DE2237764A1

DE2237764A1 - Schaltung zum bevorrechtigten inbetriebsetzen einer stufe einer elektronischen folgeschaltung mit halteschaltung

Info

Publication number: DE2237764A1
Application number: DE2237764A
Authority: DE
Inventors: Willy Minner
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Electronic GmbH
Priority date: 1972-08-01
Filing date: 1972-08-01
Publication date: 1974-02-21
Also published as: FR2195124B1; NL7310651A; SE386037B; GB1438040A; FR2195124A1; ES417105A1; JPS5637734B2; US3919568A; DE2237764B2; DE2237764C3; JPS4953701A; IT992800B

Description

Lieentia Patent"Verwaltungs-GmbH

6 Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Heilbronn, den 27. Juli 1972 PT-Ma/sr - HN 72/37

Schaltung cuai^bovorrechtigten Inbetriebsetzen einer Stufe einer elektronischen FoIgeschaltung mit Halteschaltung

Elektronische Folgeschalter werden beispielsweise in Rundfunk-und Fernsehgeräten zur elektronischen Umschaltung der Kanäle und Bereiche'benutzt. Diese elektronischen Folgeschalter sind mit Halteschaltungen versehen, die dafür sorgen, daß auch nach dem Abklingen des Einschaltimpulses der gewählte Kanal eingeschaltet bleibt. Durch die Halteschaltung wird daher nach dem Einschalten die eingeschaltete Stufe verriegelt. Diese Verriegelung kann nur dadurch aufgehoben werden, daß ein anderer Ks.nal gewählt oder das Gerät in seiner Gesamtheit abgeschaltet wird.

Es ist eines der Hauptprobleme, diese Folgeschalter so störsicher zu machen, daß das Umschalten von einem Kanal auf einen anderen oder die Inbetriebsetzung eines nicht gewählten Kanals durch Störimpulse ausgeschlossen ist. Um diese Störsicherheit zu verbessern, wurde bereits vorgeschlagen, ein nichtlineares Strom- Spanmingselement derart in den Stromkreis einzuschalten_s daß es vom Haltestrom

409 8 08/0980

durchflossen und in einem Arbeitspunkt mit kleinem differentiellen Widerstand betrieben wird. Ein solches nichtlinenres Bauelement ist beispielsweise eine Zenerdiode. Wenn ein solches Bauelement im Abbruchgebiet betrieben wird, hat es für Störimpulse einen sehr kleinen Widerstand, so daß die Störspannung ohne Einfluß auf den Schaltzustand der Folgeschaltung abgeleitet wird. Die elektronischen Folgeschalter mit Halteschaltung bestehen aus einer Anzahl miteinander verbundener Stufen, wobei jede Stufe jeweils einem einzuschaltenden Kanal entspricht. Die Zahl der Stufen ist daher von der Anzahl der zur Auswahl stehenden Kanäle abhängig.

Vielfach wird gewünscht, daß bei Inbetriebnahme des Geräts ein Kanal bevorrechtigt ist und mit der Inbetriebnahme stets automatisch eingeschaltet wird; auch dann, wenn beim Abschalten des Geräts ein anderer Kanal eingeschaltet war.

Zur Auswahl der Kanäle sind in der Regel zwei Spannungsquellen erforderlich, nämlich eine Spannung für die Bereichswahl (z. B. UHF oder VHF Band 1 oder Band III) und eine weitere Spannung für die Frequenzwahl (z. B. Kanal 6 oder Kanal fi), die durch die genannte elektronische Folgeschaltung eingeschaltet werden müssen.

409808/0980

Die stabilisierte Spannungsquelle, die die höhervoltige Spannung ist und zur Frequenzwahl benutzt wird, darf zusätzlich nur schwach belastet werden, um die Frequenzstabilität nicht zu gefährden. Aus diesem Grund steht für die Schaltung, die für die bevorrechtigte Inbetriebsetzung der Stufe I vorgesehen ist, nur ein minimaler Strom, z. B. 0,1 bis 0,3 mA, zur Verfügung.

Eine derartig schwache Belastung kann dadurch erreicht werden, daß ein entsprechend hochohmiger Widerstand verwendet wird. Bei einer stabilisierten Spannung, die je nach Stabilisierungselement z. B. 30 oder 36 Volt aufweist, müßte ein solcher Widerstand ca. 180 kOhm groß sein. Ein so großer Widerstand ist in einer integrierten Halbleiterschaltung praktisch nicht zu realisieren, da bei den"derzeit kleinstmöglichen Abmessungen und den üblichen Dotierungsverhältnissen ein solcher Widerstand eine Länge von ca. 10 mm bei einer Breite von 10 ,um aufweisen müßte«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für das bevorrechtigte Inbetriebsetzen einer Stufe einer elektronischen Folgeschaltung anzugeben, die für die Integration in einem Halbleiterkörper besonders geeignet ist. Dabei wird von einer elektronischen Folgeschaltung

4 0 9 8 0 8 / 0 9 8 0

ausgegangen, durch die zwei Spannungsquellen unterschiedlichen Potentials angeschaltet werden.

Diese Aufgab- wird eriindungsgemäß dadurch gelöst, daß die für die Inbetriebsetzung der bevorrechtigten Stufe erforderliche Spännung an einem Bauelement abfällt, das zwischen der Steuerelektrode eines die Stufe in betrieb geizenden Schalttransistors und den der Schaltung gemeinsamen Potenti alanschJ uil geschaltet ist, daß dieses Bauelement in Reihe mit einen Spannungsteiler bildenden Widerständen und mindestens einem Konstantspannungselement an die höhervoltige Spannungsquelle angeschlossen ist, daß der Abgriff' des Spannungsteilers über ein für den £ «.rom nur in einer Richtung durchlässiges Bauelement an die Spannungsquelle niedrigeren Potentials angeschlossen ist, und daß die Bauelemente so dimensioniert sind, daß die nur bei Vorhandensein des höheren Potentials sich ergebende Belastung dieser Spannungsquelle beim Einsetzen der Spannung niedrigeren Potentials aufgehoben oder zumindest erheblich reduziert wird.

Der der Schaltung gemeinsame Potentialanschluß ist in der Regel der Masseanschluß. Das Bauelement zur Erzeugung der

Spannung, durch die die bevorrechtigte Stufe in Betrieb gesetzt vrird, ist vorzugsweise eine od'er mehrere in. Flußrichtung betriebene Dioden. Da durch diese fipana i.i;j der nachgeschaltete Schaltungstranaistor durchgesteuert werden soll» müssen wenigstens zwei. Dioden in Reihe· geschaltet werden. An diesen Dioden fällt dann in etwa die doppelte Basis- Emitter-Spannung des Transistors,

die zur Durchsteuerung des Transistors notwendig ist,. ab, so daß dieser Transistor sicher durchgeschaltet werden kann. Anstelle von Dioden kann zur Erzeugung der die bevorrechtigte Stufe in Betrieb setzenden Spannung auch eine Zenerdiode verwendet werden.

Die KonstantSpannungselemente_t die zu diesen Dioden un^ den Widerständen in Reihe geschaltet sind, bestehen vorzugs weise aus Zenerdioden. An diesen Zenerdioden fällt jeweils die Zenerabbruchspannung ab. Die Zahl der hintereinandergeschalteten Zener.dio.den richtet sich nach der Größe der Versorgungsspannung und somit danach, in welchem Maß diese Versorgungsspannung zur Erzeugung der die Inbetriebsetzung verursachenden Spannung abgebaut werden muß. Die Zenerdioden sind zwischen das eine Ende des Spannungsteilers und die höhervoltige Spannungsquelle geschaltet.

4098 0 8/098 0'

2 2 ? ~ ⁷ ζ /.

Die Erfindung soll im weiteren noch anhand eines Au.^cf.hrun: beispieles näher erläutert werden. Zum besseren Verstandnis wird zugleich eine aus zwei Stufen bestehende FoIr';-schaltung mit Halteschaltung kurz erläutert.

Der in der Figur 1 dargestellte Folgeschalter aus den Stufen I und II hat die Aufgabe, beim AnIngen eines negativen I.npulses an die Eingan^selektroden 10 oder 12 des Transistors Τ, für die Frequenzwahl und die Transistoren T,. und T, iür den Bereich des gewünschten Kanals einzuschalten. Wenn beispielsweise die Stufe I eingeschaltet ist, soll ύί<:ϋ'_: Stufe I dadurch abgeschaltet werden, daß auf die Elektrode der Stufe II ein negativer Impuls gegeben wird. Dadurch wird zugleich die Stufe II eingeschaltet. Lin negativer Impuls ist deshalb erforderlich, weil der Eingangstransistör T ein pnp-Tran sistor ist. Bei einem Eingangs transistor umgekehrter Zonenfolge wird zum Einschalten <\ar Stufe ein positiver Impuls erforderlich sein. Es kann auch von einer Stufe auf die andere Stufe dadurch umgeschaltet werden, daß auf den Widerstand Rq, der beiden Stufen gemeinsam

Io

ist und zwischen die Pole 1 und 2 geschaltet ist, ein Impuls gegeben wird. Der mit III bezeichnete Schaltungsteil zeigt die Schaltung, die für die bevorrechtigte Inbetriebsetzung der Stufe I beim Einschalten des Gerätes erforderlich ist.

BAD

A098C8/0980

Die hintereinander,¹; ^schaltet on Transistoren T - T lassen einen Impuls nur in einer Richtung durch. So können bei
der dargeslfJ lten Ιι',ίΙιΙ der Transistoren · nur durch negative Impulse am Eingr-.ng 10 oder 12 die zugehörige Stufen eingeschaltet werden.

Die in der Figur 1 dargestellte Schaltung hat zwei VersorgungsspftTinung.squel len. Am Anschluß 8 liegen beispiels weise +12 V, während am Anschluß 7 eine Spannung von ca. + 30 V liegt. Die letztere stabilisierte Sapnriung kann von Gerät zu Gerät erheblich schwanken, so daß die Funktionsfähigkeit 'der Schallung wenigstens im Bereich zwischen
30 und 36 Volt sichergestellt sein muß.

An den Anschluß 8 sind die Eingongstransistoren T "T
angeschlossen. Dem pnp-Transistor T sind in Darlingtonschaltung die Transistoren T und T nachgeschaltet. Der

2 3

Emitter von T und die Kollektoren von T und T liegen an 12 Volt. An den Emitter von T sind in Reihe die Widerstände R und R und die Parallelschaltung _a .,_s der Zenerdiode ZD und dem Widerstand R, angeschaltet.

Wenn nun über den Eingangswiderstand R auf die Basiselektrode von T ein negativer Impuls gegeben wird, schalten die Transistoren T - T durch. Über die Widerstände R ,

0 9 8 D δ / 0 9 8 0 ^e*^D ÖFiiQ_lNj

R und Ri fließt ein Strom, durch den an der Zenerdiode ZD die Zenerabbruchsspannung aufgebaut wird. Diese Spannung beträgt beispielsweise 6,2 Volt. R, ist hochohmig und dient zur Herabsetzung des Sperrwiderstandes'der Zenerdiode bei Spannungen, die unter der Zenerspannung liegen. Der Widerstand R ist dagegen niederohmig, an ihm fallen nur wenige Zehntelvolt Spannung ab. Der Transistor T,, dessen Steuerelektrode an den Abgriff des aus den Widerständen R und R

²

gebildeten Spannungsteiler angeschlossen ist, wird gleichfalls durchgesteuert, so daß nun am Widerstand R η zwischen den Polen 1 und 2 in etwa die um die Anlauf spannung U..., reduzierte Zenerspannung anliegt. Die Spannung an R₁O beträgt beispielsweise 5,8 Volt.

Der Strom des Transistors T, fließt über die in die Kollektorstrecke geschaltete Doppeldiode DD und die Bnsis-Emitter-

strecke von T^, der somit gleichfalls durchgesteuert wird. Der Spannungsabfall zwischen der Elektrode 7 (30 V)und dem Kollektor von T , der zugleich an die Basiselektrode von T angeschlossen ist, beträgt ca. 1,8 V, nämlich 3xU _p bei Siliziumhalbleiterbauelementen, und öffnet den Transistor T_, der über den Emitterwiderstand R mit dem Anschluß 7 verbunden ist. Der Strom durch den Transistor T_ ist durch den Widerstand R_ bestimmt. Dieser Strom fließt nun auch über die Strecke R- ZD /R, und sorgt dafür, daß auch nach

409808/0980

der Beendigung des Einschaltimpulses an ZD und damit am Widerstand l8 eine Spannung erhalten bleibt, durch die die Stufe im eingeschalteten Zustand verbleibt.

Der Emitter von T ist an die Basiselektrode von T angeschlossen, so daß bei leitendem Transistor T_ auch dieser Transistor T durchgesteuert wird. Dadurch werden auch die dem Transistor T in Darlingtonschaltung nachgeschalteten

Transistoren T₀ und T_, leitend. Durch diese Transistoren ö 9

wird der gewählte Bereich eingeschaltet.

