CH471495A - Stromwendeschaltung - Google Patents

Description

      Stromwendeschaltung       'Das     Hauptpatent        betrifft    eine     Stromwendeschaltung     mit einer     Gleichspannungsquelle    und einem Verbraucher,  die in die Eingangs- bzw.

   Ausgangsdiagonale einer  Brücke geschaltet sind, in deren Zweigen steuerbare  Elemente liegen, wobei allen steuerbaren Elementen je  ein     gleichartiger        Gleichstrom-Steuerkreis    derart zugeord  net ist, dass bei einem Wechsel im Zustand der letzteren  alle steuerbaren Elemente zugleich gesteuert werden, und  zwar so, dass je zwei diametral gegenüberliegende auf  Durchlass bzw.     Sperrung    und die     andern    auf     Sperrung     bzw. Durchlass gesteuert werden.  



  Diese     Stromwendeschaltung    erfordert mindestens  zwei voneinander vollständig     unabhängige    Signale zur  Beeinflussung der gleichartigen     Gleichstrom-Steuerkreise     und damit der von ihnen gesteuerten Elemente. In vielen  Anwendungsfällen steht jedoch zu diesem Zweck nur ein  einziges oft nur     äusserst    schwaches Signal zur Verfügung.  In diesem Falle muss das einzige zur Verfügung stehende  Signal verstärkt und aus dem verstärkten Signal müssen  die Spannungen zur Speisung der gleichartigen Gleich  strom-Steuerkreise abgeleitet werden.  



  Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Strom  wendeschaltung mit     Mitteln    zur Verstärkung eines einzel  nen die Zustandswechsel der gleichartigen     Gleichstrom-          Steuerkreise        beeinflussenden    elektrischen Signals und       Mitteln    zu dieser Beeinflussung.  



  Die     erfindungsgemässe        Stromwendeschaltung    ist da  durch gekennzeichnet, dass die Mittel zwei Steuertransi  storen     verschiedenen        Leitfähigkeitstyps    aufweisen, deren       Basis-Emitterkreis    parallel und deren     Kollektor-Emitter-          kreis    im Gegentakt geschaltet sind, und dass diese     beiden     Transistoren zwischen den Eingangsklemmen für das       einzelne    Signal und Wechselstromkreisen geschaltet sind,  von denen die Spannungen abgeleitet werden, die in den  gleichartigen     Gleichstrom-Steuerkreisen    die steuerbaren  Elemente steuern.  



  In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der       erfindungsgemässen    Schaltung schematisch dargestellt.       Fig.    1 zeigt die vollständige Schaltung mit einem  Vorverstärker,       Fig.    2 zeigt eine Ausführungsvariante des Vorverstär  kers, und die         Fig.    3 und 4 zeigen Ausführungsvarianten der Gegen  taktschaltung der Steuertransistoren verschiedenen     Leit-          fähigkeitstyps.     



  Die in     Fig.    1 dargestellte Schaltung des Vorverstär  kers weist Eingangsklemmen 1 und 2 auf, an welche das  einzige verfügbare Signal angelegt werden kann. Die  Klemmen 1 und 2 sind je mit der Basis eines     npn-          Transistors    3 bzw. 4 verbunden. Die Kollektoren und       Emitter    der Transistoren 3 und 4 sind mit der Basis bzw.  dem Kollektor von     pnp-Transistoren    5 bzw. 6 verbunden.  Die Transistoren 5 und 6 bilden je einen Zweig einer  Brücke, die durch eine Spannungsquelle 7 gespeist wird  und die mittels eines     Potentiometers    8 abgestimmt wer  den kann.  



  Der Ausgang des Vorverstärkers ist mit den Ein  gangsklemmen 13, 14 der Schaltung nach der Erfindung  verbunden, welche zwei Transistoren 9 und 10 verschie  denen     Leitfähigkeitstyps    aufweist. Die     Emitter    der Tran  sistoren 9 und 10 sind je über eine unabhängige Span  nungsquelle 1 bzw. 12 mit der Eingangsklemme 13  verbunden. Die direkt zusammengeschalteten Basen der  Transistoren 9 und 10 sind mit der anderen Eingangs  klemme 14 verbunden. Die     Kollektor-Emitter    Ausgangs  kreise der Transistoren 9 und 10 arbeiten auf einen       strom-    oder spannungsgesteuerten     Oszillator    15 bzw. 16.

    Es ist im folgenden angenommen, dass beide     Oszillatoren     15 und 16 nicht schwingen, so lange im zugeordneten  Transistor 9 oder 10 der Ruhestrom     fliesst,    dass jedoch  die     Oszillatorschwingung    einsetzt, sobald sich der     Strom-          fluss    im zugeordneten Transistor 9 oder 10 erhöht.

   Die       Oszillatoren    15 und 16 wirken über Ausgangstransforma  toren 17 und 18 auf eine schematisch dargestellte Schal  tung 19 zur Erzeugung von vier voneinander unabhängi  gen Steuersignalen an Ausgangsklemmen 20, die in den  gleichartigen     Gleichstrom-Steuerkreisen    der     Stromwen-          deschaltung    die steuerbaren Elemente steuern.  



  Herrscht an den Eingangsklemmen 1 und 2 keine  Spannungsdifferenz, so befindet sich der Brückenverstär  ker im Gleichgewicht, so dass auch an den Eingangs  klemmen 13 und 14 der Transistoren 9 und 10 keine  Spannungsdifferenz auftritt. In den beiden komplementä  ren Transistoren 9 und 10     fliessen    daher infolge der  völlig symmetrischen Anordnung gleiche Ströme, so dass      sich auch die Basisströme direkt kompensieren.

   Es  erfolgt daher keinerlei Rückwirkung von den Transisto  ren 9 und 10 auf den     Brückenverstärker.    Wie oben  bereits erwähnt, wird angenommen, die beiden     Oszillato-          ren    15 und 16 seien bei diesem Ruhezustand der  Schaltung gesperrt, so dass auch an den     Ausgängen    der       Oszillatoren    15 und 16 keine Wechselspannungen auftre  ten.

   Es werden demgemäss an den Ausgangsklemmen  paaren 20 der Schaltung 19 keine Spannungen auftreten,  so dass auch die im Hauptpatent beschriebene     Stromwen-          debrücke    im Gleichgewicht ist und am Ausgang keinen  Strom     liefert.    Tritt an den Eingangsklemmen 1 und 2 eine  Spannungsdifferenz in bestimmter Richtung auf, so wird  der Brückenverstärker verstimmt, so dass auch an den  Ausgangsklemmen 13 und 14 ein entsprechend gerich  tetes Signal auftritt.     D.h.:    ist die Eingangsklemme 13  positiv gegenüber der Eingangsklemme 14, so wird der  Stromfluss im Transistor 9 ansteigen und im Transistor  10 sinken.

   Dementsprechend wird im     Oszillator    15 eine  Schwingung einsetzen während der     Oszillator    16 gesperrt  bleibt. Die über den Ausgangstransformator 17 an die  Schaltung 29 abgegebene Wechselspannung erzeugt ein  entsprechend gerichtetes Ausgangssignal an allen     Klem-          menpaaren    20, so dass die     Stromwendebrücke    in der im  Hauptpatent beschriebenen Weise verstimmt     wird    und  am Ausgang einen Strom in bestimmter Richtung     liefert.     Die Ausgangstransformatoren 17 und 18 können je vier  getrennte Sekundärwicklungen aufweisen, von welchen  jede auf einen     Doppelweggleichrichter    wirkt,

   wobei die  Ausgänge je zweier verschiedenen Ausgangstransforma  toren zugeordneter Gleichrichter entgegengesetzt zusam  mengeschaltet und mit einem     Ausgangsklemmenpaar    20  verbunden sind.  



  Tritt ein umgekehrt gerichtetes Signal auf, bei dem  die Eingangsklemme 13 negativ gegenüber der Eingangs  klemme 14 ist, so wird der Stromfluss im Transistor 9  absinken und im Transistor 10 ansteigen, so dass nun der       Oszillator    15     gesperrt    wird, während im     Oszillator    16  eine Schwingung einsetzt.

   Es werden daher auch an den  Ausgangsklemmen der Schaltung 19 entgegengesetzt ge  richtete Steuerspannungen auftreten die die     Stromwen-          debrücke    im     umgekehrten    Sinne aus dem Gleichgewicht  bringen, so dass das Ausgangssignal an der     Stromwen-          debrücke        umgekehrte    Polarität aufweist.  



  Die in     Fig.    1 dargestellte Schaltung weist eine     ausser-          ordentliche    Empfindlichkeit bei hervorragender Stabilität  auf. Die Eingangsleistung liegt bei 0,1     nA    bzw. 1 Mikro  volt, wobei Ausgangsleistungen an der     Stromwendebrük-          ke    bis 500 Watt erreicht werden können.

   Es ist dabei von  Vorteil auch in der     Stromwendebrücke    Zweige mit zwei  komplementären Transistoren entsprechend den Transi  storen 3 und 5 in     Fig.    1 zu verwenden, wobei solche  Transistorschaltungen in allen Brückenzweigen vorgese  hen sind und wobei die Steuersignale je zwischen der  Basis und dem     Emitter    des     npn-Transistors    angelegt  werden.  



  Anstelle der Eingangsbrücke im Vorverstärker     ge-          mäss        Fig.    1 könnte zur Erzielung nach höherer Eingangs  impedanz die Röhrenschaltung nach     Fig.    2 verwendet  werden. Die ebenfalls mit 1 und 2 bezeichneten Eingangs  klemmen sind in den Gitterkreis einer Röhre 21 geschal  tet, deren Kathode positiv vorgespannt ist, um praktisch  jeden Gitterstrom zu vermeiden. Die Anode der Röhre  21 ist direkt mit dem Gitter einer Röhre 22 gekoppelt.  Die eine Ausgangsklemme der Schaltung ist mit der  Kathode der Röhre 22 verbunden. Das Gitter einer der  Röhre 22 entsprechenden Röhre 23 wird auf einem durch    ein     Potentiometer    24 einstellbaren festen Potential gehal  ten.

   Die andere Ausgangsklemme der Schaltung ist mit  der Kathode der Röhre 23 verbunden.  



  Zur Eichung der Schaltung nach     Fig.2    wird bei  kurzgeschlossenen Klemmen 1 und 2 das     Potentiometer     24 so eingestellt, dass an den Ausgangsklemmen bzw. an  den Kathoden der Röhren 22 und 23 keine Spannungs  differenz mehr auftritt. Tritt während der Messung eine       Spannungsdifferenz    an den Klemmen 1 und 2 auf, so  ändert der Strom in der Röhre 21 und damit die  Spannung am Gitter der Röhre 23. Es fliesst daher auch  in der Röhre 22 ein anderer Strom als in der Röhre 23,  so dass an den Ausgangsklemmen eine Spannungsdiffe  renz     auftritt,    deren Richtung von der Polarität der  Spannungsdifferenz an den Klemmen 1 und 2 abhängig  ist.

   Die     Anodenbasisschaltung    der Röhren 22 und 23  dient zur     Impedanzanpassung    an die nachfolgende     transi-          storisierte        Modulatorschaltung    gemäss     Fig.    1.  



  Die direkte Verbindung der     Emitter    der Transistoren  9 und 10 mit den ihnen zugeordneten, getrennten Strom  quellen 11 und 12 hat zur Folge, dass auch im Ruhezu  stand der Schaltung beide Transistoren 9 und 10 einen  bestimmten Ruhestrom führen. Das ergibt eine     verhält-          nismässig    niedrige Eingangsimpedanz, welche der Aus  gangsimpedanz des transistorisierten Brückenvorverstär  kers nach     Fig.    1 angepasst ist.

   Um den Ruhestrom in den  Transistoren 9 und 10 einstellen und zugleich die Schal  tung abstimmen zu     können,'können    anstelle der in     Fig.    1  schematisch dargestellten Spannungsquellen 11 und 12  mit     Potentiometern    25 und 26 einstellbare Spannungs  quellen gemäss     Fig.    3 verwendet werden.  



  Ist eine höhere Eingangsimpedanz der Steuerschal  tung erwünscht, so ist es auch möglich gemäss     Fig.    4 die  Stromquellen 11' bzw. 12' in die     Kollektorstromkreise     der Transistoren 9 und 10 zu verlegen, so dass im  Ruhezustand nur Restströme in den Transistoren 9 und  10 fliessen.  



  Die erfindungsgemässe Schaltung kann auch ohne  besondern Vorverstärker arbeiten,     d.h.    der in     Fig.1     dargestellte Brückenverstärker kann direkt als     Messbrük-          ke    ausgebildet sein, wobei wenigstens einer der Transisto  ren 5 und 6 durch ein Messelement ersetzt sein kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Stromwendeschaltung nach Patentanspruch des Haupt patentes, mit Mitteln zur Verstärkung eines einzelnen die Zustandswechsel der gleichartigen Gleichstrom-Steuer- kreise beeinflussenden elektrischen Signals und Mitteln zu dieser Beeinflussung, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zwei Steuertransistoren (9, 10) verschiedenen Leitfähigkeitstyps aufweisen, deren Basis-Emitterkreis parallel und deren Kollektor-Emitterkreis im Gegentakt geschaltet sind, und dass diese beiden Transistoren (9, 10) zwischen den Eingangsklemmen (13, 14)

   für des einzelne Signal und Wechselstromkreisen (15, 16) ge schaltet sind, von denen die Spannungen abgeleitet werden, die in den gleichartigen Gleichstrom-Steuerkrei- sen (20) die steuerbaren Elemente steuern. UNTERANSPRÜCHE 1. Schaltung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Wechselstromkreise (15, 16) elektrische Oszillatoren umfassen, die von den Steuertransistoren (9, 10) gesteuert werden. 2.

   Schaltung nach Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die die Oszillatoren sperren, wenn die ihnen zugeordneten Steuertransistoren (9, 10) beim Fehlen des Eingangssignals einen vorbe stimmten, von ihrem Ruhestrom abweichenden Strom führen. 3. Schaltung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der Emitter jedes Steuertransistors (9, 10) über eine Spannungsquelle (11, 12) mit der einen Ein gangsklemme (13) verbunden ist und die Basis jedes Steuertransistors (9, 10) mit der anderen Eingangsklem me (14) verbunden ist. 4.

   Schaltung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die miteinander direkt verbundenen Emit- ter an die eine Eingangsklemme (13) und die miteinan der direkt verbundenen Basisanschlüsse der Steuertransi storen (9, 10) mit der anderen Eingangsklemme (14) ver bunden sind. 5. Schaltung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass den Steuertransistoren eine Brückenschal tungsanordnung vorgeschaltet ist, welche in zwei Zweigen eines ihrer Arme Verstärkungselemente, z.B. Transisto ren (5, 6) aufweist. 6.

   Schaltung nach Unteranspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass mit jedem der zwei Brückenzweige Transi storen (5, 6) ein Vorverstärkungstransistor (3, 4) direkt gekoppelt ist. 7. Schaltung nach Unteranspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die miteinander direkt gekoppelten Transi- storen (3, 4, 5, 6) der Brückenzweige Transistoren verschiedenen Leitfähigkeitstyps sind. B.

   Schaltung nach Unteranspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kollektoren der pnp--Brückenzweig- Transistoren (5, 6) mit den Emittern der Vorverstärker transistoren (3, 4) in einem Brückenpunkt zusammenge schaltet sind und dass der Kollektor jedes der npn- Vorverstärkungstransistoren (3, 4) mit der Basis eines der pnp-Brückenzweig-Transistoren (5, 6) verbunden ist, wo bei das einzelne Signal zwischen den Basisanschlüssen der beiden Vorverstärkungstransistoren angeschaltet ist. 9.

   Schaltung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass den Steuertransistoren (9, 10) ein Röhren verstärker vorgeschaltet ist, dessen Eingangswiderstand ein Mehrfaches seines Ausgangswiderstandes ist und dieser dem Eingangswiderstand der Steuertransistoren (9, 10) angepasst ist. 10. Schaltung nach Unteranspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, dass der Röhrenverstärker zwei Elektro- nenverstärkerröhren in Anodenbasisschaltung aufweist, deren Kathoden Ausgangsklemmen bilden.