DE3327646C2 - Leistungsendstufe - Google Patents

Description

a) es ist ein an sich bekannter Stromspiegel (Tl, T3) angeordnet, dessen als Diode betriebener Transistor (Tl) in Reihe zu einem Widerstand (R 1) und zu dem Ansteuertransistor (Tl) zwischan die Pole der Betriebsspannung geschaltet ist

b) die Basis (B) des Ausgangstransistors (TA) ist einerseits an den anderen Transistor (T3) des Stromspiegels (Tl, T3) angeschlossen und andererseits über einen Widerstand (R 2) mit dem Emitter (E) des Ausgangstransistors (TA) verbunden und

c) die Last (Rl) ist wahlweise zwischen den einen Pol der Betriebsspannung und einen Anschluß (C E) des Hauptstrompfades des Ausgangstransistors (TA) geschaltet, wobei der jeweils freie Pol der Betriebsspannung mit dem anderen Anschluß (E, C) des Hauptstrompfades des Ausgangstransistors (TA) direkt verbunden ist

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsendstufe nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. Eine solche Leistungsendstufe dient insbesondere als Ausgangs-Schaltverstärker eines elektronischen Näherungsschalters, wobei dort die Forderung besteht, die zu schaltende Last wahlweise gegen die Betriebsbzw. Bezugsspannung zu schalten. Im allgemeinen bieten daher die Hersteller von elektronischen Näherungsschaltern unterschiedliche Schaltertypen an, von denen der eine Schaltertyp in der Ausgangsstufe einem pnp-Emitterfolger (current sourcing) und der andere Schaltertyp in der Ausgangsstufe einen npn-Emitterfolger (current sinking) aufweist In beiden Fällen wird die Last zwischen den offenen Kollektor und den einen Pol der Betriebsspannung geschaltet, während der Emitter jeweils unmittelbar an dem anderen Pol der Betriebsspannung liegt. Diese bekannten Ausführungen von Ausgangs-Schaltverstärkern sind in den Fig. la und Ib der Zeichnung dargestellt. Die Lagerhaltung von zwei unterschiedlichen Schaltertypen erweist sich als aufwendig, und es wurde daher bereits vorgeschlagen, die Ausgangstufe als Gegentaktendstufe auszuführen, bei der zwei Transistoren unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps in Reihe geschaltet sind und die Last wahlweise zwischen den Verbindungspunkt beider Transistoren und den einen oder anderen Pol der Betriebsspannung geschaltet werden kann. Derartige Schaltungen sind aus der DE-OS 24 05 923 bzw. der DE-PS 29 34 594 bekannt. Abgesehen von dem relativ hohen Schaltungsaufwand weisen die bekannten Schaltungen die Eigenschaft auf, daß sie sich nur schlecht in integrierter Schaltkreistechnik ausführen lassen, da sowohl npn- als auch pnp-Leistungstransistoren auf einem gemeinsamen Chip integriert werden müßten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache Schaltung anzugeben, die die beiden eingangs erwähnten Betriebsweisen hinsichtlich eines Ausgangs-Schaltverstärkers gestattet. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Leistungsstufe sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Eine Schaltungsanordnung, bei der eine Ansteuerstufe über einen Stromspiegel eine Ausgangsstufe betätigt, ist aus der US-PS 41 38 614 bereits bekannt. Die bekannte Schaltungsanordnung dient dazu, ein analoges an einem Eingang der Ausgangsstufe angelegtes Signal zu einem Ausgang dieser Ausgangsstufe durchzuschalten, wobei dies sehr schnell und mit geringem Ruhestrom bei nicht betätigter Ausgangsstufe geschehen soll. Zu diesem Zweck ist nicht nur ein Ansteuertransistor und ein von diesem aktivierbarer Stromspiegel, sondern ein weiterer Ansteuertrsnsistor und ein von diesem aktivierbarer weiterer Zwischentransistor vorgesehen, wobei der Stromspiegel und der Zwischentransistor jeweils Ströme zum Entladen und Laden der Gate-Kapazität eines in der Ausgangsstufe angeordneten Sperrschicht-Feldeffekttransistors erzeugen und hierdurch diesen Feldeffekttransistor sperren oder durchschalten. Eine wahlweise Verbindung des analogen Ausganges mit einem der beiden Versorgungspotentiale ist dort weder vorgesehen noch möglich, so daß diese Schaltungsanordnung nicht zur Lösung der eingangs erwähnten Problernstellung benutzt werden kann.

Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert Es zeigen

Fig. la und Ib zwei unterschiedliche Typen von bekannten Ausgangs-Schaltverstärkern und

F i g. 2 einen die erfindungsgemäße Leistungsendstufe aufweisenden Ausgangs-Schaltverstärker.

Der in F i g. 2 dargestellte Ausgangs-Schaltverstärker gestattet einen wahlweisen Betrieb entsprechend dem in Fig. la dargestellten Schaltertyp (current sourcing) bzw. dem in Fig. Ib dargestellten Schaltertyp (current sinking). Zu diesem Zweck ist ein aus zwei pnp-Transistoren Tl und TZ bestehender Stromspiegel bekannter Bauart vorgesehen, wobei der eine als Diode geschaltete Transistor Tl mit seinem Kollektor in Reihe zu einem npn-Ansteuertransistor 71 und einem Widerstand Λ 1 in dessen Kollektorzweig geschaltet ist. Diese Reihenschaltung wird zwischen den beiden Polen der Betriebsspannung betrieben. Der andere Transistor TZ des Stromspiegels ist mit seinem Kollektor an die Basis B des npn-Leistungs-Endstufentransistors TA angeschlossen. Beide Emitter der Stromspiegel-Transistoren Tl und Γ3 liegen an dem positiven Pol der Betriebsspannung. Der Emitter des Ansteuertransistors T\ liegt an dem negativen Pol der Betriebsspannung bzw. an Masse oder Bezugspotential. Die Basis ßdes Endstufentransistors TA ist über einen Widerstand R 2 mit dessen Emitter E verbunden. Sowohl der Kollektor C als auch der Emitter E sind offen und neben den Betriebsspannungsanschlüssen aus der Endstufe nach draußen geführt, so daß sich insgesamt 4 Anschlüsse ergeben, wobei der Kunde durch entsprechenden Anschluß einer Last R_L und Herstellung einer Verbindung den Schaltverstärker sowohl p- als auch η-schaltend betreiben kann.

Im einen Fall (current sinking) wird die Last Rl zwisehen den offenen Kollektor C und den positiven Pol der Betriebsspannung geschaltet, und der Emitter E wird direkt mit dem negativen Pol der Betriebsspannung verbunden. Diese Beschallung ist durch ausgezo-

genen Linien dargestellt Dies ist die übliche Schaltung, die man normalerweise auch bei Ansteuerung des End-Stufentransistors TA über einen Spannungsteiler erhält Die Verwendung des Stromspiegels Tl, TZ, der von dem Ansteuertransistor Π aktiviert wird, gestattet aber auch den Betrieb des Ausgangs-Schaltverstärkers gemäB der anderen Betriebsart (current sourcing). In diesem Fall wird die Last Rl zwischen den offenen Emitter und den negativen Pol der Betriebsspannung geschaltet, und der Kollektor wird direkt mit dem positi- ven Pol der Betriebsspannung verbunden. Diese Variante ist in F i g. 2 gestrichelt eingezeichnet

Zusammenfassend fet festzustellen, daß der erfindungsgemäße Ausgangs-Schaltverstärker bei einem äußerst einfachen Aufbau den Betrieb gemäß beiden ge- forderten Schaltervarianten ermöglicht und zudem einer Integration leicht zugänglich ist da nur ein Leistungstransistor eines Leitfähigkeitstyps erforderlich ist

Selbstverständlich kann anstelle eines einzigen Leistungstransistors auch eine Darlingtonanordnung zur Anwendung gelangen, ohne daß hierbei das erfindungsgemäße Konzept verlassen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Leistungsendstufe, insbesondere für einen elektronischen Näherungsschalter, bestehend aus einem über einen Ansteuertransistor ansteuerbaren Ausgangstransistor zum Schalten einer Last, g e Ic e η η zeichnetdurch folgende Merkmale: