DE1273575B - Circuit arrangement for the automatic setting of a pulse duty factor 1: 1 of a multivibrator - Google Patents
Circuit arrangement for the automatic setting of a pulse duty factor 1: 1 of a multivibratorInfo
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Description
Schaltungsanordnung zum automatischen Einstellen eines Impuls-Tastverhältnisses 1 : 1 eines Multivibrators Die Erfindung betrifft die Verbesserung der Schaltung eines astabilen Gegentakt-Multivibrators für Rechteckspannungen und für höhere Ausgangsleistungen. Solche Schaltungen haben vielfach am Ausgang einen Transformator, und dieser bedingt, daß die positiven und negativen Rechteckimpulse gleich oder doch sehr angenähert gleich lang sein, also ein Verhältnis von möglichst 1: 1 haben müssen. Bei anderen Verhältnissen würde über die Primärwicklung des Transformators ein Gleichstrom fließen, der die Transformatoreigenschaften verschlechtern, die Verlustleistung eines der beiden Transistoren und damit die abzuführende Wärmemenge vergrößern würde. Zudem würde an diesem Transistor während der Sperrphase eine höhere Spannungsspitze anliegen, da die überschüssige magnetische Energie im Transformatorkern wieder abgebaut werden muß. Solche Spannungsspitzen können die Transistoren gefährden.Circuit arrangement for automatically setting a pulse duty factor 1: 1 of a multivibrator The invention relates to the improvement of the circuit of an astable push-pull multivibrator for square-wave voltages and for higher output powers. Such circuits often have a transformer at the output, and this means that the positive and negative square-wave pulses must be the same or very approximately the same length, i.e. have a ratio of 1: 1 if possible. In other conditions, a direct current would flow through the primary winding of the transformer, which would worsen the transformer properties, increase the power loss of one of the two transistors and thus increase the amount of heat to be dissipated. In addition, a higher voltage peak would be applied to this transistor during the blocking phase, since the excess magnetic energy in the transformer core has to be dissipated again. Such voltage peaks can endanger the transistors.
Das Tastverhältnis der erzeugten Impulse ist bei symmetrischem Aufbau der Schaltung gegeben durch die Genauigkeit der verwendeten Bauelemente. Ein Abgleich der frequenzbestimmenden Glieder bei der Fertigung ist zwar möglich, gibt aber keine Gewähr gegen Änderungen mit der Zeit und durch äußere Einflüsse.The pulse duty factor of the generated pulses is symmetrical the circuit given by the accuracy of the components used. A comparison the frequency-determining elements in production is possible, but there are none Guaranteed against changes over time and due to external influences.
Es ergibt sich daher die Aufgabe, eine Anordnung zu finden, die ein Tastverhältnis der erzeugten Rechteckspannung von 1: 1 selbsttätig einregelt.The object is therefore to find an arrangement which automatically regulates a pulse duty factor of the generated square-wave voltage of 1: 1.
Die Lösung dieser Aufgabe und zugleich die Erfindung besteht darin, daß in einer an sich bekannten Multivibratorschaltung mit zwei Transistoren und einem symmetrischen Ausgangstransformator die die Umschlagzeiten bestimmenden Glieder so bemessen sind, daß die Zeitkonstante des einen der beiden Glieder unter Berücksichtigung aller zeitverkürzenden Toleranzen und zeitlichen Änderungen der Bauelemente in diesem ersten Glied größer ist als die Zeitkonstante des zweiten der beiden Glieder unter Berücksichtigung aller zeitverlängernden Toleranzen und zeitlichen Änderungen der Bauelemente in diesem zweiten Glied und daß durch einen dritten, zu den zwei Transistoren der Multivibratorschaltung komplementären, von den Transistoren der Multivibratorschaltung gesteuerten, als regelbare Konstantstromquelle wirkenden Regeltransistor die Umladezeit des Kondensators im Zeitglied mit der größeren Zeitkonstante so geregelt und verkleinert wird, daß die Umschlagzeiten für die beiden Zustände der Multivibratorschaltung gleich lang sind. lEerzu ist die Basis des Regeltransistors mit dem Emitter des Transistors mit der längeren Sperrphase, der Emitter des Regeltransistors mit dem Emitter des Transistors mit der kürzeren Sperrphase und der Kollektor des Regeltransistors mit der Basis des Transistors mit der längeren Sperrphase und zugleich mit einem Belag des Kondensators im Zeitglied mit der größeren Zeitkonstante verbunden. Dabei ist die Emitter-Kollektor-Strecke des Regeltransistors niederohmig, solange die Spannung am Emitter des Transistors mit der kürzeren Sperrphase höher ist als die Spannung am Emitter des Transistors mit der längeren Sperrphase, und hochohmig, sobald die Spannung am Emitter des Transistors mit der längeren Sperrphase gleich ist der Spannung am Emitter des Transistors mit der kürzeren Sperrphase. Es sind dann weiterhin, sofern die an die Sekundärseite des Ausgangstransformators angeschlossene Last symmetrisch ist, die jeweiligen Ströme in beiden Transistoren des Multivibrators gleich groß, beide Schaltzeiten des Multivibrators gleich lang, und es wird in beiden Schaltzuständen des Multivibrators im Kern des Ausgangstransformators der gleiche magnetische Fluß erzeugt.The solution to this problem and at the same time, the invention consists in that the transit times determining elements are so dimensioned in a manner known per se multivibrator circuit having two transistors and a balanced output transformer, that the time constant of the one of the two members in consideration of all time-shortening tolerances and changes over time of the components in this first member is greater than the time constant of the second of the two members, taking into account all time-lengthening tolerances and temporal changes of the components in this second member and that by a third, complementary to the two transistors of the multivibrator circuit, controlled by the transistors of the multivibrator circuit , acting as a controllable constant current source control transistor, the charge reversal time of the capacitor in the timer with the larger time constant is regulated and reduced so that the transition times for the two states of the multivib rator circuit are the same length. lEerzu is the base of the control transistor with the emitter of the transistor with the longer blocking phase, the emitter of the control transistor with the emitter of the transistor with the shorter blocking phase and the collector of the control transistor with the base of the transistor with the longer blocking phase and at the same time with a coating of the capacitor connected in the timing element with the larger time constant. The emitter-collector path of the control transistor is low-resistance as long as the voltage at the emitter of the transistor with the shorter blocking phase is higher than the voltage at the emitter of the transistor with the longer blocking phase, and high-resistance as soon as the voltage at the emitter of the transistor with the longer one The blocking phase is the same as the voltage at the emitter of the transistor with the shorter blocking phase. If the load connected to the secondary side of the output transformer is symmetrical, then the respective currents in both transistors of the multivibrator are the same, both switching times of the multivibrator are equally long, and the same magnetic magnetic field is generated in both switching states of the multivibrator in the core of the output transformer Flux generated.
Die Erfindung wird in Verbindung mit den F i g. 1 bis 3 erläutert. Es zeigt F i g. 1 die grundsätzliche Schaltung mit den Hauptmerkmalen, F i g. 2 eine praktisch ausgeführte Schaltung, F i g. 3 den zeitlichen Spannungsverlauf an den Kollektoren (K1 bzw. K 2) und an den Basen (B 1 bzw. B 2) der Multivibrator-Transistoren (Ts 1 und Ts 2) in den Schaltungen nach F i g. 1 und 2.The invention is described in connection with FIGS. 1 to 3 explained. It shows F i g. 1 the basic circuit with the main features, F i g. 2 shows a circuit implemented in practice, FIG. 3 shows the voltage curve over time at the collectors (K1 and K 2) and at the bases (B 1 and B 2) of the multivibrator transistors (Ts 1 and Ts 2) in the circuits according to FIG. 1 and 2.
In F i g. 1 ist mit dünnen Verbindungslinien eine bekannte Multivibratorschaltung gezeigt, während die Regelschaltung gemäß der Erfindung mit dickeren Verbindungslinien dargestellt ist. Die Multivibratorschaltung besteht aus den zwei Transistoren Tsl und Ts 2, die über die zeitbestimmenden Glieder R 1, C 1 und R2, C2 miteinander verbunden sind, ferner dem Ausgangstransformator Tr. Die Widerstände R 3 und R 4 mit den dazu parallelgeschalteten Kondensatoren sind für die bekannte Multivibratorschaltung allein ohne Bedeutung und können dort den Wert Null haben.In Fig. 1 , a known multivibrator circuit is shown with thin connecting lines, while the control circuit according to the invention is shown with thicker connecting lines. The multivibrator circuit consists of the two transistors Tsl and Ts 2, which are connected to one another via the time-determining elements R 1, C 1 and R2, C2 , and also the output transformer Tr. The resistors R 3 and R 4 with the capacitors connected in parallel are for the known multivibrator circuit alone is irrelevant and can have the value zero there.
Für eine Ausgangsspannung mit einem Tastverhältnis von 1: 1 muß die Schaltung vollkommen symmetrisch sein, insbesondere müssen - ohne die Regelschaltung gemäß der Erfindung - die Zeitkonstanten der frequenzbestimmenden Glieder R 1, C 1 und R 2, C2 gleich sein. Dies läßt sich, wie eingangs gesagt, mit der gewünschten Genauigkeit nur schlecht erfüllen.For an output voltage with a duty cycle of 1: 1 , the circuit must be completely symmetrical, in particular - without the control circuit according to the invention - the time constants of the frequency-determining elements R 1, C 1 and R 2, C2 must be the same. As stated at the outset, this can only be achieved with difficulty with the desired accuracy.
Nach der Erfindung wird daher die Zeitkonstante eines der frequenzbestimmenden Glieder, in den Figuren R2, C2,# so gewählt, daß sie mit Sicherheit in allen Fällen, daß heißt z. B. infolge unvermeidlicher Toleranzen, von Temperatureinflüssen und zeitlichen Änderungen der Bauelemente, immer größer ist als die Zeitkonstante des zweiten Gliedes, in den Figuren RI, Cl. Dies erfolgt in einfacher Weise dadurch, daß der Wert des Widerstandes R 2 größer als der des WiderstandesR1 bemessen wird. Damit ist ohne die Regelschaltung die Sperrphase des Transistors Ts2 immer länger als die des Transistors Ts 1 (F i g. 3, gestrichelte Linie in Kurve B 2, t2'> t), und es fließt über den Transistor Ts 1 ein größerer Gleichstrom und auch von längerer Dauer als über den Transistor Ts2. Damit steigt die Spannung an der EmitterkombinationR3, C3 am Transistor Tsl auf einen höheren Wert an als die Spannung an der EmitterkombinationR4, C4 am Transistor Ts 2. Der zu den Transistoren Ts 1 und Ts 2 komplementäre Regeltransistor Ts3 ist in solcher Weise zwischen die Emitter der Transistoren Ts 1 und Ts2 geschaltet, daß er im Fall einer höheren Spannung am Emitter des Transistors Tsl, verglichen mit der Spannung am Emitter des Transistors Ts 2, leitend wird. Damit unterstützt der über die Diode Grl fließende Strom das Umladen des Kondensators C2, wodurch die ursprünglich durch eine vergrößerte Zeitkonstante verlängerte Schaltphase der Anordnung wieder verkürzt wird. Der Regeltransistor Ts 3 bleibt so lange leitend, bis die Emitter der Multivibrator-Transistoren gleiches Potential haben und damit in beiden Transistoren gleich große Ströme fließen, wobei unter der Voraussetzung eines symmetrischen Aufbaus der Primärwicklung des Ausgangstransformators und einer symmetrischen Last auch die beiden Schaltzeiten gleich lang sind (F i g. 3, ausgezogene Linie in Kurve B 2, t2 = tj). Die Diode Gr 1 verhindert einen inversen Betrieb des Regeltransistors. Die Diode Gr2 zwischen der Basis des Regeltransistors Tr3 und dem Emitter des Multivibrator-Transistors Ts2 hebt die Spannungsschwelle der Emitter-Basis-Strecke des Regeltransistors auf. Sie hat dazu den gleichen Schwellspannungswert wie der Regeltransistor.According to the invention, therefore, the time constant of one of the frequency-determining members, in the figures R2, C2, # is chosen so that it is safe in all cases, that is, z. B. as a result of unavoidable tolerances, temperature influences and changes in the components over time, is always greater than the time constant of the second member, in the figures RI, Cl. This is done in a simple manner in that the value of the resistor R 2 is made larger than that of the resistor R1. Thus, without the control circuit, the blocking phase of the transistor Ts2 is always longer than that of the transistor Ts 1 ( FIG. 3, dashed line in curve B 2, t2 '> t), and a larger direct current flows through the transistor Ts 1 and also of longer duration than via the transistor Ts2. This increases the voltage at the emitter combination R3, C3 at the transistor Tsl to a higher value than the voltage at the emitter combination R4, C4 at the transistor Ts 2. The control transistor Ts3, which is complementary to the transistors Ts 1 and Ts 2, is in such a way between the emitters of the Transistors Ts 1 and Ts2 switched so that it is conductive in the case of a higher voltage at the emitter of the transistor Tsl, compared to the voltage at the emitter of the transistor Ts 2. The current flowing through the diode Grl thus supports the charge reversal of the capacitor C2, as a result of which the switching phase of the arrangement, which was originally lengthened by an increased time constant, is again shortened. The control transistor Ts 3 remains conductive until the emitters of the multivibrator transistors have the same potential and thus currents of the same size flow in both transistors, with the two switching times being equally long, provided that the primary winding of the output transformer is symmetrical and the load is symmetrical ( Fig. 3, solid line in curve B 2, t2 = tj). The diode Gr 1 prevents inverse operation of the control transistor. The diode Gr2 between the base of the control transistor Tr3 and the emitter of the multivibrator transistor Ts2 cancels the voltage threshold of the emitter-base path of the control transistor. For this purpose, it has the same threshold voltage value as the control transistor.
Die lElfsspannung - Ub liefert über den WiderstandR5 Vorstrom für die DiodeGr2 und Basisstrom für den Regeltransistor Ts3. Die Spannung - Ub kann aus der von der Schaltung erzeugten Rechteck-Wechselspannung durch eine weitere Wicklung auf dem Transformator Tr mit nachgeschaltetem Gleichrichter gewonnen werden. F i g. 2 zeigt eine praktisch ausgeführte Schaltung gemäß der Erfindung, die gegenüber der Grundschaltung nach F i g. 1 einige nützliche Ergänzungen enthält.The conductive voltage - Ub supplies bias current for the diode Gr2 and base current for the control transistor Ts3 via the resistor R5. The voltage - Ub can be obtained from the square-wave alternating voltage generated by the circuit through a further winding on the transformer Tr with a downstream rectifier. F i g. FIG. 2 shows a practically implemented circuit according to the invention which, compared to the basic circuit according to FIG. 1 contains some useful supplements.
Die Dioden Gr3 und Gr6 in Verbindung mit den Widerständen R 6 bzw. R 7 entkoppeln während der Sperrphase die Kollektoren der Multivibrator-Transistoren von den Rückkoppel-, zugleich Zeitgliedern und tragen dadurch viel dazu bei, daß die erzeugten Impulse mit steilen Flanken am Transformator liegen.The diodes Gr3 and Gr6 in connection with the resistors R 6 and R 7 decouple the collectors of the multivibrator transistors from the feedback and timing elements during the blocking phase and thereby contribute a great deal to the fact that the generated pulses are with steep edges on the transformer .
