DE2503440A1

DE2503440A1 - Elektrische schaltungsanordnung fuer analoge anzeige- und/oder steuersysteme

Info

Publication number: DE2503440A1
Application number: DE19752503440
Authority: DE
Inventors: Martin Tobias
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-29
Filing date: 1975-01-28
Publication date: 1975-07-31
Also published as: GB1477318A; JPS50122286A; CH584440A5; US4017796A

Description

DR. BERG DIPL.-TNG. STAPF
DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE 9 R Π Ί Λ Λ Ο

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 0245

Anwaltsakte 25 755 '28. JAN. {975

Martin Bartholomew Tobias
St.Ives, Huntingdon PEl?
Großbritannien

Elektrische Schaltungsanordnung für analoge Anzeige- und/oder Steuersysteme ·

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanord nung für analoge Anzeige- und/oder Steuersysteme.

509831/0674 - 2 -

Vll/XX/ha

• (089) 98 82 72 8 München 80, Mauerkircherstraße 45 Banken: Bayerische Vereinsbank Manchen 4S3100

70 43 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 389 2623

983310 TELEX: 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808

Es ist bekannt, daß eine Anordnung von lichtemittierenden Dioden (welche nächstehend als "LED ·η" bezeichnet werden) verwendet werden kann , um die Größe eines elektrischen Parameters, vorzugsweise der Spannung^optisch anzuzeigen. Die Anzahl oder die Lage in der Anordnung der LED'n, welche emittieren, ist durch die Größe der Eingangsspannung festgelegt.

Bisher sind in derartigen analogen Anzeigesystemen digital arbeitende, logische Schaltungen (wie beispielsweise Schieberegister, Zähler oder Dekodierschaltungen) zum An -

und Abschalten der einzelnen LED'n in Verbindung mit einem Analog-Digital-Umsetzer verwendet worden, damit sie sich mit dem analogen Spannungseingang betreiben lassen. Dies Verfahren ist jedoch unnötig kompliziert, da sowohl der Eingang als auch der Ausgang analog sind, während die Signalverarbeitung dazwischen digital erfolgt; diese Schwierigkeit führt daher auch zu hohen Gestehungskosten.

Die Erfindung soll daher eine elektrische Schaltungsanordnung für analoge Anzeige- und/oder Steuersysteme schaffen, welche die vorerwähnten Nachteile nicht mehr aufweisen.

Gemäß der Erfindung sind daher in der elektrischen Schaltungsanordnung folgende Einrichtungen vorgesehen: eine Anzahl Strahlung emittierender Dioden, welche so geschaltet

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sind, daß der elektrische Strom nacheinander durch sie hindurchfließt; eine Einrichtung, um die Strahlung emittierenden Dioden in Reihe mit einer konstanten Gleichstrom lie fernden Quelle zu schalten^ Bahnen zur Stromumleitung, die jeweils mit den Strahlung emittierenden Dioden verbunden sind; eine in jeder Bahn zur Stromumleitung angeordnete Halbleitereinrichtung; eine Einrichtung, um eine Steuerspannung in Form einer analogen Eingangsspannung an Halbleitereinrichtungen anzulegen; und eine Einrichtung, um jede Halbleitereinrichtung vorzuspannen, damit jede zugeordnete Stromumleitungsbahn bei einem vorbestimmten Pegel der analogen Eingangsspannung leitend wird , wobei dieser vorbe stimmte Pegel für jede Bahn eindeutig ist und nacheinander von der einen zu der nächsten Bahn zunimmt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind vorgesehen eine Anzahl Anordnungen von Strahlung emittierenden Dioden, ■wobei die Dioden jeder Anordnung so geschaltet sind, daß der elektrische Strom nacheinander durch sie hindurchfließt, eine Einrichtung, um die Anordnungen jeweils in Reihe mit einer einen konstanten Gleichstrom liefernden Quelle zu schalten, Stromumleitungsbahnen, welche jeweils mit einer Gruppe von Strahlung emittierenden Dioden verbunden sind, wobei jede Gruppe durch entsprechende Dioden der Anordnung⁶¹¹ gebildet ist, eine in jeder Stromumleitungsbahn angeordne- . te Halbleitereinrichtung, eine Einrichtung zum Anlegen von analogen Eingangsspannungen, deren Anzahl der Anzahl Dio -

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denanordnungen entspricht, an die Halbleitereinrichtungcn eine Einrichtung zum Vorspannen jeder Halbleitereinrich tung, damit die jeweils zugeordnete Stromutnleitungsbahn bei einem vorbestimmten Pegel der analogen Eingangsspan nungen leitend wird , wobei der vorbestimmte Pegel für jede Bahn eindeutig ist und nacheinander von der einen zu der nächsten Bahn zunimmt, und eine Einrichtung, um die Diodenanordnungen wiederum von einer einen konstanten Gleichstrom liefernden Quelle aus synchron mit dem Anlegen der analogen Spannungseingänge an den Halbleitereinrichtungen zu erregen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführung sformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.1 schematisch in allgemeiner Form die Schaltung gemäß der Erfindung;

Fig.2 eine mehr ins einzelne gehende Ausführungsform der Schaltung der Fig.l;

Fig.3 und h Abwandlungen der Schaltung der Fig.2;

Fig.5 eine Stromquelle für die Schaltungen in den Fig.l bis k;

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Fig.6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung; und

Fig.7 und 8 verschiedene Stromquellen für die Schaltung der Fig.6.

In den einzelnen Figuren sind die gleichen bzvr. die einan der entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen be zeichnet. In Fig.l sind lichtemittierende Dioden L., L , L„

X ti J

,L in Reihe geschaltet, so daß ein elektrischer

Strom I nacheinander von der LED L bis Lr durch sie hin -

η 1

durchfließen kann. Die Kathode der Diode L. ist mit Erde
und ihre Anode ist mit einem Anschluß einer einen konstanten Gleichstrom liefernden Quelle 1 verbunden, deren anderer Anschluß mit der positiven Versorgungsleitung oder
-schiene verbunden ist, welche auf einer Spannung V liegt. Die Kollektoren einer Anzahl NPN-Transistoren T., T , T ...

ι <- j

,T sind jeweils mit den Anoden der LED'n L , L ,

L verbunden. Der Emitter des Transistors T., wobei i eine
ganze Zahl von 1 bis η ist, wird auf einer Bezugsspannung p. gehalten; die Größe dieser Bezugsspannung nimmt nacheinan der von p. bis ρ zu, das heißt:

P₁ < P₂ < P₃ <P_n (a)

Die Basis des Transistors T. ist über einen Widerstand R.

ι χ

(wobei i, wie vorstehend bereits ausgeführt ist, irgendeine ganze Zahl von 1 bis η ist) mit einem gemeinsamen Eingangsanschluß 2 verbunden. Die Transistoren liegen infolgedessen

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in Stromumleitungsbahnen, welche mit den Anoden der entsprechenden LED¹η verbunden sind.

Die Stromquelle erzeugt einen konstanten Strom I, welcher nur vorgesehen ist, damit die Speisespannung V ausreichend

positiv für die Quelle ist, damit sie in Ordnung ist, wenn alle Transistoren abgeschaltet sind, und dieser Strom I dann durch jede der LED¹η fließt. Es besteht daher keine Notwen digkeit, die Spannung V entweder zu stabilisieren oder frei von irgendeiner Welligkeit zu machen. Ein Spannungsunter schied liegt an jeder lichtemittierenden Diode d.h, an jeder LED an (da die Spannung an der Anode der LED L. mit V. festgelegt ist, ist dieser Unterschied gegeben durch V. (T.aus) - V_-1^T- .aus)), welcher größer sein muß als die" Schwellenwertspannung für eine sichtbare Lichtabgabe von der jeweiligen LED; diese Spannung ist dann beispielsweise u., d.h. es gilt V.(T.aus) - V. .(T. ₁aus)>u. (b).

X XX X— .L X— 1 X

Keine zwei LED'n haben die gleichen identischen Parameter, und sie weisen insbesondere etwas unterschiedliche Werte für die Spannung u. auf. Um die nachstehend angeführten Untersuchungen und Überlegungen zu vereinfachen, werden je doch die' unterschiedlichen Spannungen u. als gleich ange nommen und weisen einen festen Wert u auf, und in einer praktischen Ausführung würde es die Verwendung von entspre-.

- * chend angepaßten Elementen ermöglichen, daß dies beinahe

auch erreicht wird.

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Eine entsprechende Ausführungsform einer Stromquelle ist in Fig.5 dargestellt. Der Emitter eines PNP-Transistors 12 ist mit der positiven Versorgungsleitung verbunden, und sein Kollektor ist über einen Widerstand 13 mit dem negativen Anschluß einer Batterie 14 verbunden. Der positive Anschluß der Batterie ist mit der Versorgungsleitung verbunden. Die Basis des Transistors 12 ist über einen Widerstand 15 mit der Versorgungsleitung sowie mit dem Emitter eines zweiten NPN-Transistors 16 verbunden. Die Basis des Transistors ist mit dem Kollektor des Transistors 12 und sein Kollektor ist mit der Anode der LED L verbunden. Die Größe des Wi -

derstands 15 ist so gewählt, daß der Strom I für jede LED ausreichend groß ist, damit sie sichtbares Licht abgibt, wenn alle Transistoren abgeschaltet sind.

Die Transistoren sind tatsächlich alle abgeschaltet, wenn die Spannung V. an dem Eingangsanschluß unter dem Wert liegt, der erforderlich ist, um die Basis-Emitterzone des Transistors T. in Durchlaßrichtung zu betreiben. Das heißt:

^Vin < Pl ^{+ V}be ^{+ 1}Bl¹¹I ^(c)

Wenn die Transistoren Siliziumtransistoren mit einer Spannung V (an)ft*0,6V sind, dann ist der Basisstrom des Transistors T. ig., und da der Transistor abgeschaltet ist, ist der Strom null. Die Bedingung für die Spannung V. an dem Anschluß bei abgeschaltetem Transistor T. wird dann:

V_±n <. P₁ + 0,6 (d)

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Da angenommen worden ist, daß P_i< P₀ ^-VPo <p gilt

1 tmt J Xt

folgt hieraus, daß die übrigen Transistoren'T , T T

et j n

ebenfalls abgeschaltet sind.

Wenn die Spannung V. an dem Eingangsanschluß erhöht wird, beginnt der Transistor T leitend zu werden, und der Strom wird von der LED L weggeleitet. Wenn die Spannung V. an dem Eingangsanschluß weiter zunimmt, beginnen dementsprechend auch die Transistoren T₀, T_....T leitend zu werden und leiten den Strom von den entsprechenden LED·η weg.

Kurzzeitig wird jedoch angenommen, daß die Arbeitsweise so ist, daß die Diode L. vollkommen erloschen ist, bevor die Emission bzw. Lichtabgabe an der Diode L. . abzunehmen be ginnt. Es wird jedoch später gezeigt, daß auch andere Be triebsarten möglich sind.

Ein weiteres Kriterium, welchem von den Bezugsspannungen genügt werden muß, besteht darin, daß die Spannung an der LED L. unter den Wert u vermindert werden muß, wenn der Transistor T. ganz angeschaltet ist. Aufgrund der Wahl der vorbeschriebenen Arbeitsweise ist zu diesem Zeitpunkt dann der Transistor T. . ganz angeschaltet, und infolgedessen kann gefordert werden, daß gilt:

V_± (T_±an) - ^v _i_₁(T_i_₁an) < u (e)

aber V_± (T_±an) = _{P± +} V_ce(sXt) (f)

wobei V_„/ ·■ ν die Kollektor-Emitter-Spannung eines gesät-

- 8 509831/0674

~ 3 25034A0

tigten Transistors ist und angenommen wird, daß sie bei allen Transistoren dieselbe ist. Die Gleichung (e) kann dann folgendermaßen geschrieben werden:

p_± - P_1-1 < u für i £ 1 (g)

^und Pl ^{+ V}CE(SAT) < ^{u (h)}

Aufeinanderfolgende Bezugsspannungen müssen sich daher um weniger als die Schwellenwertspannung u unterscheiden, wenn der Transistor im Stande ist, die ihm zugeordnete LED abzuschalten. Zusätzlich muß der Transistor natürlich den Strom I führen können. Über dem Bereich der Eingangsspan nungen gilt dann:

P₁ + 0,6 ₊ i_B1R₁<v_in<P₂ + 0,6 U)

Die Diode L. ist dann die einzige LED, welche nicht ganz angeschaltet ist. Der Wert der Spannung V. an dem Anschluß, bei welcher die Diode L. vollständig abgeschaltet ist, wird durch den Wert des Widerstandes R. und durch die Stromver Stärkung des Transistors T bestimmt. Um die vorstehend angeführte Arbeitsweise zu erhalten, muß diese Spannung kleiner als p_o + 0,6 sein.

Wenn somit die Spannung V. an dem Anschluß zunimmt, durchlaufen die einzelnen Transistoren nacheinander ihre Verstärkungsbereiche; sie werden dann kleiner und schließlich er lischt die Lichtemission bzw. -abgabe von den entsprechenden LED'n. Folglich wird die Anzahl der LED'n, welche Licht abge-

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ben, durch den Wert der Spannung V. am Anschluß gesteuert. Wenn beispielsweise die LED'η in Form einer Säule angeordnet sind, nimmt die Höhe des beleuchteten Teils der Säule ab, wenn die Spannung V. am Anschluß abnimmt. Die umgekehrte Wirkung kann erreicht werden, indem ein invertierender Verstärker in der Schaltung zwischen der äußeren Quelle für die analoge Spannung und dem Eingangsanschluß der Schaltung vorgesehen ist. Die Höhe des beleuchteten Teils der Säule nimmt dann mit der .analogen Spannung zu.

Dadurch ist auch zu verstehen, daß die Trennung oder auch die Überlappung der Bereiche der Eingangsspannung, über welche nacheinander angeordnete LED'η abgeschaltet werden, durch eine entsprechende Wahl des Transistors T. und des Widerstands R. gesteuert werden können. Wenn die Eingangsspannung, welche erforderlich ist, um die Diode L. zum Erlöschen zu bringen, so ausgelegt ist, daß V. = A.ist, dann können die folgenden Fälle unterschieden werden:

^Ai ^{< 6 )}

⁺ °'^{6 + 1}Bi₊A₊I

Der Wert i_ß. . in den Angaben (k) und (l) ist daher ver schieden, da die Größe i eine Funktion der Spannung V. ist.

Die Ungleichung (j) zeigt die bis jetzt beschriebene Be triebsart an, d.h., die Diode L. wird abgeschaltet, bevor der Transistor T. . leitend zu werden beginnt. Das Eingangs-

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spaimungs-Intervall zwischen dem Abschalten der Diode L. und der anfänglichen Intensitätsverringerung an der Diode L. . dem sogenannten "toten Band" bzw. der "toten Zone" - wird
durch die Art dieser Ungleichung bestimmt. In diesem Fall
führen nicht mehr als zwei der Stromumleitungsbahnen bei irgendeinem Wert der Eingangsspannung einen nennenswerten Strom d.h. sie leiten Strom.

Aus der Näherungsgleichung (k) ergibt sich, daß zumindest
eine LED sich bei irgendeinem Wert der Eingangsspannung in
einem Übergangszustand und folglich in der "toten Zone" null befindet.

Die Ungleichung (1) zeigt an, daß sich zwei oder mehr LED'n
in einem Übergangszustand bei irgendeinem Wert der Eingangsspannung befinden. Die sichtbare Wirkung ist eine sch rittweise bzw. allmählich fortschreitende Intensitätsänderung ent lang der Anordnung, wenn die Spannung V. geändert wird. Bei bestimmten Werten der Eingangsspannung führen drei oder mehr der Stromumlextungsbahnen einen entsprechenden Strom. Diese
beiden letztgenannten Betriebsarten erfordern keine strengeren Bedingungen bezüglich der Bezugsspannungen als die Ungleichungen (g) und (h).

Vorausgesetzt,die Bezugsspannungen genügen den Ungleichun gen (a), (g) und (h), dann sind sie dennoch für viel Zwecke
beliebig, wobei es vorteilhaft ist, wenn sie annähernd glei-

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ehe Abstände aufweisen, um eine annähernd lineare Eingangs-/ Ausgangs-Kennlinie zu erhalten.

Die Bezugsspannungen können vorteilhafterweise über eine Reihe von Siliziumdioden zugeführt werden, wie in Fig.2 dargestellt ist. Die Anode und die Kathode der Diode D. sind hierbei mit den Emittern der Transistoren T. bzw. T. ver bunden. Der Wert der Bezugsspannung P₁ ist so gewählt worden, daß er null ist, so daß der Emitter des Transistors T. un mittelbar an Erde liegt und keine entsprechende Diode erforderlich ist.

Dieses Verfahren der Schaffung von Bezugsspannungen hat insbesondere die Vorteile, daß es erstens preiswert ist und zweitens, daß keine der Basis-Emitter-Übergangszonen der Transistoren T ,T bis T und natürlich auch des Transistors T., vorausgesetzt, daß die Spannung V. positiv bleibt, je in Sperrichtung betrieben wird, ganz gleich, wie groß η ist; folglich ist es nicht notwendig, einen Schutz gegen einen Durchbruch in Sperrichtung an diesen Übergangszonen vorzusehen.

Untei^bestimmten Umständen können zum Erzeugen von Bezugsspannungen anstelle von Dioden D. beispielsweise Zenerdioden oder Transistoren zweckmäßig sein, deren Basen und Kollektoren außen aneinandergekoppelt sind. Die Vorteile der letzterwähnten Einrichtung besteht darin, daß der Spannungsabfall an ihr

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bezüglich des Stromes stabiler ist als im Fall einer üblichen Siliziumdiode.

Wenn es gefordert wird, könnten die NPN-Tr an si stör en T bis T durch andere entsprechende Halbleitereinrichtungen, beispielsweise Verbindungs-Transistoranordnungen, MOS-Transistoren, Sperrsäiicht-Feldeffekttransistoren und gesteuerte Silizium gleichrichter ersetzt werden.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Fig.3 und 4 dargestellt. Wenn es gefordert wird, kann der Strom, welcher von einer bestimmten LED weggeleitet wird, um sie abzuschalten, zu einer zusätzlichen LED geleitet werden, um diese anzuschalten. In Fig. 3 ist eine LED L₆₀ in der Schaltung der Fig. 2 vorgesehen, deren Anode mit der Verbindung des Emitters des Transistors T. und der Kathode der Diode D und deren Kathode

X a

mit Erde vex'bunden ist. Bei dieser Schaltung emittiert die

LED L_n, , wenn eine oder mehrere der LED·η L bis L abge *~ χ η

schaltet sind; sie kann infolgedessen dazu verwendet werden, um anzuzeigen, wenn das obere Ende einer Skale erreicht ist.

Die LED L versorgt den Transistor T mit einer Bezugsspan nung P₁, welche nicht notwendigerweise die Ungleichung (h) zu erfüllen braucht. Folglich kann es notwendig sein, die Span nung V.beispeilsweise mit Hilfe von zusätzlichen mit der LED L in Reihe geschalteten Dioden D , D und D zu erhöhen oder

J· X jf Zt

die Kathode der Diode L mit einer negativen Versorgungsquel-

- .13 509831/0674

le zu verbinden, um die Spannung p. herabzusetzen. Irgend eine oder alle Bezugsdioden können durch LED¹η ersetzt werden, vorausgesetzt, daß entsprechende Schritte vollzogen werden, um der Ungleichung (g) zu genügen.

Eine andere Stelle für eine zusätzliche LED ist in Fig.4 dargestellt. Die Anode einer LED L ist mit der Anode der LED L_ und ihre Kathode ist mit dem Kollektor des zugeordneten Transistors T verbunden. Auch hier können zusätzlich Dioden D¹, D¹ und D¹ in Reihe zu der LED L erforderlich sein.

y ζ 3

Die LED L emittiert nur, wenn der Transistor T_ Strom von ß j

der LED L_ um- oder ableitet. Infolgedessen emittiert sie nur über einem begrenzten Bereich der Eingangsspannungen. Dieses Verhalten ist bei bestimmten Anwendungen zweckmäßig, bei spielsweise bei einer Anzeige, daß der Parameter, welche die Spannung V. darstellt, innerhalb vorherbestimmter Toleranzgrenzen eines geforderten Wertes liegt.

Wenn es gefordert wird, kann der konstante Strom I von der Quelle zerhackt werden, wobei der mittlere Strom konstant gehalten wird. Dies hat die bekannte Wirkung, daß die Emissionsstärke für bestimmte Arten von LED·η zunimmt. Die in Fig.8 dargestellte Schaltung ist für diesen Zweck geeignet. Wenn eine Rechteckwelle an den Anschluß Q angelegt wird,ist der Strom i. eine zerhackte Form des konstanten Stroms I. Dieser

Strom i. könnte dann an die Anode der LED L in irgendeiner 1 η

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der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Schaltungen angelegt werden.

Wenn eine Anzahl analoger Eingänge an entsprechenden LED'n-Anordnungen darzustellen ist, ist es möglich, die Gesamtzahl der erforderlichen elektrischen Bauelemente und damit im allgemeinen die Kosten herabzusetzen, indem Multiplexverfahren verwendet werden. Eine Anzahl LED·η-Anordnungen werden durch eine Reihe Transistoren T. bis T , Widerstände R. bis R und

1 η In

Dioden D₀ bis D gesteuert. Jede Anordnung ist wiederum so ge- c» η

wählt, daß der Strom ihr dann zugeführt wird, wenn der entsprechende analoge Eingang mit dem Eingangsanschluß verbun den ist.

Eine entsprechende mehrfach ausnützende bzw. Multiplex-Schaltungsanordnung ist in Fig.6 dargestellt; um jedoch die Be Schreibung und Darstellung zu vereinfachen, werden nur zwei Anordnungen von LED'n mehrfach ausgenutzt. Wie in Fig.2 sind Transistoren T. bis T mit entsprechenden Widerständen R. bis

R und Dioden D bis D vorgesehen. Die Anode jeder der LED'n η & η

ist mit der Anode einer Sperrdiode k verbunden, deren Kathode mit dem Kollektor des entsprechenden Transistors T. verbun den ist.

Der Ausgang eines invertierenden Verstärkers 5 ist mit dem Eingangsanschluß 2 aus einem nachstehend noch angeführten Grund verbunden.

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Die beiden analogen Eingänge i/p 1 und i/p 2 sind über entsprechende Übertragungsglieder 6 mit dem Eingang des invertierenden Verstärkers 5 verbunden. Die Übertragungsglieder werden durch ein bistabiles Flip-Flop 7 des D-Typs gesteuert, dessen Q-Ausgang mit seinem D-Eingang verbunden ist und an dessen Eingang eine Rechteckwelle zugeführt wird. Diese Einrichtung arbeitet als ein Zähler, welcher "durch zwei teilt". Die Ausgänge Q und Q werden ersten Steuereingängen 8 der jeweiligen Übertragungsglieder 6 zugeführt wobei der erste Steuereingang jedes Übertragungsgliedes über einen Inverter Il mit dem zweiten Steuereingang 9 desselben Gliedes verbunden ist.

Die zwei übertragungsglieder werden infolgedessen abwech selnd geöffnet und geschlossen, und die zwei analogen Eingänge werden abwechselnd an den Eingang des Verstärkers angelegt. Wenn es gefordert wird, können die Übertragungsglieder auch durch andere Ausführungsformen analoger Schalter ersetzt werden.

Hierbei ist es notwendig, sie so anzuordnen, daß die erste und nur die erste Anordnung mit Strom versorgt wird, solange der erste analoge Eingang an dem Eingangsanschluß vorhanden ist; ähnliches gilt für die zweite Anordnung. Zwei Möglich keiten, dies zu erreichen, sind in den Fig.7 bzw. 8 darge stellt.

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In Fig.7 hat jede Anordnung ihre eigene insgeaamt mit 10 bezeichnete Stromquelle, Diese Stromquellen weisen jeweils zwei PNP-Transistoren 12 und 16 auf, die in ähnlicher Weise ge schaltet sind, wie die in Fig.6 dargestellten Transistoren.
Der Kollektor des Transistors 12 ist jedoch über einen Widerstand 13 mit Erde und nicht mit einer Batterie verbunden. Die Emitter der zwei PNP-Transistoren 18 sind jeweils mit der
positiven Versorgungsleitung verbunden, während ihre Kollektoren mit den entsprechenden Kollektoren der Transistoren 12 verbunden sind; ihre Basen sind über entsprechende Widerstände 20 mit der positiven Versorgungsleitung und über entsprechende Widerstände 21 mit den Kollektoren der jeweiligen NPN-Transis'toren 19 verbunden. Die Emitter der Transistoren 19
sind mit Erde verbunden, während ihre Basen über entsprechende Widerstände 22 mit den Ausgängen des bistabilen Flip-Flops 7 und über entsprechende Widerstände 23 mit Erde verbunden
sind.

Die Wirkung der ersten Stromquelle wird bei Anliegen des Ausgangs Q des bistabilen Flip-Flops 7 und die Wirkung der zweiten Stromquelle bei Anliegen des Ausgangs Q gesperrt.. Dies
•führt dann dazu, daß nur einer der Ströme i. und i zu irgendeinem Zeitpunkt zugeführt wird, und zwar wird der Strom i
zugeführt, wenn ein analoger Eingang i/p 1 an dem Eingangsanschluß vorhanden ist. Der Vorteil dieser Anordnung besteht
darin, daß die Größen der Strom i. und i unabhängig voneinander vorher eingestellt werden können. Wenn infolgedessen

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eine Anordnung von LED'n, welche grünes Licht emittieren bzw. abgeben, und eine weitere Anordnung von LED'n, welche rotes Licht emittieren, vorhanden sind, dann können die zwei Ströme so eingestellt werden, daß die sichtbare bzw. scheinbare Helligkeit der beiden Anordnungen gleich ist.

Die Schaltungsanordnung in Fig.8 weist eine einen konstanten Gleichstrom liefernde Quelle auf, welche zwischen eine positive Versorgungsleitung und einen Anschluß 25 geschaltet ist. Zwei gleich aufgebaute Netzwerke sind zwischen diesen An Schluß und die entsprechenden Diodenanordnungen geschaltet. Jedes Netzwerk weist einen PNP-Transistor 26 auf, dessen Emitter mit dem Anschluß 25 verbunden ist, während sein Kollektor mit dem Kollektor eines PNP-Transistors 27 und seine Basis mit dem Anschluß 25 über einen Widerstand 28 und mit dem Emitter des Transistors 27 verbunden ist. Die Basis des Transistors 27 ist über einen Widerstand 29 mit dem Anschluß 25 und über einen Widerstand 30 mit dem Kollektor eines NPN-Transistors 31 verbunden. Der Emitter des Transistors 31 ist mit Erde und seine Basis ist über einen Widerstand 32 mit einem Ausgang des bistabilen Flip-Flops 7 und über einen Widerstand 33 mit Erde verbunden. Die Anode der obersten LED der entspre chenden Anordnung ist mit der Verbindung der Kollektoren der Transistoren 26 und 27 verbunden.

Diese Schaltung arbeitet in der Weise, daß der Ausgang I der Quelle gesteuert durch die Signale Q und Q~ von dem bistabilen

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Flip-Flop des D-Typs von der einen zu der anderen Anordnung geschaltet wird.

