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Integrierter Treiberbaustein mit bipolaren Transistoren
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Die Erfindung betrifft die Stromversorgung der Ausgangstufe eines
integrierten Bausteins, und zwar mit einer Ausgang stufe aus bipolaren Transistoren.
Es handelt sich also um einen integrierten Treiberbaustein mit bipolaren Transistoren.
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Der Baustein dient insbesondere zur Steuerung von Relais, z.B. polarisierter,
etwa bipolarer Fernsprechrelais, die eine gut definierte Ansprechschwelle aufweisen.
Der BausteIn eignet sich jedoch auch zur Steuerung nichtpolarisierter Relais oder
zur Steuerung sonstiger Einrichtungen, welche mit energiereichen Impulsen einer
oder beider Polaritäten gesteuert werden müssen, deren Amplitude möglichst unabhängig
von der Spannung der Gleichstromversorgung sein soll.
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Integrierte Treiberbausteine mit bipolaren Transistoren sind in großer
Zahl bekannt. Zum Beispiel in der US-PS 3,435,295 und in der DT-OS 2 322 679, Fig.
1 bis 4, sind solche integrierten Treiberbausteine mit bipolaren Transistoren gezeigt,
die zur Steuerung von Relais dienen.
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Tri-State-Ausgänge, also Ausgänge mit zwei verschiedenen niederohmigen
und einem sehr hochohmigen Zustand, sind häufig angewendet, vgl. z.B. Motcrola,
Mc MOS-Handbook, Okt. 1973, Seite 6.20/6.21, Durch Blomeyer-Bartenstein, Mikroprozessor
und Mikro-Computer, Siemens, S. 29, Bild 7c, ist bereits ein integrierter Treiberbaustein
mit bipolaren Transistoren bekannt, der einen Bus-angsgegentaktverstärker mit zwei
in Reihe liegenden, getrennt steuerbaren Gegentakttransistoren zeigt wobei dieser
Ausgangsgegentaktverstärker einen Tri-State-Ausgangs aufweist. Im
hochohmigen
Zustand des Ausgangs sind beide Gegentaktt-ransistoren nichtleitend, in den beiden
niederohmigen Zuständen ist jeweils der eine oder der andere der beiden Gegentakttransistoren
leitend. Dieser Treiberbaustein dient insbesondere zur Steuerung weiterer TrnL5chaltungen
über Bus-Leitungen.
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Integrierte Bausteine, auch der zuletzt genannte integrierte Treiberbaustein,
können normalerweise mit Gleichstromversorgungsspannungen versorgt werden, die bereits
eine relativ große Toleranz aufweisen können.
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Durch die DT-OS 2 237 559 ist e ine Konstantspannungsquelle als Versorgungsquelle
eines integrierten Bausteine bekannt.
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Die Konstantspannungsquelle enthält neben einer Reihenschaltung von
Zenerdioden noch einen Multikollektortransistor zur Versorgung dieser Xeihnschaltung.
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Durch die DT-OS 2 256 640 ist eine Konstantstromquelle zur Gleichstromversorgung
eines integrierten Bausteins mit oipolaren Transistoren bekannt. Diese Konstantstromquelle
enthält einen Multikollektortransistor, dessen Kollektoren einen konstanten Strom
liefern können. Damit dieser Strom konstant ist, liegt hier in Reihe zum Emitter
dieses Multikollektortransistors ein weiterer Transistor, dessen Widerstand seiner
Kollektor-Emitter-Strecke durch einen weiteren Regelverstärker gesteuert ist, wobei
der Regelverstärker seinerseits durch den Strom in einem der Kollektoren des Multikollektortransistors
gesteuert ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Toleranz der Gleichstromversorgungsspannungen
eines Treiberbausteins sehr stark zu vergrößern, also einen Baustein mit sog. Riesentoleranz
herzustellen, obwohl am Bausteinausgang Ausgangsströme beider Polaritäten mit relativ
engen Toleranzen auftreten sollen. Wegen dieser besonderen Aufgabe eignet sich der
erfindungsgemäß integrierte Treiberbaustein besonders zur
Steuerung
von polarisierten Fernsprechrelais, die mindestens drei verschiedene Schaltzustände,
åe nach Größe und Polarität des Ausgangsstromes, aufweisen, wobei die im System,
hier die im Fernsprechsystem, verwendeten Gleichstromversorgungsspan nungen zum
Beipiel eine Toleranz zwischen 36V und 6,8V aufweisen dürfen. Die Toleranz der Gleichstromversorgungsspannung
beträgt also ein Vielfaches der minimal notwendigen Gleichstromversorgungsspannung.
Der Tretkberbaustein mit einer solchen Riesenloteranz seiner Gleichstromversorgung
kann daher außerordentlich vielseitig in Systemen verwendet werden, welche weitgehend
beliebige Versorgungsspannungen aufweisen dürfen.
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Insbesondere sollte der erfindungsgemäße Treiberbaustein aber zusätzlich
die Steuerung unpolarisierter Relais bei besonders niedrigen Gleichstromversorgungsspannungen
des Treiberbausteine zulassen, also von Relais mit zwei Schaltzuständen, welche
durch Ausgangsströme mit einer bestimmten Mindestgröße der einen Polarität in ihren
ersten Schaltzustand und durch Ausgang sströme unterhalb einer zweiten Mindestgröße
der gleichen Polarität in den zweiten Schaltzustand gesteuert werden; um zu verhindern,
daß bei Abwesenheit von Steuersignalen Treiberbaustein-Ausgangsströme fließen, welche
die Ausgangsstufe des Treiberoausteins und das am Treiberbausteinausgang angesehlossene
Organ, insbesondere polarisierte Relais, mit einem Ruhestrom belasten, muß der Treiberbausteinausgang
auch in einen hochohmigen Zustand gesteuert werden können; es sollte daher ein Tri-State-Ausgang
vorgesehen werden.
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Die Erfindung geht aus von eInem integrierten Treiberbaustein mit
bipolaren Transistoren, mit einem Ausgangsgegentaktverstärker, der durch zwei in
R he liegende, getrennt steuerbare Gegentakttransistoren gebildet wird, wobei der
Ausgangsgegentaktverstärker einen Tri-State-Ausgang aufweist. Der erfindungsgemäße
Treiberbaustein ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Gegentakttransistoren
über eine nur dann stromliefernd geschaltete onstantstromquelle angesteuert wird,
wenn der betreffende Gegentakttransistor in seinen leitenden.
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Zustand gesteuert werden soll. An sich kann für jeden Gegentakttransistor
eine ihm eigene solche Konstantstromquelle angebracht werden. Beide Gegentakttransistoren
können aber auch durch eine beiden gemeinsame Konstantstromquelle, z.B.
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durch einen einzigen Multikollektor-Transistor gesteuert werden, dessen
erster Kollektor den Basisstron für den ersten Gegentakttransistor und dessen zweiter
Kollektor den Basis strom des zweiten Gegentakttransistors liefert, wobei Schalter,
z.B. Transistorschalter, einmal den kcnstanten Strom dem ersten, später dem zweiten
Gegentakttransistor zuführen. Solche Schalter sind insbesondere zwischen die Konstantstromquelle
und die Steuerelektroden der Gegentakttransistoren einzufügen.-Die Erfindung und
Weiterbildungen davon werden anhand der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiele
näher erläutert, wobei Fig. 1 das Prinzip eines Ausfuhrungsbeispieles und Fig. 2
und 3 detaillierte Ausführungsbeispiele für das in Fig. 1 gezeigte Prinzip zeigen.
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Das in Fig. 1 gezeigte Prinzipschattbild zeigt den Signaleingang I
für das Polaritätssteuersignal, das die Polarität des Stromes am Treiberbausteinausgang
Q steuert. Außerdem ist der Enablesignaleingang iN gezeigt, über wel chen der Treiberbausteinausgang
Q wahlweise in seinen hochohmigen (EN = B) oderin einen niederohmigen Zustand (EN
= H) gesteuert werden kann.
