DE2608266C3 - Schaltungsanordnung zum Ableiten einer kontinuierlich veränderbaren Gleichspannung aus der konstanten Gleichspannung einer Gleichspannungsquelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft nach dem Oberbegriff des Anspruchs I eine Schaltungsanordnung zum Ableiten einer kontinuierlich veränderbaren Gleichspannung aus der konstanten Gleichspannung einer einseitig an einem Bezugspotential liegenden Glcispannungsquclle. wobei die konstante Gleichspannung am nichtinvertierenden Eingang eines durch direkte Verbindung seines invertierenden Eingangs mit seinem Ausgang als Spannungsfolger geschalteten Differcn/.vcrstärkcrs liegt — vgl. »electronics«, 20 Februar 1975, Seitun 101 bis 105, insbes, Fig. 2a —, unter Verwendung eines von einer in ihrem Tastverhältnis veränderlichen Impulsfolge an seiner Basis gesteuerten Schalttransistors, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwischen dem Eingang einer die veränderbare Gleichspannung ausgangsseitig abgebenden Siebschaltung und dem Bezugspotential liegt — vgl, die DE-OS 21 21 633. Am Ausgang der Siebschaltung kann somit die kontinuierlich veränderbare Gleichspannung brummfrei abgenommen werden. Diese steht in linearer Beziehung zum Tastverhältnis der Impulsfolge.

Aus der erstgenannten Literaturstelle ist es bekannt, die Referenzspannung einer Z-Diode mittels eines zugeordneten Operationsverstärkers, der im Grunde ein Differenzversträker ist, dadurch von Schwankungen des Laststromes unabhängig zu machen, daß die Z-Diode mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers und der Lastwiderstand mit dessen Ausgang verbunden ist, der auch direkt rrwt dem invertierenden Eingang verbunden ist, d. h. zwischen Z-Diode und Last liegt der als Spannungsfolger geschaltete Operationsverstärker.

Bei der aus der genannten DE-OS 21 21 633 bekannten Schaltung ist der im Oberbegriff des Anspruchs I erwähnte Schalttransistor der eine der beiden Schalttransistoren eines astabilen Multivibrators, wobei der Eingang des Siebglieds über den Kollektorwiderstand dieses Transistors an der konstanten Gleichspannung liegt. Dies hat den Nachteil, daß der

to dem Eingang des Siebglieds angebotene Innenwiderstand der Quelle für die veränderliche Impulsfolge in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Schalttransistors veränderlich ist. Im durchgeschalteten Zustand dieses Transistors ist dieser Innenwiderstand praktisch gleich null, während er im gesperrten Zustand dieses Transistors praktisch gleich dem Wert des Kollektorwiderstandcs dieses Transistors ist.

Wendete man diese Schaltung auf die Schaltung nach »electronics« derart an, daß sic mil ihren Versorgungs-Spannungsklemmen anstelle des Lasu. Verstandes der letzteren gesetzt wird, so erhielte auch in diesem Falle der Eingang der Siebschaltung bei gesperrtem Schalttransistor den Kolleklorwidcrsland dieses Transistors als Innenwiderstand angeboten. Diese Fun!;;!un ist aber für einen exakten Betrieb ungeeignet.

Würde man aber bei der Anordnung nach »ciectronics« einen Schalttransistor unmittelbar an den Ausgang des Operationsverstärkers legen, wäre der eine Extremwert der erwähnten l.aststromsehwankiingen ein Kurzschluß. Diese Grcn/.bedingung ist aber unzulässig, da sich die Eigenschaften von Operationsverstärkern in außerhalb der Kenndaten liegende Bereiche irreversibel verschieben können, wenn der Ausgang kurzgeschlossen wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so auszubilden, daß ein einwandfreier Betrieb trotz zeitweiligem Kurzschlußbelricb des Ausgangs des Differenzverstärkers möglich ist, wobei sichergestellt sein soll, daß der dem Eingang der Siebschaltung angebotene Widerstand in beiden Schaltzuständcn des .Schalltransistors nieclerohmig ist, damit die Siebschaltung eingangsseitig an einem niedrigen, relativ konstanten Gencralorwiderstand betrieben wird,

h^r. und wobei die lineare Beziehung der veränderbaren Gleichspannung zum Tastverhältnis der Impulsfolge erhalten bleiben soll. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen

Maßnahmen gelöst.

Der Nachteil der irreversiblen Kenndatenverschiebung beim bekannten Operationsverstärker ist bei der Erfindung somit dadurch vermieden, daß die Emitter der Differenzverstärkertransistoren über die gemeinsame Stromquelle an der Speisespannung liegen, durch welche Maßnahmen eine Übersteuerung des ersten Transistors wegen der strombegrenzenden Wirkung der Stromquelle verhindert wird, wenn sein Kollektor durch den Schalttransistor an den Schaltungsnullpunkt iu gelegt wird. In gleicher Weise verhindert der Widerstand im Emitterkreis des komplementären Transistors dessen Übersteuerung.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Figur der Zeichnung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, näher erläutert. Als konstante Gleichspannungsquelle dient die Z-Diode 1, die über den Widerstand 2 an der Spannung 3 liegt. Als Z-Diodc kann auch, wie eingangs bereits erwähnt, eine teinpei uiurkompensiene Z-Diode verwendet werden. Als konstante Gleiutispannungsquelle können jedoch auch andere, eine konstante Spannung abgebenden Bauelemente, wie z. B. Trockenbatterien, Kleinakkus, Glimmstabilisatoren etc., verwendet werden. In der Figur wird die konstante Gleichspannung LJ am Verbindungspunkt von Z-Diode 1 und Widerstand 2 abgenommen.

Der Differenzverstärker 4 weist die beiden vcrstär- so kenden Transistoren 6, 7 auf, deren Emitter über den Widerstand 8 als gemeinsame Stromquelle an der Spannung 3 liegen. Die zwischen den Emittern und dem Widerstand 8 in Flußrichiung des Emitterstroms gepolten Dioden 9, 10 können bei kleinen Werten der )i konstanten Gleichspannung t/entfallen.

Als Arbeitswiderstand des Differenzverstärkers 4 dient der mit seiner Kollcktor-Emilter-Strecke im Kollektorkrcis des Transistors 7 angeordnete komplementäre Transistor II, dessen Basis am Kollektor des Transistors 6 und dessen Emitter über den Widerstand 12 an Bezugspotential liegt. Der Kollektor des Transistors 6 liegt über den Widerstand 13 ebenfalls an Bezugspotential. Der Ausgang des Differenzverslärkers 4 ist der Kollektor des Transistors 7, so daß die Basis des Transistors 7 der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 4 ist.

Der nichlinvertierende Eingang, also die Basis des Transistors 6, liegt an der konstanten Gleichspannung U. während der invertierende Eingang, also die Basis so des Transistors 7, mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 4, also dem Kollektor des Transistors 7, direkt verbunden ist. Am Ausgang ist die im Ausführungsbeispiel der Figur aus drei /?C-Gliedern bestehende Siebschaltung 14 angeschlossen, an deren Ausgangs- ss klemme 15 die wie mit einem Potentiometer veränderbare Gleichspannung abnehmbar ist.

Der Differenzverstärker 4 einschließlich des komplementären Transistors 11 und der Widerstände 12, 13 stellt einen an sich bekannten Differenzverstärker mit negativem Arbeitswidarstand dar (vgl. U.Tietze, CH, Schenk »Halbleiter-Schaltungstechnik«, 2, Auflage, 1971, Seiten 154 und 155). Durch seine Verwendung anstelle eines Differenzverstärkers mit zwei ohmschen Kollektorwiderständen ergibt sich der Vorteil, daß der im Transistor 7 fließende Kollektor-Emitter-Strom im wesentlichen konstant ist, obwohl die Aufladung der in Siebschaltung 14 enthaltenen Kapazitäten nach der Exponentialfunktion erfolgt, so daß das Temperaturverhalten günstig beeinflußt wird.

