DE2240538B2

DE2240538B2 - Stromstabilisierungseinrichtung

Info

Publication number: DE2240538B2
Application number: DE2240538A
Authority: DE
Inventors: David R. Webster N.Y. Shuey (V.St.A.)
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1971-12-06
Filing date: 1972-08-17
Publication date: 1978-04-20
Also published as: FR2162498A1; GB1395600A; BR7206464D0; US3761799A; DE2240538A1; IT971515B; FR2162498B1; BE792285A; JPS4864456A; DE2240538C3; CA1018251A; NL7213127A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromstabilisierungseinrichtung mit einem Spannungsteilernetzwerk, welches eine Vielzahl von Transistoren mit ersten und zweiten Elektroden sowie Steuerelektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit Ausnahme der des ersten Transistors jeweils mit der zweiten Elektrode eines unmittelbar vorhergehenden Transistors verbunden ist, mit einem stromregelnden Transistor mit zwei Elektroden, von denen die erste mit der zweiten Elektrode des letzten Transistors in dem Spannungsteilernetzwerk verbunden ist, während der durch das Spannungsteilernetzwerk fließende Strom in Abhängigkeit von einer dem stromregelnden Transistor zugeführten Spannung regelbar ist, mit einer Spannungsbegrenzungseinrichtung mit zwei Anschlüssen, vcn denen der erste Anschluß mit der Steuerelektrode des letzten Transistors in dem Spannungsteilernetzwerk und der zweite Anschluß mit der zweiten Elektrode des stromregelnden Transistors zum Begrenzen der der Steuerelektrode zugeführten Spannung verbunden ist, und mit einer in Reihe mit dem stromregelnden Transistor geschalteten Impedanz, durch welche ein konstanter Strom fließt.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise durch die DT-OS 15 13 558 bekanntgeworden. Bei dieser Einrichtung wird einerseits nicht der Strom moduliert und andererseits besteht die Gefahr, daß der Strom in verkehrter Weise gesteuert wird, was zu einem Verlust der Steuerfähigkeit der Schaltung führt.

Viele der in letzter Zeit entwickelten und auf verschiedenen Gebieten der Elektrotechnik eingeführten Einrichtungen müssen mit relativ hohen Arbeitsspannungen versorgt werden. Einige dieser Einrichtungen arbeiten auf den sie durchfließenden Strom hin. Eine derartige, gewissermaßen eine Stromnutzeiniichtung darstellende Hinrichtung ist der Laser. Die duich einen Laser erzielten einzigartigen und vorteilhaften Higenschaften haben auf den Gebieten der Nachrichtenübertragung, der l.eitbelriebsanlagen,der Meteorologie, der medizinischen Behandlung u. dgl. zu vielfältiger Anwendung des Lasers geführt.

Bei einer herkömmlichen Anwendung einer Laserein richtung auf dem zuvor erwähnten Gebiet der Nachrichtenübertragung werden ein I aserrohr und Hinrichtungen zur Modulation des das I aserrohr durchfließenden Stromes verwendet, um eine entsprechende Änderung der Abgabeleistung des l.aseirohres zu bewirken. Demgemäß ist eine brauchbare Information durch die Änderung der Abgiibeicisluiig lies I aserrohics charakterisiert. Hs hat sich jedoch ge/cigt. (Kill in Strom.iiiswerleeinrichtungen h/v,. Stiomiuiizeiii nchliingen, wie dem Laserrohr, bei dem hohe /iigelührie Aihcitsspaniningen zu clem I lielleii von rulaliv niedrigen Strömen führen, die den betreffende μ I !!!richtungen innewohnenden lletiiebsdaleii eine voll

kommene Stromstabilität erfordern. Halbleitereinrichtungen, die bisher zur Stromstabilisierung in anderen Gebieten benutzt worden sind, vermögen nicht den zuvor erwähnten hohen Arbeitsspannungen zu widerstehen. Obwohl Hochspannungs-Leis'ungstransisloren entwickelt worden sind, die hohen Spannungen zu widerstehen imstande sind, haben diese Transistoren den Nachteil eines hohen Leck- bzw. Reststromes. Demgemäß wird durch diese Transistoren eine erhebliche Verschlechterung der Stabilisierung der geringen Ströme verursacht, die durch die Stromnulzeinrichtung fließen.

Demgemäß ist bisher versucht worden, den durch eine Stromnutzeinrichtung, der hohe Spannungen zugeführt werden, fließenden Strom dadurch zu regeln bzw. zu stabilisieren, daß eine Kaskadenscnaltung von Niederspannungs-Transistoren verwendet wurde. Durch die Kaskadenschaltung der betreffenden Transistoren wurde ein solches Spannungsteilernetzwerk gebildet, daß die an die Stromnutzeinrichtung angelegte hohe Spannung auf die einzelnen in Kaskade geschalteten Transistoren aufgeteilt wurde. Dies führte dazu, daß jeder Transistor einer annehmbaren Spannung ausgesetzt war. Eine typische bekannte Schaltung aus in Kaskade geschalteten Transistoren enthielt eine Vielzahl von Transistoren, deren Kollektor- und Emitterelektroden miteinander in Reihe geschaltet waren, wobei die Kollektorelektrode des ersten Transistors der in Reihe geschalteten Transistoren mit der Stromnutzeinrichtung verbunden war und wobei die Emitterelektrode des letzten Transistors der in Reihe geschalteten Transistoren mit einem steuerbaren Transistor in Reihe geschaltet war. Die Basen der jeweils in Reihe geschalteten Transistoren sind jeweils mit einem entsprechenden Verbindungspunkt von in Reihe geschalteten Widerständen bzw. Spannungsbegrenzungscinrichtungen verbunden. Damit vermag der durch die Stromnulzeinrichtung fließende Strom durch jeden der in Kaskade geschalteten Transistoren zu fließen, und die an die Stromnutzeinrichtung angelegte hohe Spannung wird auf die jeweils in Kaskade geschalteten Transistoren aufgeteilt. Eine der Basis des steuerbaren Transistors zugeführte Regulierungs- bzw. Stabilisierungsspannung vermag den durch den steuerbaren Transistor fließenden Strom zu stabilisieren, der seinerseits den durch die in Kaskade geschalteten Transistoren und durch die Stromnutzeinrichtung fließenden Strom ändert. Es ist daher dainit zu rechnen, daß der durch die Slromnutzeinrichtung fließende Strom genau ist und gemäß der dem steuerbaren Transistor zugeführten Stabilisierungsspannung genau stabilisiert wird. Es ist jedoch festzustellen, daß der durch die Slromnutzeinrichtung fließende Strom gleich dein Strom ist, der durch den steuerbaren Transistor Hießt, /u/ügüch der Summe der Restströine der jeweils in Kaskade geschalteten Transistoren. Der Reststrom jedes der in Kaskade geschalteten Transistoren fließt im übrigen vom Kollektor zur Basis des betreffenden Transistors und dann durch tlie in Reihe geschalteten Widerstände nach Erde ab. Diese Restströme leisten einen erheblichen Beitrag im Hinblick auf die instabilen Stromcharakteristiken der Stromnut/.cinrichtiing. Darüber hinaus hai sich die Abgilbe einer Regulierungs h/w. Suibilisierungsspuniiiing an den steuerbaren Transistor als unwirksam hinsichtlich einer Abschwächung dieser Instabilität erwiesen. In Anwendungsfällen, in denen eine Stroiiinutzeinrichtiing, wie ein Laser, verwendet wird, der von einem geringen Strom durchflossen wird (in der Größenordnung von 1 niA), weicher innerhalb eines Bereichs von 0,1 mA stabilisiert werden muß, hat somit die zuvor beschriebene bekannte Stromstabilisierungsschdltung weitgehend die in sie gesetzten Erwartungen nicht erfüllt (US-PS 31 60 807).

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Stromstabilisierungseinrichtung der vorausgesetzten Art zur Verwendung mit einer signalmodulierten Lasereinrichtung, d. h. einem Verbraucher mit hoher

to Spannung und geringen Strömen zu schaffen, weiche einerseits eine sehr genaue Stabilisierung des Stromes und zum anderen eine einfache Steuerung bzw. Regelung des zu stabilisierenden Stromes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zum Stabilisieren des durch eine signalmodulierte Lasereinrichtung fließenden Stromes vorgesehen ist, daß parallel zu der Impedanz eine veränderlich leitende Einrichtung geschaltet ist, welche auf ein zugeführtes Modulationssignal durch Änderung ihrer Stromleiteigenschaften anspricht, wodurch der durch die Lasereinrichtung fließende Strom in entsprechender Weise variiert wird, und daß die Spannungsbegrcnzungseinrichtung an die zweite Elektrode des stromregelnden Transistors einen einer Summierung

2^r> der Restströme der zu dem Spannungsteilernetzwerk gehörenden Transistoren entsprechenden Strom abgibt.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den

Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachste-

JO hend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Schaltplan eine Ausführungsform einer Stabilisierungsschaltung im Zusammenwirken mit einem diskreten Strommodulator;

Fi g. 2 zeigt einen Schaltplan einer weiteren Ausfüh-

j-) rungsform einer .Stabilisierungsschaltung im Zusammenwirken mit einem kontinuierlich arbeilenden Strommodulator.

Im Hinblick auf die Zeichnungen sei bemerkt, daß jeweils entsprechende Bauelemente mit entsprcchen-

w den Bezugs/eichen bezeichnet sind. In Fig. 1 sind eine Stromnutzeinrichlung 10, ein Spannungstcilernetzwerk. bestehend aus in Kaskade geschalteten Transistoreinrichtungen 12, H und 14, eine Stromsuibilisicrungs-Transistoreinriihiung 15, eine Spannurigsbegien/ungs-

4-, einrichtung 21 und eine Einrichtung variabler Impedanz, bestehend ius Widerständen 23 und 24 und einer Transiitoreinrichiiing 25, dargestellt. Die Strommit/einrichtung 10 besteht aus irgendeiner herkömmlichen Einrichtung, die mit relativ hohen Spannungen versorgt

in wird und die einen relativ niedrigen Strom eihiilt. /um Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß die Stromnuueinrichtung 10 ein I.aserrohr ist, an das hohe Gleichspannungen in der Größenordnung von 1000 bis 2000 Volt angelegt werden und durch das Ströme in der

j-, Größenordnung von 1 bis 10 mA fließen. Fin typisches I.aserrohr kann ein HeNe-Laser sein. Eine t.ingangsklernme 111 dient dabei dazu, die Stromnut/einrichtung 10 mit der erforderlichen hohen Arbeitsspannung zu versorgen.

„υ Mit der Ausgangsklemme der Stromnutzeinrichtung 10 ist ein .Spannungsteilernetzwerk verbunden, welches aus einer Vielzahl von in Kaskade geschalteten Transistoieinrichtungen besteht. Das Spannungsteilernetzwerk enthält drei Transistoreinrichtungen 12,

,,, und 14; es dürfte jedoch ohne weiteres einzusehen sein, daß die vorliegende Erfindung nicht allein auf die Verwendung von drei Transistoreinrithtungeii lie schränkt ist, sondern daß irgendtnue geeignete Λη/.ιΙιΙ

von Transistoreinrichtungen verwendet werden kann. Die Transistoreinrichtungen sind ferner als Transistoren des npn-Leitfähigkeitstyps dargestellt, deren Kollektor- und Emitter-Elektroden miteinander in Reihe geschaltet sind.

Sofern erwünscht, können jedoch auch Transistoren des pnp-Leitfähigkeitstyps verwendet werden, wobei dann die dargestellten Kollektor- und Emitter-Elektroden vertauscht sind. Im Unterschied dazu können jedoch auch FET-Halbleilereinrichtungen eingesetzt werden. Darüber hinaus kann jede Transistoreinrichtung aus einer zusammengesetzten Darlington-Transistorschaltung bestehen. In jedem Fall sind die Transistoreinrichtungen derart geschaltet, daG ein durchgehender Stromweg von der Kollektorelektrode der ersten Transistoreinrichtung 12 zu der Emitterelektrode der letzten Transistoreinrichtung 14 hin besteht und daß ein Strom von einer Eingangselektrode zu einer Ausgangselektrode der jeweils in Kaskade geschalteten Transistoreinrichtungen fließt. Die Steuerelektroden, d. h. die Basiselektrode eines herkömmlichen Transistors vom npn-Leitfähigkeitstyp oder vom pnp-Leitfähigkeitstyp oder die Torelektrode eines herkömmlichen FET-Transistors benachbarter Transistoreinrichtungen sind durch Widerstandseinrichtungen 17 und 18 verbunden. Demgemäß ist die Widerstandseinrichtung 17 zwischen den Steuerelektroden der Transistoreinrichtungen 12 und 13 angeschlossen und die Widerstandseinrichtung 18 ist zwischen den Steuerelektroden der Transistoreinrichtungen 13 und 14 vorgesehen. Eine Widerstandseinrichtung 16 verbindet die Ausgangsklemme der Stromnutzeinrichtung 10 mit der Steuerelektrode der Transistoreinrichtung 12 und dient dazu, das Spannungsteilernetzwerk auf einen geeigneten Wert vorzuspannen. Darüber hinaus sind Spannungsbegrenzungseinrichtungen 19 und 20 mit den Widerstandseinrichtungen 17 und 18 parallel geschaltet, und zwar zum Zwecke der Begrenzung der maximalen Spannung, die der Steuerelektrode der jeweiligen in dem Spannungsteilernetzwerk enthaltenen Transistoreinrichtung zugeführt wird. Diese Spannungsbegrenzungseinrichtung kann gegebenenfalls weggelassen werden. Jede Spannungsbegrenzungseinrichtung enthält eine herkömmliche ZENER-Diode od. dgl. Für einen auf dem vorliegenden Gebiet tätigen Fachmann dürfte ersichtlich sein, daß durch die Parallelschaltung von Widershindseinrichtungen und Spannungsbegrenzungseinrichtungen Regel- bzw. Stabilisierungsschallungen gebildet find, bei denen die Arbeitsspannungen, denen die jeweils in Kaskade geschalteten Transistoreinrichtungen ausgesetzt sind, unterhalb der maximal zulässigen Grenzen gehalten sind. In typischer Weise können die Spannungsbcgrenzungseinrichtungen jeweils. eine Nennspannung von 220 Volt besitzen.

In Reihe zu dem letzten Transistor 14 der in Kaskade geschalteten, in dem Spannungsieilcrnet/.werk enthaltenen Transistorcinrichtungen ist ein Stromstabilisierungs-Transisior 15 geschaltet. Der Stmnislabilisiemngs-Transistor 15, der eine mit einer Klemme 22 verbundene Steuerelektrode aufweist, kann mit der TransiMoreinrichtuni; identisch sein, die in dem Spiinmmgsicilurnct/wcrk enthalten ist. Ein der Klemme 22 /.ugi.'fiihitcs Steuersignal wirkt an der Steuerelektrode der Siromstabilisierungs-Transistorcinrichturig 15 im Sinne der Stabilisierung des durch die Kollektorelcktrode und die Fmittcrelcktrode der Stiomstabilisicrung.s-TiiiiisiMoreinriclitung fließenden Stromes. Demgemäß kann (I is Steuersignal eine von dem Spannungsteilernetzwerk oder von einer weiteren nicht dargestellten Schaltung gewonnene Spannung sein. Die Ausgangselektrode bzw. der Emitter des Stromstabilisierungs-Transistors 15 ist über eine Spannungsbegrenzungseinrichtung 21 mit der Steuerelektrode der letzten Transistoreinrichtung 14 der in Kaskade geschalteten und in dem Spannungsteilernetzwerk enthaltenen Transistoreinrichtungen verbunden. Die Spannungsbegrenzungseinrichtung 21 ist in entsprechender Weise

ίο wie die Spannungsbegrenzungseinrichtungen 19, 20 als ZENER-Diode dargestellt.

Die Ausgangselektrode bzw. der Emitter des Stromstabilisierungs-Transistors 15 ist über eine veränderbare Impedanzeinrichtung mit einer Bezugspotential, wie Erdpotential, führenden Stelle verbunden. Die Impedanzeinrichtung besteht aus in Reihe geschalteten Widerstandseinrichtungen 23 und 24 und einem Transistor 25. Die effektive Impedanz der in Reihe geschalteten Widerstandseinrichtungen 23 und 24 kanr dadurch geändert werden, daß eine Schalteinrichtung im Nebenschluß zu der Widerstandseinrichtung 2Ί vorgesehen wird. In Fig. 1 ist veranschaulicht, daß die Schalteinrichtung aus einem herkömmlichen Schalttran sistor 25 besteht, dessen Basis mit einer Klemme 2f verbunden ist, welcher ein Modulationssignal, wie eir Schaltimpuls begrenzter Dauer, zugeführt werden kann Wie noch ersichtlich wird, bewirkt die Abgabe eine! Schaltsignals an die Klemme 26, daß der Schalttransi stör 25 aktiviert wird und die Impedanz zwischen dei Ausgangselektrode bzw. dem Emitter des Stromstabili sierungs-Transistors 15 und Erdpotential verringert wodurch der Strom ansteigt, der durch die Stromnutz einrichtung 10 fließt. Im Unterschied dazu bewirkt die Abschaltung des Schalttransistors 25 eine Zunahme dei

j5 Impedanz zwischen der Ausgangselektrode bzw. den Emitter des Stromstabilisierungs-Transistors 15 unc Erdpotential, wodurch der Strom absinkt, der durch di< Stromnutzeinrichtung 10 fließt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der schematise!

dargestellten Schaltung erläutert. Die der Eingangs klemme 11 zugeführte Spannung möge eine solcht Amplitude haben, daß die Spannungsbegrenzungsein richtungen 19, 20 und 21 jeweils leitend sind. Wenn di< Spannungsbegrenzungseinrichtungen als ZENER-Di öden angenommen werden, dürfte einzusehen sein, dal jede der ZENER-Dioden in diesem Fall in ihren Durchbruchsbereich arbeitet. Tritt die zugeführt! Spannung jedoch mit einer niedrigeren Amplitude aul so leiten die Spannungsbegrenzungseinrichtungen Ii

■>o und 20 nicht. Die Basiselektroden der in den Spannungsteilernetzwerk enthaltenen, in Kaskade ge schalteten Transistoreinrichtungen 12 bis 14 sowie dii Steuerelektrode des Stromstabilisierungs-Transistor 15 werden auf einer nahezu konstanten Spannunj

5·-, gehalten, und zwar ungeachtet von Änderungen in de der Eingangsklemme 11 zugeführten oder am Ausgani der Stromnutzeinrichtung 10 auftretenden Spannung Damit ist jede der in Kaskade geschalteten Transistor einrichtungen 12 bis 14 im Leitzustand vorgespannt, um

Mi die am Ausgang der Stromnutzeinrichtung 10 auftreten de Spannung ist in gleicher Weise auf die Kollektor limiltcrstrccken der Transistoreinrichtungen verteil Der Klemme 22 kann eine geeignete Vorspannuni zugeführt werden, so daß der Stromstabilisierungs

_h-, Transistor 15 ebenfalls im Leitzustand vorgespannt is Dabei tritt ein entsprechender Teil der zuvor erwähnte: Ausgangsspannung an der Kollektor-Emitterstreck des jeweiligen Transistors auf.

Es sei bemerkt, daß die an den Transistoren 12 bis 15 liegende Spannung einen Rcststrom von der Kollektorelektrode zu der Basiselektrode des jeweiligen Transistors hervorruft. Demgemäß ist der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließende Strom / gleich der Summe der Restströme zuzüglich des Emitterstroms des Stromstabilisierungs-Transistors 15. Der Strom / kann somit durch folgende Gleichung angegeben werden:

I — '( IKHQW + Λ mil(J2l ^ '( HOl(Ml + '( /HJl(Ml ^ Ί- + Ή'-

Da die Spannungsbegrenzungseinrichtungen 19 bis 21 jeweils ihren Leitzustand einzunehmen vermögen, werden die Restströme der Transistoreinrichtungen 12 bis 14 algebraisch zusammengefaßt und durch die Spannungsbegrenzungseinrichtung 21 in Form des Stromes i\ der Emitterelektrode des Strömst«, iilisierungs-Transistors 15 zugeführt. Der Strom h k, 'n im übrigen durch folgende Gleichung angegeben wer n:

Demgemäß kann der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließende Strom / nunmehr wie folgt angegeben werden:

Da der im Emitterkreis des Stromstabilisierungs-Transistors 15 fließende Strom i₂ durch das der Klemme 22 zugeführte Signal ohne weiteres geregelt bzw. stabilisiert werden kann, hängt die Stabilität des in der Stromnutzeinrichtung 10 fließenden Stromes /lediglich von dem Reststrom Icbo(w ab, der in dem Stromstabilisierungs-Transistor 15 hervorgerufen wird. Es dürfte einzusehen sein, daß dieser Reststrom so weit herabgesetzt werden kann, daß er einen vernachlässigbaren Wert erlangt, wenn der Stromstabilisierungs-Transistor 15 auf einen niedrigen Reststrom ausgewählt wird. Der Stromstabilisierungs-Transistor kann durch einen herkömmlichen Niederspannungs-Transistor gebildet sein. Hierdurch wird die Arbeitsweise des aus den in Kaskade geschalteten Transistoreinrichtungen 12 bis 14 bestehenden Spannungsteilernetzwerks nicht beeinflußt, da der größte Teil der Spannung am Ausgang der Stromnutzeinrichtung 10 an dem Spannungsteilernetzwerk anliegt. Demgemäß kann jeder Transistor der Transistoreinrichtungen 12 bis 14 durch einen Hochspannungs-Transistor gebildet sein, der relativ hohen Spannungen zu widerstehen imstande ist, und zwar insofern, als die Wirkung der auf diese Transistoren zurückgehenden Restströme, die bisher zu der Instabilität des durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließenden Stromes / beigetragen haben, ohne weiteres durch das der Klemme 22 zugeführte Steuersignal unterdrückt bzw. aufgehoben werden kann.

Damit ist durch die vorliegende Erfindung eine besondere Anordnung zur Stabilisierung des durch eine bei einer hohen Spannung arbeitenden Stromnutzeinrichtung fließenden Stromes geschaffen worden. Darüber hinaus sind Instabilitätswirkungen, die auf Restströme zurückzuführen sind, mit geringem Aufwand durch die Anordnung gemäß der Erfindung eliminiert worden.

Der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließende Strom kann demgemäß moduliert werden, ohne daß seine Stabilität beeinflußt wird. Somit hängt die Größe des im Emitterkreis des Stromstabilisierungs-Transistors 15 fließenden stabilisierten Stromes /2, der in der Größe nahezu gleich dem Strom / ist, welcher in der Stromnutzeinrichtung 10 fließt, von der wirksamen ) Impedanz der veränderbaren Impedanzeinrichtung ab, die aus den Widerstandseinrichtungen 23 und 24 und dem Schalttransistor 25 besteht. Bei Fehlen eines Schaltsignals an der Klemme 26 tritt der Strom /daher in etwa mit einem Wert auf, der der folgenden κι Beziehung genügt:

