DE1100695B

DE1100695B - Bistable multivibrator with a defined switching status when the operating voltage is switched on

Info

Publication number: DE1100695B
Application number: DET17340A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Norbert Kleber
Original assignee: Telefonbau und Normalzeit GmbH
Current assignee: Tenovis GmbH and Co KG
Priority date: 1959-10-16
Filing date: 1959-10-16
Publication date: 1961-03-02

Description

Bistabiler Multivibrator mit definiertem Schaltzustand bei Einschalten der Betriebsspannung Bistabile Multivibratoren, die beispielsweise als Untersetzerstufen in Zählketten arbeiten, dürfen nur eine geringe Unsymmetrie besitzen. Es ist deshalb beim Einschalten des bistabilen Multivibrators unbestimmt, welcher von den beiden möglichen stabilen Zuständen sich einstellt. Für manche Anwendungsfälle bistabiler Multivibratoren ist jedoch ein bestimmter Anfangszustand nach dem Einschalten der Betriebsspannung erforderlich. Um diesen definierten Anfangszustand herbeizuführen, ist es bereits bekannt, die bistabilen Multivbratoren nach erfolgter Einschalteng der Betriebsspannung durch einen Impuls in die jeweils gewünschte Anfangslage zu bringen. Soll der für die Einstellung eines zusätzlichen Impulses erforderliche und in manchen Fällen beträchtliche Aufwand vermieden werden, dann läßt sich ein bestimmter Anfangszustand dadurch erreichen, daß man dem bistabilen Multivibrator eine starke Unsymmetrie gibt, was allerdings der an Untersetzerstufen gestellten Forderung widerspricht.Bistable multivibrator with a defined switching status when switched on the operating voltage are bistable multivibrators, for example as reduction stages working in counting chains may only have a slight asymmetry. It is therefore when the bistable multivibrator is switched on, it is not determined which of the two possible stable states are established. More bistable for some applications However, multivibrators are a certain initial state after switching on the Operating voltage required. To bring about this defined initial state, it is already known that the bistable multivbrators after switching on the operating voltage by a pulse in the respectively desired starting position bring. Should be the one required for setting an additional pulse and in some cases considerable effort can be avoided, then one lets one A certain initial state can be achieved by using the bistable multivibrator there is a strong asymmetry, which, however, is the case with the reduction stages Demand contradicts.

Es ist auch bereits bekannt, einen fest definierten Anfangszustand eines bistabilen Multivibrators dadurch herbeizuführen, daß man in den Kollektorkreis eines Transistors eines solchen Multivibrators eine Drossel schaltet, die den Spannungsanstieg am Kollektor dieses Transistors verlangsamt. Dadurch wird der andere Transistor schneller stromführend und stellt den jeweils gewünschten Anfangszustand ein.It is also already known to have a firmly defined initial state to bring about a bistable multivibrator that one in the collector circuit of a transistor of such a multivibrator switches a choke that increases the voltage slowed down at the collector of this transistor. This becomes the other transistor energizes faster and sets the desired initial state.

Der Nachteil dieser Anordnung liegt darin, daß sich bei höheren Umschaltefrequenzen die eingefügte Drossel störend auf die Funktion des bistabilen Multivibrators auswirkt. Außerdem dienen bistabile Multivibratoren sehr oft zur direkten Betätigung logischer Verknüpfungsschaltungen, und in solchen Fällen bilden die Kollektorwiderstände derartiger Multivibratoren den Belastungswiderstand oder einen niederohmigen Nebenschluß für die logischenVerknüpfungsschaltung en. Der Belastungswiderstand einer solchen Schaltung darf aber bei einem Impulsbetrieb keine induktive Komponente besitzen.The disadvantage of this arrangement is that at higher switching frequencies the inserted throttle has a disruptive effect on the function of the bistable multivibrator. In addition, bistable multivibrators are very often used for direct actuation in a more logical manner Logic circuits, and in such cases the collector resistances form such Multivibrators the load resistance or a low-resistance shunt for the logical connection circuits. The load resistance of such a circuit but may not have an inductive component in pulse operation.

Um diesen Nachteil bekannter Anordnungen mit Festlegung eines definierten Anfangszustandes auszuschalten, schlägt die Erfindung vor, daß der Basisanschluß des bei der Inbetriebnahme stromführend gewünschten Transistors über ein derart bemessenes RC-Glied mit dem dem Kollektor dieses Transistors abgewandten Ende des Kollektorwi:derstandes verbunden ist, daß bei einsetzender Betriebsspannung infolge der bei .der erstmaligen Aufladung des Kondensators dieses Gliedes erzeugten Unsymmetrie sich :der gewünschte Anfangsschaltzustand einstellt, während bei den folgenden, .durch Steuerimpulse an den Steuerelektroden der Transistoren hervorgerufenen Umschaltun,-en zwischen den beiden möglichen stabilen Zuständen nur .eine kleine, nicht störende Unsymmetrie vorhanden ist.To this disadvantage of known arrangements with definition of a defined To turn off the initial state, the invention proposes that the base connection of the transistor that is desired to be energized during commissioning via such a sized RC element with the end of the remote from the collector of this transistor Kollektorwi: is connected that when the operating voltage begins as a result the asymmetry generated during the first charging of the capacitor of this element itself: the desired initial switching state is set, while the following, . Switching caused by control pulses at the control electrodes of the transistors between the two possible stable states only a small, non-disruptive one There is imbalance.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.

