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Impulsgenerator mit Doppelbasisdiode zur Erzeugung von Impulsen mit
verschiedener Folgefrequenz Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
zur Erzeugung einer Impulsfolge mit Hilfe einer Doppelbasisdiode, deren Emitter
mit dem Kondensator eines an einer Konstantspannungsquelle liegenden RC-Gliedes
verbunden ist. Die Doppelbasisdiode wird jedesmal dann leitend, wenn die Spannung
am Kondensator eine bestimmte Schwelle erreicht. Eine solche Schaltungsanordnung
ist beispielsweise aus der Zeitschrift »Control Engineering«, Mai 1959, S. 116
und 117, bekanntgeworden. Die F i g. 5 A auf S. 116 zeigt eine
Anordnung, bei der ein Kondensator zwischen dem Emitter und der einen Basis einer
Doppelbasisdiode liegt. Der Kondensator wird durch eine konstante Spannung über
den Widerstand aufgeladen, bis die Schwelle der Doppelbasisdiode erreicht ist.
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Beim überschreiten der Schwellspannung nimmt der Widerstand zwischen
Emitter und der einen Basis schlagartig ab, so daß sich der Kondensator sehr schnell
über die Emitter-Basis-Strecke entladen kann. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch
unter Ab-
gabe von Stromimpulsen. Gemäß einer Weiterbildung dieser Anordnung
in der gleichen Zeitschrift ist der Kreis um einen Transistor erweitert, der den
Kondensator überbrückt. Am Ausgang der Doppelbasisdiode wird dann so lange keine
Impulsfolge auftreten, wie der Transistor ausgesteuert ist und den Kondensator kurzschließt.
Wird der Transistor hingegen gesperrt, so kann sich der Kondensator aufladen, wodurch
die Doppelbasisdiode periodisch angesteuert wird und die Schaltung eine Impulsfolge
abgibt.
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Für überwachungs- und Fernmeßzwecke wird nun oft gefordert, die Impulsfrequenz
einer solchen Anordnung je nach Auftreten des einen oder anderen Kriteriums
zu variieren. Dies kann beispielsweise, wie in der USA.-Patentschrift 2
658 141, F i g. 1, beschrieben ist, dadurch erfolgen, daß die Speisespannung
des RC-Gliedes verändert wird. Bei höherer Speisespannung könnte damit ein schnellerer
Anstieg der Spannung im Kondensator erreicht werden, womit auch die Impulsfrequenz
am Ausgang der Doppelbasisdiode erhöht würde. Dies setzt aber eine steuerbare Spannungsquelle
voraus, wie beispielsweise eine Batterie mit mehreren Abgriffen, die den Aufwand
bedeutend heraufsetzt. Der Einsatz eines veränderbaren Ladewiderstandes scheidet
ebenfalls aus, weil der damit erreichte Widerstandsbereich nicht groß genug ist.
Eine weitere bekannte Maßnahme der Veränderung der Zeitkonstante in einer monostabilen
Kippstufe besteht darin, dem Kondensator einen weiteren Kondensator parallel zu
schalten, so daß die Aufladezeitkonstante der RC-Kombination vergrößert wird. Die
Umschaltung wird bei einer solchen Schaltungsanordnung mit einem Kontakt vorgenommen,
der sich jedoch in einer ausschließlich aus Halbleitern aufgebauten Schaltung recht
unharmonisch einfügt. Die Verwendung eines kontaktlosen Schalters, wie z. B. eines
Transistors, ist hierbei nicht möglich, da der Kondensator in der Emitter-Kollektor-Strecke
des Kondensators liegt und somit kein definierter Arbeitspunkt vorhanden ist. Außerdem
muß ein Stromfluß in beiden Richtungen möglich sein, da der Kondensator sowohl aufgeladen
als auch entladen werden muß. Dies ist mit einem Transistorschalter nicht ohne zusätzliche,
aufwendige Maßnahme möglich. Der in der Zeitschrift »Control Engineering« angegebenen
Schaltung haftet weiterhin der generelle Mangel an, daß nach Freigabe des parallel
zum Kondensator liegenden Transistors erst einmal die gesamte Verzögerungszeit vergehen
muß, bis ein Impuls erscheint.
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Aufgabe der -vorliegenden Erfindung war es daher, eine Schaltungsanordnung
zur Erzeugung von Impulsen mit verschiedener Folgefrequenz zu schaffen, die die
Nachteile der obenerwähnten, bekannten Schaltung nicht aufweist. Die Erfindung geht
dabei von der bekannten Anordnung mit einer Doppelbasisdiode aus, deren Emitter
mit einem von einer festen Spannung aufgeladenen Kondensator eines RC-Gliedes verbunden
ist, der von einem Transistor überbrückt ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere solcher RC-Transistorkombinationen mit verschiedenen Zeitkonstanten
vorgesehen
sind, deren Kondensatoren mit dem Emitter der Doppelbasisdiode
über ein ODER-Gatter verbunden sind, und daß zwischen jedem Kondensator und dem
Kollektor des zugehörigen Transistors eine Zenerdiode in Sperrichtung liegt, so
daß sich der Kondensator nicht unter einen bestimmten Minimalwert entladen kann.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind die Kollektoren der Transistoren
mit Differenziergliedern verbunden, deren Ausgangsimpulse über Richtleiter zusammengefaßt
werden, die nur die beim Sperren der Transistoren. entstehenden Impulse durchlassen
und einen der Doppelbasisdiode nachgeschalteten Transistor ansteuern.
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Die Erfindung wird nun an Hand einiger in den Fig. 1 und 2
gezeigter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Ein Impulsgenerator für drei verschiedene
Frequenzen ist in Fig. 1 gezeigt. Er besteht im wesentlichen aus einer Doppelbasisdiodep4,
drei RC-Gliedern, die jeweils, aus den Kondensatoren Kll, K21 und K31 sowie
den WiderständenR11, R 21 und R 31 bestehen. Die Kondensatoren sind
mit den Transistorenpl, p2 und p3 überbrückt, deren Kollektorwiderstände
aufgeteilt sind,. wovon sich die Widerstände R 12, R 22 und R 32 im Entladeweg
des jeweiligen Kondensators befinden. Zwischen den KollektorteilwiderständenR12,
R22 und R43 und den Kondensatoren Kll, K21 und K31 sind Zenerdioden n
11, n 21 und n 31 eingeschaltet, deren Aufgabe weiter
unten erläutert wird- Zunächst sei angenommen, daß beispielsweise eine Impulsfolge
mit der Periode T 1 ausgesendet werden soll. Dazu verschwindet das Signal
am EingangT1, während die Eingänge T2 und T3 an positivem Potential liegen,
so daß die Transistoren p 2 und p 3 leitend sind. Mit der Sperrung
des Transistors p 1 kann sich der Kondensator Kll aufladen, dessen Spannung
über den Richtleiter n12 dem Emitter der Doppelbasisdiode p4 zugeführt wird. Nach
einer durch, die Zeitkonstante des RC-Gliedes bestimmten Zeit wird die Schwelle
der Doppelbasisdiode erreicht, so daß diese leitend wird und ein Entladestrom vom
Emitter E
zur Basis B 2 fließen kann. Am Widerstand R entsteht damit ein Spannungsabfall
gegen Masse M-. Hat der Kondensatorentladestrom den sogenannten Talstrom unterschritten,
so sperrt die Doppelbasisdiode, und der Aufladevorgang des Kondensators. Kll beginnt
von neuem. Um sicherzustellen, daß der Kondensator immer vom gleichen Spannungsniveau
an. aufgeladen wird, ist eine Zenerdiode n11 vorgesehen, die eine Entladung des
Kondensators Kll verhindert, wenn der Transistor p 1 leitend gesteuert war.
Der Kondensator Kll kann sich damit nur auf eine Spannung entladen, die gleich der
Kollektor-Emitter-Restspannung plus der Spannung am Widerstand R 12 plus der Spannung
an der Zenerdiode n 11 ist, wobei der Spannungsabfall am Widerstand R
12 sehr klein ist. Verschwindet nun beispielsweise am Eingang T3 das
Signal, während die Signale am Eingang Tl und T2 anliegen, so wird der Kondensator
K31 über den Widerstand R31 periodisch aufgeladen, wobei die Zeitkonstante dieses
RC-Gliedes die Impulsperiode bestimmt. Die Stabilisierung des Spannungniveaus, von
dem aus der Kondensator aufgeladen wird, geschieht wiederum durch eine Zenerdiode
n 3,1. Verschwinden nun die Eingangssigenale an mehr als einem Eingang, so
würde im Impulsgenerator ein undefinierter Zustand auftreten. Um dies zu verhindern,
ist der Kollektorteilwiderstand R 32 des Transistors p 3 über einen
Richtleiter n 4 mit der Basis des Transistors p 2 und über einen Richtleiter
n 5 mit der Basis des Transistors pl verbunden. Dies hat die Folge,
daß die Basisanschlüsse der Transistoren p 1 und p 2 bei Sperrung
des Transistors p 3 positives Potential erhalten und somit leitend gesteuert
werden, womit ihre Kondensatoren Kll und K21 nicht aufgeladen werden können. Bei
Ausbleiben aller drei Eingangssignale wird also die Impulsfolge mit der Periodendauer
T 3
ausgesendet. Ebenso ist der Kollektorteilwiderstand R 22 des Transistors
p 2 über einen Richtleiter n 6 mit der Basis des Transistors
p 1 verbunden, so daß bei Sperrung des Transistors p 2 der Transistor
p 1 automatisch geöffnet wird. Natürlich ist es ohne weiteres denkbar, daß
beispielsweise die Impulsfolge mit der Periodendauer T 1 Vorrang besitzt
und dieser Transistor daher die beiden anderen bei Sperrung automatisch leitend
steuert, auch wenn diese; durch das Fehlen eines Signals an den Eingängen TZ und
T3
gesperrt würden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in F i
g. 2 gezeigt. Dabei haben Elemente mit gleicher Funktion die gleichen Bezeichnungen
wie in, F i g. 1,
während die für die Betrachtung des Ausführungsbeispiels
nicht notwendigen Baueleinente weggelassen wurden. Dieses Ausführungsbeispiel weist
gegenüber dem üi F i g. 1 gezeigten zusätzliche R C-Glieder auf, die mit
den Kollektoren der Transistoren p 1, p-2 und p 3 verbunden
sind, die Ausgangssignale dieser- RC-Glieder werden über Richtleiter n13,
n 23 und n 33
einem zusätzlichen Transistor p,5 zugeführt.
Damit wird erreicht, daß nicht erst nach Aufladung der Kondensatoren der RC-Glieder
ein Impuls am Ausgang abgegeben wird«, sondern sofort nach Sperrung der jeweiligen
Transistoren. Damit kann sofort beim Umschalten auf die neue Taktzeit ein
Signal abgegeben werden. Die Takterzeugung über die Doppelbasisdiode erfolgt dann
anschließend genau- wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1.