DE1095878B - Monostabiler Multivibrator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen monostabilen Multivibrator und ist darauf gerichtet, die Zeit zu vermindern, die nach Beendigung eines Impulses des Multivibrators erforderlich ist, ehe ein nachfolgender Impuls gleicher Art entstehen kann.

Für bestimmte Verwendungszwecke von Multivibratoren dieser Art ist es erwünscht, die höchstmögliche Impulsfolgefrequenz zu erzielen. Die Grenze dieser Frequenz ist durch die Regenerationszeit des Stromkreises gesetzt. Der Stromkreis muß Gelegenheit haben, vollständig in den stabilen Zustand zurückkehren zu können, bevor ein neuer Impuls gebildet wird. Sonst ist der neue Impuls von kürzerer Zeitdauer als der vorhergehende.

Zweck der Erfindung ist es, die Regenerationszeit eines monostabilen Multivibrators um ein beträchtliches Maß zu vermindern und dadurch im starken Maß die Impulsfolgefrequenz zu erhöhen, die ohne Beeinträchtigung der Impulsdauer erreicht werden kann. Bekannt sind astabile Multivibratoren, bei denen eine Induktivität in Reihe an dem Anoden widerstand der ersten Röhre liegt. Es ist ferner bekannt, eine Diode parallel zum Ladewiderstand eines monostabilen Multivibrators zur Stabilisierung der Impulsdauer der erzeugten Impulse zu schalten.

Die Erfindung betrifft insbesondere einen emittergekoppelten Multivibrator mit zwei Transistoren, die über einen Kondensator von dem Ausgang der ersten Stufe an den Eingang der zweiten Stufe rückgekoppelt sind und von denen der Kollektor der ersten Stufe an ein Ladenetzwerk angeschlossen ist, das eine Induktivität so gewählt ist, daß die in ihrem magnetischen der ersten Stufe und mit dem Kondensator verbunden ist, wobei die Stufen normalerweise so vorgespannt sind, daß die erste Stufe gesperrt ist, während die zweite Stufe leitet und daß sich ihre Leitfähigkeit umkehrt, wenn die erste Stufe durch eine Steuerspannung bestimmter Polarität und Größe in den leitenden Zustand versetzt wird. Die Erfindung kennzeichnet sich hauptsächlich dadurch, daß zu der Induktivität eine Diode parallel liegt, die so gepolt ist, daß sie der ersten Stufe eine hohe Impedenz bietet während diese leitet, und daß der Wert der Induktivität so gewählt ist, daß die in ihrem magnetischen Feld während des unstabilen Zustandes gespeicherte Energie gerade zur Ladung des Kondensators ausreicht.

Durch das Einfügen der Diode in die Schaltung erhält man günstigere Herstellungstoleranzen für die Induktivität und den Kondensator.

Die Zeichnung stellt ein schematisches Schaltbild der Schaltung nach der Erfindung dar.

Die dargestellte Schaltanordnung zeigt zwei Transistoren Tl, 72 vom Typ PNP. Die Emitter sind

Anmelder:

The Bendix Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2

Glenn L. Haugen, Glen.arm, Md. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt -worden

durch einen gemeinsamen Widerstand 721 mit der positiven Klemme 10 einer Stromquelle verbunden.

Die Basis des Transistors Tl ist durch eine Leitung 11 mit einer Klemme 12 verbunden, an der eine Reihe von Steuerimpulsen, die in dem Diagramm 13 dargestellt sind, dem Stromkreis zugeführt werden. Die Leitung 11 ist mit der Klemme 10 durch einen Widerstand R 2 und mit der Erde durch einen Widerstand R3 verbunden. Die Basis des TransistorsT2 ist über einen Widerstand i? 4 mit Erde verbunden. Der Kollektor des Transistors ist mit einer Ausgangsklemme

14 und mit Erde über einen WiderstandR5 verbunden.

Der Kollektor von Tl ist an die Basis von T2 über einen Kondensator C1 angeschlossen. Die Verbindung

15 des Kollektors vonTl und des KondensatorsCl ist über ein Netzwerk geerdet, das zwei parallele Zweige hat, wobei in dem einen Zweig eine InduktivitätLl und ein WiderstandR6, der den ohrnschen Widerstand von Ll einschließt, in Reihe angeschlossen sind.

Parallel zu der Induktivität liegt ein Kondensator C2. Der zweite Parallelzweig weist eine DiodeDl auf, deren Kathode an die zuvor erwähnte Verbindungsstelle 15 angeschlossen ist. Die Basis des TransistorsTl wird durch den SpannungsteilerR2, RS normalerweise so weit positiv vorgespannt, daß der Transistor Tl gesperrt ist. Der TransistorT2 ist leitend, wobei die Spannung an seinem Emitter ,etwa gleich der Spannung am Kollektor ist und die Spannung an der Basis etwas positiv in bezug auf den Kollektor ist.

Gelangt an die Klemme 12 ein negativer Auslöseimpuls 13, so öffnet der Transistor T1, und der KoIIek*

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tor des Transistors Ll wird positiv und die Basis des Transistors Γ2 stärker positiv. Hierdurch wird die Leitfähigkeit des Transistors T2 vermindert, so daß die Emitter beider Transistoren stärker positiv werden und der TransistorTl völlig leitet. Dadurch, daß der Transistor Π leitet, wird sein Kollektor und danach ebenfalls die Basis des Transistors T2 stärker positiv. Durch diese regenerative Wirkung kippt der Multivibrator um, so daß der Transistor Γ 2 sperrt und der Transistor Ti leitet. Die Spannung der Basis des zweiten Transistors beginnt jetzt auf das Erdpotential zu sinken, wobei ein Strom durch den Widerstand R4 fließt.

Der Multivibrator kann auch dadurch aus dem stabilen Zustand in den instabilen Zustand kippen, in welchem der erste Transistor leitet und der zweite Transistor gesperrt ist, daß der Leitung 17 entweder direkt oder über den Kondensator C1 vom Verbindungspunkt 15 aus ein kurzer positiver Impuls zugeführt wird.

Der TransistorTl kann bei dieser Schaltung sehr schnell leitend werden, während die Spulenenergie von der InduktivitätLl dem zweiten TransistorT2 zugeführt wird, so daß dieser sehr schnell kippt.

Die große Umschaltverstärkung rührt daher, daß die beiden TransistorenTl und T2 in einer Richtung mit Hilfe eines gemeinsamen EmitterwiderstandesRl gekoppelt sind und in der anderen Richtung mit Hilfe eines Netzwerkes, das i?4, R6 und den Kondensator Cl umfaßt und einen schnellen Übergang in den unstabilen Zustand gewährleistet, gleichgültig, ob Strom durch den ersten Transistor fließt oder der Strom durch den zweiten TransistorT2 vermindert wird. Da die Leitung 17 mit dem Verbindungspunkt 15 über den Kondensator C1 verbunden ist, steigt ihre Spannung an. Nach Erreichen des Spitzenwertes sinkt sie wieder auf das Erdpotential ab, entsprechend der aus den Werten des Kondensators Cl und der WiderständeR4 und R6 gebildeten Zeitkonstanten. Sobald Strom durch den zweiten Transistor 2"2 fließt, stellt die Rückkopplung den stabilen Zustand schnell wieder her, in welchem der Kreislauf begonnen hat, mit der Ausnahme, daß der Kondensator Cl zunächst eine geringe negative Ladung hat, während er zu Beginn eine positive Ladung hatte. Daher muß der Kondensator Cl genügend aufgeladen werden, damit ein hinreichend großer Spannungsunterschied entsteht, bevor der Multivibrator erneut ausgelöst wird, wenn die Länge des Ausgangsimpulses an der Klemme 14 konstant bleiben soll. Eine frühere Auslösung führt zur Verkürzung des Ausgangsimpulses, die der fehlenden Ladung proportional ist.

Wenn die InduktivitätLl oder die DiodeDl nicht vorhanden wären, so würde der Kondensator durch die an Erde und der Klemme 10 liegende Stromquelle mit Hilfe eines aus in Reihe geschalteten Schaltelementen bestehenden Leitungsweges mit einer Spannungsteilung durch den Widerstand R5 und eines geringen Spannungsabfalles an Emitter und Basis aufgeladen werden. Von den zahlreichen Schaltelementen, die den Ladestrom beeinflussen, ist der Widerstands offensichtlich das bedeutendste, und wenn der Strom diesen Widerstand umgehen könnte, so würde der Ladestrom erhöht und die Ladezeit mehrfach vermindert werden. Dies ist schwer mit billigen und herkömmlichen Mitteln zu erreichen, da der Anfangswert des Ladestromes durch R6 im wesentlichen gleich dem Strom sein wird, der durch ihn über Cl während des unstabilen Zustandes fließt. Wenn man nun zu der üblichen Schaltung die InduktivitätLl hinzufügt und ihren Wert so wählt, daß die in ihrem Magnetfeld während des astabilen Zustandes gespeicherte Energie gerade zum Aufladen von Cl ausreicht, so ist das Endergebnis das gleiche, als wenn der WiderstandR6 umgangen wird. Wenn Ll kleiner ist, so trägt es noch zu dem Anfangswert des Stromes bei, da dieser gleich dem Strom ist, der gerade durch Tl gesperrt wird, jedoch sinkt dieser Strombeitrag zu schnell ab, so daß die Zeitdauer verlängert wird, die erforderlich ist, um

ίο den Kondensator C1 aufzuladen. Wenn Ll größer ist, so liefert sie noch den richtigen Anfangsstrom zur Aufladung von Cl. Jedoch sinkt dieser Strombeitrag zu langsam ab, so daß der Kondensator C1 vorübergehend überladen wird und eine frühzeitige Auslösung zur Bildung eines Impulses führen kann, der je nach der Zeiteinstellung zu kurz, normal oder zu lang ist. Macht man jedoch Ll zu groß und fügt dann die Diode öl hinzu, so fließt der Stromüberschuß durch die Diode, und der Kondensator C1 wird in kürzester Zeit aufgeladen, während die Schwierigkeit der Herstellung von Ll und Cl mit engen Toleranzen vermieden wird. Hierdurch werden zudem andere Fehler vermieden, die daher rühren, daß Ll im allgemeinen mit beträchtlicher Streukapazität behaftet ist, die hier

as durch C2 dargestellt ist und jeden Versuch zunichte macht, den Entladestrom von Ll und den Ladestrom von Cl genau aufeinander abzustimmen.

Jedoch sollte beachtet werden, daß ein sehr beträchtlicher Vorteil durch Hinzufügen der Induktivität L1 allein ohne die Diode D1 erreicht werden kann und zugleich normale handelsübliche Toleranzen verwendet werden können, die für viele Zwecke ausreichen.

Die angegebenen Werte stellen nur ein Beispiel und keine Begrenzung der Erfindung dar, und obgleich die dargestellte Ausführungsform der Erfindung Transistoren aufweist, können für die Erfindung ebensogut auch Röhren verwendet werden.

Claims (4)

PatentAnsprüche: 40

1. Emittergekoppelter monostabiler Multivibrator mit zwei Transistoren, die über einen Kondensator von dem Ausgang der ersten Stufe an den Eingang der zweiten Stufe rückgekoppelt sind und von denen der Kollektor der ersten Stufe an ein Ladenetzwerk angeschlossen ist, das eine Induktivität enthält, deren eines Ende mit dem Ausgang der ersten Stufe und mit dem Kondensator verbunden ist, wobei die Stufen normalerweise so vorgespannt sind, daß die erste Stufe gesperrt ist, während die zweite Stufe leitet, und daß sich ihre Leitfähigkeit umkehrt, wenn die erste Stufe durch eine Steuerspannung bestimmter Polarität und Größe in den leitenden Zustand versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Induktivität (L 1) eine Diode (Dl) parallel liegt, die so gepolt ist, daß sie der ersten Stufe (Tl) eine hohe Impedanz bietet, während diese leitet, und daß der Wert der Induktivität so gewählt ist, daß die in ihrem magnetischen Feld während des unstabilen Zustandes gespeicherte Energie gerade zur Ladung des Kondensators (Cl) ausreicht.

2. Monostabiler Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei Transistören (Tl, T2) besteht, deren Emittoren in an sich bekannter Weise durch einen gemeinsamen Widerstand an eine Stromquelle angeschlossen sind, und daß der Kollektor des ersten Transistors durch den Kondensator an die Basis des zweiten gekoppelt ist und die Kollektoren der Transistoren und die Basis

des zweiten Transistors an die andere Klemme der Stromquelle über je ein Widerstandselement angeschlossen sind.

3. Monostabiler Multivibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des ersten Transistors so vorgespannt ist, daß der erste Transistor im stabilen Zustand nicht leitet.

4. Monostabiler Multivibrator nach Anspruch 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität zwischen dem Kollektor des ersten Transistors und der anderen Stromquellenklemme liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 755 254; französische Patentschrift Nr. 1 029 305; USA.-Patentschrift Nr. 2 802 107.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ι 009 680/361 12.60