DE1537364B2 - Relaxationsoszillatorschaltung - Google Patents

Description

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In Anlagen der Fernmeldetechnik und in daten- Speisespannungsquelle liegenden /?C-Serienschalverarbeitenden Anlagen werden vielfach Zeittakt- tung, an deren Verbindungspunkt die eine Klemme geber benötigt, wobei an derartige Einrichtungen eines Schaltgliedes mit einer zwischen zwei Kennoftmals hohe Anforderungen in bezug auf Zuver- linienpunkten mit gegen Null gehenden differentiellen lässigkeit und Genauigkeit gestellt werden. Nachdem 5 Widerstand fallenden Kennlinie angeschlossen ist, der Ausfall eines Zeittaktgebers gegebenenfalls den das mit seiner zweiten Klemme über einen WiderAusfall der gesamten taktgesteuerten Einrichtung zur stand an die eine Klemme und mit seiner dritten Folge haben kann, hat man bereits zwei Taktsignal- Klemme direkt an die andere Klemme der Speisegeneratoren vorgesehen, wobei der zweite Taktsignal- Spannungsquelle angeschlossen ist, zu ermöglichen, generator automatisch dann die Aufgabe des ersten io Ein solcher Relaxationsoszillator ist erfindungs-Taktsignalgenerators übernimmt, wenn dieser aus gemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied irgendeinem Grunde ausfallen sollte. Bei einer sol- einen mit seiner Basis lediglich an den Kollektor und chen Verdoppelung von Taktsignalgeneratoren ist es mit seinem Kollektor an die Basis eines mit seinem grundsätzlich möglich, entweder jeweils nur einen Emitter am Verbindungspunkt der i?C-Serienschal-Taktsignalgenerator in Betrieb zu haben und den 15 tung liegenden pnp-Transistors angeschlossenen npnzweiten Taktsignalgenerator erst bei Ausfall des Transistor, dessen Emitter direkt an die genannte ersten in Betrieb zu nehmen oder aber beide Takt- andere Klemme der Speisespannungsquelle angesignalgeneratoren ständig in Betrieb zu haben. Letz- schlossen ist, enthält, dessen an den Verbindungsteres kann im Hinblick auf eine damit verbundene punkt der beiden Widerstände einer zwischen den größere Schnelligkeit in der Ersatzschaltung infolge 20 beiden Speisespannungsklemmen liegenden WiderWegfalls etwaiger Anlaufzeiten von Vorteil sein und Standsreihenschaltung angeschlossener Kollektor zur macht es im übrigen möglich, in besonders wirksamer Synchronisation des Relaxationsoszillators mit einem Weise eine ständige Überwachung sowohl des einen zweiten, in gleicher Weise aufgebauten Relaxationsais auch des anderen Taktsignalgenerators vorneh- oszillator über einen ohmschen Widerstand mit dem men zu können, wie dies bereits an anderer Stelle 25 entsprechenden Schaltungspunkt des zweiten Re-(deutsche Patentanmeldung S 107989 VIII a/21 al laxationsoszillators verbunden ist.
= Patentanmeldung 67/2039) vorgeschlagen worden Die Erfindung hat zunächst einmal den Vorteil, ist; dabei ist ein synchroner Betrieb der beiden Takt- daß mit der angegebenen Ausbildung des Relaxasignalgeneratoren vorauszusetzen. tionsoszillators im Vergleich zu einem mit einem

