DE1921035A1

DE1921035A1 - Monolithisch integrierbarer RC-Impulsoszillator

Info

Publication number: DE1921035A1
Application number: DE19691921035
Authority: DE
Inventors: Gerlach Dr-Ing Albrecht; Burth Dipl-Ing Rolf-Dieter
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1969-04-25
Filing date: 1969-04-25
Publication date: 1970-10-29
Also published as: FR2041207B1; FR2041207A1; DE1921035B2; GB1245552A; NL7006138A

Description

ITT' XadösfcTies GmIbHo . &_a ©aslaeh -et al 22=3

ie RC=Impulsessillatoren sind meistens Ia Form ©Ines ©gfeabilen Multivibrators geschaltet_o Ein söielier fitaltivienthält swsl frs^usns= ■ wnä tast'wsrlaSltifiiislaestlssiSEic Leder ο Die Kondensator©» dieser EC-=GlIed@r sind wmei an die Äiasgangs©l@ktrode des elaen unä di© Elagaagsdes anderen ¥@rstärk©releni©ates angea.ehlossea_p s <äsS an den beiden Belägen des jeweiligen Kondensators

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Schwellwertschaltung angeschlossen ist, die die Entladeschaltung einschaltet, wenn die Kondensatorspannung die obere Schaltschwelle erreicht und abschaltet, wenn die Kondensatorspannung die untere Schaltschwelle erreicht, und daß der Ausgang der Schwellwertschaltung mit dem Eingang einer Ausgangsstufe verbunden ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltunaen des erfindungsgemäßen RC-Impulsoszillators sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbild nun näher erläutert.

Der mit seinem einen Pol am Bezugspptential angeschlossene Kondensator ist mit seinem anderen Belag einerseits mit der Ladeschaltung LS, mit der Entladeschaltung ES und mit dem Schwellwertschalter SWS verbunden. Die Ladeschaltung ist mit der Versorgungsspannung ü_R verbunden, so daß der Kondensator C von der Ladeschaltung mit einem Strom gespeist wird. Dadurch steigt die Spannung am Punkt A allmählich an. Die Entladeschaltung ES ist über den eingezeichneten Schalter S mit Bezugspotential verbunden. Wird der Schalter S geschlossen, so entlädt sich der Kondensator C über die Entladeschaltung, vorausgesetzt, daß bei eingeschalteter Ladeschaltuhg LS der Entladestrom JL, größer ist als der Ladestrom J_.

Der Schalter S wird vom Schwellwertschalter SViS betätigt. Dies geschieht bei einer monolithisch integrierten Ausführung naturgemäß auf elektronischem Wege. Der Schwellwertschalter SWS schaltet dann um und betätigt somit den Schalter S, wenn die Spannung am Punkt A und damit die Kondensatorspannung die Spannung der oberen Schaltschwelle des Schwellwertschalters erreicht. Die Kondensatorspannung sinkt nun so lange ab, bis sie die Spannung der unteren Schaltschwelle erreicht. In

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diesem Augenblick schaltet der Schwellwertschalter wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück, wodurch der Schalter S wieder geöffnet wird und die Entladeschaltung abgeschaltet wird, so daß der Zyklus von neuem beginnt.

Je nach Aufbau von Entladeschaltung und Ladeschaltung folgt die Kurvenform der am Punkt A entstehenden Spannung abschnittsweise dem Verlauf von e-Funktionen oder nähert sich einer dreieckförmigen Kurvenform mit linearem Anstieg und Abfall. Eine dreieckförmige Spannung am Punkt A läßt sich vorteilhafterweise damit erreichen, daß Lade- und Entladeschaltung jeweils als " Konstantstromquellen ausgebildet werden, wodurch der Kondensator C mit konstantem Strom geladen und mit einem anderen konstanten Strom wieder entladen wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn fürjsolche Konstantstromquellen Transistoren verwendet werden und zwar ist es zweckmäßig, in der Entladeschaltung bzw. Ladeschaltung zu den Transistoren der Ladeschaltung bzw. Entladeschaltung Komplementärtransistoren zu verwenden.

Der Schwellwertschalter erhält durch die im folgenden erläuterte vorteilhafte Ausgestaltung ein sicheres Ansprechverhalten. Erreicht die Kondensatorspannung die obere Ansprechschwelle und schaltet damit der Schwellwertschalter um, so wird der entstehende Impuls dazu benutzt, im Schwellwertschalter selbst die Ansprechschwelle auf einen niedereren Wert umzuschalten. Dieser niederere Wert ist vorteilhafterweise identisch mit der unteren Ansprechschwelle. Dies erreicht man vorteilhafterweise dadurch, daß die Spannung der oberen Ansprechschwelle von einem Spannungsteiler bestimmt wird. Schaltet man nun einem der beiden Teilwiderstände einen Widerstand über einen Schalttransistor parallel und öffnet diesen Transistor durch den Ausgangsimpuls des Schwellwertschalters, so wird die Spannung am Abgriffpunkt des Spannungsteilers verändert. Erreicht nun die Kondensatorspannung diese untere Ansprechschwelle, so öffnet der Schalttransistor in Schaltaugenblick

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und es stellt sich wieder die obere Ansprechschwelle ein. Durch das synchrone Verschieben der Ansprechschwelle ist ein gutes Schaltverhalten gewährleistet, so daß der Ausgangsimpuls des Schwellwertschalters steilflankig ist.

Die Ausgangsimpulse des Schwellwertschalters werden der Ausgangsstufe AS zugeführt, die z.B. als Leistungsstufe ausgebildet sein kann, so daß die am Ausgang dieser Stufe entstehenden Impulse zur Versorgung weiterer Schaltungsteile eines größeren Gerätes dienen können.

Die Frequenz und das Tastverhältnis der erzeugten Impulse läßt sich bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ohne Verändern der frequenzbestiinmenden Schaltmittel, also insbesondere des Kondensators C in weiten Grenzen einstellen. Zu diesem Zweck enthält die Ladeschaltung einen Steuereingang E_L_, die Entladeschaltung einen Steuereingang E„„ und der Schwellwertschalter ebenfalls einen Steuereingang E_sws* Durch die Steuereingänge der Ladeschaltung und Entladeschaltung kann die Ladestromstärke und Entladestromstärke verändert werden. Somit ist es möglich, getrennt voneinander die Ladezeit und die Entladezeit einzustellen. Soll andererseits nur die Frequenz der Impulse verändert werden, das Tastverhältnis jedoch konstant bleiben, so sind Ladeschaltung und Entladeschaltung über ihre Steuereingänge so zu steuern, daß das Verhältnis von Ladestrom zu Entladestrom konstant bleibt.

Eine weitere Möglichkeit zur Frequenz- und Tastverhältnisänderung besteht in der absoluten und relativen Verschiebung der beiden Ansprechschwellen des Schwellwertschalters, was über dessen Steuereingang E_sw_ vorgenommen wird. Diese zusätzliche Einstellmöglichkeit ist insbesondere dann von Vorteil, wenn außer dem Wechselspannungsanteil der entstehenden Dreieckschwingung auch deren Gleichspannungsanteil veränder-

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bar sein soll. Die Steuereingänge der Lade- und Entladeschaltung beeinflussen den Wechselspannungsanteil allein, während der Steuereingang des Schwellwertschalters sowohl Wechselspannungs- als auch Gleichspannungsanteil der entstehenden Dreieckspannung verändert. Man hat somit eine universell einstellbare und verwendbare Oszillatorschaltung, die insbesondere vom Standpunkt des Bauelementherstellers, der ein universell verwendbares integriertes Bauelement anbieten will, äußerst interessant ist.

fc Der erfindungsgemäße Impulsoszillator läßt sich auch in der Weise abwandeln, daß zwischen dem Kondensator C und dem Verbindungspunkt A ein Widerstand R eingeschaltet wird. Anstelle des Schalters S, der in diesem Falle durch einen Kurzschluß ersetzt ist, befindet sich am Verbindungspunkt A eine zwischen Ladeschaltung und Entladeschaltung in Abhängigkeit von den Befehlen des Schwellwertschalters umschaltende Anordnung, wobei die Verbindung zwischen dem Widerstand R und dem Eingang des Schwellwertschalters nicht unterbrochen wird. Der Widerstand R bestimmt sowohl beim Laden als auch beim Entladen den zum, bzw. vom Kondensator C fließenden Strom. Diese hinsichtlich der frequenz- und tastverhaltniseinstellenden Möglichkeiten einfachere Ausführungsform der Erfindung ist dort angebracht, wo Frequenz und Tastverhältnis nur durch Steuern der Ansprechschwellen des Schwellwertschalters verändert werden sollen.

Um von der oben genannten einschränkenden Bedingung frei zu werden, daß der Ladestrom kleiner sein muß als der Entladestrom, kann man auch die Schaltung so auslegen, daß während des Entladevorganges die Ladeschaltung nicht auf den Kondensator arbeitet. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man die Ladeschaltung entweder von der Versorgvmgsspannung abschaltet oder die Ladeschaltung vom Kondensator abschaltet oder den als Konstantstromquelle wirkenden Transistor während der Entladung sperrt.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

^l; ,Monolithisch integrierbarer RC-Impulsoszillator mit nur einer frequenzbestimmenden Kapazität, deren einer Pol am Bezugspotential liegt, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Versorgungsspannung und dem nicht am Bezugspotential liegenden Kondensatorpol eine Ladeschaltung und mit diesem Kondensatorpol und Bezugspotential eine periodisch ein- und ausschaltbare Entladeschaltung verbunden ist, daß der nicht am Bezugspotential liegende Kondensatorpol am Eingang einer zwei Schaltschwellen aufweisenden Schwellwertschaltung ange-" schlossen ist, die die Entladeschaltung einschaltet, wenn die Kondensatorspannung die obere Ansprechschwelle erreicht, und abschaltet, wenn die Kondensatorspannung die untere Ansprechschwelle erreicht, und daß der Ausgang der Schwellwertschaltung mit dem Eingang einer Ausgangsstufe verbunden ist.

2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lade- und Entladeschaltung je einen Steuereingang zur Steuerung der Stromstärke besitzen.

3. Oszillator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei geänderter Stromstärke von Lade- und Entladeschaltung das Stromverhältnis der beiden Ströme konstant ist.

4. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ladeschaltunq und Entladeschaltung aus je einer Konstantstromquelle bestehen.

5. Oszillator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kojistantstromquelle mindestens einen Transistor enthält.

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6, Oszillator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor der Ladekonstantstromquelle 2u dem der Entladekonstantstromquelle komplementär ist.

7. Oszillator nach einem der Ansprüche l bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den nichtsam Bezugspotential liegenden Kondensatorpol und den Verbindungspunkt von Lade- und Entladeschaltung ein Widerstand eingeschaltet ist.

8«, Oszillator nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet,, daß die Schwellwertschaltung einen Spannungsteiler enthält, der die Spannung der oberen Ansprechschwelle bestimmt, und daß dem einen Teilwiderstand im Ansprechaugenblick der Schwellwertschaltung ein weiterer Widerstand parallel geschaltet wird, der wieder abgeschaltet wird, wenn die Kondensatorspannung die so entstandene untere■Schaltschwelle' erreicht. -- ,

9„ Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung einen Steuereirigang zur Einstellung der Spannung der Schaltschwellen besitzt.

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