DE1050808B

DE1050808B - Schaltungsanordnung zur Verringerung der Temperaturabhängigkeit einer Kippschaltung mit zwei Zuständen

Info

Publication number: DE1050808B
Application number: DENDAT1050808D
Authority: DE
Inventors: Harlington Middlesex George Joseph Rolfe (Großbritannien)
Original assignee: Electric &. Musical Industries Ltd., Hayes, Middlesex (Großbritannien)
Priority date: 1957-03-20
Publication date: 1959-02-19
Also published as: GB884363A

Description

Die Erfindung betrifft Transistorkreise mit zwei Zuständen, insbesondere Flip-Flop-Kreise mit Transistoren.

Es ist vorgeschlagen worden, in Multivibratoren und Flip-Flop-Kreisen zwecks Platzersparnis an Stelle von Elektronenröhren Transistoren zu verwenden. Solche Kreise haben jedoch unter anderem den Nachteil, daß sie von der Umgebungstemperatur beeinflußt werden. Der Erfinder hat durch Untersuchungen festgestellt, daß sich die Zeitkonstante und die Empfindlichkeit eines Transistor-Flip-Flop-Kreises entsprechend der Umgebungstemperatur ändert. Dieser Nachteil kann besonders schwerwiegend sein, wenn solche Kreise in Laufzeitketten oder als Rechenelemente verwendet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese aufgezeigten Nachteile auszuschalten. Die vorliegende Erfindung ist eine aus einem Transistor aufgebaute Schaltungsanordnung mit zwei Zuständen, die in dem einen Zustand einen hohen und in dem anderen Zustand einen geringen Widerstand annimmt, wobei mindestens der letzte Zustand instabil ist, und bei der das Zeitintervall, in welchem sie in diesem instabilen Zustand verbleibt, von einem Speicherkreis abhängt, der an eine während des hochohmigen Zustandes Leckstrom ziehende Elektrode des Transistors angeschlossen ist. Diese Elektrode ist über einen Lastwiderstand an den Abgriff eines Spannungsteilers gelegt, in dessen einem Zweig ein temperaturabhängiger Widerstand derart geschaltet ist, daß die durch die temperaturabhängigen Schwankungen des Leckstromes verursachten Potentialschwankungen der besagten Transistorelektrode verringert werden und damit das Zeitintervall des instabilen Zustandes stabilisiert wird.

Zum besseren Verständnis wird die vorliegende Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen monostabilen Kreis mit Transistoren in vereinfachter Form;

Fig. 2 und 3 zeigen zwei entsprechend abgeänderte monostabile Kreise als Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung.

In Fig. 1 sind die Transistoren T₁ und T₂ mit ihren Emittern an das positive Potential und mit ihren Kollektoren über den Widerstand R₁ bzw. R₃ an das negative Potential einer gemeinsamen Spannungsquelle gelegt. Der Kollektor des Transistors T₁ ist über das Koppelglied C₁, R₂ mit der Basis des Transistors T₂ und der Kollektor von T₂ ist über den Widerstand i?₄ mit der Basis von T₁ verbunden.

Angenommen, in Fig. 1 ist im stabilen Zustand T₂ stromführend und T₁ gesperrt. Wird nun an die Basis von T₁ ein negativer Impuls gelegt, beginnt im Transistor T₁ Strom zu fließen, so daß das Kollektorpotential von T₁ in Richtung auf das Emitterpotential und Schaltungsanordnung zur Verringerung

der Temperaturabhängigkeit
einer Kippschaltung mit zwei Zuständen

Anmelder:

Electric & Musical Industries Ltd.,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 20. März 1957 und 13. März 1958

George Joseph Rolfe, Harlington, Middlesex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

damit auf das Pluspotential der Spannungsquelle ansteigt. Gleichzeitig steigt auch das Basispotential von T₀ an und sperrt dadurch den Stromfluß im KoI-lektor-Emitter-Kreis von T₂. Das Kollektorpotential von T₂ sinkt daher in Richtung auf das Minuspotential der Spannungsquelle ab, und dieser Potentialabfall wird über den Widerstand R₁ auf die Basis von T₁ übertragen. Dadurch steigt der Strom durch T₁ weiter an, bis der Transistor praktisch voll leitend ist und der Strom nur noch durch den Lastwiderstand R₁ begrenzt ist.

Der Kondensator C₁ entlädt sich jetzt über den Widerstand R₉, bis T₂ wieder in den stromführenden Zustand gesteuert wird und das Kollektorpotential von T₂ ansteigt. Der Potentialanstieg wird auf die Basis von T₁ übertragen, so daß T₁ wieder gesperrt wird. Der Kreis verbleibt dann in diesem seinem monostabilen Zustand, bis ein weiterer negativer Impuls an die Basis von T₁ gelangt.

Das Zeitintervall, in welchem der Kreis nach Fig. 1 in seinem unstabilen Zustand mit voll stromführendem Transistor T₁ verbleibt, wird weitgehend vom Serienkreis C₁, R₂ bestimmt. Es hängt aber auch noch von dem Potential ab, das die Kollektorelektrode von T₁ im stabilen Zustand des Kreises annimmt, da von diesem Potential auch das Potential abhängt, auf das sich C₂ auflädt.

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Ferner sei noch ausgeführt, daß im monostabilen Zustand, bei dem Transistor T₁ nominell gesperrt ist, der Emitter-Kollektorkreis des Transistors tatsächlich einen kleinen, gewöhnlich mit I_c0 bezeichneten Leckstrom zieht, der sich mit der Umgebungstemperatur ändert, wie durch Untersuchungen festgestellt wurde. Als Ergebnis hiervon variiert das Potential, auf welches C₁ beim Umkippen des Transistors in den stromführenden Zustand geändert wird, und damit auch das besagte Zeitintervall in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur.

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Abänderung des monostabilen Kreises nach Fig. 1 dargestellt, bei der der vorerwähnte Nachteil erheblich reduziert werden kann. R₁ ist nicht direkt an das Minuspotential der Spannungsquelle, sondern an den Abgriff eines Spannungsteilers gelegt, der aus einem Thermistor TR₁ und einem Widerstand R₆ besteht. Der Thermistor ist so gewählt, daß sein Widerstand abnimmt, wenn die Umgebungstemperatur ansteigt. Der Temperaturkoeffizient des Widerstandes von TR₁ kann so gewählt werden, daß das Ansteigen von /_c0 weitgehend kompensiert wird. Ein Ansteigen des Leckstromes I_c0 führt zu einer geringen Erwärmung des Thermistorwiderstandes TR₁ und sucht daher diesen ebenfalls zu verkleinern. Da I_c0 jedoch im Verhältnis zum maximalen Strom von TR₁ sehr klein ist, ist praktisch nur die durch die Außentemperatur bedingte Widerstandsänderung ausschlaggebend. Die Widerstände.??⁷ und R⁸ stellen einen Spannungsteiler dar, mit dem der Basisvorstrom für den Transistor T₁ entsprechend eingestellt werden kann. Zur Vereinfachung sind diese beiden Widerstände R¹ und R⁸ in Fig. 1 weggelassen, da sie für die Erklärung der prinzipiellen Arbeitsweise des Kreises nicht erforderlich sind.

Untersuchungen ergaben, daß neben den temperaturabhängigen Schwankungen des Zeitintervalls auch Änderungen in der Empfindlichkeit des Kreises auftreten, und zwar wird der Kreis mit ansteigender Temperatur empfindlicher, so daß dann bereits eine geringere Spannung ausreicht, den Kreis umzukippen.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Abänderung des monostabilen Kreises nach Fig. 1 dargestellt, bei der die Empfindlichkeit auch bei Temperaturschwankungen weitgehend konstant gehalten werden kann. Der Widerstand R⁸ in Fig. 2 ist hier durch einen Thermistor TR₂ ersetzt, der dazu dient, den Basisvorstrom von T₁ zu vergrößern, wenn sich die Temperatur erhöht, um dadurch einem Ansteigen der Empfindlichkeit entgegenzuwirken. Die gestrichelt eingezeichneten Festwiderstände können im praktischen Schaltungsaufbau erforderlich sein, um TR₁ und TR₂ an den Kreis anzupassen.

Eine weitere Verbesserung wird dadurch erzielt, daß R₂ an einen Spannungsteiler aus den Widerständen .R₁₁ und R_s gelegt wird und daß dieser Punkt durch C₂ entkoppelt wird. Wenn die Temperatur von T₂ ansteigt, wird der Kollektorstrom größer; dadurch sinkt die Basisvorspannung von T₂ und sucht die Zeitkonstante weiter zu stabilisieren.

Wenn die vorliegende Erfindung hier an Hand des monostabilen Flip-Flop-Kreises der Fig. 1 beschrieben wurde, so ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf diesen Kreis beschränkt, sondern kann auch in anderen Schaltungsanordnungen, z. B. in Transistoroszillatoren, bistabilen Kreisen usw. angewendet ίο werden.

Claims

Patentansprüche-

1. Schaltungsanordnung zur Verringerung der Temperaturabhängigkeit einer Kippschaltung mit zwei Zuständen, die einen Transistor enthält und in dem einen Zustand einen hohen und in dem anderen Zustand einen geringen Widerstand annimmt, wobei mindestens der letztere Zustand instabil ist, und bei der das Zeitintervall, in welchem sie in diesem instabilen Zustand verbleibt, von einem Speicherkreis (C₁, R₂) abhängt, der an eine während des hochohmigen Zustandes Leckstrom ziehende Elektrode des Transistors angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Elektrode über einen Lastwiderstand (R₁) an den Abgriff eines Spannungsteilers (TR₁, R₆) gelegt ist, in dessen einen Zweig ein temperaturabhängiger Widerstand (TR₁) derartig geschaltet ist, daß die durch die temperaturabhängigen Schwanklingen des Leckstromes verursachten Potentialschwaukungen der besagten Transistorelektrode verringert werden und damit das Zeitintervall des instabilen Zustandes stabilisiert wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit einem zweiten Transistor (T,) und einem Speicherkreis, der einen Kondensator (C₁) enthält, der zwischen den Kollektor des ersten Transistors (T₁) und die Basis des zweiten Transistors (T,) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektrode des zweiten Transistors an die Speisestromquelle über einen Spannungsteiler (R₃, R_n) angeschlossen ist, dessen Abgriffpunkt mit der Basis dieses Transistors über einen Widerstand (R₉) derart verbunden ist, daß die Basisvorspannung sich entsprechend dem Kollektorstrom ändert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des ersten Transistors (T₁) mit dem Abgriffpunkt eines Spannungsteilers (TR₀, R₇) verbunden ist, der mindestens einen temperaturabhängigeii Widerstand (TR₂) enthält, in der Weise, daß der Vorstrom des Transistors in solcher Abhängigkeit von der Temperatur geregelt wird, daß die temperaturabhängige Veränderung der Empfindlichkeit des ersten Transistors wenigstens zum Teil kompensiert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen