DE1935745A1 - Multivibrator - Google Patents

Multivibrator

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DE1935745A1 DE19691935745 DE1935745A DE1935745A1 DE 1935745 A1 DE1935745 A1 DE 1935745A1 DE 19691935745 DE19691935745 DE 19691935745 DE 1935745 A DE1935745 A DE 1935745A DE 1935745 A1 DE1935745 A1 DE 1935745A1
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multivibrator
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Ransomes Sims and Jeffries Ltd
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Description

  • Multivibrator Die Erfindung betrifft Multivibratoren mit einem ersten und einem zweiten Transistor, wobei an wenigstens einen dieser Transistoren ein Widerstand-Kondensator-Netzwerk angeschlossen ist, dessen Zeitkonstante die Leitfähigkeitsperiode des zugehörigen Transistors reguliert, Gemäss Erfindung wird ein Multivibrator der vorgenannten Art geschaffen. bei welchem halbleitende Einrichtungen vorgesehen sind, welche an das Widerstands-Kondensator-Netzwerk angeschlossen sind und in Abhängigkeit von einer auf die Transistoreinrichtungen gefithrten Spannung betreibbar sind, um die EntladunFsffleschwindigkeit des Kondensators des Widerstands-Kondensator-Netzwerks zu ändern, wodurch die LeitfähigkeitsdarlPr des zuvehörigen Transistors verändert wird.
  • Bei einer Ausführungsform der Erdindung handelt es sich bei dem Multivibrator um einen freischwingenden oder astabilen Multivibrator, bei welchem an den ersten und den zweiten Transistor ein erstes bzw, zweites Widerstands-Kondensator-Netzwerk angeschlossen ist, wobei erste und zweite halbleitende Einrichtungen jeweils an das erste und das zweite Widerstands-KondensatorNetzwerk angeschlossen sind. Dabei ist jede halbleitende Einrichtung in Abhäng-igkeit von einer -an sie angelegten Steuerspannung zur Veränderung der Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators des zugehörigen Widerstands-Kondensator-Netzwerks betreibbar; wodurch die Leitfähigkeitsperiode des zllgehdrigen Transistors verändert wird. In diesen Fnll kannen die erste und die zweite halbleitende Einrichtung in Abhängigkeit von derselben Steuerspannung betrieben werden, wobei die erste halbleitende Einrichtung bei Anstieg der Steuerspannung immer stärker leitend wird, wodurch der Kondensator des ersten Widerstands-Kondensators-Netzwerks rascher entladen wird, während die zweite halbleitende Einrichtung bei einem Anstieg der Steuerspannung weniger stark leitend wird, wodurch der Kondensator des zweiten Widerstands-Kondensator-Netzwerks weniger rasch entladen wird.
  • Die Erfindung wird n1lnmehr anhand eines Ausfühlngsbei spiels unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
  • In der Zeichnung ist ein Schaltbild eines freischwingenden oder astabilen Multivibrators gemäss Erfindung gezeigt.
  • Wie aus der Zeic>inung ersichtlich, ist ein freischwingender Multivibrator 60 mit einer stabilisierten 12 V-Stromversorgung von einer Batterie 4 versehen. Die Batterie 4 ist in Reihe mit einem Vorwiderstand 31 und einer Zenerdiode 32 geschaltet. An die Zenerdiode 32 sind die auf positivem Potential liegende Leitung 98 (nachfolgend positive Leitung genannt) und die auf negativem Potential liegende Leistung 99 (nachfolgend negative Leitung genannt) der stabilisierten 12 V-Stromversorgung angeschlossen. Parallel zur Zensdiode 32 ist ein Speicherkondensator 33 fiir aus dei Batterie gezogene starke Stromimpulse geschaltet.
