DE1940454B1 - Bistabiler Multivibrator - Google Patents

Bistabiler Multivibrator

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DE1940454B1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transistor
supply voltage
capacitor
switching state
bistable multivibrator
Prior art date
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Pending
Application number
DE19691940454D
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English (en)
Inventor
Hans-Guenter Strumpf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schoppe and Faeser GmbH
Original Assignee
Schoppe and Faeser GmbH
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Publication date
Application filed by Schoppe and Faeser GmbH filed Critical Schoppe and Faeser GmbH
Publication of DE1940454B1 publication Critical patent/DE1940454B1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/22Modifications for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied
    • H03K17/24Storing the actual state when the supply voltage fails

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen bistabilen Multivibrator mit zwei Transistoren vom gleichen Leitfähigkeitstyp und mit einer Einrichtung zur selbsttätigen Wiederherstellung des eingespeicherten Schaltzustandes nach der Wiederkehr der zuvor ausgefallenen Versorgungssp annung.
  • Umfangreiche Regeleinrichtungen besitzen unter anderem auch Vorrichtungen, um in besonderen Betriebszuständen von automatischem Betrieb auf Handsteuerbetrieb (Hand-Automatik-Umschaltung) umzuschalten. Diese Umschaltung erfolgt über sogenannte Leitgeräte. Früher verwendete Leitgeräte enthielten hierfür einen Rastschalter, der mit seiner Schalterstellung zuglelc-h die Betriebsart festlegte.
  • Neuere Leitgeräte arbeiten in Impulstechnik, d. h., daß durch einen ersten Impuls z. B. von Handsteuerbetrieb auf automatischen Betrieb und durch den nächsten Impuls wieder zurück auf Handsteuerbetrieb geschaltet wird. Diese Impulse steuern bistabile Multivibratoren an, die als Speicherglieder für die Betriebsart dienen. Bistabile Multivibratoren haben jedoch den Nachteil, daß die in ihnen gespeicherte Information beim Ausfall der Versorgungsspannung verlorengeht. Aus diesem Grund ist die Verwendung von bekannten Multivibratoren für diesen Zweck nicht möglich.
  • ähnliche Schwierigkeiten bestehen auch bei der Verwendung von bistabilen Multivibratoren als Speicherglieder in elektronischen Rechnern. Für diese Zwecke sind besondere bistabile Multivibratorschaltungen geschaffen worden, die mit der Wiederkehr der Versorgungsspannung den vorher eingespeicherten Schaltzustand selbsttätig wiederherstellen.
  • Diese Speicherschaltungen (deutsche Auslegeschriften 1 376, 1 134710 und 1 357) beruhen auf dem Sättigungsverhalten eines ferromagnetischen Kerns mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife, der von den Arbeitsströmen der bistabilen Multivibratoren beeinflußt wird. Die Wirksamkeit dieser Einrichtungen zur selbsttätigen Wiederherstellung des eingespeicherten Schaltzustandes ist im wesentlichen zeitlich begrenzt. Diese Eigenschaft ist jedoch nicht immer und z. B. bei dem oben beschriebenen Einsatz von bistabilen Multivibratoren in Regeleinrichtungen nicht erforderlich, da bei einem Ausfall der Versorgungsspannung, der eine Zeitdauer von ungefähr 10 Sekunden überschreitet, bereits störende Veränderungen an den Regelstrecken vorgegangen sein können, so daß in diesem Fall immer Eingriffe von Hand in die Regelstrecke erforderlich sind. Nachteilig bei den bekannten Schaltungen sind die verwendeten Kerne aus ferromagnetischem Material, die wegen ihrer komplizierten Bewicklung hohe Kosten verursachen. Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von Kernen aus ferromagnetischem Material mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife ist dessen große Stoßempfindlichkeit.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Schaltungen zu vermeiden und eine möglichst einfache, raumsparende und stoßunempfindliche, insbesondere für den Einsatz in Regeleinrichtungen bestimmte Schaltung anzugeben.
  • Die Erfindung geht dazu aus von einem bistabilen Multivibrator mit zwei Transistoren vom gleichen Leitfähigkeitstyp und mit einer Einrichtung zur selbsttätigen Wiederherstellung des eingespeicherten Schaltzustandes nach der Wiederkehr der zuvor ausgefallenen Versorgungsspannung und besteht darin, daß ein Speicherglied parallel zu der Kollektor-Emitter-Strecke des einen Transistors geschaltet ist, das die an der Kollektor-Emitter-Strecke anstehende Spannung speichert und sich bei einem Ausfall der Versorgungsspannung in dem Schaltzustand, in welchem der Transistor gesperrt ist, über die Basis-Emitter-Strecke des anderen Transistors langsam entlädt und die Zeitdauer des Entladevorganges die Wirksamkeit der Einrichtung zur selbsttätigen Wiederherstellung des eingespeicherten Schaltzustandes zeitlich begrenzt. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält das Speicherglied einen Speicherkondensator und vorgeschaltete Widerstände, denen mindestens eine Diode so zugeordnet ist, daß die Aufladung des Kondensators mit einer anderen Zeitkonstanten als seine Entladung erfolgt. Damit beim erstmaligen Einschalten der Versorgungsspannung ein definierter Schaltzustand erreicht wird, besitzt nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Arbeitswiderstand des einen Kollektorstromkreises eine Mittelanzapfung, welche über einen Kondensator mit Massepotential verbunden ist, wobei die Kapazität dieses Kondensators sehr klein gegen diejenige des Speicherkondensators ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand eines Schaltbildes im folgenden beschrieben; Die Zeichnung zeigt das Schaltbild eines erfindungsgemäßen bistabilen Multivibrators. An der Klemme 1 wird die auf das Massepotential bezogene Versorgungsspannung + UB zugeführt. Der bistabile Multivibrator besteht im wesentlichen aus den Transistoren 2 und 3. Der Arbeitswiderstand des-Transistors 2 ist als Reihenschaltung zweier Widerstände 4a und 4b dargestellt. Der Widerstand 5 ist der Arbeitswiderstand des Transistors 3. Die Basis des Transistors 2 ist mit dem Kollektor des Transistor 3 über den Widerstand 6 verbunden. Entsprechend ist die Basis des Transistors 3 mit dem Kollektor des Transistors 2 über den Widerstand 7 verbunden. ZumUmsteuern des bistabilen Multivibrators von dem einen Schaltzustand in den anderen Schaltzustand dient eine an sich bekannte Ansteuerschaltung aus den Dioden 8 und 9, den Kondensatoren 10 und 11 sowie den Widerständen 12 bis 14 und einem Tastschalter 15, die so angeordnet sind, daß bei jedem Betätigen des Tastschalters 15 der bistabile Multivabrator von dem einen Schaltzustand in den anderen Schaltzustand gesteuert wird. Die Ausgangsgröße des bistabilen Multivibrators ist das Potential der Klemme 16.
  • Befindet sich der Transistor 2 in dem leitenden Zustand, so befindet sich das Potential der Klemme 16 praktisch auf Massepotential. Dieser Schaltzustand entspricht z. B. dem Befehl »Handsteuerbetrieb« für die Regeleinrichtung. Ist der Transistor 2 dagegen gesperrt, so nimmt die Klemme 16 das Potential der Versorgungsspannung + UB an. Dieser Schaltzustand entspricht dann dem Befehl »automatischer Betrieb« für die Regeleinrichtung.
  • Um mit dem erstmaligen Einschalten der Versorgungsspannung einen definierten Schaltzustand zu erhalten, wird der im Prinzip symmetrisch aufgebaute Multivibrator durch das Einfügen der Dioden 17 und 18 sowie des Kondensators 19 unsymmetrisch gemacht. Wegen der Schwellen der Dioden 17 und 18 sowie wegen des Kondensators 19, der im ersten Augenblick nach dem Einschalten der Versorgungsspannung als Kurzschluß wirkt, kann der Transistor 3 beim erstmaligen Einschalten nicht leitend werden, sondern es fließt über die Widerstände 5 und 6 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 2 ein Strom, der Transistor 2 wird in den leitenden Zustand gesteuert, und die Klemme 16 liegt damit auf Massepotential.
  • Gemäß der Erfindung ist parallel zu der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 2 ein Speicherglied geschaltet, das aus einem Speicherkondensator 20, den Widerständen 21 und 22 sowie der Diode 23 besteht.
  • Um die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Speicherschaltung bei einem Ausfall der Versorgungsspannung zu beschreiben, wird zunächst angenommen, daß durch Betätigen des Tastschalters 15 der Transistor 2 gesperrt ist und damit der Kollektor des Transistors 2 praktisch auf dem Potential der Versorgungsspannung + UB liegt. Der Kondensator20 lädt sich über den Widerstand 22 auf die an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 2 anstehende Spannung auf. Wird nun durch ein erneutes Betätigen des Tastschalters 15 der Transistor 2 in den leitenden Zustand geschaltet, so entlädt sich der Speicherkondensator 20 über die Diode 23 und den Widerstand 21 sowie über die leitende Kollektor Emitter-Strecke des Transistors 2. Dieser Entladevorgang geht so schnell wie möglich vor sich. Hierbei begrenzt der Widerstand 21 den Entladestrom so weit, daß der Transistor 2 nicht überlastet werden kann. Mit einem erneuten Betätigen des Tastschalters 15 werde der Transistor 2 wieder in den gesperrten Zustand zurück geschaltet. Der Speicherkondensator 20 lädt sich wieder über den Widerstand 22 auf die Versorgungsspannung + UB auf. Fällt in diesem Schaltzustand die Versorgungsspannung z. 3. durch einen Kurzschluß zwischen den Anschlußklemmen der Versorgungsspannungsquelle aus, so entlädt sich der Speicherkondensator 20 über die Diode 23, die Widerstände 21 und 7 sowie die Dioden 17 und 18 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 3. Der Widerstand 21 ist sehr klein gegenüber dem Widerstand 7 gewählt, so daß die Zeitdauer des Entladevorganges im wesentlichen durch den Widerstand 7 und den Speicherkondensator 20 bestimmt wird.
  • Während der Dauer des Entladevorgangs fließt in die Basis des Transistors 3 ein Strom, der bei der Wiederkehr der Versorgungsspannung den Transistor3 in den leitenden und den Transistor 2 in den gesperrten Zustand steuert, also den vor dem Ausfall der Versorgungsspannung vorhandenen Schaltzustand wiederherstellt. Eine Entladung des Speicherkondensators 20 über die Klemme 1 wird durch eine Diode 24 verhindert. Der Widerstand 22 ist so bemessen, daß er zusammen mit den Widerständen 4 a und 4 b den Ladestrom des Kondensators 20 begrenzt.
  • Befindet sich der Transistor 2 dagegen im Augenblick des Ausfalls der Versorgungsspannung im leitenden Zustand, so ist der Speicherkondensator 20 entladen, und mit der Wiederkehr der Versorgungsspannung wird der Transistor 2 wie beim erstmaligen Einschalten der Versorgungsspannung in den leitenden Zustand gesteuert.
  • Wie bereits oben beschrieben, ist die Einrichtung zur selbsttätigen Wiederherstellung des eingespelcherten Schaltzustandes nur innerhalb einer bestimmten Zeitdauer nach dem Ausfall der Versorgungsspannung wirksam. Die Zeitdauer der Wirksamkeit läßt sich durch die Bemessung der Widerstände 7 und 21 sowie des Kondensators 20 und der Höhe der Versorgungsspannung + Uß einstellen. Innerhalb dieser Zeitdauer ist sichergestellt, daß mit der Wiederkehr der Versorgungsspannung auch der vorher eingestellte Schaltzustand selbsttätig wiederhergestellt wird. Überschreitet der Ausfall der Versorgungsspannung die vorbestimmte Zeitdauer, so wird mit ihrer Wiederkehr der sichere der beiden möglichen Schaltzustände, z.B. der Befehl »Handsteuerbetrieb« bei einer Regeleinrichtung mit Hand-Automatik-Umschaltung, wiederhergestellt.
  • Patentansprüche: 1. Bistabiler Multivibrator mit zwei Transistoren vom gleichen Leitfähigkeitstyp und mit einer Einrichtung zur selbsttätigen Wiederherstellung des eingespeicherten Schaltzustandes nach der Wiederkehr der zuvor ausgefailenen Versorgungsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherglied (20 bis 23) parallel zu der Kollektor-Emitter-Strecke des einen Transistors (2) geschaltet ist, das die an der Kollektor-Emitter-Strecke anstehende Spannung speichert und sich bei einem Ausfall der Versorgungsspannung (+ UB) in dem Schaltzustand, in welchem der Transistor (2) gesperrt ist, über die Basis-Emitter-Strecke des anderen Transistors (3) langsam entlädt und die Zeitdauer des Entladevorgangs die Wirksamkeit der Einrichtung zur selbsttätigen Wiederherstellung des eingespeicherten Schaltzustandes zeitlich begrenzt.
  • 2. Bistabiler Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherglied (20 bis 23) einen Speicherkondensator (20) und vorgeschaltete Widerstände (21, 22) enthält, denen mindestens eine Diode (23) so zugeordnet ist daß die Aufladung des Speicherkondensators (20) mit einer anderen Zeitkonstanten als seine Entladung erfolgt.

Claims (1)

  1. 3. Bistabiler Multivibrator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitswiderstand (4a, 4b) des einen Kollektorstromkreises eine Mittelanzapfung besitzt, welche über einen Kondensator (19) mit Massepotential verbunden ist, wobei die Kapazität dieses Kondensators (19) sehr klein gegen diejenige des Speicherkondensators (20) ist.
DE19691940454D 1969-08-08 1969-08-08 Bistabiler Multivibrator Pending DE1940454B1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3210270A1 (de) * 1982-03-20 1983-09-29 Braun Ag, 6000 Frankfurt Elektronischer schalter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3210270A1 (de) * 1982-03-20 1983-09-29 Braun Ag, 6000 Frankfurt Elektronischer schalter

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