DE2130083C3 - Elektronischer Umpoler - Google Patents

Description

Bei der Übertragung von Nachrichten über galvanisch durchgeschaltete Leitungen werden Signalkrkerien häufig mittels einer in einem bestimmten Rhythmus umgepolten Gleichspannung übertragen. In dieser Weise wird z. B. in der Fernmeldetechnik die Übertragung der 25-Hz-Rufspannung für die Betätigung des Wechselstromweckers in einem Teilnehmerapparat durchgeführt Bei der trägerfrequenten Übertragung von Nachrichten zu einem Teilnehmer wird dann so vorgegangen, daß eine im 25-Hz-Rhythmus getastete HF-Wechselspannung von z. B. 36 kHz übertragen wird. Beim Teilnehmer muß dann eine Umsetzung in eine im 25-Hz-Rhythmus umgepolte Gleichspannung erfolgen. Diese Umsetzung könnte z. B. mittels mechanischer Relais durchgeführt werden, diese müssen jedoch mit verhältnismäßig großer Leistung angesteuert werden, sie sind störanfällig und unterliegen einem erheblichem Verschleiß.

Ir₁ der DE-AS 19 08 817 ist eine Anordnung für einen elektronischen Umpoler angegeben, bei dem die Ansteuerung mit einer getasteten Wechselspannung erfolgt Bei dieser Anordnung werden die vier Transistoren, welche die beiden Brückenzweige bilden, über einen mit zwei Sekundärwicklungen versehenen Übertrager und vier Gleichrichterstufen angesteuert. Durch diese Art der Ansteuerung ergibt sich jedoch der Nachteil, daß ein großer Aufwand notwendig ist Und die betrefflinde Schaltungsanordnung nicht vollständig a.ls integrierte Schaltung realisiert werden kann, Ein weiterer Nachteil ist, daß diese Schaltungsanordnung kein Kippverhalten zur Beschleunigung des Umschaltens der Stromrichtung im Verbraucher und damit zur Vergrößerung der Flankensteilheit aufweist.

Die Schaltungsanordnung gemäß DE-AS 12 93 215 dient dazu, die Umschaltung der Stromrichtung im Verbraucher mit einer entsprechend großen Flankensteilheit durchzuführen, wobei die Ansteuerung der Anordnung mit einer veränderlichen Gleichspannung geschieht Mit dieser Anordnung ist es jedoch nicht möglich, abhängig von einer getasteten EJngangs-Wechselspannung die Richtung des Gleichstroms in einem Verbraucher zu steuern. Es wäre denkbar, eine solche Steuerung unter Verwendung einer zusätzlichen Gleichrichterschaltung durchzuführen. Durch eine solche Maßnahme würde die Schaltungsanordnung jedoch noch umfangreicher werden als sie bereits ist

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache elektronische Schaltungsanordnung zur Umpolung einer Gleichspannung anzugeben, wobei die Steuerung durch eine getastete HF-Wechselspannung erfolgt Die Schaltungsanordnung soll möglichst integrierbar sein.

Diese Aufgabe wird mittels einer zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle angeordneten, aus der Emitter-Kollektor-Strecke eines pnp-Transistors und der Kollektor-Emitter-Strecke eines npn-Transistors gebildeten ersten Reihenschaltung und einer d,-»zu parallel angeordneten zweiten Reihenschaltung gleicher Art, wobei der Kollektor des npn-Transistors der ersten Reihenschaltung den einen Ausgang und der Kollektor des npn-Transistors der zweiten Reihenschaltung den anderen Ausgang des Umpolers bilden, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Basen und die Kollektoren dieser beiden Transistoren wechselweise über je einen Widerstand miteinander verbunden sind, und daß parallel zu den Emitter-Basis-Strecken der beiden anderen Transistoren je ein Kondensator angeordnet ist und daß die Basis des pnp-Transistors der ersten Reihenschaltung mit der Anode einer ersten Diode, die 'n Reihe mit einer zweiten Diode liegt, verbunden ist, und daß die Katode der zweiten Diode mit der Basis de;. pnp-Transistors der zweiten Reihenschaltung verbunden ist, wobei die getastete H F-Wechselspannung einerseits mit dem Verbindungspunkt der beiden Dioden und andererseits mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle verbunden ist und daß zwischen der Basis des pnp-Transistors der zweiten Reihenschaltung und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle ein Widerstand eingeschaltet ist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figur näher beschrieben und erläutert werden.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle ist eine erste Reihenschaltung aus der Emitter-Kollektor-Strecke des pnp-Transistors 71 und der Kollektor-Emitter-Strecke des npn-Transistors Γ3 angeordnet, wobei diese Reihenschaltung mit dem Emitter des Transistors Π am Pluspol der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Parallel dazu liegt eine zweite Reihenschaltung aus der Emitter-Kollektor-Strecke des pnp-Transistors TI und der Kollektor-Emitter-Strecke des npn-Transistors 7*4, wobei ebenfalls der Emitter des Transistors T2 mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle verbunden ist Der Kollektor des npn-Transistors 7*3 ist mit der Klemme A des Ausganges und der Kollektor des npn-Transistors 7*4 ist mit der anderen Klemme ßdes Ausganges des Umpolers Verbunden. Am

Ausgang der Schaltungsanordnung ist beispielsweise der Wechselstromweicker eines Teilnehmerapparates angeschlossen.

Zwischen dem Kollektor des Transistors T3 und der Basis des Transistors T4 ist ein Widerstand A4 angeordnet, ein weiterer Widerstand A3 gleicher Größe befindet sich 2:wischen der Basis des Transistors Γ3 und dem Kollektor des Transistors Γ4. Es sei erwähnt, daß die Transistoren ΤΊ und T2 sowie die Transistoren T3 und T4 jeweils in ihren Kennwerten Obereinstimmen.

Zwischen den Basen der beiden Transistoren Ti und TI liegen zwei gleichsinnig hintereinandergeschaltete Dioden Dl und D 2, wobei die Diode Di mit ihrer Anode über einen Widerstand R 1 an der Basis des Transistors Ti und diii Diode D 2 mit ihrer Katode über den Widerstand Ä2 an der Basis des Transistors T2 angeschlossen ist. Die beiden Dioden D 1 und D 2 haben ebenfalk Obereinstimmende Kennwerte.

Die Emitter-Basis-Strecke des Transistors Ti ist unmittelbar mit einem Widerstand R 6 überbrückt, zwischen der Katode .der Diode D1 und dem Kollektor des Transistors Ti liegt ein Kondensator Ci. Ein weiterer Kondensator C2 liegt zwischen der Katode der Diode D 2 und dem Emitter des Transistors 7"2. Zwischen der Basis des Transistors T2 und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle ist ferner ein Widerstand R 5 eingefügt Parallel zu den Kollektor-Emitter-Strecken der beiden Transistoren T3 und T4 ist je eine in Sperrichtung gepolte Diode D3 und D 4 angeordnet

Die Eingangsklemrnen E der Schaltungsanordnung sind einerseits mit dem Pluspol der Gleichspannungsqueile und andererseits mit dem Verbindungspunkt der beiden Dioden Di und D 2 verbunden. An den Eingangsklemmen Zi' liegt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel «ine im 25-Hz-Rhythmus getastete 36-kHz-Wechselspannung, d. h. während der Tastimpulszeiten liegt die Wechselspannung an und während der Tastpausen liegt keine Wechselspannung an.

Liegt Wechselspannung an, so wird diese mittels der Dioden D 1 und D'i gleichgerichtet. An der Basis des Transistors Ti liegt dann negatives Potential und an der Basis des Transistors T2 liegt positives Potential. Dadurch ist der Transistor Ti leitend gesteuert und der Transistor T2 ist geüperrt, wodurch über den Widerstand R 4 positives Potential an die Hasis des Transistors Γ4 gelangt so daß dieser leitend gesteuert wird. Ir. diesem Fall sind also die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren TX und Γ4 leitend und die Klemme A ist Ober den Transistor Ti mit dem Pluspol und die Klemme S ist über den Transistor Γ4 mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle verbunden.

Während der Tastpausen liegt keine Wechselspannung an und die vorher durch Gleichrichtung gewonnene Steuerspannung fällt weg, so daß der Transistor Tl sperrt Dadurch wird auch der Transistor TA in den sperrenden Zustand Obergeführt Über den Widerstand R 5 liegt jedoch negatives Potential an der Basis des Transistors T2, so daß jetzt dieser Transistor leitend gesteuert wird und über seine Emitter-Kollektor-Strekke den Pluspol der Gleichspannungsquelle mit der Klemme B verbindet Gleichzeitig erhält die Basis des Transistors Γ3 eine positive Gleichspannung über den Widerstand i?3, der Transistor 73 ist dann ebenfalls durchgesteuert und die Klemme A ist über seine Emitter-Kollektor-Strecke mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle verbunden.

Die Dioden D3 und D4, die parallel zu den Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren T 3 und Γ4 geschaltet sind, sollen dieu Transistoren vor Überspannung schützen, wie sie insbesondere beim Übergang vom leitenden in den sperrenden Zustand bei angeschlossener induktiver Last leicht auftreten können.

Dei Widerstand R 6 hat in Verbindung mit dem Widerstand R 1 die Aufgabe, den Kondensator C1 zu Beginn der Tastpausen zu entladen. Die Widerstände Λ 1 und R 2 sind Entkopplungswiderstände und sollen die Basis-Emitter-Strecken der beide.n Transistoren Π und T2 hochohmig machen, damit die Wechselspannungsquelle nicht sehr niederohmig sein muß bzw. nur gering belastet wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist sehr einfach aufgebaut und kommt insbesondere ohne Übertrager und Spulen aus, so daß sie leicht integrierbar ist und deshalb sehr klein ausgebaut werden kann. Der Stromverbrauch der Schaltungsanordnung und ihr Leistungsbedarf für die Ansteuerung sind sehr gering. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Transistoren exakt geschaltet werden, so daß die Schaltungsanordnung zwei stabile Schaltstellungen hat und deshalb praktisch keine Überschneidungen bei der Stromübergäbe vorkommen, d. h. eine unmittelbare Verbindung zwischen Pluspol und Minuspol der Oieichsppnnungsquelle wird nicht hergestellt, so daß hierdurch mögliche Störungen ausgeschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Umpolung einer Gleichspannung, die mit einer getasteten HF-Wechselspannung angesteuert wird, wobei zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle eine erste Reihenschaltung aus der Emit.ti;r-Kollektor-Strecke eines pnp-Transistors und der Kollektor-Emitter-Strecke eines npn-Transistors und dazu parallel eine zweite Reihenschaltung gleicher Art angeordnet ist und wobei der Kollektor des npn-Transistors der ersten Reihenschaltung den einen Ausgang und der Kollektor des npn-Transistors der zweiten Reihenschaltung den anderen Ausgang des Umpolers bilden, dadurch ge- is kennzeichnet, daß die Basen und die Koliekroren dieser beiden Transistoren (7*3, ΤΛ) wechselweise über je einen Widerstand (R 3, R 4) miteinander verbunden sind, und daß parallel zu den Emitter-Basis-Strecken der beiden anderen Transistoren (Tl, 7*2) je ein Kondensator (Ci, C2) angeordnet ist und daß die Basis des nnp-Transistors (Ti) der ersten Reihenschaltung mit der Anode einer ersten Diode (D 1), die in Reihe mit einer zweiten Diode (D 2) liegt, verbunden ist und daß die Katode der zweiten Diode (D 2) mit der Basis des pnp-Transistors (T2) der zweiten Reihenschaltung verbunden ist, wobei die getastete HF-Wechselspannung einerseits mit dem Verbindungspunkt der beiden Dioden und andererseits mit dem Pluspol der Gleichspannungquelle verbunden ist, und daß zwischen der Basis des pnp-Transistors der zweiten Reihenschaltung und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle ein Widerstand (R 5) eingeschalte, ist.

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