DE1097478B - Selbstschwingender Transistormultivibrator - Google Patents

Description

• Selbstschwingender Transistormultivibrator Transistormultivibratoren sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekanntgeworden. Sie bestehen meist aus zwei über Kondensatoren rückgekoppelten Transistoren. Wegen der Schwellwerte der Emitter-Basis-Strecken ist jedoch bei den bekannten Bauformen ein sicherer Schwingungseinsatz beim Einschalten der Versorgungsspannung bzw. beim Tasten (Ein- und Ausschalten der Schwingung) nicht unter allen Umständen gewährleistet. Wird beispielsweise die Versorgungsspannung eingeschaltet, so steigt mit zunehmender Spannung der Strom durch beide Transistoren an, und zur Schwingungsanfachung steht nur eine sehr geringe Ladungsdifferenz der beiden Rückkopplungskondensatoren zur Verfügung, die sich aus der Schwellwertdifferenz der beiden Transistorsteuerstrecken ergibt. Es kann daher erforderlich werden, zur Schwingungsanfachung eine Basisstrecke kurzzeitig zu erden.
• Diese Eigenschaft der bekannten Multivibratoren ist ein Hindernis für ihren Einsatz in kontaktlosen Steuer- und Regeleinrichtungen. Bei solchen Einrichtungen haben Oszillatoren verschiedene Aufgaben zu erfüllen, unter denen insbesondere die Fortschaltung von Zählschaltungen und die Potentialtrennung (etwa durch Wechselrichtung und nachfolgende Gleichrichtung) zu nennen sind. Für die Ansteuerung von Zählern bestehen darüber hinaus noch weitere Anforderungen, insbesondere konstante Flankensteilheit für alle Impulsfrequenzen und Unabhängigkeit von Schwankungen der Temperatur und der Speisespannung.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbstschwingenden Multivibrator mit Transistoren in Emitterschaltung anzugeben, der die angeführten Nachteile vermeidet und durch sicheres Anschwingen und hohe Konstanz seines Betriebsverhaltens sich besonders zur Anwendung in Steuer- und Regeleinrichtungen eignet. Der Multivibrator nach der Erfindung, bei dem die Emitterelektroden auf einem festen Potential im Bereich der Speisespannung liegen, ist dadurch gekennzeichnet, daß an die Speisespannung in Reihe mit dem Kollektorwlderstand eines Transistors eine in Durchlaßrichtung geschaltete Schwellwertdiode und ein RC-Glied angeschlossen sind, von deren Verbindungspunkt zwei Widerstände an die Basiselektroden der Transistoren führen, und daß der Widerstand des RC-Gliedes derart bemessen ist, daß das an ihm liegende Teilerpotential höher als das Emitterpotential und die Zeitkonstante größer als die Aufbauzeit der Speisespannung an den Emitter-Basis-Strecken der Transistoren ist.
• Der Widerstand des RC-Gliedes bildet mit der Diode und dem Kollektorwiderstand eines Transistors einen Spannungsteiler, der an der vollen Speisespannung liegt, während die Emitterelektroden an ein mittleres Potential angeschlossen sind. Insbesondere können die Emitterelektroden geerdet und die Speisespannung symmetrisch zum Erdpotential gelegt werden.
• Zur Tastung der Schwingungen ist es vorteilhaft, diese durch ein Eingangssignal zu sperren, um den Multivibrator auch als frei laufenden Oszillator benutzen zu können. Zu diesem Zweck eignet sich ein Vortransistor parallel zu einem Transistor des Multivibrators. Wenn dieser Vortransistor durchlässig wird, so schließt er die Kollektorspannung für den nachfolgenden Transistor kurz, wodurch die Schwingungen unterbrochen werden. Die Sperre der Schwingungen und der Anschluß der Diode können an ein und demselben Transistor oder an verschiedenen Transistoren des Multivibrators vorgenommen werden, so daß sich vier verschiedene Schaltmöglichkeiten ergeben. Die Wahl der Schaltmöglichkeit hängt von dem Verwendungszweck des Oszillators in der Steuereinrichtung ab und soll später noch besprochen werden.
• Um eine zuverlässige Entkopplung zu nachfolgenden Teilen der Steuereinrichtung zu erzielen, ist es vorteilhaft, eine Ausgangsstufe vorzusehen, die z. B. aus einem weiteren Transistor besteht.
• Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei nachfolgend ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.
• Der Multivibrator besteht aus zwei Transistoren 1 und 2 mit Kollektorwiderständen 3 und 4 und Rückkopplungskondensatoren 5 und 6. Erfindungsgemäß ist aus dem Kollektorwiderstand eines Transistors (im vorliegenden Fall dem Widerstand 3), aus der Diode 7 und einem RC-Glied 8, aus Widerstand 9 und Kondensator 10 ein Spannungsteiler gebildet. Die Bemessung ist so gewählt, daß das Potential an der Kathode der Diode 7 negativer als das Emitterpotential UM ist. Vom Verbindungspunkt der Diode 7 und des RC-Gliedes 8 führen zwei Hilfswiderstände 11, 12 zu den Basiselektroden der Transistoren 1 und 2.
• Ein Vortransistor 13 liegt parallel zum Transistor 1 und dient zur Sperrung der Schwingungen. Der Vortransistor wird über Eingänge E1, E2, die mit Widerständen 14 oder RC-Gliedern 15 beschaltet sein können, gesteuert. An den Multivibrator ist über ein RC-Glied 16 eine Ausgangsstufe angeschlossen, die aus einem Transistor 17 mit Kollektorwiderstand 18 bestehen kann. Von der Ausgangsklemme A werden die Schwingungen abgenommen.
• Da der Schwellwert der Diode 7 kleiner als die Schwellwerte der Transistorsteuerstrecken ist, wird beim Aufbau der Speisespannung zuerst Strom vom Potential UP über den Widerstand 9, die Diode 7 und den Kollektorwiderstand 3 zum Potential UN fließen. Mit weiterem Ansteigen der Spannung wird an einem der beiden Transistoren das Basispontential die Schwellspannung der Steuerstrecke überschreiten und damit die Schwingung in Gang setzen. Dies tritt auch bei relativ langsamem Ansteigen der Speisespannung ein, wenn nur die Zeitkonstante des RC-Gliedes 8 entsprechend bemessen ist. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, eine gegebenenfalls über lange Strecken übertragene Signalspannung als Speisespannung für den Multivibrator heranzuziehen und die hierdurch angefachten Schwingungen zur Auslösung weiterer Steuervorgänge zu benutzen.
• Im Ausführungsbeispiel ist von den vier Möglichkeiten zum Anschluß des Vortransistors 13 und der Diode 7 diejenige gewählt worden, die bei Freigäbe des Oszillators den Übergang vom Potential Null zum Minuspotential am Ausgang A hervorruft. Sie eignet sich daher zur Steuerung von Zählschaltungen, die auf diese Impulsflanke ansprechen. Soll die andere Impulsflanke zur Steuerung dienen, so kann man die Diode an den Kollektor des Transistors 1 anschließen und den Vortransistor parallel zum Transistor 2 legen, wie in der Figur gestrichelt angedeutet. In diesem Falle entsteht bei einer Freigabe des Oszillators. ein Übergang vom Minuspotential zum Potential Null. In beiden Fällen erzielt man eine praktisch verzögerungsfreie Weitergabe des Steuersignals Man kann Mittel zur Umschaltung des Vortransistors vom Kollektor des Transistors 1 zum Kollektor des Transistors 2 bzw. umgekehrt vorsehen.
• Impulsfrequenz bzw. Impulsbreite und Impulslücke sind von der Bemessung der Kondensatoren 5 und 6 abhängig. Man kann in die Schaltung Kondensatoren fest einbauen, die einer bestimmten Grundfrequenz zugeordnet sind, wobei Impulsdauer und Impulslücke gleich lang sind. Durch äußeren Anschluß von Zusatzkapazitäten-kann man sich dann den jeweils vorliegenden Anforderungen anpassen.
• Der Multivibrator nach der Erfindung ist durch seine Betriebseigenschaften besonders vorteilhaft für die Verwendung in kontaktlosen Steuereinrichtungen geeignet. Er kann durch Steuersignale am Eingang jederzeit gesperrt bzw. wieder freigegeben werden, wobei das Anschwingen definiert und phasenstarr mit dem Steuersignal erfolgt. Auch der Aufbau der Speisespannung führt bei Abwesenheit eines Sperrsignals mit Sicherheit zum Anschwingen, was eine zusätzliche Steuermöglichkeit bietet. Durch die Ausgangsstufe erzielt man eine konstante Belastung der eigentlichen Schwingschaltung, unabhängig von der tatsächlichen Belastung der gesamten Anordnung. Dies trägt zur Erhöhung der Konstanz des Betriebsverhaltens bei.

Claims (5)

1. PATENTA.NSPRO CHE: 1. Selbstschwingender Multivibrator mit Transistoren in Emitterschaltung, deren Emitterelektroden auf einem festen Potential im Bereich der Speisespannung liegen, dadurch gekeänzeichnet, daß an die Speisespannung in Reihe mit dem Kollektorwiderstand (3) eines Transistors eine in Durchlaßrichtung geschaltete Schwellwertdiode (7) und ein RC-Glied (8) angeschlossen sind, von deren Verbindungspunkt zwei Widerstände (11, 12) an die Basiselektroden der Transistoren (1, 2) führen, und daß der Widerstand (9) des RC-Gliedes (8) derart bemessen ist, daß das an ihm liegende Teilerpotential höher als das Emitterpotential und die Zeitkonstante größer als die Aufbauzeit der Speisespannung an den Emitter-Basis-Strecken der Transistoren (1, 2) ist.
2. 2. Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sperrung der Schwingungen des Multivibrators ein Vortransistor (13) parallel zu einem seiner Transistoren (1, 2) liegt.
3. 3. Multivibrator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Umschaltmittel zur wahlweisen Anschaltung des Kollektors des Vortransistors (13) entweder an den Kollektor des einen (1) oder des anderen Transistors (2) des Multivibrators.
4. 4. Multivibrator nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Ausgangstransistor (17), dessen Basis über ein RC-Glied (16) mit dem Kollektor eines der Transistoren (1, 2) des Multivibrators verbunden ist und von dessen Kollektor (A) die Schwingungen abgenommen werden.
5. 5. Mültivibrätor nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch seine Anwendung als Impulsgeber zur Erzeugung von Steuersignalen in Zählschaltungen bzw. zur Potentialtrennung in kontaktlosen Steuer- und Regeleinrichtungen.