DE1099581B - Schaltungsanordnung zur Verringerung des Temperatureinflusses auf die Kippzeit von monostabilen Kippschaltungen - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Verringerung des Temperatureinflusses auf die Kippzeit von monostabilen Kippschaltungen Es ist bekannt, monostabile Kippschaltungen unter Verwendung von zwei Transistoren und einem Zeitkreis aufzubauen. Der Zeitkreis liegt hierbei in der Rückkopplungsleitung der beiden Transistoren. Dieser Zeitkreis besteht in fast allen Fällen aus einem RC-Glied, wobei für die Kippdauer der gesamten monostabilen Kippschaltung die Umladezeit des Kondensators bestimmend ,ist.
• Es ist bekannt, daß gerade Transistoren besonders temperaturabhängig arbeiten. So sinkt beispielsweise der Ruhestrom bei höheren Temperaturen nicht so weit ab wie bei normalen Raumtemperaturen. Hierdurch entsteht eine temperaturabhängige Spannungsverteilung an den Transistoren, die sich ungünstig auf die Konstanz der Kippzeit auswirkt.
• In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine monostabile Kippschaltung in bekanntem Aufbau wiedergegeben. Die Kippschaltung besteht im wesentlichen aus den Transistoren T 1 und T2, dem Kondensator C und dem Widerstand R. Der Kondensator C und der Widerstand R bilden hierbei das Zeitglied. Im stabilen Zustand lädt sich bei .dieser Verteilung der Kondensator T2 auf. Durch Anlegen einer Steuerspannung an der Klemme -Us gelangt die Kippschaltung in den instabilen Zustand. Hierdurch wird über den Kondensator C durch den an dem Kollektor des Transistor T1 auftretenden Spannungssprung der Transistor T2 vorübergehend gesperrt. Die Kippschaltung kippt wieder in den stabilen Zustand zurück, wenn der Strom durch Aden Widerstand R den Kondensator C so weit entladen hat, daß der Transistor T2 wieder leitend wird. Bei Temperaturschwankungen entstehen folgende die Kippzeit störend beeinflussende Erscheinungen 1. Der mit der Temperatur ansteigende Sperrstrom durch den Transistor T 1 verkleinert den durch das Einschalten von T 1 über die Klemme - Us entstehenden Spannungssprung d U an dem Kollektor dieses Transistors.
• 2. Der ebenfalls mit der Temperatur anwachsende Sperrstrom des Transistors T2 vergrößert zusätzlich den Ladestrom für den Kondensator C.
• Die beiden Erscheinungen verkürzen die Dauer des instabilen Zustandes, id. h., die Kippzeit der monostabilen Kippschaltung wird bei höheren Temperaturen immer kürzer.
• Es ist bereits bekannt, .diese Temperatureinflüsse durch Kompensation der sich durch die Transistoren verändernden Sperrströme zu beseitigen. Hierzu wird in die Zuleitungen zu den Transistoren bzw. parallel zu den Transistoren ein temperaturabhängiger Widerstand mit im wesentlichen negativem TemperaturkoetEzienten eingeschaltet, der beispielsweise die Ruhestromänderung des Transistors T 1 gemäß Fig. 1 entsprechend ausgleicht, so,daß ,der Spannungssprung am Kollektor dieses Transistors bei verschiedenen Temperaturen im wesentlichen gleich ist.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich außer den Konstanten der Transistoren auch noch die Temperaturgänge der einzelnen Schaltelemente wesentlich bemerkbar machen. Bei derartigen Schaltungen werden nämlich allgemein Kohleschichtwiderstän:de verwendet, deren nicht unwesentlicher Temperaturgang mit seinem im wesentlichen negativen Temperaturkoeffizienten sich störend bemerkbar macht. Hierdurch wird eine weitere Verkürzung der Umladezeit des Kondensators C (Fig. 1) hervorgerufen. Inder Fig. 2 :der Zeichnung sind einige Kurven dargestellt, die jeweils den Verlauf der Basisspannung am Transistor T2 zeigen. Die Kippzeit der monostabilen Kippschaltung beträgt jeweils von to bis zum Schnittpunkt der entsprechenden Spannungskurve mit dem Wert U*=0.
• Die Kurve a zeigt beispielsweise den Spannungsverlauf bei normaler Temperatur. Die Kippzeit beträgt in diesem Fall ti-to. Bei erhöhter Temperatur stellt sich bei der bekannten Schaltungsanordnung die Spannung nach der Kurve b ein. Wie aus dieser Kurve zu ersehen ist, ist mit Rücksicht auf den kleineren Spannungssprung d U und das durch die raschere Umladung bedingte steilere Ansteigen der Kurve eine wesentliche Verkürzung der Umladezeit zu erreichen. Durch einen temperaturabhängigen Widerstand im Kreis des Transistors T 1 könnte zwar der Ausgangspunkt -der Kurve b nach unten verschoben, .d. h. mit dem Ausgangspunkt .der Kurve a zusammengelegt werden, doch wird hierdurch nicht der steilere Anstieg der Kurve b selbstausgeglichen. Eine Vergrößerung des d U führt also nur zu einem teilweisen Erfolg.
• Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wenden die Temperatureinflüsse - auf die Kippschaltung dadurch verringert bzw. ausgeglichen, @daß in den Umladekreis des Kondensators innerhalb des Zeitgliedes ein temperaturabhängiger Widerstand so eingeführt wird, daß die Umladezeit des Kondensators bei höheren Temperaturen entsprechend verlängert wind.
• Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird also der Zeitkreis mit Hilfe eines temperaturabhängigen Widerstandes so abgestimmt, @daß eine Kurve c, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, erreicht wird. Wie aus dieser Kurve c zu ersehen ist, wird zwar der Ausgangspunkt d U beibehalten, ,da ja der Kreis, dem der Transistor T 1 angeordnet ist, nicht kompensiert wird, .doch wird der Anstieg der Kurve c so verlangsamt, -daß auch diese Kurve ,erst im Punkt t1 den Wert U* erreicht.
• Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Schaltungsanordnung ist in .der Fig. 3 der Zeichnung dargestellt.
• Die wiedergegebene Kippschaltung besteht ebenfalls aus zwei Transistoren T 1 und T2, die über den Kondensator C miteinander gekoppelt sind. Der für ,die Umladung charakteristische Widerstand R liegt aber nicht unmittelbar an der Spannungsquelle, sondern diesem Widerstand ist noch ein weiterer Widerstand Rt vorgeschaltet. Der Spannungsabfall an diesem Widerstand Rt wind mit Hilfe des Widerstandes Th spannungsabhängig gemacht. Der Widerstand Th ist stark temperaturabhängig, und zwar besitzt er einen negativen Temperaturkoeffizienten. Bei .höherer Temperatur wird also der Strom durch den Widerstand Rt größer, d. h., an ihm fällt eine größere Spannung .ab. Dadurch wird, wie auch Fig. 2 zeigt, die Anlaufspannung entsprechend niedriger und der Anstieg der Kurve c entsprechend flacher.
• Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Wie :die Darstellung nach Fig. 3 insbesondere in Verbindung mit F.ig. 2 zeigt, kommt es lediglich darauf an, die Spannung an dem Umladewiderstand entsprechend abzusenken. Zu diesem Zweck muß in jedem Fall ein Spannungsteiler vorgesehen werden, an dessen Abgriff der zeitbestimmende Widerstand R angeschlossen ist. Der Anschlußpunkt muß temperaturabhängig sein, d. h., einer .der Widerstände des Spannungsteilers muß eine entsprechende Temperaturcharakteristik haben. Dies ist, wie ohne weiteres zu ersehen ist, auch dadurch möglieh, ,daß ,der Widerstand Rt mit einem stark positiven Temperaturkoeffizienten verwendet wird, während in diesem Fall der Widerstand Th entfallen könnte. Diese Lösung ist jedoch nicht realisierbar, weil Widerstände mit ausreichend positivem Temperaturgang fehlen.
• Widerstände mit negativen Temperaturkoeffizienten, wie sie beispielsweise unter dem Namen »Thernewid« bekanntgeworden sind, sind für die im Ausführungsbeispiel erläuterte Schaltungsanordnung besonders einfach und vorteilhaft zu verwenden.
• Die Anordnung nach der Erfindung kann selbstverständlich mit einer Kompensation der Spannung AU, d. h. mit einer Temperaturkompensation des Transistors T1 gekoppelt werden. In diesem Fall muß der Umladekreis des Kondensators C nicht so stark beeinflußt werden. Da aber auch in diesem Fall keine bessere Temperaturkonstanz erzielt werden kann, erscheint diese Maßnahme zu aufwendig.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung zur Verringerung des Temperatureinflusses auf die Kippzeit von aus zwei Transistoren, einem Zeitkreis und Widerständen, z. B. Kohlenschichtwiderständen aufgebauten monostabilen Kippschaltungen mit Hilfe eines temperaturabhängigen Widerstandes, dadurch gekennzeichnet"daß der temperaturabhängige Widerstand (Th) in den Umladekreis des Kondensators innerhalb des Zeitgliedes so eingeführt ist, @daß die Umladezeit des Kondensators bei höheren Temperaturen entsprechend verlängert wird.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Widerstand innerhalb eines Spannungsteilers (Rt, Th) so angeordnet ist, d.aß bei höheren Temperaturen an einem (dem Zeitkreis vorgeschalteten Widerstand (Rt) eine höhere Spannung abfällt.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als temperaturabhängiger Widerstand ein unter dem Warenzeichen »Thernewid« bekanntgewordener Widerstand vorgesehen ist.