Fig. 1 zeigt die Schaltung eines bistabilen Multivibrators mit definiertem Einschaltezustand und Fig.2 ein Diagramm des Spannungsverlaufes am Widerstand R :der Fig. 1 in Abhängigkeit vom Wechsel des Schaltzustandes des bistabilen Multivibrators.Fig. 1 shows the circuit of a bistable multivibrator with a defined Switch-on state and FIG. 2 shows a diagram of the voltage curve across the resistor R. : of Fig. 1 as a function of the change in the switching state of the bistable multivibrator.

Der in Fig.1 dargestellte bistabile Multivibrator ist in bekannter Weise ausgebildet und besitzt zwei Transistoren T1 und T2. Die Basis jedes dieser Transistoren ist über ein RC-Glied mit dem Kollektor des anderen Transistors gekoppelt. Die Zuführung der Umsteuerimpulse erfolgt über de Klemmen A oder B. An die Basis des Transistors T2 sowie an das dem Kollektor .des Transistors T2 abgekehrte Ende des Kollektorwiderstandes RC2 ist eine aus einem Widerstand R und einem Kondensator C bestehende Reihenschaltung angeschaltet. Würde diese Reihenschaltung weggelassen werden, so wäre der dargestellte bistabile Multivi;brator vollkommen symmetrisch aufgebaut und bei der Anschaltung der Betriebsspannung U0 würde einer der Transistoren T 1 oder T 2 in seiner Emitter-Kollektor-Strecke gesperrt wenden, während der andere Transistor in seiner Emitter-Kollektor-Strecke leitend wird. Welcher der beiden Transistoren T1 oder T2 gesperrt und welcher leitend wird, hängt bei völlig symmetrischer Ausgestaltung der Schaltung des bistabilen Multivibrators lediglich von der durch die Schaltmittel selbst in die Schaltung hineingetragenen Unsymmetrie ab.The bistable multivibrator shown in Figure 1 is designed in a known manner and has two transistors T1 and T2. The base of each of these transistors is coupled to the collector of the other transistor via an RC element. The reversal pulses are supplied via terminals A or B. A series circuit consisting of a resistor R and a capacitor C is connected to the base of the transistor T2 and to the end of the collector resistor RC2 facing away from the collector of the transistor T2. If this series connection were omitted, the illustrated bistable multivibrator would have a completely symmetrical structure and when the operating voltage U0 was switched on, one of the transistors T 1 or T 2 would be blocked in its emitter-collector path, while the other transistor would be blocked in its emitter Collector route becomes conductive. With a completely symmetrical configuration of the circuit of the bistable multivibrator, which of the two transistors T1 or T2 is blocked and which becomes conductive depends only on the asymmetry introduced into the circuit by the switching means itself.

