Schaltungssammlung / Lieferung 5 / Klaus Schlenzig / 1989

7/21/2019 Schaltungssammlung / Lieferung 5 / Klaus Schlenzig / 1989

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Schaltungssammlungfr den Amateur

Fnfte Lieferung 1. Auflage',IrMilitrverlag

derDeutschen DemokratischenRepublik

Mobile Sammlungvon Grundschaltungenund VariantenHerausgegeben vonDipl.-Ing. Klaus Schlenzigund Dipl.-Journ.,Ing. Wolfgang Stammier


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Redaktionsschlu: 15. Februar 1988

AutorenBlatt 1-3 bis 1-4 Ing. Dieter JungBlatt 2-1 bis 2-3 Ing. Karl-Heinz BlsingBlatt 2-4 bis 2-6 Ing. Dietrich MllerBlatt 2-7 DipL-Ing. Wolfgang RichterBlatt 2-8 Dipl-Ing. Stefan GreinerBlatt 2-9 bis 2-10 Dipl-Ing, Klaus Schlenzig/Ing. Dieter JungBlatt 3-1 bis 3-4 Ing. Dietmar SchillerBlatt 4-1 bis 4-14 Ing. Hans-Jochen SchulzeBlatt 4-15 bis 4-16 Dipl-Ing. Bernd KenzlerBlatt 5-1 bis 5-2 Dipl.-Math, Eckhard SchillerBlatt 6-1 bis 6-3 Dipl-Ing, Gnter WarmeBlatt 6-4 bis 6-6 Dipl-Ing. Stefan GreinerBlatt 6-7 bis 6-12 Dipl.-Phys, Uwe WeidlichBlatt 6-13 bis 6-18 Dr. Ing. Dieter ScheuschnerBlatt 6-19 bis 6-23 Dipl.-Phys. Marius Van der MeerBlatt 8-1 bis 8-4 Ing. Winfried MllerBlatt 85 bis 8-6 Ing. Karl-Heinz BlsingBlatt 9-1 bis 9-2 Ing-Karl-Heinz BlsingBlatt 10-1 bis 10-16 Dr. Gnter MielBlatt 11-1 bis 11-6 Dipl.-Ing.Wolfgang E. SchlegelBlatt 12-1 bis 12-7 Dipl.-Ing. Joachim FrhlichBlatt 12-8 bis 12-11 Dipl.-Ing.Frank Mckel

Schaltungssammlung fr den Amateur: 5. LieferungKlaus Schlenzig; Wolfgang Stammier (u. a.]. -Berlin: Militrverlag der DDR ('WEB), 1989. -200 5.: 370 Bilder, 63 TabellenISBN 3-327-00685-71. Auflage Militrverlag der Deutschen Demokratischen Republik(VEB) - Berlin, 1989Lizenz-Nr. 5Printed in the German Democratic RepublicGesamtherstellung; INTERDRUCK Graphischer GrobetriebLeipzig, Betrieb der ausgezeichneten Qualittsarbeit, 111/18/97Lektor: Steffen WrtenbergerZeichnungen: Marina JacobTypografie: Helmut HerrmannLSV 3539Bestellnummer: 747 137901600


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SCI-IALTUNGSSAMMLUNG Fnfte Lieferung - 1989 latt~r apitel 1 inleitung -2

Kapitel 6-ikroprozessortechnik1-2 Anschlu eines Schreibwerks an den U-886-Rechner1-3 Blatt 1) .......................... -11-4 Anschlu eines Schreibwerks an den U-880-Rechner(Blatt 2) ......................... -2Anschlu eines Schreibwerks an den U-880-Rechner(Blatt 3) .......................... -3Der Einchipmikrorechner 11881 (Batt 1) ........ -42-1 er Einchipmikrorechner U 881 (Batt 2) ......... -52-2 er Einchipmikrorechner U881 (Batt 3) ......... -62-3 nternational kompatibler Kleinrechner (Blatt 1) .... -72-4 nternational kompatibler Kleinrechner (Blatt 2) ..... -82-5 nternational kompatibler Kleinrechner (Blatt 3) ..... -92-6 nternational kompatibler Kleinrechner (Blatt 4) ..... 6-10International kompatibler Kleinrechner (Blatt 5) ..... 6-112-7 nternational kompatibler Kleinrechner (Blatt 6) ..... 6-122-8 chach- und Lerncomputer SLC 1 (Blatt 1) ........ 6-132-9 chach- und Lerncomputer SLC 1 (Blatt 2) ....... -14

2-10 chach- und Lerncomputer SLC 1 (Blatt 3) ....... -15Schach- und Lerncomputer SLC 1 (Blatt 4) ....... -16Schach- und Lerncomputer SLC 1 (Blatt 5 ....... -17Schach- und Lemcomputer SLCI (Blatt 6) ....... -18Parallelschnittstelle fr KC 85/2 und KC 85/3 (Blatt 1) -193-1 arallelschnittstelle fr KC 85/2 und KC 85/3 (Blatt 2) -203-2 Magnetband-Koppelbaustein TBK fr Schreibmaschinen3-3 - 6001 Batt 1) ....................... -213-4 Magnetband-Koppelbaustein TBK fr SchreibmaschinenS 6001 Batt 2) ....................... -22Magnetband-Koppelbaustein TBK fr SchreibmaschinenS 6001 (Blatt 3) ..................... -234-1 Kapitel 8-llgemeine Elektronik4-2 eitmegert fr Kam eraverschlsse (Blatt 1) .......8-1Zeitmellgert fr Kameraverschlsse (Blatt 2) .......8-24-3 auflichtsteuerung fr W erbezwecke (Blatt 1) .......8-3Lauflichtsteuerung fr Werbezwecke (Blatt 2) .......8-44-4 oderne Analogthermometer (Blatt 1) .......... 8-5Moderne Analogthermometer (Blatt 2) . . . . . . . . . . -64-54-6 Kapitel 9-eneratoren irnd Sender4-7 Funktionsgenerator mit modernen Bauelementen(Blatt 1) ......................... -14-8 Funktionsgenerator mit modernen Bauelementen(Blatt 2) .......................... -2EIN

4-10 Kapitel 10-odellfernsteuerung4-11 Anwendungsbeispiele fr den Servoschaltkreis B 654 12(Blatt 1) ...................... 0-14-12 Anwendungsbeispiele fr den Servoschaltkreis B 654 D4-13 Blatt 2) .......................... 0-24-14 Anwendungsbeispiele fr der, Servoschaltkreis B 654 D4 15 Blatt 3) .......................... 0-34-16 Anwendungsbeispiele fr den Servoschaltkreis B 654 D(Blatt 4) .......................... 0 4Anwendungsbeispiele fr CMOS-Schaltkreise der Stan-dardreihe V4000 (Blatt 1) 0-5Anwendungsbeispiele fr CMOS-Schaltkreise der Stan-dardreihe V 4000 (Blatt 2) 0-6Anwendungsbeispiele fr CMOS-Schaltkreise der Stan-

dardreihe V4000 (Blatt 3) 0-7Anwendungsbeispiele fr CMOS-Schaltkreise der Stan-dardreihe V4000 (Blatt 4) ................ 0-8

Kapitel 1-inleitungVorwort ...........................Typbezeichnung von Halbleiterbauelementen (Blatt 1) -Typbezeichnung von Halbleiterbauelementen (Blatt 2)

Kapitel 2-tromversorgungEinstellbares Labornetzgert (Blatt 1) ...........Einstellbares Labornetzgert (Blatt 2) ...........Einstellbares Labornetzgert (Blatt 3) ...........Schaltnetzteile (Blatt 1) ..................Schaltnetzteile (Blatt 2) ..................Schaltnetzteile (Blatt 3) ..................Verhalten der Primrbatterie R6S bei Entladung mit sehrkleinenSrmen........................Programm zur Berechnung eines Transformators ....Integrierter Spannungswandler (1 7660D (Blatt 1)Integrierter Spannungswandler U 7660 D (Blatt 2)Kapitel 3-erstrkerNF-Hochleistungsendstufen (Blatt 1) ...........NF-Hochleistungsendstufen (Blatt 2) ...........NF-l1ochleistungsendstufen (Blatt 3) ..........NF-Hochleistungsendstufen (Blatt 4) ..........

Kapitel 4-usikelektronik und EffektschaltungenModulares Synthesizerkonzept-in Klangbaukasten(Blatt 1) .........................Modulares Synthesizerkonzept-in Klangbaukasten(Blatt 2) ..........................Modulares Synthesizerkonzept-in Klangbaukasten(Blatt 3) .........................Modulares Synthesizerkonzept-in Klangbaukasten(Blatt 4) .........................Modulares Synthesizerkonzept-in Klangbaukasten(Blatt 5) ..........................Modulares Synthesizerkonzept-in Klangbaukasten(Blatt 6) .........................Modulares Synthesizerkonzept-in. Klangbaukasten(Blatt 7) .........................Modulares Synthesizerkonzept-in Klangbaukasten(Blatt 8) ..........................Modulares Synthesizerkonzept-in Klangbaukasten(Blatt 9) .........................Modulares Synthesizerkonzept-in KlangbaukastenBatt 10) ..........................Modulares Synthesizerkonzept-in KlangbaukastenBatt 11) ...........................Modulares Synthesizerkonzept-in KlangbaukastenBatt 12) ...........................MIDI-usic Instrument Digital Interface (Blatt 1).MIDI-usic Instrument Digital Interface (Blatt 2Klangbeeinflussung von Elektrogitarren (Blatt 1) .....Klangbeeinflussung von Elektrogitarren (Blatt 2) .....Kapitel 5-llgemeine DigitaltechnikUniversalzhler mit U 8821 884 (Batt 1) .........5-1Universalzhler mit LT 882/U 884 (Batt 2) ......... 5-2


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Anwendungsbeispiele fr CMOS-Schaltkreise der Stan-dardreihe V4000 (Blatt 5) ................. 0-9Anwendungsbeispiele fr den Timerschaltkreis fi 555 D(Blatt 1) ..........................010Anwendungsbeispiele fr den Timerschaltkreis B 555 D(Blatt ) ..........................0-11Anwendungsbeispiele fr den Timerschaltkreis B 555 D(Blatt ) 10-12Anwendungsbeispiele fr den Timerschaltkreis 8 555 D(Blatt 4) ..........................0-13Anwendungsbeispiele fr den Timerschaltkreis 8 555 D(Blatt 5) ..........................0-14Anwendungsbeispiele fr den Timerschaltkreis 8 555 D(Blatt 6) 10-15Anwendungsbeispiele fr den Timerschaltkreis 8 555 D(Blatt 7) ..........................0-16Kapitel 11 - EmpfngerBaugruppen moderner Rundfunkempfnger (Blatt 1) - - - 1-1Baugruppen moderner Rundfunkempfnger (Blatt 2) . . - 1-2Baugruppen moderner Rundfunkempfnger (Blatt 3) . . - 1-3Baugruppen moderner Rundfunkempfnger (Blatt 4) . . . 1-4Baugruppen moderner Rundfunkempfnger (Blatt 5) . . . 1-5Baugruppen moderner Rundfunkempfnger (Blatt 6) . . . 1-6Kapitel 12 - SpeichertechnikAktuelle Speicherschaltkreise (Blatt 1) ........... 12-1Aktuelle Speicherschaltkreise (Blatt 2) ........... 12-2Aktuelle Speicherschaltkreise (Blatt 3) . . . . 2-3Aktuelle Speicherschaltkreise (Blatt 4) . . . . 2 4Aktuelle Speicherschaltkreise (Blatt 5)........... 2-5Aktuelle Speicherschaltkreise (Blatt 6) . . . . 2-6Aktuelle Speicherschaltkreise (Blatt 7) . . . . 2-7EPROM-Programmierer fr KC 85/2 und KC 85/3(Blatt ) .......................... 2-8EPROM-Frogrammierer fr, KC 85/2 und KC 85/3(Blatt 2) . . 2-9EPROM-Programmierer fr KC 85/2 und KC 85/3(Blatt 3) ..........................2-10EPROM-Programmierer fr KC 85/2 und KC 85/3(Blatt 4) ..........................2-11Zur Beachtung1- Dem Themenbereich von Kapitel 7 wurde in dieser Lieferungder Schaltungssammlung kein Beitrag zugeordnet.2. In einigen Beitrgen wurden die Halbleiterbauelemente nurmit einem Buchstaben (V) angesprochen, whrend in den Bit-dem mit D bzw. T als 2. Buchstaben nher spezifiziert wurde.Die laufende Numerierung stimmt aber in jedem Fall berein.3. Alle Schaltungen und Programme sind nur fr Amateur-zwecke bestimmt. Fr eventuelle Fehler kann keine Haftungbernommen werden. Verlag und Herausgeber sind fr Hinweisedankbar.

Vorwort

Diese nun vorliegende 5. Lieferung der Schaltungssammlungwurde 1986 konzipiert und 1988 abgeschlossen. Mit ihrem Er-scheinen im Jahre 1989 ergibt sich ein Abstand von 3 Jahren zur4.Lieferung, die 1987 in 2. Auflage nochmals prsent werdenkonnte. Diese zeitliche Staffelung ist der Themenbreite ange-messen. Mit der Aktualitt von Fachzeitschriften kann eine sol-che Sammlung nicht aufwarten. Aus diesem Grund waren Auto-ren und Herausgeber darum bemht, die Auswahl der Themenund die Gestaltung des Inhalts der angestrebten lngeren Nut-zungsdauer beim Leser anzupassen.Der Erarbeitungszeitraum war geprgt vom umfassenden Einsatzder 8-bit-Mikrorechnerschaltkreisfamilie U880 und ihrer Ein-chipversionen. Entsprechend groen Anteil nehmen darum The-men dazu in der vorliegenden Lieferung ein. Sie sind teilweiserecht komplex und haben die Autoren entsprechend lange be-schftigt. Unterschiedliche Ausgangs- und spezielle Material-positionen sind ebenso festzustellen wie die Vielfalt der Anwen-dungen. Die besondere Problematik bei der Umsetzung bestehtin den zum Teil ziemlich umfangreichen Stromlaufplnen, beidenen auch das groe Format der Schaltungssammlung an seineGrenzen gelangt, aber auch in der weder vom einzelnen Autornoch gar vom Verlag beherrschbaren Sicherstellung von Bezugs-mglichkeiten etwa fr Leiterplatten-Doch der Gebrauchswert einer Schaltungssammlung kann nurbei einem Teil des Gebotenen leiterplattenabhngig sein. Dasbetrifft die kleineren Objekte, bei denen auch diese Art der Hil-festellung einen Sinn hat; Weit die Lesergruppe, die davon ange-sprochen wird, dieser Hilfe (noch) bedarf, vor allem aber, weildie dafr ntigen Platten sowohl im geringeren Grad ihrer tech-nologischen Schwierigkeit wie bezglich der Verllichkeit ihrerBauelementebasis vordergrndig fr den Nachbau geschaffensind. Ganze Computer dagegen 3 Jahre nach ihrem 1. Aufbaudurch den Autor bis zu diesem Punkt nachvollziehen zu wollensetzt eine umfangreiche Oberleitungsarbeit voraus, zu der nurdie Industrie in der Lage ist. In diesem Bereich sollte man daherden Begriff Schaltungssammlung wieder etwas wrtlicher neh-men: Diese komplexen Schaltungen, wenn sie detailliert kom-mentiert sind, stellen Informationsquellen mit Langzeitwirkungdar, die man auch als Anregung zum Weiterdenken nutzenwird.Wenn also im vorliegenden Band ein noch grerer Flchenan-teil als in der 4. Lieferung dem Schlsselthema Mikrorechnergewidmet ist, bleibt den an den anderen Bereichen dieser Samrn-lung Interessierten die gewohnte Vielfalt dennoch erhalten. Siereicht von der Stromversorgung (schaltkreisorienjiert wie soft-wareuntersttzt) ber Verstrkertechnik, Me- und Musikelek-tronik, Fernsteuer- und Empfngertechnik bis zur Speichertech-nik, die selbstverstndlich ihre Hauptanwendung heim Compu-ter findet. Die bewhrte Art, freie Flchen mit Fachbegriffen inRussisch und Deutsch attraktiver zu gestalten, wurde ebenfallsbeibehalten.Insgesamt ist zu erwarten, da diese neue Ausgabe, kombiniertmit einzelnen je nach Interessengebiet aktuell gebliebenen Blt-tern, die man frheren Lieferungen entnimmt, ihren Lesern wie-derum eine Reihe von Jahren ntzlich sein kann.Berlin, im Frhjahr 1988 ie Herausgeber


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SCHALTUNGSSAMMLUNG Fnfte LieferungKapitel EinleitungTypbezeichuung von Halbleiterbauelementen Blatt 1)

1989 1 Blatt1-3

1. AllgemeinesMit Wirkung vom 1.4. 1987 ersetzt die Ausgabe 5/86 die Aus-gabe 4180 des Standards TGL 38015. Folgende grundstzlichenderungen sind zu vermerken:- Einfhrung der bernahme internationaler Zhlnummern;- Streichung der Gehusekennbuchstaben bei Transistoren undAufnahme der Gehusevarianten in den 3. Buchstaben des

1. Bezeichnungsblocks- Reduzierung des Zeichenvorrats fr die Grundeigenschaft vonIS und Streichung des Zusammenhangs mit dem Betriebstem-peraturbereich;- Aufnahme weiterer Gehuseformen;Aufnahme des Betriebstemperatorbereichs fr IS;- Einfhrung der spezifischen Eigenschaften in die Typbezeich-nung von 15;- Aufnahme der Bildung einer Typkennzeichnung und der Ge-taltung der Typkennzeichnung auf dem Bauelement.Weiterhin kann davon ausgegangen werden, da diese Fassungder TGL 38015 fr die kommenden Jahre bis nach 1990 verbind-lich bleiben wird, so da sie als Bestandteil dieser Schaltungs-sammlung sinnvoll erscheint.Der Standard gilt nicht fr Selengleichrichter, Gleichrichterbrk-ken, Gleichrichter-Thyristor- und Transistormodule sowie Hy-bridschaltkreise.

2. Diskrete Halbleiterbauelemente2.1. chema (Beispiel)2.2. . Block1b,/l, 1 .vc/,enin der Bezeichn ing ost diskreten l-lolhleiterhaue ente,tte,t

1. Block 2, Block 3. BlockS 4 F E

Halhlciterwerkstoftnach Absch nitt 12. 1,Ziffer fr speziellen Einsatznach Abschn itt 2.2.2.Typische elektrische bzw.optoclektrtschc Funktionnach Abschn itt 2.2.3. -'lapgrupp e, auch G ehiuscvariantc *nach Abschn itt12.4.Zlslnutnm cr nach Abschnitt 2.3.crgnzcne Eigenschaftennach Abschnitt21

Angabe n ur, falls erforderlich. Ausnalstnc Ab sch n ils 14.12.2.1. 1. Buchstabe: Halbleiterwerkstoff0 Germanium5 SiliziumV1laibleiterverbindung. darunter Atfl/BV-Verbindung, z. B.

Galliumarsenid, IndiumphospbidM Anwendung verschiedener Halbleiterwerkstoffe

2.2.2. Ziffer fr speziellen EinsatzDiese Ziffer gilt fr Bauelemente, die besondere Forderungen er-fllen mssen, z- B. spezielle Einsatzklassen. Der Ziffemvorratreicht von 1 bis 9, je nach Festlegung des Herstellers. Bei Bedarfdrfen die Ziffern 1 bis 9 zu 2stelligen Zahlen kombiniert wer-den. Die Ziffern 1 bis 5 gelten fr Bauelemente des Sonderbe-darfs der Einsatzklassen 1 bis 5. Weitere Ziffern ergeben sich ausdem internen Schlssel des Herstellers.Als Kennzeichnung auf dem Bauelement ist es zulssig, anStelle der innerhab der Typbezeichnung angeordneten ZifferZahl die vollstndige Einsatzklasse nach oder unterhalb der Typ-bezeichnung aufzubringen.2.2.3. 2. Buchstabe: typische elektrischebzw. optoelektronische FunktionA DiodeB KopplerC NF-Transistor (Richtwert: thermischer Widerstand Rthicmindestens 15 K W)D NF-LeistungstransistorE TunneldiodeF HF-TransistorL l-lF-LeistungstransistorM Ladungsgesteuertes HalbleiterelementP Strahlungsempfindliches HalbleiterbauelementQ Strahlungsemittierendes HalbleiterbauelementR Halbleiterbauelement mit Ausnutzung eines Durchbruch-verhaltens5 SchalttransistorT Thyristor, Diac, Tritte und andere VierschichtbauelementeU LeistungsschalttransistorW Sensor-Halbleiterbauelement (auer Optoelektronik)Y LeistungsdiodeZ Z-Diode2.2.4. 3. Buchstabe: Typgruppen, auch GehusevarianteZeichenvorrat: Grobuchstaben des Alphabets auer 1 und Jnach internem Schlssel des Herstellers. Der 3. Buchstabe derTyphezeichnung kann bei Bauelementen unterschiedlicher Er-zeugnisgruppen unterschiedliche Bedeutung haben.Bereits belegte Buchstaben- DiodenD Gehusevariante: Aufsetzgehuse, z. B. SOD-80-Ge-huse- TransistorenIi Gehusevariante: Aufsetzgehuse, z. B. SOT-23-, SOT-89-, SOT-143-Gehuse- Optoelektronische HalbleiterbauelementeA Lichtemitterdiode, LED, z.B. VQAB Lichtemitteranzeige, LEA, z.B. VQBC Mehrstellige LEA, z.B. VQCD Mehrstellige LEA, einseitiger Steck- oder Ltanschlu,z.B. VQDE Mehrstellige LEA, Lichtschachtausfhrung, z.B. VQEF Einzeilige LED-Reihe, z.B. VQF0 Mehrzeilige LED-Reihe, z.B. VQGH LE-Flachbandanzeige, z.B. VQH- Sensor-HalbleiterbauelementeD DrucksensorF FeuchtesensorH Hall-Effekt-SensorT TemperatursensorDie Bedeutung des 3. Buchstabens kann man aus dem Erzeugnis-standard ersehen, sofern sie nicht bereits oben angerhrt ist.2.3. . BlockDer 2. B lock besteht im allgemeinen aus 2 bis 4 Ziffern und stellteine Zhlnummer dar, die bei Besttigung der Typbezeicbnungfestzulegen ist.


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Die Zhlnummern internationaler Vorbildtypen sind grundstz-lich zu bernehmen. Die Zhlnummer darf auf mehr als 4 Stel-len erweitert werden, wenn internationale Vorbildtypen das er-fordern.

2.4. . Block2.4.1. Dioden und Vierschichtbauelemente wie Thyristoren,Diacs, Triacs (auer optoelektronischeHalbleiterbauelemente)Libelle 1

Verstrkungsgruppe oder Gruppierung nach einem bestimmtenKennwert: A bis H und UAusmetyp:- N bis Z auer 5, U und X fr hherwertige Bauelem ente alsder Grundtyp- 1 bis 9 fr Bauelemente, die die Eigenschaften des Grundtypsnicht erreichen und durch ihn direkt ersetzbar sind- 5 Amateurtyp; die einzelnen Amateurtypen sind durchzunu-merieren: 51, 52 usw.

3. ntegrierte Halbleiterschaltkreise (IS)8,2 .1. chema (Beispiel)

Nenn wert der Z -Spann ung in Vatioder Greitesseet tier periodischenSpit. 'ensperrspannung in litt) Volt -Als Kennzeichnung auf dem Bau-ci ement ist noch die direkte A.--gahe der periodischen Spitzen-sperrspanliung in Volt in Verbin-dung m it dciii Ein hcitco,cietsene..lssig, z. 8. 320 5vErgfinsecntdc E igetttnchufteis

2.4.2. Optoelektronische Halbleiterbauelementelebe11,' .1

/t

Ntodi fikatiesn (Variantennun inscr)

Liehtstiirkcgruppc oder Strahlungs-teistsings- bzw. Strahistlirkegnippeder Koltcktorstt 'omgrupp cLiehtsi ii rkcverhfittnisgroppeXohne (iehiiuse (Chip):'Zusatzz ciehcn bis technologische Varianten nach 33;1. 18 004

Bedeutung s. 11,)Zeichenvorrat: Zeichenbedeutung nach Festlegung des Herstel-lers.Modifikation: bis 9Lichtstrkegruppe: bis R auer 1 und QStrahlungsleistungs- bzw. Strahl-strke- und Kollektorstromgruppe: bis 1Lichtstrkeverhltnisgruppe: und 22.4.3. TransistorenJ4helle 4

A 4

Verstiirkungsgruppc oder Gruppierung *nach einem bestimmten Kennwert

AusiiictltypX ohne Gchf susc (Chip) :Zusalzz eich e n fr Lech notogischc Varijt lt cit nach 1 (II. 38 00/Zeichenvorrat: Zeichenbedeutung nach Festlegung des Herstel-lers,

Tabelle .5 SeI,eoia der R ez ehi,zungvo iioeegia erle,, llalhleieerseliealtkrei sen\ K OtttlOOhl [3 4 (fit as 0 -OttO

Grtnn deigeschafl nachAbschnitl 32.Typgruppc(Abschnitt 3.3.)

Ziiht-Nr. (Abschnitt 34.)

('nehuse (Abschn itt 3.5.)Ziffer fr sp eziellen E insatz(Abschnitt 3.6.)Betrichstem peraturhereneh(Abschnitt 3,7.)Spezifische Eigenschaft (Abschn itt 3.8.)

O ruppicrt it to. nach bes t imm tem Kcnnwert(Abschnitt 3,9.).&ustssety p ( A (,schnitt 3. 10.)

Typ mit sereinhartcm bit-Muster oder Lettbabnvariantevon Gate-Arravs (Abschnitt 3.1 1)

3.2. GrundeigenschaftA Bipolare analoge IS, vorrangig fr KonsumgtertypenB Bipolare analoge 15, vorrangig fr IndustrietypenC Bipolare AD- und DA-Wandler-ISD Bpolare digitale 15L Ladungsgekoppelte BauelementeU Unipolare 15W Sensor-IS

31. TypgntppeAnwendung nur zugelassen fr Kundenwunsch-IS des ISA-Sy-stems, fr Sensor-1S und fr 15, die bei gleicher elektrischerFunktion in unterschiedlichen Technologien hergestellt werden,sofern der internationale Vorbildtyp die technologische Variantenicht als Buchstabeneinschlu innerhalb der Zhlnummern ent-hlt.- Kundenwunsch-1S

1 GrundlayoutK Leitbahnvariante nach Kundenbestellung- Sensor-15D DrucksensorF Feuchtesensor


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SCHALTUNGSSAMMLUNG Fnfte Lieferungtal apitel 1 - Einleitung

Typbezeichnung von Halbleiterbauelementen (Blatt 2)1989 1 Blatt

1-4H Hall-Effekt-SensorT TemperatursensorWeitere Buchstaben sind zulssig. IhltBdd fltoftg ist it Er-zeugnisstandard anzugeben.

- Technologische VariantenL Low-power-VarianteS Schnelle Variante

3.4. ZhlnummerDie Zhlnummer besteht aus 2 bis 6 Stellen und ist bei der Be-sttigung der Typbezeichnung festzulegen. Die Zhlnummerninternationaler Vorbildtypen sind grundstzlich zu bernehmen.Das bezieht sich auch auf Buchstabeneinschlsse innerhalb derZhlnummer. Diese darf auf mehr als 6 Stellen erweitert werden,wenn internationale Vorbildtypen das erfordern.

3.5. Gehuse33.1. Typen mit GehuseB Metall-Glas-Gehuse oder andere MaterialkombinationC Dual in line package (DII'), KeramikD DI?, PlastE DI? mit KhlfahneF Etat package (FP, QFP), KeramikG FP, QFP, Plast11 Power in line (PIL), fr horizontalen EinbauK DIE mit unlsbarem KhlkrperL Quad in line package (QIP), KeramikM QIP. PlastN 501-Gehuse, Plast, all 15-Gehuse. z- B. SOT 541' Chip carrier, Plast (PCC)R Chip carrier, Keramik (CCC)5 Small outline package (SOP)T Tape Chip Carrier (TCC)V PIL, fr vertikalen EinbauWeitere Buchstaben fr Gehusekennzeichnung auer Z sindzulssig. Ihre Bedeutung ist im Erzeugnisstandard anzugeben.3.5.2. Typen ohne GehuseX Chip; Zusatzzeichen fr technologische Varianten nachTGL 38004.

3.6. iffer fr speziellen EinsatzEs gelten die Ziffern nach Abschnitt 2.2.2.

3.7. BetriebstemperaturbereichA Betriebstemperaturbereich nach Erzeugnisstandard, Anwen-dung nur, wenn keiner der nachfolgend angegebenen Berei-che zutrifft.BS bis SSCC O bis 7O CD lO bis 7OCE 10 bis 85 CF 25 bis 70 CG 25 bis 85 CII 40 bis 70CK 40 bis 85CL 5S bis 8S CM 55 bis 125CWeitere Kennbuchstaben fr den I3etriebstemperaturbereieh au-er 5 und X sind zulssig; ihre Bedeutung ist im Erzeugnisstan-dard anzugeben.

3.8. pezifische EigenschaftenTaktfrequenz: 2 Ziffern, deren Bedeutung im Erzeugnisstandardfestzulegen ist.Zugriffszeit: 2 Ziffern, deren Bedeutung im Erzeugnisstandardfestzulegen ist.Die Anwendung nur einer Ziffer ist nicht zulssig. in diesemFalle wre eine Null vor die Ziffer zu setzen, z. B. 05.

3.9. Gruppierung nach einem bestimmten KennwertZeichenvorrat: a.. .h nach Festlegung des Herstellers.

3.10. AusmetypZeichenvorrat: Bedeutung der Zeichen nach Festlegung des Her-stellers.- n ... z auer s und x fr hherwertige Typen gegenber demGrundtyp.- 1 bis 9 fr 15, die die Eigenschaften des Grundtyps nicht errei-chen und durch den Grundtyp direkt ersetzbar sind.- 5 Amateurtyp. Die einzelnen Amateurtypen sind durchzunu-merieren: 51, 52 usw.

3.11. Typ mit vereinbartem bit-Muster, Leitbahnvarianttvon Gate-Arrays und hnliche ISSie werden durch 3 Ziffern gekennzeichnet, die von der brigenTypbezeichnung durch einen Bindestrich getrennt sind. Der Zei-chenvorrat darf auf 4 Ziffern erweitert werden.

4. estaltung der Typkennzeiclmung auf dem Bauelement(Stempelbild)4.1. iskrete Halbleiterbauelemente4.1.1. Variante 1Die vollstndige Tpbezeichnung ist in 1 Zeile aufzubringen.4.1.2. Variante 2Die Typkennzeichnung des Normaltyps ist in 1 Zeile aufzubrin-gen. Die Kennzeichnung fr speziellen Einsatz, z. B. spezielleEinsatzklassen, ist nach Abschnitt 2.2.2. vorzunehmen.413. Variante 3Wenn die auf dem Bauelement zur Verfgung stehende Flchedie Anwendung der Varianten 1 und 2 nicht zult, ist eine ko-diene Typkennzeichnung aufzubringen. Sie ist im Erzeugnis-standard festzulegen und zu erlutern.

4.2. ntegrierte Halbleiterschaltkreise4.2.1. Variante 1Wie bei 4.1.1.4.2.2. Variante 2Der 1. Teil der Typbezeichnung bis einschlielich Gehusekenn-buchstaben ist in der 1. Zeile, der 2. Teil in der 2. Zeile zwischenHerstellerzeichen und Herstellungszeitraum anzuordnen. Beiungnstigen Platzverhltnissen darf die Typbezeichnung auchan einer anderen Stelle, z. B. nach der Zhlnummer, getrenntwerden. Befindet sich an der Trennstelle ein Schrg- oder Bin-destrich, so ist dieser wegzulassen.


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4.2.3. VarIante 3Der konstante Teil der Typbezeichnung ist in der 1. Zeile, der va-riable Teil (Ausmetyp, Amateurtyp, bit-Muster, Leitbahnva-riante, Kennzeichnung fr speziellen Einsatz) quer dazu auf derrechten Seite des Gehuses anzuordnen. Die 2. Zeile, die mit der1. bndig abschliet, enthlt links das Herstellerzeichen, rechtsdie Datumskennzeichnung. Der Raum dazwischen kann fr Zu-satzinformationen, z. B. Zollrasterma (Z), genutzt werden. Wirdein 1$ sowohl im metrischen als auch im Zollraster hergestellt,ist die Zusatzinformation Z fr Zollraster auf jeden Fall aufzu-bringen.4.2.4. Variante 4Der 1. Teil der Typbezeichnung einschlielich Gehusekenn-buchstaben ist in der 1. Zeile links auf dem Bauelement anzu-bringen. Darunter sind in der 2. Zeile links das Herstellerzei-chen, rechts die Datumskennzeichnung anzuordnen. Der Raumdazwischen kann fr Zusatzinformationen, z. B. Zollrasterma(Z), genutzt werden. Wird eine IS sowohl im metrischen als auchim Zollraster hergestellt, so ist die Zusatzinformation Z frZollraster auf jeden Fall aufzubringen.Der 2. Teil der Typbezeichnung (Betriebstemperaturbereich,Taktfrequenz, Zugriffszeiten, bit-Muster oder Leitbabnvarian-ten) ist in der rechten Hlfte des Bauelements anzuordnen- BeiAnwendung dieser Variante ist ein Beispiel im Erzeugnisstan-dard bildlich darzustellen und zu erlutern.

4.25. Variante 5Die Typkennzeichnung kann auch 3zeilig aufgebracht werden.Es ist zulssig, z. B. in der 2. Zeile die Typbezeichnung eines in-ternationalen Vorbildtyps anzuordnen, sofern quivalenz be-steht.4.2.6. Variante 6Bei ungnstigen Platzverhltnissen ist eine verkrzte Typkenn-zeichnung (Typkurzzeichen) aus der Typbezeichnung nach Ab-schnitt 1 zu bilden und nach Abschnitt 4.2.1. bis 4.2.4. auf demBauelement anzuordnen.4.2.7. Variante 7Kann nicht nach Variante 1 bis 6 verfahren werden, ist eine ko-dierte Typkennzeichnung aufzubringen und im Erzeugnisstan-dard anzugeben und zu erlutern.4.2.8. Variante 8Sofern eine andere Anordnung der Elemente der Typkennzeich-nung als nach Variante 1 bis 5 erforderlich ist, mu diese im je-weiligen Erzeugnisstandard bildlich dargestellt und erlutertwerden.

Fachbegriffe der Elektronik Russisch-DeutschAAAM, aBToasvecKaa aHQltllaSI M01yJ1514115AAP, atanTnnnan aHTemsas pemeTicaAB, aKKyMy jJxropuas l 6aTapeMABK, aBT oMaTaqecKuil aoaapaT rcapeTK nABK, aHa.noronbrh nbmHcaare j thHbuk KoMnJIeKcABO, aMoepBonhToMMerpAB'- , aunaparypa am6opa qacToTAI', aa roreuepaTopA171' , anT oreHepaTop FapMO RHK na gmoix flmsaA)IL ancwrn,i f s gpoccenaAJI, acnHxpoimrn sonraTenhA4I,, axwuJrnTyJzHrnh JtnotmIi geTelcTopAJIH, auToMaTS{qecKas{ 4PscTanw1oHHaM HacTpolbcaAU, aHanoronoe aarloMnnarouiee ycTpoftctnoAU, accouuaTaouoe aanoMmlalduiee ycTpocTaoAHBIJ, aoueuTcidnf HHcl,opMarHomlo-amtrHcJ1HTesnilthuitief ITAHfl, allajrnaaTop FrMoynhclfbfx noMexAMC, aBT0MaTn 3wpoHaH Has HdnalTaT e1rbaan cacTeMaAK, aHaaTorosmfs K0MMy Ta'ropAKHA, a n- roMaTmiecKan KoHi pojtbfTo.n3MepwTe1hHag aonapa-T y p aAKK, a tocyMyjrnTopAKH, aBToMa rrnfecKrn-1 lcoMnencaTop H anp$StKeHHSSAK(I) , aBTOKOPPJt5fiHOHHt15 ymcrtnMMI, apn4rneTnKo-90ru4ecKnu noscAM, aKTUBHaM MonzHocTbAM, agTtfnrlbIh Moty. 'ThAM, aHanoroabo'I MyjIb'rnnneKcopAMUH, annnTypnasi MOJJT5TftM51 c nogannenuoft necyuieh

'IacToToAMC, aMnnn Ty4 t no-Mozynn Ikno I fHaH dncTeMaAMC, aM11nHT ytHo-Mo2yn91XnoHH rfh dunsaiTAMC, alloMajIbaoe Ma4HsnoconpovnaneaneAHA, anT0Mart4qecKasf nacTpofma anTennafAO, anToMaTuqecKaf . OrBCT, asToorneTAO, afcycToonTnqecIuAO, aHO JUThIf l oKcHsAO, anaapaTaoe cpetcTnoAOM, atcycToolrr}lqecKml MwtynsopAOfl, anognan oKcuzHaA nneimaAOIIT, ananor ognonepexotiuforo rpansncTopa

automatische Anodenmodulationadaptives AntennengitterSekundrelementautomatischer Wagenrcklauf -AnalogrechnerMM, MultimeterFrequenzau swahlschaltungselbsterregter Generatorselbsterregter Sinusoszillator mit Gunn-DiodenAnodenspuleAsynchronmotorAmplitudendetektor mit Diodeautomatische FernabstimmungAnalogspeicherAssoziativspeicherRechnerterminal5 tri mpulsanalysatorautomatisches Mel3systemAnalogschalterautomatische Kontroll- und MeeinrichtungAC, Akkumulator (engl. accumulator)automatischer SpannungskompensatorACF, AKF, Autokorre]ationsfunktion (engl. autocorrelatioafunction)ALE, ALU, arithmetisch-logische Einheit (engl. arithmetic logicunit)Wirkleistungaktiver ModulAnalogmultiplexerAmplitudenmodulation mit unterdrckter Trgerfrequenzamplitudenmoduliertes Systemamplitudenmoduliertes SignalMagnetanomalieautomatische Antenneneinstellungautomatischer AnrufbeantworterakustooptischAnodenoxidGertetechnik, Hardwareakustooptischer ModulatorAnodenoxidschichtAnalogon des Unijunctiontransistors


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SCHALTUNGSSAMMLUNG - Fnfte LieferungKapitel 2 - tromversorgungEinstellbares Labornetzgert (Blatt 1)

1989 1 Blatt2-1Einleitung

Fr allgemeine Anwendung, fr Prfzwecke usw., auch fr vielein dieser Sammlung erschienene Beitrge werden einstellbareStromversorgungsbausteine bentigt. Industriell hergestellt sindsie nicht billig. Die Vielzahl von Beitrgen in der Fachpresse be-weist, da dieses Thema deshalb fr Amateure immer wieder in-teressant ist. Im folgenden soll eine Stromversorgungseinheit be-schrieben werden, die sich gegenber bisherigen Verffentli-chungen durch wesentliche Punkte auszeichnet:- geringe Eigenverluste im gesamten Ausgangs- und Netzspan-nungsbereich durch neuartigen Vorregler,- Einsatz moderner integrierter Schaltkreise,- Strom- und Spannungseinstellung im groen Bereich,- abgleichbarer Gleichstrominnenwiderstand,- kleine Ausgangsspannungsnderung bei Lastsprngen.- Anzeige des Betriebszustandes (CC- bzw. CV-Betrieb),- fehlerfreie Ausgabe des Ausgangsstroms als proportionalerSpannungswert,- kleine Ausgangskapazitt (gespeicherte Energie


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V D 2 9 30 UGd H

C 3 1 k VD 8

I C 3 )vo36RR5 VD 37

V14 t 082VO 35ce V033 34

}-4--_-4flJ_ UHBild 2 Prinzip der Uleichrichterschaltung zur Erzeugung aller Speise-spannungen fr das Labornetzgert aus einer 'Iransformatorwick-lung. Punkt 3,4 ist links oben, Punkt 1,2 darunter. Im Text stattVD, VT nur \'; gilt fr alle Bilder

3.2. VoneglerDer Vdrregler nach Bild 3 liefert die Rohspannung (Spannungam Ladekondensator C21 bis C23) fr den Hauptregler, dssenAusgangsspannung seinerseits deren Gre bestimmt. Die Wir-kung dieser Schaltung beruht auf dem gesteuerten Schalter VIIund seiner Ansteuerung ber den Zndverstrker V13, V14. Sieentspricht einer Phasenanschnittssteuerung, bei der die Steuer-gre aus der Spannungsdifferenz zwischen Ladekondensator-Spannung und Ausgangsspannung gewonnen wird. Der Zndver-strker (V14) ist dazu einerseits an der Basis ber deSpannungsteiler R 17, V46 und V45 zwischen der Gteichrichter-spannung tJ und der Ausgangsspannung angeschlossen und an-dererseits mit dem Emitter ber den Spannungsteiler C10, R 16zwischen Lt0 und U,1 verbunden. Bei k leinen Eingangswechsel-spannungen im Vergleich zur Spannung am Ladekondensatorhat C10 nur eine geringe Wirkung. Der Transistor V14 wird lei-tend, wenn der Momentanwert v on 1 1 0 um etwa 4 V hher liegtals die Ausgangsspannung. bedingt durch den Spannungswertvon V46 und die Fluspannungen von V14, V24, V48. Der lei-tende Transistor zndet ber V13 den Thyristor, und er schaltet(J0 an den Ladekondensator. Bei groen Eingangsspannungenfindet dieser Vorgang nicht sofort statt, weil bei jedem Span-nungsanstieg von j0 zunchst der Kondensator C10 ber R16geladen wird, so da die positive Spannung am Emitter denTransistor noch sperrt.Der Zndvorgang ist abhngig vom Scheitelwert von U,von derSpannung am Ladekondensator und von der Ausgangsspannung.Er bewirkt bei der vorgegebenen Dimensionierung annherndkonstante Spannung ber dem Hauptregler. Die Widerstnde R9und RIS untersttzen diese Wirkung, whrend L7 die Stroman-stiegsgeschwindigkeit in Vii herabsetzt und die Schaltung ent-strt. Der Transistor V48 leitet den Spannungsteilerstrom gegenden Bezugspunkt ab, so da er nicht durch den Laststromkreisflieen kann und die Einstellung kleiner Laststrme verhindert.Schaltungen dieser Art haben einen Nachteil. Bei Strimpulsenauf der Stromversorgung kann es zum gelegentlichen vorzeitigen

Durchznden des Thyristors kommen. Die Spannung am Lade-kondensator steigt dann ber den durch die Schaltung vorgege-benen Wert an. Einen Bruchteil davon reicht der Hauptreglerber seine Eingangsspannungsausregelung an den Ausgang desNetzteils weiter.

3.3. HauptreglerAls Hauptregler, den Bild 4 im Prinzip zeigt, wurde der inte-grierte Spannungsregler R 3171 gewhlt. Das hat fr ein Netzteildieser Art eine Reihe von Vorteilen, aber auch Nachteile.Vorteilhaft ist der geringe Aufwand an externen Schaltelemen-ten. Der Schaltkreis arbeitet stabil auch mit kleinen Ausgangska-pazitten, wenn die Hinweise des Herstellers beachtet werden. Erist gegen bertemperaturen geschtzt, verkraftet also auch De-fekte des Vorreglers, z, B. wenn dieser die maximal mglicheSpannung abgibt. Er ist auerdem strombegrenzt und damitauch gegen Ausfall der Stromsteuerung gesichert.Es ergeben sich aber auch Nachteile. Der Schaltkreis hat keinenStromsteueranschlu, und die kleinste einstellbare Spannung be-trgt 1,25V. Fr kleinere Ausgangsspannungen ist also eineHilfsspannung notwendig, deren Ausfall Schutzmanahmen er-fordert. Ein weiterer Nachteil liegt in der extemen Beschaltung.Auf Grund dieser Beschaltung ist eine Spannungseinspeisung indie Ausgangsklemmen nur bedingt zugelassen (Parallelschaltenverschiedener Netzteile mit unterschiedlicher Spannungseinstel-lung). Der Hersteller lie auf Nachfrage nur eine maximale Dif-ferenz zwischen eingestellter und eingespeister Spannung von20V zu. Mit anderen Worten, der Steuereingang darf nur mitmaximal 20V Sperrspannung belastet werden,Diese Eigenschaft behindert die Ladung von Akkumulatoren mitdem Netzgert. Bei Netzausfall, wenn der Steueranschlu desSchaltkreises durch die Schutzschaltung gesteuert wird, entldtsich der angeschlossene Akkumulator ber die W ider-stnde R51, R52. Zur Nutzung solcher Betriebseigenschaftenempfiehlt sich der Einsatz eines netzgesteuerten Relais in derAusgangsleitung des Netzteils.Die Gre der Ausgangsspannung unterliegt verschiedenen Ab-hngigkeiten und betrgt

Ua=Ur(i+R5s+R52)L t .-nterne Referenzspannung des Schaltkreises.Unter der Voraussetzung, da U5 5 der internen Referenzspan-nung angepat ist und da der Innenwiderstand durch geeigneteSchaltungsmanahmen eliminiert werden kann, ergibt sich frdie Ausgangsspannung die einfache BeziehungU = U r e r R 4

Mit der Herstellerforderung nach einem minimalen Strom von10 mA zwischen Anschlu 1 und 2 und rr eine maximale Aus-gangsspannung von 30V ergibt sich fr R 5 g ein maximaler Wi-derstand von 3 kO. Dieser Wert wurde in der praktisch ausge-fhrten Schaltung berschritten und auf iOkfl festgelegt, mitRcksicht auf die gegenlufige Forderung nach mglichst gro-en Widerstnden R51, R52. Die Erprobung zeigte, da dieserWert ausreichend ist. Inwieweit bei einem vorhandenen Schalt-

R8 1V T 1 3

R9 T 12 T 14

clovJYR ,cLpL7

RiS 1 C2l...13

Bild 3 Prinzipschattung des Vorreglers

Bild 4 Schaltungsprinzip des Hauptreglers zur Erzeugungeiner konstanten Ausgangsspannung.i - t10 ~uf 26 + uo

R 1 1 5 2R 0

Uref-r0 0 0


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SCHALTUNGSSAMMLUNG Fnfte LieferungKapitel 2- tromversorgungEinstellbares Labornetzgert (Blatt 2)

1989 1 Blatt2-2kreisexemplar der geforderte Strom unterschritten werden kann,lt sich durch Messung der internen Referenzspannung zwi-schen Ausgang und Steuerspannungsanschlu in Abhngigkeitvom anliegenden Widerstand ermitteln und ist in [1] nher erlu-tert. Man beachte jedoch: die Temperaturabhngigkeit der Refe-renzspannung steigt mit hheren Widerstnden zwischen denAnschlssen 1 und 2.

3 4 StromsteuerungZur Steuerung des Ausgangsstroms wird die am MewiderstandRM abfallende Spannung von etwa 1 V/A mit dem ber R81 ein-stellbaren Anteil der negativen Referenzspannung verglichen.Bild 5 zeigt das Prinzip. Die Spannungsdifferenz steuert denopen-collector-OPV N45. Sein Ausgang bleibt gesperrt, solangedie Spannung an RM kleiner ist als der Vergleichswert an R81.Wird die Spannung jedoch grer, beginnt schlielich der Aus-gangstransistor des N45 u leiten, wobei die Spannung ber R40steigt, bis schlielich auch V41 eitet. Ab diesem Zeitpunkt be-stimmt R, den Laststrom und der Lastwiderstand die Ausgangs-spannung. Die hohe Stromergiebigkeit des OPV gestattet in die-ser Schaltung auch den Anschlu eines Siebglieds amSteuerspannungsanschlu des N26.Der Kollektorstrom von V41 liet ber die Basis des V43 ur ne-gativen Hilfsspannung ab. Der nun flieende Kollektorstrom ltV83 aufleuchten. Sie zeigt CC-Betrieb an. Gleichzeitig verlischtV82 die bislang leuchtete und CV-Betrieb signalisierte. Dasfunktioniert, wenn die Fluspannung von V83 und die Stti-gungsspannung von V43 niedriger liegen als die Fluspannungvon V82 und V35.Wie noch gezeigt wird, sind weitere Bauelemente zur Begren-zung von Minimal- und Maximalstrom eingesetzt.

3.5. ReferenzspannungserzeugungAus den beiden vorangegangenen Abschnitten ist ersichtlich,da sowohl fr die Spannungs- als auch fr die Stromsteuerungeine negative Referenzspannung, bezogen auf den Minuspol desAusgangs, zur Verfgung stehen mu. Ein Negativregler vomTyp B 3370 knnte hier eingesetzt werden, doch der zu seinemBetrieb erforderliche Ausgangsstrom fliet dann durch den Me-widerstand und trgt zur Ausgangsstrommessung als konstanteStrgre bei. Das ist auch in der Schaltung nach Bild 6 der Fall,

+UcLc L] N26J 2 tuOII T l(40 R 5 1 / 5 2

U56Mi___ VT 41 R8000

s R42V D 3 6V13l7

VT 43V O 8 2 V083

cv_ .cc'Bild 5 Prinzip der Strom steuerung des H auptreglers einschlielich derAnzeige des Betriebszustands

bei der ein Positivregler eingesetzt wird. Er liefert eine positiveReferenzspannung, aus der mit dem open-collector-Operations-verstrker N67 die einstellbare negative Referenzspannung ge-wonnen wird. Der Arbeitswiderstand des N67 und die ange-schlossene Belastung an - U r r kompensieren aber den Arbeits-strom des Positivreglers, und der Mewiderstand bleibt davonunberhrt.Die Einstellbarkeit der negativen Referenzspannung gleicht To-leranzen aus und gestattet Nulleinstellung der Ausgangsspan-nung. Auerdem ist es mglich, dem negativen Eingang desOPV ber R57/59 einen vom Laststrom abhngigen Korrektur-strom aufzuprgen, der die Referenzspannung und damit dieAusgangsspannung um den Betrag anhebt, um den sie bei Bela-stung des Ausgangs abfallen wrde. Die Ausgangsspannung wirdnahezu lastunabhngig, der Innenwiderstand an den Ausgangs-klemmen ist auf 0 abgleichbar.

3.6. SchutzschaltungAusgangsstrom und Ausgangsspannung basieren auf der Arbeits-weise von Hilfsschaltungen, die ihrerseits von Hilfsspannungenabhngen. Ein Ausfall dieser Spannungen lt die Ausgangsgr-en ansteigen und gefhrdet die angeschlossenen Verbraucher.Deshalb wurde eine Schutzschaltung nach Bild 7 eingebaut, diebei Ausfall der negativen Hilfsspannung ber V39 den Steuer-spannungsanschlu an den Bezugspunkt schaltet und damit dieAusgangsspannung auf den ungefhrlichen Wert von 1 25 V her-absetzt. Der Ausgangskurzschlustrom wird dann durch RM be-grenzt und kann 1 25 4 nicht bersteigen.Dieser beschriebene Fall tritt auch auf, wenn das Netz abge-schaltet wird und bei minimal belastetem Ausgang die Hilfs-spannung eher zusammenbricht als die Spannung am groen La-dekondensator. Es empfiehlt sich daher ein Schalter in derAusgangsleitung des Netzteils, mit dem die Stromentnahme un-terbrochen werden kann.

R5s ]R6h163

N 6 7R57/59

0 0

[____ _ _R M 68667 65

R 6 6 7 6 5 0Urf

Bild 6Prinzip der Gewinnung der beiden Referenzs pannun gen, bezogenauf den Ausgangss pann ungsaoschlu 1',

3 N26VD 35 '1062

VD37 -j- (j/\ VT9(.4Y' 56go -u oRMBild 7Prinzip der Schutzschaltung z ur Reduzierung der Ausgangsspan -nung b ei Ausfall der Hilfsspann ung


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> 0-09

: - ve$ Tuj

c a>4 - __ r,

-e d:ll-- jL

7 2

3.7. GesamtschaltungAus den vorgenannten Schaltungsprinzipien entsteht die Ge-samtschaltung nach Bild 8. Sie enthlt noch einige bisher nichterwhnte Schaltungselemente, deren Bedeutung nachstehend er -luten wird:- Die Zeitkonstante R5O, C49 mindert ausgangsseitig Brumm-und Rauschspannungen. Der Wert dieser Zeitkonstante ist einKompromi zwischen Strspannungsunterdrckung, die eingroes C verlangt, und einer hohen Umladegeschwindigkeitbei Stromsteuerung, die einen kleinen Kondensator bentigt.

Bei dieser Umladung begrenzt R50 den Ausgangsstrom vonN45 und ebenso den Basisstrom von V41.- Mit der Widerstandskombination R53 bis R55 wird die 0ff-setspannung korrigiert. Sie bewirkt eine Einstellbarkeit des- minimalen Ausgangsstroms auf Werte unter 1 mA.- Die Diode V72 bewirkt bei Reihenschaltung mehrerer Netz-teile, da bei der unvermeidlich unterschiedlichen Strombe-grenzung der Netzteile keine Umpolung der Ausgangsspan-nung auftreten kann, z- B. bei Kurzschlu am Ausgang.- Die Gleichrichterdiode V25 (Rckstromdiode) schtzt denSchaltkreis gegen von auen angelegte positive Spannungen,


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SCHALTUNGSSAMMLUNG Fnfte Lieferung 1989 1 BlattKapitel 2 -StromversorgungEinstellbares Labornetzgert (Blatt 3) -3

Bild 9 Leiterbild des Labornetzgerts nach Bild 8 Bild 10 Bestckungsp lan fr das Leiterbild nach Bild 9. Die Kh lkrper-lnge soll 90 mm betragen.A D 29

P15p0.4o Ko9 f 5CO

LJ

t V113vflKOA

L7

Lange des Kuhikorperadie sonst ber die Substratdiode die Ladekondensatoren ladenwrden. Im Gegensatz zu den Hinweisen in [1] darf die Sub-stratdiode nicht als Rckstrorndiode fungieren.Zum Netzteil wurde eine Leiterplatte erarbeitet, um den Nach-bau zu erleichtern. Bild 9 zeigt die Leiterseite, Bild 10 die Be-

stckungsseite. Die Leiterplatte trgt noch die verbreitete, aberveraltete Ze/bina-Steckverbindung. Beim Einarbeiten andererSteckverbinder sollte die vorliegende Leitungsfhrung weitge-hend erhalten bleiben.

Der Hauptregler N26 wird an einem Khlblech aus 1,5 mm dik-kern Aluminiumblech befestigt, das ber 3 etwa 28 mm langeAbstandssulen mit der Leiterplatte verbunden ist. Seine Ab-messungen (90 mm 80 mm) ersieht der Leser aus Bild 10. ZurMontage des 8 3171 V bekommt der Khlkrper 2 Einschnitteim Abstand von 20 mm symmetrisch zum Mittelstift des Schalt-kreises. Der mittlere Teil wird an der Befestigungssule um 900umgebogen und trgt das Gewinde C M 3 ) zur Befestigung desSchaltkreises. Dieser mu zuerst angeschraubt werden, dann erst


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darf er mit der Leiterplatte verltet werden. Seine Ltanschlssevertragen keine Zugbeanspruchung, die andernfalls auftretenknnte.

4. nbetriebnahme und AbgleichRichtige Bestckung, vor allem richtige Lage der Halbleiterbau-elemente werden vorausgesetzt, ebenso der Anschlu der peri-pheren Bauelemente. Nach Anlegen der Eingangsspannung ms-sen die Leuchtdioden V36, V37 leuchten. Zunchst werden diebeiden Hilfsspannungen und die positive Referenzspannungkontrolliert. Danach wird die negative Referenzspannung abge-glichen, wobei der U,-Steller R80 auf 0 steht. Mit R65 ist dieAusgangsspannng auf 0 zu stellen. Bei maximaler Ausgangs-spannung, eingestellt mit k80, justiert man mit R51 die Aus-gangsspannung auf 30,3V ein.Anschlieend ist der Ausgang mit einem Strommesser kurzzu-schlieen und bei zurckgedrehtem Stromsteller R81 der mini-male Ausgangsstrom mit R54 auf etwa 1 mA einzustellen. Da-nach hat man den maximalen Ausgangsstrom bei Rechtsan-schlag von R81 mit R71 auf 1,01 A zu justieren.

Der Kurzschlu am Ausgang ist nun zu entfernen und durcheinen Lastwiderstand von 1 bis 300 (maximal 30W) zu erset-zen. Der Ausgangsstrom wird mit der Spannungseinstellung R 80bei Rechtsanschlag R81 auf A eingestellt. Nun Lastwiderstandabtrennen, Ausgangsspannung messen, Lastwiderstand wiederanschlieen und mit R59 die vorher gemessene Ausgangsspan-nung wieder einstellen (Abgleich des statischen R).Danach Lastwiderstand anschlieen (RL = 30 bis 50 ) und imBereich U, = 1 bis 30V sowie UN , = 220V + 10% 15% dieSpannung ber dem Hauptregler N26 kontrollieren. Sie sollte imBereich 4V V liegen.Kontrolle der CC- bzw. CV-Anzeige: Lastwiderstand RL = 1 bis300 anschlieen und Ausgangsspannung so weit erhhen, bisdie Stromanzeige V83 leuchtet. Der Spannungsunterschied zwi-schen den beiden Zustnden ('183 leuchtet gerade bzw. verlischtgerade) sollte weniger als 50 mV bzw. der Stromunterschied we-niger als 5 mA betragen.Literatur[1] k. Richter. Neue Spannungsreglerschaltkreise von HFO,Funkamateur 35(1986), Heft 2, Seite 88 bis 92.

Fachbegriffe der Elektronik Russisch-DeutschAH, aBT oMa'rnqecgasl noIcTp oKaAH, aHanororn , If l nepeMHoxuTenaAH, aHTeftHaLfi nepeKrno'laTenaAH, apw ,MeTn qetcdnl '1 np orteccopAH, acconnaTunuaz naMaT t ,Aflfl, annapaTypa nepetqu 4HHb1XAflfl, accou$aTrnmbr napaanem,H1,Ifi npoieccopAflHY, an oMaTuwecKoe HpH eMo-uepwlaloniee ycT pohcTsoAH 4' , asToMaT uqecaas noacTp offxa 4ja3rnAH, aB'roMaruqecKoe upeopaaouamie qacToTrnAHqF, aBTO MaluqecKan n oJcTp ofIKa qacToTrn reTepoakmaAfl4 ' , anT oMaimtecKas no zcTp osiKa qacToT rn II 4,a3MAP, aIlTesma.q pemeaMB, aBapHinEdf pajlnodytiAPM, anToMaTuanpooaHnoe pa6oee MecToMM, annanoe peryjrnpozaaae MownocTefsAPI', asToMaTuecKS peryaupoaKa pexmaaAfl, awroMaTaqecxoe peryjinpoaanae rosaaBToMaTn'recKoe peryrniposairne a3b]AC, aoHelncKaa cTaHuxAC, aIcycT m {ecKaa cucTeMaAC, aKycTinecKrn i coenH HT enLAC,Hnaparypa emmaACS, almapalao-cTyamhInbl noaACHA, acrnlxponnL r cssscgofs Im Tep4,eenT,Iti alan'repACMBY, auT0M06unaHoe cTepeoounqecKoe MarHuT040nHoe

aocnpoaaaosmjee ycTpohcznoACq, awroMaTHqecKaa cTa6uau3altrnI qacToraiAT, acm.xpo.mrnfi TaxoreepaTopAY, asT0Mam4ecKoe ynpaaneuneAYUfl, anToManlqecKoe ynpaaJlenne IIHMOM is nepeganeftA4', aaanT Mnm ,ffi 4, smh TpA4, aicraaxm fi 4JHJLbT pAq'AP, aKTum m a 4fltnp0BaHH a5t awreHH aM pemeT KaAK, aMnasrlypso-4a3oaaa KoHaepcaaA4)M, aMm lwry wo4a30M0syJmp oaaHH rnAPP, aMnJTwryJHo-4aaoB0e padnpejleLTleaxeA'Y, aHTeHno-ctnepHoe ycTpocleoA'Dqx, aMnnnTyjtlio-dJa30nas qacToTnaa xapaicepucuaaA.X, aniayaaa xapaxTepuc'rHKaAflB, akroMarnqeciuffi UfltPOB O ti BoJwrMeTpALrlH, anaiioro-i.twponoft npeo6pa3onaTenb-HmcpeMewraTopAqMx, aMnJ1srgno-qacToT uaa Mo4yJnhl tHoHn aa xapazTepn -cTHxaAS, attTzBm lti aneMenT

automatische RegelungAnalogmultiplexerAntennenumschalterAP, ART', Arithmetikprozessor (engl. arithmetic processor)CAM, Assoziativspeicher (engt. content-addressable memory)Datenbertragu ngse inrichtungAssoziativ-ParallelprozessorASR, automatischer Sender und Empfnger (engl. automaticsender/receiver)automatische Phasenregelschleifeautomatische Frequenzwandiungautomatische Regelung der UberingerungsfrequenzFrequenz- und PhasenregelschleifeAntennengitterNotfunkbojecomputergesttzter Arbeitsplatzadaptive Leistungsregelungautomatische Betriebsarteneinstellungautomatische Stromregelungautomatische PhasenregelungTerminalLautsprecherAkustikkopplerNachrichtengertRegiepultACIA, Asynchronbertragungs-Interfaceadapter (engl, asynchro-nous communications interface adapter)Stereo-Autokassettenabspielgertautomatische Frequenzstabilisierungasynchroner Tachogeneratorautomatische Steuerungautomatische Empfangs- und bertragungssteuerungAdaptivfilteraktives Filteraktives phasensynchronisiertes AntennengitterAmplituden-Phasen-Umsetzungamplituden-phasenmoduliertAmplituden-Phasen-VerteilungAntennenspeiseschaltungAmplituden-Phasen-FrequenzkennlinieAmplitudenkennlinieautomatisches DigitalvoltmeterAnalog-Digital-Umsetzer mit InkrementhildungAmplituden-Frequenz-Modulationskennlinieaktives Element


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SCHALTUNGSSAMMLUNGKapitel 2- tromversorgungSchaltnetzteile (Blatt 1)

Fnfte Lieferung 989 1 BlattW

EinleitungIn Stromversorgungsbaugruppen fr elektronische Schaltungenwerden mehr un4 mehr Schaltnetzteile eingesetzt. Hauptgrndesind der gegenber stetig geregelten Netzteilen hhere Wir-kungsgrad, die kleineren Abmessungen und die geringere MasseGrnde genug auch fr den Elektronik-Amateur, sich mit deinSchaltnetzteil zu beschftigen.Im vorliegenden Beitrag werden sowohl Schaltungen relativ un-problematischer Schaltregler mit vorgeschattetem Netztransfor-mator wie auch das netztransformatorlose Schallnetzteil behan-delt. Dabei werden in erster Linie praktische Gesichtspunkte desSchaltungsaufbaus bercksichtigt. Ein tieferes Eindringen in dietheoretischen Probleme wrde den gegebenen Rahmen ber-schreiten. Hierzu wird auf [1] bis [7] verwiesen.

2. chaltregler mit vorgeschaltetem Netztransformator2.1. chnitiegler mit Komparatorschaltkrels A 110Schaltregler mit Netztransformator liegen mit ihren Verlustenund ihrer Masse zwischen stetig geregelten Netzteilen undSchaltnetzteilen ohne Netztransformator. Bild 1 zeigt die abge-wandelte Schaltung eines Schaltreglers nach [2] fr eine Aus-gangsspannung von 5V, die z. B. zum Betrieb von TTL-Schalt-kreisen geeignet ist, Der Leistungstransistor VT3 wird durch denKoniparatorschaltkreis A 110 mit den nachgeschalteten Transi-storen VTI und VT2 angesteuert. Die fr den A 110 bentigtenegative Betriebsspannung von 6V wird durch eine Span-nungsverdopplerschaltung (VD6, VD7. C2, G3, R11, VD10) ge-wonnen. Der Transformator bentigt nur eine Wicklung von 15bis 20V. 1fl und Ril sind so zu dimensionieren, da durchVD8 und VDIO im Betrieb noch etwa 5 mA flieen. Die Soll-wertspannung von etwa 8,2 V wird durch den Teiler R2, VD9zwischen der +l2-V- und der 6-V-Spannung gewonnen unddem nichtinvertierenden Eingang (Anschlu 3) des A 110 zuge-fhrt. Die Istwertspannung gelangt ber den Spannungstei-ler R4, R5, R12 an den invertierenden Eingang (Anschlu 4).bersteigt der Istwert den Sollwert, so sperrt VT3; ist die Soll-wertspannung hher, wird VT3 leitend. Der Mitkoppelwider-stand R6 bewirkt ein schnelles Umschalten sowie eine Hystereseund beeinflut die Rippelspannung. Die Speicherdrossel L1

Ei i,25A

formt im Zusammenwirken mit der Freilaufdiode VD5 aus dendabei entstehenden Rechteckimpulsen am Emitter von V13(Bild 2a) eine Gleichspannung mit berlagerter Rippelspan-nung [1], [2]. Eine schnelle soft-recovery-Diode wie die5V 35610,5 eignet sich wegen der durch das weiche Ausschal-ten bedingten, relativ geringen Strspannung besonders.Auf Grund der erheblichen Gleichstromvormagnetisierung darfder Luftspalt der Speicherdrossel nicht zu klein sein. Fr vieleAnwendungszwecke in Schaltnetzteilen eignet sich derEL 42-Kern aus Manifer /83, hei dem der Luftspalt durch l'a-pierzwischenlagen zwischen den Schenkeln auf die gewnschteGre eingestellt werden kann. Bei einer Zwischenlage von0,2 mm erhlt man einen effektiven Luftspalt von etwa 0,4 mmund einen AL-Wert von .'400nH/n 2 . Fr eine Induktivitt von2 mH ergibt sich die Windungszahl n zu:

n = 0 Wdg.Fr Strme bis zu 2 A gengt ein Drahtdurchmesser von 1 mm.Bei kleineren Strmen als etwa 1 A wird eine grere Induktivi-tt bentigt [1]; [2]. Dabei sollte der Luftspalt beibehalten unddie Windungszahl erhht werden. Bei wesentlich greren Str-men wird bei annhernd gleicher Windungszahl der Luftspaltvergrert. An Stelle grerer Drahtstrken als 1 mm sollten 2oder mehrere Drhte kleineren Querschnitts parallel gewickeltwerden.Die richtige Funktion des Schaltreglers, auch die richtige Di-mensionierung der Drossel kann mit einem Oszilloskop ber-prft werden. Am Emitter von VT3 zeigen sich die in Bild 2adargestellten Impulse. Den Verlauf des Drosselstroms 'L(Bild 2b) kann man an einem in die Drosselleitung eingeschalte-ten Widerstand R von etwa 1 U kontrollieren. 'L darf auch beider kleinsten Belastung nicht zu Null werden, d. h., die unterenSpitzen des Rippelstroms A/L drfen die Nullinie nicht errei-chen. Sonst mu die Induktivitt vergrert werden. Nach derInbetriebnahme ist R x wieder zu entfernen. Eine Z-Diode VD11am Ausgang, deren Z-Spannung nur etwa 0,4V grer ist als dieAusgangsspannung, bewirkt einen einfachen lJberspnnnungs-schutz. Steigt die Ausgangsspannung ber die Z-Spannung,bringt der Strom ber VD11 die Sicherung Fi zum Ansprechen.Im ungnstigsten Fall knnte die Diode zerstrt werden; der an-geschlossene Verbraucher wird aber auch dann noch vor ber-spannung geschtzt.

EingangOszill.V T 3S0347 , KU 607 12 1,8mH Rx 5v

Cl Ri R7 R9 l1000v,. - II< 100 LJ 270 I40V *32v VT2VOl SF R5 1C7

Ti SY 351/05 R6 lOOK 4 7 0 1 50v05 fl =VO 8 SY 356/0,5 1_ J 1 ,1jSzx ID 7-12 VT1SF 127

044 1 - Volllj2L0 SZ 6001f33n 200 5,6

02 V06Jc3VDC5C6 von00 25 00 ZX[33nJ,2p SZX 1978,240V 5V3201 40V 1911 ,2 ild 1 Schaltregler fr eine Ausgangssp ann ung von 5V m it dem A 110vo? 6 V ls Ans teuerschaltkreis (El 1,6 A)


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u n VtJE

JA

Bild 2 Kurvenformen von Strmen und Spannungen beim Schaltreglerflach Bild), Bild 3, Bild 4 und Bild 5;a - Spann ungsverlauf am E m ilter des Schalttransistors (1)3,- Verlauf des D rosselstroms 1 ,darin sind:= astverhlinis,

1,. - E inachaltzeit,T --Periodendauer = Kehrwert der Schallfrequenz

2.2. Schaltregler mit dem Ansteuerschaltkreis MA 723Bild 3 zeigt die Schaltung eines Schaltreglers fr eine Ausgangs-spannung von 12V und einen Laststrom von 1 A mit demMA 723 als Ansteuerschaltkreis. Wie die Schaltung von Bild 1arbeitet sie nach dem Prinzip des selbstschwingenden Reglers,d. h., Schwingfrequenz, Laststrom und Drosselinduktivitt hn-gen voneinander ab [2]. Der MAA 723 enthlt unter anderemeine Referenzspannungsquelle von etwa 7,2 V und einen Ein-gang, ber den der Ausgangsstrom begrenztwerden kann. DerSchaltungsaufbau wird bei gleichzeitiger Erhhung der Betriebs-sicherheit einfacher als bei der Schaltung nach Bild 1. Die Soll-wertspannung (Anschlu 4) wird dem nichtinvertierenden Ein-gang (Anschlu 3) ber den Spannungsteiler R4, R5 zugefhrt.

Eingang

R4 ist bei Augangsspannungen ber 7V nur erforderlich, damitdie Mitkopplung ber 116 nicht unwirksam wird. Die Istwert-Spannung gelangt ber den Teiler R14, R13, R12 an den inver-tierenden Eingang (Anschlu 2). ber R9 fllt eine Spannungab, die dem Laststrom entspricht. Diese steuert ber die Span-nungsteiler R7, 118 und 1110, 1111 einen Transistor VT3 an, derbei einer Spannung von 0,8 bis 1 V ber 119 die berstromsiche-rung zum Ansprechen bringt und den Ausgangsstrom begrenzt.An 119 kann zur Funktionskontrolle ein Oszilloskop angeschlos-sen werden, wozu C3 vorbergehend zu entfernen ist.Bentigt man kleinere Ausgangsspannungen als die Referenz-spannung von 7,2V, wird die Schaltung entsprechend Bild 4 mo-difiziert. Die Ausgangs-(Istwert-)Spannung wird dem invertie-renden Eingang (Anschlu 2) direkt zugefhrt und dieSollwertspannung mit 114, 115 und R12 auf die Gre der ge-wnschten Ausgangsspannung von 5V geteilt. Die Drossel Lund die Freilaufdiode VDI entsprechen der Schaltung nachBild 1. Als Uberspannungsschutz kann eine Z-Diode wie in derSchaltung nach Bild 1 verwendet werden. Mehr Sicherheit bietetaber eine zustzliche ICurzschluschaltung mit Thyristor, derenAnwendung bei Spannungen unter 6V jedoch problematisch ist.2.3. Schaltregler mit dem Impulsbreitenmodulator-schaltkreis B 260Im Gegensatz zu den selbstschwingenden Schaltreglern nachBild 1, Bild 3 und Bild 4 arbeitet die Schaltung nach Bild 5 wiedie meisten echten Schaltnetzteile ohne Netztransformator(siehe das noch folgende Bild 6) mit einer festen SchattfrequenzMit der RC-Kombination von 117 = 18 kU und C8 = 3,3 nF be-trgt sie etwa 20 kHz. Die Ausgangsspannung U. wird durch dieImpulsbreite bestimmt, die der Regelverstrker durch den SollIstwert-Vergleich beeinflut. Die interne Referanzspannungs-quelle erzeugt eine hochkonstante Spannung von etwa 3,4V, diedem nichtinvertierenden Eingang des Regelverstrkers intern zu-gefhrt wird. Der invertierende Eingang (Anschlu 3) erhlt dieIstwertspannung ber den Spannungsteiler 1117 bis 1120. Wegender niedrigen Sollwertspannung ergibt sich ein prinzipiell glei-cher Schaltungsaufbau bei unterschiedlichen Ausgangsspannun-gen, die grer als 3,4V sein mssen,Wesentlichster Unterschied bleibt dann die Dimensionierungdes Spannungsteilers 1117 bis 1120. Die Schaltung nach Bild 5liefert bei einer Ausgangsspannung von 12V einen Laststromvon 1 A. Durch nderung einiger Bauelemente (Klanimerwerte)kann sie auf UA = 5V und 'A 1,5A umgestellt werden. AmAusgang (Anschlu 14, Emitter des Ausgangstransistors) liefertder B 260 positive Spannungsimpulse, deren Tastverhltnis VT(s. Bild 2a) das Verhltnis von Ausgangs- zu Eingangsspannungbestimmt:

UAT - 52 2 fSO347 U5rnH i

20.25V

T 2002K Fiid

R3 47V T

SE 127876MMAA 723

5 iO 10

R4 430 IRS 100 Bild 3 Schallregler fr eine8- Vol s . i O2 U 2V m i t dem MM 723

rlK

8 14

t'1 usgangsspannung von

C4 5 345I0,5

JA V

171s Ansteuerschaltkreis(flur VD 1 auchSY35670.5)

tJA12V, IA

8121,5K cl

500


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SCHALTUNGSSAMMLUNG nfte Lieferung 989 BlattKapitel 2 tromversorgung 2-5chaltnetzteile (Blatt 2)VI 2SO 345 / KU 602 -1,8mH 9 ,7 4: V; 1,5.4 i ld 4 bgewandelte chal-UE; .10 20V_ 5ansssPannuns?'f

Ri 7 1 72K F 118 00R3 7

_ _ _ _ _ _ F27r 0MAA 23 f_....- wcL____ 1 RIl 6 < iO 0=R6 00 'lOO THEN LET opI1"'2 1050 DATA "EI 150/50",71,305,450,185,l.7,04,.144,925,41625620 PRINT wi;" % Wickelraum belegt r' 1060 REM OPTIMIERUNG690 LET leistlNT (.5+p'o(k)*100) 1070 CLS OR z"'1 TO x700 IF leist>"lOO TI-JEN LET optH2 1080 PRINT "U";z;"710 PRINT leist;" % Leistung benoetigt " 1090 PRINT u(z);" V".720 IF opti=1 THEN GOTO 1230 1100 PRINT "t";z;" =730 IF opti=2 THEN GOTO 850 lilO PRINT 1(z);" A"740 IF opti=3 THEN GOTO 1340 1120 N E X T750 PAUSE 30 1130 LET opti=1760 PRINT: PRINT "Trafo optimieren ?jfn" 1140 PRINT; PRINT "Optimieren von U oder 1?770 PAUSE 50 1150 PAUSE 30780 IF INKEY$="" THEN GOTO 780 1160 IF INKEY$="" THEN GOTO 1160790 IF INKEY$="j" THEN GOTO 1060 1170 JE INKEY$="u" 'EHEN GOTO 1200800 FOR g=O TO 50: NEXT g: PRINT "nochmals berechnen mit M 1180 IF 1NKEY$="i" THEN GOTO 1300od. EI?" 1190 GOTO 1160810 IF INKEY$'""" THEN (1010 810 1200 REM Optimieren der Spannung820 IF INKEYS="m" THEN GOTO 380 1210 PRINT: PRINT "Spannung Nr:";830 IF INKEY$="e" THEN GOTO 430 1220 INPUT zz; PRINT ii840 PAUSE 40 1230 LET u(zz)u(zz)-*l.l850 PRINT "Programm nochmals starten ?jln" 1240 LET pO860 PAUSE 50 1250 FOR z=i TO x870 IF INKEYS"" THEN GOTO 870 1260 LET w=u(z)*i(z)880 IF INKEYS="j" THEN GOTO 90 1270 LET p=p+w290 IF INKEY$="n" THEN STOP 1280 NEXT900 GOTO 870 1290 GOTO 470910 REM **** Trafodaten **** 1300 REM Optimieren des Stromes920 DATA "M 42",26.4,7,4,22,3.5,.35,.32,.5,2 1310 LET opti=3930 DATA 'M 55",33.5,8.5,12,11.4,3.15,2,.25,66,792 1320 PRINT: PRINT "Strom Nr.:940 DATA "M 65",37,10,25,752,2.9,,14,.2,76,19 1330 INPUT zz: PRINT zz950 DATA "M 74",44,12,50,5.43,2.6,.12,.17,.8,40 1340 LET i(zz)i(zz)*1.1960 DATA "M 85",49,11,70,4.32,2.7,.09,17,.82,57.4 1350 LET p=O970 DATA "M 102/35",61,13.5,120,2.92,255,.075,.16,.85,102 1360 FOR 2=1 TO x980 DATA "M 102/53",61,13,5,170,2,27,2.4,.07,.15,.88,149.6 1370 LET w"u(z)'X-i(z)990 DATA "EI 70",33.5,16,25,1092,2.9,.16,.22,.826,2065 1380 LET p=p+w1000 DATA "EI 92",44,18,50,5.02,2.85,.09,.16,.888,44.4 1390 N E X T1010 DATA "EI 106",49,21,125,3.98,2.65,.075,.166,893,l11.625 1400 GOTO 470

Fachbegriffe der Elektronik Russisch-Deutsch8BAP, BapnoMeTpRE, HblXn4HOfS y(Pep8811e aepxilxx doKonais nojIocaBBC, aMcoKO'.acTorabk 6anucHpoao'Jubl cTeHJBB, BBOU BLIBO7IBB, B5JC0K0110JISTHSIfIB0011, BOJIHOBORBBY, nBQsmo-ahln0Jrs0e yCTp0cTa0BaY, nBnJIsIoe yc'rpncTBoBBMY, ahlao4n0e ycTpofsc'rnoREH, nmc0KoqacToTm,u3 renepaTop HMnyJTbcOnBbIpnrn,rnTeJIb JIHO1IHLISIB)1P, HOJIH0B04HO-gn9JIeIcTpHqecKnfs penonaTopBflT , B0JIbTOAO62BO' IHbui Tpas ic4)opxlaTopB3A, Bhm pisMwrej lb 3apaJta aKKYMyJIHT O pO BB3Y 38M, aaemHee 3anoMuHaIollee ycrpolacTBo aneKTpoHnbIxBbIqI icJ lHT eJu,Hbsx MaIHHHBH, un2IeoycluIllTesIh81411, oHyTpes lm , I f f s4cTOqHuIc msTasrnaBHR, peMWHMflyJsbdHMh npeo6pa3oBareJu,BUH , BdnoMorareJIhHMft MCTO 'I I IHK HHT aRHSIBUH, aTnpwnn,1h CTO'IHHK n1rranruER, BHyTpHCXeMHBT4 IcoHTponaBK, BXWI H O I I KoMMy raTopBICq, nbacoKocTa6nJIaHaI Karnl6paTop qacTorblEJIC, BojiHonne conpoTHnnesoseBM, npeMelrnoii MexamiaMBM, Bpemerenm M0J1ZTOPDU, BbICOKOC nanpxxelmeBHY, anemnee ycTpOIkTeOBOH , BH Y Tp e H H L I#t OH O P H BIh H C TO M H H KBOAC , BOJ I OKO H H O -OI mI qe C Kax JI MH H B ca x anBOJIC, BHaoBo-opstelnapoaarn{ax npOrpaMMHaa cncTeMaEH, sHyrpeHnrnl IIaMHTI,BHY, aueonocoposoe yttpOlcTaO8 ', nhlcoIcOpeneaalaTHr,Ih

VarjonleterAusgangspufferoberes SeitenbandHF-abgeglichener AufbauE-A, 1-0, Eingabe und Ausgabe (engl. input - output)Hochspannungs-WeilenleiterEin- und AusgangsschaltungEingangsschaltungAusgangsschaltungHF-ImpulsgeneratorDiodengleichrichterdielektrischer WellenleiterresonatorZusatzspannuagstransforrnatorBatterielatleschaltuagexterner Speicher von RechenmaschinenVideoverstrkerinterne StromversorgungZeit-Puls-WandlerNotstromversorgungSekundrstromversorgungIn-Circuit-TestEingangsumschalterhochstabiles FrequenznormalWellenwiderstandZeitschaltungZeitmodulatorHochspannungexterne Schaltunginterne Referenzquellefaseroptische bertragungsstreckebildschirmorientiertes Betriebssysteminterner SpeicherVideomonitorhochwertig


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SCHALTUNGSSAMMLUNG - Fnfte LieferungKapitel 2- tromversorgungIntegrierter Spannungswandler U 766 D (Blatt 1)

1989 1 Blatt2-91. inleitungDer integrierte Spannungswandler U 7660 D ist fr ein speziellesGebiet der Stromversorgungstechnik entwickelt worden: fr dieSpannungswandlung in Polaritt oder (und) Hhe. Der zuneh-mende Einsatz netzunabhngiger Gerte, z.B. von Digitalmege-rten fr Spannung, Strom, Temperatur usw. und deren wachsen-der Integrationsgrad fordern spezielle, leistungsarme Schalt-kreise zur Anpassung der Spannung von mglichst nur einerBatterie an die Versorgungsbedingungen der hochintegriertenSchaltkreise in diesen Gerten. Auerdem mssen symmetrischbetriebene Analogschaltkreise in diesem und anderem Zusam-menhang versorgt werden. Darber hinaus brauchen einige Ty-pen dynamischer RAM's eine negative Hilfsspannung.Mit dem LT 7660 D steht eine Schaltungseinheit zur Verfgung,UCC OSC LV LJ 0

U 7660 0

Bild 1Lii Lii Lii Lii nschtubetegung desNt. CAP H CP 76600mit der sich solche Aufgaben lsen lassen. Dieser in einem Spo-ligen DIL-Gehuse untergebrachte Schaltkreis (Bild 1) bentigtextern nur eine Versorgungsspannung zwischen 2,5 und 10V (ab6,5 V mit zustzlicher Diode vor dem Ausgang) sowie 2 Konden-satoren.

2. nnenschaltung und FunktionGem Bild 2 sind die an der Spannungswandlung beteiligtenDioden als von der anliegenden Spannung gesteuerte Schalterdargestellt. Die Kondensatoren wirken als Batterien kleiner Ka-pazitt. Bei der Betrachtung mu man konsequent in einzelnenPhasen denken. Denn: Wenn auch eine Batterie keine Wech-selspannung liefen wie ein Transformator, so kann man dochdurch periodisches Ein- und Ausschalten bestimmter Pfade hn-liche Wirkungen erzielen. Was zunchst also bentigt wird, Istein Generator. Auerdem braucht man schaltbare Halbleiterbau-elemente- Die Ladungsspeicher werden auen an ein solches Ge-bilde angeschlossen.Schliet man entsprechend Bild 2 die Schalter 51 und 53, so ldtsich Cl im Idealfall auf Ucc auf: links positiv, rechts negativ-ffnet man nun diese Schalter und schliet dafr S2 und S4, soldt Cl den Kondensator C2 oben negativ und unten positiv auf.Bei gleichem C-Wert und gleichen Ladebedingungen sowie ver-lustfreien Bauelementen steht damit an C2 die Betriebsspan-nung mit umgekehrter Polaritt zur Verfgung. Die Belastbarkeitdieser Quelle hngt von der gespeicherten Ladungsmenge undvon der Frequenz des Nachladens ab.Der U 7660 D wird in CMOS-Technologie gefertigt. Bild 3 zeigtdie bersichtsdarstellung der Innenschaltung. Der Spannungs-regler wird fr kleine Betriebsspannungen bis etwa 5V aus Wir-kungsgradgrnden berbrckt. Sonst jedoch ist dieser Anschluoffen zu lassen, um die einwandfreie Funktion bei hheren Be-triebsspannungen zu gewhrleisten. Fr Betriebsspannungenoberhalb von 6V mtil3 auerdem in Reihe zum Ausgang (5) eineDiode gelegt werden, deren Pfeil auf den Ausgang zeigt.Alle diese Spezialitten und eine Logikschaltung als Teil desSchaltkreises sollen garantieren, da sich im Betrieb keine unzu-lssigen und damit gefhrlichen Pegelverhltnisse einstellenknnen (Verpolen der n-Kanal-MOS-Transistoren am Ausgang,dadurch Latch-up-Gefahr ).Der Oszillator des LT 7660 D schwingt bei Ucc = 5 V mit typisch

Ucc

2R L

(u 0 ) 0C 2

Bild 2 Prinzip der Um setzung einer positiven in eine negative Spannun gbei weiterer Verftgbarkeit auch der positiven Spannung (C2 um-drehen)(8)

CAP

regler l,t-- U0

Bild -1-.Iumscibersichts.schattplan gkz u m L T 7660D10 kHz kann jedoch durch ein C am Anschlu OSC in der Fre-quenz verringert werden. Andererseits lt sich an diesen An-schlu auch ein hherfrequenter Fremdtakt anlegen. Richtwerteder Kapazittswirkung: 100 pE senken die Frequenz von 10 kHzauf etwa 1kHz, mit 1 nF erreicht man etwa 100 Hz. In solchenFllen mu man aber die Werte der beiden externen Kondensa-toren fr die Spannungswandluag entsprechend erhhen

KennwerteTabelle 1 bis Tabelle 3 enthalten aktualisierte Daten (September1988) zu dem zum Manuskriptzeitpunkt noch relativ neuen Typ.Bild 4 zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung ber dem Aus-gangsstrom bei U -- = 5V und Cl = C2 = 10 pF.Tabelle 1 Grenzwerte des LT 7660 DAchtung Spannungen von >(t.'. + 0,3V) oder 5,5V -5,5 U+0,3Achtung Kurzschlsse bei Betr iebsspann ungen ber 5,5V sind zu ver-meidenAnschlu LV m u bei U.>5.5V offen b leiben


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Tabelle 2 e;riebsbedingungcn des U 7660 8Kenngre urz leinst- Grt- Einsiellbe-zeichen ert wert dingungen) eo~TVXBetriebs- ,5 10Spannung ,5 1inV 6,5 522,0 5,5 S1,S2limgebungs- , 70 Bild 5 irundbeschaltung fr negative Ausgangsspannung (gestrichelt:temperatur- fr kleine Eingangsspannungcn taut Text); fr Frequenzverringe-bereich in 'C rlrng C zwischen 7 und 8 (5. Text)

Geschlossene Schalter laut Meschaltung Bild 15U C C x

Tabelle 3 enngrden des U 7660 Dfr 8,= 25C, Cl =C2= I0pF An-.vchlaj37unbcschallet.

=tI,(HUOI)/I{H P8765U7660D 76576600Orw =oUiUcc(1croi3OrPUoVl) cc L 34 1 34Kenngre5 W ypisch (1w 10_tjJen bedingungen) r4_ C C

iopT1Strom- 10 500 U > V; 52aufnahme Bild 6 askadieren fr grere Ausgangsspannung (etwa nil ; DiodenIn jA vor den AusgIngen bei hherer t) - s. T ext)Ausgangs- . 5 100 Io 0 mA;widerstand 1re =V;in 13 S1, 3 4 cc300 /o m A ; Vx=2V: _______Si, 2. 53 L L8765Spannungs- /n 7 9.9 lj 5V; U 76500umsetzungs- 52 1 2wirkungsgrad 0in V________Leistungs- l e w 7 5 2 rnA: rwirkungsgrad Ccc =5 V; _I L_ Oin S2,3 87 613765001) KW =Kleinstwert, GW Grotwen2) geschlossene Schalter laut Mescnaltung Bild 15

Bild 7 Paratlelschaltung fr hhere Ausgangsstrnle; bei n Kreisen wirdR0 etwa auf n-ten teil serringen (Dioden vor den Ausgngen wie-der bei hherer U)

u

3 7 6 5 1 J,VD17s600; 2XSAV12 __l 1 VD2J_.l ?oUo?CC-1F Bild 8102030405060in mApannungsverdoppier54 - . . ) UCC 5V20Bild 4 usgangsspannung ls: unktion es usgangss t roms r= 5V. Cl -C2 = 10 pFund 0 --25 2 C sowie ohne Beeinflus-sung der Oszillatorfrequenz CC

U o i8 76s102 ClU76600 0/44. erstellerinforniationen und Anwendungen 1_) 3 C2 V03

c i -1Der U7660 D ist zwar einerseits ein neuerer Typ des Inlandssor- 10 1O 04timents, hat jedoch andererseits im ICL 7660 ein internationales 1Vorbild. Entsprechend gibt es eine Reihe quasi bereits >standar-disierter Einsatzbeispiele, die in Bild 5 bis Bild 10 zusammen-gefat worden sind. Da ein spezielles Schaltsymbol fr diesenTyp zum Manuskriptzeitpunkt nicht vorlag, richten sich die Dar-stellungen nach der physischen Erscheinungsform des Schalt-kreises. Das kommt dem schnellen E insatz ohne gedankliches,Umschlsseln entgegen.

Bild 9Kombinierte Span-nungsumsetzung


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SCHALTUNGSSAMMLUNG Fnfte Lieferung 1989 1 BlattKapitel 2 - Stromversorgung\ ntegrierter Spannungswandler U 766 D (Blatt 2) -108 7 5 5

Bild 15)076600 Uc c1234

ucci2 albieren der Eingangs-spannungDie Bilder werden durch ihre 1Jnterschriz ntiert. Beider Kaskadenschaltung ist allerdings zu bedenken, da Wir-kungsgrad und Strombelastbarkeit hei 10 solcher Stufen einesinnvolle Obergrenze bilden. Die Kanalwiderstnde der Schalt-kreise werden bei dieser Anwendung in Reihe geschiltet. DieParallelschaltung hat die gleiche Wirkung, als wenn ohmscheWiderstnde parallelgeschaltet werden, denn die Kanalwider-stnde der MOS-Transistoren verhalten sich praktisch wie ohm-sche Widerstnde. Gem Tabelle 1 gelten fr sie typische Wertevon 550.Bei mehr als 5,5 V Eingangsspannung kann ein Kurzschlu zwi-schen Ausgang und Eingangsspannung die Ausgangstransistorenzerstren. Ebenso ist der Schaltkreis ge%J't, ' n oberhalbvon 6,5 V Eingangsspannung nicht vor dn Asga g die bereitserwhnte Diode gelegt wird.Weitere Dioden werden bentigt, wenn nicht gem Hauptfunk-tion die Eingangsspannung umgedreht, sondern wenn darauseine hhere Ausgangsspannung werden soll. Auch fr diesenFall sowie fr die Kombination mit der Erzeugung einer negati-ven Spannung werden in den Bildern Schaltungen gezeigt.Die Verdoppler-Schaltung liefert eine Ausgangsspannung von

1J -2U - Uri - '12 = 2(U1 - (Je)bei gleichen Dioden. Bei der Kombination mit der zustzlichenErzeugung einer negativen Spannung ist zu bedenken, da dabeidie entstehenden Spannungen grere Lastabhngigkeit habenals die einfachen Schaltungen.Fr den schnellen Aufbau so lcher Spannungsgeneratoren bie-ten die abschlieend abgebildeten Leiterplatten gute Vorausset-zungen (Bild II bis Bild 14). Bild 15 schlielich ergnzt die In-forniationen um die zu Tabelle 3 gehrende Meschaltung.Nachtrag: Inzwischen wird fr den erweiterten Bereich von -25bis 85 C der Typ U 7660 DU angeboten, Dafr gilt R = 900bei 20 mA. R 2500 bei 3 mA. Der Grundtyp heit nun11 7660 DC, im gesamten Temperaturbereich gilt weiter fr R :120 0 C-, 1300 G-Typ

Bild 12 Literplatte zur Spannungavcrdopplung; a Lciterhild. b -stckungsplan

.1-

r DI

k134Diese Verengungun Fee-brechen, wenn 3 Bedingungen laut testBild 13 Leiterplatte zur kombinierten Spunnungsumsetzuna: a - Leiter-bild. h - BcstckungsplanBild 14 Leiterplatte zum Halbieren einer Spannung; a - Leiterbild,h -. Bestdckungsplan

1 cc+occ51

vot UL[8S2'

3066002

aLaut Text

4 Diese Verengungen unten - 1 2brechen w enn Bedingungen ild ii Leilerplalte zur Grundschal- 10tung (Modul, zum Einsetzen in 0/4 0andere Leiterplatten geeignet);- Leiterbild. b - Bestckungs-lan ild 15 MelSschaltung Zu Tabelle)KA

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Fachbegriffe der Elektronik Russisch-DeutschB1Y, BPeMeHH aX pery .nnpoeKa ycwTIeHssxBrncoKooMRoe coITpoT xsneHn eBCH, abIcOKax cTeneah rnrrerpalurnBCKfl, BbIqMcjTsnenb Haa cxscTeMa KoJLaeKTn nuoro HonLansaHNABCS, aHy ' rpH cxeMHrnfI aMyJIs rropBT, a rnqndnnT eJn ,Haa T exurmeaBIA, uHIeoTene4ouhIhuiI annapaTBY, miemuee ycTpo1 cTHoBYC, BcnoMor-aTejn,Haa yrTpanJrnioaslBYC, BbrnpsiMnTeJTb YH "BePCMLI1bI cTan4apT m,I f IB(1, rn , lne jTnT enh 4 ,pon raBxB, BXWI}IO({ JIOKBxY, RXQ IHO C ycTpoflcrEoBqIIM, BbIcoKo'faCToTH aR nMnyn ncnaM M01YM2WTHB'-IT. os'tnciiniennaBq BbxcoTco '{acTonxuJT CbHALT PBqM, ahIqMcJTHTenbubrft 51351KBbTBY, BMaoInoe yCTpOcTBOBBY, B1opnqHo-3JTeKTpouHblf4 yMnoaurTeJlbBBS, sTop liMHail 3MHCC}{51 7JICKT1)0H08rFA rTt6pH 4t llax a llTel lHaFBB, 1-enepawix BXO IXHb IX TCCTO BaIX u034eftcTBrnFB3, rpynnonoe apeMT SanaagbiaanflxFBH, reHepaTop HCMCHH MX rnrrepna.TTon[BM, rnasnax Bbl ' IHcJIHTJ1bHa51 MamHilafB. reuepaTop O1,1C0K0fII'B'-t. 1I i neparncoKan MacToT aFfl, rpoMaoBom4Tenl, gamammqecKfll'3, raizhaalloMeTp aepKain,m,ffi[3, reHepaTop 3ByK000hMA, rnpunitax 3epxaJThHaH allTCHHaF3C, raJlboanoneTp 3epKan,rn,Isi cTaTap4ecKuik[II, reHepaTop uHnyJiacoBFHBM, reHepaTop HMoynb con BSICOK O fi qacToTrn[MM, rn6pni;aa nHTerpam,Hax MnKpocxeMa[MMC. rn6pnnHaM nlnerpaJlbnasI MrncpocxeMa[MC, reHepaTop ndnb rTaTeJI rn IhIx CHT 'HO JIOB[MC, rndpnaax nHTerpanbnax cxeMarKnq, renepaTOP KoInposog4o-npoBepoHoft naCTMLIFKP. reHepaTop Ka4tpoBofs pa3nepTK rlFELL, renepaTop uaopMxcellnx unTaIlnstI 'Hl , reHepaTop 11I13K0f MacToThiFH'I, reHepaTop tlecyl4eft1 O, eHepaTop O t lO p HO f tPH, rpynnH0no]1 KoWrpOJrnepFI1, reuepaTop njlanHoro naanasoHaFf11, reHepaTop oanoopaaiioro nanpzxcemsn[PY, rpatj,nqecKoe perncTpalplonlsoe ycTpoilctao[PIL renepaTop paaaoneposrrmix w4'p[PI, renepaTop paanocTnblx naCTOT[CB, FprnmaqcKoe cpejnee upeMit[CM, renepaTop cTytlemlaTHoro Hanpaxemm[CH, renepaTopKP,renepaTop cTpoqnoh pa3BepTKHFC4, reHepaTop cyMMapm,txfl, ellepaTop TeCTO BVFH, reuepaTop TaKTonhlx HMHyJIbcOBfl'-I, renepaTop TaKT 0BMX qacroTFY, rjlaonoe yrlpaaueHue[3', rpyrtnoeoft ycH arnTeJIbFYH, renepaTop yHpawaaeMrnfl Itanpx)seHHeM[UII, reHepaTop HBCTHb IXP1, reTeponHHHbIfi qacToMepF, renepaTop qacToTrnF '-IMM, reHepaTop qacToTno-MoyJ1ssponaHnhsx UMHyJIaCOB1111, rayccoacKlifl UJyMFLIEH, reHepaTop myMa HH3goracToTlIbIfiFIIIC, reHepaTop [nyM000ro dneKTpa[3B4, [ocytapcTBeHnrnsi nvaJloH npeaems 51 M a c T O T E T1-3eHepaTop uMflyJTbcO B BTaJt0HII0

zeitabhngige Verstrkungsregelunghochohmiger WiderstandLSI, Grointegration (engl. large scale integration)gemeinsames RechnersystemICE, schaltungsinterner Emulator (engl. in-circuit emulator)RechentechnikVideotelefongertexterne FunktionsgruppeACS, Bulfssteuersystem (engL auxiliary control system)Universal-StandardgleichrichterFlankenabtrennungEingangsschaltungEingangsschaltungHF-PulsmodulationRechentechnikHP-FilterMaschinenspracheAusgangsschaltung5EV, Sekundrelektronenvervielfacher5 e kundrelektron enemission

HybridantenneErzeugung von EingangstestsignalenGruppenverzgerungszeitZe itintervallgeneratorHauptrechner (engl. master)HP-GeneratorSHF, Superhochfrequenz (engt. super high frequency)dynamischer LautsprecherDrehspiegelgalvanometerTongeneratorl-Iybridspiegelantennestatisches DrehspiegelgalvanometerImpulsgeneratorHF-Impulsgeneratorintegrierte Hybridschaltungintegrierte HybridschaltungSignalgeneratorintegrierte HybridschaltungMesender, PrffrequenzgeneratorBildablenkgeneratorSpeisespannungserzeugungNE-GeneratorTrgerfrequenzgeneratorReferenzfrequenzgen eratorCLC, Gruppensteuerung (engl. cluster control)stufenlos einstellbarer Generator5 gezahngeneratorICen nlinienschreiberZufallsgeneratorDi fferenzfreQuenzgen eratorGM[, UT, WZ, Weltzeit (engl. Greenwich Mean Time, Univer-sal Time)TreppenspannungsgeneratorSchachbrettgeneratorZeilenablenkgeneratorSummenfrequenzgeneratorPrfgeneratorTaktimpulsgeneratorTaktfrequenzgeneratorHauptsteuerungGruppenverstrkerVCG, VCO, spannungsgesteuerter Generator (engl. voltage con-trolled generator, voltage coatrolled oscillator)FarbbalkengeneratorberlagerungsfrequenzmesserFrequenzgeneratorFM-ImpulsgeneratorGaays-RauschenNF-RauschgeneratorRauschspektrumgeneratorStaatliches Zeit- und FrequenznormalNormalfrequenz-Impulsgenerator


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SCHALTUNGSSAMMLUNG - Fnfte LieferungKapitel 3 - VerstrkerNF-Hochleistungsendstufen (Blatt 1)

1989 1 Blatt3-1

EinleitungLeistungsverstrker fr Anwendungen im Heim und im Portable- ubetrieb werden gegenwrtig vorwiegend mit integrierten Schal- Htungen gebaut. Mit solchen Verstrkerschattkreisen lassen sichin Brckenschaltung 50 bis 60W, mit l-Iybridschaltungen bis80W Ausgangsleistung erreichen. Hhere Ausgangsleistungensind z. Z. nur mit diskreten Transistoren und Bauelementenmglich.

2. eistungsbetrachtungen

us

Bei eisenlosen Endstufen stehen Betriebsspannung, Ausgangslei-stung und Lastwiderstand bekanntlich in einem festen Verhlt-nis zueinander. Da der Last- oder Lautsprecherwiderstand unddie gewnschte maximale Ausgangsleistung meist bekannt sind,errechnet sich die erforderliche Betriebsspannung tJ fr dieeisenlose Endstufe ausU,I8PtR r+2Uv; 1)

- Ausgangsleistung an RL plus Verlustleistung an Emitter-widerstnden R ,l,,.1,l5 P0 ,Po - gewnschte Ausgangsleistung an- Lastwiderstand R L plus 1 Emitlerwiderstand R 5 ,Restspannung ber einem Endtransistor oder einer Dar-llngton-Stufe bei Maximalaussteuerung mit J,. UjenachTransistoranordnung und Spitzenstrom 2 bis 3V,Der Spitzenstrom durch den Lastwiderstand, der gleichzeitigdem Maximalstrom durch die Endtransistoren entspricht, errech-net sich nach'CEnd 2)2 (R E)

Die maximale Verlustleistung tritt an den Endtransistoren nichtbei Vollaussteuerung, sondern bei einer Spannungsaussteuerungvon etwa 64% auf. Die Verlustleistung P, fr einen Endtransistorder Seriengegentaktschaltung (eisenlose Endstufe) erhlt manmit gengender Genauigkeit aus der folgenden Beziehung, worindas 1. Glied der Gleichung den Ruhestrom 1,a durch die End-transistoren bercksichtigt:p .Us c5UUL.V= 2n(RL+RE) (RL+ R E ) ' 3)

Fv - Verlustleistung eines Endtransistors oder einer Endtransi-storkombination,- effektive Sinus-Ausgangswechselspannung am Lastwider-stand.Wie schon weiter oben erwhnt, tritt die volle Verlustleistung bei64% Spannungsaussteuerung auf. Diese 64% beziehen sich aberauf die volle Betriebsspannung und den Scheitelwert der Aus-gangswechselspannung.Die aufgenommene Gleichstromleistung P betrgt bei maxima-ler Ausgangsleistung '0

P. = Pv g e s a m t+Po r n a x . 4)In der modernen Verstrkertechnik nimmt die Endstufe in Brk-kenschaltung einen immer greren Raum ein. Deshalb wirdauch diese Schaltung in die Berechnung einbezogen. Bild 1 zeigtdas Funktionsprinzip des Brckenverstrkers. Die Last liegt imBrckenzweig zwischen den Endtransistoren VTI bis VT4. Da-bei kann sie an die Kollektoren oder an die Emitter der Endtran-sistoren geschaltet sein. Die beiden Transistoren einer Gegen-taktendstufe werden gleichphasig (Komplementrschaltung), diebeiden Gegentaktendstufen gegenphasig zueinander angesteuert.Whrend der Halbwelle a sind also YF1 und VT4 leitend, wh-rend VT2 und VT3 sperren. Dagegen leiten whrend Halbwelle bVT2 und VT3, wobei VT1 und VT4 nicht angesteuert werden.

Bild 1 Funktionspeinzip des B rckenverstrkers

Damit ergibt sich der eingezeichnete Stromflu durch den Laut-sprecher in den beiden Halbperioden. Im Gegensatz zur einfa-chen Gegentaktendstufe liegt die Last fast an der vollen Betriebs-spannung, und man erreicht theoretisch die 4fache Ausgangslei-stung einer einfachen Gegentaktendstufe. Da sich jedoch auchder Laststrom verdoppelt, mu der Lastwiderstand in den mei-sten Fllen erhht werden, so da nur die doppelte Ausgangslei-stung erreichbar ist. Die Ausgangsleistung der Brtickenverstr-kerschaltung errechnet sich zu

(U52Uv) HC k,, ) Restspannung ber einem Endtransistor oder einer D ar-

lington-Stufe bei Maximalaussteuerung mit .1.Ist eine bestimmte Ausgangsleistung vorgegeben, kann man dieerforderliche Betriebsspannung C i nach der folgenden Gleichungermitteln:Us -VPoa r 2R -2L 6)Wegen der maximal zulssigen Strombelastung der Endtransi-storen mu der Laststrom unbedingt kontrolliert und der Lastwi-derstand eventuell vergrert werden. Der Spitzenwert des Last-stroms ergibt sich aus

U,2Uv (7)R,,Beim Brckenverstrker verteilt sich die Gesamtverlust]eistung

vgesams auf 4 Transistoren und je nach Ansteuerung eventuellnoch auf Leistungsschaltkreise. Das ist sehr gnstig, da es zueiner Parallelschaltung der Wrmewiderstnde kommt und dieentstehende Verlustleistung dadurch besser abgefhrt werdenkann. Die Verlustleistung eines Brckenverstrker-Einzeltransi-stors erhlt man nach der folgenden Beziehung (Ruhestrom ver-nachlssigt):

U, U,, U1L -P v a r /2XRL 4RL )U,, -. effektive Ausgangswechselspannung am Lastwiderstand

3. hlvorrichtungen fr Leistungsendstufenund ihre ProblemeDie im Halbleiterbauelement bzw. Leistungsschaltkreis auftre-tende Verlustleistung 1 , wird restlos in Wrme umgesetzt, diedurch geeignete Khlvorrichtungen mglichst schnell vom Bau-element zur Umgebung abgefhrt werden mu. Da diese Umge-bung in den meisten Fllen die Umgebungsluft der Khlkrperist, mu fr gute Luftzirkulation an ihnen und fr eine geeigneteAnordnung gesorgt werden. In den Datenblttem der Halbleiter-bauelemente wird die Totalverlustleistung Fan bei einer be-stimmten Gehusetemperatur angegeben. Weil die maximale


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Sperrschichttemperatur, die etwa zwischen 150 bis 200 C liegt,nicht berschritten werden darf, mssen die Khlvorrichtungenso ausgelegt sein, da ein Temperaturgleichgewicht eingehaltenwird.Die zulssige Verlustleistung eines Halbleiterbauelements rich-tet sich nach der maximalen Sperrschichttemperatur D, der Um-gebungstemperatur D und den inneren sowie ueren Wrme-bergangswiderstnden von der Wrmequelle (Chip) zumumgebenden Medium. Der Gesamtwrniewiderstand R ihis istgleich der Summe der einzelnen Teilwrmewiderstnde:R tbja = R10 RflK; 9)- Auch mit RLht, bezeichnet, Wrmewiderstand zwi-schen Sperrschicht und Gehuse des flalbleiterbau-elements (wird vom Hersteller angegeben),- Wrmebergangswidersland zwischen Halbleiterge-huse und Khlvorrichtung; er ist abhngig von derBerhrungsflche, der Oberflchenbeschaffenheit,vom Andruck zwischen Halbleiter und Khlvorrich-tung. von Wrmeleitpasten sowie eventuellen Isolier-zwischenlagen,

K - Wrmewiderstand der Khlvorrichtung; bei industriellgefertigten Khlprofilen wird der Wrmewiderstand inAbhngigkeit von der Profillnge und der Leistungs-belastung meist angegeben; durch Einfrben mitschwarzem Nitrolack oder durch Eloxieren (schwarz)lt sich der Wrmewiderstand gegenber einem un-bearbeiteten Khlkrper auf etwa 80 bis 85% verrin-gern (Vergrerung der Wrmeabstrahlung bei hhe-ren Temperaturen).

Der Gesamtwrmewidertand thj, soll mglichst klein sein. Dader innere Wrmewiderstand Rodes Halbleiters festliegt, kannR553 nur durch den bergangswiderstand zur Khlvorrichtung,durch die Khlvorrichtung und deren Anordnung sowie durchdie Art der Khlung beeinflut werden (z. B. durch forcierteLuftkhlung mit Geblse).Eine andere, gnstige Mglichkeit, den Wrmewiderstand zuverkleinern, ist die Parallelschaltung mehrerer gleicher Lei-stungstransistoren. Der zulssige Gesamtwrmewiderstand er-rechnet sich nach folgender Beziehung:

Rthia = l Du

10)P N max maximale Sperrschichttemperatur,- Umgebungstemperatur (hufig auf 50 C Gerteinnen-temperatur festgelegt),

1Vmax - abzufhrende maximale Verlustleistung.Ist der zulssige Gesamtwrmewiderstand En ja errechnet, ermit-telt man den Wrmewiderstand Rth des Khlkrpers nach:

Rihtt = Rth la J 4 - R,oai . 11)Zum besseren Verstndnis ein Beispiel: Eine 100-W-Endstufesoll mit den 125-W-Drzrhngton-Transistoren KT 827 A undKT 825 G (T0-3-Metallgehuse) aus der UdSSR aufgebaut wer-den. Diese haben einen Wrmewiderstand von 1,4 K/W- Sie sol-len isoliert auf ein gemeinsames Khlprofil montiert werden.Die Umgebungstemperatur 05 ' wird mit 50 C und der Wrme-bergangswiderstand der beiderseits mit Wrmeleitpaste bestri-chenen, 0,05 mm dicken Glirnmerzwischenlage mit 0,6 K/W an-genommen. Die zulssige Sperrschichttemperatur d betrgtbeim KT 827 zwar 200 C; da der KT 825 aber nur 150 C zult,wird mit diesem Wert gerechnet. Die ermittelte Verlustleistung

vmax sei 28,46W, damit ist

= 2L46 W150K 50K = 3,51 K/W (je Leistungstransistor)

und der Wrmewiderstand des Khlkrpers bei isolierter Mon-t a geRLhK = Rihla -. (Rxho + Rtho,'[J= 3,51 K/W (1,4 K/W 0,6 K/W) = 1,51 K/W.

Das ergibt nach [1] ein 90 min langes Khlprofil 03842,TGL 26151 (Profil III).In Bild 2 ist der annhernde Wrmewiderstand eines geschwrz-ten Profils ( 03842) in Abhngigkeit von der Profillnge zu se-

R t p , kKIW 251

0,5 v25Wim ZeIram des Cihtkrpem

,Co 00Prol , l ange eI m mBild 2 Wripewiderstand eines geschwrzten Khlprofils, hnlich

03842, in Abhngigkeit von der Prorillnge (statt R ih,k ist R 15 zuschreiben)

hen. Wie man daraus ersehen kann, fllt der Wrmewiderstandmit grerer Profillnge nur noch geringfgig. Anders dagegen,wenn 2 Transistorpn auf einem lngeren Khlprofil angebrachtwerden. Bei Montage dieser Transistoren in der Mitte eines je-weils gedachten Einzelkhlprofils kann etwa mit einer Parallel-schaltung der Wrmewiderstnde beider Khlprofilhlften ge-rechnet werden. Voraussetzung ist allerdings eine geeigneteMontage, d. h., man kann in diesem Fall das Khlprofil nichtsenkrecht anordnen, da der untere Transistor den oberen zustz-lich aufheizen wrde. Aus diesem Grund wurde das Profil ge-schwrzt. Dadurch wird der Wrmewiderstand 1,51 K/W bereitsbei einer Lnge von 50 mm erreicht. Rechnet man fr waage-rechte Gebrauchslage eine Wrmewiderstandserhhung von20%, so ist fr 2 Transistoren eine Khlprofillnge von 150 mmLnge erforderlich. Mit einem geringen Sicherheitszuschlag wirddeshalb fr den 100-W-Darl ington-Verstrker ein Khlkrperpro-fit 03842, 170 mm lang, gewhlt. (Da jedoch zur Montage derLeiterplatte Khlrippen entfernt werden muten, wurde dasnchstgrere Profit 03850 eingesetzt.)Wie sieht es nun bei einem Brckenverstrker aus? In diesemFall verteilt sich die Gesamtverlustleistung auf 4 Endtransistorenund eventuelle Leistungstreibertransisloren oder -schaltkreise.Die Beschaffung von Khlkrpern oder Khlprofilen ist einesder grten Probleme fr Hobby-Elektroniker. Im Handel sindsie nur in Ausnahmefllen zu bekommen. Manchmal besteht dieMglichkeit, Einzelkhlkrper KlO bis K50 zu erhalten. DieseKhlkrper mit Wrmewiderstnden von etwa 5 K/W bis1,5 K/W knnen durchaus zur Khlung von Plasttransistorenverwendet werden. Andernfalls bleibt dem Amateur nur noch dieMglichkeit, die Profile aus Einzelblechen zu biegen und zu-sammenzusetzen, obwohl sich die niedrigen Wrmewiderstndeder Strangkhlkrper auf diese Weise nicht erreichen lassen. ImZweifelsfall ermittelt man die Kristalltemperatur des Transistors.Dazu wird die Gehusetemperatur, mglichst an der Grund-platte des Halbleiters, gemessen. Die Spenschichttemperatur er-rechnet sich dann aus der Belastung und bei bekanntem Wrme-widerstand nach folgender Beziehung:

t9peI0o +Pv Rrh o ; 12)O n - Gehusetemperatur.Die Sperrschichttemperatur kann jedoch auch auf andere Weisemit gengender Genauigkeit ermittelt werden.Man mit die, Basis-Emitter-Spannung des Leistungstransistorsbei Verstrkerleerlauf kurz nach Einschalten des Gerts. Danachwird der Verstrker 10 bis 15 min mit Sinusnennlast beauf-schlagt und nach Abschalten des Prfgenerators die U 55 -Span-nung erneut gemessen. Diese ist jetzt viel niedriger. Die ermit-telte Spannungsdifferenz ergibt eine annhernde Aussage berdie Sperrschichttemperatur, da die U55-Spannung bei Erwr-mung um etwa 2 mV/K absinkt. Vorausgesetzt wird allerdings,da bei beiden Messungen der in die Basis flieende Ruhestromgleich ist.Eine andere Mglichkeit, mit kleineren Khlprofilen oder garmit Khlblechen auszukommen, besteht darin, die Khlkrper-


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SCHALTUNGSSAMMLUNG Fnfte Lieferung 1989 BlattKapitel 3 erstrkerz~NF-Hochleistungsendstufen (Blatt 2) 3 2

Tabelle ren:- und Kennwerte einiger Silizium-NF-Leivzungseransistoren Auswahl)Typ Technologie, Herstel- J ,, L(,, h,.,. tJrF, bei 8 1 s R, GehuseAufbau 1er, Land bei (LJ) (k ) (h 2 1 Ii) (i) (R,,.)

25'C JcmW in V in in inA m n A inMHz in 'C in K/WSD 335, 337, mm DDR 12,5 45. 60, 80 1,5 0,2 0,5 0,05 40 bis 250 125 150 10 10-116339 Ur,A, 8. C (SOT-32)SD 336, 338. pnp DDR 12,5 45.60,80 1.5 (2) 0,28 0,5 0,05 40 bis 250 210 150 10 10-126340 Ui. A, 8, C (110) (501-32)51) 345. 347, npn DDR 20 45, 60, 80 3(6) 0 25 2 0,2 40 bis 125 110 150 6,25 (501-32)349 (100)51) 0. 348, pnp DDR 20 45,60,80 3(6) 0.3 2 0.2 40 bis 90 120 150 6,25 (SOT-32)(100)439, npn UVR 36 45, 60 80 4 0,6 2 0,2 15 bis 40 >3 1 50 3,5 (SOT-32)441lID 438, 440, pnp UVR 36 45, 60, 80 4 0,8 2 0,2 15 bis 40 >3 150 3,5 S0T-32)442KT 819A. 18, npn UdSSR 60 (40, 50, 70, 10 (15) 0,45 5 0,5 70 bis 80 3 bis

Schaltungssammlung / Lieferung 5 / Klaus Schlenzig / 1989

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