DE1290182B

DE1290182B - Sperrschwinger-Schaltungsanordnung mit einem Transistor

Info

Publication number: DE1290182B
Application number: DEN20115A
Authority: DE
Inventors: Vries Coos Des
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1960-06-03
Filing date: 1961-05-30
Publication date: 1969-03-06
Also published as: NL129682C; DE1762069A1; US3187271A; GB948025A; DE1762069C3; NL252324A; CH388379A; DE1762069B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Sperrschwinger-Schal- positivem Sinne mit dem Steuerelektrodenkreis rücktungsanordnung mit einem Transistor, dessen Aus- gekoppelt ist, der vom Basiskreis des Transistors 1 gangselektrodenkreis mit dem Steuerelektrodenkreis gebildet wird.

mit der Wirkung einer positiven Rückkopplung ge- Im dargestellten Kippgenerator ist der Kollektorkoppelt ist und in dessen Steuerelektrodenkreis ein 5 kreis mittels eines Rückkopplungstransformators 2 in Kippkondensator liegt, der über einen Widerstand positivem Sinne mit dem Basiskreis rückgekoppelt, aufgeladen und über den Transistor entladen wird. wobei im Basiskreis ein Kippkondensator 3 liegt, der

Eine vergleichbare, mit einer Röhre bestückte über einen mit der negativen Klemme 4 einer Speise-Schaltungsanordnung ist bereits bekannt, so z. B. aus Spannungsquelle verbundenen Kippwiderstand 5 aufder britischen Patentschrift 630 219. Sie enthält einen io geladen und über den Transistor 1 entladen wird, mit einem Widerstand überbrückten und mit dem Wie an sich bekannt, weist die dargestellte Anordnung Steuergitter der Röhre verbundenen Kippkondensa- zwei unstabile Zustände auf, wobei der Kippgenerator. Dabei ist der Kippkondensator auch mit einem tor 1 jeweils von einem Zustand in den anderen umGleichrichter überbrückt, und die Vorspannung des schlägt.

Gleichrichters ist zwecks Änderung der Wieder- 15 Im ersten Zustand ist der Transistor 1 üblicherweise holungsfrequenz mittels eines Spannungsteilers ein- durch eine positive Spannung am Kippkondensator 3 stellbar. gesperrt, und der Kippkondensator 3 wird über den

Wenn die Röhre leitend ist, baut sich über dem Kippwiderstand 5 in negativem Sinne allmählich auf-Kippkondensator eine die Röhre wieder sperrende geladen, was ein allmähliches Auslösen des Transi-Spannung auf. Ist die Röhre gesperrt, nimmt die ao stors 1 herbeiführt. Der Verstärkungsgrad des Tran-Spannung allein nach Maßgabe der aus der Kapazität sistors 1 nimmt dadurch allmählich zu und demnach des Kippkondensators und dem Widerstandswert ge- auch die gesamte Verstärkung des Kippgenerators, bildeten Zeitkonstanten wieder ab bis auf einen Wert, die durch die Verstärkung des Transistors 1 und den bei dem die Röhre unter Mitwirkung einer positiven Rückkopplungsfaktor bedingt wird, bis beim Errei-Rückkopplung wieder schnell leitend wird, worauf as chen eines ausreichenden gesamten Verstärkungsgrasich der beschriebene Vorgang wiederholt. Dabei des des Transistors 1 die Schaltung plötzlich in den lassen sich auch sehr niedrige Wiederholungsfrequen- zweiten unstabilen Zustand umschlägt, wobei der zen erzielen. Transistor 1 ausgelöst wird. Der Kollektorstrom des

Bei der Übertragung dieser bekannten Röhren- Transistors 1 nimmt dabei schnell zu, wobei gleichschaltung in eine Transistorschaltung stellen sich je- 30 zeitig der Kippkondensator 3 entladen wird und die doch erhebliche Schwierigkeiten ein infolge der von Spannung des Kippkondensators 3 in positivem Sinne verschiedenen Parametern (z. B. Spannungen, Tem- zunimmt, bis beim Erreichen des Höchstwertes des peratur) abhängigen Transistoreigenschaften, wie Kollektorstromes über den Rückkopplungstransforz. B. des Stromverstärkungsfaktors, wodurch die mator 2 ein plötzlicher Rückschlag in den gesperr-Wiederholungsfrequenzen parameterabhängig und so- 35 ten Zustand des Transistors 1 herbeigeführt wird. Der mit nicht reproduzierbar sind. Zudem lassen sich Kippgenerator 1 ist hierdurch wieder in seinen ersten Transistoren im Gegensatz zu Elektronenröhren nicht Zustand zurückgekehrt, worauf der beschriebene vollständig sperren, sondern weisen einen nicht ver- Zyklus sich wiederholt.

meidbaren Reststrom, den sogenannten Leckstrom Bei der dargestellten Anordnung ist die Wirkung

auf, der ebenfalls von den genannten Parametern ab- 40 des beschriebenen Kippgenerators 1 in hohem Maße hängig ist. Dadurch ist die Erzielung sehr niedriger von den Transistoreigenschaften abhängig. Erstens Wiederholungsfrequenzen, d. h. langer Periodenzei- muß nämlich zum Umschlag vom gesperrten Zustand ten von einigen zehn Sekunden, nicht möglich. in den leitenden Zustand des Transistors 1 die Span-

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe nung am Kippkondensator 3 derart zugenommen hazugrunde, eine Sperrschwinger-Schaltungsanordnung 45 ben, daß die Spannung des betreffenden Transistors 1 mit einem Transistor zu schaffen, die die oben- einen hinreichend hohen Wert hat, um den Kippvorgenannten Nachteile nicht aufweist. gang einsetzen zu lassen. Ein weiterer Nachteil be-

Diese Schaltungsanordnnung ist dadurch gekenn- steht in den im gesperrten Zustand des Transistors 1 zeichnet, daß die Steuerelektrode des Transistors an noch auftretenden Transistorrestströmen, die über eine konstante Vorspannung gelegt ist, die den Tran- 50 die Basiselektrode ein Aufladen des Kippkondensasistor in einen schwach leitenden Zustand bringt, und tors 3 herbeiführen und so eine Beschränkung in der im Steuerelektrodenkreis zwischen der Steuerelektrode Bemessung der Zeitkonstante des Kippkreises 3, S und dem Kippkondensator ein Gleichrichter liegt, der bilden. Insbesondere bei einer großen Zeitkonstante durch die an die Steuerelektrode gelegte Vorspan- des Kippkreises 3, 5, bei der der Widerstand 5 einen nung gesperrt ist, und daß ferner eine auf den 55 hohen Wert hat, ist dieser Transistorreststrom beson-Steuerelektrodenkreis wirkende Rückkopplung vor- ders störend, da er gerade dann von derselben Grögesehen ist. ßenordnung ist wie der über den Kippwiderstand 5

Durch Anwendung der Erfindung lassen sich in- fließende Kondensatorladestrom, folge der weitgehenden Unabhängigkeit von den Um die erwähnten Beschränkungen zu beseitigen,

Transistorparametern, z. B. des Leckstroms, sehr 60 ist in der dargestellten Anordnung nach der Erfinlange reproduzierbare Kippzeiten, z. B. mehrere zehn dung die Basiselektrode mittels eines zwischen den Sekunden, erzielen. Klemmen 4, 6 der Speisespannungsquelle liegenden

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher Spannungsteilers 7, 8 an eine konstante Vorspanerläutert. In der Figur der Zeichnung wird ein Aus- nung gelegt, welche den Transistor 1 in den schwach führungsbeispiel dargestellt. 65 leitenden Zustand bringt, und im Basiselektroden-

Die Schaltungsanordnung ist mit einem als Sperr- kreis zwischen der Basiselektrode und dem Kippkonschwinger geschalteten Transistor 1 versehen, wobei densator 3 liegt ein Gleichrichter 9, der von der der vom Kollektorkreis gebildete Ausgangskreis in Basiselektrodenvorspannung gesperrt ist. Durch ent-

sprechende Bemessung des Spannungsteilers 7, 8 kann der Transistor 1 in einem geeigneten Arbeitspunkt eingestellt werden, wobei durch den gesperrten Gleichrichter 9 dafür gesorgt ist, daß der Kippkreis 3, 5 vom Transistorkreis entkoppelt ist. Ohne störende Beeinflussung durch Transistorrestströme kann hierbei der Kippkreis 3, 5 für die größten Zeitkonstanten bemessen werden; bei der dargestellten Ausführungsform z. B. beträgt die Zeitkonstante des Kippkreises 57 Sekunden.

Jeweils, wenn in dieser Schaltung durch das Aufladen des Kippkondensators 3 über den Widerstand 5 die Spannung des Kippkondensators 3 die Basisvorspannung übersteigt, wird der Gleichrichter durchlässig und die auftretende Spannungsänderung an der Basiselektrode des Transistors, der durch die Basisvorspannung in einem geeigneten Arbeitspunkt eingestellt ist, um einen Höchstverstärkungsfaktor verstärkt werden, woraus sich sofort ein Umschlagen des Transistors 1 in den Zustand mit dem Höchstkollektorstrom ergibt, d. h., daß im Kippgenerator der Ansprechpegel genau gleich der Basisvorspannung des Transistors ist. Hierbei wird der Gleichrichter 9 durch die vom Rückkopplungstransformator 2 herrührende Rückkopplungsspannung voll ausgelöst, und der Kippkondensator 3 kann sich über den Transistor 1 entladen.

Um hierbei den Transistor 1 gegen den verhältnismäßig großen Kondensatorentladungsstrom zu schützen, liegt zwischen dem Verbindungspunkt des Spannungsteilers 7, 8 mit dem Basiskreis und der Basiselektrode ein Reihenwiderstand 10, und die Emitterelektrode ist über einen Gleichrichter 11 mit dem Verbindungspunkt des Reihenwiderstandes 10 und des Spannungsteilers 7, 8 verbunden. Der Reihenwiderstand 10 und der Gleichrichter 11 erfüllen hierbei die Funktion eines Strombegrenzers, denn durch die Spannung am Reihenwiderstand 10 wird beim Fließen eines bestimmten Stromes durch diesen Widerstand der Gleichrichter 11 freigegeben, so daß bei weiterer Zunahme des Kondensatorentladestromes dieser Strom unnabhängig vom Transistor 1 über den Gleichrichter 11 unmittelbar zum Emitterkreis passieren kann.

Ist durch das Aufladen des Kippkondensators 3 die Spannung dieses Kondensators über die Summe der Basisvorspannung und der Rückkopplungsspannung im Basiskreis hinaus gestiegen, so wird der Gleichrichter 9 gesperrt, und der Rückkopplungskreis 2 des Transistors 1 ist unwirksam gemacht, so daß der Transistor 1 wieder in seinem normalen, durch die Basisvorspannung gegebenen Arbeitspunkt eingestellt ist. Der Kondensator 3 wird dann wieder über den Kippwiderstand 5 aufgeladen, bis die Kondensatorspannung die Basisvorspannung des Transistors 1 überschreitet, worauf der beschriebene Zyklus sich wiederholt.

Der Umstand, daß der Transistor 1 dauernd stromleitend ist, ermöglicht eine weitgehende Herabsetzung der noch verbleibenden Abhängigkeit von den Transistorparametern durch Verwendung einer negativen Rückkopplung. Insbesondere ist dazu im Emitterkreis des Transistors 1 eine negative Rückkopplung vorgesehen, die von der Parallelschaltung eines Widerstandes 12 und eines Kondensators 13 gebildet wird. Gleichzeitig kann durch geeignete Wahl der Zeitkonstante der im Emitterkreis liegenden Parallelschaltung des Kondensators 13 und des Widerstandes 12 bewirkt werden, daß die Spannung am Kippkondensator 3 nach der Entladung über den Transistor 1 einen geeigneten Wert behält.

Die erwähnten Vorteile der Schaltungsanordnung, nämlich die Freiheit in der Bemessung der Kippzeitkonstante des Kippgenerators und die Unabhängigkeit von den Transistorparametern, macht den beschriebenen Kippgenerator besonders vorteilhaft für Überwachungszwecke, zumal durch einen Anschluß der zu überwachenden Vorrichtung an den Kippkondensator 3 keine Rückwirkung auf den Transistorkreis auftritt, da der Kippkreis 3, 5 des Kippgenerators durch den gesperrten Gleichrichter 9 des Transistorkreises effektiv entkoppelt ist. Die beschriebene Schaltungsanordnung weist gleichzeitig den Vorteil einer weitgehenden Unabhängigkeit von Speisespannungsänderungen auf. Ändert sich nämlich der Kondensatorladestrom durch Änderung der Speisespannung, so ändert sich die Basisvorspannung in gleichem Verhältnis, und der Einfluß der Speisespannungsänderung wird daher weitgehend herabgesetzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Sperrschwinger-Schaltungsanordnung mit einem Transistor, dessen Ausgangselektrodenkreis mit dem Steuerelektrodenkreis mit der Wirkung einer positiven Rückkopplung gekoppelt ist und in dessen Steuerelektrodenkreis ein Kippkondensator liegt, der über einen Widerstand aufgeladen und über den Transistor entladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Transistors (1) an eine konstante Vorspannung gelegt ist, die den Transistor in einen schwach leitenden Zustand bringt, und im Steuerelektrodenkreis zwischen der Steuerelektrode und dem Kippkondensator (3) ein Gleichrichter (9) liegt, der durch die an die Steuerelektrode gelegte Vorspannung gesperrt ist, und daß ferner eine auf den Steuerelektrodenkreis wirkende negative Rückkopplung (12, 13) vorgesehen ist.

2. Sperrschwinger-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrodenvorspannung des Transistors (1) mittels eines zwischen den Speisespannungsklemmen (4, 6) liegenden Spannungsteilers (7, 8) der Steuerelektrode zugeführt wird.

3. Sperrschwinger-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Kollektorkreis des Transistors (1) gebildete Ausgangskreis mittels eines Rückkopplungstransformators (2) mit dem vom Basiselektrodenkreis gebildeten Steuerelektrodenkreis in positivem Sinne rückgekoppelt ist und zur negativen Rückkopplung im Emitterkreis ein von einem Kondensator (13) überbrückter Widerstand (12) liegt.

4. Sperrschwinger-Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Strombegrenzung zwischen dem Anschlußpunkt der Vorspannungsquelle und der Basiselektrode des Transistors (1) ein Reihenwiderstand (10) liegt und der Anschlußpunkt mittels eines weiteren Gleichrichters (11) mit der Emitterelektrode verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen