DE1271778B

DE1271778B - Elektronische Schaltungsanordnung zum Nachweis von Stoerungen von Verstaerkern und Umschaltanordnung auf gleichartige Ersatzgeraete

Info

Publication number: DE1271778B
Application number: DEP1271A
Authority: DE
Inventors: Malcolm Leslie Gilbert; Brian Sinclair Wolfe
Original assignee: Elliott Brothers London Ltd
Current assignee: Allard Way Holdings Ltd
Priority date: 1963-03-07
Filing date: 1964-03-06
Publication date: 1968-07-04
Also published as: GB1037833A; US3305791A

Description

Elektronische Schaltungsanordnung zum Nachweis von Störungen von Verstärkern und Umschaltanordnung auf gleichartige Ersatzgeräte Die Erfindung betrifft Verstärkerschaltungen, für die eine erhöhte Betriebszuverlässigkeit gefordert wird und die daher gleichartige Bauteile in solcher Schaltverbindung besitzen, daß der Ausfall eines Bauteiles nicht notwendigerweise das Gerät bzw. die Vorrichtung als Ganzes außer Betrieb setzt.
Es ist bereits bekannt, ein derartiges Sicherheitsverhalten dadurch zu erzielen, daß man automatische Umschaltvorrichtungen vorsieht, die von den überwachten Bauteilen abhängen und gegebenenfalls. das fehlerhaft gewordene Bauteil durch ein Reserve, bauteil ersetzen.
Es ist auch bereits. eine Sicherheitsschaltung dieser Art für Hochfrequenzgeräte bekannt, bei welcher ein selbsttätiges Umschaltwerk die beiden gjeichartigen Bauteile abwechselnd in gewissen Zeitabständen einschaltet, wobei beim Ausfall eines Bauteils Vorsorge getroffen ist, daß dann das andere Bauteil dauernd eingeschaltet bleibt.
Diese bekannten Vorrichtungen beruhen ihrer Funktion nach auf dem Auftreten einer Leitungsunterbrechung eines Bauteils, der als Schalter wirkt, wodurch die Speisung einer elektromagnetischen Umschaltvorrichtung unterbrochen wird und die hierdurch bedingte Auslösung der Umschaltvorrichtung die Einschaltung des anderen Bauteils an Stelle des ausgefallenen Bauteils bewirkt.
Diese bekannten Einrichtungen sind ersichtlich nicht zur Verwendung bei solchen Bauteilen geeignet, bei welchen der Störzustand eine Zunahme des anliegenden Potentials hervorruft, d. h. in einem Kurz schluß des Bauteils besteht. Des weiteren haben die bekannten Einrichtungen den Nachteil, daß sie elektromagnetische Umschaltvorrichtungen benötigen, die ihrerseits selbst störanfällig sind.
Es sind darüber hinaus auch bereits derartige Sicherheitsschaltungsanordnungen bekannt, bei welchen der Störzustand eine Zunahme des an der Umschaltvorrichtung anliegenden Potentials hervorruft, d. h. wo der Störzustand beispielsweise in einem Kurzschluß des überwachten Bauteils bestehen kann. Des weiteren sind Umschalteinrichtungen bekannt, die sowohl bei Unterbrechung als auch bei Kurzschluß in dem zu überwachenden Bauteil auslösen. Im einzelnen handelt es sich hierbei um eine Anordnung zur automatischen Einschaltung von Ersatzröhren in unbemannten Verstärkerstationen bei Fadenbruch der Betriebsröhren bzw. um eine Schaltungsanordnung zur Kopplung des einen von zwei Oszillatoren (Verstärkern) mit einem Verbraucher beim Auftreten einer Störung im anderen Oszillator (Verstärker). In beiden Fällen erfolgt dabei die Umschalturig, d. h. die Ausschaltung des ausgefallenen Bauteils und die Einschaltung des Reservebauteils, mittels elektromagnetischer Relais. Derartige Anordnungen mit Betätigung durch elektromagnetische Relais haben einen verhältnismäßig hohen Raum-und Leistungsbedarf und sind außerdem mit den bekannten Nachteilen elektromagnetischer Relais (Verschmutzung und Abnutzung der Kontakte) behaftet.
Die Erfindung betrifft somit eine elektronische Schaltungsanordnung mit zwei gleichartigen Verstärkerschaltungen zur alternativen Einschaltung in eine Signalübertragungsleitung, wobei mit dem einen Bauteil eine auf eine Störung bzw. den Ausfall dieses Bauteils ansprechende Störnachweisschaltung verbunden ist, welche Umschaltvorrichtungen zur Einschaltung des anderen Bauteils in die Signalübertragungsleitung betätigt. Durch die Erfindung sollen die geschilderten Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden und eine Sicherheitsschaltung mit geringem Raum- und Leistungsbedarf und hoher Betriebszuverlässigkeit der Umschalteinrichtungen geschaffen werden. Im besonderen soll eine Schaltungsanordnung dieser Art geschaffen werden, welche als zu überwachende Bauteile Transistoren in Verstärkungsschaltung aufweisen, wobei die überwachungs- und: Umschalteinrichtung den Verstärkerbetrieb des Transistors nicht beeinflussen und behindern darf.
Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das eine Bauteil einen ersten Transistor in Verstärkerschaltung aufweist, der auf seine Funktion überwacht werden soll, daß die Störnachweisschaltung :eine Kombination aus einer Zenerdiode und einem zweiten Transistor aufweist und mit ihren Eingangsklemmen mit zwei Elektroden des zu überwachenden ersten Transistors verbunden ist, derart, daß der Leitfähigkeits- bzw. Sperrzustand der Zenerdiode und des zweiten Transistors durch die Potentialdifferenz zwischen den betreffenden beiden Elektroden des zu überwachenden ersten Transistors bestimmt wird, und daß die mit den Ausgangsklemmen der Störnachweisschaltung verbundenen Umschaltvorrichtungen Diodenschalter in: solcher Schaltanordnung aufweist, daß sie durch die an den Ausgangsklemmen der Störnachweisschaltung auftretenden Potentiale in Abhängigkeit von dem jeweiligen Zustand des überwachten Bauteils so vorgespannt sind, daß sie gemäß ihrem Leitfähigkeitszustand die Einschaltung des einen bzw. des anderen Bauteils in die Signalübertragungsleitung bewirken.
Indem gemäß der Erfindung als Störnachweisschaltung eine Kombination aus einer Zenerdiode und einem zweiten Transistor verwendet wird, die mit zwei Elektroden des zu überwachenden Transistors verbunden ist, wird jegliche Beeinträchtigung des zu überwachenden, als Verstärker geschalteten Transistors im normalen Betriebszustand vermieden und gleichzeitig bei Auftreten eines Störzustands in dem Transistor, welcher sich durch eine Änderung des Potentialunterschieds zwischen den beiden Transistorelektroden, mit welchem die Störnachweisschalturig verbunden ist, äußert, eine solche Änderung der Ausgangsgröße der Störnachweisschaltung erreicht, welche zur Betätigung von Diodenschaltern durch einfache Umkehr der Vorspannung ausreicht. Die Verwendung von Diodenschaltern besitzt gegenüber den bekannten Anordnungen mit elektromagnetischen Umschaltrelais die offensichtlichen Vorteile wesentlich geringeren Raum-, Gewichts-und Leistungsbedarfs sowie erhöhter Betriebszuverlässigkeit.
Die Störnachweisschaltung kann mit ihren Eingangsklemmen zweckmäßig mit dem Emitter und dem Kollektor des zu überwachenden ersten Transistors verbunden sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zenerdiode einerseits mit einer der beiden Eingangsklemmen der Störnachweisschaltung und andererseits mit einem Reihenwiderstand sowie über einen Basiswiderstand mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist, dessen Emitter mit der zweiten Eingangsklemme der Störnachweisschaltung und dessen Kollektor mit einem Lastwiderstand verbunden sind, und. daß die Ausgangsklemmen der Störnachweisschaltung mit dem Knotenpunkt zwischen der Zenerdiode und dem Reihenwiderstand einerseits und mit dem Kollektor des zweiten Transistors andererseits verbunden sind.
Zweckmäßig kann eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Störanzeigesignals beim Ansprechen der Störnachweisschaltung vorgesehen sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Geräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnung; in dieser zeigt F i g. 1 ein. Blockschaltbild einer Anordnung mit zwei Verstärkern, die alternativ eingesetzt werden können, F i g. 2 ein detailliertes Schaltbild.
In F i g. 1 sind mit A 1 und A 2 zwei Transistorverstärker bezeichnet, die so parallel zueinander geschaltet sind, daß bei Ausfall des Verstärkers A 1 automatisch der Verstärker A 2 dessen Funktion übernimmt, d. h., daß jeweils einer der beiden Verstärker, entweder der Verstärker A 1 oder der Verstärker A 2 mittels der Schalter S in den Signalpfad eingeschaltet ist.
An den Anschlüssen A und B sind Potentiale zur Betätigung der Schalter S verfügbar, die von einer im einzelnen in F i g. 2 gezeigten Fehler- bzw. StörnachweissehaltungFD gebildet werden. Ist der Anschluß A positiv gegenüber dem Anschluß B, so leiten die Dioden D 1 und D2, und es ist der Verstärker A 7, eingeschaltet, während die Dioden D 3 und D 4 sich im nichtleitenden Zustand befinden und der Verstärker A 2 somit ausgeschaltet ist. Tritt in dem Verstärker A 1 eine Störung auf, so bewirkt die Fehler- bzw. Störnachweisschaitung FD eine Umkehr des Potentials von AnschlußA bezüglich Anschluß B, wodurch die Dioden D 3 und D 4 leitend werden und der Verstärker A 2 eingeschaltet wird. Gleichzeitig wird der Verstärker A 1 durch die Umpolung der Dioden D 1 und D 2 in Sperrspannung ausgeschaltet.
Die in F i g. 2 gezeigte Störnachweisschaltung FD ist so angeordnet, daß sie auf eine Störung in dem Transistor VT 1 des Verstärkers A 1 anspricht, welche einen Kollektor-Emitter-Kurzschluß verursacht. Zum Nachweis einer derartigen Störung werden das Kollektor- und das Emitterpotential durch die Störnachweisschaltung, welche eine Zenerdiode D 5 und einen Transistor VT 2 aufweist, überwacht.
Die Wirkungsweise der Schaltung wird nun an folgendem Beispiel erläutert: Es sei angenommen, daß im normalen Betrieb der Kollektor des Transistors VT 1 sich auf -I-15 Volt und der Emitter sich auf -I-2,6 Volt befindet und daß die Zenerdiode D 5 im leitenden Zustand ist, wodurch der Anschluß A auf -I-7 Volt gehalten wird. Der Transistor VT 2 ist ebenfalls im leitenden Zustand und bringt den Anschluß B auf ein Potential von -f-3 Volt, d. h., daß der Anschluß A positiv gegenüber dem Anschluß B ist. Bei einem Kurzschluß zwischen dem Kollektor und. dem Emitter des Transistors VT 1 ändern sich beide überwachten Potentiale, d. h. das Kollektor- und das Emitter-Potential, auf einen Wert von -f-4,2 Volt, wodurch die Diode D 5 gesperrt wird. Der Anschluß A liegt nun auf -I-1 Volt, der Transistor VT 2 ist gesperrt und der Anschluß B steigt auf ein Potential von -I,-24 Volt, d. h., daß der Anschluß B nunmehr auf einem gegenüber dem Anschluß A positiven Potential liegt.
Die Potentialänderung an dem Anschluß C kann zur Signalisierung des Ausfalls von Transistor VT 1 dienen.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektronische Schaltungsanordnung mit zwei gleichartigen Verstärkerschaltungen zur alternativen Einschaltung in eine Signalübertragungs- Leitung, wobei mit dem einen Bauteil eine auf eine Störung bzw. den Ausfall dieses Bauteils ansprechende Störnachweisschaltung verbunden ist, welche Umschaltvorrichtungen zur Einschaltung des anderen Bauteils in die Signalübertragungsleitung betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Bauteil (A1) einen ersten Transistor (VT 1) in Verstärkerschaltung aufweist, der auf seine Funktion überwacht werden soll, daß die Störnachweisschaltung (FD) eine Kombination aus einer Zenerdiode (D 5) und einem zweiten Transistor (VT 2) aufweist und mit ihren Eingangsklemmen mit zwei Elektroden des zu überwachenden ersten Transistors (VT 1) verbunden ist, derart, daß der Leitfähigkeits- bzw. Sperrzustand der Zenerdiode (D 5) und des zweiten Transistors (VT 2) durch die Potentialdifferenz zwischen den betreffenden beiden Elektroden des zu überwachenden ersten Transistors (VT 1) bestimmt wird, und daß die mit den Ausgangsklemmen (A, B) der Störnachweisschaltung (FD) verbundenen Umschaltvorrichtungen (S) Diodenschalter (D1, D 3 bzw. D2, D4) in solcher Schaltanordnung aufweist, daß sie durch die an den Ausgangsklemmen der Störnachweisschaltung (FD) auftretenden Potentiale in Abhängigkeit von dem jeweiligen Zustand des überwachten Bauteils so vorgespannt sind, daß sie gemäß ihrem Leitfähigkeitszustand die Einschaltung des einen bzw. des anderen Bauteils (Al bzw. A2) in die Signalübertragungsleitung bewirken.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störnachweis-. schalturig (FD) mit dem Emitter und dem Kollektor des zu überwachenden ersten Transistors (VT 1) verbunden ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (D 5) einerseits mit einer der beiden Eingangsklemmen der Störnachweisschaltung (FD) und andererseits mit einem Reihenwiderstand sowie über einen Basiswiderstand mit der Basis des zweiten Transistors (VT 2) verbunden ist, dessen Emitter mit der zweiten Eingangsklemme der Störnachweisschaltung (FD) und dessen Kollektor mit einem Lastwiderstand verbunden sind, und daß die Ausgangsklemmen (A, B) der Störnachweisschaltung (FD) mit dem Knotenpunkt zwischen der Zenerdiode (D 5) und dem Reihenwiderstand einerseits und mit dem Kollektor des zweiten Transistors (VT 2) andererseits verbunden sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Störnachweisschaltung (FD) bei Ansprechbetätigung ein Signal zur Anzeige des Ausfalls des einen Bauteils (A 1) erzeugt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 532 518, 300145, 929 797, 828 410.