DE1218506B

DE1218506B - Datengesteuerter astabiler Multivibrator

Info

Publication number: DE1218506B
Application number: DEW35990A
Authority: DE
Inventors: Herbert James White
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1963-01-23
Filing date: 1964-01-17
Publication date: 1966-06-08
Also published as: BE642239A; US3204200A; DE1218506C2; GB1063490A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/12

Nummer: 1218 506

Aktenzeichen: W 35990 VIII a/21 al

Anmeldetag: 17. Januar 1964

Auslegetag: 8. Juni 1966

Die Erfindung bezieht sich auf datengesteuerte astabile Multivibratoren, insbesondere auf Schaltungen zum Betrieb solcher Multivibratoren als mittels Frequenzverschiebung getasteter Datenmodulatoren.

Es wurde gefunden, daß das Rauschverhalten und die Übertragung in binärer Form vorliegender Digitaldaten über Telefon-Stufenübertragungseinrichtungen günstig beeinflußt werden, wenn die zwei Niveaus aufweisenden Markierungs- und Abstands-Gleichstromsignale zunächst in eine Welle transformiert werden, deren Frequenz zwischen zwei vorbestimmten Frequenzen hin- und hergeschoben wird. Eine übliche Telefonleitung ist nicht in der Lage, Frequenzen unterhalb etwa 250 Hz zu übertragen. Darüber hinaus nimmt die Verzögerungsverzerrung, die durch die Telefonleitung verursacht wird, unterhalb etwa 1000 Hz und oberhalb etwa 2000Hz mit steilem Anstieg stark zu. Werden daher die beiden vorbestimmten Schiebefrequenzen innerhalb dieses Bereiches gewählt, so kann ein Datensignal mit der geringsten Verzerrung übertragen werden.

Ein Weg zum Umwandeln eines zwei Niveaus aufweisenden Gleichstrom-Datensignals in eine entsprechende, zwei Frequenzen aufweisende Welle liegt in der Verwendung frei laufender Multivibratoren. Der Multivibrator besitzt den Vorteil, daß keine abgestimmten Schaltungen erforderlich sind. Der übliche Multivibrator weist zwei Verstärkerkomponenten auf, z. B. Elektronenröhren oder Transistoren, von denen jeder Ausgangskreis regenerativ mit dem Eingangskreis der anderen Komponente mittels einer aus Widerstand und Kondensator bestehenden Kombination ^rückgekoppelt ist. Die Frequenz der hierbei entstehenden Schwingung ist in erster Linie durch die Zeitkonstante der vorgesehenen 2?C-Kopplung bestimmt. Sind beide i?C-Kopplungen gleich, so erscheint am Ausgang eine symmetrische Welle in quadratischer Form. Jeder Ausgang kann, falls erwünscht, vor seinem Anlegen an eine Telefonübertragungsleitung durch ein Tiefpaßfilter zu Glättungszwecken geführt werden.

Getastete Multivibratoren sind bekannt, bei denen die Schwingungsfrequenz durch Ändern der Spannung gesteuert wird, auf welche sich der Kondensator der i?C-Zeitkonstantenschaltung während jeder Ruheperiode zwischen zwei Schaltmomenten aufzuladen sucht. Diese Art der Tastung hat den Nachteil, daß Phasenunregelmäßigkeiten während der Übergänge zwischen Abstands- und Markiersignalen am Ausgang auftreten, und zwar als eine unbestimmte Funktion des Zeitpunktes, indem das Auftasten stattfindet. Diese Unregelmäßigkeiten oder Diskontinui-Datengesteuerter astabiler Multivibrator

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,

Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:

Herbert James White, Monmouth, N. J.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 23. Januar 1963 (253 375)

täten können so groß werden, daß eine vollständige Phasenumkehr in den Schaltzeitpunkten auftritt, und sie können Anlaß zur Erzeugung einer breitbandigen Störfrequenz geben, wodurch ein Datensystem, bei dem ein derartiger Modulator verwendet wird, auf Rauschstörungen empfindlicher wird als sonst. Als weitere Folge sucht der Multivibrator sich bei der Geschwindigkeit, mit der die Daten gesendet werden, zu synchronisieren. Ein zusätzlicher Nachteil einer spannungsgesteuerten Auftastung ist der, daß das maximale Verhältnis der Ausgangsfrequenzen auf die Größenordnung 2:1 beschränkt ist.
" Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Auftasteigenschaften von Multivibratormodulatoren zu verbessern. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, die Erzeugung beim Schieben von einer Frequez auf eine andere in einem Frequenzverschiebemodulator auftretender Phasendiskontinuitäten zu unterbinden. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, Multivibratormodulatoren selbststartend zu halten.

Gemäß einem Hauptmerkmal der Erfindung ist ein astabiler Multivibrator dahingehend modifiziert, daß er zusätzliche Widerstände im Aufladeweg der kreuzweise koppelnden Kondensatoren aufweist, die unter Steuerung eines Binärdatensignals in den Auf-

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ladeweg eingeschaltet oder von diesem abgeschaltet auf der negativen Seite der Spannungsquelle, was werden können. Einseitig leitende Dioden, die in durch' das Schaltsymbol für Erde dargestellt ist. Der Serie mit diesen zusätzlichen Widerständen liegen, positiv gehende Übergang an der Kollektorelektrode sind in leitender oder in Sperrichtung in Überein- des Transistors 14 wird über den Kondensator 31 Stimmung mit dem Zustand des Datensignals vorge- 5 an die Basiszone des Transistors 15 angekoppelt, der spannt, um die zusätzlichen Widerstände, wirksam sich kurz sättigt. Das Potential am Kollektor des zu- oder abschalten zu können. Die Zeitkonstante des Transistors 15 fällt auf das geerdete Bezugsniveau, Aufladeweges hängt daher von der Gegenwart oder wie es an der Emitterelektrode des Transistors 15 vom Fehlen dieser zusätzlichen Widerstände ab. herrscht, ab. Dieser negativ gehende Übergang wird Gleichzeitig wird das Bezugsspannungsniveau, auf 10 an die Basiselektrode des Transistors 14 über den das die Kondensatoren sich aufzuladen suchen, durch " Kondensator 32 rückgekoppelt, so daß dieser Trandie Gegenwart oder das Fehlen dieser zusätzlichen sistor weiter in den Sperrzustand gebracht wird. Der Widerstände nicht beeinflußt, und Phasendiskontinui- Kondensator 32 beginnt, sich dann über den KoI-täten der Ausgangswelle, die während des Schaltzeit- lektor-Emitter-Weg des Transistors 15 und die Wipunktes auftreten, sind unterdrückt. 15 derstände 19 und 21 auf die Spannung der Span-Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist nungsquelle 13 aufzuladen. Überschreitet das Poteneine um eine der Verstärkerkomponenten herumfüh- tial auf der linken Seite des Kondensators 32 die rende, eine Verzögerungswirkung ausübende Rück- Summe des kleinen Basis-Emitter-Spannungsabfalls kopplungsschaltung vorgesehen, die auf das »Hän- am Transistor 14 und den in Vorwärtsrichtung herrgen« des Verstärkers in einem der beiden Ausgangs- 20 sehenden Spannungsabfall an der Diode 33, so kippt zustände desselben anspricht und bewirkt, daß der der Transistor 14 in den Sättigungszustand zurück, Eingangszustand dieses Verstärkers geändert und und sein Kollektorpotential fällt ab, wodurch der damit die Wiederaufnahme der Schwingung gefördert Transistor 15 erneut gesperrt wird. In der Zwischenwird. Diese Rückkopplungsanordnung stellt sicher, zeit hat sich der Kondensator 31 über den Widerdaß der Multivibrator nicht lange in einem Zustand 25 stand 18 und den Basis-Emitter-Kreis des Transistors bleiben kann, in dem beide Verstärkerkomponenten 15 entladen, um das Halten des Transistors 15 im den gleichen Ausgangszustand aufweisen. Dieser Zu- Sättigungszustand zu unterstützen. Die Zeitkonstante stand wurde bei üblichen Multivibratoren als für der Entladungswege über die Kollektorlastwiderdiese charakteristisch gefunden, wenn beispielsweise stände ist viel kleiner als die der Aufladungswege das erste Mal Spannung an den Multivibrator gelegt 30 über die Basiswiderstände. Demgemäß sind die wird. Schaltzeiten durch die Größe der Basiswiderstände

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Multivibrators bestimmt.

sind unter anderem Frequenzstabilität, keine beim Der übliche astabile Multivibrator, wie er vor-

Ubergang auftretende Verzerrungen, gewährleistete stehend beschrieben ist, wird in einen Frequenzver-

Schwingungsanregung, Einfachheit und Wirtschaft- 35 schiebemodulator durch das Hinzufügen von Hilfs-

lichkeit der Schaltung und gedrängte Bauweise. basiswiderständen 20 und 27 und Steuerdioden 22,

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in 23, 25 und 26 umgewandelt. Der Zweck der Verbes-

der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im serung ist der, das Einführen eines zusätzlichen Par-

einzelnen beschrieben. Es zeigt allelwiderstandes in die Basiskreise der Transistor-

Fig. 1 ein Schaltbild eines Multivibratormodula- 40 Verstärkerelemente zu ermöglichen und dadurch die

tors, bei dem Festkörperkomponenten vorgesehen Zeitkonstante der Aufladewege der über Kreuz kop-

sind, pelnden Kondensatoren zu ändern, mit der Folge,

F i g. 2 ein Diagramm der Wellenform, welche die daß hierdurch die Schwingungsfrequenz des Multi-Art und Weise, auf die glatte Übergänge während vibrators geändert wird.

eines Frequenzversdhiebeintervalle erreicht werden, 45 Ein Ende jedes der Widerstände 20 und 27 ist mit

illustriert, und der Spannungsquelle 13 an der den Basiswiderstän-

F i g. 3 eine abgewandelte Auf tastschaltung für den den 19 und 28 gemeinsamen Leitung verbunden. Die

Multivibratormodulator nach F i g. 1. anderen Enden der Widerstände 20 und 27 sind zu-

In der Fig. 1 ist ein detailliertes Schaltbild eines nächst mit einem gemeinsamen Eingangspunkt 24

gemäß der Erfindung verbesserten astabilen Multi- 50 über Halbleiterdioden 23 bzw. 25 verbunden. Beide

vibrators dargestellt, wie er als mittels Frequenzver- Dioden sind in Durchlaßrichtung für einen in Rich-

schiebung aufgetasteter Datenmodulator verwendet rung auf den Eingangspunkt 24 hinfließenden Strom

wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind gepolt. Die anderen Enden des Widerstandes 20 und

aktive Festkörper-Schaltelemente, bekannt als Über- 27 sind gleichfalls je mit der Verbindungsstelle der

gangstransistoren, und passive Ubergangsdioden ver- 55 Basiswiderstände 19 und 21 des Transistors 14 über

wendet. die Halbleiterdiode 22 bzw. mit der Verbindungs-

Der Multivibrator weist als solcher NPN-Tran- stelle der Basiswiderstände 28 und 29 des Transistors

sistoren 14 und 15 auf, ferner Kollektorwiderstände 15 über die Halbleiterdiode 26 verbunden. Beide

18 und 30, über Kreuz liegende Kopplungskonden- Dioden 22 und 26 sind für einen in Richtung auf die

satoren 31 und 32, Basiswiderstände 19, 21, 28 und 60 Verbindungsstellen der Basiswiderstände hinfließen-

29, Dioden 33 und 36 und eine Spannungsquelle 13. den Strom in Durchlaßrichtung gepolt.

Ausgenommen der Schützdioden 33 und 36 handelt Ob die Widerstände 20 und 27 effektiv zu den

es sich hierbei um eine gut bekannte Schaltung, die Basiswiderständen 19 und 28 parallel liegen oder

in regenerativer Weise die beiden Transistoren alter- nicht, hängt vom Zustand des gemeinsamen Ein-

nierend sperrt und sättigt. Ist beispielsweise der 65 gangspunktes 24 ab. »Schwimmt« der Punkt 24, d. h.,

Transistor 14 gesperrt, so steigt das Potential an sei- ist er ungeerdet, dann, befinden sich die Dioden 23

ner Kollektorelektrode rasch auf das Potential der und 25 in ihrem Zustand hohen Widerstandes und

Spannungsquelle 13 an. Die Emitterelektrode liegt haben keinen Einfluß auf die Schaltung. Daher sind

die Dioden 22 und 26 durch einen Strom in Vorwärtsrichtung vorgespannt, der von der Spannungsquelle 13 über die Widerstände 20 bzw. 27 fließt, deren Größe aus diesem Grund etwa um eine Größenordnung kleiner ist als die der Widerstände 19 und 28. Die Widerstände 20 und 27 überbrücken dann effektiv die Widerstände 19 und 28 und bewirken hierdurch eine relativ kleine Zeitkonstante für die Aufladewege der Kondensatoren 31 und 32. Hierdurch wird eine relativ hohe Schwingungsfrequenz für die Multivibratorschaltung festgelegt.

Liegt der Punkt 24 jedoch an Erde 30, wird der von der Spannungsquelle 23 herrührende, die Dioden 22 und 26 in Vorwärtsrichtung vorspannende Strom von diesen zu den Dioden 23 und 25 umgeleitet, und die ersteren Dioden werden effektiv in Sperrichtung vorgespannt, so daß die Widerstände 20 und 27 keine Wirkung auf die Zeitkonstanten der Aufladewege der über Kreuz gekoppelten Kondensatoren ausüben. Die neue Zeitkonstante ist relativ größer als die Zeitkonstante, die durch die Parallelwiderstände 20 und 27 in der Schaltung erzeugt wird. Folglich wird die Schwingungsfrequenz des Multivibrators reduziert

Die einem Transistor 12 zugeordnete Schaltung bildet einen bequemen Auftaster, der mit dem Punkt 24 des vorstehend beschriebenen Multivibrators verbunden wird. Eine Datenquelle, z. B. eine Computeranlage, eine Büromaschine, ein Bandsender od. dgl., wird durch den Block 10 repräsentiert. Markier-(»1«)- und Abstands-(»0«)-Datenbits werden üblicherweise durch positive und negative Spannungsniveaus in einem bekannten Standardkode dargestellt. Wie oben erläutert worden ist, wird der gemeinsame Eingangspunkt 24 durch ein »Erde«-Signal aktiviert und verbleibt unter offenen Schaltungsbedingungen im Ruhezustand. Daher bildet der Transistor 12, der in geerdeter Emitterschaltung vorliegt, einen Umkehrkreis. Der Basiselektrode zugeführte negative Eingänge sperren den Transistor 12, während positive Eingänge denselben sättigen. Da der Kollektor des Transistors 12 direkt mit dem gemeinsamen Punkt 24 verbunden ist und positive Markiersignale den Transistor 12 sättigen, liegt der gemeinsame Punkt 24 an Erde, so daß die Widerstände 20 und 27 aus der Eingangsschaltung für Markierbits wirksam entfernt sind. Andererseits sperren negative Abstandsbits den Transistor 12 und der gemeinsame Punkt 24 liegt an einem offenen Kreis. In diesem Falle liegen die Widerstände 20 und 27 effektiv parallel zu den Widerständen 19 bzw. 28.

Eine alternative Auftastschaltung ist in der F i g. 3 dargestellt. Diese Schaltung eliminiert die Notwendigkeit der Dioden 23 und 25 auf Kosten eines zusätzlichen weiteren Transistors. Die Verbindungsstellen zwischen dem Widerstand 20 und der Diode 22 und zwischen dem Widerstand 27 und der Diode 26 sind mit 20 σ bzw. 27 a bezeichnet. Die Schaltung der Fig. 3 wird mit den Stellen 20α und 27a an Stelle der Dioden 23 und 25, des Transistors 12 und des Widerstandes 11 in die Schaltung nach F i g. 1 eingesetzt. Der Ausgang der Datenquelle 10 ist über Widerständella und Ub mit den Basiselektroden der Übergangstransistoren 12 a und 12 & verbunden, die von der gleichen Art sein können wie der Transistor 12 der Fig. 1. Beide Emitterelektroden sind geerdet. Die Kollektorelektroden sind direkt mit den Stellen20α und 27a in der Fig. 1, wie dargestellt, verbunden. Positive Markierbits, die von der Datenquelle 10 herrühren, sättigen beide Transistoren 12 a und 126, wodurch die Stellen 20 a und 27 a geerdet werden. Die Dioden 22 und 26 sind daher in Sperrrichtung vorgespannt, und die Widerstände 20 und 27 sind aus den Basiskreisen der Transistoren 14 und