■ _

Hierin bedeuten V22 die der Klemme 22 zugeführte Spannung, ^ςχ) die Spannung-an der Basis-Emitter-Strecke des Stromstabilisierungs-Transistors 15, Ra der Widerstand der Widerstandseinrichtung 23 und Rb der Widerstand der Widerstandseinrichtung 24. Wird der Klemme 26 ein Schaltsignal zugeführt, so wird der Schalttransistor 26 in die Sättigung gesteuert. Dadurch ist ein Kurzschlußkreis über die Widerstandseinrichtung 24 gebildet. In diesem Zustand ist der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließende Strom / nahezu gleich:

Obwohl die beschriebene und hier dargestellte Modulationsschaltung als diskreter Modulator angenommen worden ist, der aus einer veränderbaren Impedanzeinrichtung besteht, dürfte ohne weiteres einzusehen sein, daß die vorliegende Erfindung in Abhängigkeit von der jeweiligen besonderen Anwendung auch ohne weiteres mit irgendeiner herkömmlichen Impulsmodulationsschaltung oder Dauermodulationsschaltung verwendet werden kann.

In F i g. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Stabilisierungsschaltung gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar im Zusammenwirken mit einer kontinuierlich arbeitenden Strommodulationsschaltung. Diese Ausführungsform umfaßt eine Stromnutzeinrichtung 10, ein aus in Kaskade geschalteten Transistoren 12, 13 und 14 bestehendes Spannungsteilernetzwerk, einen Stromregulierungs- bzw. Stromstabilisierungs-Transistor 15, eine Spannungsbegrenzungseinrichtung 21 und eine dauernd arbeitende Strommodulationsschaltung, die aus Transistoren 27 und 28 und Spannungsteilerwiderständen 29 und 30 besteht. Die Stromnutzeinrichtung 10, das Spannungsteilernetzwerk, der Stromstabilisierungs-Transistor 15 und die Spannungsbegrenzungseinrichtung 21 können den zuvor beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten Bauelementen völlig entsprechen. Demgemäß ist eine weitere Erläuterung hier nicht erforderlich. Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel dient dazu, eine ständige Modulation des stabilisierten Stromes / von einem Maximalwert bis zu einem Minimalwert vorzunehmen. Die Transistoreinrichlung 27 ist an der Basis mit der Klemme 26 verbunden; der Kollektor ist mit einer Bezugspotential, wie Erdpotential, führenden Schaltungsstelle, der Emitter mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände 29 und 30 verbunden. Die Spannungsteilerwiderstände sind zwischen der Klemme 22 und Erdpotential miteinander in Reihe liegend angeordnet; sie vermögen die der Klemme 22 zugeführte konstante Spannung um einen

solchen bestimmten Wert herunterzusetzen, daß der Emitterelektrode der Transistoreinrichtung 27 ein Vorspannungssignal zugeführt wird. Es dürfte ersichtlich sein, daß das Vorspannungssignal dazu dient, die Größe des Modulationssignals festzulegen, welches der ■"> Klemme 26 zugeführt wird, damit die Transistoreinrichtung 27 in ihrem Leitzustand gesteuert wird. Da die Transistoreinrichtung 27 ein Transistor mit pnp-Leitfähigkeitstyp ist, erfährt die betreffende Transistoreinrichtung eine Verstärkung ihrer Leitfähigkeit, wenn die der m Klemme 26 zugeführte Spannung in bezug auf die der Emitterelektrode zugeführte Spannung absinkt. Wenn demgegenüber die Spannungsdifferenz zwischen der Emitterelektrode der Transistoreinrichtung 27 und der Klemme 26 absinkt, d.h. in dem Fall, daß die der r> Klemme 26 zugeführte Spannung ansteigt, nimmt die Stromleitung ab.

Die Emitterelektrode der Transistoreinrichtung 27 ist mit der Basis der Transistoreinrichtung 28 verbunden. Diese ist durch einen Transistor des npn-Leitfähigkeitstyps gebildet. Der Kollektor dieses Transistors ist mit dem Emitter des Stromstabilisierungs-Transistors 15 und der Emitter ist über eine Widerstandseinrichtung 31 mit Erdpotential verbunden. Die Transistoreinrichtung 28 wird also stärker leitend, wenn die ihrer Steuerelek- >~> trode zugeführte Spannung ansteigt und umgekehrt schlechter leitend, wenn die ihrer Steuerelektrode zugeführte Spannung absinkt. Demgemäß ändert sich die Höhe des durch die Transistoreinrichtung 28 fließenden Stromes proportional mit der ihrer Steuer- in elektrode zugeführten Spannung.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig.2 dargestellten Modulationsschaltung erläutert. Das der Klemme 26 zugeführte maximale Modulationssignal ist so festgelegt, daß es ausreicht oder nahezu ausreicht, die r> Transistoreinrichtung 27 in ihren nichtleitenden Zustand zu steuern. Da die Transistoreinrichtung 27 als pnp-Transistor ausgebildet ist, weist die Basis-Emitter-Spannung dieses Transistors einen geringen negativen Wert auf, wenn der Klemme 26 ein maximales Modulationssignal zugeführt wird. Wenn die der Emitterelektrode der Transistoreinrichtung 27 durch die Spannungsteilerwiderstände 29 und 30 zugeführte Vorspannung +8,7 V beträgt, kann in typischer Weise das maximale Modulationssignal +8,0V betragen. ·γ> Wenn die Transistoreinrichtung 27 ihren nichtleitenden Zustand einnimmt, ist die an ihr liegende Spannung gleich der Vorspannung, die durch den Widerstand 30 geliefert wird. Die positive Vorspannung reicht aus, um die Transistoreinrichtung 28 in ihren leitenden Zustand ^rio mit einem Maximalwert des sie durchfließenden Stroms zu steuern. Es ist festzustellen, daß der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließende Strom / nahezu gleich der Summe der Ströme ist, die durch die Transistoreinrichtung 28 und durch die Widerstandsein- w richtungen 23 und 24 fließen. Es sei hier darauf hingewiesen, daß der durch die Widerstandseinrichtungen 23 und 24 fließende Strom unabhängig vom Leitzustand der Transistoreinrichtung 28 ist und einen konstanten Wert annimmt. Dies wird dadurch erreicht, wi daß die Spannung an den Widerstandseinrichtungen 23 und 24 gleich der der Klemme 22 zugeführten konstanten Spannung abzüglich der Basis-Emitter-Spannung des Stromstabilisierungs-Transistors 15 ist. Demgemäß ist die Spannung an den Widerstandsein- b^r) richtungen 23 und 24 und folglich auch der sie durchfließende Strom konstant. Ein maximaler Stromfluß durch die Transistoreinrichtung 28 wird daher erzielt, wenn der Klemme 26 ein maximales Modulationssignal zugeführt wird, wodurch ein maximaler Strom /in der Stromnutzeinrichtung 10 fließt.

Wird nunmehr das der Klemme 26 zugeführte Modulationssignal verkleinert, so wird die Basis-Emitter-Spannung der Transistoreinrichtung 27 zunehmend negativ, wodurch die Leitfähigkeit der Transistoreinrichtung 27 verbessert wird. Folglich sinkt die an der Emitterelektrode der Transistoreinrichtung 27 hervorgerufene Spannung ab, wodurch die Stromleitung der Transistoreinrichtung 28 abnimmt. Deren Kollektorspannung bleibt unbeeinflußt; die einzige Auswirkung ist die Stromleitung. Da der durch die Widerstandseinrichtungen 23 und 24 fließende Strom einen konstanten Wert annimmt, führt eine Abnahme des durch die Transistoreinrichtung 28 fließenden Stromes zu einer proportionalen Abnahme des in der Stromnutzeinrichtung 10 fließenden Stromes /. Wenn also das der Klemme 26 zugeführte Modulationssignal fortschreitend verkleinert wird, und zwar so lange, bis sein Minimalwert erhalten ist, wird die an der Emitterelektrode der Transistoreinrichtung 27 hervorgerufene Spannung entsprechend verringert und dadurch die Transistoreinrichtung 28 in ihren nichtleitenden Zustand gesteuert. Somit wird der in der Stromnutzeinrichtung 10 fließende Strom / auf einen Minimalwert herabgesetzt. Wenn im Unterschied dazu das der Klemme 26 zugeführte Modulationssignal ansteigt, steigt der durch die Stromnutzeinrichtung fließende Strom / an. Die in Fig.2 dargestellte Modulationsschaltung bewirkt also eine kontinuierliche Modulation bzw. Dauermodulation des durch eine Stromnutzeinrichtung fließenden Stromes gemäß einem zugeführten Modulationssignal. Es zeigt sich, daß in dem Fall, daß das Modulationssignal durch ein Impulssignal gebildet ist, welches abrupte Amplitudenänderungen zwischen einer Maximalamplitude und einer Minimalamplitude ermöglicht, der Strom / in entsprechender Weise moduliert wird wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert worden ist. Damit ist die in Fig. 2 dargestellte Modulationsschaltung imstande, eine kontinuierliche oder diskrete Modulationsfunktion auszuführen, und zwar gemäß den besonderen Eigenschaften des ihr zugeführten Modulationssignals.

Obwohl die Transistoreinrichtungen 27 und 28 als durch Transistoren des pnp-Leitfähigkeitstyps bzw. des npn-Leitfähigkeitstyps dargestellt worden sind, dürfte einzusehen sein, daß die Transistorarten vertauscht werden können. Darüber hinaus kann die durch die Spannungsteilerwiderstände 29 und 30 gelieferte Vorspannung von irgendeiner anderen Spannungsquelle gewonnen warden als von dem der Klemme 22 zugeführten Steuersignal. Die betreffende Vorspannung kann dabei positiv oder negativ sein. Überdies können die Transistoreinrichtungen 27 und 28 durch Transistoren des pnp- oder npn-Leitfähigkeitstyps gebildet sein, wenn der durch die Stromnutzeinrichtung 10 fließende Strom, bezogen auf das Modulationssignal, in umgekehrter Beziehung zu ändern ist. Es dürfte verständlich sein, daß in dem Fall, daß die für das Modulationssignal festgelegten Maximal- und Minimalwerte überschritten werden, die vorstehend beschriebene Arbeitsweise der Modulationsschaltung nicht geändert wird, vorausgesetzt, daß die Transistoreinrichtungen 27 und 28 nicht über ihre Durchbruchskennwerte ausgesteuert werden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stromstabilisierungseinrichtung mit einem Spannungsteilernetzwerk, welches eine Vielzahl von ^r> Transistoren mit ersten und zweiten Elektroden sowie Steuerelektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit Ausnahme der des ersten Transistors jeweils mit der zweiten Elektrode eines unmittelbar vorhergehenden Transistors verbunden ist, mit ι ο einem stromregelnden Transistor mit zwei Elektroden, von denen die erste mit der zweiten Elektrode des letzten Transistors in dem Spannungsteilernetzwerk verbunden ist, während der durch das Spannungsteilernetzwerk fließende Strom in Ab- ΐϊ hängigkeit von einer dem stromregelnden Transistor zugeführlen Spannung regelbar ist, mit einer Spannungsbegrenzungseinrichtung mit zwei Anschlüssen, von denen der erste Anschluß mit der Steuerelektrode des letzten Transistors in dem .'» Spannungsteilernetzwerk und der zweite Anschluß mit der zweiten Elektrode des stromregelnden Transistors zum Begrenzen der der Steuerelektrode zugeführten Spannung verbunden ist, und mit einer in Reihe mit dem stromregelnden Transistor >-ϊ geschalteten Impedanz, durch welche ein konstanter Strom fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Stabilisieren des durch eine signalmodulierte Lasereinrichtung (10) fließenden Stroms vorgesehen ist, daß parallel zu der Impedanz κι (23, 24) eine veränderlich leitende Einrichtung (25; 27—31) geschallet ist, welche auf ein zugeführtes Modulationssignal durch Änderung ihrer Stromleiteigenschaften anspricht, wodurch der durch die Lasereinrichtung (10) fließende Strom in entspre- r> chendcr Weise variiert wird, und daß die Spannungsbegrenzungseinrichtung (21) an die zweite Elektrode des stromregclnden Transistors (15) einen einer Summierung der Restströme der zu dein Spannungsleilernetzwerk gehörenden Transistoren (12, 13, 14) 4» entsprechenden Strom abgibt.

2. Einrichtung räch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen aufeinanderfolgende Steuerelektroden aller Transistoren (12, Ι.Ϊ, 14) des Sp.innungsteilemetzwerks in bekannter Weise wei- -n tere Spannungsbegren/ungseinrichtimgcn (19, 20) geschallet snd, die den Maximalwert der den Steuerelektrode!) zugeführt en Spannung begrenzen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanniingsbegrenzimgsein- ϊη richtungen (19,20, 21) Zener-Dioden sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche I his .V dadurch gekennzeichnet, diili die veränderlich leitende Einrichtung (25) eine parallel zu einei Teilimpedanz (24) der veränderlichen Impedanz (23, ~> > 24) geschaltete Schalteinrichtung (25) ist. welche aut ihre Aktivierung durch das Modulatioiissignal hin den Wert der Teilimpedanz (24) zu andern gestattet.

^r). Hinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schalteinrichtung (25) ein Schalt <,n transistor ist. der auf die Zuführung des Modiila lionssignals zu seiner Steuerelektrode einen Kurz .chluß für die Teilimpeclanz (24) bildet.

f). Hinrichtung nach einem der Ansprüche I bis i. dadurch gekennzeichnet, dal! die veränderlich >,. leitende I inriihiiing (27— 11) komplementäre Iran lisioren (27, 28) enthalt, von denen der eistetransistor(27)emc I eileigenschalt aufweist, die sich in umgekehrter Beziehung zu dem Modulationssignal ändert, und von denen der zweite Transistor (28), der mit dem ersten Transistor (27) verbunden ist, eine Leiteigenschaft aufweist, die sich in direkter Beziehung mit dem Modulationssignal ändert.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (27) das Modulationssignal aufnimmt und daß der zweite Transistor (28) durch den ersten Transistor (27) gesteuert und zu der Impedanz (23,24) parallel geschaltet ist.