DE1098037B - Transistor-Schalteinrichtung mit einem Dreiklemmenkreis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Transistor-Schalteinrichtungen, insbesondere monostabile Schaltungen.

Eine monostabile Schaltung ist eine Schaltung, die einen Gleichgewichtszustand aufweist, in dem sie zurückkehrt, nachdem sie gekippt oder umgeschaltet ist. Einrichtungen wie Transistoren, die einen Stromvervielfachungsfaktor größer als Eins haben, eignen sich für monostabile Schaltungen. Der Stromvervielfachungsfaktor eines Transistors ist das Verhältnis seines Kollektorstromes zu seinem Emitterstrom. Durch Anschluß einer verhältnismäßig großen Impedanz an die Basiselektrode eines Transistors, der einen Stromvervielfachungsfaktor größer als Eins aufweist, erhält man eine Transistor-Eingangskennlinie mit einem negativen Widerstandsbereich. Derartige Schaltungen, die einen Transistor und eine Basisimpedanz enthalten, sind bereits bekannt.

Zwei bekannte Arten von Transistoren sind der Spitzenkontakttransistor und der Verbindungstransistor. Spitzenkontakttransistoren haben einen Stromvervielfachungsfaktor größer als Eins und Verbindungstransistoren einen Stromvervielfachungsfaktor kleiner als Eins.

Transistoren beider Arten werden ferner nach ihrem Leitfähigkeitstyp eingeteilt, wobei der NPN-Transistor z. B. den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp des PNP-Verbindungstransistors aufweist. Dadurch sind Schalteinrichtungen mit einem Dreiklemmenkreis möglich geworden, die aus zwei Verbindungstransistoren mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp bestehen, deren Basis jeweils mit dem Kollektor des anderen Transistors verbunden ist, und die einen ersten Anschluß an den Emitter des ersten Transistors sowie einen zweiten Anschluß an die Basis des ersten Transistors aufweisen. Mit solchen Schalteinrichtungen werden Stromvervielfachungsfaktoren größer als Eins erreicht, und diese können deshalb an Stelle eines Spitzenkontakttransistors in bistabilen Schaltungen verwendet werden.

Die Erfindung geht von einer solchen bekannten Schaltung aus und will eine verbesserte kombinierte Übertiagungseinrichtung mit einem Stromvervielfachungsfaktor größer als Eins schaffen, so daß sie zusammen mit einer Basisimpedanz als negatives Widerstandselement in einer monostabilen Schaltung benutzt werden kann. Dazu empfiehlt die Erfindung, daß eine erste an die Basis des zweiten Transistors angeschlossene Impedanz den Strom-Vervielfachungsfaktor der Einrichtung bei niedrigem Leitfähigkeitszustand regelt und eine zweite Impedanz, die an den Emitter des zweiten Transistors angeschlossen ist, den StromvervieJlfachungsfaktor der Einrichtung bei hohem Leitfähigkeitszustand regelt. Dabei ist es zweckmäßig, beide Impedanzen- einstellbar zu machen. Eine solche Schalteinrichtung kann so ausgelegt werden, daß die erste Impedanz einen Widerstand enthält, der einen Teil des Kollektorstroms des ersten Transistors am Emitter des Transistor-Schalteinrictitung
mit einem Dreiklemmenkreis

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. April 1957

Bock Wood Lee, New York, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

zweiten Transistors vorbeileitet und den Leckstrom durch den zweiten Transistor regelt. Dadurch kann erreicht werden, daß die erste Impedanz einen größeren Stromvervielfachungsfaktor während des Einschaltintervalls der Einrichtung liefert. Zweckmäßigerweise werden die Impedanzen so bemessen, daß der Stromvervielfachungsfaktor der Einrichtung im wesentlichen gleichzeitig mit dem Anlegen eines Eingangsimpulses an den ersten Anschluß auf einen vorgegebenen Wert ansteigt und danach in vorgegebener Zeit exponentiell auf einen Ruhewert abfällt.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung und der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung einer Ausführung der kombinierten Transistoreinrichtung der Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Schaltung einer Ausführung der monostabilen Schaltung der Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine Schaltung einer anderen Ausführung der monostabilen Transistorschaltung der Erfindung;

Fig. 4 zeigt eine- Schaltung einer anderen Ausführung der kombinierten Transistoreinrichtung der Erfindung;

Fig. 5 zeigt Kurven, welche die negative Widerstandskennlinie und Emitterbelastungslinie der monostabilen Schaltung der Fig. 2 veranschaulichen;

Fig. 6 zeigt Kurven, welche die negative Widerstandskennlinie und die Emitterbelastungslinie der monostabilen Schaltung der Fig. 3 veranschaulichen ;

Fig. 7 zeigt eine Kurve, welche die Änderung des zusammengesetzten Stromvervielfachungsfaktors der in

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Fig. 3 dargestellten Einrichtung veranschaulicht, wenn den Stromveraelfachungsfaktor des Transistors 11 Be-

ein Eingangsimpuls angelegt wird. schränkungen, wenn die Regelwiderstände 19 und 20 in

Die in Fig. 1 dargestellte Transistoreinrichtung mit drei der oben beschriebenen Weise so eingestellt sind, daß sie Klemmen besteht aus zwei Verbindungstransistoren 10 eine unendliche Impedanz bzw. eine Impedanz Null dar- und 11 mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp. Der 5 stellen. Bei monostabilen Schaltungen soll das zusammen-Transistor 10 ist ein PNP-Verbindungstransistor mit gesetzte α zwischen 1,6 und 4 liegen, und der gesamte einem Emitter 13, einem Kollektor 14 und einer Basis 15, Ausgangsstrom soll kleiner als 1 Milliampere sein. Wenn während der Transistor 11 ein NPN-Verbindungstran- das zusammengesetzte α viel kleiner als 1,6 ist, kann eine sistor mit einem Emitter 16, einem Kollektor 17 und einer monostabile Schaltung, welche die kombinierte Einrich-Basis 18 ist. Die beiden Transistoren 10 und 11, welche io tang enthält, nicht leicht aus ihrem Gleichgewichtszustand vorteilhafterweise im wesentlichen die gleichen Eigen- gebracht werden. Wenn das zusammengesetzte α viel schäften aufweisen, selbstverständlich mit Ausnahme der größer als Vier ist, kann die Schaltung automatisch aus unterschiedlichen Polaritäten, werden zwischen die drei ihrem Gleichgewichtszustand mit niedrigem Strom geKlemmen 21, 22 und 23 geschaltet. Der Emitter 13 und bracht werden. Die Monostabilität ist bei einem Gleichdie Basis 15 des Transistors 10 sind mit den Klemmen 21 15 gewichtszustand mit niedrigem Strom schwierig zu er- bzw. 22 verbunden, während der Emitter 16 und die reichen, wenn der Gesamtausgangsstrom 1 Milliampere Basis 18 über die Regelwiderstände 20 bzw. 19 mit der überschreitet und der zusammengesetzte Stromverviel-Klemme 23 verbunden sind. fachungsfaktor größer als Vier ist. Ein Gleichgewichts-

Die Klemmen 21, 22 und 23 wirken als Emitter, Basis zustand mit niedrigem Strom ist bei großen Ableitströmen

und Kollektor der in Fig. 1 dargestellten kombinierten 20 zusammen mit einem großen zusammengesetzten a

Transistoreinrichtung oder »Hakem-Schaltung. Beispiele schwierig zu erreichen, weil die Schaltung automatisch in

für die an die Klemmen 21, 22 und 23 angeschlossenen den Zustand mit hohem Strom kippen kann. Andere

äußeren Schaltelemente, die in Fig. 2 dargestellt sind, unerwünschte Wirkungen der großen Ableitströme sind

werden später beschrieben. Der zusammengesetzte Strom- die Vergrößerung der Ausgangsimpulsdauer; die Ver-

vervielfachungsfaktor oder das Verhältnis des Kollektor- 25 größerung des Verlusts in den Transistoren und den zu-

stroms der Einrichtung (des Stroms in der Klemme 23) gehörigen Schaltelementen und die Verkleinerung der

zum Emitterstrom der Einrichtung (dem Strom in der Ausgangsimpulsamplitude.

Klemme 21) ist größer als Eins, selbst wenn die eigent- Wenn die Regelwiderstände 19 und 20 in der kombilichen Stromvervielfachungsfaktoren der Verbindungs- nierten Einrichtung nicht enthalten sind, muß aus diesen transistoren 10 und 11 kleiner als Eins sind. Der zusam- 3° Gründen der Stromvervielfachungsfaktor des Transistors mengesetzte Stromvervielfachungsfaktor der in Fig. 1 dar- 11 auf einen Wert kleiner als 0,75 beschränkt werden, gestellten kombinierten Einrichtung wird durch die Regel- Die Regelwiderstände 19 und 20 bewirken die Einstellung widerstände 19 und 20 geregelt. Wenn der Regelwider- des zusammengesetzten Stromvervielfachungsfaktors und stand 19 so eingestellt ist, daß er einen unendlichen Wider- die Verringerung des Geamtausgangsstroms, so daß die stand oder eine offene Schaltung darstellt und der Regel- 35 Größe der Stromvervielfachungsfaktoren der Transistoren widerstand 20 so, daß er einen Widerstand Null oder einen 10 und 11 nicht beschränkt ist.

Kurzschluß darstellt, wird der Emitter 16 des NPN- Der Regelwiderstand 19 bewirkt eine Herumführung Transistors 11 wirkungsmäßig der Kollektor der kombi- eines Teils des Kollektorstroms des Transistors 10 um den nierten Einrichtung. Wenn die Regelwiderstände 19 und Transistor 11. Insbesondere wird der Kollektorstrom des 20 in dieser Weise eingestellt sind, sind sie wirkungsmäßig 40 Transistors 10 an eine Parallelschaltung mit zwei Zweigen in der kombinierten Einrichtung nicht vorhanden. In geliefert, wobei der eine Zweig aus der Basis Emitterdiesem Falle stellt die kombinierte Einrichtung einen verbindung des Transistors 11 in Reihe mit dem Regeläquivalenten Transistor mit einem zusammengesetzten widerstand 20 besteht und der andere aus dem Regel-Stromvervielfachungsfaktor α dar, der gegeben ist durch widerstand 19. Der Teil des Kollektorstroms des Trandie Beziehung 45 sistors 10, der durch den Regelwiderstand 19 geht, wird

α (10) nicht durch den Transistor 11 verstärkt. Ferner wird ein

^a *^^es Kollektorstroms des Transistors 11 durch den

1 — aiii)

Regelwiderstand 19 geleitet und nicht durch den Emitter

wobei α (10) der Stromvervielfachungsfaktor des Transi- 16 des Transistors 11 verstärkt. Ein Teil sowohl des

stors 10 und α (11) der Stromvervielfachungsfaktor des 50 Kollektorstroms des Transistors 10 als auch des Kollek-

Transistors 11 ist. Es ist klar, daß das zusammengesetzte torstroms des Transistors 11 wird auf diese Weise

α viel größer als a(10) oder a(ll) ist. Wenn z. B. sowohl um die Verstärkung durch den Transistor 11 herum-

a(10) als auch α (11) = 0,9 ist, ist das zusammengesetzte geführt. Der Betrag dieser herumgeführten Ströme wird

α = 9. Das zusammengesetzte α wird größer, wenn das α durch die Größe des Widerstandswertes des Regelwider-

des Transistors 11 sich dem Wert 1 nähert. 55 Standes 19 geregelt. Je kleiner der Widerstandswert des

Wenn die Regelwiderstände 19 und 20 effektiv in der Regelwiderstands 19 ist, um so größer sind die herumoben beschriebenen Weise aus der Schaltung entfernt sind, geführten Ströme und um so kleiner ist der zusammenist der Gesamtableitstrom der kombinierten Einrichtung gesetzte Stromvervielfachungsfaktor der kombinierten gegeben durch die Beziehung Einrichtung.

cw J- h 1 ^6o Diese Nebenschlußanordnung verringert nicht nur den

gesamter Ausgangsstrom ist = ^C° -ICO(ILj StromvervielfachungsfaktorderkombiniertenEinrichtung,

1 = α (11) sondern regelt auch den Gesamtableitstrom der kombinierten Einrichtung in wirksamer Weise. Ein Teil

wobei I co (10) und ieo (11) die Ausgangsströme der Transi- sowohl des Ableitstroms des Transistors 10 als auch des-

storen 10 und. 11 sind. Es ist daher klar, daß der Gesamt- 55 jenigen des Transistors 11 wird durch den Regelwider-

ausgangsstrom außerordentlich hoch würde, wenn der stand 19 zur Klemme 23 geführt und nicht durch den

Stromvervielfachungsfaktor oder das α des Transistors 11 Transistor 11 verstärkt. Wenn sich die kombinierte

sich dem Wert 1 nähert. Einrichtung im Zustand mit geringem Strom befindet,

Diese beiden Eigenschaften, nämlich das zusammen- wird die Wirkung des Regelwiderstandes 19 auf den

gesetzte α und der gesamte Ausgangsstrom, ergeben für 70 kombinierten Stromvervielfachungsfaktor und auf den

ι uyö UJ ι

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Gesamtableitstrom durch den verhältnismäßig großen Die in Fig. 1 dargestellte kombinierte Einrichtung Widerstand unterstützt, den die Emitterverbindung des kann in einer monostabilen Schaltung benutzt werden, Transistors 11 darstellt. Im Zustand mit geringem Strom wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Klemmen 21, 22 und ist der Widerstand, den die Emitterverbindung des 23 in Fig. 2 sind dieselben wie die Klemmen 21, 22 und 23 Transistors 11 darstellt, so hoch, daß ein größerer 5 in Fig. 1. Die zwischen den Klemmen 21, 22 und 23 in Prozentsatz der Kollektorströme der Transistoren 10 und Fig. 2 dargestellte kombinierte Emrichtung ist eine Ab-11 durch den Regelwiderstand 19 geführt wird. Wenn sich änderung der kombinierten Einrichtung, die oben bejedoch die kombinierte Einrichtung im Zustand mit schrieben und in Fig. 1 dargestellt wurde. Wenn die hohem Strom befindet, stellt die Emitterverbindung des kombinierte Einrichtung der Fig. 1 in der Schaltung der Transistors 11 eine sehr niedrige Impedanz dar, so daß io Fig. 2 benutzt wird, liefert sie eine negative Widerstandsein kleinerer Prozentsatz der Kollektorströme der kennlinie der in Fig. 5 gezeigten Art.
Transistoren 10 und 11 über den Regelwiderstand 19 Die negative Kennlinie hat einen positiven Widergeführt wird. Auf diese Weise ist der Stromverviel- Standsbereich H bei niedrigem Strom, einen negativen fachungsfaktor der kombinierten Einrichtung klein, Widerstandsbereich A und einen positiven Widerstandswenn diese sich in dem Zustand mit niedrigem Strom 15 bereich D bei hohem Strom. Die Einstellung der Regelbefindet, er ist höher, wenn sie sich im Zustand mit hohem widerstände 19 und 20 verändert den negativen WiderStrom befindet. Die hohe Impedanz der Emitterver- Standsbereich A. Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung hat bindung bei niedrigen Strompegeln macht den zusammen- einen Gleichgewichtszustand bei Punkt G im positiven gesetzten Stromvervielfachungsfaktor der kombinierten Widerstandsbereich H bei niedrigem Strom. Der Punkt G Einrichtung nahezu gleich dem Stromvervielfachungs- 20 liegt auf der Emitter-Belastungslinie/, welche die faktor des PNP-Transistors 10. negative Widerstandskennlinie im Punkt G schneidet.

Da die Impedanz der Emitterverbindung des Tran- Die negative Widerstandskennlinie unterscheidet sich sistors 11 bei hohen Strompegeln sehr klein ist, wird der von der durch eine Transistoreinrichtung gelieferten Regelwiderstand 19 durch eine sehr kleine Impedanz gewöhnlichen negativen Widerstandskennlinie dadurch, überbrückt, wenn der Regelwiderstand 29 so eingestellt 25 daß der Teil des Bereichs A mit niedrigem Emitterstrom ist, daß er einen Kurzschluß vom Emitter 16 zur Klemme verhältnismäßig waagerecht liegt. Der negative Wider-23 darstellt. Es ist nicht nur notwendig, die Größe des Standsbereich A liegt bei geringen Emitterströmen verzusammengesetzten Stromvervielfachungsfaktors bei nie- hältnismäßig waagerecht, weil die kombinierte Eindrigen Strompegeln zu begrenzen, sondern auch bei hohen richtung bei niedrigen Strompegeln, wie oben beschrieben, Strompegeln, damit die kombinierte Einrichtung leicht 30 einen sehr geringen Stromvervielfachungsfaktor aufweist. in ihren Zustand mit niedrigem Strom zurückversetzt Die Wirkung des niedrigen Stromvervielfachungsfaktors werden kann. Der Regelwiderstand 20 bewirkt die Fest- bei geringen Strompegeln oder des horizontalen Teils der legung des Maximalwertes des zusammengesetzten Strom- Kennlinie besteht in einer Verminderung der Einschaltvervielf achungsf aktors bei hohen Strompegeln. Der Regel- oder Umschaltempfindlichkeit. Wie später beschrieben widerstand 20 legt den maximalen Stromvervielfachungs- 35 wird, kompensiert die Verwendung einer induktiven faktor fest, weil er eine Impedanz in den Emitterkreis des Impedanzanordnung 19' an Stelle des Regelwiderstands 19 Transistors 11 einführt, welche parallel zum Weg über den als Nebenschlußweg für die Kollektorströme der Tran-Regelwiderstand 19 liegt. Ein Teil der Kollektorströme sistoren 10 und 11 die geringe Verminderung der Umder Transistoren 10 und 11 wird daher bei hohen Strom- Schaltempfindlichkeit und liefert einen negativen Widerpegeln wie auch bei niedrigen Strompegeln über den 40 Standbereich, der durch die gestrichelte Kurve S und das Regelwiderstand 19 geführt. Auch mit dem Regelwider- untere Ende des Bereiches A dargestellt ist.
stand 20 ist der Prozentsatz der Kollektorströme, der Die in Fig. 2 gezeigte kombinierte Einrichtung gleicht über den Regelwiderstand 19 bei hohen Strompegeln der Einrichtung der Fig. 1, mit Ausnahme davon, daß geführt wird, kleiner als der Prozentsatz der über den der Regelwiderstand 19 durch eine veränderliche Schalt-Regelwiderstand 19 bei niedrigen Strompegeln geführt 45 anordnung 19' ersetzt ist. Die Basiselektrode 18 des wird, und zwar wegen der Änderung der Impedanz der Transistors 11 ist über die Spule 26 und den Regelwider-Emitterverbindung des Transistors 11. stand 27 mit der Klemme 23 verbunden, während die

Zusätzlich zur Festlegung des Maximums des zu- Spule 26 und der mit ihr in Reihe liegende Widerstand 27'

sammengesetzten Stromvervielfachungsfaktors bei hohen durch den Widerstand 28 überbrückt sind. Die Spule 26

Strompegeln unterstützt der Regelwiderstand 20 die 50 verbessert die Umschaltempfindlichkeit, indem sie den

Verringerung der Ableitströme. Die im Emitterkreis des zusammengesetzten Vervielfachungsfaktor während des

Transistors 11 hinzugefügte Impedanz bewirkt, daß ein Einschaltübergangsverhältnismäßighochmacht.Während

größerer Prozentsatz der Kollektroströme der Tran- des Übergangs stellt die Spule 26 eine hohe Impedanz

sistoren 10 und 11 durch den Regelwiderstand 19 geht. dar, so daß ein viel höherer Prozentsatz der Kollektor-

Bei verhältnismäßig hohen Temperaturen wird die durch 55 ströme der Transistoren 10 und 11 durch den Tran-

die Emitterverbindung des Transistors 11 dargestellte sistor 11 verstärkt wird und ein kleinerer Eingangsstrom

Impedanz verringert. Der Regelwiderstand 20 hat daher notwendig ist, um den Kreis umzuschalten. Wenn der

eine wichtige Funktion bei der Beibehaltung geringer Übergang beendet ist, stellt die Spule 26 wieder eine

Ableitströme bei verhältnismäßig hohen Umgebungs- niedrige Impedanz dar, so daß ein größerer Prozentsatz

temperaturen. 60 der Kollektorströme um den Transistor 11 herumgeführt

Der Gesamtleitungsverlust der kombinierten Ein- werden kann. Auf diese Weise bewirkt die Spule 26 richtung ist wegen der kleinen Ströme, die durch die hoch- während des Umschaltübergangs eine Erhöhung des ohmigen Basiskreise der Transistoren 10 und 11 gehen, zusammengesetzten α der Einrichtung und verkürzt dabei sehr klein. Wenn die Regelwiderstände 19 und 20 in die das Einschaltintervall. Es ist wichtig, daß der Stromkombinierte Einrichtung eingefügt werden, ist der Verlust 65 Vervielfachungsfaktor der kombinierten Einrichtung für die niedrigen Strompegel, für die hohen Strompegel während des Umschaltübergangs verhältnismäßig hoch und auch während der Übergänge geringer. Der Verlust ist, um das Intervall zum Umschalten der kombinierten ist geringer, weil ein Teil des Stroms, der normalerweise Einrichtung aus ihrem Gleichgewichtszustand mit niedridurch die Basis 15 oder die Basis 18 gehen würde, durch gem Strom zu verkürzen. Der Widerstand 28 hat den den Regelwiderstand 19 geführt wird. 70 doppelten Zweck, die Einschränkvorgänge in der Spule 26

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zu dämpfen und zu verhindern, daß der zusammen- ist. Die ' Emitterbelastungslinie ändert sich, wenn der gesetzte Stromvervielfachungsfaktor des Übergangs zu Kondensator36 aufgeladen und entladen wird, nicht aber hoch wird. Die letztgenannte Funktion·'schützt die die negativen"Widerstandskennlinie. Die in Fig. 2 darge-Schaltung davor, so empfindlich zu werden, daß sie durch stellte Schaltung arbeitet in genau der gleichen Weise induktive Einströmungen beeinflußt wird. Die Spüle 26 5 mit der kombinierten Einrichtung der Fig. 2 wie mit der beeinflußt den Stromvervielfachungsfaktor bei niedrigem kombinierten Einrichtung der Fig. 1, abgesehen von der Pegel während des Dauerzustands nicht, da sie nur Verbesserung der Einschaltempfindlichkeit. Die Impulswährend der Übergänge wirksam ist. dauer ist für beide kombinierte Einrichtungen die gleiche. Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung wird durch einen Die Impulsdauer wird daher im wesentlichen durch Eingangsimpuls umgeschaltet, der über die Eingangs- io Änderungen der Belastungslinie geregelt, während die klemme 30 und den Kopplungskondensator 31 an die negative Widerstandskennlinie im wesentlichen die Klemme 21 der kombinierten Einrichtung mit drei gleiche bleibt.

Klemmen geliefert wird. Die Klemme 21 ist mit einer Wenn die Impulsdauer durch die kombinierte Ein-Vorspannungsanordnung verbunden, welche bewirkt, daß richtung und nicht durch ein äußeres Schaltelement, z. B. der Emitter 13 normalerweise negativ gegenüber der 15 den Kondensator 36 geregelt wird, bleibt die Belastungs-Basis 15 bleibt. Der Varistor 33 stellt einen Weg mit kennlinie im wesentlichen die gleiche, während sich die niedriger Impedanz für den Emitterstrom dar und leitet negative WiderstandskeiHilinie ändert, um die Impulsnegative Eingangsimpulse zur Erde, während der Wider- dauer zu bestimmen.

stand 34 als Teil einer Vorspannungsanordnung für die Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung haben

kombinierte Einrichtung wirkt. Die Vorspannungsan- 20 die in Fig. 2 dargestellten Schaltelemente folgende

Ordnung enthält die Spannungsquelle 35 mit —16VoIt, Werte:

welche über den Widerstand 32, die Klemme 21 den Transistor 10 W.E. 1868 α = 0 99

Varistor 33, den Widerstand 34 und den Basiswiderstand Transistor 11 WE 1853' 099

35 mit der Erde verbunden, ist. Der Emitter 13 des Regelwiderstand 2Q '.','.'. eingesteht 'aufTs Ohm
Transistors 10 ist normalerweise in bezug auf die Basis 15 25 Widerstand 25 2700 Ohm

des Transistors 10 infolge der Vorspannungsanordnung _s ^₆₂₆ [[[[[[[[[ ₃₀₀ Mikrohenry

über den Vanstor 33 in Spernchtung vorgespannt. Regelwiderstand 27 .... eingestellt auf 60 Ohm

Vor dem Kippen der monostabilen Schaltung ist das Widerstand 28 500 Ohm

Ausgangspotential an der Klemme 39 gleich -16 Volt, Kondensator 31 0,01 Mikrofarad

und das Potential betragt annähernd -2.ΪVoIt. Die 30 _Widerstand 32 20,000 Ohm

Ausgangsklemme 39 ist mit der Klemme 23 der kombi- Widerstand 34 1000 Ohm

nierten Einrichtung verbunden die ferner mit der Batterie 35...'.".".'.'.! ü! -16VoIt

Spannungsquelle 38 mit -16VoIt über den Wider- Kondensator 36 0,10 Mikrofarad

stand 37 verbunden ist. Wenn die Schaltung kippt, Widerstand 37 2000 Ohm

nimmt das Emitterpotential auf die Vorspannung des 35 Batterie 38 16 Volt

Varistors 33 in Flußrichtung ab, so daß der Kondensator

36 aufgeladen werden kann. Der Kondensator 36 lädt Für die oben angegebenen Schaltelemente hat die sich über den Varistor 33 die kombinierte Einrichtung kombinierte Einrichtung etwa den Stromvervielfachungsund den Widerstand 37 auf die Spannungsquelle 38 auf. faktor 1,03 im Zustand mit niedrigem Strom, 3 im ZuWenn die Schaltung gekippt ist, nimmt die Belastungs- 40 stand mit hohem Strom und 10 im Übergangszustand der linie die Lage der gestrichelten Linie B in Fig. 5 an. Die Schaltung. Wenn die Regelwiderstände 19 und 20 wie Linie B Hegt im wesentlichen waagerecht, weil der oben angegeben eingestellt sind, beträgt der Verlust in Varistor 33 und der Kondensator anfangs eine Impedanz den Transistoren 10 und 11 etwa ein Viertel des Verlustes von nahezu Null für den Emitterstrom darstellen. Wenn in diesen Transistoren, wenn die Regelwiderstände 19 der Kondensator 36 sich auflädt, nimmt der Strom über 45 und 20 nicht in der Schaltung enthalten sind. Mit anderen den Emitter 13 exponentiell mit der Zeit ab, bis ein aus- Worten, die Regelwiderstände 19 und 20 bewirken eine reichender Emitterstrom geliefert ist, um die kombinierte wesentliche Verringerung des Verlustes in den Tran-Einrichtung im Zustand mit hohem Strom zu halten. Wie sistoren 10 und 11.

in Fig. 5 dargestellt ist, verschiebt sich die Belastungslinie In den Fig. 3 und 4 kann die MonoStabilität erreicht von der gestrichelten Linie B zur Linie /, wenn sich der 50 werden, indem ein Übergangselement in der kombinierten Kondensator auflädt. Insbesondere bewegt sich die Einrichtung für zwei Zwecke benutzt wird, nämlich um Belastungslinie nach unten, die durch die Linien C, G einen hohen Wert für das zusammengesetzte α nach und / dargestellt ist. Wenn die Belastungslinie die Linie I Eintreffen eines Eingangsimpulses zu erhalten und um erreicht, nimmt der Strom schnell ab, und das Potential zu bewirken, daß der zusammengesetzte Stromvervielnimmt zu, bis der Punkt G erreicht ist. Das Potential am 55 fachungsfaktor α mit der Zeit während der nachfolgenden Kondensator 36 nimmt auf —2,5 Volt zu, und zwar auf Übergänge abfällt. W^rie nachfolgend beschrieben wird, die durch die oben beschriebene Vorspannungsanordnung erreicht man die Monostabilität, indem man ein Überbestimmte Spannung. Auf diese Weise wird der Strom in gangselement in der kombinierten Einrichtung (inneres der kombinierten Einrichtung schnell gesperrt, und der Element) und nicht außerhalb der Einrichtung (äußeres Kondensator 36 entlädt sich, bis das Emitterpotential 60 Element) benutzt, wobei Änderungen der negativen seinen ursprünglichen Zustand annimmt, der dem Widerstandskennlinie und nicht der Emitterbelastungs-PunktG in Fig. 5 entspricht. Die Impulsdauer ist im linie entstehen. In der kombinierten Einrichtung der wesentlichen durch den Kondensator 36 und durch die Fig. 3 ist das Übergangselement ein Kondensator 40 und Belastung, die mit der Ausgangsklemme 39 verbunden in der kombinierten Einrichtung der Fig. 4 eine Spule 41. ist, bestimmt, wobei die Impulsdauer mit zunehmender 65 Beide Einrichtungen können als negatives Widerstands-Belastung abnimmt. element in der monostabilen Schaltung der Fig. 3 ver-Abgesehen von der Wirkung der Spule 26 in bezug auf wendet werden. Mit" jeder der beiden kombinierten Eindie Verkürzung des Einschaltintervalls ist die Impuls- richtungen wird die monostabile Schaltung nach Eindauer durch Änderungen im Emitterkreis bestimmt, der treffen eines Eingangsimpulses umgeschaltet oder gekippt von außen an die kombinierte Einrichtung angeschlossen 70 und kehrt nachfolgend in ihren Gleichgewichtszustand

ι υ» ο u^ / 9 10

zurück, wenn der zusammengesetzte Stromverviel- werden verhältnismäßig schnelle Anstiegszeiten in der fachungsfaktor α der kombinierten Einrichtung auf einen Größenordnung von 0,6 Mikrosekunden erzielt, und zwar Wert abgenommen hat, der ausreicht, um die Tran- wegen des sehr hohen zusammengesetzten α zu Beginn sistorsättigung aufrechtzuerhalten. Ein äußeres Über- des Übergangs.

gangselement, wie der Kondensator 36 in Fig. 2, ist nicht 5 Der Widerstand 43 ist in bezug auf die Übergangserforderlich, da die kombinierte Einrichtung selbst die impedanz des Kondensators 40 groß, um zu Beginn ein Bestimmung der Impulsdauer der monostabilen Schaltung hohes zusammengesetztes α sicherzustellen. Bei maxiübernimmt, malem α wird die negative Widerstandskennlinie durch

In Fig. 3 enthält die kombinierte Einrichtung den die ausgezogene Kurve M dargestellt. Die Transistor-Kondensator 40 und einen Widerstand 42, der zwischen i» Sättigung bleibt so lange erhalten, wie das zusammendem Emitter 16 des Transistors 11 und die Klemme 23 gesetzte α groß genug ist, um eine genügende positive geschaltet ist. Die kombinierte Einrichtung enthält Rückkopplung aufrechtzuerhalten. Wenn sich jedoch die ferner einen Widerstand 43, der zwischen der Basis- Impedanzen in der kombinierten Einrichtung ändern und elektrode 18 und der Klemme 23 liegt. Die Widerstände das zusammengesetzte α abfällt, bricht die negative 43 und 42 regeln das zusammengesetzte α im wesentlichen 15 Widerstandskennlinie von der Kurve M zur gestrichelten in der gleichen Weise, wie es die Regelwiderstände 19 Kurve N zusammen, die im Punkt K asymptotisch zur und 20 bei der oben beschriebenen kombinierten Ein- Belastungslinie L verläuft. In Punkt K wird das zurichtung der Fig. 1 tun. Wie nachfolgend beschrieben sammengesetzte α zu klein, um eine genügende positive wird, ist der Widerstand 42 viel größer als der Widerstand Rückkopplung für die Transistorsättigung aufrechtzu-43, um die Monostabilität sicherzustellen, wenn ein sehr zo erhalten. Wenn dieser Zustand eintritt, wird die kombigeringer Dauerstromvervielfachungsfaktor vorhanden ist. nierte Einrichtung abgeschaltet, und die Schaltung kehrt

Der Eingangsimpuls geht über die Klemme 44 und den in ihren Gleichgewichtszustand zurück.
Kupplungskondensator 45 zur Klemme 21 der kombi- Während des Einzustandes sind beide Transistoren 10

nierten Einrichtung. Die Klemme 21 ist über den Varistor und 11 gesättigt, und der Ausgang liegt sehr nahe beim 46 und den Widerstand 47 mit Erde verbunden. Die 25 Erdpotential. Die Amplitude des Ausgangsimpulses ist Klemme 22 der kombinierten Einrichtung ist mit dem nahezu gleich der maximal verfügbaren Spannungs-Verbindungspunkt der Widerstände 48 und 49 verbunden, schwingung, und die Dauer des Ausgangsimpulses ist die in Serie zwischen einer Spannungsquelle 50 mit durch den Kondensator 40 bestimmt. Es bleibt ein —6 Volt und der Erde liegen. Wenn an der Basis- konstanter Belastungsstrom erhalten, da die Beendigung elektrode 15 ein positives Potential liegt, ist die Emitter- 30 des Ausgangsimpulses durch die Abnahme des zusammenbasisverbindung des Transistors 10 normalerweise in gesetzten α und nicht durch die Abnahme des Emitter-Sperrichtung vorgespannt, und die kombinierte Ein- stroms bewirkt wird. So lange das zusammengesetzte a richtung befindet sich im Zustand mit geringem Strom. groß genug ist, um die Sättigung des Transistors aufrecht-Die Klemme 23 der kombinierten Einrichtung ist mit der zuerhalten, bleibt der Belastungsstrom im wesentlichen Ausgangsklemme 51 und über den Widerstand 52 mit der 35 konstant. Der Ausgangsimpuls hat daher ein nahezu Spannungsquelle 53 mit —16 Volt verbunden. gerades Dach und weist rechteckige Form auf.

Während des Dauerzustands ist das zusammengesetzte . Die in Fig. 4 dargestellte kombinierte Einrichtung hat α der kombinierten Einrichtung der Fig. 3 annähernd die gleiche monostabile Arbeitsweise, weil sich das zugleich dem α des Transistors 10, und derGesamtableitstrom sammengesetzte α in gleicher Weise mit der Zeit ändert, der kombinierten Einrichtung ist sehr klein. 40 Die in Fig. 7 gezeigte Kurve veranschaulicht die Arbeits-

Der Kondensator 40 befindet sich normalerweise im weise der monostabilen Schaltung mit der induktiven entladenen Zustand, so daß die Übergangsimpedanz der kombinierten Einrichtung (Fig. 4) wie auch mit der mit dem Emitter 16 verbundenen Schaltanordnung kapazitiven kombinierten Einrichtung (Fig. 3).
anfangs verhältnismäßig gering ist, infolgedessen wird das Die induktive kombinierte Einrichtung enthält die

zusammengesetzte α groß, wenn ein Eingangsimpuls über 4-5 Spule 41 und einen Widerstand 54, welche zwischen die die Klemme 44 eintrifft. Danach wird der Kondensator 40 Basiselektrode 18 und die Klemme 23 geschaltet sind, durch den Emitterstrom im Transistor 11 geladen, so daß Die Emitterelektrode 16 ist über einen Widerstand 55 die effektive Impedanz der mit dem Emitter 16 ver- mit der Klemme 23 verbunden. Die Widerstände 54 und bundenen Schaltanordnung anwächst. Wenn aber die 55 sowie die Widerstände 43 und 42 in Fig. 3 können Impedanz der mit dem Emitter 16 verbundenen Schalt- 50 einstellbar ausgeführt werden, wie es die Regelwideranordnung größer wird, nimmt das zusammengesetzte α stände 19 und 20 in Fig. 1 waren. In Reihe mit der ab. Auf diese Weise nimmt das zusammengesetzte α der Spule 41 liegt kein Widerstand, um ein minimales zukombinierten Einrichtung mit der Zeit ab, nachdem ein sammengesetztes α während des Ruhezustands zu Eingangsimpuls über die Klemme 44 eingetroffen ist. erhalten. Fast der gesamte Kollektorstrom der Tran-Wenn die monostabile Schaltung in ihren Ruhestand 55 sistoren 10 und 11 ist über die Spule 41 geführt, so daß zurückkehrt, entlädt sich der Kondensator 40 über den das zusammengesetzte α im wesentlichen gleich dem a Widerstand 42, durch den zusammen mit dem Konden- des Transistors 10 ist.

sator 40 die Widerherstellungszeit bestimmt ist. Die Fig. 7 Nach Eintreffen eines Eingangsimpulses stellt die

veranschaulicht die Änderungen des zusammengesetzten Spule 41 eine sehr hohe Impedanz dar, so daß das zua, wenn ein Eingangsimpuls über die Klemme 21 eintrifft. 60 sammengesetzte cc einen in Fig. 7 dargestellten Maximal-Der Eingangsimpuls kommt zur Zeit t_x an der kombi- wert erreicht. Danach nimmt die Übergangsimpedanz, nierten Einrichtung an. die durch die Spule 41 dargestellt wird, exponentiell ab,

Die Fig. 7 und 6 veranschaulichen die Änderungen der so daß das zusammengesetzte α auf einen Wert zurücknegativen Widerstandskennlinie der kombinierten Ein- geht, der nicht ausreicht, um die Transistorsättigung richtung, wobei die Emitterbelastungslinie L sich während 55 aufrechtzuerhalten. Das zusammengesetzte α nimmt der Tätigkeit der Schaltung nicht ändert. Wenn ein Ein- danach infolge der dämpfenden Wirkung des Widerstands gangsimpuls an die monostabile Schaltung geliefert wird, 54 weiter ab, bis das zusammengesetzte α des Dauerändert sich das zusammengesetzte α der kombinierten zustands wieder erreicht ist. Die negative Widerstands-Einrichtung von einem Normalwert zu einem Maximal- kennlinie bricht daher in genau der gleichen Weise wert, um die monostabile Schaltung einzuschalten. Es 70 zusammen, wie oben für die Kennlinie der kapazitiven

Claims (3)

11 12 kombinierten Einrichtung beschrieben und in Fig. 6 stand enthält, der einen Teil des Kollektorstroms des dargestellt wurde. ersten Transistors am Emitter des zweiten Tran- Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung hatten die in sistors vorbeileitet und den Leckstrom durch den den Fig. 3 und 4 dargestellten Schaltelemente folgende zweiten Transistor regelt. Werte: 5 4. Einrichtung nach einem der vorangegangenen Transistor 10 WE 1868 α = 0 99 Ansprüche mit einem »Ein«- und einem »Aus«-Zustand, Transistor 11 WE 1853* α = 099 dadurch gekennzeichnet, daß die erste Impedanz eine Kondensator 45'!'.'.'.'.'.'. 0,01 Mikrofarad ' Induktivität enthält, die dafür sorgt, daß während des Widerstand 47 5000 Ohm Einschaltintervalls der Stromvervtelfachungsfaktor Widerstand48'.'.'.'.'.'.'.'.'. 6200 0hm 10 größer ist als während des »Ein«- oder »Aus«-Zu- Widerstand49 6200 0hm Standes. Batterie 50 +6 Volt ^- Einrichtung nach einem der vorangegangenen Widerstand 43 200 Ohm Ansprüche mit einem »Ein«- und einem »Aus«-Zustand, Widerstand 42 2000 Ohm dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Impedanz eine Kondensator 40 ....... 0,1 Mikrofarad *5 Kapazität enthält, die dafür sorgt, daß während des Widerstand 52 2000 Ohm Einschaltintervalls der Stromvervielfachungsfaktor Batterie 53 16 Volt größer ist als während des »Ein«- oder »Aus«-Zu- Spule4l 5 Millihenry Standes. Widerstand 54 1000 Ohm 6· Einrichtung nach einem der vorangegangenen Widerstand 55 20 Ohm ao Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom- Vervielfachungsfaktor der Einrichtung durch die Für die vorstehend aufgeführten Schaltelemente beträgt Impedanzen so geregelt wird, daß er praktisch gleich- die Eingangsempfindlichkeit etwa 3,5VoIt bei 25° C, zeitig mit dem Anlegen eines Impulses an den ersten während die Dauer des Ausgangsimpulses 25 Mikro- Anschluß auf einen vorgegebenen Wert anwächst und Sekunden bei einer äußeren Belastung von 500 Ohm- 05 anschließend in vorgegebener Zeit exponentiell auf beträgt. einen Ruhewert abfällt. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn- auf die obigen Schaltelemente oder die besondere Schalt- zeichnet, daß die erste Impedanz induktiv ist und die anordnung beschränkt. Zum Beispiel kann die kapazitive Impedanz eine kapazitive Schaltung enthält, die an und die induktive kombinierte Einrichtung auch in einer 30 einen der Transistoren angeschlossen ist. monostabilen Schaltung der in Fig. 2 gezeigten Art 8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch benutzt werden. Bei einer kapazitiven oder induktiven gekennzeichnet, daß die zweite Impedanz einen über kombinierten Einrichtung in der Schaltung der Fig. 2 einen Kondensator geshunteten Widerstand enthält, ändern sich sowohl die Belastungslinie als auch die 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, Kennlinie, und die Impulsdauer wird sowohl durch das 35 dadurch gekennzeichnet, daß die erste Impedanz einen äußere Element (Kondensator 36) als auch durch das über eine Induktivität geshunteten Widerstand innere Element (Kondensator 40 oder Spule 41) geregelt. enthält. Ferner kann die kapazitive kombinierte Einrichtung so 10. Monostabile Kippschaltung unter Verwendung abgeändert werden, daß sie eine Spule enthält, die mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, der Basiselektrode des Transistors 11 verbunden ist. Die 40 dadurch gekennzeichnet, daß mit der Basis des ersten abgeänderte Einrichtung enthält dann sowohl ein Transistors ein Rückkopplungswiderstand verbunden kapazitives als auch ein induktives inneres Element. ist, eine Vorspannungseinrichtung zwischen der Basis .p und dem Emitter des ersten Transistors liegt, eine .Patentansprüche: zweite Vorspannungseinrichtung über die erste Impe-

1. Schalteinrichtung mit einem Dreiklemmenkreis, 45 danz mit der Basis des zweiten Transistors verbunden die zwei Verbindungstransistoren entgegengesetzten ist, an den Emitter des ersten Transistors eine Leitfähigkeitstyps enthält, deren Basis jeweils mit Eingangsklemme angeschlossen ist und an einen der dem Kollektor des anderen Transistors verbunden ist, ersten und zweiten Impedanz gemeinsamen Punkt und die einen ersten Anschluß an den Emitter des eine Ausgangsklemme angeschlossen ist.

ersten Transistors und einen zweiten Anschluß an die 50 11. Monostabile Kippschaltung nach Anspruch 10,

Basis des ersten Transistors aufweist, dadurch ge- dadurch gekennzeichnet, daß an den Emitter des

kennzeichnet, daß eine erste an die Basis des zweiten ersten oder zweiten Transistors ein Kondensator ange-

Transistors angeschlossene Impedanz den Strom- schlossen ist.

Vervielfachungsfaktor der Einrichtung bei niedrigem 12. Monostabile Kippschaltung nach Anspruch 10

Leitfähigkeitszustand regelt und eine zweite Impedanz, 55 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden

die an den Emitter des zweiten Transistors ange- Vorspannungseinrichtungen so eingestellt sind, daß

schlossen ist, den Stromvervielfachungsfaktor der sie die Einrichtung normalerweise im Leitungszustand

Einrichtung bei hohem Leitfähigkeitszustand regelt. - niedrigen Stromes halten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- —■

zeichnet, daß die beiden Impedanzen einstellbar sind. 60 In Betracht gezogene Druckschriften:

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Deutsche Patentschrift Nr. 919 125;
gekennzeichnet, daß die erste Impedanz einen Wider- USA.-Patentschrift Nr. 2 655 609.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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