15 effektiv entfernt. Der Multivibrator schwingt daher bei seiner niedrigeren Frequenz. Negative Abstandsbits sperren die Transistoren 12 a und 12 b, und die

ίο Punkte 20α und 27a »schwimmen«. Die Dioden 22 und 26 werden hierdurch in Vorwärtsrichtung vorgespannt, und die Widerstände 20 und 27 liegen wieder in der Multivibratorschaltung. Die alternative Auftastschaltung der F i g. 3 stellt daher ein f unktionelles Äquivalent derjenigen der F i g. 1 dar.

Bei dem üblichen Multivibrator ist es, wie vorstehend erwähnt, möglich, daß beide aktive Elemente gleichzeitig in »Klemm«-Stellung gehen, wenn das erste Mal Spannung angelegt wird. Beide aktiven Elemente werden angehängt, da keiner der Kondensatoren eine Aufladung erfordert, die abfließen und die Symmetrie zerstören kann. Entweder muß die Spannung hierzu wieder abgeschaltet und erneut eingeschaltet werden, oder eine der Eingangselektroden eines aktiven Elementes muß geerdet werden. Die erste Lösung ist nicht als eine positive anzusehen, da die Elemente auch beim zweiten Versuch wieder angehängt werden können. Gemäß der Erfindung ist daher ein Hilfsrückkopplungskreis vorgesehen zum Sicherstellen einer Schwingungsanregung mittels Erden der Eingangselektroden der Elemente, wenn immer eines der aktiven Elemente im Sättigungszustand über eine unbestimmte Zeitdauer hinweg verharrt.

Die positive Starthilfsschaltung weist NPN-Übergangstransistoren 16 und 17 auf, ferner Widerstände 39 und 40, einen Kondensator 38 und Ubergangsdioden 34 und 35. Die Basiselektrode des Transistors

16 ist über einen Trennwiderstand 39 mit der Kollektorelektrode eines der Multivibratortransistoren, z. B.

mit dem Transistor 14, verbunden. Der Kollektor des Transistors 16 liegt über einen Kondensator 38 an Erde. Die Werte des Widerstandes 40 und des Kondensators 38 sind so gewählt, daß eine Zeitkonstante erhalten wird, die die Periode des Multivibrators überschreitet. Der Kollektor des Transistors 16 und die Basis des Transistors 17 sind direkt miteinander verbunden. Die Emitterelektroden beider Transistoren 16 und 17 liegen an Erde, d. h. auf der negativen Seite der Spannungsquelle 13. Der Kollektor des Transistors 17 ist jeweils über Steuredioden 34 und 35 und über Schutzdioden 33 und 36 mit den Basiselektroden der Multivibratortransistoren 14 und 15 verbunden.

Die Wirkung der positiven Startschaltung ist die, den Kondensator 38 so lange im entladenen Zustand zu halten, wie der Multivibrator schwingt. Daher ist normalerweise der Transistor 17 im Sperrzustand, und seine Kollektorelektrode »schwimmt«. Die Dioden 34 und 35 sind effektiv blockiert und haben keine Wirkung auf die Multivibratorschaltung. Der Transistor 16 wird alternierend durch die am Kollektor des Transistors 14 herrschende Spannung an- und abgeschaltet. Ist der Transistor 16 angeschaltet, so

liegt sein Kollektorpotential an Erde, und es befindet sich keine Ladung im Kondensator 38. Daher ist der Transistor 17 gesperrt. Ist der Transistor 16 gesperrt, so sucht seine Kollektorspannung auf die Spannung

der Spanmmgsquellel3 anzusteigen. Der Kondensator 38 kann sich jedoch nicht sofort aufladen. Während eines normalen Multivibratorbetriebes ist der Transistor 16 nicht lange genug gesperrt, als daß dem Kondensator 38 eine ausreichende Ladung zugeführt werden könnte, die den Transistor 17 in den Sättigungszustand bringt. Sollte jedoch der Transistor 14 während einer Zeitdauer im Sättigungszustand verbleiben, die größer ist als die Zeitkonstante des Widerstandes 40 und des Kondensators 38, dann wird die am Kondensator 38 liegende Spannung auf einen oberhalb der Zuschaltebasisspannung des Transistors 17 liegenden Wert zunehmen. Der Kollektor des Transistors 17 liegt dann effektiv an Erde, die Dioden 34 und 35 sind in Vorwärtsrichtung vorgespannt, und die Basisströme zum Transistor 14 und 15 werden über Erde kurzgeschlossen. Hierdurch kommt der Transistor 14 in den Sperrzustand, und eine normale Multivibratorwirkung wird erreicht. Die Hilfsschaltung ist gleichermaßen wirksam bei der Wiederherstellung der Multivibratorwirkung während eines normalen Laufes, wenn aus irgendeinem Grunde, z. B. infolge eines Spannungsausfalles, die Multivibratortransistoren »angehängt« werden.

In der Fig. 2 sind die Vorgänge dargestellt, die sich im Multivibrator während eines Teiles eines Markierfrequenzzyklus des Multivibrators abspielen. Die F i g. 2 (b) zeigt die am Punkt 24 der F i g. 1 während eines Überganges von einem Markier- zu einem Abstandseingang herrschenden Spannungsniveaus. Das Abstandsspannungsniveau liegt auf oder nahe bei Erde, und das Markierniveau liegt ausreichend über Erde. In der Fig. 2 (a) sind rechteckige Multivibrator-Ausgangswellen (ausgezogene Linien) dargestellt, wie sie am Kollektor des Transistors 15 erscheinen. Eine Ausgangsklemme 37 ist hierzu mit dieser Kollektorelektrode verbunden. Eine gestrichelt dargestellte sinusförmige Welle wird durch Filtern der rechteckigen Ausgangswelle mittels eines Tiefpaßfilters erreicht. Bei einer gemäß den Prinzipien der Erfindung aufgebauten Schaltung werden eine Markierfrequenz von 1150Hz und eine Abstandsfrequenz von 1850 Hz erreicht. Die Zeit t_m ist die Schwingungszeit der Markierfrequenz und die Zeit i_B die kürzere Schwingungszeit der Abstandsfrequenz. Tritt beispielsweise ein Übergang von der Markierzur Abstandsfrequenz, z.B. bei 3O°/o einer halben Periode der Markierfrequenz, z. B. bei der Zeit t_x auf, so sind die über Kreuz gekoppelten Kondensatoren auf eine Spannung aufgeladen, die 70% einer halben Periode der Abstandsfrequenz entspricht. Es tritt daher kein abrupter Übergang in der quadratischen Ausgangswelle auf. Die Grundwellen der beiden MuI-tivibratorfrequenzen sind in Phase, wenn die Übergänge auftreten, und plötzliche Phasenumkehrungen sind nicht möglich. Diese Phasensynchronisierung bleibt unabhängig vom Zeitpunkt des Auftretens eines Datenüberganges erhalten und unabhängig davon, ob der Übergang von einem Markier- zu einem Abstandssignal oder umgekehrt stattfindet. Dies ist so, da der Datenübergang im Gegensatz zu bekannten Schaltungen keine Änderung der zwischen den über Kreuzgekoppelten Kondensatoren herrschenden Spannungsniveaus hervorruft, die aufgeladen und entladen werden. Nur die Zeitkonstante der Aufladewege und daher die Steigungen der Aufladekurven werden geändert.

Es kann leicht gezeigt werden, daß das Verhältnis der Schwingungszeit entweder der Markier- oder der Abstandsfrequenz zur Zeitkonstanten, die zur Erzeugung dieser erforderlich ist, eine gemeinsame Konstante ist. Da die Spannung, auf die der Kondensator sich aufladen muß, in jedem Fall die gleiche ist und daher die Spannungsdifferenz entsprechend der tatsächlich vorhandenen Kondensatoraufladung in jedem Falle die gleiche ist, ist die einzige Charakteristik, die ίο sich ändert, die Steigung der Aufladekurve, die in der Fig. 2(c) dargestellt ist.

Die Ausgangsfrequenzen des Multivibrators sind

und

fm —

tm

fs =

ao Die für diese Frequenzen erforderlichen Zeitkonstanten sind

und

— Rm C

= R_SC,

worin k_m und k_s Konstanten, R_m und R_s die Widerstände der Aufladewege der Kondensatoren 31 und 32 und C die Kapazität der über Kreuz gekoppelten Kondensatoren 31 und 32 sind.

Die Gleichungen für die Aufladewege sind von der gut bekannten exponentiellen Form und ergeben sich, wie aus der Fig. 2 (c) ersichtlich ist, wie folgt:

Δ E

= Et (l -

= Et[I-

Aus den Gleichungen (5) und (6) folgt

tm k

ks

is

worin α eine Konstante ist.

Aus dem Verhältnis a, das aus der Gleichung (7) als Konstant für sowohl die Markier- als auch die Abstandsfrequenz folgt, ergibt sich, daß, wenn AE und Ej in den Gleichungen (5) und (6) festgehalten werden, jeder Übergang zwischen den beiden Frequenzen auf eine solche Weise erfolgen muß, daß a konstant bleibt. Daher findet immer ein glatter Übergang statt, unabhängig davon, ob er nun von einem Markier- zu einem Abstandssignal oder umgekehrt stattfindet. Ein Pufferverstärker und ein Bandpaßfilter (nicht dargestellt) sind vorteilhafterweise am Multivibratorausgang am Punkt 37 angeschlossen, um den Multivibrator von Leitungsstörungen zu entkoppeln und um den Rechteckswellenausgang in sinusförmige Form zu glätten. Zur Einhaltung einer Symmetrie in der Ausgangswelle sollte die am Punkt 37 angeschlossene Last einen dem Widerstand 39 äquivalenten Wert ausweisen.

Bei einer gemäß den Prinzipien der Erfindung aufgebauten Schaltung wurden folgende Dimensionierungen zur Erzeugung einer Markierfrequenz von

Claims

9 10

1150 Hz und einer Abstandsfrequenz von 1850 Hz Basen und Kollektoren über ein Paar erster Konvorgesehen: densatoren (31, 32) über Kreuz miteinander ge-

AlIe Dioden Silizium-Typ IN456 *°ΡΡ* ^' l*f ^UΓCΪ/Ι« *?ⁿ^ί,°*\?* u'

.„ _ _XT ,-„.,. . _XT „_ daß ein erster Widerstand (19 oder 28), der durch

Alle Transistoren .. NPN-Sihzium-Typ 2 N 333 _{5 einen zweiten W}i_derstand (20 bzw. 27) über eine

Widerstände normalerweise leitende erste Diode (22 bzw. 26)

U, 11a, Ub 4,700 Ohm überbrückt ist, im Aufladeweg jedes Konden-

Ig' 30 ' ^ 2600 Ohm sators(31,32) liegt und daß ein auf den einen

19 28 16000Ohm Zustand des Binärsignals ansprechender, dem

20, 27 3*500 Ohm ¹⁰ Aufschalten einer niedrigen Impedanz zwischen

21, 29 18 000 Ohm gemeinsamem Anschlußpunkt (Erde) und der

39 13*000 Ohm Verbindungsstelle (2Oe oder 27 a) von zweitem

40 75,000 Ohm Widerstand und erster Diode dienender Schalt-

„ kreis zum Schalten der ersten Diode in den nichtKondensatoren ₁₅ leitenden Zustand und damit zum effektiven Ent-

31> 32 0,02 mF koppeln des zweiten Widerstandes vom Auflade-

38 0,55 mF _weg vorgesehen ist.