Die Dioden Gr7 und Gr8 schützen die Basen der Multivibrator-Transistoren Tsl bzw. Ts2 vor der hohen negativen Spannung während der Sperrphase mit Rücksicht darauf, daß bestimmte Transistortypen, z. B. Planartransistoren, nur eine verhältnismäßig kleine Sperrspannung zulassen.The diodes Gr7 and Gr8 protect the bases of the multivibrator transistors Tsl or Ts2 before the high negative voltage during the blocking phase with consideration on the fact that certain types of transistors, e.g. B. planar transistors, only a proportionate allow small reverse voltage.
Die Dioden Gr 7 und Gr 8 dienen außerdem in Verbindung mit den Dioden Gr5 bzw. Gr4 als Schutz gegen eine Sättigung der Multivibrator-Transistoren und stellen damit ein einwandfreies Anschwingen der Anordnung beim Einschalten und nach einem Kurzschluß im Lastkreis sicher.The diodes Gr 7 and Gr 8 also serve in connection with the diodes Gr5 and Gr4 as protection against saturation of the multivibrator transistors and thus ensure a perfect oscillation of the arrangement when switching on and after a short circuit in the load circuit.
Die für die beiden Multivibrator-Transistoren Tsl und Ts2 gemeinsamen und in Reihe geschalteten Dioden Gr 9 und Gr 10 in Verbindung und dem je einem der Transistoren zugeordneten Diode Gr11 bzw. Gr12 begrenzen die Basisspannung. The diodes Gr 9 and Gr 10, which are common to the two multivibrator transistors Tsl and Ts2 and are connected in series, and the diode Gr11 or Gr12 assigned to each of the transistors, limit the base voltage.
Die Ströme in den Transistoren Tsl und Ts2 werden durch die Widerstände R 3 bzw. R 4 begrenzt, die durch die Kondensatoren C3 bzw. C4 für Wechselströme überbrückt sind. Diese Emitterkombinationen dienen, wie beschrieben, zugleich dazu, durch die daran abfallende Spannung den Regeltransistor Ts3 zu schalten.The currents in the transistors Tsl and Ts2 are limited by the resistors R 3 and R 4, which are bridged by the capacitors C3 and C4 for alternating currents. As described, these emitter combinations also serve to switch the control transistor Ts3 through the voltage drop across it.
Die Widerstände R 8 und R 9 sind Basisableitwiderstände für die Transistoren Ts 1 bzw. Ts 2. The resistors R 8 and R 9 are base discharge resistors for the transistors Ts 1 and Ts 2, respectively.
Ein besonderer Vorteil der Schaltung gemäß der Erfindung ist es, daß sie bei geeigneter Dimensionierung in einem großen Bereich frequenzunabhängig ist. Durch das Ändern nur eines Widerstandes, in den Figuren R 1, kann die abgegebene Frequenz in einem Bereich von etwa 1: 3 geändert werden, wobei die sonstigen Eigenschaften der Schaltung erhalten bleiben.A particular advantage of the circuit according to the invention is that, given suitable dimensioning, it is frequency-independent over a large range. By changing only one resistor, in the figures R 1, the output frequency can be changed in a range of approximately 1: 3 , the other properties of the circuit being retained.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1966T0031805 DE1273575B (en) | 1966-08-10 | 1966-08-10 | Circuit arrangement for the automatic setting of a pulse duty factor 1: 1 of a multivibrator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1966T0031805 DE1273575B (en) | 1966-08-10 | 1966-08-10 | Circuit arrangement for the automatic setting of a pulse duty factor 1: 1 of a multivibrator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1273575B true DE1273575B (en) | 1968-07-25 |
Family
ID=7556564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1966T0031805 Pending DE1273575B (en) | 1966-08-10 | 1966-08-10 | Circuit arrangement for the automatic setting of a pulse duty factor 1: 1 of a multivibrator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1273575B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2514803A1 (en) * | 1974-04-04 | 1975-10-16 | Sony Corp | PULSE GENERATOR |
-
1966
- 1966-08-10 DE DE1966T0031805 patent/DE1273575B/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2514803A1 (en) * | 1974-04-04 | 1975-10-16 | Sony Corp | PULSE GENERATOR |
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