DE1512411B2 - Multivibrator - Google Patents
MultivibratorInfo
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- DE1512411B2 DE1512411B2 DE19671512411 DE1512411A DE1512411B2 DE 1512411 B2 DE1512411 B2 DE 1512411B2 DE 19671512411 DE19671512411 DE 19671512411 DE 1512411 A DE1512411 A DE 1512411A DE 1512411 B2 DE1512411 B2 DE 1512411B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/353—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
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Description
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Die Erfindung betrifft einen Multivibrator, dessen widerstand durch einen Transistor gleichen Leitungs-
beide zwischen einer Betriebsspannung und einem typs ersetzt ist.
Bezugspunkt liegenden Stromzweige je mindestens Bei dieser Schaltung ist der Schaltzustand durch
einen Transistors eines Leitungstyps und einen Ar- die Potentiale an den Verbindungspunkten der beibeitswiderstand
aufweisen und bei dem im ersten 5 den Feldeffekttransistoren jedes Stromzweiges be-Stromzweig
dem Arbeitswiderstand des Transistors stimmt. Von diesen beiden Transistoren ist jeweils
ein zusätzlicher Transistor vom anderen Leitungstyp einer gesperrt und hat somit einen sehr hohen Bahnparallel geschaltet ist, der vom Transistor des zwei- widerstand, so daß beide Stromzweige unabhängig
ten Stromzweiges angesteuert wird. vom jeweiligen Schaltzustand hochohmig sind und
Eine bekannte derartige Schaltung ist mit üblichen io demgemäß nur minimale Verlustleistungen auftreten.
Transistoren aufgebaut. Beim Sperren des einen Diese Beriebsweise läßt sich insbesondere bei VerTransistors
soll der seinem Arbeitswiderstand par- wendung von Feldeffekttransistoren mit isolierter
allelgeschaltete zusätzliche Transistor die Kollektor- Steuerelektrode gut erreichen, da hierbei praktisch
kapazität schneller entladen, als es bei einer Entla- keine Steuerleistung benötigt wird, wie sie bei Schaldung
nur über den Arbeitswiderstand möglich ist, 15 tungen mit normalen Transistoren über den Kollekso
daß die Rückflanke des am Kollektor erscheinen- torwiderstand des jeweils nichtleitenden Transistors
den Impulses steiler abfällt. Hinsichtlich des Strom- geliefert wird. Weiterhin läßt sich die Kapazität der
Verbrauchs leidet diese bekannte Schaltung jedoch isolierten Steuerelektroden zur Energiespeicherung
unter dem gleichen Nachteil wie andere Schaltungen, während der Haltezeit des Instabilen Zustandes bei
die passive Arbeitswiderstände verwenden. Durch 20 monostabilen und astabilen Multivibratoren ausden
Arbeitswiderstand des gerade leitenden Tran- nutzen, ohne daß weitere zuzuschaltende Kapazisitors
fließt nämlich dessen Kollektorstrom und setzt täten notwendig wären. fr ihn in Leistung um. Bei integrierten Schaltungen Zwar ist es grundsätzlich bekannt, daß sich Multi- *
möchte man jedoch wegen der großen Packungs- vibratoren mit Feldeffekttransitoren aufbauen lassen,
dichte die Wärmeentwicklung in den einzelnen Bau- 25 jedoch handelt es sich hierbei entweder um selbstelementen
so gering wie möglich halten, damit die schwingende Schaltungen mit nur einem Transistor,
Temperatur innerhalb des integrierten Schaltungs- die nach Art einer Relaxationsschaltung Kippschwinplättchens
nicht zu stark ansteigt. Ein weiteres Pro- gungen erzeugen, oder um Schaltungen, welche soblem
bei integrierten Schaltungen besteht darin, daß wohl Feldeffekttransistoren als auch normale Transich
Kapaziäten in integrierter Form nicht gut reali- 30 sistoren gemeinsam verwenden, oder um Schaltunsieren
lassen, weil sie eine beträchtliche Fläche des gen, die in konventioneller Weise aufgebaut sind,
Halbleiterplättchens benötigen. wobei zwar die Arbeitswiderstände ebenfalls durch
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaf- Feldeffekttransistoren reailisert sind, die zwar als
fung einer Multivibratorschaltung, in welcher nur Strombegrenzer geschaltet sind, aber immerhin noch
eine minimale Verlustleistung umgesetzt wird und 35 einen nennenswerten Strom führen und somit Enerwelche
keine eigens ausgebildeten Kapazitäten be- gie verbrauchen. Ferner verwenden die bekannten
nötigt und sich daher für eine Ausbildung in inte- Schaltungen durchweg konventionelle Bauelemente,
grierter Form eignet. Diese Aufgabe wird bei einem während man für die Ausbildung integrierter Schal-Multivibrator,
dessen beide zwischen einer Betriebs- tungen möglichst ausschließlich mit Halbleiterbauspannung
und einem Bezugspunkt liegenden Strom- 40 elementen auszukommen sucht, da sich Transistoren
zweige je mindestens einen Transistors eines Lei- und Dioden in integrierter Form leichter realisieren
