DE1144761B - Astabiler Multivibrator mit zwei Transistoren - Google Patents

Description

• Astabiler Multivibrator mit zwei Transistoren Die Erfindung betrifft einen astabilen Multivibrator mit zwei Transistoren sowie einer spannungsabhängigen, durch RC-Glieder festgelegten Eigenfrequenz, bei welchen die Kollektoren beider Transistoren über zwei gegeneinandergeschaltete Dioden miteinander verbunden sind. Derartige Multivibratoren werden vielfach in Steuer- und Regelanordnungen eingesetzt, bei denen die Frequenz eines Wechselstromes oder die Frequenz einer Impulsfolge von der Abweichung einer Ist-Spannung von einer Soll-Spannung abhängig gemacht werden muß. So sind Anordnungen zur Stabilisierung von Stromversorgungseinrichtungen bekannt, bei denen eine Gleichspannung durch Zerhacker in eine Wechselspannung umgewandelt wird, die nach erfolgter Gleichrichtung die zu versorgende Einrichtung speist. Je nach der Frequenz und/oder dem Tastverhältnis des Zerhackers wird eine mehr oder minder große elektrische Leistung übertragen, und durch entsprechende Steuerung der Eigenfrequenz und des Tastverhältnisses des Zerhackers in Abhängigkeit von der jeweiligen Ausgangsspannung kann sichergestellt werden, daß auch bei unterschiedlicher Belastung die Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung konstant gehalten werden kann. Hierbei ist es also nicht nur erforderlich, daß bei konstanter Belastung auch die Eigenfrequenz des meist in Form eines Multivibrators ausgebildeten Zerhackers konstant gehalten wird, sondern daß außerdem der betreffende Multivibrator immer mit derselben Phase anschwiegt und das Impulsverhältnis während seines Arbeitens nicht ändert. Nun ist es bei Multivibratoren mit zwei Transistoren möglich, das Ende einer Halbwelle entweder durch den jeweils gesperrten Transistor zu bestimmen oder aber das Ende einer Halbwelle durch den jeweils geöffneten Transistor einzuleiten. Das Tastverhältnis kann aber nur dann konstant gehalten werden, wenn immer derselbe Transistor eines Multivibrators das Ende einer Halbwelle einleitet.
• Diese Konstanthaltung der Eigenfrequenz und des Impulstastverhältnisses muß aber auch dann gewährleistet sein, wenn die zum Aufbau eines solchen Multivibrators verwendeten Bauelemente hinsichtlich ihrer elektrischen Werte gewisse durch die Fabrikation bedingte Toleranzen aufweisen, damit eine solche Schaltung jederzeit reproduzierbar ist.
• Diese Erfordernisse, die an einen mit zwei Transistoren ausgerüsteten astabilen Multivibrator zu stellen sind, der eine spannungsabhängige, durch RC-Glieder festgelegte Eigenfrequenz besitzt und bei welchem die Kollektoren beider Transistoren über zwei gegeneinandergeschaltete Dioden miteinander verbunden sind, erfüllt die Erfindung dadurch, daß die Basiswiderstände beider Transistoren an die miteinander verbundenen Anoden der beiden Dioden geschaltet und derart bemessen sind, daß durch den über seinen Basiswiderstand fließenden Strom der jeweils leitende Transistor in seinem geöffneten Zustand gehalten wird.
• Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt einen selbstschwingenden Multivibrator, der aus den beiden Transistoren T 2 und T 3, den Widerständen RC 2 und RC 3 und den Dioden D 2 und D 3, die über die Basiswiderstände RB 2 und RB 3 gespeist werden, besteht.
• Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Multivibrators sei zunächst angenommen, daß die Dioden D 2 und D 3 fehlen und daß die Basiswiderstände RB 2 und RB 3 direkt mit einem Pol der Spannungsquelle UV verbunden sind. Damit die Anordnung selbst schwingt, ist es notwendig, die Widerstände RB 2 und RB 3 so zu bemessen, daß sich eine instabile Schaltung ergibt. In diesem Fall ändert sich durch irgendeinen kleinen Anstoß, beispielsweise durch die Anlegung der Betriebsspannung, das Potential am Kollektor eines der beiden Transistoren, beispielsweise am Kollektor des Transistors T3, in negativer Richtung. Infolge der gegenseitigen Kopplung ändert sich damit auch die Basisspannung des Transistors T2 in derselben Richtung, jedoch mit kleinerer Amplitude. Dies bewirkt, daß der Kollektor des Transistors T2 positiver wird, und durch die in bekannter Weise zustande kommende Rückkopplung wirkt das Positiverwerden des Kollektors des Transistors T2 auf die Basis des Transistors T3 so ein, daß dessen Kollektorpotential' weiter in negativer Richtung verschoben wird. Dieser Vorgang setzt sich so lange fort, bis das Kollektorpotential des Transistors T 3 gleich dem negativen Potential der Betriebsspannung wird. Infolge der Rufladung des Kondensators C 2 bleibt dieser Zustand zunächst erhalten. Da sich der Kondensator C2 jedoch zu entladen beginnt, ändert sich die Basisspannung des ansistors T2, die zu Beginn des eben geschilderten Zustandes gleich dem negativen Potential der Betriebsspannung war. Diese Änderung erfolgt in Richtung zu einem positiven Potential, und der Basisstrom des Transistors T2, der zu Beginn des genannten Zustandes ein Maximum innehatte, nimmt ab. Dieser Vorgang dauert so lange, bis entweder die Spannung an der Basis des Transistors T 3 einen solchen Wert annimmt, daß dieser beginnt, leitend zu werden, oder bis der Strom in der Basis des Transistors T2 einen solchen Wert annimmt, daß sich dessen Kollektorspannung zu ändern beginnt. Die neue Halbwelle wird somit immer durch denjenigen Transistor eingeleitet, dessen Kollektorspannung sich zuerst ändert. Sobald dies geschehen ist, tritt der umgekehrte Vorgang ein, der zur völligen Sperrung des Transistors T2 und zur völligen öffnung des Transistors T3 führt; worauf dann auch dieser Zustand für eine bestimmte Zeitspanne festgehalten wird: Im Ausführungsbeispiel der Erfindung bestimmt der jeweils gesperrte Transistor das Ende einer Halbwelle. Zu diesem Zweck ist der Basisstrom, der über die Widerstände RB 2 bzw. RB 3 der Basis des Transistors T 2 bzw. T 3 zugeführt wird, so bemessen, daß er ausreicht, um den jeweils leitenden Transistor vollständig geöffnet zu halten, und zwar auch dann, wenn der an der betreffenden Basis anliegende Kondensator C 2 oder C 3 bereits keinen Strom mehr fließen läßt, weil der betreffende Kondensator bereits voll aufgeladen ist: Da aber andererseits die Widerstände RB 2 und RB 3 infolge des instabilen Zustandes der Schaltung einen bestimmten Wert nicht unterschreiten dürfen, ergibt sich damit die Forderung nach einem bestimmten minimalen und maximalen Wert der Widerstände RB 2 und RB 3, damit einerseits mit Sicherheit festgelegt wird, daß der jeweils gesperrte Transistor das Ende einer Halbwelle bestimmt, und zum andern, daß die ganze Schaltung in den selbstschwingenden Zustand kommt. Die Einhaltung dieser Werte bereitet Schwierigkeiten, wenn man eine jederzeit reproduzierbare Schaltung entwerfen will und die Austauschbarkeit der Transistoren gefordert wird. In diesem Fall kann es nämlich leicht vorkommen, daß bei geänderten Transistoren oder bei einem neuen Aufbau der Schaltung die gestellten Forderungen von der betreffenden Multivibratorschaltung nicht mehr erfüllt werden. Um dies zu verhindern, dienen die beiden Dioden D 2 und D 3, die durch Arbeitspunktverschiebung sicherstellen, daß auch dann, wenn die von ihren Anoden an die Basen der beiden. Transistoren führenden Widerstände RB 2 und RB 3 verhältnismäßig klein gemacht werden, um sicherzustellen, daß der jeweils gesperrte Transistor das Ende einer Halbwelle bestimmt, die Instabilität der Schaltung trotzdem gewahrt bleibt. Sollten nämlich aus irgendeinem Grunde beide Transistoren in den leitenden Zustand kommen, so findet durch die niedrige Spannung am Verbindungspunkt der beiden Dioden D 2 und D 3 auch eine Herabsetzung der Basisströme statt, und zwar so weit, daß die Schaltung wieder in ihren instabilen Zustand gelangt.
• Die jeweilige Frequenz des dargestellten Multivibrators kann durch Anlegen einer entsprechenden Steuerspannung UST an den Koppelwiderstand RC12, der an die Basis des Transistors T2 geschaltet ist, verändert werden, da eine solche Spannung die Zeitkonstante des betreffenden RC-Kreises, über den die beiden Transistoren T 2 und T 3 miteinander gekoppelt sind, in bekannter Weise beeinflußt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Astabiler Multivibrator mit zwei Transistoren und einer spannungsabhängigen, durch RC-Glieder festgelegten Eigenfrequenz, bei welchen die Kollektoren beider Transistoren über zwei gegeneinandergeschaltete Dioden miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiswiderstände (RB 2, RB 3) beider Transistoren (T 2, T 3) an die miteinander verbundenen Anoden der beiden Dioden (D 2, D 3) geschaltet und derart bemessen sind, daß durch den über seinen Basiswiderstand fließenden Strom der jeweils leitende Transistor in seinem geöffneten Zustand gehalten wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 846 583: