DE1073033B - Monostabile Multivibratorschaltung mit zwei komplementären Transistoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die monostabilen Schaltungen üblicher Bauart, bei denen Transistoren verwendet werden, haben den Nachteil, daß immer Strom fließt, weil jeweils ein Transistor leitet.

Um diesen Nachteil zu beheben, sind schon bistabile Multivibratorschaltungen bekanntgeworden, die zwei komplementäre Transistoren verwenden. Bei diesen Schaltungen ist aber die Impulsform sowohl in der Amplitude als auch in der Breite weitgehend abhängig von Spannungsschwankungen und Änderungen der Charakteristiken der verwendeten Transistoren. Weiterhin ist hier die Art der Belastung in der Größe und in der Phase von erheblichem Einfluß auf die Impulsform am Ausgang. Andererseits sind aber auch monostabile Alultivibratorschaltungen bekanntgeworden, die zwei komplementäre Transistoren verwenden. Dabei sind aber beide Transistoren normalerweise leitend, so daß gerade in der Ruhelage der Kippschaltung ein beträchtlicher Strom fließt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden die genannten Nachteile behoben.

Für eine monostabile Multivibratorschaltung mit zwei komplementären Transistoren besteht demnach die Erfindung darin, daß der über einen Kollektorarbeitswiderstand mit einer Potentialquelle verbundene Kollektor des ersten normalerweise gesperrten Transistors mit der Basis des ebenfalls normalerweise gesperrten zweiten Transistors verbunden ist, dessen an einen weiteren Arbeitswiderstand angeschlossene Emitter-Kollektor-Strecke ihrerseits über einen Kondensator mit dem Emitter des ersten Transistors in der Weise verbunden ist, daß der Kondensator im gesperrten Zustand der Transistoren aufgeladen und beim Anlegen eines Öffnungsimpulses an die Basis-Emitter-Strecke eines der beiden Transistoren über diese entladen wird.

Die Entladezeitkonstante des obengenannten Kondensators bestimmt allein die Impulsbreite des Ausgangsimpulses, wenn dieser im Kollektorkreis des zweiten Transistors entnommen wird. Die äußere Belastung, die z. B. parallel zum Kollektorwiderstand des zweiten Transistors angeschlossen wird, während das Emitterpotential diesem Transistor über einen weiteren Widerstand zugeführt wird, beeinflußt die Spannungsteilung über diese Widerstände derart, daß der Entladestrom des Kondensators proportional der Belastung anwächst. Infolgedessen wird die kapazitive Belastung durch die Ausgangsstreukapazität durch die Spannungsteilerwirkung der obengenannten Widerstände ausgeglichen, und die Impulsdauer und -amplitude sind über einen weiten Bereich praktisch unabhängig von der äußeren kapazitiven Belastung.

Um die Impulsform des Ausgangsimpulses zu verbessern, ist gemäß einem weiteren Erfindungs-Monostabile Multivibratorschaltung
mit zwei komplementären Transistoren

Anmelder:

IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m. b. H.,
Sindelfingen (Württ), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 31. Dezember 1957

Leonard Roy Harper, Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

gedanken in Serie mit dem Kondensator ein Widerstand geschaltet, der durch eine Induktivität überbrückt ist. Außerdem ist es vorteilhaft, den Emitterarbeitswiderstand des ersten Transistors durch einen Gleichrichter zu ersetzen, der so gepolt ist, daß normalerweise, d. h. wenn kein äußerer Impuls anliegt, der Kondensator von der Betriebsspannungsquelle des zweiten Transistors aufgeladen wird.

Die Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1, 2 und 3 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele, die gemäß der Erfindung aufgebaut sind.

In der Fig. 1 werden in der dargestellten monostabilen Multivibratorschaltung ein NPN-Sperrschichttransistor 1 und ein PNP-Sperrschichttransistor 2 verwendet. Bei jedem Transistor ist der Emitter durch Zufügen eines »<?« zum Bezugszeichen, die Basis durch Zufügen eines »&« und der Kollektor durch Zufügen eines »c« gekennzeichnet.

Der Kollektor Ic ist direkt mit der Basis 2b verbunden. Der Emitter 1 e ist mit dem Emitter 2 e durch die Leitung 4, über den Widerstand 5 und die Kapazität 6 verbunden. Andererseits ist der Kollektor 1 c über einen Widerstand 7 mit einer Spannungsquelle 8 verbunden, die mit ihrem einen Pol an Erde liegt. Der Emitter Ie liegt über einen Widerstand 9 an einer weiteren Spannungsquelle 10, von der ebenfalls ein Pol

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geerdet ist. Die Basis 1 b ist über einen Widerstand 11 der Kondensatorentladung. Ist der Kondensator 6 entebenfalls mit der nicht geerdeten Seite der Spannungs- laden, dann steigt das Potential am Emitter 1 e wieder quelle 10 verbunden und andererseits über einen an, und die Vorwärtsspannung an der Basis-Emitter-Kondensator 12 mit dem Eingang 13, von dem die Impedanz des Transistors 1 verschwindet, und der Klemme 14 an Erde liegt. Der Emitter 2e liegt über 5 Transistor 1 wird wieder gesperrt. Wird der Traneinen Widerstand 15 an Erde. Ein Widerstand 16 sistor 1 nichtleitend, dann steigt das Potential des Hegt zwischen dem Emitter 1 e und Erde. Der Kollek- Kollektors 1 e auf das der Spannungsquelle 8 an, wotor 2 c liegt über einen Belastungswiderstand 17 an durch die Basis-Emitter-Impedanz des Transistors 2 der nicht geerdeten Seite der Spannungsquelle 10. in Sperrichtung vorgespannt wird. Damit wird aber Über dem Belastungswiderstand 17 wird an den io auch der Transistor 2 abgeschaltet. Der Kondensator 6 Klemmen 18 und 19 der Ausgang abgegriffen, derz. B. wird dann wieder aufgeladen. Jetzt sei angenommen, über die Klemmen 20 und 21 in Form eines variablen daß an den Klemmen 18 und 19 eine Belastung ange-Widerstandes 22 und einer variablen Kapazität 23 schlossen ist, die beispielsweise stark kapazitiv ist, wie angeschlossen wird. in Fig. 1 angedeutet.

Für ein Ausführungsbeispiel seien nachstehend die 15 Im »Ein«-Zustand des Transistors 2, bei starker Werte der Schaltelemente und der Betriebsspannungen Belastung an den Ausgangsklemmen 18, 19, ist die angegeben: Impedanz zwischen Kollektor 2 c und der Spannungs-Widerstand 5 47 Ω quelle 10 beträchtlich geringer als mit dem Widerstand Widerstand 7 47 kO zwischen dem Emitter 2e und Erde. Der größte Span-Widerstand 9 12 kß ^{ao nun}g^sabfall der Spannungsquelle 10 entsteht damit

Widerstand 11 47 kß ^^er ^^em Widerstand 15. Der mit dem Emitter 2e

Widerstand 15 91 Ω verbundene Belag des Kondensators 6 erhält dadurch

WirW^tiri ι« 1 r\ in ^eiⁿ größeres negatives Potential als bei offenen Klem-

Widerstand 17 91 Ω ^men ' entsteht so ein größerer Entladestrom

TT^r- λ ω« ο-,+~- λ" ι c «τ? ^a5 des Kondensators 6 durch den Emitter des Tran-

Kondensator 12 0 47 nF sistors 2 als bei Leerlaufbelastung. Infolgedessen er-

Spannungsquelle' 8'.'.'.'.'.".".".'.".'.'.'.'. 3 Volt £^ibti.^ic£ f^{ch e}jⁿ entsprechend großer Ausgangsstrom

Spannungsquelle 10 6 Volt ^{am K}°^llektor 2 c. Des weiteren bewirkt die größere

negative Spannung am Emitter Ze, daß der Iran-Wenn kein Eingangssignal anliegt, dann sind beide 30 sistor 2 schneller anspricht, d. h., das Ausgangspoten-Transistoren nichtleitend. Der Emitter 1 e ist gegen- tial und der Ausgangsstrom steigen rascher an.
über der Basis Ib durch den Spannungsteiler, gebildet Der Eingangskondensator 12 und der Widerstand 11

aus dem Widerstand 9 und dem Basis-Emitter-Wider- stellen zusammen ein Differenzierglied im Eingangsstand, positiv vorgespannt. Ebenso ist der Transistor 2 kreis der Schaltung dar. Die Basis 1 b des Transistors 1 durch das positive Potential 8 an der Basis 2 b gesperrt. 35 erhält so einen scharfen Impuls.

Sind, wie in diesem Falle, beide Transistoren ge- Der Kondensator 6 liefert praktisch den gesamten

sperrt, dann wird der Kondensator 6 über den Wider- Basisstrom des Transistors 2. Die Spannungsquelle 10 stand 15 und über die Widerstände 9 und 5 aufgeladen. spielt dabei keine Rolle, und damit bleibt der Wider-Ist der Kondensator 6 geladen und erhält der Ein- stand 17 ohne Einfluß auf den Basisstrom. Infolgegang 13 ein positives Signal, dann wird die Basis 1 b 40 dessen wird auch der Spannungsabfall über dem für eine entsprechende Zeit positiv gegenüber dem Widerstand 17 nur wenig durch Änderungen und Emitter 1 e. Der Transistor 1 wird eingeschaltet, und Schwankungen der Eigenschaften des Transistors 2 es fließt ein Strom von der Spannungsquelle 8 über den beeinflußt.

Widerstand 7 und die Kollektor-Basis-Impedanz des Daraus ergibt sich ebenfalls, daß für die Betriebs-

Transistors 1. Am Widerstand 7 entsteht ein Span- 45 weise der Schaltung keine Notwendigkeit darin besteht, nungsabfall, d. h., das Potential am Kollektor Ic sinkt die Größe der Widerstände 15 und 17 einander gleichab und damit das Potential an der Basis 2 b. Der zumachen.

Transistor 2 wird leitend. Ein Strom fließt dann von Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich inso-

der Spannungsquelle 10 über den Widerstand 17, die fern von der nach Fig. 1, als diese auch bei größeren Kollektor-Emitter-Impedanz des Transistors 2 und 5Q Impulsfolgefrequenzen betriebssicher arbeitet. Ledig-Widerstand 15. An den Widerständen 15 und 17 ent- lieh wurde hier der Emitterwiderstand 9 der Fig. 1 steht je ein Spannungsabfall die beide ungefähr gleich durch eine Diode 24 ersetzt. Alle anderen Schaltgroß sind, da beide Widerstände 15 und 17 gleich groß elemente wurden beibehalten und tragen demnach auch sind. Zunächst sei von einer äußeren Belastung abge- die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1.
sehen. Am Emitter 2e entsteht jedenfalls eine negative 55 Die Diode 24 bewirkt, daß die Kapazität bei der Spannung mit Bezug auf Erde, und am Kollektor 2 c Anordnung nach Fig. 2 schneller aufgeladen wird als verlagert sich das Potential in positiver Richtung. bei der nach Fig. 1, d. h., die Impulsfolgefrequenz Beide Transistoren 1 und 2 entladen nun den Konden- kann hier größer sein als bei der oben beschriebenen sator 6, und zwar über die Emitter-Basis-Strecke 2 e, Schaltung. Wird der Kondensator 6 entladen, dann ist 2 b, Leitung 3, die Kollektor-Emitter-Strecke lc, Ie, 60 die Diode 24 gesperrt und beeinflußt dann nicht die Leitung 4 und den Widerstand 5. Die Kondensator- Impulsdauer der Ausgangssignale,
schaltung liefert den Basisstrom für den Transistor 2 Die Schaltung nach Fig. 3 ist im wesentlichen die-

und hält den Transistor 2 so lange im »Ein«-Zustand, selbe wie die oben beschriebenen; es wurde hier nur wie ein Entladestrom fließt. Die Widerstände 7 und 16 Vorsorge getroffen, daß stärkere Stromimpulse absind ebenfalls für die Entladung des Kondensators 6 65 gegeben werden. Die Anordnungen nach Fig. 1 und 2 wirksam. In erster Linie allerdings der Widerstand 7. sind sozusagen Spannungsimpulsquellen, während die Beide Transistoren stellen während dieser Zeit geringe nach Fig. 3 eine Stromimpulsquelle darstellt.
Widerstände für den Entladestrom dar, deshalb haben Die Werte der Schaltelemente in der Anordnung

Änderungen oder Abweichungen in ihren Eigenschaften nach Fig. 3 sind verschieden von denen der Fig. 1 und 2 gar keinen oder nur geringen Einfluß auf die Dauer 70 und werden nachstehend angegeben:

5 6

Widerstand 25 10 kü sistoren (I₁ 2) aufgeladen und beim Anlegen eines

Widerstand 27 1 kß Öffnungsimpulses an die Basis-Emitter-Strecke

W iderstand 29 10 kß eines der beiden Transistoren (1, 2) über diese

Widerstand 30 47 Ω entladen wird.

Widerstand 33 20 kü 5 2. Anordnung nach dem Anspruch 1, dadurch

Widerstand 35 18 Ω gekennzeichnet, daß ein Ausgangsimpuls dem

Kondensator 26 470 pF Kollektorkreis (17) des zweiten Transistors (2)

Kondensator 32 20 nF entnommen wird, während der Emitter (2 e) des

Induktivität 31 50 mH zweiten Transistors (2) über einem Emitterarbeits-

Spannungsquelle 28 12 Volt io widerstand (15) an einer festen Potentialquelle

Spannungsquelle 34 9 Volt liegt.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, da-

Der Widerstand 16 in den Fig. 1 und 2 ist hier durch gekennzeichnet, daß der mit einem Widerweggelassen, dafür ist eine Diode 36 zwischen dem stand (5) eine Reihenkombination bildende Kon-Kollektor 1 c und dem negativen Pol der Spannungs- 15 densator (6) einerseits direkt mit dem Emitter (2 e) quelle 34 vorgesehen. Die Eingangsklemme 38 ist über des zweiten Transistors (2) verbunden ist und eine Kapazität 26 mit der Basis Ib des Transistors 1 andererseits über einem Widerstand (9) oder einem verbunden. Eine Eingangsklemme 37 ist über einen Halbleiter (24), der normalerweise voll leitet, an Widerstand 25 ebenfalls mit der Basis Ib des Tran- der festen Potentialquelle (10) für den Emitter (Ie) sistors 1 verbunden. An diese Klemme 37 wird einmal ao des ersten Transistors (1) und für den Kollektor ein Potential angelegt, das den Transistor 1 sperrt, (2 c) des zweiten Transistors (2) liegt, und zum anderen ein Potential, bei dem die Signale 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, daam Eingang 38 den Transistor 1 steuern können. Die durch gekennzeichnet, daß der Eingangsimpuls Ausgangsklemmen 39 und 40 liegen hier in Serie mit der Basis (1 b) des ersten Transistors (1) über ein dem Belastungswiderstand 35 anstatt wie vorhin 25 Differenzierglied (12, 11 oder 25, 29) zugeführt parallel dazu. Die äußere Belastung ist schematisch wird.

dargestellt und besteht aus mehreren in Serie ge- 5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, da-

schalteten Magnetkernwicklungen41. Die Streukapazi- durch gekennzeichnet, daß das Differenzierglied

täten werden durch die Ersatzkapazität 42 dargestellt. (25, 29) am Eingang ein Teil einer Torschaltung

Die Induktivität 31 soll den Entladestrom des Kon- 30 (26, 25, 29) mit mehreren Eingängen (37, 38) ist.

densators 32 ausgleichen. Ohne Induktivität 31 würde 6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, da-

der Kondensator 32 zu Anfang des Entladevorganges durch gekennzeichnet, daß dem Widerstand (5) der

einen verhältnismäßig großen Strom liefern, der dann Reihenkombination (5, 6) eine Induktivität (31)

auf einen niedrigen Wert abfällt. Die Induktivität 31 parallel geschaltet ist.

reduziert anfangs den Entladestrom und verbreitert 35 7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadas Maximum so, daß nahezu ein Rechteckausgang durch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung entsteht. Die Diode 36 schützt die Emitter-Kollektor- des Kollektors (1 c) mit der Basis (2 b) über einen Impedanz des Transistors 1 und die Basis-Kollektor- Halbleiter in Sperrichtung mit der festen Potential-Impedanz des Transistors 2 gegen Überspannungen, quelle für den Emitter (2 e) verbunden ist. die in Sperrichtung zwischen Erde und der Basis 2 & 40 8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, daeinerseits und dem Kollektor 1 c andererseits entstehen. durch gekennzeichnet, daß die Reihenkombination Selbstverständlich ist es möglich, an Stelle des (5, 6) neben der Verbindung mit dem Emitter (Ie) NPN-Transistors einen PNP-Transistor zu setzen und des ersten Transistors (1) an den Abgriff eines an Stelle des PNP-Transistors einen NPN-Transistor Spannungsteilers (16, 9 bzw. 16, 24) führt, dessen zu nehmen. In diesem Falle müssen natürlich die 45 Bestandteil der Widerstand (9) bzw. der Gleich-Dioden und die Spannungsquellenpolaritäten ent- richter (24) im Emitterstromkreis des ersten sprechend umgekehrt werden. Transistors (1) ist und der parallel zur Betriebs-

_π Spannungsquelle (10) für den zweiten Transistor

Claims (1)

Patentansprüche: ,%\ reg-t

1. Monostabile Multivibratorschaltung mit zwei 50 9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, da-

komplementären Transistoren, dadurch gekenn- durch gekennzeichnet, daß eine äußere komplexe

zeichnet, daß der über einen Kollektorarbeits- Belastung (22, 23) am Ausgang (18, 19) parallel

widerstand (7) mit einer Potentialquelle (8) ver- zum Arbeitswiderstand (17) des Kollektors (2 c)

bundene Kollektor (Ic) des ersten normalerweise des Transistors (2) angeschlossen ist.

gesperrten Transistors (1) mit der Basis (2b) des 55 10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7,

ebenfalls normalerweise gesperrten zweiten Tran- dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebspotential

sistors (2) verbunden ist, dessen an einen weiteren dem Kollektor (2 c) des Transistors (2) über den

Arbeitswiderstand (15,17) angeschlossene Emitter- Arbeitswiderstand (35) in Reihenschaltung mit der

Kollektor-Strecke ihrerseits über einen Konden- komplexen Belastung (41, 42) zugeführt wird,

sator (6) mit dem Emitter (Ie) des ersten Tran- 60 11. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7

sistors (1) in der Weise verbunden ist, daß der und 10, gekennzeichnet durch die Verwendung als

Kondensator (6) im gesperrten Zustand der Tran- Treiberstufe für Magnetkernspeicher (41).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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