Ein Taktsignalgenerator kann als ein mit einem 30 Unijunction-Transistor aufgebauten Relaxationsoszil-Unijunction-Transistor (Doppelbasisdiode) aufgebau- lator ohne besonderen Aufwand in der Auswahl der ter, impulsf örmige bzw. sägezahnf örmige Signale ab- zu verwendenden Bauelemente eine höhere Frequenzgebender Relaxationsoszillator ausgebildet sein, in Genauigkeit und -konstanz erzielt werden kann; darweichem der Emitter des Unijunction-Transistors an über hinaus ermöglicht die angegebene Ausbildung den Verbindungspunkt des Widerstandes und des 35 des Relaxationsoszillators überhaupt erst die ange-Kondensators einer zwischen den beiden Klemmen gebene Synchronisation mit einem zweiten, entspreeiner Speisespannungsquelle liegenden iiC-Serien- chenden Oszillator mittels des in der angegebenen schaltung angeschlossen ist und die Basis 1 des Uni- Weise angeschlossenen Widerstandes, die den Vorteil junction-Transistors über einen Widerstand an der mit sich bringt, in einfacher Weise, nämlich durch einen Klemme und die Basis 2 direkt an der anderen 4° einfache Verkleinerung oder Vergrößerung des Wi-Klemme der Speisespannungsquelle liegt (vgl. derstandes, den Synchronisationsbereich, innerhalb General Electric Application, Note 5/65, Fig. 6.4D). dessen die Synchronisation.wirksam ist, vergrößern Ein solcher Unijunction-Transistor (Doppelbasis- oder verkleinern zu können, so daß durch entsprediode) stellt ein Schaltglied mit einer zwischen zwei chende Dimensionierung des genannten Widerstandes Kennlinienpunkten gegen Null gehenden differen- 45 jeweils ein gewünschter Synchrqnisationsbereich detiellen Widerstandes fallenden Kennlinie dar. Eine finiert festgelegt werden kann. Weiterhin bringt die analoge Schaltung mit normalen Transistoren enthält angegebene Synchronisationsweise den Vorteil mit an Stelle des Unijunction-Transistors eine Zusam- sich, daß etwa über den an den angegebenen Schalmenschaltung eines pnp-Transistors mit einem npn- tungspunkten angeschlossenen Widerstand bzw. seine Transistor, in der jeweils der Kollektor des einen mit 5° Zuleitungen eingekoppelte Störimpulse sich allenfalls der Basis des anderen Transistors direkt verbunden geringfügig auswirken, so daß zwei in der angegeist und in der die Basis des pnp-Transistors und der benen Weise miteinander synchronisierte Relaxations-Kollektor des npn-Transistors mit dem Verbindungs- oszillatoren auch räumlich.. getrennL_yojieuiander punkt der beiden Widerstände einer Widerstands- untergebracht sein können. Von Vorteil ist weiterhin, Reihen-Schaltung verbunden sind, deren äußere 55 daß bei der angegebenen Synchronisierweise bei Aus-Klemmen den beiden Basisklemmen des Unijunction- fall eines der beiden Relaxationsoszillatoren der anTransistors entsprechen, während der Emitter des dere Oszillator nahezu unbeeinflußt weiterschwingt; pnp-Transistors dem Emitter des Unijunction-Tran- eine Verstimmung hält sich innerhalb der durch den sistors entspricht; dabei ist die Basis des npn-Tran- gewählten Synchronisationsbereich gezogenen Grensistors über eine Dioden-Widerstands-Reihenschal- 60 zen. Im übrigen besteht die Möglichkeit einer Ubertung und der Emitter des npn-Transistors über einen wachung beider Relaxationsoszillatoren mittels einer Widerstand mit der der Basis 2 entsprechenden bei Ausfall eines der Relaxationsoszillatoren ein defi-Klemme verbunden (vgl. General Electric Applica- niertes und den fehlerhaften Oszillator identifizierention, Note 5/65, Fig. 2.2 und 2.6). des erstes Kriterium und bei fehlender Synchronisa-

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, um die oben- 65 tion ein zweites Kriterium liefernden Überwachungserwähnte, erstrebte Zuverlässigkeit und Genauigkeit einrichtung, wie sie bereits an anderer Stelle (deutin zweckmäßiger Weise bei einem Relaxationsoszil- sehe Patentanmeldung S 107989 VIII a/21 a 1) vorlator mit einer zwischen den beiden Klemmen einer geschlagen worden ist.

An Hand der Zeichnungen sei die Erfindung noch näher erläutert. F i g. 1 zeigt zunächst eine Oszillatorschaltung mit einem in der angegebenen Weise aufgebauten Relaxationsoszillator 01. Dieser Oszillator enthält den mit seiner Basis lediglich an den KoI-lektor und mit seinem Kollektor an die Basis des pnp-Transistors Tl angeschlossenen npn-Transistor Γ 2, dessen Emitter direkt an die untere Klemme (Erde) der Speisespannungsquelle angeschlossen ist, während der Emitter des Transistors Tl mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes R und des Kondensators C des zwischen den beiden Klemmen (+ U, Erde) der Speisespannungsquelle liegenden RC-Serienschaltung verbunden ist. Zwischen den beiden Klemmen der Speisespannungsquelle liegt weiterhin die Serienschaltung zweier Widerstände R1 und R 2, an deren Verbindungspunkt der Kollektor des Transistors Ί2 und die Basis des Transistors Tl liegen. Ein zweiter Relaxationsoszillator O 2 ist in gleicher Weise aufgebaut. Zur Synchronisation des Relaxationsoszillators Öl, der für entsprechende Anwendungsfälle übrigens auch allein, unabhängig von einem etwaigen zweiten derartigen Oszillator vorgesehen sein kann und somit auch selbständige Bedeutung hat, mit dem zweiten Relaxationsoszillator O 2 ist nun der den Widerstand R1, den Widerstand R 2, die Basis des Transistors Tl und den Kollektor des Transistors T 2 miteinander verbindende Schaltungspunkt k 1 mit dem entsprechenden Schaltungspunkt k.2 des zweiten Relaxationsoszillators O2 über einen ohmschen Widerstand R 3 verbunden.

Der Relaxationsoszillator 01 arbeitet dann, ebenso wie der Relaxationsoszillator O 2, wie folgt: Über den Widerstand R wird der Kondensator C aufgeladen, wobei die beiden Transistoren Tl und Γ 2 zunächst gesperrt sind, da das Potential am Verbindungspunkt des Widerstandes R und des Kondensators C wesentlich niedriger ist als das Potential am Verbindungspunkt k 1 der beiden Widerstände R1 und R 2. Nachdem der Aufladungsvorgang des Kondensators C durch einen bei gesperrten Transistoren Tl und Γ 2 noch fließenden Transistorreststrom zusätzlich beeinflußt wird, was eine entsprechende Beein- J flussung der Oszillatorfrequenz zur Folge hätte, ist es zweckmäßig, daß, wie in F i g. 1 auch dargestellt, der Emitter des pnp-Transistors Tl über eine an sich bekannte Diode D mit dem Verbindungspunkt vom Widerstand R und Kondensator C verbunden ist, die mit einer Begrenzung des Sperrstromes auch dessen Einfluß auf die Oszillatorfrequenz entsprechend herabsetzt. Überschreitet die am Kondensator C auftretende Spannung die entsprechende Schwellenspannung der Transistorschaltung, so wird der pnp-Transistor 7*1 leitend und liefert seinerseits einen Basisstrom für den npn-Transistor Γ 2, so daß dieser ebenfalls leitend wird und in einem sprunghaft vor sich gehenden Mitkopplungsvorgang beide Transistoren in den Sättigungszustand gelangen. Der Kondensator C entlädt sich nun über die beiden Transistoren Tl und T 2, bis nach Unterschreiten der entsprechenden Schwellenspannung der Transistorschaltung die Transistoren wieder in den Sperrzustand gelangen, woraufhin der beschriebene Vorgang von neuem beginnt. Eine Synchronisation der beiden Relaxationsoszillatoren 01 und O 2 kommt nun mit Hilfe des Widerstandes R 3 dadurch zustande, daß es mit dem Leitendwerden der beiden Transistoren des einen Relaxationsoszillators, beispielsweise der beiden Transistoren Tl und Γ 2 des Relaxationsoszillators 01, praktisch zu einem Kurzschluß des Widerstandes R 2 dieses Oszillators und damit zu einer entsprechenden Potentialabsenkung am Schaltungspunkt k 2 des anderen Relaxationsoszillators 02 kommt, so daß für diesen zweiten Relaxationsoszillator die für einen Übergang vom Sperrzustand in den leitenden Zustand der Transistoren maßgebende Schwellenspannung kurzzeitig herabgesetzt wird.

