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Astabiler oder monostabiler Multivibrator mit hoher Konstanz der Impulsdauer
Die Erfindung betrifft einen astabilen oder monostabilen Multivibrator mit zwei
Transistoren, bei dem in den/dem die Impulsdauer bestimmenden Rückkopplungszweigen)
zwischen dem Verbindungspunkt des Kollektorwiderstandes mit dem Kollektor des einen
Transistors und dem vor der Basis des anderen Transistors liegenden Koppelkondensator
bzw. Widerstand ein Gleichrichter eingeschaltet ist, dem eine solche Vorspannung
zugeführt wird, daß der Gleichrichter leitend wird, wenn der mit seinem Kollektor
mit dem Rückkopplungszweig verbundene Transistor Kollektorstrom führt.
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Bekannt ist ein astabiler Multivibrator (Electronic Engineering, September
1957, S.455, Fig.l), bei welchem in den beiden Rückkopplungszweigen jeweils zwischen
dem Kollektor des einen Transistors und dem mit der Basis des anderen Transistors
verbundenen Koppelkondensator ein Gleichrichter eingeschaltet ist. Zwischen der
Speisespannungsquelle und dem Verbindungspunkt des Gleichrichters mit dem Koppelkondensator
ist ein ohmscher Widerstand vorgesehen, der dem Gleichrichter eine solche Vorspannung
vermittelt, daß dieser geöffnet ist, wenn der Transistor, dessen Kollektor mit dem
Gleichrichter verbunden ist, Kollektorstrom führt. Die Einschaltung des Gleichrichters
bei dieser bekannten Schaltung hat den Zweck, das Impulsdach, das bei den üblichen
astabilen Multivibratoren nach einer e-Funktion abfällt, die durch die Zeitkonstante
des RC-Gliedes bestimmt ist, zu begradigen, indem er die Anfangsspitze der e-Funktion
abschneidet.
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Zweck der Erfindung ist es, einen astabilen oder monostabilen Multivibrator
zu schaffen, dessen Impulsdauer weitgehend unabhängig von Schwankungen der Speisespannung
ist. Die erfindungsgemäße Schaltung gleicht in ihrem Aufbau dem oben beschriebenen
bekannten astabilen Multivibrator, unterscheidet sich jedoch von diesem durch aine
andere Dimensionierung.
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Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, daß zur Erhöhung der Konstanz
der Impulsdauer der Rückkopplungszweig zwischen dem Kollektor des einen Transistors
und dem Verbindungspunkt Kollektorwiderstand/Gleichrichter elektrisch so bemessen
ist, daß sich die wirksame, sich zwischen dem Verbindungspunkt Kollektorwiderstand/Gleichrichter
und der Masse bei vollem Basisstrom einstellende Restspannung des mit seinem Kollektor
mit dem Rückkopplungszweig verbundenen Transistors bei Speisespannungsschwankungen
proportional mit der Speisespannung ändert. Der Innenwiderstand der Restspannungsquelle
wird damit unabhängig von der Speisespannung.
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Die Bemessung des Rückkopplungszweiges kann dabei auf verschiedene
Weise erfolgen. Bei Verwendung von Schalttransistoren, deren Kollektorrestspannung
klein ist, wird zwischen dem Kollektor und dem Verbindungspunkt des Kollektorwiderstandes
mit dem Gleichrichter ein passives, für Gleichstrom durchlässiges Schaltelement
angeordnet. Als solches passives Schaltelement eignen sich Ohmsche Widerstände,
die auch nichtlinear sein dürfen, und Dioden. Eine weitere Möglichkeit für die erfindungsgemäße
Bemessung besteht in der Verwendung von Transistoren mit großer Kollektorrestspannung
UCP. rest > 0,7 V.
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In Fig.l ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen astabilen
Multivibrators dargestellt. In dieser Schaltung sind die Kollektorwiderstände mit
Rci, RG2, die Basiswiderstände mit R1, R2 und die Koppelkondensatoren mit Cl, C2
bezeichnet. Die in der erfindungsgemäßen Schaltung zwischen dem KollektorwiderstandRc
und denKoppelkondensatorenCl bzw. C2 vorgesehenen Dioden D, und D2 haben die Aufgabe,
die Rückkopplung verzögert einzuleiten. Die Dioden werden erst dann leitend, wenn
durch den Widerstand Rc ein Strom solcher Größe fließt, daß die vorgespannte Diode
durchlässig wird. Der noch nicht abgeklungene, durch den Widerstand Rv fließende
Ladestrom des Koppelkondensators bewirkt die Vorspannung der Diode. Infolge der
Sperrung des Rückkopplungsweges durch Dl wird die Basisspannung im Augenblick des
Umschaltens vom gesperrten zum leitenden Zustand UBE-' am Transistor
T2
vergrößert, da erst ein größeres UBB* an T2 einen hinreichenden Basisstrom und damit
auch Kollektorstrom und Strom durch Rcl bewirkt, daß D1 leitend wird und damit T1
in den gesperrten und T2 voll in den leitenden Zustand übergeht. UBJ kann also durch
den Widerstand R" eingestellt werden.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist vorausgesetzt, daß Schalttransistoren
verwendet sind, also Transistoren mit niedriger Kollektorrestspannung. In diesem
Fall sind zur Erhöhung der wirksamen Restspannung zwischen den Kollektoren der Transistoren
und den Verbindungspunkten der Dioden Dl und D2 mit den Kollektorwiderständen Rc
Widerstände RLl und RL2 vorgesehen, wobei RL rund ('/a ... 1) Rc ist. Diese
Widerstände können beispielsweise auch nichtlineare Widerstände, z. B. Kristalldioden
oder Widerstände mit nichtlinearen Temperaturkoeffizienten (NTC-Widerstände) sein.
Die Widerstände RL können wegfallen, wenn Transistoren großerKollektorrestspannung
U@r , Test >0,7V, also keine Schalttranssitoren, Verwendung finden. Die Wahl
der Größe der einzelnen Schaltelemente erfolgt am zweckmäßigsten durch Probieren.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wurde vorausgesetzt, daß die Transistoren
pnp-Transistoren sind, selbstverständlich ist die Erfindung auch anwendbar, wenn
als Transistoren npn-Transistoren verwendet werden, nur haben in diesem Fall die
Dioden Dl und D2 eine andere Polung als in Fig. 1 dargestellt.
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Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen symmetrischen astabilen
Multivibrators ist folgendermaßen bemessen: npn-Transistoren großen Kollekzorreststromes
.............. TF 71 Dioden ....................... 0A 180 RC .................:........
250 SZ R" ........................... 5 kQ R ............................ 1,6 k52
C ............................ 3 #tF Bei Änderung der Speisespannung U, zwischen
2 und 10 V ergab sich eine maximale Abweichung der Impulsdauer vom Sollwert von
2"/o.
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Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines monostabilen Multivibrators
gemäß der Erfindung. In diesem Fall ist der beim astabilen Multivibrator vorgesehene
Koppelkondensator im linken Rückkopplungszweig durch einen Widerstand R3 ersetzt.
Die Diode D3 und der Widerstand R"3 haben dieselbe Aufgabe wie die entsprechenden
Schaltelemente D und R" in der Schaltung gemäß Fig. 1. Der zwischen der Basis des
Transistors T3 und dem positiven Potential -#U eingeschaltete Vorwiderstand R4 bewirkt
die Sperrung des Transistors T3, so daß dieser durch einen bei E zugeführten negativen
Impuls jeweils in den leitenden Zustand gebracht werden kann. Die rechte Hälfte
des monostabilen Multivibrators ist in an sich bekannter Weise wie bei den bekannten
monostabilen Multivibratoren ausgeführt. Zur Erzielung einer Kollektorrestspannung,
die proportional der Speisespannung Ua ist, sind an den Kollektoren der beiden Transistoren
Linearisierungswiderstände RL3 und RL4 vorgesehen.
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Im Gegensatz zu der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1, bei der zur
Vorspannungserzeugung für die Dioden der noch nicht abgeklungene Ladestrom der Koppelkondensatoren
C ausgenutzt wird, wird in der Schaltung gemäß Fig.2 die Vorspannung für die Diode
D3 am Verbindungspunkt der Widerstände R"3 und R3, die zusammen mit dem Widerstand
R4 als Spannungsteiler wirken, abgegriffen.