  • Der freischwingende Multivibrator 60 weist pnp-Transistoren 61 und 62 auf, deren jeweilige Emitter an die Fositive Leitung 98 der stabilisierten 12 V-Stomversorgung angeschlossen sind, und deren Kollektoren an die negative Leitung 99 der Stromversorgung mittels Widerständen 53 und 64 angeschlossen sind. Die Basis des Transistors 61 ist über einen Widerstand 65 an die negative Klemme der Stromversorgung angeschlossen und über einen Kondensator 66 mit dem Kollektor des Transistors 62 verbunden. In gleicher Weise ist die Basis des Transistors 62 über einen Widerstand 67 mit der negativen Klemme dor Stromversorgung verbunden und über einen Kondensator 68 an den Kollektor des Transistors 61 angeschlossen. Die Leitfähigkeitsperioden der Transistoren 61 und 62 werden grundsätzlich durch die jeweiligen Kondensator-WidPrstands-Netzwerke 68, 67 und 66, 65 bestimmt.
  • Die Ausgangs spannungen des Multivibrator8 erscheinen an den Kollektoran jedes der Transistoren 61 und 62 und werden über die Leitungen X und Y weggefuhrt.
  • Die Leitfähigkeitsperioden der Transistoren 62 und 61 können in Abhängigkeit von einer veränderlichen Steuerspannung verändert werden. Die Steuerspannrng ist von Null bis zu einer Spannung gleich derjenigen der 12 V-Stromversorgung veränderlich. Die Steuerspannung wird an die Schaltung zwischen die negative Klemme der 12 V-Stromversorgung und den Punkt A gelegt.
  • Die Zeitdauer, während welcher der Transistor 62 leitend ist, wird unter ihren Masimalwert abgesenkt, indem der Kondensator 66 rascher entladen wird als er dies tut, wenn er sich lediglich ueber den Widerstand 65 entladen kann. Dazu ist ein Transistor 73 von der npn-Bauart vorgesehen, dessen Kollektor an den gemeinsamen Schaltungspunkt des Kondensators 66 und der Basis des Transistors 61 angeschlossen rist, während die Basis des Transistors 73 an den Steuerspannungspunkt A angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 73 ist an einen gemeinsamen Schaltungspunkt der Widerstände 74 und 75 angeschlossen, welche in Reihe miteinander parallel zur 12 Stromversorgung liegen. Dabei begrenzt der Widerstand 75 den Emitterstrom und deshalb den Kollektorstrom des Transistors 7s. Wenn nun die Steuerspannung zunimmt, wird die Basis des Transistors 73, welcher als Emitterfolger geschaltet ist, positiver, und der Transistor wird demzufolge stärker leitend, wodurch der Kondensator 66 sich rascher entlädt und der Transistor 61 friher in den leitenden Zustand geschaltet wird, während der Transistor 62 friiher in den nicht-leitenden Zustand geschaltet wird. Infolgedessen wird die Beitfähigkeitsdauer des Transistors 62 herabgesetzt. Die minimale Beitfähigkeitsdauer des Transistors 62 wird durch den Widerstand 75 begrenzt, welcher den Stromfluss durch den Transistor 7 begrenzt.
  • Die Zeitdauer, während welt'nur sich der Transistor 61 im leitend Zustand befindet, wird unter ihren Maximalwert herabgesetzt, indem ein npn-Transistor 76 verwendet wird, dessen Kollektor an den Verbindungspunkt des Kondensators 68 und dPr Basis des Transistors 62 angeschlossen ist, während der Emitter mittels eines Widerstands 77 an die negative Klemme der 12 V-Stromversorgung angeschlossen ist. Durch den Betrieb des als Emitterfolger geschalteten Transistors 76 wird die Lettfähigkeitsdauer des Transistors 61 in der gleichen Weise herabge8etzt, in welcher der Transistor 73 zur Herabsetzirn dpr Leitfähigkitsperiode des Transistors 61 arbeitet. Nür wird ein weiterer pnp-Transistor 78 zur Umkehr der Steuerspannung verwendet. Die Basis des Transistors 78 ist an die Kathodenseite einer Diode 79 und mittels eines Widerstends 80 an die negative Klemme der 12 V-Stromversorgung angeschlossen. Die AnodansPite der Diode 79 ist an den Steuerspannungspunkt A angeschlossen. Der Emitter des Transistors 78 ist mittels eines Widerstands 81 an die positive Klemme der 12 V-Stromversorgung angeschlossen, während sein Kollektor mit der Basis des Transistors 76 verbunden ist und in Reihe mit einem Widerstand 82 an die negative Klemme der Stromversorgung angeschlossen ist. Wenn die Steuerspannung sich auf einem kleinsten Wert befindet, hält der Widerstand 80 den Transistor 78 in einem leitenden Zustand, und die Diode 79 wird umgekehrt vorgespannt. Dies bedeutet, dass die Basis des Transistors 76 sich auf einer positiven Spannung von etwa 3 V befindet, was durch den Spannungsteiler aus den WidDrständen 81 und 82 bestimmt ist. Der Transistor 76 befindet sich somit in einem leitenden Zustand. In diesem Zustand entlädt sich der Kondensator 68 rascher als er sich gewöhnlich durch den Widerstand 67 entladen würde, und der Transistor 61 wird zu dem frsihest möglichkeit Zeitpunkt in den nicht-leitenden Zustand geschaltet, wodurch die Leitfähigkeitsdauer des Transistors 61 sich auf einem Geringstwett befindet . Wenn die Steuerspanmmg positiv über die Basis snannung des Transistors 78 ansteigt, wird die Diode 79 vorwärts vorgespannt und wird leitend. Der Strom durch den Transistor 68 fällt somit, und die Kollektorspannung wird negativer, wodurch der Strom durch den Transistor 76 vermindert wird. Dadurch nimmt die Entladungszeit des Kondensators 68 zu und der Transistor 62 schaltet später in den leitenden Zustand, so dass die Leitfähigkeitsdauer des Translstors 61 zunimmt. Der Widerstand 77 begrenzt den Strom durch den Transistor 76 und schafft eine definierte Windesleitfähigkeitsdauer für den Transistor 61.
  • Die Gesamtwirkung der Transistoren 73, 76 und 78-besteht darin, dass wenn die Steuerspannung von 0 bis 3 V wächst, der Transistor 78 wegen des Widerstands 80 und der Diode 79 gesättigt bleibt. Demgemäss bleibt die Entladungsgeschwindigkeit des Transistors 68 während dieser Zunahme der Steuerspannung unbeeinflusst. DPr Transistor 73 wird jedoch während dieser Zunahme stärker leitend, so dass der Kondensator 66 schnellen entladen wird, wodurch der Anschaltpunkt des transistors 61 vorverlegt wird und die Leitfähigkeitsdau¢r des Transistors 62 vermindert wird, Wenn die Steuerspannung weiter von a V bis zu ihrem Maximalwert ansteigt, wird die Leitfähigkeitsdauer des Transistors 62 weiter herabgesetzt und gleichzeitig wird die Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators 68 zunehmend vermindert, wodurch die Leitfähigkeitsdauer des Transistors 61 zunimm!» Die Schaltllng weist Eieriehtungen zur Verminderung der Leitfähigkeitsdauer des Transistors 61 für den Fall auf, wenn die Grösse einer zwischen die negative Klemme der Stromversor,wung und den Punkt B gelegten negativen Steuerspannung einen vorbestimmten Wert übersteigt. Dazu ist ein npn-Transistor 85 vorgesehen, dessen Emitter an den Punkt B angeschlossen ist, während seine Basis in Reihe mit einer Diode 86 an die negative Klemme der 12 V-Stromversorgung angeschlossen ist.
  • Die Basis des Transistors 85 ist in Reihe mit dem ig'estwertwiderstand 87 und dem Widerstand 88 mit veränderlichem Wert an die positive Klemme der Stromversorgung angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 85 ist mittels eines Widerstands 89 an die positive Klemme dpr 12 V-Stromversorgung angeschlossen 1;und ist weiter mittels eines Widerstands 90 an die Basis eines pnp-'rransistors 91 angeschlossen, dessen Emitter in Reihe mit einer Zenerdiode 92 an die positive Klemme der Stromversorang angeschlossen ist, während sein Kollektor an die Basis des Transistors 76 angeschlossen ist.
  • Wenn diP an den Schaltungspunkt B angelegte Spannung negativer wird, nimmt die Basis-Emitter-Spannung des Trantistors 85 zu, so das oder Transistor 85 in einen leitenden Zustand geschaltet wird. Die Kollektorspannung des Transistors 85 wird somit negativ. Wenn die Spannung des Kollektors des Transissors 85 einen vorbestimmten Wert erreicht, beginnt dnr Transistor 91 zu leiten, und die Spannung der Basis des Transistors 76 wird nositiv, so dass der Transistor 76 stark leitend wird und der Kondensator 68 rasch entladen wird, wodurch die Leitfähigkeitsdauer des Transistors 61 verkürzt wird.
  • Der beschriebene Multivibrator könnte z.B. in einem Impulsgenerator eines Impulssteuersystems für einen batteriegespeisten Elektromotor von jener Bauart verwendet werden, welche einen ersten Thyristor aufweist, welcher nach Schalten in den leitenden Zustand den Motor an die Batterie anschliesst und einen Umpolungskondensator aufweist, und einen zweiten Thyristor aufweist, welcher nach Umschalten in den leitenden Zustand es erlaubt, dass der Umpolungskondensator rückwärts aufgeladen wird nnd so den ersten Thyristor zum Abschalten des Motors voa der Batterie abschaltet. Somit kann die Ausgangsspannung vom Transistor 61 über einen Kondensator auf einen geeigneten Verstärker geführt werden, um "An"-Spannungsimpulse auf die Steuerelektrode des ersten Thyristors zu führen, während der Ausgang des Transistors 62 in ähnlicher Weise zur Speisung von "Aus"-Spannungsimpulsen zur Stuerelektrode des zweiten Thyristors verwendet werden kann. Wenn dann die auf den Punkt A des Multivibrators geführte Steuerspannung angehoben wird, wird der Transistor 61 früher in den leitenden Zustand überführt, so dass die "An"-~ Impulse ffir den eraten Thyristor diesem früher zugeführt werden. Gleichzeitig wird (wenn die Steuerspannung 3 V übersteigt) der Transistor 62. später in den leitenden Zustand geschaltet, so dass die "Aus"-Impulse für den zweiten Thyristor, welcher zum Abschalten des arsten Thyristors arbeitet, verzögert werden. Demzufolge wird die Steuerspannung angehoben, so dass das Tastverhältnis des dem Motor zugeführten Stroms zllniumt, so dass auch der mittlere Strom durch den Motor zunimmt. Die Steuerspannun könnte z.B. von einem mit dem Beschleunigungspedal eines durch den Motor angetriebenen Fahrzeugs gekuppelten Potentiometers abgenommen werden. Die an B angelegte negative Steuerspannung könnte von einem in Reihe mit der Batterie und dem Motor liegenden Stromfühlwiderstand abgenommen werden, wobei der veränderliche Widerstand 88 so ei.nzestellt wird, dass die Spannung, bei welcher der Transistor 91 zqm Schalten des Transistors 62 zum frühest möglichen Zeitpunkt in den leitenden Zustand gebracht wird, der Spannung über dem Stromfühlwiderstand entspricht, wenn der Strom durch den Motor sich auf einem gewünschten Maximalwert befindet. Wenn somit der Strom durch den Motor einen Maximalwert erreicht, wird der "Aus"-Impuls dem zweiten Thyristor früher zugeführt, wodurch das Tastverhältnis des Stroms durch den Motor verkleinert wird und der Motorstrom wirksam auf einen Sicherheitswert begrenzt wird.
  • Selbstverständlich kennen viele Abwandlungen der beschriebenen Ausfiihrungsform vorgenommen werden. Zum Beispiel könnten Transistoreinrichtungen zur Veränderung der Leitfähigkeitsdauer von nur einem der Transistoren 61 und 62 vorgesehen werden, wobei die Leitfähigkeitsdauer des anderen Transistors konstant bleiben kann. Andererseits könnten die Leitfähigkeitsdauern der beiden Transistoren 61 und 62 in Abhängigkeit von zwei den jeweiligen Transistoreinrichtungen zugeführten, getrennten Steuerspannungen verändert werden.
  • Die Erfindung könnte auf einen monostabilen Multivibrator angewendet werden, wobei die Steuerspannung die Leitfähigkeitsdauer des Transistors verändert, welcher während des halbstabilen Betriebs des Miiltivibrators sich im leitenden Zustand befindet.

Claims (9)

P a t e n t a n 5 p r ü c h e
1. Multivibrator mit einem ersten und einem zweiten Transistor, wobei an wenigstens einen dieser Transistoren ein 1Viderstands-Kondensator-Netzwerk angeschlossen ist, dessen Zeitkonstante die Leitfähigkeitsdauer des zugehörigen Transistors reguliert, dadurch gekennzeichnet, dass halbleitende Einrichtungen (7s oder 76) an das Widerstands-Kondensator-Netzwerk (65,66 oder 67,68) angeschlossen sind und in Abhängigkeit von einer an die Transistoreinrichtungen angelegten Steuerspannung (A) betreibbar sind, um die Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators (66 oder 68) des Widerstands-Kondensator-Netzwerks zu verändern, wodurch die Leitfähigkeitsdauer des zugehjrigen Transistors (61 oder 62) verändert wird.
2. Multivibrator nach Anspruch 1, wobei der Multivibrator von der freischwingenden Art ist und ein erstes und ein zweites Widerstands-Kodrnsator-Netzwerk jeweils an den ersten bzw. den zweiten Transistor angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite haibleitende Einrichtungen (73 und 76) jeweils an erste und zweite Widerstands-Kondpnsator-Netzwerke <65,66 und 67,68) angeschlossen sind, wobei jede Transistoreinrichtung in Abhängigkelt von einer an diese angelegten Steuerspannung (A) betreibbar ist, um die Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators (66 oder 68) des zugehörigen Wide.rstnds-Kondensator-Netzwerks zu verändern wodurch die Leitfähigkeitsdauer des zugehörigen Transistors (61 oder 62) verändert wird.
3. Multivibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite halbleitende Einrichtung (73 und 76) in Abhängigkeit von der gleichen Steuerspannung betreibbar sind, dass die erste halbleitende Einrichtung (73) bei einem Anstieg der Steuerspannung immer stärker leitend wird, wodurch der Kondensator (66) des ersten Widerstands-Kondensator-Netzwerks (65,66) rascher entladen wird,während die zweite halbleitende Einrichtung (76) bei Anstieg der Ste7lerspann1mg weniger stark leitend wird, wodurch sich der Kondensator (68) des zweiten Widerstands-Kondensator-Netzwerks (67,68) weniger rasch entlädt.
4. Multivibrator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Steuereinrichtungen mit einem auf eine weitere Stellerspannung (B) ansprechenden Transistor (85) vorgesehen sind, dessen Ausgang zum Betreiben der einen halbleitenden Einrichtung (76) zur Veränderung der Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators (68) des zugehdrigen Widerstands-Kondensator-Netzwerks (67,68) verwendet wird, wenn din Gr8s8e der weiteren Steuerspannung einen vorbestimmten Wert ijbersteigt.
5. Multivibrator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die weitere Steuerspannung ansprechende Transistor (85) durch eine Diode (86) temperaturkompensiert ist, wobei die Spannung über der Diode sich in ähnlicher Weise wie die Basis-Emitter-Spannung des Transistors (85) ändert.
6. Multivibrator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die halbieitende Einrichtung (73 oder 76). eine Transistoreinrichtlang aufweist.
7. Multivibrator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Transistoreinrichtung (78 oder 76) einen npn-Transistor aufweist,dessen Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit dem Kondensator (66 oder 68) des zugehErigen Widerstands-Kondensator-Netzwerks (65,66 odpr 67,68) geschaltet ist, wobei die Basis-Emitter-Vorspannung des Transistors von der Steuerspannung (A) abhängt.
8. Multivibrator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das8 die Steuerspannung an die Basis des Transistors (73) angelegt ist, so dass ein Anstieg der Steuerspannung den Transistor stärker leitend werden lässt.
9. Multivibrator nach Anspruch 7, dadurch gekemizejohnet, dass die Stourrspann1lng zur Steuerung des Kollektorstroms eines pnp-Transistors verwendet wird, dass die Basis des Transistors (76) der Transistoreinrichtungen an die Verbindungsstelle des Kollektors des pnp-Transistors und eines Widerstands (82), welcher in Reihe mit der Kollektor Emitter-Strecke des pnp-Transistors liegt, geschaltet ist, so dass bei einem Anstieg der Steuerspannung das Potential der Basis des Transistors (76) der Transistoreinrichtungen abnimmt, wodurch dieser weniger stark leitend wird.
L e e r s e i t e
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