Die Transistoren To und T beziehen ihre Versorgungsspannung von der 12-Volt-Leitung. Bei den gewählten Spannungsverhältnissen sind die Transistoren T , T , T,- und T pnp-Transistoren; die übrigen Transistoren sind vom npn-Typ. Die Stufe II ist mit der Stufe I identisch. Wenn bei eingeschalteter Stufe I die Stufe II durch einen negativen Impuls am Anschluß 12 eingeschaltet wird, steigt während des Impulses am: Widerstand R o, der allen Stufen gemeinsam ist, die Spannung an. Dadurch wird der Strom durch den Transistor T^₁ der Stufe I reduziert, bis dieser Transistor gesperrt und damit die Stufe I abgeschaltet wird. Die Stufe II ist dann betriebsbereit, da die bereits geschilderten Vorgänge nun in gleicher Weise wde bei der Stufe I in der Stufe II ablaufen. Eine Umschaltung kann auch dadurch

409808/0980

2 2 3 7 7 6 A

erfolgen, daß auf den Widerstand Hn ein Impuls gegeben wird, durch den die Spannung an diesem Widerstand erhöht wird. Dadurch wird die eingeschaltet Stufe gelö.scht. Zugleich entsteht an der Kollektorelektrode von TV ein nega-

b \

tiver Abschnltimpuls. Dieser Impuls wird auf die Eingangselektrode der nachfolgenden Stufe II gegeben und schaltet diese Stufe ein. Hierzu sind beispielsweise die Elektroden 6 und 12 über einen Kondensator miteinander verbunden. Dei jedem Impuls Λν-ird somit der Folgeschiilter um eine Stufe weitergeschaltet.

Der Schaltungsteil Hl dient zum bevorrechtigten Einschalten der Stufe I bei Inbetriebnahme des Gerätes. Die Belastung der 30-Volt-Spannungsquelle darf einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Die Belastung durch die Schaltung III ist je,doch unkritisch, wenn keine Stufe eingeschaltet ist. Sobald die Stufe eingeschaltet ist, muß aber die Belastung der 30-Volt-Spannnungsquelle durch die Schaltung III erheblich reduziert werden. In einem speziellen Fall darf diese Belastung beispielsweise 0,2 mA nicht überschreiten.

Die Schaltung III besteht aus einer zwischen die Pole der 30-Volt-Spannungsquelle geschalteten Reihenschaltung aus der Doppeldiode D_R, D_, zwei Widerständen Π ,R_, vier Zenerdioden ZD , ZD , ZD_C, ZD und der Diode D . Die Diode D^

409808/0980

verhindert, daß über die Zenerdioden ein Strom fließt, wenn nur die niedervoltigere Spannungsquelle anliegt. An den in Durchlaßrichtung betriebenen Dioden D ,D muß die für die Inbetriebsetzung der Stufe I erforderliche Spannung von ca. 1,2 Volt abfallen. Diese Spannung wird auf die.Basiselektrode des Transistors T gegeben, deren Kollektor-

Emitterstrecke der Kollektor-Emitterstrecke von T, parallel geschaltet ist. Die Verbindung zwischen den Widerständen

R, und R₁, ist über eine Diode D. an den 12-Volt-Pol 8 ange-Au A

schlossen. Die Belastung der 12- Volt-Spannungsquelle ist unkritisch. Es muß aber sichergestellt sein, daß die Stufe I sofort beim Einsetzen der ersten Spannungsquelle in Betriebsbereitschaft gesetzt wird. Es soll also verhindert werden, daß bei einem durch die Zeitkonstanten bedingten unterschiedlichen Einsatz der Versorgungsspannungsquellen in der dazwischen liegenden Zeit durch einen Störimpuls eine unerwünschte Stufe eingeschaltet -wird.

Es sei angenommen, daß die Zenerdioden in einem Ausführungsbeispiel eine Zenerspannung von je 6,3 Volt besitzen. Die Widerständen R und R., seien jeweils 5 kOhm. Wenn zunächst die 30-Volt-Quelle anliegt, so fällt an den Zenerdioden eine Spannung von 25,1 Volt ab. An der Doppeldiode D_RD liegt die Spannung 1,2 Volt. Durch die beiden Widerstände

409808/0980

fließt dann ein Strom von ca. 0,30 mA. Dei einer Spannung von 36 Volt nimmt dieser Strom bis zu 1 inA zu. Diese Belastung ist, solange die Stufe noch nicht in Betrieb ist, unkritisch. An der Verbindung zwischen R. und R„ liegt eine Spannung von ca. 3 Volt bei 30 Volt an Pol 7· Beim Einsetzen der 12-Volt-Spannung steigt diese Spannung schlagartig auf ca. 11, ¹I Volt an. Über die Zenerdioden fließt dann kein Strom mehr. Die 30-Volt-Quelle ist damit belastungsfrei. Liegen statt 30 Volt 36 Volt am Pol 7 an, so ist diese Spannungsquelle nach dem Einsatz der 12-Volt-Quelle immer noch so gut wie unbelastet. Erst bei ca. 38 Volt fließt der maximal zulässige Strom von 0,2 inA. Damit reicht der zulässige Arbeitsbereich der Versorgungsspannunjr praktisch von ca. 27 Volt bis 38 Volt.

Bei anderen Spannungsverhältnissen kann die Zahl und die Dimensionierung der Bauelemente den geänderten Verhältnissen angepasst werden.

409808/0980

Claims

Patentansprüche

( 1ySchaltung zum bevorrechtigten Inbetriebsetzen einer Stufe einer elektronischen Folgeschaltung mit Halteschaltung, für deren Betrieb zwei Versorgungsspannungsquellen unterschiedlichen Potentials vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Inbetriebsetzung der bevorrechtigten Stufe erforderliche Spannung an einem Bauelement abfällt, das zwischen die Steuerelektrode eines die Stufe in Betrieb setzenden Schalttransistors und den der Schaltung gemeinsamen Potentialanschluß geschaltet ist, daß dieses Bauelement in Reihe mit einen Spannungsteiler bildenden Widerständen und mindestens einem Konstantspannungselement an die höhervoltige Spannungsquelle angeschlossen ist, daß der Abgriff des Spannungsteilers über ein für den Strom nur in einer Richtung durchlässiges Bauelement an die Spannungsquelle niedrigeren Potentials angeschlossen ist, und daß die Bauelemente so dimensioniert sind, daß die nur bei Verhandensein des höheren Potentials sich ergebende Belastung dieser Spannungsquelle beim Einsetzen der Spannung niedrigeren Potentials aufgehoben oder zumindest erheblich reduziert wird.

AO9 80 8/098 0

2 2 3 7 7 6 A
2) Schaltung noch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement, an dem die für die Inbetriebsetzung der bevorrechtigten Stufe notwendige Spannung abfällt, mindestens ein spannungsstabilisierendes Bauelement wie eine in Flußrichtung betriebene Diode oder eine Zenerdiode ist.
3) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daf. Konstantspannungselement aus mindestens einer im Zcnerabbruchgcbiet betriebenen Zenerdiode bestellt.
4) Schaltung nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der an den Konstantspannungselementen abfallenden Spannung mehrere Zenerdioden hintereinandergeschaltet sind.
5) Schaltung nach einem der vorangehden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdioden zwischen das eine Ende des Spannungsteilers und die höhervoltige Spannungsquelle geschaltet "sint». _y:- .'■.. ,
6) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für den 3trom nur in einer Richtung durchlässige und an die Spannungsquelle niedrigeren Potentials angeschlossene

409808/0980 _Oftl6mAt INSPECTED

Bauelement eine bei vorhandenem niedrigeren Potentials in Flußrichtung betriebene Diode ist.
7) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Schaltung gemeinsame Potentialanschluß der Masseanschluß ist.
8) Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode mit einer Diode so in Reihe geschaltet ist, daß diese Diode bei vorhandenem höhervoltigen Potential in Flußrichtung betrieben wird.
9) Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential der niedervoltigen Spannungsquelle ca. 12 Volt und das der höhervoltigen Spannungsquelle ca. 30 - 36 Volt beträgt, daß dann k Zenerdioden mit einer Zenerabbruchsspannung von ca. 6 Volt in der Reihenschaltung vorgesehen sind, daß ein Spannungsteiler aus zwei Widerständen mit jeweils ca. 5 kOhm vorgesehen ist, und daß die Verbindung zwischen den beiden Widerständen mit dem Potential von 12 Volt über eine in Flußrichtung beanspruchte Diode verbunden ist.

A09808/0980

~ 16 -
10) Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die höhervoltige Spannung eine stabilisierte und für die Frequenzwahl vorgesehene Spannungsquelle ist¹.
11) Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schaltungselemente in einem gemeinsamen Halbleiterkörper untergebracht sind.

409808/0980