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Multivibrator mit temperaturunabhängigen Schaltzeiten Bei den bekannten
mit Transistoren bestückten Multivibratoranordnungen macht sich bekanntlich eine
starke Abhängigkeit der Schaltzeit von der Umgebungstemperatur bemerkbar. Unter
Schaltzeit soll die Impulsdauer der erzeugten Impulse verstanden werden. Diese Abhängigkeit
tritt vor allem bei langen Impulsdauern auf.
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Bei den üblichen monostabilen Multivibratoren ist außerdem das Tastverhältnis
durch die Gleichstromverstärkung der Transistoren begrenzt. Unter Tastverhältnis
versteht man das Verhältnis von Impulsdauer zur Regenerationszeit.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Temperaturabhängigkeit
bei Mültivibratoren zu beseitigen und einen Multivibrator mit temperaturunabhängigen
Schaltzeiten aufzuzeigen. Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit des RC-Gliedes ein
Transistor vorgesehen ist, dessen Emitter mit der Basis des im stabilen Zustand
stromführenden Transistors und dessen Basis über einen Widerstand mit dem positiven
Pol der Speisespannung und über eine Diode mit dem zeitbestimmenden RC-Glied verbunden
ist. Der Kollektor dieses Transistors soll außerdem noch kapazitiv mit der Basis
des im stabilen Zustand gesperrten Transistors gekoppelt sein.
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Im allgemeinen wird die Basis des im stabilen Zustand stromführenden
Transistors über einen Widerstand und eine Kapazität mit dem positiven Pol der Speisespannung
verbunden. Der Widerstand und die Kapazität können dabei zueinander parallel geschaltet
sein.
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Bei der zwischen der Basis des im stabilen Zustand stromführenden
Transistors und zwischen der zeitbestimmenden RC-Kombination liegenden Diode ist
darauf zu achten, daß sie derart in den Transistorkreis eingeschaltet ist, daß ein
am Kondensator liegendes positives Potential gegen die Basis gesperrt wird.
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Die Erfindung betrifft im wesentlichen monostabile Multivibratoren,
welche mit Transistoren bestückt sind. Die unerwünschte Verkürzung der Schaltzeit
mit steigender Temperatur ist vor allem auf den Temperaturdurchgriff der Transistoren
sowie, bei Verwendung von Elektrolytkondensatoren, auf die zunehmenden Leckströme
der Elektrolytkondensatoren zurückzuführen. Es besteht praktisch keine Möglichkeit,
bei längeren Schaltzeiten die Elektrolytkondensatoren durch temperaturunabhängige
Wickelkondensatoren zu ersetzen, da der Widerstand der in einer Multivibratorschaltung
erforderlichen zeitbestimmenden RC-Kombination nur so groß sein darf, daß der für
den stationären Zustand erforderliche Basisstrom auftreten kann.
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Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die Figur zeigt eine übliche monostabile Multivibratorschaltung mit den Transistoren
T1 und T_ Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit
des zeitbestimmenden RC-Gliedes, welches durch den Widerstand R1 und durch den Kondensator
Cl gebildet wird, ein weiterer Transistor T3 vorgesehen, welcher der monostabilen
Transistor-Multivibratorstufe vorgeschaltet ist. Durch eine solche Schaltung wird
erreicht, daß die Temperaturabhängigkeit der Transistoren und Kondensatoren in weiten
Grenzen kompensiert und ein größeres Tastverhältnis erzielt wird.
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Die Vfirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung läßt sich wie folgt
erklären. Wird in der erfindungsgemäßen Schaltung gemäß der Figur der Transistor
T1 durch einen Schalter oder einen Impuls an der Basis geöffnet, so entsteht bei
Verwendung eines pnp-Transistors an dem Widerstand R1 ein positives Potential in
der Größe des durch 1c I an RC ,
verursachten Spannungsabfalls. Die
Diode sperrt diese positive Spannung gegen die Basis des Transistors T3, der Kondensator
Cl kann sich nur über R1 entladen. Wie der Figur weiter zu entnehmen ist, liegt
die Basis des Transistors T3 über R." am positiven Pol der Spannungsquelle. Da der
Reststrom ICB o des Transistors T3 an R2 einen Spannungsabfall verursacht, zieht
der Transistor Kollektorstrom, bis er sich über R3 sperrt. Bei nicht zu großer Dimensionierung
von
R2 ist im zulässigen Temperaturbereich die Spannung an R3 kleiner als an R., der
Transistor T2 bleibt somit im unstabilen Zustand des Multivibrators gesperrt. Die
Schaltung kippt in den stabilen Zustand zurück, wenn sich die Kapazitä Cl soweit
entladen hat, daß die Diode in Durchlaßrichtung arbeitet und infolgedessen Basisstrom
fließen kann. Durch die Kapazität C2 wird die Emitterspannung festgehalten, der
Kollektorstrom steigt rasch an und leitet über den Kondensator C3 den Umklappvorgang
ein.
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Mit steigender Temperatur wird die Zeitkonstante des RC-Gliedes durch
den ansteigenden Reststrom des Kondensators kleiner, und infolge des Temperaturdurchgriffes
der Transistoren nimmt für einen bestimmten Kollektorstrom die Spannung UBE ab.
Es ergibt sich daher für die übliche Multivibratorschaltung eine wesentlich kürzere
Schaltzeit.
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In der erfindungsgemäßen Schaltung wird bei zunehmender Temperatur
infolge des ansteigenden Reststromes ICB a die Spannung an R2 und an R3 größer;
die Spannung an R, muß also negativer werden, damit die Diode D durchlässig wird.
Würde nur der Transistor T3 erwärmt werden, so müßte sich also der Umklappvorgang
zu längeren Zeiten hin verschieben. Bei Erwärmung der gesamten Schaltung gleicht
jedoch dieser Effekt die anderen Temperatureinflüsse aus, so daß die Schaltzeit
bei richtiger Wahl von R2 in einem bestimmten Temperaturbereich konstant bleibt.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin,
daß bei überschreiten der höchstzulässigen Umgebungstemperatur die Spannung an R3
so groß wird, daß der Transistor T2 im unstabilen Zustand des Multivibrators nicht
mehr gesperrt bleibt. Die Schaltung kippt in diesem Fall überhaupt nicht mehr um;
bei stark anwachsender Umgebungstemperatur tritt dieser Effekt praktisch ohne übergang
ein, so daß Fehlmessungen ausgeschlossen sind.
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In der beschriebenen Schaltung wird außerdem das maximale Tastverhältnis
größer, da der Transistor T3 als Gleichstromverstärker geschaltet ist und daher
ein wesentlich größerer Basiswiderstand als in der üblichen Schaltung mit nur zwei
Transistoren möglich ist. Die in der Figur noch vorhandenen und im Ausführungsbeispiel
nicht ausdrücklich erwähnten Widerstände sind bekannte Elemente der bereits bekannten
Multivibratorschaltung.