WirdbeiderAnordnung nach Fig.1 dieBetriebsspannung U0 eingeschaltet, so lädt sich zunächst der Kondensator C auf. Dieser Kondensator C ist 'im Ruhezustand vollkommen entladen, da in seinem Entladestromkreis die in der Schaltung befindlichen Spannungsteiler, Anzeigelampen und ähnliche Schaltglieder liegen, die in Fig. 1 mit Rp angedeutet sind. Am Widerstand R liegt deshalb beim Einschalten der Betriebsspannung U0 die Spannung U0-U 1 an, d. h. beinahe die volle Betriebsspannung. Es fließt deshalb ein entsprechend hoher Strom zum Basisanschlußpunkt des Transistors T2. Dadurch wird die Basisspannung am Transistor T2 so weit verschoben, daß nur noch der Transistor T 2, aber nicht der Transistor T 1 stromführend werden kann. Nach einer durch die Werte R und C sowie die sonstigen Widerstände der Schaltung abhängigen Zeitspanne ist die Spannung am Widerstand R auf den Wert Null abgesunken, während der Kondensator C auf die Spannung U 0- U 1 aufgeladen ist. Wird in diesem Zustand der bistabile Multivibrator durch Zuführung eines Umschaltimpulses an einer der Klemmen A oder B umgeschaltet, um den Transistor T 2 zu sperren und den Transistor T 1 zu öffnen, so ist am Widerstand R nur noch die verhältnismäßig kleine Spannung U2-U3 wirksam. Hierbei bedeutet U2 die Busisspannung am Transistor T 2, wenn der Transistor T 2 leitend ist, während mit U 3 die Basisspannung des Transistors T 2 bezeichnet ist, wenn sich dieser Transistor im gesperrten Zustand befindet und das RC-Glied weggelassen ist: Der durch die am Widerstand R wirkende Spannung U2-U3 hervorgerufene zusätzliche Strom zum Basisanschluß des Transistors T2 ist so gering, daß die Arbeitsweise der Schaltung nicht beeinflußt wird. Erfolgt das Zurückschalten in den zuerst eingenommenen Zustand, in dem nun wieder der Transistor T 1 gesperrt und der Transistor T2 stromführend wird, dann entsteht nach Abklingen der Spannung am Widerstand R im Augenblick des Zurückschaltens an diesem Widerstand ein kleiner Spannungsabfall U 3,- U2, der nun wiederum nur einen kleinen Strom in der Basiszuleitung hervorruft, der die Funktion der Schaltung nicht stören kann.If the operating voltage U0 is switched on in the arrangement according to FIG. 1, the capacitor C is initially charged. This capacitor C is completely discharged in the idle state, since the voltage dividers, indicator lamps and similar switching elements in the circuit, which are indicated in FIG. 1 by Rp, are located in its discharge circuit. When the operating voltage U0 is switched on, the voltage U0-U 1 is applied to the resistor R, ie almost the full operating voltage. A correspondingly high current therefore flows to the base connection point of the transistor T2. As a result, the base voltage at transistor T2 is shifted so far that only transistor T 2, but not transistor T 1 , can become live. After a period of time dependent on the values R and C and the other resistances of the circuit, the voltage across the resistor R has dropped to the value zero, while the capacitor C is charged to the voltage U 0 -U 1. If the bistable multivibrator is switched over in this state by applying a switching pulse to one of the terminals A or B in order to block the transistor T 2 and open the transistor T 1 , only the relatively small voltage U2-U3 is effective at the resistor R. . Here, U2 means the bus voltage at transistor T 2 when transistor T 2 is conductive, while U 3 denotes the base voltage of transistor T 2 when this transistor is in the blocked state and the RC element is omitted: The one through the The voltage U2-U3 acting on the resistor R, the additional current to the base terminal of the transistor T2 is so small that the operation of the circuit is not influenced. If you switch back to the state initially assumed, in which transistor T 1 is now blocked again and transistor T2 is energized, then after the voltage at resistor R has decayed, a small voltage drop U 3, - U2 occurs at this resistor at the moment of switching back. which in turn only causes a small current in the base lead that cannot interfere with the functioning of the circuit.

Ist die Folge der Umschaltungen schneller als die jeweilige Umladezeit des Kondensators, bedingt durch den wechselnden Spannungsabfall am Widerstand R, dann treten. an diesem Widerstand noch kleinere Spannungsabfälle auf, als sie eben beschrieben wurden. Die durch das eingefügte RC-Glied bedingte geringe Unsymmetrie des bistabilen Multivibrators wird also bei Erhöhung der Umschaltfrequenz niedriger, so daß durch das RC-Glied keine Erniedrigung der oberen Grenzfrequenz der Schaltung eintritt.Is the result of the switchovers faster than the respective reloading time of the capacitor, due to the changing voltage drop across the resistor R, then kick. voltage drops at this resistor are even smaller than they are have been described. The small asymmetry caused by the inserted RC element of the bistable multivibrator becomes lower when the switching frequency is increased, so that the RC element does not lower the upper limit frequency of the circuit entry.

In Fig. 2 ist der Spannungsverlauf am Widerstand R dargelegt. Es ergibt sich, daß mit kürzer werdenden Umschaltzeiten t der Spannungswechsel am Widerstand R immer kleinere Werte einnimmt und sich bei sehr raschen Umschlagszeiten der bistabilen Kippschaltung auf einen Mittelwert einstellen wird.In Fig. 2, the voltage curve at the resistor R is shown. It results that as the switching times t become shorter, the voltage change across the resistor R assumes ever smaller values and becomes the bistable with very rapid turnover times Toggle switching is set to an average value.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Multivibrator ,aus pnp-Transistoren aufgebaut. Bei Verwendung von pnp-Transistoren müssen die Spannungen lediglich umgepolt werden.In the exemplary embodiment shown, the multivibrator is made up of pnp transistors built up. When using pnp transistors, the polarity of the voltages only has to be reversed will.

Claims

PATENT CLAIM: Bistable transistor multivibrator with a defined switching state when the operating voltage is switched on, characterized in that the base connection of the transistor that is desired to carry current during start-up is connected to the end of the collector resistance facing away from the collector of this transistor via an RC element of this size Operating voltage as a result of the asymmetry generated when the capacitor of this element is charged for the first time, the desired initial switching state is set, while in the following switchovers between the two possible stable states caused by control pulses at the control electrodes of the transistors, only a small, non-disruptive asymmetry is present.