Dies wird auch aus F i g. 2 ersichtlich, in der für eine solche Oszillatorschaltung die am Kondensator C auftretende Spannung Uc als Funktion der Zeit t dargestellt ist, wobei strichpunktiert die normale Schwellenspannung Us eingezeichnet ist. Wie zunächst aus der ausgezogenen Kurve ersichtlich ist, setzt die Entladung des Kondensators infolge Leitendwerdens der betreffenden Transistoren bei Erreichen der Schwellenspannung Us durch die Kondensatorspannung Uc zum Zeitpunkt *3 ein. Das gleiche ist auch der Fall, wenn bei von vornherein synchronem Betrieb beider Oszillatoren zu diesem Zeitpunkt i3 die Schwellenspannung in der erläuterten Weise vom anderen Relaxationsoszillator her auf den Wert Us' herabgesetzt wird. Indessen kommt es zu einer Kondensatorentladung synchron zu dem entsprechenden, in der anderen Oszillatorschaltung vor sich gehenden Entladungsvorgang auch schon dann, wenn, durch das Leitendwerden der Transistoren des anderen Oszillators bedingt, die Schwellenspannung bereits zwischen dem Zeitpunkt i2 und dem Zeitpunkt i3 auf den Wert Us' herabgesetzt wird. Die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten ti und 13 entspricht dabei dem Synchronisationsbereich, innerhalb dessen eine Synchronisation zwischen den beiden in der angegebenen Weise synchronisierten Relaxationsoszillatoren möglich ist. Die Grenzen des Synchronisationsbereiches werden dagegen überschritten, wenn bereits zum Zeitpunkt ti vom anderen Relaxationsoszillator her eine Herabsetzung der Spannungsschwelle vom Wert Us auf den Wert Us' bewirkt würde; in diesem Fall würde die Kondensatorspannung des gerade betrachteten Relaxationsoszillators dennoch nicht ausreichen, um die beiden Transistoren dieses Oszillators in den leitenden Zustand zu steuern.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Relaxationsoszillator mit einer zwischen den beiden Klemmen einer Speisespannungsquelle liegenden .RC-Serienschaltung, an deren Verbindungspunkt die eine Klemme eines Schaltgliedes mit einer zwischen zwei Kennlinienpunkten gegen Null gehenden differentiellen Widerstandes fallenden Kennlinie angeschlossen ist, das mit seiner zweiten Klemme über einen Widerstand an die eine Klemme und mit seiner dritten Klemme direkt an die andere Klemme der Speisespannungsquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied einen mit seiner Basis lediglich an den Kollektor und mit seinem Kollektor an die Basis eines mit seinem Emitter am Verbindungspunkt von Widerstand (R) und Kondensator (C) der .RC-Serienschaltung liegenden pnp-Transistors (Tl) angeschlossenen npn-Transistor (T 2), dessen Emitter direkt an die genannte andere Klemme (Erde)

der Speisespannungsquelle angeschlossen ist, enthält, dessen an den Verbindungspunkt (k 1) der beiden Widerstände (R 1, R 2) einer zwischen den beiden Klemmen (+U, Erde) der Speisespannungsquelle liegenden Widerstandsreihenschaltung angeschlossener Kollektor zur Synchronisation dieses Relaxationsoszillators (O1) mit einem zweiten, in gleicher Weise aufgebauten Relaxationsoszillator (O 2) über einen ohmschen Widerstand (i? 3) mit dem entsprechenden Schaltungspunkt (k 2) dieses zweiten Relaxationsoszillators (O 2) verbunden ist.

2. Relaxationsoszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des pnp-Transistors (Tl) über eine Diode (D) mit dem Verbindungspunkt von Widerstand (R) und Kondensator (C) der .RC-Serienschaltung verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen