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Schaltungsanordnung zur wahlweisen Umkehrung der Polarität von Signalen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Transistorschaltungsanordnung, mit der die Polarität
von Signalen wahlweise umkehrbar ist. Dabei werden diese Signale der Basis einer
Transistorstufe zugeführt.
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Bei einer bekannten Transistorstufe, bei der ein Emitterwiderstand
und ein Kollektorwiderstand vorgesehen ist und bei der die Basisvorspannung durch
einen Spannungsteiler festgelegt wird, werden die Signale, deren Polarität wahlweise
umkehrbar sein soll, der Basis des Transistors zugeführt. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung
wird die wahlweise Umschaltung unter Verwendung eines Relaiskontaktes vorgenommen,
mittels dessen entweder der Kollektor oder der Emitter des Transistors mit dem Eingang
einer nachfolgenden Stufe leitend verbunden ist. Dabei ist im allgemeinen zur Umschaltung
ein Relais deshalb erforderlich, weil die zur Basis des folgenden Transistors führenden
Leitungen wegen der möglichen Störungseinkopplung nicht beliebig lang gemacht werden
können und daher nicht über einen in einiger Entfernung angeordneten Schalter geführt
werden können. Diese bekannte Schaltungsanordnung unter Verwendung eines Relais
hat die Nachteile, daß Relais relativ störanfällig sind und wegen ihres Raumbedarfes,
ihrer Herstellungskosten und wegen ihres Energiebedarfes einen erhöhten Aufwand
darstellen.
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Die Erfindung bezweckt, eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei welcher
der Nachteil der bekannten Schaltungsanordnung vermieden wird.
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Erfindungsgemäß ist eine Serienkombination vorgesehen, welche aus
einem Emitterwiderstand, einem Kollektorwiderstand und aus der Emitter-Kollektor-Strecke
eines als Verstärker betriebenen Transistors besteht. Dabei sind der Emitterwiderstand
und der Kollektorwiderstand dem Betrag nach gleich groß, und der Transistor ist
an eine wahlweise umpolbare Betriebsspannung anschaltbar. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
hat den Vorteil, daß sie ohne Verwendung eines Relais arbeitet, so daß also der
dadurch bedingte erhöhte Aufwand entfällt und die Schaltungsanordnung sehr betriebssicher
ist. Bei dieser erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung brauchen eben die Leitungen
zur Umschaltung der wahlweise umpolbaren Spannung nicht besonders kurz zu sein,
so daß auch eine fernbedienbare Umschaltung unter Verwendung eines Schalters durchführbar
ist.
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In den meisten Fällen ist die Aufgabe gestellt, ein vorgegebenes Signal,
beispielsweise ein Videosignal, hinsichtlich der Amplitude unverändert oder wenigstens
nahezu unverändert zu übertragen und wahlweise eine Umschaltung der Polarität dieses
Signals zu ermöglichen. Zur Durchführung dieser Aufgabe ist es zweckmäßig, die Serienkombination,
bestehend aus der Emitter-Kollektor-Strecke, aus dem Emitterwiderstand und aus einem
gleich großen Kollektorwiderstand, an eine wahlweise umpolbare Spannungsquelle anzuschalten,
wobei die Basisvorspannung des Transistors durch einen Spannungsteiler bewirkt wird,
der aus zwei gleich großen Widerständen besteht.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das dem
Emitter eines pnp- bzw. npn-Transistors abgewendete Ende des Emitterwiderstandes
mit dem Ruhekontakt eines Schalters leitend verbunden, und ein Arbeitskontakt dieses
Schalters ist mit Masse und der andere Arbeitskontakt ist mit dem negativen bzw.
positiven Pol einer Betriebsspannungsquelle verbunden.
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Ferner ist dabei das dem Kollektor des Transistors abgewendete Ende
des Kollektorwiderstandes mit einem Potential verbunden, das der halben negativen
bzw. halben positiven Betriebsspannung entspricht.
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Im folgenden wird die Erfindung und ein Ausführungsbeispiel derselben
an Hand der Figur beschrieben. Diese zeigt eine Transistorschaltungsanordnung zur
wahlweisen Umkehrung der Polarität von Videosignalen.
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Diese Transistorschaltungsanordnung besteht aus dem Transistor 1,
aus dem Emitterwiderstand 2 (1,2 kQ), dem Kollektorwiderstand 3 (1,2 k9), ferner
aus den Basiswiderständen 4, 5 (je 10 kQ), den Kondensatoren 6, 7 (je 100 j), dem
Schalter 8 und den Widerständen 9,10 (je 5 k9). Diese Schaltungsanordnung nützt
die Eigenschaft aus, daß der Kollektor und Emitter funktionsmäßig miteinander vertauscht
werden können, sofern die Grenzdaten des betreffenden
Transistors
nicht überschritten werden. Dabei verhalten sich auch unsymmetrisch gebaute Transistoren
bis zu einem gewissen Grad symmetrisch. Die funktionsmäßige Vertauschung von Kollektor
und Emitter wird durch eine Potentialumschaltung unter Verwendung des Schalters
8 und der Widerstände 9, 10 vorgenommen. Am Kollektorwiderstand 3 liegt die halbe
negative Betriebsspannung (-U/2), die von dem Abgriff des aus den beiden Widerständen
9 und 10 gebildeten Spannungsteilers abgenommen wird, der einerseits an Masse
und andererseits über Klemme 11 an die volle negative Betriebsspannung
(-U) angeschlossen ist. Bei der eingezeichneten Stellung des Schalters 8
ist das dem Emitter abgewendete Ende des Emitterwiderstandes 2 über den Arbeitskontakt
8' mit Masse verbunden, so daß das über Klemme 12 vom Kollektor des Transistors
1 abgenommene Signal, gegenüber dem der Klemme 13 zugeführten Eingangssignal, um
180° phasengedreht ist. Dabei ist die erzielte Verstärkung angenähert 1, da der
Emitterwiderstand 2 und der Kollektorwiderstand 3 dem Betrage nach gleich sind.
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Befindet sich der Schalter 8 in der gestrichelt eingezeichneten Stellung,
dann ist der Fußpunkt des Emitterwiderstandes 2 über den Arbeitskontakt 8" und über
Klemme 11 mit dem negativen Pol der Betriebsspannung (- U) verbunden, so daß der
Kollektorstrom seine Richtung ändert. Der Kollektor übernimmt die Funktion des Emitters,
so daß die Schaltungsanordnung nunmehr als Emitterfolgestufe arbeitet und das Ausgangssignal
(über Klemme 12) jetzt am als Emitter wirkenden Kollektor abnehmbar ist. Dieses
Ausgangssignal ist nunmehr nicht phasengedreht und hat somit die gleiche Polarität
wie das über Klemme 13 zugeführte Eingangssignal. Die dabei erzielte Verstärkung
ist wieder angenäh-,rt 1, so daß mit der beschriebenen Schaltungsanordnung eine
Umkehrung der Polarität bei gleichbleibender Amplitude erzielbar ist.
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Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet grundsätzlich als Verstärker,
und zwar bei der eingezeichneten Schalterstellung des Schalters 8 als Emitterstufe
und bei der gestrichelt gezeichneten Stellung des Schalters 8 als Kollektorstufe.
Damit bei beiden Schalterstellungen die gleiche Verstärkung von angenähert 1 erzielt
wird, sind besondere Schaltungsmaßnahmen getroffen. So ist einerseits der Emitterwiderstand
2 dem Betrage nach gleich dem Kollektorwiderstand 3, wodurch die Verstärkung in
Emitterschaltung auf v =1 reduziert und der Verstärkung in Kollektorschaltung angeglichen
wird. Andererseits besteht der Basisspannungsteiler aus den zwei dem Betrage nach
gleich großen Widerständen 4 und 5. Damit sich bei beiden Betriebsarten näherungsweise
der gleiche Arbeitspunkt einstellt.
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Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung eignet sich vorzüglich
zu einer fernbedienbaren Um-.Schaltung der Polarität, weil die Länge der Leitungen,
die vom Schalter 8 zum Emitterwiderstand 2 führt, relativ unkritisch ist und die
Wirkungsweise der Schaltungsanordnung kaum beeinflußt. Die Schaltungsanordnung wird
im Rahmen einer Industriefernsehanlage (nicht dargestellt), und zwar im Hauptverstärker
einer derartigen Anlage eingebaut, dem das unter Verwendung einer Fernsehkamera
gewonnene Videosignal zugeführt wird. Die erforderlichen Betriebsspannungen werden
in einem zentralen Betriebsgerät erzeugt, in dem auch der genannte Hauptverstärker
untergebracht ist. Die Anlage wird von einem Bedienungspult aus bedient, welches
entweder im Bereich des zentralen Betriebsgerätes oder auch entfernt davon angeordnet
sein kann. Der Schalter 8 ist auf diesem Bedienungspult montiert, und bei seiner
Betätigung wird die Polarität des Videosignals umgeschaltet, so daß beispielsweise
das Bild eines fotografischen Negativs wahlweise als Negativ oder auch als Positiv
betrachtet werden kann.