DE1064103B - Monostabiler Multivibrator mit zwei Transistoren zur Erzeugung von Impulsen mit stabilisierter Impulsbreite - Google Patents

Description

DESB.EPU13LJK DEUTSCHLANP

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1064

JNTEKNtAT. KL. H 03 k

ANMELDE TAG; 28. MÄRZ 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGE SCHRIET: 27. A U Q IJ S T 1959

AUSGABE PER

EATENTSCHRIET; 21. ISfOYEIVlBER 1968

WEICHT AB VON AUSLEGESCHRIFT

(F 25365 VIHa /21a*)¹

In allen Fällen, wo eine Folge von Impulsen mit hoher Konstanz der Impulsbreite erzeugt werden soll, müssen, vorzugsweise bei Verwendung von Transistoren, besondere Maßnahmen zur Stabilisierung der Impulsbreite angewendet werden. Die wesentlichsten hierfür in Frage kommenden schaltungstechnischen Mittel sind Schwingungskreise und Laufzeitketten, wobei für Transistorgeräte Schwingungskreise wegen des bedeutend geringeren Platzbedarfs vorzuziehen sind. ίο

Es ist schon eine mit einem Sperrschwinger arbeitende Frequenzteilerschaltung bekanntgeworden, bei der eine erhöhte Stabilisierung des Sperrschwingers mit Hilfe eines in den Kathodenkreis der Sperrschwingerröhre eingeschalteten Resonanzkreises vorgenommen wird. Hierbei wird die Frequenz des Schwingungskreises so gewählt, daß das Kathodenpotential der Sperrschwingerröhre gerade zu den Zeitpunkten, in denen das Kippgerät durch den aus einer höherfrequeriten Tmpulsreihe ausgewählten Steuerimpuls synchronisiert und damit zum Kippen gebracht werden soll, immer denselben vorbestimmten Wert annimmt, bei dem das zeitlich exakte Auslösen des Kippvorganges gewährleistet ist.

Auch ist bereits bekannt, in einem impulserzeugenden Multivibrator mittels der Anodenstromänderungen einen Schwingungskreis anzustoßen, dessen Schwingungen -das Verhalten eines Entladezweiges des Multivibrators derart beeinflußt, daß die häufig störende Abhängigkeit der Dauer der erzeugten Impulse von der Höhe der dem Kippgerät zugeführten Gleichspannung vermieden wird.

Schließlich sei noch auf ein schon bekanntes Verfahren, eine als Frequenzteiler, wirkende Multivibratorschaltung mit Hilfe einer die Kathode einer Multivibratorröhre steuernden Sinusschwingung zu synchronisieren, hingewiesen, ist beispielsweise die Eigenfrequenz des' Multivibrators etwas kleiner als ¹Z₅ der Synchronisierfrequenz der steuernden Sinusschwingungen, so wird der Multivibrator genau auf jede fünfte Periode der Sinusschwingungen ansprechen, die Frequenz wird also genau auf */₅" der ankommenden Frequenz gehalten.

Die Erfindung bezieht sich auf einen monostabilen Multivibrator, mit dem eine besonders hohe Stabilitat der Impulsbreite der erzeugten Impulse gewährleistet ist.

Die Erfindung geht aus von einem monostabilen Multivibrator mit zwei Transistoren zur Erzeugung von Impulsen mit einer hohen Konstanz der Impulsbreite, bei dem beide Transistoren in Emitterschaltung geschaltet sind. Der monostabile Multi-Monostabiler Multivibrator

mit zwei Transistoren
zur Erzeugung yon Impulsen
mit stabilisierter Impulsbreite

Patentiert für:
Fernseh Q. m. b. H-, 610Q Darmstadt

Dipl.-Ing. Ernst Legier, 6100 Darmstadt,
ist als Erfinder genannt worden ;

vibrator ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß im Emitterkreis, vorzugsweise in der Emitterzuleitung, desjenigen Transistors, der im stabilen Zustand des monostabilen Multivibrators leitend ist, ein Schwingungskreis angeordnet ist, welcher aus einer Parallelschaltung einer Induktivität und einer Kapazität besteht, daß ferner die Schwingungsdauer des Schwingungskreises oder ein ganzzahliges Vielfaches davon näherungsweise gleich der Impulsdauer der gewünschten Impulse ist und daß sowohl die an die Basis des im stabilen Zustand leitenden Transistors angeschlossene Schaltungskombination, bestehend aus dem Basiswiderstand und dem Koppelkondensator, als auch der Schwingungskreis derart dimensioniert sind, daß das Zurückkippen in den stabilen Zustand einerseits in unmittelbarer Nähe eines Nulldurchganges des Emitterpotentials und andererseits zu einem Zeitpunkt erfolgt, in welchem der durch die Schwingungen des Schwingungskreises bedingte Potentialverlauf an dem Emitter des im stabilen Zustand leitenden Transistors gegenphasig verläuft zu dem Potentialverlauf an der Basis dieses Transistors.

Außerdem hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, den Schwingungskreis derart zu dimensionieren, daß während der gewünschten Impulsdauer das durch den Schwingungsverlauf bedingte Potential an dem Emitter des im stabilen Zustand leitenden Transistors um so viel kleiner als das Basispotential desselben Transistors bleibt, daß das Zurückkippen des Univibrators zu einem nicht gewünschten Zeitpunkt sicher vermieden wird.

Schließlich kann in einer Fortbildung des Erfindungsgedankens die Impulsbreite der erzeugten Impulse dadurch exakt eingestellt werden, daß der Basis-

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Claims (3)

1. 3 4

   widerstand des im Ruhezustand leitenden Transistors Oszillogramme zugeordnet sind. Der Kondensator 6 einen kontinuierlich regelbaren Anteil enthält und entlädt sich jedoch über den Widerstand 24 nach daß mindestens eines der beiden Schwingungskreis- -E₁. Mit zunehmender Kondensatorentladung, die

   elemente kontinuierlich veränderbar ist. nach einer Exponentialfunktion erfolgt und deren

   Im folgenden wird die Erfindung an Hand der ein 5 anfänglicher Verlauf durch die Kurve U25 der Fig. 2 Ausführungsbeispiel darstellenden Fig. 1 und der da- wiedergegeben ist, wird das Basispotential des Tranzugehörigen, in Fig. 2 wiedergegebenen Spannungs- sistors 21 schließlich negativer als das Emitterpotenoszillogramme eingehend beschrieben. tial. In diesem Augenblick erfolgt das Zurückkippen

   Fig. 1 zeigt die Schaltung eines schwingkreisstabi- in den Ruhezustand. Wäre der Kondensator 6 nicht

   lisierten monostabilen Multivibrators, der mit zwei io mit der Basis 25 verbunden, so würde er sich, wie in

   pnp-Transistoren des gleichen Typs ausgerüstet ist. der Kurve U 25 durch die gestrichelte Linie angedeu-

   Werden keine Auslöseimpulse Ul zugeführt, so ver- tet, ganz auf -E₁ entladen.

   harrt die Schaltung in ihrem Ruhezustand, d. h., der Der an den Emitter des Transistors 21 angeschlos-Transistor 11 ist gesperrt und der Transistor 21 ist sene, aus der Induktivität 8 und dem Kondensator 9 leitend. Dieser Zustand ist infolge der Gleichstrom- 15 bestehende Parallelresonanzkreis wird zu Beginn des kopplung zwischen dem Kollektor des Transistors 21 labilen Zustandes durch das Abschalten des in dem und der Basis des Transistors 11 stabil. Da die beiden Transistor 21 fließenden Emitterstromes angestoßen Transistoren als möglichst ideale Schalter in leiten- und schwingt in seiner Eigenfrequenz. Das Emitterdem Zustand einen extrem niedrigen Widerstand dar- potential nimmt dabei abwechselnd positive und negastellen, ist im Ruhezustand der Schaltung das Poten- 20 tive Werte an und läuft beim Übergang von negativen tial des Kollektoranschlusses 22 praktisch gleich Null. zu positiven Werten dem immer negativer werdenden Dabei muß der Kollektorstrom in dem Transistor 21 Basispotential mit hoher Änderungsgeschwindigkeit so groß sein, daß am Kollektorwiderstand 23 ein entgegen. Unmittelbar nach dem Schnittpunkt, der Spannungsabfall entsteht, der etwa gleich der Be- Potentialverläufe von Basis und Emitter, der sich triebsspannung E₁ ist. Damit nun ein Kollektorstrom 25 dann ergibt, wenn die Oszillogramme U25 und t/26 dieser Größe fließen kann, muß ein um die Strom- der Fig. 2 übereinandergeschrieben werden, erfolgt verstärkung des Transistors kleinerer Basisstrom das Zurückkippen in den Ruhezustand ebenfalls infließen, dessen Größe durch den Widerstand 24 be- folge der Rückkopplung sehr schnell,
   stimmt wird. Das Potential an der Basis 15 nimmt Die Eigenfrequenz des Schwingkreises wird so geüber dem aus den Widerständen 2 und 14 bestehen- 30 wählt, daß die Impulsdauer gleich einem ganzzahligen den Spannungsteiler einen leicht positiven Wert an, Vielfachen der Schwingungsdauer ist. Der Umkippwas die Sperrung des Transistors 11 zur Folge hat. punkt wird vorzugsweise in einen Nulldurchgang des

   Der monostabile Multivibrator kann entweder mit am Emitter 26 herrschenden Potentialverlaufes gelegt,

   negativen, über die Leitung 1 zugeführten Impuls- weil die Kurve dort maximale Steilheit aufweist. Nach

   fronten oder mit positiven, über die gestrichelt ein- 35 dem Zurückkippen in den Ruhezustand wird der

   gezeichnete Leitung 1' kommenden Impulsfronten Schwingungskreis durch den dann leitend gewordenen

   gestartet werden. Die Startimpulsfolge wird zunächst Transistor 21 stark bedämpft, so daß die Schwingung

   durch das aus dem Kondensator 3 bzw. 3' und dem sehr schnell abklingt. Da sich das Emitterpotential

   Widerstand 4 bzw. 4' bestehende i?C-Glied differen- wesentlich schneller als das Basispotential ändert, ist

   ziert. Die nachfolgende Diode 5 bzw. 5' ist nur für 40 die Impulsdauer vorwiegend durch die Daten des

   Startimpulse der richtigen Polarität durchlässig, die Schwingungskreises, also durch die Induktivität 8 und

   Diode 5' außerdem nur im Ruhezustand des Uni- den Kondensator 9 bestimmt und in wesentlich gerin-

   vibrators, also nur dann, wenn bei gesperrtem Transi- gerem Maße von der Zeitkonstanten des aus dem

   stör 11 das Potential des Kollektoranschlusses 12 Kondensator 6 und dem Widerstand 24 bestehenden,

   genügend negativ ist. 45 den Potentialverlauf an der Basis 25 bestimmenden

   1 Durch die über 1 geleiteten, negativen Startimpulse .RC-Gliedes abhängig.

   wird der Transistor 11 leitend gemacht, und die am Bei optimaler Dimensionierung wird die Stabilität Kollektor 12 des Transistors 11 erscheinenden ver- der Impulsbreite in der erfindungsgemäßen Schaltung stärkten positiven Impulse gelangen über den Kon- um etwa den Faktor 7 gegenüber der einfachen Schaldensator 6 an die Basis 25 des Transistors 21 und 50 tung ohne Schwingkreis verbessert, d. h., die Schwansperren diesen. Der Kollektor 22 nimmt jetzt prak- kung der Impulsbreite wird auf den siebenten Teil tisch das Potential der Betriebsspannung -E₁ an. reduziert.

   Über die Widerstände 23 und 14 fließt nun in dem PATENTANSPRÜCHE·
   Transistor 11 ein starker Basisstrom. Durch den hieraus sich ergebenden hohen Kollektorstrom erhält der 55 1. Monostabiler Multivibrator mit zwei Tran-Kollektoranschluß 12 praktisch Nullpotential. Infolge sistoren zur Erzeugung von Impulsen mit einer der Rückkopplung spielt sich der ganze Umkippvor- hohen Konstanz der Impulsbreite, bei dem beide gang vom Ruhezustand in den labilen Zustand sehr Transistoren in Emitterschaltung geschaltet sind, schnell ab. Der an dem Kollektor 12 auftretende dadurch gekennzeichnet, daß im Emitterkreis, positive Spannungssprung, der in seinem Betrag der 60 vorzugsweise in der Emitterzuleitung, desjenigen Betriebsspannung ungefähr gleicht, wird über den Transistors (21), der im stabilen Zustand des Kondensator 6 anfangs voll an die Basis des Transi- monostabilen Multivibrators leitend ist, ein stors 21 übertragen. Schwingungskreis angeordnet ist, welcher aus

   Dies ist mit den außerdem noch entstehenden Span- einer Parallelschaltung einer Induktivität (9) und

   nungsverhältnissen in den Oszillogrammen der Fig. 2 65 einer Kapazität (8) besteht, daß ferner die

   veranschaulicht. Die dort dargestellten Spannungs- Schwingungsdauer des Schwingungskreises oder

   diagramme sind mit denselben Bezugsziffern versehen ein ganzzahliges Vielfaches davon näherungsweise

   wie die Punkte der Schaltung aus Fig. 1, denen die gleich der Impulsdauer der gewünschten Impulse

   ist und daß sowohl die an die Basis des im stabilen Zustand leitenden Transistors (21) angeschlossene Schaltungskombination (6, 24), bestehend aus dem Basiswiderstand (24) und dem Koppelkondensator (6), als auch der Schwingungskreis (8, 9) derart dimensioniert sind, daß das Zurückkippen in den stabilen Zustand einerseits in unmittelbarer Nähe eines Nulldurchgangs des Emitterpotentials (t/26) und andererseits zu einem Zeitpunkt erfolgt, in welchem der durch die Schwingungen des Schwingungskreises (8, 9) bedingte Potentialverlauf (U 26) an dem Emitter (26) des im stabilen Zustand leitenden Transistors (21) gegenphasig verläuft zu dem Potentialverlauf (U 25) an der Basis (25) dieses Transistors (21).
2. 2. Monostabiler Multivibrator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Dimensionierung des Schwingungskreises (8, 9), daß während der gewünschten Impulsdauer das durch den ao Schwingungsverlauf bedingte Potential an dem Emitter (26) des im stabilen Zustand leitenden Transistors (21) um so viel kleiner als das Basispotential dieses Transistors (21) bleibt, daß das Zurückkippen des monostabilen Multivibrators zu einem nicht gewünschten Zeitpunkt sicher vermieden wird.
3. 3. Monostabiler Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur exakten Einstellung der Impulsbreite der Basiswiderstand (24) des im stabilen Zustand/ leitenden Transistors (21) einen kontinuierlich regelbaren Anteil enthält und daß mindestens eines der beiden Schwingungskreiselemente (8, 9) kontinuierlich veränderbar ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 884 674;

   USA.-Patentschrift Nr. 2 560 576;

   »Waveforms« von B. Chance u. a.,
   McGraw-Hill Book, Co., New York, S. 595;

   »Practical Television Engineering« von Scott
   HeIt, 1951, Rinehart Books, Inc., New York,
   Toronto, S. 235 und 236.

   1949,

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 909 609/303 8. (809 635/2117 11.68)