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Kippanordnung Die Erfindung betrifft eine Kippanordnung mit zwei Transistoren,
deren Ausgangselektroden über jeweils einen Rückkopplungsweg kreuzweise mit den
Eingangselektroden verbunden sind.
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Bei einer bekannten Kippanordnung sind beide Rückkopplungswege über
jeweils einen Kondensator geführt; bei einer weiteren bekannten Kippanordnung wird
nur in einem Rückkopplungsweg ein Kondensator verwendet. An die mit den Kondensatoren
verbundenen Eingangselektroden der Transistoren ist dabei jeweils ein Widerstand
angeschlossen, über den der zugehörige Transistor angesteuert wird und der außerdem
zur Entladung des zugehörigen Kondensators dient. Zur Ansteuerung der Transistoren
werden dabei beträchtliche Ströme benötigt, so daß die Widerstände dementsprechend
klein bemessen sind. Daher sind auch die Zeitkonstanten nicht besonders groß. Wird
indes auf große Zeitintervalle Wert gelegt, so könnte zwar ein größerer Kondensator
vorgesehen werden, doch wäre diese Maßnahme mit wesentlichen Nachteilen verbunden.
Große und hochwertige Kondensatoren benötigen viel Raum, was im Zuge der Miniaturisierung
unerwünscht ist, und sind zum anderen teuer.
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Die Erfindung hat sich, zur Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden.
* Sie erreicht dies dadurch, daß in an sich bekannter Weise der eine Rückkopplungsweg
durch einen zwischen der Ausgangselektrode des ersten und der Eingangselektrode
des zweiten Transistors angeordneten Kondensator gebildet und die Eingangselektrode
des zweiten Transistors über einen Widerstand mit Arbeitspotential verbunden ist
und daß dieser Widerstand so groß gewählt ist, daß der über ihn fließende Strom
keine wesentliche Ansteuerung des zweiten Transistors bewirkt, dabei aber die Kreisverstärkung
auch für kleinste Signale an der Eingangselektrode des zweiten Transistors größer
als Eins wird.
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An Hand von vier Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 einen astabilen Multivibrator in einfachster Ausführung, Fig. 2
eine verbesserte Ausführung nach Fig. 1, Fig. 3 einen monostabilen Multivibrator,
bei dem ein kurzer Steuerimpuls ein Ausgangssignal bestimmter Dauer bewirkt, Fig.
4 einen monostabilen Multivibrator, bei dem nach Anlegen der Steuerspannung das
Ausgangssignal verzögert am Ausgang erscheint.
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In der Fig. 1 sind zwei Transistoren T1, T 2 in Emitterschaltung dargestellt.
Der Kollektor des Transistors T 1 ist über einen Kondensator C 1 mit der Basis des
Transistors T2 verbunden, die weiterhin durch einen Widerstand R 1 mit dem
negativen Pol einer Spannungsquelle U 1 gekoppelt ist. Zwischen dem Kollektor des
Transistors T2 und der Basis des Transistors T 1 liegt ein Widerstand R 4. Außerdem
ist in den Kollektorkreisen der beiden Transistoren T 1, T2 je ein Widerstand R
2 bzw. R 3 angeordnet. Die Ausgangssignale sind am Kollektor des Transistors T2,
am Punkt A, oder auch am Kollektor des Transistors T1 abgreifbar. Der Widerstand
R1 ist zwecks Erreichen großer Zeitintervalle so groß gewählt, daß der durch ihn
fließende Strom keine wesentliche Ansteuerung des Transistors T2 bewirkt. Er kann
im extremen Fall z. B. die Größenordnung des Sperrwiderstandes des Transistors T2
besitzen. Dabei muß im übrigen jedoch die Anordnung so ausgelegt sein, daß die Kreisverstärkung
größer als Eins wird.
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Die Verhältnisse seien von dem Zeitpunkt ab betrachtet, an dem der
Transistor T 1 leitend und der Transistor T2 gesperrt ist. Der Kondensator C 1 entlädt
sich über den kleinen Durchlaßwiderstand des Transistors T 1 und über den hochohmigen
Widerstand R 1, bis die Basis des Transistors T2 etwa Nullpotential erreicht hat.
Der Transistor T2 gerät in diesem Augenblick in einen Zustand, in dem kleinste Störungen,
z. B. Rauschfrequenzen, in der Lage sind, den Kippvorgang einzuleiten. Eine geringe
Potentialverschiebung am Punkt A ruft sogleich eine Potentialverschiebung am Kollektor
des Transistors T 1 in gegenläufigem Sinne hervor, die so groß sein muß, d'aß der
durch sie hervorgerufene Aufladevorgang des Kondensators C 1 das Kippen wirkungsvoll
unterstützt, d. h., die Kreisverstärkung rnuß auch bei kleinsten Signalen an der
Basis des Transistors T2 größer als Eins sein.
Eine Maßnahme, um
dies zu erreichen, wäre z. B., den Transistor T1 nicht im Sättigungsbereich zu betreiben,
so daß Potentialänderungen an der Basis des Transistors T 1 auch entsprechend verstärkte
Potentialänderungen am Kollektor zur Folge haben. Aus diesem Grunde kann z. B. der
Widerstand R 4 derart bemessen werden, daß der Transistor T 1 nicht übersteuert
wird.
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Eine zweite Maßnahme, um die Kreisverstärkung zu erhöhen, ist in Fig.
2 dargestellt. Da die Leistungsverstärkung im allgemeinen bei kleinen Arbeitspunktströmen
abnimmt, wird der Transistor T2 während seiner Sperrphase mit einem geringen Vorstrom
betrieben. Zu diesem Zweck ist der Emitter des Transistors T2 über einen Widerstand
R 7 mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle U2 und seine Basis über eine Reihenschaltung
aus einer Drossel D und einem Gleichrichter G 2 mit dem Nullpunkt 0 verbunden. Zwischen
dem Kondensator C 1 und der Basis des Transistors T 2 ist ein Gleichrichter G 1
und zwischen dem Emitter des Transistors T2 und dem Nullpunkt 0 der Anordnung ein
weiterer Gleichrichter G3 eingefügt.
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Bei Ansteuerung des Transistors T2 kann der Spannungsabfall am Widerstand
R 7 nicht größer als die Spannung U2 werden, da der Gleichrichter G3 geöffnet wird.
Die Reihenschaltung aus der Drossel D und dem Gleichrichter G 2 kann auch durch
einen nicht dargestellten Widerstand ersetzt werden, wenn die Anforderungen in bezug
auf die Temperaturstabilität nicht hoch sein sollten, oder es kann nur der Gleichrichter
G2 allein notwendig sein. Der Gleichrichter G 1 wird durch den Kondensator C 1 während
der Phase, in der dieser aufgeladen ist, gesperrt. Es ist vorteilhaft, für den Gleichrichter
G 1 eine Type mit hohem Sperrwiderstand vorzusehen, z. B. einen Siliziumgleichrichter,
damit auch der Widerstand R 1 groß gewählt und somit die Entladezeitkonstante groß
werden kann. Die Kondensatoren C 2 und C 3 dienen in bekannter Weise zur Frequenzanhebung.
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Die Erfindung ist nicht nur für astabile, sondern z. B. auch für monostabile
Multivibratoren geeignet. Das monostabile Verhalten wird dadurch erreicht, daß dem
dynamischen Rückkopplungsweg in einer Anordnung gemäß der Fig. 2 ein zusätzlicher,
nur einseitig wirksamer statischer Rückkopplungsweg funktionsmäßig parallel geschaltet
ist. In der Fig. 3 ist beispielsweise eine dementsprechende Anordnung gezeigt, bei
der ein kurzer Steuerimpuls ein Ausgangssignal bestimmter Dauer bewirkt. Die Anordnung
unterscheidet sich im wesentlichen von der Anordnung der Fig. 2 nur dadurch, daß
der Emitter des Transistors T 1 über einen Widerstand R 8 an den positiven Pol der
Spannungsquelle U2 geführt ist und daß die Emitter der Transistoren T1,
T2
durch einen Gleichrichter G 5 verbunden sind.
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Im Ruhezustand ist der Transistor T 1 nichtleitend und der Transistor
T 2 leitend. Da über den Emitter des Transistors T I kein Strom fließt, ist der
Widerstand R 8 dem Widerstand R 7 über den in diesem Zustand durchlässigen Gleichrichter
G5 parallel geschaltet. über diese Parallelschaltung wird dem Emitter des Transistors
T2 ein Strom eingeprägt, der über den Kollektor des Transistors T2 und den Widerstand
R 3 fließt. Dabei wird die Basis des Transistors T2 über den Gleichrichter G 2 auf
Nullpotential gehalten, während der Gleichrichter G3 in Sperrichtung vorgespannt
ist. Der Widerstand R 3 ist so bemessen, daß der Kollektor des Transistors T2 annähernd
Nullpotential besitzt. über den aus den Widerständen R5, R 6 bestehenden
Spannungsteiler wird die Basis des Transistors T 1 positiv gegenüber dessen Emitter
gehalten, so daß der Transistor T1 gesperrt und dieser Zustand stabil ist. Wenn
nun ein negativer Steuerimpuls an die Basis des Transistors T1 gelangt (Eingang
E), so wird der Transistor T 1 leitend. Das Potential an der Anode des Gleichrichters
G 5 wird dabei gegenüber der Kathode leicht negativ, so daß der Gleichrichter G5
gesperrt ist. Der jetzt nur noch über den Widerstand R 7 eingeprägte Emitterstrom
des Transistors T2 besitzt nur eine geringe Größe. Demzufolge verschiebt sich das
Potential am Kollektor des Transistors T2 so weit nach negativeren Werten hin, daß
der Transistor T 1 leitend bleibt, wenn der Steuerimpuls beendet ist. Durch die
Spannung am Kondensator C 1 wird gleichzeitig der Gleichrichter G 1 gesperrt. Es
setzt nun der Entlad'evorgang des Kondensators C 1 über den Widerstand R 1 ein.
Nach vollständiger Entladung des Kondensators C1 erfolgt der schon beim astabilen
Multivibrator beschriebene Kippvorgang; im Anschluß daran ist der stabile Ruhezustand
wiederhergestellt. Die Widerstände R 2, R 8 sind so abgestimmt, daß bei leitendem
Transistor T 1 dessen Kollektor annähernd Nullpotential aufweist. Der Gleichrichter
G4 verhindert dabei, daß der Kollektor des Transistors T1 gegenüber dem Nullpotential
positives Potential erhält.
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Ein weiteres Beispiel für einen monostabilen Multivibrator ist in
der Fig.4 in Abwandlung der Anordnung nach Fig. 3 dargestellt. Nach Anlegen der
Steuerspannung erscheint das Ausgangssignal verzögert am Ausgang der Anordnung und
bleibt dann so lange stehen, bis die Steuerspannung abgeschaltet wird. Dieses Verhalten
wird dadurch erreicht, daß in der Ruhestellung der zusätzliche, nur einseitig wirksame
statische Rückkopplungsweg unterbrochen und die Auswirkung der regulären statischen
Kopplung des Transistors T2 mit dem Transistor TI unterbunden ist. Dementsprechend
ist in der Fig. 4 z. B. der Emitter des Transistors T 1 über einen Gleichrichter
G 6 und einen Widerstand R 9 an den negativen Pol der Spannungsquelle U 1 angeschlossen.
Der Steuereingang E befindet sich dabei an der Verbindungsstelle des Gleichrichters
G6 mit dem Widerstand R 9. Die Widerstände R 8, R 9 sind so bemessen, daß im Ruhezustand
das Potential am Emitter des Transistors TI- negativer als dasjenige an seiner Basis
ist. Gleichzeitig ist damit der Gleichrichter G5 gesperrt, d. h. der zusätzliche
statische Rückkopplungsweg unterbrochen. Die Transistoren T1, T2 sind in diesem
Zustand nichtleitend.
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Gelangt an den Steuereingang E ein positives Steuerpotential solcher
Größe, daß der Gleichrichter in den sperrenden Zustand versetzt wird, so wird durch
die damit verbundene Potentialverschiebung am Emitter des Transistors T 1 dieser
ausgesteuert. Der Gleichrichter G5 bleibt dabei auch weiterhin gesperrt; daher ist
ebenso der Transistor T2 nichtleitend oder, genauer gesagt, schwach leitend. Es
erfolgt nun die Entladung des Kondensators C 1 und anschließend der schon beschriebene
Kippvorgang. Damit erscheint die um eine bestimmte Zeit verschobene Vorderflanke
des Steuerimpulses als positiver Spannungssprung am Kollektor des Transistors T2
(am
Ausgang A). Da der Gleichrichter G5 nach dem Kippvorgang leitend ist, bleibt der
Zustand der Transistoren, nämlich Transistor T 1 nichtleitend und Transistor T 2
leitend, so lange erhalten, bis die positive Steuerspannung abgeschaltet wird. Erst
dann erfolgt das Kippen in den Ruhezustand.
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Die gewünschte Arbeitsweise kann auch mit Hilfe eines Arbeitskontaktes
oder einer entsprechenden elektronischen Anordnung erreicht werden. In diesem Fall
ist der Arbeitskontakt an Stelle der Verbindung zwischen den Punkten M und
N einzuschleifen und der Emitter des Transistors T 1 direkt mit dem Widerstand
R 9 unter Fortfall des Gleichrichters G 6 zu verbinden. Der Widerstand R 9 dient
hier nur dazu, bei offenem Arbeitskontakt den Transistor T 1 gesperrt zu halten;
er muß so groß gewählt sein, daß durch ihn das Potential am Emitter des Transistors
T 1 nur unwesentlich beeinflußt wird. Nach Schließen des Arbeitskontaktes verlaufen
die Vorgänge wie schon beschrieben.
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Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 2, 3, 4 sind einander im Aufbau
ähnlich. Die notwendigen Schaltelemente sind für diese Ausführungsbeispiele mit
unterschiedlichem Funktionsverhalten so angeordnet, daß bei Ausführung in gedruckter
Schaltungstechnik immer die gleiche Grundplatte verwendbar ist.