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Vorrichtung mit einem als astabiler Kippgenerator geschalteten
Transistor Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem als astabiler Kippgenerator geschalteten Transistor, wobei der Ausgangselektrodenkreis des Transistors mittels eines positiven Rückkopplungskreises mit dem Steuerelektrodenkreis gekoppelt ist und im Steuerelektrodenkreis ein Kippkondensator liegt, der über einen Kippwiderstand aufgeladen und über den Transistor entladen wird.
Solchen Vorrichtungen haftet in der Praxis für verschiedene Anwendungen die Schwierigkeit an, dass ihre Wirkung in hohem Masse von den Transistoreigenschaften, z. B. dem Stromverstärkungsgrad, dem Transistorableitungsstrom u. dgl., abhängig ist. Insbesondere können bei Verwendung einer solchen Vorrichtung für Überwachungszwecke in Übertragungsapparaturen infolge der starken Abhängigkeit von den Transistoreigenschaften die für die Überwachung zu stellenden Anforderungen schwer erfüllt werden ; z. B. hängt der Ansprechpegel in hohem Masse von den Transistoreigenschaften ab, und weiterhin treten erhebliche Beschränkungen in der Bemessung des Kippgenerators auf.
Die Erfindung bezweckt, bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art die Abhängigkeit von den Transistoreigenschaften weitgehend herabzusetzen und dadurch die Anwendungsmöglichkeit zu erweitern.
Die Vorrichtung nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass in dem Steuerelektrodenkreis zwischen dem Kippkondensator und der Steuerelektrode ein Gleichrichter in Reihenschaltung geschaltet ist, welcher Gleichrichter mittels einer Vorspannung, die zu gleicher Zeit den Transistor in den leitenden Zustand bringt, in der Sperrichtung vorgespannt ist, während der alsastabiler Kippgenerator geschaltete Transistor gleichzeitig mit einem negativen Rückkopplungskreis versehen ist, der eine für Gleichströme als negative Rückkopplung wirkende Impedanz enthält.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden jetzt an Hand der Zeichnung näher erläutert. In Fig. 1 ist eine Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt ; Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, die zurüberwachung eines Torimpulsgenerators in einer Zeitmultiplexvorrichtung verwendet wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung nach der Erfindung ist mit einem als Kippgenerator geschalteten Transistor 1 versehen, wobei der vom Kollektorkreis gebildete Ausgangskreis in positivem Sinne mit dem Steuerelektrodenkreis rückgekoppelt ist, der vom Basiskreis des Transistors 1 gebildet wird.
Im dargestellten Kippgenerator ist der Kollektorkreis mittels eines Rückkopplungstransformators 2 [n positivem Sinne mit dem Basiskreis rückgekoppelt, wobei Im Basiskreis ein Kippkondensator 3 liegt, der über einem mit negativer Klemme 4 einer Speisespannungsquelle verbundenen Kippwiderstand 5 aufgeladen und über den Transistor l entladen wird. Wie an sich bekannt, weist die dargestellte Vorrichtung zwei unstabile Zustände auf, wobei der Kippgenerator 1 jeweils von einem Zustand in den andern umwhlägt.
Im ersten Zustand ist der Transistor 1 durch eine positive Spannung am Kippkondensator 3 gesperrt, md der Kippkondensator 3 wird über den Kippwiderstand 5 in negativem Sinne allmählich aufgeladen, Pras ein allmähliches Auslösen des Transistors 1 herbeiführt. Der Verstärkungsgrad des Transistors 1 nimmt allmählich zu und demnach auch die gesamte Verstärkung des Kippgenerators, der durch die Verstärkung jes Transistors 1 und den Rückkopplungsfaktor bedingt wird, bis beim Erreichen eines ausreichenden gesamten Verstärkungsgrades des Transistors 1 über den Rückkopplungstransformator 2 infolge der regenera-
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tiven Wirkung dieser plötzlich in den zweiten unstabilen Zustand umschlägt, wobei der Transistor 1 aus- gelöst wird.
Der Kollektorstrom des Transistors 1 nimmt dabei schnell zu, wobei gleichzeitig der Kipp- kondensator 3 entladen wird und die Spannung des Kippkondensators 3 in positivem Sinne zunimmt, bis beim Erreichen des Höchstweites des Kollektorstiomes über den Rückkopplungstransfbrmator 2 ein plötzlicher
Rückschlag in den gesperrten Zustand des Transistors 1 herbeigeführt wird. Der Kippgenerator 1 ist hie- durch wieder in seinen erstenZustand zurückgekehrt, worauf sich der beschriebene Zyklus wiederholt.
Bei der dargestellten Vorrichtung ist die Wirkung des beschriebenen Kippgenerators 1 in hohem Masse von den Transistoreigenschaften abhängig. Erstens muss nämlich zum Umschlagen des Transistors 1 vom gesperrten Zustand in den leitenden Zustand die Spannung am Kippkondensator 3 derart zugenommen ha- ben, dass die Verstärkung des betreffenden Transistors 1 einen hinreichend hohen Wert hat, um den Kipp- vorgang einsetzen zu lassen. Ein weiterer Nachteil besteht in den im gesperrten Zustand des Transistors 1 noch auftretenden Transistorableitungsströmen, die über die Basiselektrode ein Aufladen des Kippkonden- sators 3 herbeiführen und so eineBeschränkung in der Bemessung derzeitkonstante desKippkreises 3, 5 bil- den.
Insbesondere bei einer hinreichend grossen Zeitkonstante des Kippkreises 3,5, bei der der Kippwi- derstand 5 einen hohen Wert hat, ist dieser Transistorableitungsstrom besonders störend, da er gerade dann von derselben Grössenordnung ist wie der über den Kippwiderstand 5 fliessende Kondensatorladestrom.
Um die erwähnten Beschränkungen zu beseitigen, ist in der dargestellten Vorrichtung nach der Erfin- dung die Basiselektrode mittels eines zwischen den Klemmen 4, 6 der Speisespannungsquelle liegenden
Spannungsteilers 7, 8 an eine konstante Vorspannung gelegt, welche den Transistor 1 in den leitenden Zu- stand bringt, und im Basiselektrodenkreis zwischen der Basiselektrode und dem Kippkondensator 3 liegt ein
Gleichrichter 9, der von der Basiselektrodenvorspannung gesperrt ist. Insbesondere kann durch geeignete
Bemessung des Spannungsteilers 7, 8 der Transistor 1 in einem geeigneten Arbeitspunkt eingestellt werden, wobei durch den gesperrten Gleichrichter 9 dafür gesorgt ist, dass der Kippkreis 3, 5 des Transistorkreises entkoppelt ist.
Ohne störende Beeinflussung durch Transistorableitungsströme kann hiebei der Kippkreis 3, 5 für die grössten Zeitkonstanten bemessen werden, bei der dargestellten Ausführungsform z. B. beträgt die
Zeitkonstante des Kippkreises 57 Sekunden.
Jeweils, wenn in dieser Vorrichtung durch das Aufladen des Kippkondensators 3 über den Kippwiderstand 5 die Spannung des Kippkondensators 3 die Basisvorspannung übersteigt, wird die auftretende Spannungsänderung an der Basiselektrode des Transistors, der durch die Basisvcrspannung in einem geeigneten Arbeitspunkt eingestellt ist, um einen Höchstverstärkungsfaktor verstärkt werden, woraus sich sofort ein Umschlagen des Transistors 1 in den Zustand mit dem Höchstkollektorstrom ergibt, d. h. dass im Kippgenerator 1 der Ansprechpege1 genau gleich der Basisvorspannung des Transistors und demnach von den Transistoreigenschaften unabhängig ist.
Hiebei wird der Gleichrichter 9 durch die vom Rückkopplungstransformator 2 herrührende Rückkopplungsspannung ausgelöst, und der Kippkondensator 3 kann sich über den Transistor 1 entladen.
UmhiebeidenTransistor1gegendenverhältnismässiggrossenKondensatorentladungsstromzuschützen, liegt zwischen dem Verbindungspunkt des Spannungsteilers 7,8 mit dem Basiskreis und der Basiselektrode ein Reihenwiderstand 10, und die Emitterelektrode ist über einen Gleichrichter 11 mit dem Verbindungpunkt des Reihenwiderstandes 10 und des Spannungsteilers 7, 8 verbunden. Der Reihenwiderstand 10 und der Gleichrichter 11 erfüllen hiebei die Funktion eines Strombegrenzers, denn durch die Spannung am Reihenwiderstand 10 wird beim Fliessen eines bestimmten Stromes durch diesen Widerstand der Gleichrichter beim Überschreiten der Schwellenwertspannung 11 freigegeben, so dass bei weiterer Zunahme des Kondensatorentladungsstromes dieser Strom unabhängig vom Transistor 1 über den Gleichrichter 11 unmittelbar zum Emitterkreis fliessen kann.
Ist bei dieser Vorrichtung durch das Aufladen im positiven Sinne des Kippkondensators 3 die Span- nung dieses Kondensators über die Summe der Basisvorspannung und der Rückkopplungsspannung im Basiskreis hinaus gestiegen, so wird der Gleichrichter 9 gesperrt, und der Rückkopplungskreis 2 des Transistors 1 ist unwirksam gemacht, so dass der Transistor l wieder in seinem normalen, durch die Basisvorspannung gegebenen Arbeitspunkt eingestellt ist. Der Kondensator 3 wird dann wieder über den Kippwiderstand 5 aufgeladen, bis die Kondensatorspannung die Basisvorspannung des Transistors 1 überschreitet, worauf der beschriebene Zyklus sich wiederholt.
Der Umstand, dass der als Kippgenerator geschaltete Transistor 1 dauernd tromleitend ist, ermöglicht eine weitgehende Herabsetzung der noch verbleibenden Abhängigkeit von den Transistoreigensehaften durch Verwendung einer negativen Rückkopplung. Insbesondere ist dazu in den Emitterkreis des Transisters 1 eine für Gleichströme als negative Rückkopplung wirkende Impedanz geschaltet, die von der Parallelschaltung eines Widerstandes 12 und eines Kondensators 13 gebildet wird. Gleichzeitig kann durch
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geeignete Wahl der Zeitkonstante der im Emitterkreis liegenden Parallelschaltung des Kondensators 13 und des Widerstandes 12 bewirkt werden, dass die Entladungsspannung des Kippkondensators 3 nach der Entladung über den Transistor 1 einen geeigneten Wert hat.
Die erwähnten Vorteile der beschriebenen Vorrichtung, nämlich die Freiheit in der Bemessung der Kippzeitkonstante des Kippgeneratorsund die Unabhängigkeit von den Transistoreigenschaften, macht den beschriebenen Kippgenerator besonders vorteilhaft für Überwachungszwecke, zumal durch einen Anschluss der zu überwachenden Vorrichtung an den Kippkondensator 3 keine Rückwirkung auf den Transistorkreis 1 auftritt, da der Kippkreis 3, 5 des Kippgenerators durch den gesperrten Gleichrichter 9 des Transistorkreises 1 effektiv entkoppelt ist.
Die beschriebene Vorrichtung weist gleichzeitig den Vorteil einer weitgehenden Unabhängigkeit von Speisespannungsänderungen auf. Ändert sich nämlich der Kondensatorladestrom durch Änderung der Speisespannung, so ändert sich die Basisvorspannung im gleichen Verhältnis, und die Speisespannungsänderung wird daher weitgehend herabgesetzt.
Von einer in der Praxis gründlich erprobten Vorrichtung des angegebenen Typs werden nachstehend noch folgende Daten erwähnt :
EMI3.1
<tb>
<tb> Transistor <SEP> 1 <SEP> OC <SEP> 80 <SEP> Widerstand <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> Ohm
<tb> Kondensator <SEP> 3 <SEP> 160 <SEP> p. <SEP> f <SEP> Widerstand <SEP> 12 <SEP> 3 <SEP> kOhm <SEP>
<tb> Widerstand <SEP> 5 <SEP> 360 <SEP> kOhm <SEP> Kondensator <SEP> 13 <SEP> 20 <SEP> F
<tb> Widerstand <SEP> 7 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> kOhm <SEP> Gleichrichter <SEP> 9 <SEP> OA <SEP> 202 <SEP>
<tb> Widerstand <SEP> 8 <SEP> 3 <SEP> kOhm <SEP> Gleichrichter <SEP> 11 <SEP> OA <SEP> 85
<tb>
Das Transformationsverhältnis des Rückkopplungstransformators 2 beträgt 1 : 1.
Fig. 2 zeigt eine Überwachungsvorrichtung eines Torimpulsgenerators in einer Zeitmultiplexvorrichtung mit einem Kippgenerator nach Fig. l, wobei in dieser Figur entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen angedeutet sind.
DieZeitmultiplexvorrichtung wird dabei dazu verwendet, die über die verschiedenen Aderpaare eines Trägerfrequenzfernsprechkabels eingehenden Trägerfrequenzfemsprechsignale nacheinander einer Steuersignalmessvorrichtung zuzuführen, zur Messung des Pegels eines Steuersignals, das in jedem der Aderpaare mit den Trägerfrequenzfemsprechsignalen mitubertragen wird.
Namentlich werden dazu die von den verschiedenen Aderpaaren herrührenden Signale in einem langsamenRhythmus von Torimpulsen des Torimpulsgenerators nacheinander der Steuersignalmessvorrichtung zugeleitet.
EMI3.2
der durch eine von einem zwischen den Klemmen 4,6 der Speisespannungsquelle liegenden Spannungsteiler 16, 17 herrührende negative Emitterspannung gesperrt ist, und die vom Torimpulsgenerator herrührenden Impulse werden als Freigabeimpulse über einen Reihenwiderstand 18 der Basiselektrode des Transistors 15 zugeführt, welche über einen Widerstand 19 an Erde gelegt ist.
Die Kollektorelektrode des Transistors 15 ist einerseits über in Reihe liegende Widerstände 20 und 21 mit der negativen Klemme 4 der Speisespannungsquelle und anderseits über einen Gleichrichter 22 mit dem von dem Kondensator 3 und den Reihenwiderständen 21,23 gebildeten Kippkreis des Kippgenerators 1 verbunden. Im gesperrten Zustand des Transistors 15 ist der Gleichrichter 22 durch die der Kollektorelektrode über die Widerstände 20,21 zugeführte Spannung gleichfalls gesperrt und bewirkt dann eine Entkopplung zwischen dem Kippkreis 3,21, 23 des Kippgenerators 1 und dem Transistor 15.
Der Transistor 15 bildet einen Entladekreis für den Kippkondensator 3, denn der Transistor 15 wird jeweils beim Auftreten eines negativen Impulses des Torimpulsgenerators an der mit der Basiselektrode des Transistors verbundenen Eingangsklemme 24 während der Zeitdauer dieses Impulses von z. B. 8 sec stromleitend, und der Kippkondensator 3 kann sich während dieser Zeitdauer über den Kreis, den Widerstand 14, den Gleichrichter 22 und den Transistor 15 entladen. Fällt der betreffende Impuls weg, so wird der Transistor 15 gesperrt, und in der darauffolgenden Zeitperiode wird über die Reihenwiderstände 21, 23 der Kipp- kondensator 3 aufgeladen, bis nach z. B. 24 sec der nächste Auslöseimpuls auftritt, worauf sich der beschriebene Zyklus wiederholt.
Ohne störende Beeinflussung durch Ableitungsströme kann durch Anwendung der Massnahme nach der Erfindung die zum Überwachen des Torimpulsgenerators erforderliche sehr grosse Kippzeit des Kippgenerators 1 von z. B. 35 sec verwirklicht werden.
Beim dauernden Vorhandensein der vom Torimpulsgenerator herrührenden Impulse bleibt die Span-
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nung des Kippkondensators 3 niedriger als die Ansprechspannung des Kippgenerators 1, die, wie im vor- hergehenden erklärt wurde, durch die Basiseleketrodenvorspannung des als Kippgenerator geschalteten
Transistors 1 bedingt wird, so dass der Kippgenerator nicht zum Ansprechen gebracht wird.
Fallen dagegen die Impulse des Torimpulsgenerators weg, so vermag die Spannung am Kippgenerator über die Reihen- widerstände 21, 23 die Ansprechspannung des Kippgenerators 1 zu übersteigen, und der Kippgenerator 1 wird zum Ansprechen gebracht, wodurch der Kollektorstrom des Transistors 1 auf seinen Höchstwert an- steigt und somit ein im Kollektorkreis liegendes Halterelais 25 zum Ansprechen gebracht wird, welches über einenArbeitskontakt 26 eine Alarmvorrichtung 27 betätigt.
Auf diese Weise, wie bereits an Hand von
Fig. 1 erklärt wurde, schlägt der Kippgenerator jetzt zwischen seinen beiden Zuständen um, wobei aber dasHalterelais 25, das aus einemKleberelais oder einem polarisiertenRelais besteht, im erregten Zustand bleibt, wobei zum Schutz des Transistors 1 gegen die Induktionsstösse beim Umschlagen des Transistors 1 in den Zustand mit kleinem Kollektorstrom das Halterelais 25 von einem Gleichrichter 28 überbrückt ist.
DuB : h Anwendung der Massnahme nach der Erfindung unter Verwendung von Transistoren wird auf die beschriebene Weise eine genaue und betriebssichere Überwachung erreicht, nämlich weitgehende Unab- hängigkeit von Transistorableitungssttömen, Unabhängigkeit von Speisespannungsänderungen, genau fest- gelegter Ansprechpegel, wobei weiterhin keine störende Rückwirkung der zu überwachenden Vorrichtung auf den als Kippgenerator geschalteten Transistor 1 auftritt. Die effektive Entkopplung zwischen dem
Kippgenerator und dem zu überwachenden Kreis liefert der beschriebenen Vorrichtung den wesentlichen
Vorteil, dass derselbe als Kippgenerator geschaltete Transistor 1 zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer gegenseitig unabhängiger Kreise, z.
B. mehrerer zu verschiedenen Zeitmultiplexsystemen gehöriger Tor- impulsgeneratoren, verwendbar ist. Dazu werden diese verschiedenen Torimpulsgeneratoren je über einen ge- trennienKreis 29, der in der Figur durch eine strichlierte Linie umschlossen ist und aus dem im Basiskreis des Transistors liegenden Gleichrichter 9, dem Kippkreis 3,23 und dem Entladekreis 14, 15 und 22 des
Kippkondensators 3 besteht, an den Basiskreis des als Kippgenerator geschalteten Transistors 1 angeschlos- sen.
Bei dieser Vorrichtung sind die verschiedenen zu überwachenden Vorrichtungen gegenseitig entkoppelt und beeinflussen einander also nicht. Tritt z. B. in einem der Torimpuisgeneratoren ein Defekt auf, so wird dadurch die. Spannung des betreffenden Kippkondensators die Ansprechspannung des Kippgenerators übersteigen und auf die im vorhergehenden beschriebene Weise die Alarmvorrichtung betätigen. Die verschiedenen zu überwachenden Kreise brauchen dabei nur eine Überwachungsvorrichtung, was neben einer Ersparnis an Elementen gleichzeitig eine übersichtliche Überwachung ergibt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung mit einem als astabiler Kippgenerator geschalteten Transistor (1), wobei der Ausgangselektrodenkreis des Transistors mittels eines positiven Rückkopplungskreises (2) mit dem Steuerelektrodenkreis gekoppelt ist und im Steuerelektrodenkreis einKippkondensator (3) liegt, der über einen Kippwiderstand (5) aufgeladen und über den Transistor (1) entladen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Steuerelektrodenkreis zwischen dem Kippkondensator (3) und der Steuerelektrode ein Gleichrich- ter (9) in Reihenschaltung geschaltet ist, welcher Gleichrichter mittels einer Vorspannung, die zu gleicher Zeit den Transistor (1) in den leitenden Zustand bringt, in der Sperrichtung vorgespannt ist,
während der als astabiler Kippgenerator geschaltete Transistor (1) gleichzeitig mit einem negativen Rückkopplungskreis (12, 13) versehen ist, der eine für Gleichströme als negative Rückkopplung wirkende Impedanz enthält.