DE1203822B

DE1203822B - Monostabile Transistor-Multivibratorschaltung

Info

Publication number: DE1203822B
Application number: DEN21811A
Authority: DE
Inventors: Max Seurot
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1961-07-12
Filing date: 1962-07-09
Publication date: 1965-10-28
Also published as: NL280606A; GB939599A; LU41988A1; US3163778A; BE620054A; FR1301961A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/02

N 21811 VIII a/21 al

9. Juli 1962

28. Oktober 1965

Multivibratorschaltungen finden häufig Anwendung zur Erzeugung von periodischen Signalen (Multivibratoren) oder Triggersignalen (Trigger) von, wenigstens theoretisch, rechteckiger Wellenform. Wenn diese Triggerschaltungen mit zwei Transistoren ausgerüstet sind, von denen einer nur im Ruhezustand stromleitend und der andere nur im Betriebszustand stromleitend ist, sind die Vorderflanken oder ansteigenden Flanken der Ausgangssignale bekanntlich steiler und haben also eine kürzere Dauer als die Hinterflanken oder abfallenden Flanken, welch letztere sich über eine längere Dauer erstrecken. Dies ist auf die Speicherung von Ladungsträgern, namentlich in der Zone der Basiselektrode, während der Leitungsperiode desjenigen Transistors zurückzuführen, der während der Betriebsphase derMultivibratorschaltungstromleitend ist.

FaÜs weiterhin diese Multivibratorschaltungen kapazitive Verbindungen aufweisen (z.B. monostabile Multivibratoren oder triggerbare Schaltungen), kommt die längere Hinterflanke der Signale besonders durch die zum Entladen der Kapazitäten erforderliche Zeit zum Ausdruck.

Bei einer monostabilen Multivibratorschaltung ist dieser Mangel besonders störend, da sich hieraus für die Steuersignale ein Zeitintervall ergibt, das groß genug ist und jedenfalls die Entladungszeit des Kondensators einschließt, welche die Dauer der erzeugten Impulse bestimmt, wobei die Verbindung zwischen dem zweiten und dem ersten Transistor bei dieser Multivibratorschaltungsart gewöhnlich einen rein ohmschen Charakter aufweist.

Um diesen Nachteil zu vermindern, ist es bekannt, z. B. aus der USA.-Patentschrift 2 898 478 den Kollektorwiderstand des ersten Transistors durch eine gegenüber dem Kollektorstrom in der Sperrichtung geschaltete Diode zu überbrücken. Bei gesperrtem zweiten Transistor kann sich der Kondensator aber nur über den Basiswiderstand des zweiten Transistors entladen, so daß durch diese Maßnahme die Widerherstellungszeit nur herabgesetzt, jedoch nicht beseitigt wird. Nach der USA.-Patentschrift 2827574 wird die Wiederherstellungszeit dadurch praktisch beseitigt, daß der Kondensator mittels des Emitter-Kollektor-Weges eines Transistors mit einer gegenüber den Transistoren des Triggers entgegengesetzten Leitungsart überbrückt wird. Dabei wird zwischen der Kollektorelektrode des zweiten Transistors und der Basiselektrode des ersten Transistors des Triggers, in Reihe mit dem Kondensator, ein Widerstand eingeschaltet und die Basis-Emitter-Steuerspannung für den dritten Transistor über diesen Widerstand abgenommen.

Monostabile Transistor-Multivibratorschaltung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Max Seurot, Carrieres-sous-Bois, Seine-et-Oise

(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 12. Juli 1961 (867 836)

Es ist ferner eine Multivibratorschaltung mit zwei Transistoren entgegengesetzter Leitfähigkeit bekannt, bei der die Dauer der erzeugten Impulse durch einen Reihen-Resonanzkreis bestimmt ist. Hierbei werden die Transistoren unter dem Einfluß eines Eingangssteuerimpulses beide zusammen leitend, und die Rückkopplungsschleife ist durch einen zwischen Kollektor des zweiten Transistors und Basis des ersten Transistors geschalteten Widerstand geschlossen, so daß diese Schaltung eine Vorspannungsquelle zum Sperren des zweiten Transistors und einen Spannungsteiler zur Steuerung eines dritten Transistors benötigt. Hier wird zwar der Vorteil eines geringen Einflusses der Betriebs- oder Umgebungstemperatur auf die Dauer der Leitungsperiode erzielt, demgegenüber besteht jedoch der Nachteil, daß sich der Strom durch diesen Schwingkreis sinusförmig ändert, so daß die Stirn- und Rückflanken der erzeugten Ausgangsimpulse wie Abschnitte von Sinusimpulsen verlaufen und nicht sehr steil sein können, wie dies meistens erwünscht ist.

Es ist jedoch oft unerwünscht, Transistoren verschiedener Art und insbesondere entgegengesetzter Leitungsarten in einer und derselben Schaltung verwenden zu müssen. Außerdem ist das Vorhandensein eines Widerstandes im Rückkopplungskreis einer Multivibratorschaltung oft unerwünscht, da die Steilheit der Vorderflanke der erzeugten Impulse dadurch herabgesetzt werden kann.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine andere, vorteilhaftere Lösung für das den erwähnten amerikanischen Patentschriften zugrunde liegende Problem

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der Beseitigung der Wiederherstellungszeit zu schaffen, wobei ein dritter Transistor derselben Leitungsart wie die der Transistoren des Multivibrators verwendet wird und kein Widerstand, in Reihe mit dem Kondensator, zum Steuern dieses dritten Transistors erforderlich ist, und zwar stellt sie eine Verbesserung der am häufigsten verwendeten monostabilen Kippschaltung mit zwei Transistoren desselben Leitungstyps dar, welche abwechselnd leitend sind, wobei die Dauer der erzeugten Ausgangsimpulse durch die Zeitkonstante eines Kopplungs-RC-Netzwerkes bestimmt wird. Die Flankensteilheit ist hier gegeben durch die Gesamtverstärkung, und in vielen Fällen können kleine Änderungen der Impulsdauer mit der Umgebungs- und/oder Betriebstemperatur in Kauf genommen werden.

Die monostabile Multivibratorschaltung nach der Erfindung weist also das Kennzeichen auf, daß der dritte Transistor von derselben Leitungsart ist wie die des ersten und des zweiten Transistors, wobei die Kollektorelektrode des dritten Transistors mit der Kollektorelektrode des ersten Transistors und seine Emitterelektrode mit der Basiselektrode des zweiten Transistors verbunden sind, und daß die Basiselektrode des dritten Transistors an einen Punkt konstanten Potentials gelegt ist.

Die Basiselektrode des dritten Transistors ist vorzugsweise über einen Widerstand mit dem Punkt konstanten Potentials verbunden, und die Basiselektrode des zweiten Transistors ist über einen zweiten Widerstand an denselben Punkt konstanten Potentials gelegt.

Da der erste Transistor im Ruhestand stromleitend ist, ist der Kondensator dann entladen, und zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode des dritten Transistors wird keine nennenswerte Spannung angelegt, während seine Basiselektrode praktisch das gleiche Potential wie seine Emitterelektrode aufweist.

Infolge des Vorhandenseins des dritten Transistors entlädt sich der Kondensator über einen sehr kleinen Widerstand, also sehr schnell, da er praktisch nahezu kurzgeschlossen ist, während sein Aufladen, das während der Betriebsperiode des Triggers erfolgt, von dem für den Aufladestrom gesperrten dritten Transistor praktisch nicht beeinflußt wird. Die jede Betriebsperiode des Triggers einleitenden Steuerimpulse können somit mit willkürlichen Zeitintervallen aufeinander folgen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der monostabilen Multivibratorschaltung nach der Erfindung;

F i g. 2 zeigt den theoretischen Aufladekreis des zwischen dem ersten und dem zweiten Transistor der Triggerschaltung nach Fig. 1 eingeschalteten Kondensators, und

Fig. 3 zeigt den theoretischen Entladekreis des Kondensators derselben Multivibratorschaltung.

Die monostabile Multivibratorschaltung nach F i g. 1 besitzt als wichtigste Elemente einen ersten Transistor I, der derart polarisiert ist, daß er im Ruhestand stromleitend ist, und einen zweiten Transistor II, der im Ruhestand gesperrt ist. Die beiden Transistoren werden in sogenannter geerdeter Emitterschaltung verwendet. Sie besitzen getrennte und vorzugsweise gleiche Belastungswiderstände 1 und 2, und ihre Emitterelektroden sind durch eine Verbindung 3 mit der positiven Klemme der Speisequelle über einen einzigen Widerstand 4 verbunden, der mittels eines Kondensators 5 entkoppelt ist, der gegebenenfalls weggelassen werden kann. Die Verbindung 3 stellt die rein ohmsche Verbindung dar, welche die Wirkung des Transistors II auf den Transistor I sichert. Die »gegenseitige« Verbindung, d. h. die des Transistors I mit dem Transistor II, wird mittels eines Kondensators 6 geeigneter Kapazität bewirkt. Jeder Transistor wird von seiner Basiselektrode gesteuert. Die des ersten Transistors wird im Ruhezustand von einem aus den Widerständen 7 und 8 bestehenden Spannungsteiler polarisiert, in der Weise, daß er stromleitend ist, während die des zweiten Transistors über einen Widerstand 9 polarisiert wird, der zwischen der Basiselektrode und der positiven Klemme eingeschaltet ist.

Die Steuersignale werden über die Eingangsklemme E der Triggerschaltung der Basiselektrode des Transistors I zugeführt, wodurch dieser gesperrt wird; der an den Klemmen seines Belastungswiderstandes 1 vorhandene Spannungsabfall hört also plötzlich auf. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand und dem negativen Belag des Kondensators 6 wird plötzlich stärker negativ, so daß der Kondensator aufgeladen und die Basiselektrode des Transistors II auf ein Potential gebracht wird, welches diesen Transistor stromleitend macht.

Die Stromleitung des Transistors II wird also durch den Ladestrom des Kondensators 6 bedingt, und deren Zeitdauer ist somit an die Aufladeperiode dieses Kondensators gebunden, worauf das ganze umschlägt und in den Anfangs- oder Ruhezustand zurückkehrt. Aus F i g. 2, welche den Ladekreis des erwähnten Kondensators darstellt, ist ersichtlich, daß diese Dauer praktisch durch die Zeitkonstante des Kreises RC bedingt wird, wobei R den Wert der Widerstände 1 und 9 in Reihe und C die Kapazität des Kondensators 6 darstellt (in der Praxis ist der Wert des Widerstandes 1 klein, z. B. ein Zehntel desjenigen des Widerstandes 9). Für gewisse Anwendungen der monostabilen Triggerschaltung ist es wichtig, daß ihr ein Steuersignal wieder zugeführt werden kann, sobald sie in ihren Ruhestand zurückgekehrt ist, d. h. Transistor I stromleitend, Transistor II gesperrt. Dieses Ergebnis wird erreicht durch den Umstand, daß nach dem Sperren des Transistors II der Kondensator 6 sich praktisch augenblicklich über den Transistor III entladen kann. In Wirklichkeit wird während der Wiederherstellungsperiode, welche der wirklichen Ruheperiode vorangeht, der Transistor III stromleitend gemacht (in F i g. 3 in der Richtung des Pfeiles 11, der die Richtung des Entladungsstromes zeigt). Dieses Ergebnis wird also selbsttätig erreicht, ohne daß anderswo ein Basisstrom abgenommen zu werden braucht. Es ist nämlich die Spannung des Kondensators 6 selbst, während der Entladung, die den Basisstrom des Transistors III erzeugt, der zur Sättigung seiner Kollektorelektrode notwendig ist, was in der Praxis diesen Kondensator zeitweise kurzschließt. Der Entladekreis des Kondensators 6 ist in F i g. 3 dargestellt.

Es ist einleuchtend, daß es gleichgültig ist, ob Transistoren der npn-Art oder der pnp-Art verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Polaritäten der Speisequelle und der Steuersignale entsprechend gewählt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Monostabile Multivibratorschaltung mit einem ersten und einem zweiten Transistor derselben Leitungsart und einem unmittelbar zwischen der Kollektorelektrode des ersten Transistors und der Basiselektrode des zweiten Transistors eingeschalteten Kondensator, durch den die Zeit bedingt wird, während der die von einem Steuerimpuls aus ihrem stabilen Zustand gebrachte Triggerschaltung in ihren unstabilen Zustand mit leitendem zweiten Transistor bleibt, wobei der Kondensator vom Kollektor-Emitter-Weg eines dritten Transistors überbrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Transistor von derselben Leitungsart ist wie die des ersten und des zweiten Transistors, wobei die Kollektorelektrode des dritten Transistors mit der Kollektorelektrode des ersten Transistors und seine Emitterelektrode mit der Basiselektrode des zweiten Transistors verbunden sind, und daß die Basiselektrode des dritten Transistors an einen Punkt konstanten Potentials gelegt ist.

2. Multivibratorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode des dritten Transistors über einen Widerstand mit dem Punkt konstanten Potentials verbunden und die Basiselektrode des zweiten Transistors über einen weiteren Widerstand an denselben Punkt konstanten Potentials gelegt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1266140.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 719/348 10.65 ® Bundesdruckerei Berlin