DE3744751A1 - Output stage of an amplifier - Google Patents

Abstract

An output stage of an amplifier or the like, having at least one drive transistor (16) and an output transistor (17) following the drive transistor (16) is shown and described. The output stage of an amplifier or the like, according to the invention, always only consumes the required drive current due to the fact that the output transistor (17) is associated with an auxiliary transistor (18), an auxiliary resistor (19) and a voltage increasing element (20), and that the collector (21) of the auxiliary transistor (18) is driven directly or indirectly by the drive transistor (16), the auxiliary resistor (19) is connected, on the one hand, to the emitter (22) of the auxiliary transistor (18) and, on the other hand, to the base (23) of the output transistor (17) and the voltage increasing element (20) is connected, on the one hand, to the base (24) of the auxiliary transistor (18) and, on the other hand, to the collector (25) of the output transistor (17). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgangsstufe eines Verstärkers od. dgl., mit mindestens einem Ansteuertransistor und einem dem Ansteuertransistor nach­ geschalteten Ausgangstransistor. Verwendet wird eine solche Ausgangsstufe beispielsweise bei einem elektronischen, vorzugsweise berührungslos arbei­ tenden Schaltgerät, mit einem von außen beeinflußbaren Anwesenheitsindika­ tor, z. B. einem Oszillator, mit einem dem Anwesenheitsindikator nachgeord­ neten Schaltverstärker, mit einem von dem Anwesenheitsindikator über den Schaltverstärker steuerbaren elektronischen Schalter, z. B. einem Tran­ sistor, einem Thyristor oder einem Triac, mit einer Speiseschaltung zur Darstellung der Speisespannung für den Anwesenheitsindikator und für den Schaltverstärker.The invention relates to an output stage of an amplifier or the like, with at least one drive transistor and one after the drive transistor switched output transistor. Such an output stage is used for example with an electronic, preferably non-contact work tendency switching device, with a presence indicator that can be influenced from the outside gate, e.g. B. an oscillator with the presence indicator nachgeord neten switching amplifier, with one of the presence indicator over the Switching amplifier controllable electronic switch, e.g. B. a Tran sistor, a thyristor or a triac, with a supply circuit for Representation of the supply voltage for the presence indicator and for the Switching amplifier.

Elektronische Schaltgeräte der hier grundsätzlich in Rede stehenden Art sind kontaktlos ausgeführt und werden seit nunmehr etwa zwanzig Jahren in zunehmen­ dem Maße anstelle von elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgeräten, die kontaktbehaftet ausgeführt sind, verwendet, insbesondere in elektrischen bzw. elektronischen Meß-, Steuer- und Regelkreisen. Das gilt insbesondere für sogenannte Annäherungsschalter, d. h. für elektronische Schaltgeräte, die berührungslos arbeiten. Mit solchen Annäherungsschaltern wird indiziert, ob sich ein Beeinflussungselement, für das der entsprechende Annäherungs­ schalter sensitiv ist, dem Annäherungsschalter hinreichend weit genähert hat. Hat sich nämlich ein Beeinflussungselement, für das der entsprechende Annäherungsschalter sensitiv ist, dem Annäherungsschalter hinreichend weit genähert, so steuert der einen wesentlichen Bestandteil des Annäherungsschal­ ters bildende Anwesenheitsindikator den elektronischen Schalter um; bei ei­ nem als Schließer ausgeführten Schaltgerät wird der nichtleitende elektro­ nische Schalter nunmehr leitend, während bei einem als Öffner ausgeführten Schaltgerät der leitende elektronische Schalter nunmehr sperrt. (Mit Schalt­ geräten der in Rede stehenden Art kann auch indiziert werden, ob eine physi­ kalische Größe eines Beeinflussungsmediums, für die das Schaltgerät sensitiv ist, einen entsprechenden Wert erreicht hat.)Electronic switching devices of the type in question here are basically executed contactless and will have been increasing for about twenty years now the dimensions instead of electrical, mechanically operated switchgear are designed with contact, used, especially in electrical or electronic measuring, control and regulating circuits. This is especially true for so-called proximity switches, d. H. for electronic switchgear, that work without contact. Such proximity switches are used to indicate whether there is an influencing element for which the corresponding approximation switch is sensitive, sufficiently close to the proximity switch Has. This is because there is an influencing element for which the corresponding one Proximity switch is sensitive, the proximity switch sufficiently far approached, it controls an essential part of the proximity scarf ters the presence indicator the electronic switch; at egg The non-conductive electro African switches now conductive, while one designed as a break contact Switching device the conductive electronic switch now blocks. (With switching devices of the type in question can also be indicated whether a physi Kalic size of an influencing medium for which the switching device is sensitive has reached a corresponding value.)

Wesentlicher Bestandteil von elektronischen Schaltgeräten der zuvor beschrie­ benen Art ist also u. a. der von außen beeinflußbare Anwesenheitsindikator. Als Anwesenheitsindikator kann z. B. ein induktiv oder kapazitiv beeinfluß­ barer Oszillator vorgesehen sein; es handelt sich dann um induktive oder kapazitive Annäherungsschalter (vgl. z. B. die deutschen Offenlegungsschrif­ ten bzw. Auslegeschriften bzw. Patentschriften 19 51 137, 19 66 178, 19 66 213, 20 36 840, 21 27 956, 22 03 038, 22 03 039, 22 03 040, 22 03 906, 23 30 233, 23 31 732, 23 56 490, 26 13 423, 26 16 265, 26 16 773, 26 28 427, 27 11 877, 27 44 785, 29 43 911, 30 04 829, 30 38 692, 31 20 884, 32 09 673, 32 38 396, 33 20 975, 33 26 440, 33 27 329, 34 20 236, 34 27 498, 35 19 714, 36 05 499 und 36 38 409). Als Anwesenheitsindikator kann auch ein Fotowiderstand, eine Fotodiode oder ein Fototransistor vorgesehen sein; es handelt sich dann um optoelektronische Annäherungsschalter (vgl. z. B. die deutschen Offenlegungs­ schriften 28 24 582, 30 38 102, 33 27 328, 35 14 643, 35 18 025 und 36 05 885).An essential part of the electronic switchgear described above benen type is u. a. the presence indicator that can be influenced from outside.  As a presence indicator, e.g. B. an inductive or capacitive influence cash oscillator may be provided; then it is inductive or capacitive proximity switches (see e.g. the German disclosure document ten or interpretations or patents 19 51 137, 19 66 178, 19 66 213, 20 36 840, 21 27 956, 22 03 038, 22 03 039, 22 03 040, 22 03 906, 23 30 233, 23 31 732, 23 56 490, 26 13 423, 26 16 265, 26 16 773, 26 28 427, 27 11 877, 27 44 785, 29 43 911, 30 04 829, 30 38 692, 31 20 884, 32 09 673, 32 38 396, 33 20 975, 33 26 440, 33 27 329, 34 20 236, 34 27 498, 35 19 714, 36 05 499 and 36 38 409). A photo resistor, a Photo diode or a photo transistor can be provided; then it is about optoelectronic proximity switches (see e.g. the German disclosure publications 28 24 582, 30 38 102, 33 27 328, 35 14 643, 35 18 025 and 36 05 885).

Bei induktiven Annäherungsschaltern gilt für den Oszillator, solange ein Metallteil einen vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, K×V=1 mit K = Rückkopplungsfaktor und V = Verstärkungsfaktor des Oszillators, d. h. der Oszillator schwingt. Erreicht das entsprechende Metallteil den vorge­ schriebenen Abstand, so führt die zunehmende Bedämpfung des Oszillators zu einer Verringerung des Verstärkungsfaktors V, so daß K×V<1 wird, d. h. der Oszillator hört auf zu schwingen. Bei kapazitiven Annäherungsschaltern gilt für den Oszillator, solange ein Ansprechkörper die Kapazität zwischen einer Ansprechelektrode und einer Gegenelektrode noch nicht hinreichend ver­ größert hat, also einen vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, K×V<1, d. h. der Oszillator schwingt nicht. Erreicht der Ansprechkörper den vor­ gegebenen Abstand, so führt die steigende Kapazität zwischen der Ansprech­ elektrode und der Gegenelektrode zu einer Vergrößerung des Rückkopplungs­ faktors K, so daß K×V=1 wird, d. h. der Oszillator beginnt zu schwingen. Bei beiden Ausführungsformen - induktiver Annäherungsschalter und kapazitiver Annäherungsschalter - wird abhängig von den unterschiedlichen Zuständen des Oszillators der elektronische Schalter, z. B. ein Transistor, ein Thyristor oder ein Triac, gesteuert. In the case of inductive proximity switches, as long as a metal part has not yet reached a predetermined distance, K × V = 1 with K = feedback factor and V = gain factor of the oscillator, ie the oscillator oscillates, for the oscillator. If the corresponding metal part reaches the prescribed distance, the increasing damping of the oscillator leads to a reduction in the gain factor V , so that K × V <1, ie the oscillator stops vibrating. In the case of capacitive proximity switches, as long as a response body has not sufficiently enlarged the capacitance between a response electrode and a counter electrode, that is to say has not yet reached a predetermined distance, K × V <1, ie the oscillator does not oscillate. Reaches the response body before the given distance, the increasing capacitance between the response electrode and the counter electrode leads to an increase in the feedback factor K , so that K × V = 1, ie the oscillator begins to oscillate. In both embodiments - inductive proximity switch and capacitive proximity switch - depending on the different states of the oscillator, the electronic switch, for. B. a transistor, a thyristor or a triac controlled.

Optoelektronische Annäherungsschalter weisen einen Lichtsender und einen Lichtempfänger auf und werden auch als Lichtschranken bezeichnet. Dabei unterscheidet man zwischen einem Lichtschrankentyp, bei dem der Lichtsen­ der und der Lichtempfänger auf entgegengesetzten Seiten einer Überwachungs­ strecke angeordnet sind, und einem Lichtschrankentyp, bei dem der Lichtsen­ der und der Lichtempfänger am gleichen Ende einer Überwachungsstrecke ange­ ordnet sind, während ein am anderen Ende der Überwachungsstrecke angeordneter Reflektor den vom Lichtsender ausgehenden Lichtstrahl zum Lichtempfänger zurückreflektiert. In beiden Fällen spricht der Anwesenheitsindikator an, wenn der normalerweise vom Lichtsender zum Lichtempfänger gelangende Licht­ strahl durch ein in die Überwachungsstrecke gelangtes Beeinflussungselement unterbrochen wird. Es gibt jedoch auch Lichtschranken des zuletzt beschrie­ benen Lichtschrankentyps, bei dem der vom Lichtsender kommende Lichtstrahl nur durch ein entsprechendes Beeinflussungselement zum Lichtempfänger zurück­ reflektiert wird.Optoelectronic proximity switches have one light transmitter and one Light receivers on and are also called light barriers. Here a distinction is made between a type of light barrier in which the light sensor the and the light receiver on opposite sides of a surveillance line are arranged, and a type of light barrier in which the light sensor the and the light receiver at the same end of a surveillance route are arranged, while one located at the other end of the monitoring path Reflector the light beam coming from the light transmitter to the light receiver reflected back. In both cases, the presence indicator responds if the light normally coming from the light transmitter to the light receiver beam through an influencing element that has entered the monitoring section is interrupted. However, there are also light barriers of the last described level of the light barrier, in which the light beam coming from the light transmitter only back to the light receiver by a corresponding influencing element is reflected.

Elektronische, berührungslos arbeitende Schaltgeräte sind anfangs mit einer Reihe von Problemen behaftet gewesen, - gemessen an elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgeräten -, nämlich u. a. mit den Problemen "Darstellung einer Speisespannung für den Anwesenheitsindikator und den Schaltverstärker", "Ausbildung des Anwesenheitsindikators", "Kurzschlußfestigkeit" und "Ein­ schaltimpulsverhinderung". Mit diesen Problemen und deren Lösungen (und mit anderen bei elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgeräten relevan­ ten Problemen und deren Lösungen) befassen sich z. B. die deutschen Offen­ legungsschriften bzw. Auslegeschriften bzw. Patentschriften (19 51 137, 19 66 178, 19 66 213, 20 36 840, 21 27 956, 22 03 039, 22 03 040, 22 03 906, 23 30 233, 23 31 732, 23 56 490, 26 13 423, 26 16 265, 26 16 773, 26 28 427, 27 11 877, 27 44 785, 29 43 911, 30 04 829, 30 38 102, 30 38 141, 30 38 692, 31 20 884, 32 05 737, 32 09 673, 32 14 836, 32 38 396, 33 20 975, 33 26 440, 33 27 328, 33 27 329, 34 20 236, 34 27 498, 35 19 714, 35 29 827, 36 05 499, 36 05 885 und 36 38 409). Electronic, contactless switching devices are initially with one A number of problems have been encountered - measured by electrical, mechanical actuated switching devices -, namely u. a. with the problems "representation a supply voltage for the presence indicator and the switching amplifier ", "Training of the presence indicator", "short-circuit strength" and "on switching impulse prevention ". With these problems and their solutions (and with other relevant for electronic, contactless switching devices th problems and their solutions) deal e.g. B. the German Offen Legislative documents or interpretation documents or patent documents (19 51 137, 19 66 178, 19 66 213, 20 36 840, 21 27 956, 22 03 039, 22 03 040, 22 03 906, 23 30 233, 23 31 732, 23 56 490, 26 13 423, 26 16 265, 26 16 773, 26 28 427, 27 11 877, 27 44 785, 29 43 911, 30 04 829, 30 38 102, 30 38 141, 30 38 692, 31 20 884, 32 05 737, 32 09 673, 32 14 836, 32 38 396, 33 20 975, 33 26 440, 33 27 328, 33 27 329, 34 20 236, 34 27 498, 35 19 714, 35 29 827, 36 05 499, 36 05 885 and 36 38 409).  

Bei elektronischen Schaltgeräten, die über einen Außenleiter mit einem Pol einer Betriebsspannungsquelle und nur über einen weiteren Außenlei­ ter mit einem Anschluß eines Verbrauchers verbindbar sind, ist die Dar­ stellung einer Speisespannung bzw. eines Speisestroms für den Anwesen­ heitsindikator und für den Schaltverstärker nicht problemlos, weil ja sowohl im leitenden Zustand als auch im gesperrten Zustand des Schaltge­ rätes die Speisespannung bzw. der Speisestrom dargestellt werden muß.For electronic switching devices that have an outer conductor with a Pole of an operating voltage source and only via another external line ter can be connected to a connection of a consumer is the Dar provision of a supply voltage or a supply current for the property indicator and not easy for the switching amplifier, because yes both in the conductive state and in the locked state of the Schaltge advises the supply voltage or the supply current must be displayed.

Es ist belanglos, ob man von Darstellung einer Speisespannung oder von Darstellung eines Speisestroms spricht. Darstellung steht hier für Ablei­ tung aus dem am Schaltgerät auftretenden Spannungsabfall bzw. aus dem über das Schaltgerät geführten Betriebsstrom (leitender Zustand) bzw. aus der am Schaltgerät anstehenden Betriebsspannung bzw. aus dem über das Schalt­ gerät fließenden Reststrom (gesperrter Zustand). Es ist deshalb belanglos, ob man von Darstellung einer Speisespannung oder von Darstellung eines Speisestroms spricht, weil der Anwesenheitsindikator und der Schaltverstär­ ker selbstverständlich eine Speisespannung und einen Speisestrom benötigen.It is irrelevant whether one is from the representation of a supply voltage or from Representation of a feed stream speaks. Representation here stands for Ablei device from the voltage drop occurring at the switching device or from the over the switching device led operating current (conductive state) or from the operating voltage applied to the switching device or from the switching device device flowing residual current (blocked state). It is therefore irrelevant whether you want to display a supply voltage or display a The supply current speaks because the presence indicator and the switching amplifier ker of course need a supply voltage and a supply current.

Von ihrer Funktion als Schaltgeräte her soll bei den in Rede stehenden Schaltgeräten im leitenden Zustand praktisch kein Spannungsabfall auftre­ ten und im gesperrten Zustand praktisch kein Reststrom fließen. Da aber dann, wenn bei Schaltgeräten mit nur zwei Außenleitern im leitenden Zu­ stand kein Spannungsabfall aufträte, auch keine Speisespannung für den Anwesenheitsindikator und den Schaltverstärker gewonnen werden könnte, und dann, wenn im gesperrten Zustand kein Reststrom flösse, auch kein Speisestrom gewonnen werden könnte, gilt für alle elektronischen Schalt­ geräte mit nur zwei Außenleitern, daß im leitenden Zustand ein Spannungs­ abfall auftritt und im gesperrten Zustand ein Reststrom fließt.In terms of their function as switching devices, the Switching devices in the conductive state practically no voltage drop occurs and practically no residual current flows in the blocked state. Here but when switching devices with only two outer conductors in the conductive close there was no voltage drop, also no supply voltage for the Presence indicator and the switching amplifier could be obtained and then, if there is no residual current in the blocked state, neither Feed current could be obtained applies to all electronic switching devices with only two outer conductors that a voltage in the conductive state waste occurs and a residual current flows in the blocked state.

Aus dem, was zuvor ausgeführt worden ist, folgt, daß dann, wenn schon, un­ gewollt, aber funktionsnotwendig bei elektronichen Schaltgeräten mit nur zwei Außenleitern im leitenden Zustand ein Spannungsabfall auftritt und im gesperrten Zustand ein Reststrom fließt, der Spannungsabfall und der Reststrom so gering wie möglich sein sollen.From what has been said above it follows that, if already, un wanted, but necessary for electronic switchgear with only  two outer conductors in the conductive state a voltage drop occurs and in the blocked state, a residual current flows, the voltage drop and Residual current should be as low as possible.

Einleitend ist gesagt, daß zu dem elektronischen Schaltgerät, von dem die Erfindung ausgeht, u. a. ein dem Anwesenheitsindikator nachgeordneter Schalt­ verstärker und ein elektronischer Schalter gehören und daß der elektronische Schalter von dem Anwesenheitsindikator über den Schaltverstärker steuerbar ist. Schaltverstärker ist hier ganz allgemein zu verstehen und umfaßt die gesamte Schaltung zwischen dem Signalausgang des Anwesenheitsindikators und dem Steuereingang des elektronischen Schalters, also den gesamten Signal­ übertragungsweg zwischen dem Anwesenheitsindikator und dem elektronischen Schalter. Selbstverständlich kann der so verstandene Schaltverstärker neben der Ausgangsstufe weitere Funktionseinheiten aufweisen, z. B. einen Demodu­ lator und einen Schmitttrigger.In the introduction it is said that to the electronic switching device, of which the Invention comes out u. a. a switch subordinate to the presence indicator amplifier and include an electronic switch and that the electronic Switches can be controlled by the presence indicator via the switching amplifier is. Switching amplifier is to be understood here in a very general way and includes entire circuit between the signal output of the presence indicator and the control input of the electronic switch, i.e. the entire signal transmission path between the presence indicator and the electronic Counter. The switching amplifier understood in this way can of course also be used the output stage have other functional units, for. B. a demodu lator and a Schmitt trigger.

Elektronische Schaltgeräte der in Rede stehenden Art werden u. a. mit an­ tivalenten Ausgängen realisiert, d. h., in der "Relais-Sprache" bzw. in der "Schütz-Sprache", als Wechsler oder auch als Schließer und als Öffner. Dazu weist dann die Ausgangsstufe des Schaltverstärkers zwei antivalent an­ gesteuerte Ausgangstransistoren auf. Damit ist folgendes Problem verbunden:Electronic switching devices of the type in question are u. a. with on equivalent outputs realized, d. that is, in the "relay language" or in the "contactor language", as a changeover contact or as a make contact and as a break contact. For this purpose, the output stage of the switching amplifier then instructs two in an equivalent way controlled output transistors. The following problem is associated with this:

Die Ansteuerung der Ausgangstransistoren der Ausgangsstufe des Schaltverstär­ kers ist so dimensioniert, daß der Ausgangstransistor den maximal geforderten Ausgangsstrom führen kann. Soll z. B. ein Ausgangstransistor mit einer Strom­ verstärkung von 30 einen Ausgangsstrom von 3 mA führen können, so ist die Ansteuerung des Ausgangstransistors so dimensioniert, daß ein Ansteuerstrom von 100 µA fließt. Dieser Ansteuerstrom fließt z. B. auch dann über die Ba­ sis-Emitter-Strecke des den Öffner realisierenden Ausgangstransistors, wenn das Schaltgerät als Schließer verwendet wird und der Anwesenheitsindikator nicht beeinflußt ist, ein als Anwesenheitsindikator vorgesehener Oszillator also schwingt. Der den Öffner realisierende Ausgangstransistor verbraucht also z. B. 100 µA, obwohl der dadurch leitende Ausgangstransistor überhaupt nicht gebraucht wird. Die Tatsache, daß überflüssigerweise ein Ansteuer­ strom von z. B. 100 µA verbraucht wird, ist besonders dann nachteilig, wenn das Schaltgerät nur zwei Außenleiter aufweist, es sich also um ein Zwei­ leiter-Schaltgerät handelt. Hier ist der überflüssigerweise verbrauchte Ansteuerstrom ja Teil des nicht gewollten, aber funktionsnotwendig fließen­ den Reststromes; ein Ansteuerstrom von z. B. 100 µA macht etwa ein Viertel des Reststromes aus.The control of the output transistors of the output stage of the switching amplifier kers is dimensioned so that the output transistor the maximum required Output current can lead. Should z. B. an output transistor with a current amplification of 30 can lead to an output current of 3 mA Control of the output transistor dimensioned so that a drive current of 100 µA flows. This drive current flows z. B. even then over the Ba sis-emitter path of the output transistor realizing the break contact, if the switching device is used as a make contact and the presence indicator is not affected, an oscillator provided as a presence indicator so swing. The output transistor realizing the breaker consumes so z. B. 100 µA, although the resulting conductive output transistor  is not needed. The fact that a drive is unnecessarily stream of z. B. 100 µA is particularly disadvantageous when the switching device has only two outer conductors, so it is a two conductor switching device. Here is the unnecessarily used one Control current yes Part of the unwanted, but functionally required flow the residual current; a drive current of z. B. 100 µA makes up about a quarter of the residual current.

In elektrischen Schaltgeräten der in Rede stehenden Art werden seit länge­ rem integrierte Schaltkreise verwendet, die zumindest einen Teil des Anwe­ senheitsindikators, den Schaltverstärker und zumindest einen Teil der Spei­ seschaltung zur Darstellung der Speisespannung für den Anwesenheitsindika­ tor und den Schaltverstärker enthalten. Es handelt sich dabei häufig um kundenspezifische integrierte Schaltkreise, die nur dann preisgünstig ent­ wickelt und hergestellt werden können, wenn sie in großen Stückzahlen ein­ gesetzt werden. Folglich werden für elektronische Schaltgeräte der hier in Rede stehenden Art universell verwendbare integrierte Schaltkreise ange­ strebt, d. h. ein entsprechender integrierter Schaltkreis wird für Gleich­ spannungs-Schaltgeräte und für Wechselspannungs-Schaltgeräte, für Dreilei­ ter-Schaltgeräte und für Zweileiter-Schaltgeräte, für Schließer-Schaltge­ räte, für Öffner-Schaltgeräte, für Wechsler-Schaltgeräte und für Schließer- und Öffner-Schaltgeräte eingesetzt. Das heißt in bezug auf das zuvor ange­ sprochene Problem, daß auch bei Zweileiter-Schaltgeräten, die nur als Schließer-Schaltgeräte oder nur als Öffner-Schaltgeräte funktionieren, An­ steuerstrom verbraucht wird, der nicht gebraucht wird.In electrical switching devices of the type in question have been around for a long time Rem uses integrated circuits that cover at least part of the app security indicator, the switching amplifier and at least part of the memory Circuit for displaying the supply voltage for the presence indicator gate and the switching amplifier included. It is often about customer-specific integrated circuits that are only inexpensive can be wrapped and manufactured if they are in large quantities be set. Consequently, the electronic switchgear here in This type of universally usable integrated circuits is strives d. H. a corresponding integrated circuit is for equal voltage switchgear and for AC switchgear, for tripartite ter switchgear and for two-wire switchgear, for normally open switchgear counters, for break contacts, for changeover contacts and for make contacts and normally closed switching devices. That means in relation to what was said before spoken problem that even with two-wire switching devices that only as Normally open switching devices or only function as normally closed switching devices, On control current is consumed that is not needed.

Das in Verbindung mit elektronischen Schaltgeräten aufgezeigte Problem - Ver­ brauch von Ansteuerstrom, der nicht gebraucht wird - tritt aber nicht nur bei elektronischen Schaltgeräten auf. Vielmehr ist dieses Problem auch dann rele­ vant, wenn entsprechende Ausgangsstufen in anderen Verstärkern realisiert werden. Im übrigen ist das behandelte Problem des Verbrauchs von nicht benö­ tigtem Ansteuerstrom auch dann relevant, wenn der Ausgangstransistor einer Ausgangsstufe lastabhängig mal einen größeren, mal aber auch nur einen kleine­ ren Ausgangsstrom führen muß. The problem shown in connection with electronic switching devices - consumption of control current that is not used - does not only occur with electronic switching devices. Rather, this problem is relevant even if corresponding output stages are implemented in other amplifiers. Moreover, the problem of the consumption of drive current not required is also relevant when the output transistor of an output stage has to carry a larger, sometimes only a smaller, output current depending on the load.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, eine Ausgangsstufe eines Verstärkers anzugeben, die stets nur den benötigten Ansteuerstrom verbraucht.The invention is therefore based on the object of an output stage Specify amplifier that only ever consumes the required control current.

Die erfindungsgemäße Ausgangsstufe eines Verstärkers od. dgl., bei der die zuvor hergeleitete und dargelegte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Ausgangstransistor ein Hilfstransistor, ein Hilfswider­ stand und ein Spannungserhöhungselement zugeordnet ist und daß der Kollektor des Hilfstransistors - direkt oder indirekt - von dem Ansteuertransistor an­ gesteuert ist, der Hilfswiderstand einerseits an den Emitter des Hilfstran­ sistors und andererseits an die Basis des Ausgangstransistors angeschlossen ist sowie das Spannungserhöhungselement einerseits mit der Basis des Hilfs­ transistors und andererseits mit dem Kollektor des Ausgangstransistors ver­ bunden ist.The output stage of an amplifier or the like, according to the invention, in which the previously derived and stated object is achieved, is characterized in that the output transistor was an auxiliary transistor, an auxiliary resistor and a voltage boosting element is assigned and that the collector of the auxiliary transistor - directly or indirectly - Is controlled by the drive transistor, the auxiliary resistor on the one hand to the emitter of the auxiliary transistor and on the other hand connected to the base of the output transistor and the voltage boosting element on the one hand with the base of the auxiliary transistor and on the other hand with the collector of the output transistor is connected.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgangsstufe wird dem Ausgangstransistor stets nur soviel Ansteuerstrom geliefert, wie er in seiner durch die Belastung im Kol­ lektor-Emitter-Kreis bedingten Funktion benötigt, - und zwar dadurch, daß die Kollektor-Emitter-Spannung U _CE des Ausgangstransistors geregelt wird, beispielsweise auf einen Wert U _CE≦0,8 V.In the output stage according to the invention, the output transistor is always only supplied with as much drive current as is required in its function due to the load in the collector-emitter circuit, namely by regulating the collector-emitter voltage U _{CE of} the output transistor, for example to a value U _CE ≦ 0.8 V.