tungstyps und einen Arbeitswiderstand aufweisen lassen als Widerstände oder gar Kondensatoren,
und bei dem im ersten Stromzweig dem Arbeitswider- Eine besondere Ausführungsform des erfindungsstand des Transistors ein zusätzlicher Transistor vom gemäßen Multivibrators als monostabiler Multivi- ■<_ anderen Leitungstyp parallel geschaltet ist, der vom 45 brator besteht darin, daß die zusammengeschalteten Transistor des zweiten Stromzweiges angesteuert Steuerelektroden der reihengeschalteten Transistoren wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schal- des ersten Stromzweiges mit den Kollektoren zweier tungsanordnung in integrierter Form mit Feldeffekt- Eingangstransistoren verbunden sind, deren Steuertransistoren unter Vermeidung konventioneller pas- elektroden ebenfalls zusammengeschaltet und an den siver Bauelemente aufgebaut ist, wobei in Reihe mit 50 Verbindungspunkt der Kollektoren der Transistoren jedem der erstgenannten Transistoren der Strom- des zweiten Stromkreises geführt sind, und daß dem zweige je ein weiterer Transistor vom anderen Lei- Emitter des einen Eingangstransistors das Eingangstungstyp liegt und die Steuerelektroden der in Reihe signal zugeführt wird, während der Emitter des geschalteten Transistoren miteinander verbunden anderen Eingangstransistors am Bezugspunkt liegt, sind, wobei den zusammengeschalteten Steuerelek- 55 Damit läßt sich der Eingang des monostabilen Multitroden der Transistoren des ersten Stromzweiges ein vibrators nach dem Auftreten eines Triggerimpulses Steuersignal zuführbar ist, während ihre zusammen- für die instabile Zeit gegen weitere Eingangsimpulse geschalteten Kollektoren mit den zusammengeschal- sperren, so daß eine Doppeltriggerung vermieden teten Steuerelektroden der entsprechenden Transisto- wird. Sollte die mit der Kapazität, welche durch die ren des zweiten Stromzweiges verbunden sind und die 60 Steuerelektroden- und Schaltungskapazitäten gebilan diesem Zusammenschaltungspunkt wirksamen det wird, erreichbare Haltezeit nicht ausreichen, so Schalt- und Elektrodenkapazitäten die Breite des kann man diese gegebenenfalls durch Zuschalten Ausgangsimpulses bestimmen, wobei ferner der Ver- einer äußeren Kapazität beliebig verlängern,
bindungspunkt der Ausgangselektroden der Tran- Der monostabile Multivibrator läßt sich in einen sistoren des zweiten Stromzweiges mit der Steuerelek- 65 astabilen Multivibrator umwandeln, wenn zwischen trode des zusätzlichen Transistors verbunden und an -die Betriebsspannung und dem Bezugspunkt ein eine Last angeschaltet ist und wobei der den zu- ebenso wie der erste Stromzweig aufgebauter dritter sätzlichen Transistors parallelgeschaltete Arbeits- Stromzweig geschaltet wird, wobei die zusammen-
und bei dem im ersten Stromzweig dem Arbeitswider- Eine besondere Ausführungsform des erfindungsstand des Transistors ein zusätzlicher Transistor vom gemäßen Multivibrators als monostabiler Multivi- ■<_ anderen Leitungstyp parallel geschaltet ist, der vom 45 brator besteht darin, daß die zusammengeschalteten Transistor des zweiten Stromzweiges angesteuert Steuerelektroden der reihengeschalteten Transistoren wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schal- des ersten Stromzweiges mit den Kollektoren zweier tungsanordnung in integrierter Form mit Feldeffekt- Eingangstransistoren verbunden sind, deren Steuertransistoren unter Vermeidung konventioneller pas- elektroden ebenfalls zusammengeschaltet und an den siver Bauelemente aufgebaut ist, wobei in Reihe mit 50 Verbindungspunkt der Kollektoren der Transistoren jedem der erstgenannten Transistoren der Strom- des zweiten Stromkreises geführt sind, und daß dem zweige je ein weiterer Transistor vom anderen Lei- Emitter des einen Eingangstransistors das Eingangstungstyp liegt und die Steuerelektroden der in Reihe signal zugeführt wird, während der Emitter des geschalteten Transistoren miteinander verbunden anderen Eingangstransistors am Bezugspunkt liegt, sind, wobei den zusammengeschalteten Steuerelek- 55 Damit läßt sich der Eingang des monostabilen Multitroden der Transistoren des ersten Stromzweiges ein vibrators nach dem Auftreten eines Triggerimpulses Steuersignal zuführbar ist, während ihre zusammen- für die instabile Zeit gegen weitere Eingangsimpulse geschalteten Kollektoren mit den zusammengeschal- sperren, so daß eine Doppeltriggerung vermieden teten Steuerelektroden der entsprechenden Transisto- wird. Sollte die mit der Kapazität, welche durch die ren des zweiten Stromzweiges verbunden sind und die 60 Steuerelektroden- und Schaltungskapazitäten gebilan diesem Zusammenschaltungspunkt wirksamen det wird, erreichbare Haltezeit nicht ausreichen, so Schalt- und Elektrodenkapazitäten die Breite des kann man diese gegebenenfalls durch Zuschalten Ausgangsimpulses bestimmen, wobei ferner der Ver- einer äußeren Kapazität beliebig verlängern,
bindungspunkt der Ausgangselektroden der Tran- Der monostabile Multivibrator läßt sich in einen sistoren des zweiten Stromzweiges mit der Steuerelek- 65 astabilen Multivibrator umwandeln, wenn zwischen trode des zusätzlichen Transistors verbunden und an -die Betriebsspannung und dem Bezugspunkt ein eine Last angeschaltet ist und wobei der den zu- ebenso wie der erste Stromzweig aufgebauter dritter sätzlichen Transistors parallelgeschaltete Arbeits- Stromzweig geschaltet wird, wobei die zusammen-
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geschalteten Steuerelektroden der reihengeschalteten wendeten Feldeffekttransistoren sind vom Strom-Transistoren
des ersten Stromzweiges mit den zu- erhöhungstyp. Bei einem solchen Transistor fließt,
sammengeschalteten Kollektoren der ihnen ent- wenn die Spannungen an der Steuerelektrode und
sprechenden Transistoren des dritten Stromzweiges am Emitter den gleichen Wert haben, zwischen
verbunden sind, deren zusammengeschaltete Steuer- 5 Emitter und Kollektor nur ein sehr kleiner Restelektroden
wiederum mit den zusammengeschalteten strom, während, wenn die Steuerelektrodenspannung
Kollektoren der Transistoren des zweiten Strom- sich ändert, und zwar in negativer Richtung bei
zweiges verbunden sind, an deren zusammengeschal- einem p-leitenden Transistor bzw. in positiver Richtete
Steuerelektroden andererseits die Steuerelektrode tung bei einem η-leitenden Transistor, nach Überdes
dem zusätzlichen Transistor entsprechenden io steigen des Schwellwertes für die Steuerelektroden-Transistors
des dritten Stromzweiges geführt ist. Auch Emitter-Spannung zwischen Emitter und Kollektor
in diesem Falle läßt sich die Haltezeit und damit die ein Strom fließt.
Periodendauer der erzeugten Schwingung verlängern, Die in F i g. 1 gezeigte monostabile Kippschaltung
wenn man zwischen die zusammengeschalteten enthält zwei η-leitende Transistoren 10 und 12 sowie
Steuerelektroden der reihengeschalteten Transistoren 15 vier p-leitende Transistoren 14, 16, 18 und 20. Die
des ersten bzw. zweiten Stromzweiges und den Be- Transistoren 10, 14 und 20 liegen mit ihren Lei-
zugspunkt ebenfalls zusätzliche Kapazitäten einfugt. tungswegen oder Kanälen in der genannten Reihen-
Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Dar- folge in Reihe zwischen Masse und einem ersten
Stellungen von Ausführungsbeispielen näher erläu- Schaltungspunkt 24, wobei die Kollektoren des
tert. Es zeigt 20 ersten Transistors 10 und des dritten Transistors 14
F i g. 1 das Schaltbild einer monostabilen Kipp- sowie der Emitter des dritten Transistors 14 und der
schaltung nach der Erfindung, Kollektor des sechsten Transistors 20 jeweils zu-
Fig.2 und 3 verschiedene Möglichkeiten zur Er- sammengeschaltet sind. Ein zweiter Schaltungszweig
zeugung der Vorspannung für den die Zeitkonstante enthält die Kanäle des zweiten und des vierten Tran-
beftimmenden Transistor in der Schaltung nach 25 sistors 12 und 16, die in dieser Reihenfolge in Reihe
Fig. 1, zwischen Masse und einen zweiten Schaltungspunkt
F i g. 4 eine für die Schaltung nach F i g. 1 ver- 26 geschaltet sind, wobei die Kollektoren der Tranwendbare
Eingangsschaltung und sistoren 12 und 16 gemeinsam an die Steuerelektrode
F i g. 5 das Schaltbild einer astabilen Kippschal- des fünften Transistors 18 angeschaltet sind. Der
tung nach der Erfindung. 3° Transistor 18 liegt mit seinem Kanal parallel zum
Für die nachfolgend beschriebenen Multivibrator- Kanal des sechsten Transistors 20. Die Steuerelek-
schaltungen eignen sich insbesondere Feldeffekttran- troden der Transistoren 12 und 16 sind miteinander
sistoren mit isolierter Steuerelektrode. Für die im verbunden und galvanisch an die Kollektoren des
angelsächsischen Sprachgebrauch mit »drain«, ersten und des dritten Transistors 10 und 14 ange-
»source« bzw. »gate« bezeichneten Elektroden seien 35 schlossen. Eine Spannungsquelle 28 kann mit ihrem
im folgenden die deutschen Ausdrücke Kollektor, negativen Pol geerdet und mit ihrem positiven Pol
Emitter bzw. Steuerelektrode verwendet. Derartige an die Schaltungspunkte 24 und 26 angeschlossen
Feldeffekttransistoren zeichnen sich durch Majori- sein, um die Schaltung mit Betriebsspannung zu be-
tätsträgerleitung aus und sind mit einem Subtrat aus liefern.
Halbleitermaterial aufgebaut, auf dem eine Emitter- 40 Eingangstriggersignale 30 von einer geeigneten Sielektrode
und eine Kollektorelektrode angebracht gnalquelle 32 sind der Steuerelektrode des ersten
sind, welche die beiden Enden eines Leitungsweges Transistors 10 sowie der Steuerelektrode des dritten
oder stromführenden Kanals im Halbleitermaterial Transistors 14 zugeführt. Diese Triggersignale sind
bilden. Eine auf einem Teil dieses Kanals liegende positiv gerichtete Impulse, deren Amplitude V gleich
Steuerelektrode ist vom Kanal durch eine Isolator- 45 dem von der Betriebsspannungsquelle 28 gelieferten
schicht getrennt. Daher entnimmt sie keinen nennens- Potential sein kann. An die Abflüsse des zweiten
werten Strom, so daß die Kollektorelektrode eines und des vierten Transistors 12 und 16 ist eine AusTransistors über eine vernachlässigbar kleine Impe- gangslast oder ein Verbraucher 22 angeschlossen,
danz, also praktisch unmittelbar mit der Steuerelek- Der sechste Transistor 20 dient als ohmsche Komtrode eines anderen Transistors gekoppelt werden 50 ponente im Zeitkonstantennetzwerk der Schaltung kann. Ferner kann der Feldeffekttransistor eine hohe und kann daher an sich durch einen ohmschen Steuerelektroden- oder Eingangskapazität haben, die Widerstand ersetzt werden. Verwendet man jedoch als Zeitkonstantenlcapazität für einen Multivibrator einen Transistor, so läßt sich die Schaltung leichter ausgenutzt werden kann. in integrierter Form aufbauen, da dann die gesamte
danz, also praktisch unmittelbar mit der Steuerelek- Der sechste Transistor 20 dient als ohmsche Komtrode eines anderen Transistors gekoppelt werden 50 ponente im Zeitkonstantennetzwerk der Schaltung kann. Ferner kann der Feldeffekttransistor eine hohe und kann daher an sich durch einen ohmschen Steuerelektroden- oder Eingangskapazität haben, die Widerstand ersetzt werden. Verwendet man jedoch als Zeitkonstantenlcapazität für einen Multivibrator einen Transistor, so läßt sich die Schaltung leichter ausgenutzt werden kann. in integrierter Form aufbauen, da dann die gesamte
Zwei bekannte Arten des isolierten Feldeffekt- 55 Schaltung lediglich Transistoren als Bauelemente
transistors sind der Dünnschichttransistor (TFT) und enthält. Die Steuerelektrode des Transistors 20 ist
der Metall-Oxyd-Halbleiter-Transistor (MOS). Die mit einem Block 34 verbunden, der entweder in der
physikalischen und betrieblichen Eigenschaften des in F i g. 2 gezeigten Weise oder in der in F i g. 3 ge-TFT
sind in der Arbeit von Paul K. Weimer: zeigten Weise ausgebildet sein kann. Beispielsweise
»The TFT-A New Thin Film Transistor« in der Zeit- 60 ist die Steuerelektrode des Transistors 20 in Fig. 2
schrift »Proceedings of the IRE«, Juni 1962, S. 1462 direkt geerdet, während sie in Fig. 3 an eine posibis
1469, beschrieben. Der MOS-Transistor und tive Spannungsquelle Vb angeschlossen ist. Die Leitseine
Eigenschaften sind in der Arbeit von S. R.Hof- fähigkeit bzw. der Widerstand des Kanals des Transtein
und F. P. Heim an: »The Silicon Insulated- sistors 20 ist eine Funktion der Steuerelektroden-Gate
Fiel-Effect Transistor« in der Zeitschrift »Pro- 65 spannung, und man kann daher durch geeignete
ceedings of the IEEE«, September 1963, S. 1190 bis Wahl der der Steuerelektrode dieses Transistors zu-1202,
beschrieben. geführten Spannung jeden gewünschten Widerstands-
Die in den Schaltungen nach Fig. 1, 4 und 5 ver- wert, in vernünftigen Grenzen, erhalten.
Wie erwähnt, hat ein Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode, besonders ein solcher vom
MOS-Typ, eine verhältnismäßig hohe Eingangs- oder Steuerelektrodenkapazität, die als Zeitkonstantenkapazität
für die Kippschaltung dienen kann. Die kombinierten Eingangskapazitäten des zweiten und
des vierten Transistors 12 und 16 zusammen mit den Ausgangskapazitäten des ersten und des dritten
Transistors 10 und 14 und der Streukapazität der Verbindungsleitung ist durch den gestrichelten Kondensator
36 angedeutet. Es hat sich herausgestellt, daß diese Kapazität eine für die Erzeugung von Impulsen
mäßiger oder mittlerer Dauer ausreichende Größe hat. Sollen sehr langdauemde Impulse erzeugt
werden, so kann man zwischen den Punkt 38 und Masse eine äußere Kapazität schalten, in welchem
Falle der gestrichelte Kondensator 36 diese äußere Kapazität mit enthalten würde.
Es soll nun die Arbeitsweise der Kippschaltung im stationären oder Ruhezustand betrachtet werden.
Bei Abwesenheit des Triggerimpulses 30 wird durch das Nullpotential am Eingang der erste Transistor 10
in den hochohmigen, gesperrten Zustand und der dritte Transistor 14 in den niederohmigen Zustand
gespannt. Die Transistoren 14 und 20 bilden dann einen Leitungsweg zwischen der Spannungsquelle 28
und dem Punkte, wodurch die Kapazität 36 auf annähernd
den vollen Spannungswert F der Spannungsquelle 28 aufgeladen wird. Bei in der gezeigten
Polaritätsrichtung auf V Volt aufgeladenem Kondensator 36 ist der Transistors 12 in den niederohmigen
Zustand und der Transistors 16 in den gesperrten Zustand gespannt. Die Ausgangsspannung am
Punktß entspricht dann annähernd Nullpotential, wodurch der fünfte Transistor 18 in den niederohmigen
Zustand gespannt wird.
Wird dem Eingang ein positiv gerichteter Triggerimpuls 30 zugeführt, so wird der dritte Transistor 14
gesperrt und der. erste Transistor 10 geöffnet. Der Transistor 10 bildet einen niederohmigen Leitungsweg, über den sich der Kondensator 36 sehr rasch
entlädt, so daß der Punkt A Nullpotential annimmt. Der zweite Transistor 12 wird dann gesperrt und der
vierte Transistor 16 wird geöffnet, so daß die Ausgangsspannung auf + F Volt (Spannungsverlauf 40)
ansteigt. Diese Ausgangsspannung sperrt den fünften Transistor 18.
Bei Beendigung des Triggerimpulses wird der erste Transistor 10 gesperrt und der dritte Transistor 14
geöffnet. Der Kondensator 36 lädt sich dann über den Leitungsweg mit den Kanälen des dritten Transistors
14 und des sechsten Transistors 20 auf. Wie erwähnt, kann der Transistor 20 so vorgespannt werden,
daß er einen verhältnismäßig hochohmigen Leitungsweg bildet. Ferner können bei diesem Transistor
20 die Abmessungen des Emitters und des Kollektors, verglichen mit den Abmessungen der
Emitter und Kollektoren der anderen Transistoren, so gewählt werden, daß sich ein erheblich geringerer
Leitwert, beispielsweise ein Zwanzigstel des Leitwertes der anderen Transistoren ergibt. Das gleiche
Resultat läßt sich auch mit. anderen Mitteln erreichen. Der Kondensator 36 lädt sich demnach
nicht unmittelbar auf +FVoIt auf, sondern die Aufladung erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die durch
den Widerstand des Transistors 20 und die Kapazität des Kondensators 36 bestimmt wird.
Wenn die Ladung des Kondensators 36 einen Wert erreicht, der die Schaltschwellen der Transistoren
12 bis 16 übersteigt, beginnt der Transistor 12 zu öffnen und der Transistor 16 zu sperren. Die
Ausgangsspannung am Punkt B beginnt dann abzufallen. Diese, zur Steuerelektrode des fünften
Transistors 18 gelangende Spannung öffnet diesen Transistor. Da der Kanal des Transistors 18 parallel
zum Kanal des Transistors 20 liegt, wird durch das öffnen des Transistors 18 der Widerstand im Aufladungsweg
des Kondensators herabgesetzt, so daß sich der Kondensator 36 rascher auflädt. Dieser Vorgang
ist regenerativ und hat zur Folge, daß der zweite Transistor 12 sehr rasch geöffnet wird, so daß
im Ausgangsspannungsverlauf 40 eine ziemlich scharfe oder steile Rückflanke erscheint.
Wird an Stelle des Transistors 20 ein ohmscher Widerstand verwendet, so ergibt sich eine lineare
Aufladung des Kondensators 36 während desjenigen Teils der Ladeperiode, da der dritte Transistor 14
im Stromsättigungsgebiet also als Konstantstromquelle arbeitet, d. h.
I^ I »Os
-Vr
wobei VDS die Spannung zwischen Kollektor und
Emitter, |FGS| die Spannung zwischen Steuerelektrode und Emitter und VT die Schwellenspannung
des Transistors bedeuten. Wenn VDS kleiner als der
angegebene Wert wird, wandert der Arbeitspunkt nach unten in den nichtlinearen Bereich der Kennlinie,
so daß die Aufladung des Kondensators 36 nicht mehr linear erfolgt.
Wird ein Transistor 20 mit geerdeter Steuerelektrode verwendet (F i g. 2), so erfolgt die Aufladung
des Kondensators 36 solange linear, wie jeder der beiden Transistoren 14 und 20 im Stromsättigungsgebiet
arbeitet. Schließt man jedoch die Steuerelektrode des Transistors 20 an ein positives Potential
an, so wird die lineare Aufladedauer verlängert.
Dies wird daraus ersichtlich, daß FGS jetzt einen
kleineren Wert hat. In der Praxis kann die Betriebs spannung F0 einen solchen Wert haben, daß die
Aufladung des Kondensators 36 von 0 Volt bis zu dem Spannungswert, bei dem der zweite Transistor
12 geöffnet wird, linear erfolgt. Das Durchlaufen des Schwellwertes des Transistors 12 läßt sich dann
besser kontrolüeren.
Bei der oben beschriebenen Betriebsweise hängt die Breite des Ausgangsimpules 40 bis zu einem gewissen
Grade von der Breite des Triggerimpulses 30 ab. Dieses ergibt sich daraus, daß der Kondensator
36 sich erst dann aufzuladen beginnt, wenn der Triggerimpuls 30 endet und der Transistor 14 geöffnet
wird. Diese Abhängigkeit läßt sich vermeiden, wenn man eine Schaltung in der in F i g. 4 gezeigten Weise
abwandelt. Dort ist der Triggerimpuls 30 der Quelle eines p-leitenden Transistors 44 zugeführt, deren
Abfluß an die Steuerelektroden des ersten und des dritten Transistors 10 und 14 angeschlossen ist. Ein
η-leitender Transistor 46 ist mit seinem Kanal zwischen Masse und die Steuerelektroden der Transistoren
10 und 14 geschaltet. Die Steuerelektroden der zusätzlichen Transistoren 44 und 46 sind zusammengeschaltet
und galvanisch mit dem Ausgangspunkt B (den Kollektoren der Transistoren 12 und 16
[Fig. I]) verbunden.
In dieser Schaltung führen die Steuerelektroden der Transistoren 44 und 46 normalerweise Null-
potential. Der Triggerimpuls 30 öffnet den Transistor
44, wodurch der erste Transistor 10 für die Entladung des Kondensators 36 geöffnet wird. Der
vierte Transistor 16 (F i g. 1) wird dann geöffnet, und die Ausgangsspannung am Punkt B steigt auf
+ FVoIt an. Diese, zu den Steuerelektroden., der
Transistoren 44 und 46 gelangende Spannung sperrt den Transistor 44 unter Blockierung des Eingangsimpulses und öffnet den Transistor 46, wodurch die
den Eigenleitwert
Steuerelektrode . sowie durch
dieses Transistors gegeben ist.
dieses Transistors gegeben ist.
Wenn die Kapazität 36 sich so weit aufgeladen hat, daß die Spannung am Punkt 38 den Schwellwert
des zweiten Transistors 12 erreicht, beginnt dieser Transistor zu leiten. Und zwar beginnt, wenn die
Spannung am Punkt 38 den Übergangsbereich der Spannungsübertragungskennlinie für das Transistorpaar 12, 16 erreicht, die Spannung am Ausgangs-
etwa vorhandene Eingangskapazität entladen und io punktß abzufallen. Diese, zur Steuerelektrode des
die Spannung an den Steuerelektroden der Tran- fünften Transistors 18 gelangende Spannung beginnt
diesen Transistor zu öffnen, wodurch der Widerstand des Aufladungsweges für die Kapazität 36 sich verringert.
Wie bei der monostabilen Schaltung ist dieser
»5 Vorgang regenerativ, d. h., das öffnen des Transistors
18 bewirkt eine entsprechend raschere Aufladung der Kapazität 36, wodurch der Transistor 12 rascher
geöffnet wird, so daß die Ausgangsspannung am Punktß rascher abfällt und dadurch der Transistor
dritten Schaitungszweig mit einem siebten Transistor ao 18 rascher in den vollgeöffneten/Zustand getrieben
50 des einen Leitungstyps (η-Leitung) ersetztj· der wird. :
mit seinem Kanal in Reihe mit den Kanälen eines Wenn die Spannung am Ausgangspunkt B auf
achten-und eines neunten p-leitenden Transistors 52 einen Wert abfällt, der ausreichend nahe beim NuIl-
und 54 liegt. Ein zehnter p-leitender Transistor 56 potential liegt, wird der siebte Transistor 50 gesperrt
liegt parallel zum neunten Transistor 54 und ist mit 25 und der achte Transistor 52 geöffnet. Die Kapazität
seiner Steuerelektrode galvanisch an den Kollektor 58, die zu diesem Zeitpunkt ungeladen ist, beginnt
des ersten Transistors 10 angeschaltet. Die Kollek- sich jetzt über die Kanäle des achten Transistors 52
toren der Transistoren 50 und 52 sind gemeinsam an und des neunten. Transistors 54 aufzuladen. Der
die Steuerelektroden des ersten und des dritten Tran- zehnte Transistor 56 ist zu diesem Zeitpunkt durch
sistors 10 und 14 angeschaltet. Die Steuerelektroden 30 die hohe Spannung am Punkt A gesperrt. Der Widerder
Transistoren 50 und 52 sind zusammengeschaltet stand dieses Ladeweges hängt vom Wert der Span-
und galvanisch mit dem Ausgangspunkt B am Abfluß nung W1 an der Steuerelektrode des neunten TrandesTransistors
12 gekoppelt. Der gestrichelte Konden- sistors 54 und vom Eigenleitvermögen dieses Transator58
repräsentiert die Eingangskapazität an den sistors ab. Wie im Falle des sechsten Transistors 20
Steuerelektroden der Transistoren 10 und 14, die Aus- 35 können bei diesem Transistor 54 die Abmessungen
gangskapazitäten der Transistoren 50 und 52 sowie des Emitters und des Kollektors so gewählt sein, daß
sistoren 10 und 14 auf Nullpotential heruntergedrückt
wird. Es gelangt also der Eingangstriggerimpuls 30, unabhängig von seiner Breite, nur .sehr
kurzzeitig zu den Transistoren 10 und 14.
Die in Fig. 5 gezeigte astabile Kippschaltung unterscheidet sich von der monostabilen Kippschaltung
in folgender Hinsicht: Die Triggerimpulsquelle 32 am Eingang ist weggelassen und durch einen
die etwaige Streukapazität der Verbindungsleitung. Diese Kapazität 58 kann auch einen zwischen den
Punkt 60 und Masse geschalteten äußeren Kondensator enthalten. . ■··:
.; Wie bei der monostabilen Kippschaltung dient der Transistor 20 als ohmsche Komponente ■ des Zeitkonstantennetzwerks. Das gleiche gilt für den neunten Transistor 54. Den Steuerelektroden der
.; Wie bei der monostabilen Kippschaltung dient der Transistor 20 als ohmsche Komponente ■ des Zeitkonstantennetzwerks. Das gleiche gilt für den neunten Transistor 54. Den Steuerelektroden der
die Leitfähigkeit erheblich geringer als die der anderen Transistoren, mit Ausnahme des Transistors 20,
ist. ;. ■
Wenn die Ladung der Kapazität 58 einen solchen Wert erreicht hat, daß die Spannung am Punkt 60
über die Einschaltschwelle des ersten Transistors 10 ansteigt, beginnt die Spannung am Punkt A abzufallen,
so daß der zehnte Transistor 56 zu öffnen be
Transistoren 54 und 20 können Spannungen mit,den 45 ginnt und dadurch der Widerstand des Ladeweges
Werten W1 bzw. W2 zugeführt werden, um die absinkt. Dieser Vorgang ist ebenfalls regenerativ, so
Widerstände der Kanäle dieser Transistoren und da- daß die Kapazität 58 sich jetzt schneller auflädt und
mit die Breite oder Dauer der einzelnen-Halb-—- - die Spannung am Punkt A sehr rasch auf Nullpoten-
perioden der Ausgangsschwingung einzustellen. Wie tial gedrückt wird. Die Kapazität 36 entlädt sich jetzt
bei der monostabilen Kippschalmng erfolgt" die AiIf^ "50 sehr rasch auf Nullpotential, wodurch ein neuer,
dem oben beschriebenen ähnlicher Arbeitszyklus eingeleitet wird.
Die Dauer des positiven Teils des Ausgangssignals 64 hängt vom Wert der Spannung W2 an der Steuer
ladung der Kapazität 36 bei bestimmten Werten von W2 linear über die Ladeperiode. Das gleiche
gilt für die Kapazität 58 in Verbindung mit W1.
Für die Betrachtung der Arbeitsweise der Schaltung sei angenommen, daß die Spannung am Punkt B 55 elektrode des sechsten Transistors 20" ab. Die Dauer
anfänglich den Wert + V Volt hat. Es ist dann der des negativen Teils des Ausgangssignals hängt von
siebte Transistor 50 geöffnet und der achte Transistor 52 gesperrt. Die Kapazität 58 ist entladen
und der Punkt 60 führt Nullpotential, so daß der
und der Punkt 60 führt Nullpotential, so daß der
erste Transistor 10 gesperrt und der dritte Transistor 60 nungswerte unabhängig voneinander geregelt werden.
14 geöffnet ist. Da die Ausgangsspannung am Während die Kollektoren des ersten und des dritten
Punkt B zu dieser Zeit hoch ist, ist der fünfte Transistor 18 gesperrt, und die Kapazität 36 muß sich
über die in Reihe liegenden Kanäle des dritten Tran-
der Spannung W1 an der Steuerelektrode des neunten
Transistors 54 ab. Diese beiden Teile des Ausgangssignals können durch Einstellen der genannten Span-
Transistors 10 und 14 in Fig. 1, 4 und 5 zusammengeschaltet sind, kann man den Transistor 14 auch
zwischen den Schaltungspunkt 24 und die Transisto-
sistors 14 und des sechsten Transistors 20 aufladen,.· 65 ren 18 und 20 schalten. In diesem Falle wären die
Die Ladeperiode oder Ladedauer wird durch die Impedanz des sechsten Transistors 20 bestimmt, die
ihrerseits durch den Wert der Spannung W2 an der
Kollektoren der Transistoren 18 und 20 an den Kollektor des ersten Transistors 10 anzuschalten.
Die räumliche Anordnung des achten Transistors 52
009 550/336
in seinem " Schaltungszweig (F i g. 5) kann in entsprechender
Weise verändert werden. Natürlich kann man auch Transistoren des jeweils entgegengesetzten
Leitungstyps (gegenüber dem hier angegebenen Leitungstyp) verwenden, vorausgesetzt, daß die An-Schlüsse
der Spannungsquelle 28 umgekehrt und ferner die Polarität und die Pegel des Eingangs in
F i g. 1 und 4 verändert werden:
Claims (5)
1. Multivibrator, dessen beide zwischen einer Betriebsspannung und einem Bezugspunkt liegenden
Stromzweige je mindestens einen Transistor eines Leitungstyps und einen Arbeitswiderstand
aufweisen und bei dem im ersten Stromzweig dem Arbeitswiderstand des Transistors ein zusätzlicher
Transistor vom anderen Leitungstyp parallel geschaltet ist, der vom Transistor des
zweiten Leitungstyps angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung
in integrierter Form mit Feldeffekttransistoren unter Vermeidung konventioneller
passiver Bauelemente aufgebaut ist, wobei in Reihe mit jedem der erstgenannten Transistoren
(10, 12) der Stromzweige je ein weiterer Transistor (14 bzw. 16) vom anderen'Leitungstyp
liegt und die Steuerelektroden der in Reihe geschalteten Transistoren (10, 14 bzw. 12, 16) miteinander
verbunden sind, wobei den zusammengeschalteten Steuerelektroden der Transistoren
(10, 14) des ersten Stromzweiges ein Steuersignal (30) zuführbar ist, während ihre zusammengeschalteten
Kollektoren mit den zusammengeschalteten Steuerelektroden der entsprechenden Transistoren (12, 16) des zweiten Stromzweiges
verbunden sind und die an diesem Schaltungspunkt (A) wirksamen Schalt- und
Elektrodenkapazitäten die Breite des Ausgangsimpulses bestimmen, wobei ferner der Verbindungspunkt
(B) der Kollektoren der Transistoren (12,16) des zweiten Stromzweiges mit der Steuerelektrode
des zusätzlichen Transistors (18) verbunden und an eine Last (22) angeschaltet ist
und wobei der dem zusätzlichen Transistor (18) parallelgeschaltete Arbeitswiderstand durch einen
Transistor (20) gleichen Leitungstyps ersetzt ist.
2. Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengeschalteten
Steuerelektroden der reihengeschalteten Transistoren (10, 14) des ersten Stromzweiges mit den
Kollektoren zweier Eingangstransistoren (44, 46) verbunden sind, deren Steuerelektroden ebenfalls
zusämmengeschaltet und an den Verbindungspunkt der Kollektoren der Transistoren (12, 16)
des zweiten Stromzweiges geführt sind, und daß dem Emitter des einen Eingangstransistors (44)
das Eingangssignal (30) zugeführt wird, während der Emitter des anderen Eingangstransistors (46)
am Bezugspunkt liegt (F i g. 4).
3. Multivibrator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die zusanvmengeschalteten
Steuerelektroden der Transistoren (12, 16) des ersten Stromzweiges und den Bezugspunkt eine zusätzliche Kapazität (36) ein^
■gefügt ist. ; .
4. Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines stabilen
Multivibrators zwischen die Betriebsspannung und den Bezugspunkt ein ebenso wie der erste
Stromzweig aufgebauter dritter Stromzweig ge-^ schaltet ist, daß die zusammengeschalteten Steuerelektroden
der reihengeschalteten Transistofen (10,14) des ersten Stromzweiges mit den zusammengeschalteten
Kollektoren der ihnen entsprechenden Transistoren (50, 52) des dritten Stromzweiges
verbunden sind, deren zusammengeschaltete Steuerelektroden wiederum mit den zusammengeschalteten
Kollektoren der Transistoren (12, 16) des zweiten Stromzweiges verbunden sind, an deren zusammengeschaltete Steuerelektroden
andererseits die Steuerelektrode des dem1
zusätzlichen Transistor (18) entsprechenden Transistors (56) des dritten Stromzweiges geführt
ist (Fig. 5).
5. Multivibrator nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die zu-1
sammengeschalteten Steuerelektroden der reihengeschalteten Transistoren (10, 14) des ersten
Stromkreises und dem Bezugspunkt ebenfalls eine zusätzliche Kapazität (58) eingefügt ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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