Am Ausgang des Differenzverstärkers 4 und somit auch am Eingang der Siebschaltung 14 ist der Kollektor des Schalttransislors 5 angeschlossen, der mit seinem Emitter am Bezugspotential liegt, das im Ausführungsbeispiel der Figur mit dem Schaltungsnullpunkt identisch ist. Der Schalttransistor 5 verbindet somit über seinen gesteuerten Strompfad den Ausgang des Differenzvers'ärkers 4 mit dem Bezugspotential. Der Basis des Schalttransistors 5 ist über dl·.· Klemme 16 die in ihrem Tastverhältnis veränderliche Impulsfolge zugeführt. Die im Basiskreis angeordnete Widerstands-Kondensator-Kombination 17 dient zur Verbesserung des Schaltverhaltens des Schalttransistors bei groben Flankensteilheiten der veränderlichen Impulsfolge. Als Schalttransistor 5 können sowohl bipolare als auch Feldeffekttransistoren verwendet werden, wobei insbesondere für der. Fall hoher Impulsfrequenzen und Flankensteilheiten der veränderlichen Impulsfolge schnelle bipolare HF-Transistoren oder Schalttransistoren bzw. schnelle Feldeffekttransistoren eingesetzt werden können.

Bei einer Abwandlung der Schaltung nach der Figur kann der Transistor 7 durch eine Diode ersetzt werden, deren Flußrichtung dann mit der der Diode 10 übereinstimmt.

Besonders optimale Verhältnisse ergeben sich, wenn der Ruhestrom in derjenigen Differenzverstärkerhä'fte, die die Transistoren 7, 11 enthält, also in der zum invertierenden Eingang gehörenden Verstärkerhälfte, einen, vorzugsweise um den Faktor 5, größeren Ruhestrom führt als die andere Verstärkerhälfte, also die zum nichtinvertierenden Eingang gehörende Verstärkerhälftc.

Obwohl im Ausfühmngsbcispiel der Figur für die Differenzverstärkertransistoren pnp-Transistoren und für den den negativen Arbeitswiderstand bedingenden Transistor U sowie für den Schalttransistor 5 pnp-Transistoren angegeben sind, kann auch die andere Leitungsart der Transistoren vorgesehen werden, wobei dann auch die Polarität der den Differenzverstärker speisenden Spannungsqucllc umzupolen ist.

Die Er^findung kann vorteilhaft in mit Kapazitätsdioden bestückten Rundfunk- und Fernsehempfängern zur Erzeugung der veränderbaren Abstimmspannung der Kapazitätsdioden verwendet werden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Ableiten einer kontinuierlichen veränderbaren Gleichspannung aus der konstanten Gleichspannung einer einseitig an einem Bezugspotential liegenden Gieichspannungsquelle, wobei die konstante Gleichspannung am nichtinvertierenden Eingang eines durch direkte Verbindung seines invertierenden Eingangs mit seinem Ausgang als Spannungsfolger geschalteten Differenzverstärkers liegt, unter Verwendung eines von einer in ihrem Tastverhältnis veränderlichen Impulsfolge an seiner Basis gesteuerten Schalttransistors, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwischen dem Eingang einer die veränderbare Gleichspannung ausgangsseitig abgebenden Siebschaltung und dem Bezugspotential liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzversträker (4) zwei verstärkende, mit ihren Emittern über eine gemeinsame Stromquelle (8) an der Speisespannung \3) liegende Traruistoren (6, 7) aufweist, von denen der zum invertierender. Eingang gehörende erste Transistor (7) mit seinem Kollektor einerseits am Eingang der Siebschaltung (14) und andererseits über die Serienschaltung aus der Emitter-Kollektor-Strecke eines zu den verstärkenden Transistoren (6, 7) komplementären dritten Transistors (II) und aus einem Widerstand (12) am Bczugspoieniial angeschlossen ist und von denen der zum nichtinvertierenden Eingang gehörende /.weile Transistor (6) mit seinem Kollektor einerseits an der Basis des komplementären Transistors (U) und andererseits über einen weiteren Widerstand (13) am Bezugspotential liegt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Emiu.-rkreis des ersten und des zweiten Transistors (6, 7) je eine in Flußrichtung des Emitterstroms gepoltc Diode (9, 10) angeordnet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der den komplementären Transistor (11) enthaltenden Differenzverstärkerhälfte fließende Ruhestrom, vorzugsweise um den Faktor 5, größer ist als der in der anderen Differenzverstärkerhälfte fließende Ruhestrom.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß der zum inverlierenden Eingang gehörende erste Transistor (7) durch eine Diode ersetzt ist.

5. Verwendung der Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Erzeugung der veränderbaren Abstimmspannung in kapazitätsdiodenbestücklen Rundfunk- und Fernsehempfängern.