Spannungsquelle 13 +12,0 V 2. Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis einen dritten

Der Temperatureinfluß auf diese Schaltung über ao Transistor (12) aufweist, dessen Basis an eine einen Bereich von 0 bis 60° C war kleiner als 1 °/o im Quelle binärer Signale (10) anschaltbar ist, dessen Hinblick auf eine Frequenzänderung und lag inner- Emitter mit dem gemeinsamen Anschlußpunkt halb + 0,1 Dezibel am Ausgangsniveau. Eine lO°/oige (Erde) verbunden ist und dessen Kollektor mit Änderung der Spannung der Spannungsquelle hatte jeder der Verbindungsstellen (20α, 27α) von je weniger als 0,5 °/o Frequenzänderung und etwa 25 zweitem Widerstand und je erster Diode über je 1 Dezibel im Ausgangsniveau zur Folge. eine normalerweise nichtleitende zweite Diode Es leuchtet ein, daß die Prinzipien der Erfindung (23 oder 25) verbunden ist, und daß das Aufgleichfalls auf einen Multivibratormodulator anwend- treten des einen Binärsignalzustandes an der bar sind, bei dem PNP-Transistoren verwendet wer- Basis des dritten Transistors jede der zweiten den. In diesem Falle muß eine negative Spannung am 30 Dioden in den leitenden Zustand schaltet.
Punkt 13 liegen, und alle Dioden müssen umgepolt 3. Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gewerden, kennzeichnet, daß der Schaltkreis einen vierten Ferner ist ersichtlich, daß an der Schaltung weitere und fünften Transistor (12 a, 12 b) aufweist, deren Änderungen vorgenommen werden können; so kön- Emitter mit dem gemeinsamen Anschlußpunkt nen beispielsweise zusätzliche Widerstände 20 und 35 (Erde) verbunden sind, deren Basen mit einer 27 mit den Widerständen 19 und 28 unter der Steue- Quelle binärer Signale (10) koppelbar sind und rung zusätzlicher Steuerdioden ähnlich den Dioden deren Kollektoren direkt mit den entsprechenden 23 und 25 parallel geschaltet werden, wenn jene mit Verbindungsstellen (20 a, 27 a) von je zweitem den Verbindungsstellen der Widerstände 19 bis 21 Widerstand und je erster Diode verbunden sind, und 28 bis 29 verbunden werden. Jedes Paar zusatz- 40 und daß das gleichzeitige Auftreten des einen licher Widerstände kann durch eine zusätzliche unab- Binärsignalzustandes an den Basen der vierten hängige Datenquelle zur Erzeugung einer Vielfach- und fünften Transistoren dieselben sättigt,
frequenzübertragung paralleler Daten aufgetastet 4. Multivibrator nach einem der Ansprüche 1 werden. In einem derartigen Falle könnte eine einzige bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein ein Paar Ausgangsfrequenz für jede Datenpermutation, z. B. 45 in Kaskade geschalteter und basisgetriebener 2" Frequenzen für η Datenquellen, erzeugt werden. Transistoren (16, 17) aufweisender Rückkopp-Der Vorteil der Ausgangsphasenkontinuität und des lungsweg vom Kollektor des ersten Transistors Selbststartens oder des Selbstanregens der Schaltung (14) zu den entsprechenden Basen des ersten und würde auch in einem Vielfachfrequenzsystem, das zweiten Transistors (14,15) über ein Paar norgemäß der Erfindung aufgebaut ist, erhalten bleiben. 50 malerweise nichtleitender dritter Dioden (34, 35)

... führt und daß ein Hilfsaufladeweg, der einen Patentansprüche: Widerstand (40) und einen Kondensator (38) auf-1. Astabiler Multivibrator, dessen Frequenz in weist, im Basiskreis des Kaskaden-Ausgangstran-Abhängigkeit vom einen Zustand eines binär ko- sistors (17) liegt und eine Zeitkonstante aufweist, dierten Datensignals verschiebbar ist, mit einem 55 die im Vergleich zur größten Schwingungszeit der ersten und zweiten Transistor (14, 15), deren Multivibratorschwingung groß ist, so daß eine Emitter je mit einem gemeinsamen Anschlußpunkt längere Sättigungsdauer des ersten Transistors die (Erde) verbunden sind und deren entsprechende dritten Dioden in den leitenden Zustand schaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen