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Schaltung zum Umwandeln von Gleichsignalen - Dokument DE3348378C2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3348378C2 11.03.1993
Titel Schaltung zum Umwandeln von Gleichsignalen
Anmelder Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn, DE
Erfinder Rinderle, Heinz, 7100 Heilbronn, DE
DE-Anmeldedatum 17.08.1983
DE-Aktenzeichen 3348378
File number of basic patent 33296642
Offenlegungstag 07.03.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.03.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.03.1993
IPC-Hauptklasse G05F 3/16
Zusammenfassung Es wird eine Schaltung zum Umwandeln von Gleichsignalen angegeben, deren Temperaturgang einstellbar ist. Erfindungsgemäß sind zwei Transistoren vorgesehen, deren Emitter miteinander verbunden sind und denen der Eingangsstrom zugeführt wird. Weiterhin wird zwischen den Basen der beiden Transistoren mittels einer Stromquelle und einem Widerstand eine solche Spannungsdifferenz eingestellt, daß für das Ausgangsgleichsignal der angestrebte Temperaturgang erzielt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Umwandeln eines Gleichsignals in ein Gleichsignal nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE-OS 26 46 366).

In vielen Steuerschaltungen der Elektronik werden Signalwandlungen benötigt, die Signalen einen bestimmten, reproduzierbaren Temperaturgang verleihen. Solche Steuerschaltungen werden beispielsweise zur elektronischen Steuerung von Verstärkern oder zur Erzeugung eines definierten Ladestromes von Kapazitäten benötigt.

Aus der DE-OS 26 46 366 ist es bekannt, bei einer Stromstabilisierungsschaltung die Basen zweier Transistoren, deren Emitter verbunden sind, über einen Widerstand zu verbinden und somit eine Differenzspannung einzustellen.

Aus Electronics/December 7, 1978, S. 152-153 ist es bekannt, bei einer Stromspiegelschaltung die Basen der beiden Stromspiegeltransistoren mit zwei Widerständen zu verbinden und an deren Verbindungspunkt einen Strom einzuspeisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zum Umwandeln von Gleichsignalen anzugeben, deren Temperaturgang einstellbar ist. Diese Aufgabe wird durch eine Schaltung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Bei der Anordnung der Fig. 1 ist eine Regelschaltung vorgesehen, die gebildet wird aus dem Operationsverstärker 9, dem Transistor 3 und den Widerständen 18, 19 und 20. Dem invertierenden Eingang 12 des Operationsverstärkers 9 wird das Steuersignal, das durch den aus den Widerständen 19 und 20 bestehenden Spannungsteiler geteilt wird, zugeführt. Dem nichtinvertierenden Eingang 11 des Operationsverstärkers 9 wird ein Potential zugeführt, welches vom Kollektorstrom des Transistors 3, von der Größe des Widerstandes 18 und von dem Potential der Spannungsquelle 8 bestimmt wird. Der Widerstand 18 ist zwischen den nichtinvertierenden Eingang 11 des Operationsverstärkers 9 und das positive Potential der Spannungsquelle 8 geschaltet. Die Temperaturabhängigkeit des Ausgangsstromes i2 des Transistors 2 wird dadurch erzeugt, daß eine Stromquelle 25 über einen Widerstand 26 den Wert der Differenzspannung einstellt.

Die Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit des Ausgangsstromes i2 vom Eingangsstrom i1 mit der Temperatur als Parameter. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist To die Bezugstemperatur. T1 ist bei der Fig. 2 größer als die Bezugstemperatur To, während die Temperatur T2 kleiner als die Bezugstemperatur To ist. Die Kennlinien der Fig. 2 ergeben sich unter der Voraussetzung, daß die Basis-Emitterspannung des Spiegeltransistors 3 kleiner als die des Spiegeltransistors 2 ist. Dies wird durch die Größe und Richtung der Spannung der Spannungsquelle 4 erreicht. Die Temperaturabhängigkeit des Ausgangsstromes i2 verläuft gegensinnig, wenn die Polarität der Spannungsquelle 4 umgekehrt ist.

Bei der Anordnung der Fig. 3, die zur Steuerung eines Verstärkers dient, ist zwischen die Verstärkerstufe 34 und die Schaltung 1, die den Strom i2 liefert, ein Gleichsignalwandler 35 geschaltet, der die Aufgabe hat, den Ausgangs-Gleichstrom i2 der Schaltung 1 in einen exponentiellen, von diesem Strom abhängigen Strom i3 umzuwandeln. Durch die Zwischenschaltung des Gleichsignalwandlers 35 erhält man am Ausgang der Verstärkerstufe 34 ein Signal, welches exponentiell vom Steuersignal der Schaltung 1 abhängt.

Die Fig. 4 zeigt im halblogarithmischen Maßstab das Verhältnis des Ausgangssignals i3 zum Steuersignal (bei Zwischenschaltung eines Gleichsignalwandlers 35). Der Temperaturgang dieses Verhältnisses ist abhängig von der Schaltung 1, und zwar von der Differenz der Spannungen an den Basis-Emitterstrecken der Transistoren 2 und 3.

Die Fig. 5 bis 12 sind Ausführungsbeispiele für den Gleichsignalwandler 35. Bei der Ausführungsform der Fig. 5 handelt es sich um eine invertierende Schaltung und bei der Ausführungsform der Fig. 6 um eine nichtinvertierende Schaltung. Die invertierende Schaltung der Fig. 5 besteht aus den Transistoren 36 und 37, einer Stromquelle 38 und einem Widerstand 39. Der Transistor 40 bewirkt den exponentiellen Kennlinienverlauf entsprechend dem bekannten Kennliniengesetz für Transistoren.

Die Transistoren 36 und 37 in Verbindung mit der Größe des Stromes der Stromquelle 38 bestimmen den Ruhe-Arbeitspunkt des Transistors 40 ohne Steuerung, d. h. i2=0. Die Schaltung der Fig. 5 macht aus einer Stromänderung von i2 eine entsprechende Spannungsänderung am Widerstand 39. Dadurch erhält man am Ausgang des Transistors 40 einen Strom, der exponentiell vom Eingangsstrom i2 abhängig ist. Die Spannungsquelle 41 liefert die Betriebsspannung für die Schaltung.

Die Schaltung der Fig. 6 unterscheidet sich von der Schaltung der Fig. 5 dadurch, daß der Strom i2 nicht der Basis des Transistors 36, sondern der Basis des Transistors 40 zugeführt wird. Dadurch dreht sich die Steuerwirkung um, d. h. während bei der Schaltung der Fig. 5 der Strom i3 mit dem Strom i2 zunimmt, nimmt der Strom i3 bei der Schaltung der Fig. 6 mit zunehmendem Strom i2 ab.

Die Schaltung der Fig. 7 unterscheidet sich von der Schaltung der Fig. 5 dadurch, daß zusätzlich noch eine Spannungsquelle 42 vorgesehen ist, die den Temperaturgang des Stromes i3 zusätzlich beeinflussen kann. Bei der Schaltung der Fig. 8 ist die Spannungsquelle 42&min; nicht in die Emitterleitung des Transistors 40, sondern in die Emitterleitung des Transistors 36 geschaltet.

Bei den Anordnungen der Fig. 9 und 10 erfolgt eine Temperaturbeeinflussung nicht durch eine Spannungsquelle, sondern durch eine Stromquelle 43, 43&min;, die so geschaltet ist, daß sie bei der Anordnung der Fig. 9 dem Basispunkt des Transistors 36 einen Strom zuführt und bei der Anordnung der Fig. 10 einen Strom abzieht.

Bei der Schaltung der Fig. 11 sind die Stromquellen 38 und 43 durch Widerstände 44, 45 ersetzt. Diese Widerstände haben den gleichen Zweck wie die Stromquellen bei der Schaltung der Fig. 9.

Bei der Schaltung der Fig. 12 wird der Eingangsstrom i2 über eine Stromspiegelschaltung 46 der Basis des Transistors 36 zugeführt. Die Stromspiegelschaltung dreht die Steuerwirkung des Eingangsstromes i2 in bezug auf i3 um.


Anspruch[de]
  1. 1. Schaltung zum Umwandeln eines Gleichsignals in ein Gleichsignal, dessen Temperaturgang einstellbar ist, wobei zwei Transistoren (2, 3) vorgesehen sind, deren Emitter miteinander verbunden sind, und deren Basen über einen Widerstand (26) miteinander verbunden sind, und wobei eine Stromquelle (25) vorgesehen ist, die über den Widerstand (26) eine Differenzspannung einstellt, die den Temperaturgang des umgewandelten Gleichsignals bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelschaltung bestehend aus einem Operationsverstärker (9) und dem einen Transistor (3) vorgesehen ist, daß dem Operationsverstärker (9) am nichtinvertierenden Eingang ein vom Kollektorstrom des einen Transistors (3) abhängendes Potential und dem invertierenden Eingang ein Steuersignal zugeführt wird, daß der Ausgang des Operationsverstärkers (9) mit der Basis des einen Transistors (3) verbunden ist, und daß der zweite Transistor den Ausgangsstrom (i2) liefert.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei oder mehrere Gleichsignalwandler aufweist.
  3. 3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichsignalwandler (35) vorgesehen ist, dessen Ausgangsstrom (i3) sich exponentiell mit dem ihm als Eingangsstrom zugeführten Ausgangsstrom (i2) des ihm vorgeschalteten Gleichsignalwandlers (1) ändert.
  4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nachgeschaltete Gleichsignalwandler (35) als Inverter ausgebildet ist.
  5. 5. Schaltung nach einem der Anspüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturabhängigkeit des Ausgangsstromes (i3) des nachgeschalteten Gleichsignalwandlers (35) derart ausgebildet ist, daß die Temperaturabhängigkeit der Neigung der Steuerkennlinie zwischen dem Logarithmus des Ausgangsstromes des nachgeschalteten Gleichsignalwandlers und dessen Eingangsstrom kompensiert wird.
  6. 6. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der nachgeschaltete Gleichsignalwandler (35) zwei Transistoren (36, 40) aufweist, zwischen deren Basen ein Widerstand (39) geschaltet ist, und daß dieser Widerstand (39) vom Eingangsstrom (i2) des vorangeschalteten Gleichsignalwandlers (1) durchflossen wird.
  7. 7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Emitter eines der beiden Transistoren (36, 40) des nachgeschalteten Gleichsignalwandlers (35), zwischen deren Basen der Widerstand (39) geschaltet ist, eine konstante Gleichspannung (42, 42&min;) zugeführt wird, die den Temperaturgang des Ausgangsstromes (i3) des nachgeschalteten Gleichsignalwandlers (35) beeinflußt.
  8. 8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromquelle (43, 43&min;) vorgesehen ist, deren Strom dem Eingangsstrom (i2) des nachgeschalteten Gleichsignalwandlers hinzugefügt wird und dadurch den Temperaturgang des Ausgangsstromes des nachgeschalteten Gleichsignalwandlers (35) beeinflußt.
  9. 9. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (45) vorgesehen ist, der infolge einer an ihm anliegenden Potentialdifferenz einen Strom liefert, der dem Eingangsstrom (i2) des nachgeschalteten Gleichsignalwandlers (35) hinzugefügt wird und dadurch den Temperaturgang des Ausgangsstromes (i3) des nachgeschalteten Gleichsignalwandlers (35) beeinflußt.
  10. 10. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromspiegelschaltung (46) vorgesehen ist, die zwischen die beiden Gleichsignalwandler (1, 35) geschaltet ist und die die Steuerwirkung des Eingangs-Gleichsignalwandlers umkehrt.
  11. 11. Schaltung nach einem der Anspüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren (2, 3) unterschiedliche Emitterflächen aufweisen.






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