Im folgenden werden nun die erfindungsgemäße Ausgangsstufe eines Verstärkers od. dgl. sowie Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre der Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung ausführ­ licher erläutert; es zeigtThe following is the output stage of an amplifier according to the invention or the like. As well as refinements and developments of the teaching of the invention based on a drawing showing only exemplary embodiments licher explained; it shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines elektronischen, berührungslos arbeiten­ den Schaltgerätes, Fig. 1 is a block diagram of an electronic, contactless working the switching device,

Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels ei­ ner Ausgangsstufe des Schaltverstärkers des Schaltgerätes nach Fig. 1 und Fig. 2 is a simplified circuit diagram of a first embodiment of an output stage of the switching amplifier of the switching device according to Fig. 1 and

Fig. 3 wiederum ein vereinfachtes Schaltbild eines zweiten Ausführungsbei­ spiels der Ausgangsstufe des Schaltverstärkers des Schaltgerätes nach Fig. 1. Fig. 3 is again a simplified diagram of a second game Ausführungsbei the output stage of the switching amplifier of the switching device of FIG. 1.

Das in Fig. 1 mit Hilfe eines Blockschaltbildes dargestellte elektronische Schaltgerät 1 arbeitet berührungslos, d. h. es spricht z. B. auf ein sich annäherndes, nicht dargestelltes Metallteil an, und ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Außenleiter 2 an einen Pol 3 einer Betriebs­ spannungsquelle 4 und nur über einen weiteren Außenleiter 5 an einen An­ schluß 6 eines Verbrauchers 7 angeschlossen, - während der andere Anschluß 8 des Verbrauchers 7 an den anderen Pol 9 der Betriebsspannungsquelle 4 ange­ schlossen ist. Mit anderen Worten ist das dargestellte Schaltgerät 1 in be­ kannter Weise über insgesamt nur zwei Außenleiter 2, 5 einerseits an die Be­ triebsspannungsquelle 4 und andererseits an den Verbraucher 7 angeschlossen.The electronic switching device 1 shown in FIG. 1 with the aid of a block diagram works without contact, ie it speaks e.g. B. on an approximate, not shown, metal part, and is in the illustrated embodiment via an outer conductor 2 to a pole 3 of an operating voltage source 4 and only via another outer conductor 5 to a circuit 6 connected to a consumer 7 , - while the other Connection 8 of the consumer 7 to the other pole 9 of the operating voltage source 4 is connected. In other words, the switching device 1 shown is in a known manner via a total of only two outer conductors 2 , 5 on the one hand to the operating voltage source 4 and on the other hand connected to the consumer 7 .

Wie Fig. 1 zeigt, besteht das dargestellte Schaltgerät 1 in seinem grund­ sätzlichen Aufbau aus einem von außen beeinflußbaren Anwesenheitsindika­ tor 10, z. B. einem Oszillator, einem dem Anwesenheitsindikator 10 nachge­ ordneten Schaltverstärker 11, einem von dem Anwesenheitsindikator 10 über den Schaltverstärker 11 steuerbaren elektronischen Schalter 12, z. B. ei­ nem Thyristor, und einer Speiseschaltung 13 zur Darstellung der Speisespan­ nung für den Anwesenheitsindikator 10 und den Schaltverstärker 11. Eingangs­ seitig ist noch eine Gleichrichterbrücke 14 vorgesehen, weil es sich bei der Betriebsspannungsquelle 4 um eine Wechselspannungsquelle handelt.As shown in Fig. 1, the switching device 1 shown in its basic structure consists of an externally influenceable presence indicator 10 , z. B. an oscillator, one of the presence indicator 10 arranged switching amplifier 11 , one of the presence indicator 10 via the switching amplifier 11 controllable electronic switch 12 , for. B. egg nem thyristor, and a supply circuit 13 for displaying the supply voltage for the presence indicator 10 and the switching amplifier 11th On the input side, a rectifier bridge 14 is also provided, because the operating voltage source 4 is an AC voltage source.

Die Fig. 2 und 3 zeigen nun jeweils ein Ausführungsbeispiel einer zum Schalt­ verstärker 11 gehörenden Ausgangsstufe 15 mit einem Ansteuertransistor 16 und einem dem Ansteuertransistor 16 nachgeschalteten Ausgangstransistor 17. Figs. 2 and 3 show, respectively, now an embodiment of an amplifier circuit for 11 belonging to the output stage 15 to a drive transistor 16 and a drive transistor 16 to the downstream output transistor 17.

Für die erfindungsgemäße Ausgangsstufe gilt nun zunächst, wie die Fig. 2 und 3 zeigen, daß dem Ausgangstransistor 17 ein Hilfstransistor 18, ein Hilfswider­ stand 19 und ein Spannungserhöhungselement 20 zugeordnet ist und daß der Kollektor 21 des Hilfstransistors 18 von dem Ansteuertransistor 16 ange­ steuert ist, der Hilfswiderstand 19 einerseits an den Emitter 22 des Hilfs­ transistors 18 und andererseits an die Basis 23 des Ausgangstransistors 17 angeschlossen ist sowie das Spannungserhöhungselement 20 einerseits mit der Basis 24 des Hilfstransistors 18 und andererseits mit dem Kollektor 25 des Ausgangstransistors 17 verbunden ist. Dabei ist das Spannungserhöhungsele­ ment 20 ein passives Bauelement, das sicherstellt, daß die Basis 24 des Hilfstransistors 18 potentialmäßig dem Kollektor 25 des Ausgangstransistors 17 folgt, jedoch jeweils um eine durch das Spannungserhöhungselement 20 vorge­ gebene Spannung über dem Potential des Kollektors 25 des Ausgangstran­ sistors 17 liegt.Now, for the novel output stage applies first, as shown in FIGS. 2 and 3 show that the output transistor 17, an auxiliary transistor 18, an auxiliary reflection stand 19 and a voltage raising element 20 is assigned and is controlled that the collector 21 is of the auxiliary transistor 18 from the driving transistor 16 , of the auxiliary resistor 19 on the one hand transistor to the emitter 22 of the auxiliary 18, and is connected on the other hand to the base 23 of output transistor 17 and the voltage raising element 20 is the one hand with the base 24 of the auxiliary transistor 18 and the other hand connected to the collector 25 of the output transistor 17th Thereby, the Spannungserhöhungsele element 20 is a passive device, which ensures that the base 24 of 18 in terms of potential to the collector 25 follows the auxiliary transistor of the output transistor 17, but in each case by a pre-by the voltage raising element 20 passed voltage across the potential of the collector 25 of the Ausgangstran sistors 17 lies.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgangsstufe wird dem Ausgangstransistor 17 stets nur soviel Ansteuerstrom geliefert, wie er in seiner durch die Belastung im Kollektor-Emitter-Kreis bedingten Funktion benötigt, - und zwar dadurch, daß die Kollektor-Emitter-Spannung U _CE des Ausgangstransistors 17 geregelt wird, beispielsweise auf einen Wert U _CE≦0,8 V.In the output stage according to the invention, the output transistor 17 is always only supplied with as much drive current as is required in its function due to the load in the collector-emitter circuit, namely by regulating the collector-emitter voltage U _{CE of} the output transistor 17 , for example to a value U _CE ≦ 0.8 V.

Die Fig. 2 und 3 zeigen nun insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiele der er­ findungsgemäßen Ausgangsstufe, als zunächst ein Ansteuerstrombegrenzungswi­ derstand 26 vorgesehen ist. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der An­ steuerstrombegrenzungswiderstand 26 einerseits an den Kollektor 27 des An­ steuertransistors 16 und andererseits an den Kollektor 21 des Hilfstran­ sistors 18 angeschlossen. Demgegenüber gilt für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, daß zwischen dem Ansteuertransistor 16 und dem Ausgangstransistor 17 ein Stromspiegel 28 mit einem primären Stromspiegeltransistor 29 und einem sekundären Stromspiegeltransistor 30 vorgesehen ist und daß die Kollektor- Emitter-Strecke des Ansteuertransistors 16 im Kollektorkreis des primären Stromspiegeltransistors 29 liegt, der Ansteuerstrombegrenzungswiderstand 26 einerseits an den Kollektor 27 des Ansteuertransistors 16 und andererseits an den Kollektor 31 des primären Stromspiegeltransistors 29 angeschlossen ist und der Kollektor 32 des sekundären Stromspiegeltransistors 30 mit dem Kollektor 21 des Hilfstransistors 18 verbunden ist. Figs. 2 and 3 show the extent now he preferred embodiments of the inventive output stage, first resistor is a Ansteuerstrombegrenzungswi as 26 is provided. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the control current limiting resistor 26 is connected on the one hand to the collector 27 of the control transistor 16 and on the other hand to the collector 21 of the auxiliary transistor 18 . In contrast, applies to the embodiment according to Fig. 3, that a current mirror 28 with a primary current mirror transistor 29 and a secondary current mirror transistor 30 is provided between the drive transistor 16 and the output transistor 17 and the collector-emitter path of the driving transistor 16 in the collector circuit of the primary current mirror transistor 29 is, the drive current limiting resistor 26 is connected on the one hand to the collector 27 of the drive transistor 16 and on the other hand to the collector 31 of the primary current mirror transistor 29 and the collector 32 of the secondary current mirror transistor 30 is connected to the collector 21 of the auxiliary transistor 18 .

Weiter oben ist bereits ausgeführt worden, daß das Spannungserhöhungsele­ ment 20 ein passives Bauelement ist, das sicherstellt, daß die Basis 24 des Hilfstransistors 18 potentialmäßig dem Kollektor 25 des Ausgangstransistors 17 folgt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind als Spannungserhöhungsele­ ment 20 zwei Dioden vorgesehen. Demgegenüber zeigt die Fig. 3 ein Ausfüh­ rungsbeispiel, bei dem als Spannungserhöhungselement 20 ein Widerstand vor­ gesehen ist. Da das Spannungserhöhungselement 20 ein passives Bauelement ist, wird die erforderliche Spannungserhöhung nur dann erreicht, wenn über das Spannungserhöhungselement 20 ein Spannungserhöhungsstrom fließt. Dazu ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ein Stromversorgungswiderstand 33 vorgesehen, während im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dem Spannungserhöhungs­ element 20 ein Konstantstromgenerator 34 vorgeschaltet ist.It has already been stated above that the voltage increase element 20 is a passive component, which ensures that the base 24 of the auxiliary transistor 18 potentially follows the collector 25 of the output transistor 17 . In the embodiment according to FIG. 1, two diodes are provided as a voltage increase element 20 . In contrast, Fig. 3 shows an Ausfüh approximately example, in which a resistor is seen as a voltage increasing element 20 . Since the voltage boosting element 20 is a passive component, the required voltage increase is only achieved if a voltage boosting current flows through the voltage boosting element 20 . For this purpose, a power supply resistor 33 is provided in the exemplary embodiment according to FIG. 2, while in the exemplary embodiment according to FIG. 3 the constant voltage generator 20 is connected upstream of a constant current generator 34 .

Claims (7)

1. Ausgangsstufe eines Verstärkers od. dgl., mit mindestens einem Ansteuer­ transistor und einem dem Ansteuertransistor nachgeschalteten Ausgangstran­ sistor, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangstran­ sistor (17) ein Hilfstransistor (18), ein Hilfswiderstand (19) und ein Spannungserhöhungselement (20) zugeordnet ist und daß der Kollektor (21) des Hilfstransistors (18) - direkt oder indirekt - von dem Ansteuertran­ sistor (16) angesteuert ist, der Hilfswiderstand (19) einerseits an den Emitter (22) des Hilfstransistors (18) und andererseits an die Basis (23) des Ausgangstransistors (17) angeschlossen ist sowie das Spannungserhöhungs­ element (20) einerseits mit der Basis (24) des Hilfstransistors (18) und andererseits mit dem Kollektor (25) des Ausgangstransistors (17) verbunden ist.1. Output stage of an amplifier or the like., With at least one drive transistor and an output transistor downstream of the drive transistor, characterized in that the output transistor ( 17 ) has an auxiliary transistor ( 18 ), an auxiliary resistor ( 19 ) and a voltage boosting element ( 20 ). is assigned and that the collector ( 21 ) of the auxiliary transistor ( 18 ) - directly or indirectly - is controlled by the Ansteuertran sistor ( 16 ), the auxiliary resistor ( 19 ) on the one hand to the emitter ( 22 ) of the auxiliary transistor ( 18 ) and on the other hand to the Base ( 23 ) of the output transistor ( 17 ) is connected and the voltage boosting element ( 20 ) is connected on the one hand to the base ( 24 ) of the auxiliary transistor ( 18 ) and on the other hand to the collector ( 25 ) of the output transistor ( 17 ). 2. Ausgangsstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, ein Ansteuerstrombegrenzungswiderstand (26) vorgesehen ist.2. Output stage according to claim 1, characterized in that, as is known per se, a drive current limiting resistor ( 26 ) is provided. 3. Ausgangsstufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuer­ strombegrenzungswiderstand (26) einerseits an den Kollektor (27) des Ansteuer­ transistors (16) und andererseits an den Kollektor (21) des Hilfstran­ sistors (18) angeschlossen ist.3. Output stage according to claim 2, characterized in that the drive current limiting resistor ( 26 ) on the one hand to the collector ( 27 ) of the drive transistor ( 16 ) and on the other hand to the collector ( 21 ) of the auxiliary transistor ( 18 ) is connected. 4. Ausgangsstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, zwischen dem Ansteuertransistor (16) und dem Ausgangstran­ sistor (17) ein Stromspiegel (28) vorgesehen ist.4. Output stage according to claim 1 or 2, characterized in that, as is known per se, a current mirror ( 28 ) is provided between the drive transistor ( 16 ) and the output transistor ( 17 ). 5. Ausgangsstufe nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektor-Emitter-Strecke des Ansteuertransistors (16) im Kollektorkreis des primären Stromspiegeltransistors (29) liegt, der Ansteuerstrombegren­ zungswiderstand (26) einerseits an den Kollektor (27) des Ansteuertran­ sistors (16) und andererseits an den Kollektor (31) des primären Stromspie­ geltransistors (29) angeschlossen ist und der Kollektor (32) des sekundären Stromspiegeltransistors (30) mit dem Kollektor (21) des Hilfstransistors (18) verbunden ist. 5. Output stage according to claim 2 and 4, characterized in that the collector-emitter path of the drive transistor ( 16 ) in the collector circuit of the primary current mirror transistor ( 29 ), the Ansteuerstrombegren voltage resistor ( 26 ) on the one hand to the collector ( 27 ) of the Ansteuertran sistor ( 16 ) and on the other hand is connected to the collector ( 31 ) of the primary current mirror transistor ( 29 ) and the collector ( 32 ) of the secondary current mirror transistor ( 30 ) is connected to the collector ( 21 ) of the auxiliary transistor ( 18 ). 6. Ausgangsstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungserhöhungselement (20) mindestens eine Diode, eine Zener­ diode oder ein Widerstand vorgesehen ist.6. Output stage according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one diode, a Zener diode or a resistor is provided as the voltage increasing element ( 20 ). 7. Ausgangsstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannungserhöhungselement (20) ein Stromversorgungswiderstand (33) oder ein Konstantstromgenerator (34) vorgeschaltet ist.7. Output stage according to one of claims 1 to 6, characterized in that the voltage increasing element ( 20 ) is connected upstream of a power supply resistor ( 33 ) or a constant current generator ( 34 ).