Wenn mehr als zwei analoge Eingänge multiplex zu verarbeiten sind, sind weitere Anordnungen von LED¹en sowie zusätzliche Übertragungsglieder erforderlich. Der Zähler, welcher durch "Zwei teilt" muß immer dann erweitert werden, wenn eine Zählung notwendig ist. und erfordert an seinem Ausgang einen Kodierer der unter der Bezeichnung "1 aus N" bekannten Art, so daß nur ein Übertragungsglied und nur eine Strombahn zu irgendeinem Zeitpunkt erregt werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht-auf eine Anwendung bei linearen säulen- oder spaltenförmigen Anordnungen von LED¹η beschränkt, wie sie vorstehend im einzelnen beschrie ben worden ist. Es können vielmehr sehr verschiedene Anzeigewirkungen und -effekte mit Hilfe verschiedener Farben, Anzahlen oder Anordnungen von LED·η erreicht werden. Beispielsweise können die LED¹η in Form eines kreisförmigen Ringes, eines rechteckigen Feldes oder eines kugelförmigen Volumens angeordnet sein. Vorstehend ist die Erfindung für Anzeigezwecke verwendet worden. Eine andere Anwendung sind Schaltungen, wie sie beispielsweise in Fig.2 dargestellt sind, um äußere Schaltungen zu steuern, ohne daß elektrische Eontakte erforderlich sind.

Beispielsweise kann das Licht von den LED¹η dazu verwendet

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werden, um Phototransistoren 35 zu betreiben, wie in Fig.2
dargestellt ist. Jeder Phototransistor steuert dann jeweils
ein Triac, welches Energie einer Lampe zuführt. Auf diese
Weise kann die optische Intensität der ursprünglichen Anordnung von LED¹η um ein Vielfaches verstärkt werden, wodurch
Anzeigeeinrichtungen geschaffen sind, die aus großen Entfernungen gelesen werden können.

Weiterhin kann beispielsweise ein einzelner Phototransis tor durch eine LED, beispielsweise die LED L_R der Fig.3 betrieben werden. Auf diese Weise wird ein Signal von dem Phototransistor jedesmal dann erhalten, wenn der durch den analogen Eingang dargestellte Parameter außerhalb vorbestimmter Toleranzgrenzen liegt bzw. entsprechend streut. Dieses Signal kann dann dazu verwendet werden, um den Parameter auf seinen richtigen Wert zurückzubringen oder um akustische oder andere Warnsysteme zu betreiben.

Strahlung emittierende Dioden, welche in Bereichen außerhalb des sichtbaren Teils des Spektrums emittieren, sind ebenfalls bekannt und weisen einige vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten auf. Beispiele hierfür' sind Infrarotlicht emittierende
Dioden und Gunn-Dioden. Diese Dioden können vorteilhafterweise in Schaltungen gemäß der Erfindung verwendet werden, und
obwohl die Erfindung nur anhand von lichtemittierenden Dioden beschrieben worden ist, ist sie keineswegs nur auf diese beschränkt.

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Claims

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Patentansprüche

f 1. ^Elektrische Schaltungsanordnung, gekennzeichnet durch eine Anzahl Strahlung emittierender Dioden (L.

bis L ), welche so geschaltet sind, daß durch sie nacheinann

der elektrischer Strom hindurchfließt, durch eine Einrichtung, um die Strahlung emittierenden Dioden (L bis L ) in Reihe mit einer einen konstanten Gleichstrom liefernden Quelle (l) zu schalten, durch jeweils mit den Strahlung emittierenden Dioden (L. bis L ) verbundene Stromumleitungsbahnen, durch Halbleitereinrichtungen (T bis T ), welche in jeder Stromumlei- tungsbahn angeordnet sind, durch eine Einrichtung zum AnIe gen einer Steuerspannung in Form einer analogen Eingangsspannung an die Halbleitereinrichtungen (T₁ bis T ), und durch Einrichtungen (R₁ bis R ) zum Vorspannen jeder der Halbleitereinrichtungen (T bis T ), damit die jeweils zugeordnete Stromumleitungsbahn bei einem vorbestimmten Pegel der analogen Eingangsspannung (V. ) leitend wird, wobei der vorbestimmte Pegel für jede Bahn eindeutig ist und nacheinander von einer zu der nächsten Bahn zunimmt.

2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitereinrichtungen (T^ bis T ), die Einrichtung zum Anlegen einer analogen Eingangsspannung (V. ) an die Halbleitereinrichtungen (T. bis T )

m 1 η

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und die Einrichtungen (R bis R) zum Vorspannen jeder der Halbleitereinrichtungen (T. bis T ) so gewählt oder ange paßt sind, daß bei irgendeinem Wert der analogen Eingangsspannung nicht mehr als zwei Stromumleitungsbahnen einen nennenswerten Strom führen.

3· Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t,daß die Halbleitereinrichtungen (T bis T ), die Einrichtung zum Anlegen einer analogen Eingangsspannung (V. ) an die Halbleitereinrichtungen (T. bis T ) und die Einrichtungen (R. bis R ) zum Vorspannen jeder der Halbleitereinrichtungen (T. bis T ) so gewählt und ange paßt sind, daß bei bestimmten Werten der analogen Eingangsspannung (V. ) drei oder mehr der Stromumleitungsbahnen einen nennenswerten Strom führen.

k. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zusätzliche Strahlung emittierende Dioden (L₀^, L) in einer oder mehreren der Stromumleitungsbahnen angeordnet sind.

5. Elektrische Schaltungsanordnung, insbesondere nach An spruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzahl An Ordnungen von Strahlung emittierenden Dioden, wobei die Dioden jeder Anordnung so geschaltet sind, daß elektrischer Strom nacheinander durch sie hindurchfließt, durch eine

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Einrichtung, um die Anordnungen jeweils in Reihe mit einer einen konstanten Strom liefernden Quelle zu schalten, durch Stromumleitungsbahnen, die jeweils mit jeder Gruppe von Strahlung emittierenden Dioden verbunden sind, wobei die Gruppe durch entsprechende Dioden der Anordnungen gebildet ist, durch eine in jeder Stromumleitungsbahn angeordnete Halbleiterein richtung (T. bis T/-) , durch eine Einrichtung zum Anlegen von analogen Eingangs spannungen, deren Anzahl der Anzahl Diodenanordnungen entspricht, an die Halbleitereinrichtungen (T. bis Tg), durch Einrichtungen zum Vorspannen jeder der Halbleitereinrichtungen, damit die jeweils zugeordnete Stromumleitungsbahn bei einem vorbestimmten Pegel der analogen Eingangsspannungen leitend wird, wobei der vorbestimmte Pegel für jede Bahn eindeutig ist und nacheinander von der einen zu der nächsten Bahn zunimmt, und durch Einrichtungen, um die Diodenanordnungen wiederum von einer einen konstanten Gleichstrom liefernden Quelle aus synchron mit dem Anlegen der analogen Spannungseingänge an die Halbleitereinrichtungen (T bis T,) zu erregen.

6. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Anlegen von analogen Eingangs spannungen, eine Anzahl Eingangsanschlüsse, an welche jeweils eine der analogen Eingangsspannungen anliegt, Schalteinrichtungen, welche dazu dienen, die Anschlüsse wiederum mit einem gemeinsamen Anschluß zu verbinden, und Einrichtungen aufweisen, um den gemeinsamen Anschluß mit,

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den Halbleitereinrichtungen zu verbinden.

7. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Erregen der Anordnungen von Strahlung emittierenden Dioden eine Anzahl einen konstanten Gleichstrdm (i.,1 ig) liefernde Quellen, wobei jeweils eine Quelle für jede Anordnung vorgesehen ist, und Einrichtungen aufweisen« um eine Verbindung zwischen jeder Quelle und der ihr zugeordneten Anordnung zu schaffen.

8. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erregen der Anordnungen von Strahlung emittierenden Dioden eine einzige, einen konstanten Gleichstrom liefernde Quelle und Einrichtungen aufweist, um eine Verbindung zwischen der Strom quelle und jeder der Anordnungen herzustellen.

9. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Vorspannen jeder Halbleitereinrichtung eine Anzahl Halbleiterelemente mit jeweils zwei Anschlüssen aufweisen, die jeweils zwischen die Halbleitereinrichtungen geschaltet sind, die den aufeinanderfolgenden Stromumleitungsbahnen zugeordnet sind.

10. Elektrische Schaltungsanordnung mit elektrischen Schaltungseinrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

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dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere äußere Schaltungen (35) vorgesehen sind, die jeweils eine Halbleitereinrichtung aufweisen, welche durch die Aufnahme von Strahlung gesteuert wird, welche von einer der Strahlung emittierenden Dioden abgegeben wird.

11. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der vorher -gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne t,daß die Strahlung emittierenden Dioden sichtbares Licht emittierende Dioden (L. bis L ) sind.

In

12. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch g ekennz ei chn e t, daß die Einrichtung^aiidurch welche die Strahlung emittierenden Dioden in Reihe mit einer einen konstanten Gleichstrom lie fernden Quelle geschaltet sind, Einrichtungen aufweisen, um den von der Quelle erhaltenen Gleichstrom zu zerhacken.

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