabfall am weiteren Widerstand 2. Hierdurch er-
»5 reicht man den Vorteil, daß die Betriebsspannung für
den Verbraucher 1 im Kurzschlußfalle besonders gering ist. Der Widerstand des Verbrauchers 1 darf allerdings
nur so klein werden, daß das Produkt aus Kollektor-Emitter-Spannung UiE des Transistors 7
und Versorgungsgleichstrom / kleiner als die Verlustleistung
des Transistors 7 ist. Bei Erreichen des Wertes, bei dem der Versorgungsgleichstrom J begrenzt
werden soll, wird die Emitter-Basis-Spannung des weiteren Transistors 6, der leitend wird, gleich der
*5 Basis-Emitter-Spannung des längsgeschalteten Transistors
7. Damit fließt ein Teil des über den Widerstand 2 fließenden Stromes über den weiteren Transistor
6 ab. Da sich die Diffusionsspannungen der beiden Transistoren 6, 7 infolge deren thermischer
Kopplung mit der Temperatur in gleicher Weise ändern, kompensiert sich der Temperatureinfluß.
Ferner ist ein Kondensator 8 zwischen die Basiselektrode des längsgeschalteten Transistors 7 und den
Minuspolder Versorgungsquelle Ug eingeschaltet. Da
der Transistor 7 nicht ganz durchgeschaltet ist, wird die Schaltung schon bei relativ kleinen Kapazitätswerten
des Kondensators 8 für Wechselströme des Verstärkers hochohmig. Ist der als Verstärker ausgebildete
Verbraucher 1 beispielsweise für eine Frequenz von 48 kHz vorgesehen, so beträgt der
Widerstandswert des weiteren Widerstandes 2 etwa 1 kii und der Kapazitätswert des Kondensators 8 etwa
0,1 bis 0,47 /(F. Durch eine derartige Bemessung erreicht
man, daß eine unzulässige Störung der Versorgungsquelle UB durch den Verbraucher 1 vermieden
wird. Zugleich ergibt sich aber auch als Vorteil, daß Störungen von der Versorgungsquelle praktisch nicht
an den Verbraucher 1 gelangen können. Eine noch weitergehende Siebung bzw. Drosselung von Wechselspannungen
bzw. -strömen läßt sich durch eine Vergrößerung des weiteren Widerstandes 2 bzw. eine
Vergrößerung des Kapazitätswertes des Kondensators 8 erreichen. Damit läßt sich die an der Steuerstrecke
des längsgeschalteten Transistors 7 auftretende Wechselspannung beliebig klein machen und
die Qualität der Siebung in entsprechender Weise steigern.
Aus dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm ist die Abhängigkeit des Versorgungsgleichstromes J von der
Größe des Belastungswiderstandes Rh bei verschiedenen
Temperaturen ersichtlich. Die Transistoren 6 und 7 sind in diesem Falle etwa im Abstand von 4 mm
nebeneinandei angeordnet. Hs /eigt sich dabei aus dein Diagramm, daß schon bei geringer thermischer
Kopplung bei unterschiedlichen Temperaturen. Kurve d /eigt den Verlauf des Stromes bei 2.V C und
Kurve c den Verlauf bei 60" C, nur bei wesentlich linier dem Nennwert Heuenden Werten des BeIa-
stungswiderstandes geringfügige Unterschiede im Versorgungsgleichstrom J auftreten. Diese Unterschiede
verschwinden jedoch in einem weiten Bereich um den Nennwert des Widerstandes R1., angedeutet
durch die gestrichelte Linie /. vollkommen. Es wird damit eine Begrcn/crschaltungerhalten, die /usat/lic
im wesentlichen unabhängig von Schwankungen dt Temperatur im Bctriebstemperaturbercich eine
gleichbleibenden Versorgungsstrom J an den Ver braucher 1 liefert.
Hierzu I Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Schaltungsanordnung zur Begrenzung eines Gleichstroms, welche zugleich als Sperrdrossel
wirkt, für einen Verbraucher, insbesondere einen Verstärker, unter Verwendung eines mit seiner
Kollektor-Emitter-Strecke in den Weg des Versorgungsgleichstromes längs eingeschalteten
Transistors sowie eines weiteren Transistors vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie der
längsgeschaltete Transistor, bei der zwischen die Emitter-Elektrode des längsgeschalteten Transistors
und einem Pol der Versorgungsspannungsquelle ein Widerstand eingeschaltet ist und bei der
die Basiselektrode des längsgeschalteten Transistors durch einen Kondensator unmittelbar mit einem
Pol der Versorgungsspannungsquelle verbundenist, dadurch gekennzeichnet, daß der
weitere Transistor (6) emitterseitig mit der Basiselektrode und kollektorseitig mit der Emitterelektrode
des längsgeschalteten Transistors (7) verbunden und mit diesem thermisch eng gekoppelt
ist, daß ein aus Teilwiderstanden (3, 4) bestehender Spannungsteiler, dessen Mittelabgriff mit der
Basiselektrode des weiteren Transistors (6) verbunden ist, parallel zur Versorgungsspannungsquelle
(UB) gelegt ist, daß die Emitterelektrode
des weiteren Transistors (6) über einen weiteren Widerstand (2) an den Verbindungspunkt der
Kollektorelektrode des längsgeschalteten Transistors (7) mit dem Verbraucher (1) angeschlossen
ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den gemeinsamen Aufbau der
Schaltungsanordnung in integrierter Technik, insbesondere einschließlich der Bauelemente des
Verbrauchers.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722246285 DE2246285B2 (de) | 1972-09-21 | 1972-09-21 | Schaltungsanordnung zur begrenzung eines gleichstromes, welche zugleich als sperrdrossel wirkt |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722246285 DE2246285B2 (de) | 1972-09-21 | 1972-09-21 | Schaltungsanordnung zur begrenzung eines gleichstromes, welche zugleich als sperrdrossel wirkt |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2246285A1 DE2246285A1 (de) | 1974-03-28 |
DE2246285B2 DE2246285B2 (de) | 1977-07-28 |
DE2246285C3 true DE2246285C3 (de) | 1978-03-09 |
Family
ID=5856926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722246285 Granted DE2246285B2 (de) | 1972-09-21 | 1972-09-21 | Schaltungsanordnung zur begrenzung eines gleichstromes, welche zugleich als sperrdrossel wirkt |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2246285B2 (de) |
-
1972
- 1972-09-21 DE DE19722246285 patent/DE2246285B2/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2246285B2 (de) | 1977-07-28 |
DE2246285A1 (de) | 1974-03-28 |
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