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Temperaturunabhängiger monostabiler oder astabiler Multivibrator Bekanntlich
werden in der Fernmeldetechnik und verwandten Gebieten für die Erzeugung von rechteckförmigen
Schwingungen sogenannte Kippschaltungen verwendet, deren Arbeitsablauf monostabil
oder astabil sein kann. Hierbei bedeutet astabil, daß bei Vorhandensein der Betriebsspannung
der Schwingungsablauf sich periodisch wiederholt, während bei einer monostabilen
Kippschaltung für die Einleitung eines Schwingungszuges ein Anstoß erforderlich
ist. Die Frequenz, mit der eine astabile Kippschaltung arbeitet, ist grundsätzlich
bestimmt durch das Vorhandensein zweier Zeitkonstanten, die beispielsweise aus je
einem Widerstand und je einem Kondensator gebildet sein können. In dieser Anordnung
ist ein starker Einfluß der Temperatur auf die Frequenz des Schwingungsvorgangs
vorhanden.
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Sie entsteht vor allem durch die starke Temperaturabhängigkeit der
Kenndaten der verwendeten Germanium-Transistoren. So steigt z. B. der sogenannte
Kollektorreststrom mit der Temperatur stark an, wodurch bei Verwendung der Basis
der Transistoren als Steuerelektroden mit steigender Temperatur das Verhältnis der
Ströme in leitendem und gesperrtem Zustand des Transistors verschlechtert wird.
Dieser Anstieg des Kollektorreststromes bewirkt, daß die Spannungsänderung an der
Basis des jeweils gesperrten Transistors von der Temperatur abhängig wird, und dieses
führt zu einer Änderung der Folgefrequenz mit der Temperatur.
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Ähnlich wird bei einer bekannten monostabilen Kippschaltung der mit
einer solchen Anordnung erzeugbare Rechteckimpuls in seiner zeitlichen Dauer durch
eine Zeitkonstante bestimmt, die beispielsweise aus einem Widerstand und einem Kondensator
bestehen kann. Auch hierbei hat der temperaturabhängige Kollektorreststrom den gleichen
Einfluß auf die Umladung des Kondensators, so daß die Dauer des erzeugten Rechteckimpulses
ebenfalls einen Temperaturgang aufweist.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den Einfluß des Kollektorstromes
auf die jeweilige Zeitkonstante dadurch zu verringern, daß in den Kippschaltungen
in geeigneter Weise Siliziumdioden eingefügt werden, deren Sperrstrom im Vergleich
zu dem Kollektorstrom von Germanium-Transistoren wesentlich kleiner ist.
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Es sind bereits Multivibratoren bekannt, bei denen die Zeitkonstantenglieder
über je eine mit der Emitter-Basis-Strecke gleichsinnig gepolte Diode mit der Steuerelektrode
des betreffenden Transistors verbunden sind. Ausgehend von einer solchen Schaltung,
bei der Germanium-Transistoren verwendet sind, besteht die Erfindung darin, daß
die Dioden als hochsperrende Siliziumdioden ausgebildet sind. Dadurch wird der bei
gesperrtem Transistor in das Zeitkonstantenglied fließende Reststrom vermindert.
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf
eine an sich bekannte astabile Kippschaltung, bestehend aus den beiden Transistoren
T1 und T., deren Basiselektrode jeweils der mit Kollektorelektrode des anderen Transistors
über einen Kondensator Cl bzw. C, verbunden ist. Von dem nicht mit dem Kollektor
verbundenen Ende A bzw. B jedes Kondensators Cl bzw. C2 führt ein Widerstand R1
bzw. R2 zu einer negativen Spannungsquelle -B. Diese Widerstände werden zur Erzielung
eines kleinen Temperaturkoeffizienten vorteilhaft als Metallschichtwiderstände ausgeführt.
Gemäß der Erfindung sind zwischen die Basiselektroden der Transistoren T1 bzw. T.,
und die Punkte A bzw. B
Siliziumdioden Sil bzw. Si, eingeschaltet,
und gemäß einer Weiterbildung der Erfindung liegen parallel zu den Emitter-Basis-Strecken
der Transistoren T1 und T2 weitere Dioden Gel bzw. Gez, und die Basiselektroden
sind über Widerstände R3 bzw. R4 an eine gegenüber dem geerdeten Emitter positive
Spannung -i-B angeschlossen. Die Kollektorelektroden sind in bekannter Weise über
Widerstände R5 bzw. R, mit der negativen Spannung -B verbunden.
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Erfolgt in dieser Schaltung ein Kippvorgang beispielsweise in der
Weise, daß der Transistor T2 leitend wird, so tritt am Punkt A ein positiver Potentialsprung
auf, wodurch mit Hilfe des Widerstandes R3 die Sperrung des Transistors Ti bewirkt
wird. Wegen des hohen Sperrwiderstandes der Siliziumdiode Sie
kann
sich der Kollektorreststrom des Transistors T1 auf den über den Widerstand R1 erfolgenden
Umladungsvorgang des Kondensators C1 praktisch nicht auswirken. Der Kollektorreststrom
wird vielmehr über den Widerstand R3 abgeleitet. Dieser ist so bemessen, daß bei
der höchsten vorkommenden Betriebstemperatur die Sperrung des Transistors noch gewährleistet
ist.
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Um zu verhindern, daß mit niedrigerer Temperatur und der damit verbundenen
Verminderung des Kollektorreststromes an R3 ein geringerer Spannungsabfall entsteht,
wodurch die über die Siliziumdiode abgetrennte Anordnung mit der Zeitkonstanten
R, C1 beeinflußt würde, ist zwischen Basis und Emitter die weitere Diode Gei angeordnet,
die eine Germaniumdiode sein kann. Diese Diode Gei ist dann leitend, wenn über den
Widerstand R.3 der Transistor T1 in gesperrtem Zustand gehalten wird, so daß praktisch
unabhängig von der Temperatur sich das Potential an der Basis des gesperrten Transistors
T1 nur unwesentlich ändert; andererseits haben die Dioden Sie und Ge, auf
den leitenden Transistor T2 keinen Einfuß. Die vorstehenden Überlegungen gelten
sinngemäß für beide Seiten der astabilen Kippschaltung.
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Zur Begrenzung des Basisstroms können weiterhin, wie punktiert angedeutet,
zwischen den Kollektoren der Transistoren und den Punkten A bzw.
B Dioden Gei und Ge4 eingeschaltet sein, und zur Versteilerung der Flanken
können parallel zu den Schaltelementen Sii, C1 bzw. Sie, C2 Kondensatoren
C3 bzw. C4 geschaltet tsein.
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Bei einer Spannung von -f-B = -f-6 V und -B = -13 V wurde eine Schaltung
nach Fig. 1 mit folgenden Schaltelementen betrieben:
| R1 = R2 ................... 16 kOhm |
| R3 = R4 ... . . . ..... . ....... 30 kOhm |
| R5 = R6 ................... 3,3 kOhm |
| Transistoren ............... 0C 604 |
| Germaniumdioden .......... 0A 159 |
| Siliziumdioden .............. 0A 128 |
| C3 = C4 ................... 1 nF |
Mit C1 und C2, veränderlich zwischen 2 und 5 nF, wurden Impulsfrequenzen zwischen
8 und 20 kHz erzeugt.
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In Fig. 2 ist als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung eine
monostabile Kippschaltung dargestellt, deren linke Seite im wesentlichen wie die
linke Seite der astabilen Schaltung nach Fig. 1 aufgebaut ist. Auf der rechten Seite
ist in an sich bekannter Weise der Koppelkondensator C2 durch die Parallelschaltung
eines Widerstandes R7 mit einem Kondensator C7 ersetzt, um die Schaltung monostabil
zu machen. Triggerimpulse werden der Basis des Transistors T1 über die Klemme E
zugeführt.
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Gemäß der Erfindung ist auch hier das Zeitkonstantenglied R1 C1 durch
eine Siliziumdiode Sii von der Basis des Transistors T1 dann elektrisch abgetrennt,
wenn bei Einleitung eines Kippvorganges durch einen Triggerimpuls bei E der linke
Transistor T1 gesperrt wird. Die Germaniumdiode Gei hat sinngemäß dieselbe Wirkung
wie die Germaniumdioden Gei und Gel) in der Fig. 1. Für den Transistor T2 ist eine
Abtrennung durch eine Siliziumdiode nicht erforderlich.
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Bei einer Spannung von -(-B = -I-6 V und -B = -13 V wurde eine Schaltung
nach Fig. 2 mit folgenden Schaltelementen betrieben:
| Ri=R"=R4=R7........ 30kOhm |
| R,3 = R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,9 kOhm |
| Transistoren ................ 0C 604 |
| Germaniumdioden .......... 0A 159 |
| Siliziumdioden .............. 0A 128 |
| C7 ........................ 1 nF |
Mit C1, veränderlich zwischen 50 und 500 nF, wurden Impulse von 1 bis 10 ms erzeugt.
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Die Schaltungen der Fig. 1 und 2 gelten selbstverständlich ebenso
für die Verwendung von n-p-n-Transistoren an Stelle der gezeichneten p-n-p-Transistoren.
Es sind dann sinngemäß die Betriebsspannungen mit entgegengesetzter Polarität vorgesehen,
ebenso müssen die Dioden Si und Ge umgepolt werden.