DE1000542B - Kippschaltung mit wenigstens einem Transistor - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei Schaltungsanordnungen für Kippvorgänge ist durch entsprechende Bemessung des Kippkreises erreichbar, den Kippkreis in drei verschiedenen Betriebsarten einer sogenannten bistabilen, einer monostabilen oder einer astabilen zu betreiben. Ein bistabiler Multivibrator wird durch Impulse von einer stabilen Lage in die andere geschaltet und bleibt dort liegen, bis der nächste Impuls kommt, der ihn zurückschaltet. Ein monostabiler Multivibrator durchläuft beim Eintreffen des Impulses einen Kreislauf von einer stabilen Lage zur anderen und zurück. Der astabile Multivibrator läuft von selbst zwischen zwei »stabilen« Lagen hin und her.

Zur Verwendung in solchen Kippkreisen sind Transistoren besonders gut geeignet, weil bei ihnen gegenüber den Verstärkerröhren Eingangs- und Ausgangsstrom gleichphasig sind. Während also eine Röhre mit Kathoden wider stand eine gegengekoppelte Schaltung darstellt, ergibt ein Transistor mit Basiswiderstand eine positive Rückkopplung. Man benötigt also zur Richtigstellung des Vorzeichens der Rückkopplung nicht wie beim Röhrenmultivibrator zwei Verstärkerröhren, sondern es genügt ein einziger Transistor.

Bei den bekannten Kippschaltungen mit Transistoren besitzt der Transistor zwei stabile Lagen, wovon die a5 eine im Sperrgebiet bei einem Emitterstrom, der kleiner oder gleich Null ist, und die andere im Sättigungsgebiet bei sehr kleiner Kollektorspannung, beispielsweise von weniger als 2 Volt, liegt. Die Geschwindigkeit der Kippvorgänge der Transistoren ist durch einen Trägheitseffekt, den die Transistoren zeigen, begrenzt, da der Übergang vom Sättigungsgebiet, dem »Ein«-Zustand, ins Sperrgebiet, dem »Aus«-Zustand, mit einer gewissen Schaltverzögerung erfolgt.

In der Kippschaltung gemäß der Erfindung wird die Schaltverzögerung wesentlich verringert. Dies geschieht dadurch, daß Schaltmittel vorgesehen sind, die bewirken, daß der Transistor nicht bis ins Sättigungsgebiet aussteuerbar ist, d. h., daß sich der Transistor in der einen stabilen Lage nicht im Sättigungsgebiet, sondern im Verstärkungsbereich in der unmittelbaren Nachbarschaft der Sättigung befindet. Der Übergang von dieser stabilen Lage im Verstärkungsgebiet in die andere stabile Lage im Sperrgebiet erfolgt dann mit einer wesentlich geringeren Schaltverzögerung. Dies kann dadurch geschehen, daß Schaltmittel vorgesehen sind, die entweder den Emitter- oder den Basisstrom konstant oder nahezu konstant halten, und der Kollektorwiderstand so gewählt ist, daß seine Widerstandsgerade im Kennlinienfeld des Transistors die Arbeitskennlinie des Transistors im »Ein«-Zustand außerhalb des Sättigungsbereiches schneidet. Eine andere Möglichkeit ist die, daß der Kollektorwider-Kippschaltung mit wenigstens
einem Transistor

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 4

Dipl.-Phys. Helmut Weber, München,
ist als Erfinder genannt worden

stand Schaltelemente enthält, die bewirken, daß seine Widerstandslinie im Kennlinienfeld des Transistors aus Geraden unterschiedlicher Neigung besteht, wobei vorzugsweise ein vorgespannter Richtleiter die Ausgangsspannung so begrenzt, daß der Transistor nicht ins Sättigungsgebiet gesteuert wird.

Der Vorteil der Kippschaltung gemäß der Erfindung gegenüber den bisher bekannten besteht darin, daß der Transistor mit einer wesentlich geringeren Schaltverzögerung vom »Ein«- in den »Aus«-Zustand übergeht. Man kann auf diese Weise Kippschaltungen bis zu höheren Frequenzen betreiben, als es ohne diese Maßnahme möglich ist, dabei erzielt man auch wesentlich kürzere Anstiegs- bzw. Abfallzeiten der Impulse.

Die Erfindung wird an Hand zweier in den Fig. 1 bis 4 dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 besitzt der Transistor 1 den Emitter 2, den Kollektor 3 und die Basis 4. Durch den in der Basiszuleitung eingefügten Widerstand 5 bzw. durch das Kollektor und Emitter verbindende Schaltmittel 6 wird eine Rückkopplung erzielt, die dem Transistor den Charakter einer Kippschaltung gibt. An die Klemmen 7 und 8 wird die Emitter- und an die Klemme 9 die Kollektorvorspannung zugeführt. Der sich im Kollektorkreis befindliche Arbeitswiderstand ist mit 10 bezeichnet, während 11 das Schaltelement, das den Emitterstrom im »Ein«- Zustand, und 12 das Schaltelement, das den Emitterstrom im »Aus«-Zustand bestimmt, ist. Die Umsteuerung der Arbeitswiderstände beim Übergang von dem einen stabilen Zustand in den anderen kann beispielsweise durch Richtleiter erfolgen, die in den Schaltelementen 11 bzw. 12 enthalten sind.

Das Diagramm nach Fig. 2 stellt das Kennlinienfeld des in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 verwen-

deten Transistors dar. Der stabile Punkt im Sperrbereich entspricht dem Punkte. Bei den bekannten Kippschaltungen und Transistoren liegt der zweite stabile Punkt im Sättigungsgebiet bei C. Wird nun der Emitterstrom in diesem Ausführungsbeispiel z. B. mit i,5 mA eingeprägt, d. h. konstant gehalten, und ist der Arbeitswiderstand so gewählt, daß er der in das Diagramm eingezeichneten Widerstandsgeraden entspricht, so liegt der zweite stabile Punkt nicht im Sättigungsgebiet bei C, sondern im Verstärkungsgebiet bei B. Beim Übergang vom Punkt B nach dem Punkt A wird dann die Schaltverzögerung wesentlich geringer als beim Übergang vom Punkt C nach dem Punkt A. Ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung zeigt die in Fig. 3 dargestellte Kippschaltung. Die hierbei gewählte Bezeichnung stimmt mit derjenigen nach Fig. 1 überein. Der Emittervorwiderstand ist mit 13 bezeichnet. Der Arbeitswiderstand 10 ist so gewählt, daß er der im Diagramm nach Fig. 4 gezeigten Widerstandsgeraden α entspricht. Auf ihr liegt der im Sperrbereich liegende stabile Punkt A. Die an der Klemme 14 angelegte Spannung bestimmt zusammen mit dem Richtleiter 15 die Kollektorspannung, die am Transistor im stabilen »Ein«-Zustand verbleibt, sie garantiert bei geeigneter Wahl ihrer Größe, daß der Transistor diese stabile Lage bereits im Verstärkungsbereich annimmt und nicht ins Sättigungsgebiet gelangt. In dem Diagramm nach Fig. 4 ist dies durch die Gerade b dargestellt, auf der der im Verstärkungsgebiet liegende stabile Punkt B liegt.

30 vorgesehen sind, daß der Transistor nicht bis ins Sättigungsgebiet aussteuerbar ist und die Rückkippzeit hierdurch verkürzt wird.

2. Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß umsteuernde Schaltmittel vorgesehen sind, die den Emitterstrom im »Ein«- Zustand konstant oder nahezu konstant halten, und daß der Kollektorwiderstand so gewählt ist, daß seine Widerstandsgerade im Kennlinienfeld des Transistors die Arbeitskennlinie des Transistors im »Ein«-Zustand außerhalb des Sättigungsbereiches schneidet.

3. Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß umsteuernde Schaltmittel vorgesehen sind, die den Basisstrom im »Ein«-Zustand konstant oder nahezu konstant halten, und daß der Kollektorwiderstand so gewählt ist, daß seine Widerstandsgerade im Kennlinienfeld des Transistors die Arbeitskennlinie des Transistors im »Ein«-Zustand außerhalb des Sättigungsbereiches schneidet.

4. Kippschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorwiderstand Schaltelemente enthält, die bewirken, daß die Widerstandslinie im Kennlinienfeld des Transistors aus Geraden unterschiedlicher Neigung besteht.

5. Kippschaltung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgespannter Richtleiter die Ausgangs spannung begrenzt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   In Betracht gezogene Druckschriften: i. Kippschaltung mit wenigstens einem Transi- Buch »Principles of Transistor Cirenits« von Shea,

   stör, dadurch gekennzeichnet, daß umsteuernde Verlag John Wiley and Sons, Inc., New York, 1953, Schaltmittel in Form von Richtleitern od. dgl. so 35 Kapitel 17.6, insbesondere S. 393.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 740/344 12.56