DE1537364C - Relaxationsoszillatorschaltung - Google Patents
RelaxationsoszillatorschaltungInfo
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Description
1 2
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 /?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 ao 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 Relaxationsals
auch des anderen Taktsignalgenerators vorneh- oszillator über einen ohmschen Widerstand mit dem
men zu können, wie dies bereits an anderer Stelle 35 entsprechenden Schaltungspunkt des zweiten Re-(deutsche
Patentanmeldung S 107989 VIIIa/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
= 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 3° Unijunction-Transistor aufgebauten Relaxationsoszil-Unijunction-Transistor
(Doppelbasisdiode) aufgebau- lator ohne besonderen Aufwand in der Auswahl der
ter, impulsförmige bzw. sägezahnförmige Signale ab- zu verwendenden Bauelemente eine höhere Frequenzgebender
Relaxationsoszillator ausgebildet sein, in genauigkeit und -konstanz erzielt werden kann; darwelchem
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
Speisespannungsc|uelle liegenden /?C-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 40 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 Synchronisationsbereich 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 so 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 getrennt voneinander
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
de,n 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-Rcihcnschal- 60 zen. Im übrigen besteht die Möglichkeit einer Übertung
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 al) 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 Öl. Dieser Oszillator enthält den mit seiner Basis lediglich an den Kollektor
und mit seinem Kollektor an die Basis des pnp-Transistors Tl angeschlossenen npn-Transistor
T 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 Γ 2 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
k2 des zweiten Relaxationsoszillators O2 über einen
ohmschen Widerstand /?3 verbunden.
Der Relaxationsoszillator Ol arbeitet dann, ebenso wie der Relaxationsoszillator O 2, wie folgt: Über den
Widerstand R wird der Kondensator C aufgeladen, wobei die beiden Transistoren T1 und T 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 T1
und T 2 noch fließenden Transistorreststrom zusätzlich beeinflußt wird, was eine entsprechende Beeinflussung
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 I) 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
Tl leitend und liefert seinerseits einen Basisstrom für den npn-Transistor T2, 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 Ol 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 T 2 des Relaxationsoszillators
Öl, praktisch zu einem Kurzschluß des Widerstandes R 2 dieses Oszillators und damit zu einer entsprechenden
Potentialabsenkung am Schaltungspunkt k 2 des anderen Relaxationsoszillators O 2 kommt, so
daß für diesen zweiten Relaxationsoszillator die für einen Übergang vom Sperrzustand in. den leitenden
Zustand der Transistoren maßgebende Schwellenspannung kurzzeitig herabgesetzt wird.
ίο 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 Er- - reichen der Schwellenspannung Us durch die Kondensatorspannung
Uc zum Zeitpunkt *3 ein. Das
ao 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 ti und
. dem Zeitpunkt <3 auf den Wert Us' herabgesetzt wird. Die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten 12
und i3 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 /1 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)
1. Relaxationsoszillator mit einer zwischen den beiden Klemmen einer Speisespannungsquelle liegenden
ÄC-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 /?C-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 (01) mit einem zweiten, in gleicher Weise aufgebauten Relaxationsoszillator
(O 2) über einen ohmschen Widerstand (R 3) mit dem entsprechenden Schaltungspunkt (A: 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
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