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Das am Treiberbausteinausgang Q angeschlossene, hier polarisierte
Relais RE wird also im niederohmigen Zustand des Ausgangs Q von Strömen der einen
oder der entgegengesetzten Polarität durchflossen, je nachdem, ob das Polaritätssteuersignal
I jeweils L oder H ist. Das Relais RE wird jedoch von keinem Strom durohflossen,
wenn der Treiberbausteinausgang Q hochohmig ist, wenn also am Enablesignaleingang
EN kein Enablesignal, also EN = L, anliegt. .r
Bei dem in Fig.
1 gezeigten Tre4 berbustein ist also ein Ausgangsgegentaktverstärker mit zwei in
Reihe liegenden, getrennt steuerbaren, bipolaren Gegentakttransistoren angebracht,
dessen Ausgang Q einen Tri-State-Ausgang bildet.
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Je nachdem, ob 1. beide Gegentakttransistoren A1/A2 in ihrem sperrenden
Zustanc sind'oder ob 2. der eine oder 3. der andere dieser beiden Gegentakttransistoren,
also Al oder A2, in seinem leitenden Zustand ist wfließt durch das polarisierte
Relais RE 1. kein Strom'oder ein Strom 2. der einen oder 3. anderen Polarität.
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Der durch das Relais RE fließende Ausgangsstrom der ersten Polarität
fließt also über den Gleichstromversorgungsanschluß US1, über den Gegentakttransistor
A2, über den ausgang Q und über das Relais RE zum Anschluß UM. Der Ausgangsstrom
entgegengesetzter Polarität fließt hingegen zum Gleic'istromversorgungsanschluß
US2 über den Gegentakttransistor Al, über den Ausgang Q und über das Relais RE vom
Anschluß UM her.
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Wie in Fig. 1 gezeigt ist, können die Potentiale an US1, z.B.
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+15V,-und am Anschluß US2, z.B. -15V, betragen. Es zeigte sich jedoch,
wie später noch beschrieben wird, daß diese Potentiale auch ganz erheblich, z.B.
jeweils um den Faktor 2, nach unten abweichen können, obwohl die Ausgangsströme
durch das Organ RE nahezu konstante Amplitude haben - daß also Riesentoleranzen
für die Gleichstromversorgung zugelaseen sind.
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Jeder der beiden Gegentakttransistoren A1, A2 wird bei diesem Beispiel
über eine ihm eigene Konstantstromquelle S1, S2 gesteuert. Die jeweils individuell
zugeordnete Konstantstromquelle S1, S2 wird ihrerseits dann in ihren stromliefernden
Zustand geschaltet, wenn der betreffende zugeordnete, von ihr angesteuerte Gegentakttransis'tor
Al bzw. A2 in seinen leitenden Zustand gesteuert werden soll. Solange der zugeordnete
Gegentakttransistor
A7, A2 jedoch in seinen nichtleitenden Zustand gesteuert werden soll, ist auch die
betreffende Konstantstromquelle S1 bzw. S2 jeweils nicht in denjenigen Zustand geschaltet,
in dem diese Konstantstronquelle einen Strom zur Steuerung des zugeordneten Ausgangstransistors
Al bzw. A2 in dessen leitenden Zustand liefert.
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Dadurch, daß die beiden Gegentakttransistoren Al, A2 getrennt ansteuerbar
sind, also unabhängig voneinander wahlweise in ihren leitenden oder in ihren nichtleitenden
Zustand steuerbar sind, bildet der Treiberbausteinausgang Q einen Tri-State-Ausgang.
Dadurch, daß beide getrennt steuerbaren Gegentakttransistoren Ai, A2 nur mit stabilisierten,
also von der Gle' ahstromversorgung weitgehend unabhängigen Strömen über jeweils
individuell ihnen zugeordnete, also eigene Konstantstromquellen S1, S2 angesteuert
werden, kann die Versorgungsspannung an den Anschlüssen US1, US2 nicht nur Riesentoleranzen
aufweisen, sondern es kann zusätzlich jede der beiden Konstantvstromquellen S1,
S2 selbst wahlweise in ihren Strom liefernden und In ihren keinen Strom liefernden
Zustand geschaltet werden, ohne zusätzliche Schalter zwischen diesen Konstantstromquellen
und ihren zugeordneten Gegentakttransistoren anbringen zu müssen. Wegen der Riesentoleranz
kann ein stabilisierter, vorbestimmter Strom der Konstantstromquellen S1, S2 praktisch
unabhängig von der jeweiligen Größe der Gleichstromversorgungs spannung die bipolaren
Gegentakttransistoren Al, A2 nur in solche leitende Zustände steuern, in denen der
Kollektorstrom bzw. Emitterstrom dieser Gegentakttransistoren Al, A2 einen -über
den Verstärkungsfaktor dieser Ausgangstransistoren gut definierten, vom stabilisierten
Strom der Konstantstromquellen S1, S2 abhängigengAusgangsstromg an den Treiberbausteinausgang
Q angeschlossenen Organ, hier ein bipolarisiertes Relais RE, liefert. Dies ist insbesondere
dann der Fall, wenn die Gegentakttransistoren jeweils in ihren gesättigten Zustand
gesteuert werden, falls sie leitend sein sollen. Gesättigte Transistoren werden
nämlich von Kollektorströmen durchflossen, die fast
unabhängig
von der Kollektor-Emitter-Spannung dieses Transistors sind.
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Die Erfindung nutzt also aus, daß unabhängig voneinander steuerbare,
bipolare Gegentakttransistoren Al, A2 durch Steuerung an ihren Basen mit von Konstantstromquellen
S1, S2 gelieferten Strömen in leitende Zustände steuerbar sind, in denen diese Gegentakttransistoren
weitgehend unabhängig von den Gleichstromversorgungsspannungen US1, US2 nur Ausgangsströme
mit entsprechend engen Toleranzen durch das am Treiberbausteinausgang Q angeschlossene
Organ RE liefern.
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In Fig. 1 ist zusätzlich eine Verknüpfungsschaltung.V gezeigt, welche
die bereits genanten Eingänge I und EN, sowie zwei Ausgänge aufweist. Der erste
Ausgang schaltet bei diesem Beispiel die Konstantstromquelle S1. Der zweite Ausgang
shltet die Konstantstromouelle S2. Der Aufbau der Verknüpfungs schaltungV gewährleistet,
daß der Treiberbausteinausgang Q, also der dort angebrachte Tri-State-Ausgang, in
seine drei verschiedenen Zustände mit Hilfe von dem Treiberbaustein zugeführten
Steuersignalen, hier I und EN, gesteuert werden kann.
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Zur weIteren Vergrößerung der Riesentoleranz für die Gleichstromversorgungsspanr,ungen
kann, wie in Fig. 1 angedeutet ist, vorgesehen sein, daß auch die Verknüpfungsschaltung
V selbst über einetspannungsstabilisierende und/oder stromstabilisierendeszusätzliche
stabilisierende Einheit S3 mit Gleichstrom versorgt wird. Dadurch kann nämlich jede
der Konstantstromquellen S1, S2 mit besonders stabilisierten Signalen über die Ausgänge
der Verknüpfungsschaltung V geschaltet werden1 so daß die Ausgänge der Konstantstromquellen
S1, S2 ihrerseits ganz besonders stark stabilisierte ströme zur Ansteuerung der
Gegentakttransistoren Al, A2 liefern.
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Grundsätzlich könnte der Ausgang Q des Treiberbausteins auch
dadurch
einen Tri-State-Ausgang darstellen, daß dort ein weiterer Schalter bzw. Transistor,
z.B. zwischen das am Ausgang Q angeschlossene Organ RE und dem Verbindungspunkt
zwischen den Gegentakttransistoren A1, A2, eingefügt wird.
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Dieser eingefügte Schalter könnte z.B. direkt von dem Enablesignal
EN gesteuert werden. In diesem Falle könnte eine Verknüpfungsschaltung V mit eigenem
Enablesignaleingang EN entfallen.
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Die Einfügung eines solchen Schalters kann vermieden werden, wenn
eine von einem Enablesignal EN gesteuerte Verknüpfungsschaltung V vorgesehen ist,
die direkt die Verbindung zwischen den Konstantstromquellen und den Gegentakttransistoren
oder die direkt die Konstantstrcmquellen schalten, so daß keiner der beiden Gegentakttransistoren
in seinen leitenden Zustand gesteuert wird und damit der Tri-State-Ausgang Q hochohmig
wird, solange kein Enablesignal EN am Treiberbaustein anliegt.
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Dadurch, daß zwischen die Verknüpfungsschaltung und den Steuerleitungen
der Gegentakttransistoren die von der Verknüpfungsschaltung gesteuerten Konstantstromquellen
S1, S2 eingefügt sind, werden die Gegentakttransistoren unmittelbar von den Konstantstromquellen
und nur mittelbar von der Verknüpfungsschaltung gesteuert, wodurch die den Basen
der Gegentakttransistoren A1, A2 zugeführten stabilisierten Steuerströme noch besser
stabilisiert sind, als wenn die Verknüpfungsschaltung direkt auf die Verbindung
zwischen den Konstantstromquellen S1, S2 einerseits und den zugeordneten Gegentakttransistoren
Al, A2 wirken würden.
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Dadurch, daß die Verknüpfungsschaltung zwei getrennte Eingänge aufweist,
die, wie in Fig. 1 gezeigt, mit dem Ausgangsstrompolaritätssignal I und dem Enablesignal
EN beliefert werden, und zwei getrennte Ausgänge aufweist, die getrennt mittelbar
oder unmittelbar die Gegentakttransistoren steuern,
kann auf einfache
Weise mit den binären Signalen I und EN die getrennte Steuerung der beiden Gegentakttransistoren
und damit die erwünschte, wahlweise Steuerung des Zustandes des Tri-State-Ausganges
Q erreicht werden. Diese Verknüpfungsschaltung ist bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel
also zwlschen die Signaleingänge I und EN des Treiberbausteins einerseits und den
beiden Gegentakttransistoren und deren Kontantstromquellen S1, 52 andererseits eingefügt.
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Wie bereits erwähnt, kann vorgesehen sein, daß die Konstantstromquellen
S1, S2 hochstabilisierte schaltende Ströme zugeführt erhalten, indem die Verknüpfungsschaltung
eine weitere konstante Quelle aufweist, z.B. eine weitere Konstantstromquelle, die
diese schaltenden Ströme der Ausgänge der Verknüpfungsschaltung stabilisiert. Hierdurch
wird eine besonders große Unempfindlichkeit des Treiberbausteins gegenüber Veränderungen
der Gleichstromversorgungsspannungen US1, US2 erreicht, obwohl die an das Organ
RE gelieferten Ausgangs--ströme enge Toleranzen aufweisen.
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Man kann die geschalteten Konstantstromquellen S1, S2 und/ oder die
weitere konstante Quelle 53 jeweils durch Multikollektortransistoren bilden, wobei
zumindest der Basis von geschalteten Konstantstromquellen, hier S1* 52, jeweils
ein abhängig von dem Ausgangsstrompolaritätensigrlal I gesteuerter, stabilisierter
Gleichstrom zugeführt wird. Die Kollektoren liefern dann die stabilisierten Ströme.
Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 2 gezeigt. t. Die Multikollekfortransistoren S1,
S2, hier gebildet durch integrierte, laterale pnp-Trasistoren ?9, T10, T11
und
T12 T13 T?4, stellen jeweils die Konstantstromquellen S2 und S1 dar. Die Strecke
zwischen dem kollektor und der Basis der Teile T11 und 212 beider Multikollektortransistoren
sind überbrückt, so daß die in der VerknüpfungsSchaltung V enthaltenen, die Konstantstromquellen
schaltenden Transistoren T15, T16 jeweils unmittelbar die schaltendetStröme in die
Basis der Multikollektortransistoren S1, S2 einspeisen. Die Emitter beider Multikollektortransistoren
sind jeweils uStereinander verbunden und liegen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
auf dem Potential US1. Die Transistoren T15, T16 steuern also die1Kollektorströme
der beiden Kollektoren jedes der Transistoren S1, S2, wobei jeweils der erste Kollektor,
vgl. T10 und T13, den stabilisierten Gleichstrom an seinen zugeordneten Gegentakttransistoren
A2, Al bzw. T20, T23 liefert. Ein Vorteil eines Multikollektortransistors gegenüber
mehreren einzelnen, voneinander getrennten Transistoren als Konstantstromquelle
mit mehreren Ausgängen besteht darin, daß wegen verminderter Herstellungstoleranzen
die von den verschiedenen Ausgängen des Multikollektors gelieferten stabilisierten
Ströme unter sich relativ leicht nahezu gleich groß gemacht werden können, also
daß dann die Stabilisierung besonders groß ist. Die Gegentakttransistoren selbst
sind hier übrigens jeweils als Darlingtonverstärker T19/220, T22/T23 mittels npn-Transistoren
aufgebaut, damit die von den Kollektoren der !.4ultikollektortransistoren S1, 52
zu liefernden stabilisierten Ströme niedrig sein können.
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Der erste Kollektor der Multikollektortransistoren S1, S2 kann jeweils
mit dem Steueranschluß der zugeordneten Gegentakttransistoren T20, T23, bzw. T19,
T22 verbunden werden. Der zweite Kollektor dieser Multikollektortransistoren kann
jeweils mit dem Steueranschluß eines Blockierschalters K2, K1 verbunden werden,
der jeweils nicht den zugeordneten Gegentakttransistor, sondern dm anderen Gegentakttransistor
kontrolliert, nämlich freigibt oder blockiert. Diese Blockierschalter sollen, während
der Umsteuerung des von ihm kontrollierten Gegentakttransistors von dem leitenden
in den nichtleitenden Zustand,
ein zusätzliches Sperrpotential
diesem kontrollierten Gegentakttransistor zuführen, damit die Umsteuerung beschleunigt
wird.
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Diese Blockierschalter Kl, K2 sind auch in Fig. 1 angedeutet.
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Der Blockierschalter K1, K2 ist bei dem in Fig.2 gezeigten Beispiel
also so angebracht, daß er selbst leitend ist, wenn der kontrollierte Gegentakttransistor
in den nichtleitenden Zustand zu steuern ist, und umgekehrt. Da ein bipolarer, vor
allem ein gesättigter bipolarer Transistor relativ schnell in seinen leitenden Zustand,
aber nur relativ langsam aus dem leitenden in den nichtleitenden Zustand gesteuert
werden kann, wird der so geschaltete Blockierschalter K1, K2 besondersrasch den
kontrollierten Gegentakttransistor T23/20 in dessen nichtleitenden Zustand steuern,
weil der Blockierschalter K1, K2 bzw. T24/T21 selbst besonders rasch hierbei in
den leitenden Zustand gesteuert wird und also besonders rasch die Überschwembeseitigt
mung der/Basis des Gegentakttransistors mit Ladungen und damit besonders rasch ein
Sperrpotential an die Steuerelektrode des kontrollierten Gegentakttransistors liefert.
Zusätzlich wird dadurch erreicht, daß beim Umschalten niemals beide Gegentakttransistoren
T20/T23 gleichzeitig leitend sind, wodurch sie zerstört werden können.
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Die Verknüpfungsschaltung wird bei dem in Fig.2 und 3 gezeigten Beispiel
im wesentlichen durch einen Differenzverstärker gebildet, der seinerseits einen
relativ konstanten Strom an die Basen der Multikollektortransistoren S1, S2 liefern
kann. Dies ist besonders leicht dann möglich, falls der im Kollektorzweig des Differenzverstärkers
angebrachte Transistor T18 in den Sättigungszustand gesteuert wird und der Widerstand
R6 hochohmig ist, also z.B. ca. 15kOhm beträgt und wenn die dem Differenzverstrker
zugeführte Vergleichsspannung, vgl. D7, ein konstantes Bezugspotential für den Transistor
T16 des Differenzverstärkers
darstellt - die oben bereits angegebene
weitere konstante Quelle S3 ermöglicht dem Differenzverstärker T15/W'16, besonders
gut stabilisierte schaltende Ströme an die Basen der Multikollektortransistoren
bzw. Stromkonstantquellen S1, 52 abzugeben.
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Insbesondere das in Fig.3 gezeigte Schaltungsbeispiel bewährte sich
für die Herstellung eines integrierten Treiberbausteins.
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Die Pig.2 und 3 unterscheiden sich dadurch, daß in Fig.3 bei den Gegentakttransistoren
Al, A2, bei den Blockierschaltern K1, K2 und bei den Konstantstromquellen S1, S2
zusätzliche Widerstände R7 bis R14 eingefügt wurden, welche eine noch; bessere Stabilisierung
der Kennlinien der betreffenden Transistoren und vor allem eine raschere Steuerung
der betreffenden Transistoren in den gesperrten Zustand gestatten.
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Die weitere konstante Quelle 53 ist bei dem in Fig.3 gezeigten Beispiel
ebenfalls durch einen Multikollektortransistor gebildet, der von einer Vergleichsspannungsquelle
RV gesteuert ist.
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An der Zenerdiode D3 entsteht nämlich eine erste Wergleichsspannung,
welche die Spannung über dem Spannungsteiler P2/R3 stabilisiert. Daher ist das den
Transistor T2 steuernde Potential bzw. dessen Steuerstrom stabilisiert, so daß dieser
Transistor T2 einen hochstabilisierten Strom der Basis des Multikollektortransistors
S3 einprägt. Zwei Kollektoren des die weitere konstante Quelle bildenden ultikollektortransistors
83 sind mit den Steuerelektroden des Dlfferenzvestärkers T15/T16 verbunden, so daß
diese Steuerelektroden mit stabilisierten Strömen betrieben werden. Außerdem sind
Kollektoren des ultikollektortransistors S3 mit den Steuerelektroden von Transistoren
T17, T18 verbunden, welche den Zustand des Transistors T18 abhängig vom Enablesignal
EN steuern und zusätzlich stabilisieren, so daß der Transistor T18 zwei stabilisierte,
durch das Enablesignal EN definierte Zustände aufnehmen kann, nämlich einen
gut
definierten ges ättigten und einen nichtleitenden Zustand.
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Die Verknüpfungsschaltung V enthält hier zur Förderung der Stabilisierung
also zusätzlich den Transistor T1 als Vorverstärker sowie die dem gleichen Zweck
dienende Zenerdiode D4.
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Die Diode D5 leitet bei I = H den Konstantstrom des To über D7 zum
Masseanschluß E des Treiberbausteins ab. Die Diode D5 begrenzt also den Spannungsanstieg
an der Basis von T15 und verhindert die Sättigung von T15 und eren eventuell möglichen
Basis-Emitter-Durchbruch von T16. Die Diode D5 bewirkt also bei I = H ein konstantes
Potential an der Basis von T15 und somit einen konstanten Einprägestrom an die Basis
des Multikollektortransistors S3.
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Es hat sich erwiesen, daß das in Fig.3 gezeigte Beispiel wegen der
durch die Stabilisierungen erreichten Riesentoleranz sogar mit 36 V zwischen US1
und US2 betrieben werden kann, nämlich mit + 18 V an US1 und - 18 V an US2. Dieses
gleiche Beispiel kann jedoch auch mit 13,6 V zwischen U81 und US2 betrieben werden,
nämlich mit nur 6,8 V an U81 und mit -6,8 V an US2, ohne den Ausgabgsstrom durch
das Organ RE wesentlich zu beeinflussen.
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Dadurch, daß die Gegentakttransistoren Al, Q2 durch Dioden D9, D8
gegenüber Spannungen geschützt werden, können auch Relais als Organe RE an den Ausgang
Q des Treiberbausteins angeschlossen werden. Es werden nämlich beim Abschalten des
Relais am Ausgang Q auftretende hohe Spannungsspitzen von den Gegentakttransistoren
Al, .42 ferngehalten.
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Der in Fig.3 gezeigte Treiberbaustein kann wegen der erreichten Riesentoleranz
sogar noch mit Gleichstromversorgungsspannungen bis herab zu 6,8 V störungsfrei
betrieben werden
und den vorbestimmten, eng tolerierten Gleichstrom
am Ausgang Q an das Organ RE liefern, falls das Organ RE nur mit Ausgangsströmen
der einen Polarität, also nicht mit Ausgangsströmen beider Polaritäten zu steuern
ist. Das Organ RE kann dann also z.B. ein unpolarisiertes Relais sein. In diesem
Falle kann namlich der Erdungsanschluß E mit dem Anschluß US2 kurzgeschlossen werden.
Palls dann kein Enablesignal EN vorliegt, ist der Ausgang Q in seinen hochohmig
Zustand, weil T18 nichtleitend und also auch die Multikollektortransistoren S1,
S2 nichtleitend sind, so daß sowohl der Gegentakttransistor A2 als auch der Gegentakttransistor
Al nichtleitend sind.
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Falls -hingegen ein Enable-Signal EN anliegt, ist abhängig vom Ausgangsstrompolaritätssignal
I entweder T16 oder TIS und damit entweder S1 oder 52 leitend, so daß entweder Al
oder A2 leitend ist. Falls der Gegentakttransistor Al leitend ist, fließt praktisch
kein Ausgangsstrom durch das an den Ausgang Q angeschlossene Organ RE, falls am
Anschluß UM Erdpotential liegt. Falls aber der Gegentakttransistor A2 leitend ist,
fließt ein Ausgangsstrom durch das Organ RE, und zwar mit enger, vorgegebener Toleranz,
sogar dann, falls die Spannung zwischen den Anschlüssen UM und US1 und zwischen
E und US1 jeweils nur noch 6,8 V beträgt - entsprechend der etwa ähnlich großen
Zenerspannung der Zenerdiode D7 in der Verknüpfungsschaltung V. Bei dieser unpolarisierte
Betriebsweise kann jedoch die Spannung jeweils zwischen WE und US1 und zwischen
E und US1 ohne Störung des Betriebs auch stark erhöht werden, z.B. auf 30 V. Auch
bei dieser Betriebsweise ist also eine Riesentoleranz gegeben, die hier 30 V - 6,8
V = 23,2 V, also etwas das Dreieinhalbfache des Mindestwertes 6,8 V beträgt.
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Für die Integration erwies sich als günstig, ein p-Substrat mit pnp-lateraltransistoren
und npn-Iransistoren, wie in Fig.2 und 3 gezeigt, zu verwenden. Die Schutzdioden
D8/D9, die die Gegentakttransistoren gegen Abschaltspannungsspitzen von einem durch
ein Relais gebildeten Organ RE schützen sollen, sind dann ebenfalls leicht integrierbar.
Insbesondere kann dann eine besondere Schutzdiode D9 weggelassen werden, weil die
Anordnung der Gegentakttransistoren auf dem Substrat dann so ist, daß die Schutzdiode
gleichsam bereits durch eine parasitäre pn-Diode zwischen Substrat und Kollektor
des T23 gebildet wird.
L e e r s e i t e