DE1950416B2

DE1950416B2 - Schaltungsanordnung fuer einen elektronischen frequenzteiler nach dem aufladeprinzip

Info

Publication number: DE1950416B2
Application number: DE19691950416
Authority: DE
Inventors: Dieter 8501 Rückersdorf Flachsbarth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-10-07
Filing date: 1969-10-07
Publication date: 1972-07-20
Also published as: BE756788A; NL7014245A; SE354166B; CH524925A; SE354165B; DE1950416A1; CH521059A; FR2065086A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für einen elektronischen Frequenzteiler nach dem Aufladeprinzip, bei der ein Unijunction-Transistor, dessen beide Basen über je einen Basiswiderstand in Reihenschaltung an eine Speisegleichspannungsquelle angschlossen sind, mit seinem Emitter zwischen dem Widerstand eines i?C-Gliedes und dem mit dem Minuspol der Speisegleichspannungsquelle verbundenen Kondensator dieses J?C-Gliedes angeschlossen ist.

In der Zeitschrift »Elektronik« 1968, Heft 1, ist auf den Seiten 15 und 16 ein Treppenspannungsgenerator als Frequenzteiler angegeben, bei dem der Kondensator eines /JC-Gliedes durch kurze Impulse aufgeladen wird. Nach einer bestimmten Anzahl von Impulsen erreicht die Kondensatorspannung den Wert der Zündspannung des Unijunction-Transistors, der daraufhin zündet. Die Synchronisation zwischen Ein- und Ausgangsimpulsen erfordert jeweils ein Zünden des Unijunction-Transistors zu einem bestimmten Zeitpunkt. Wegen der Fehlertoleranzen der handelsüblichen Kondensatoren müssen die Eingangsimpulse entsprechend kurz und hoch sein, so daß die Spannungsstufen am Kondensator entsprechend steil verlaufen und damit der Wert der Zündspannung des Unijunction-Transistors trotz der Fehlertoleranz der Kondensatoren in einem die Synchronisation nicht störenden Zeitintervall erreicht wird. Weiterhin dürfen die Eingangsimpulse nicht langer als die Entladeimpulse des Kondensators sein, da der Kondensator sonst nach dem Entladen von dem noch anstehenden Eingangsimpuls bereits wieder aufgeladen wird und somit bei einer der folgenden Aufladungen die für das Zünden des Unijunction-Transistors erforderliche Spannung zu früh erreicht, wodurch die Synchronisation zwischen Ein- und Ausgangsimpulsen beeinträchtigt wird.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1,294,471 ist eine Schaltungsanordnung eines elektronischen Impulsfrequenzteilers bekannt, bei der ein Kondensator über einen Widerstand und einen durch die Eingangsimpulse gesteuerten Transistor aus einer konstanten Spannungsquelle aufgeladen wird. Um bei dieser Schaltungsanordnung eine hinreichende Synchronisation zwischen den Ein- und Ausgangsimpulsen zu erzielen, muß die Ladung des Kondensators definiert durch die besondere Ladeschaltung erfolgen.

Auch bei einem weiteren, durch die deutsche Ausle-

3; geschäft 1,280,927 bekannten elektronischen Frequenzteiler ist die Synchronisation der Ein- und Ausgangsimpulse nur innerhalb bestimmter Toleranzgrenzen möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß unabhängig von der Länge der Eingangsimpulse eine exakte Synchronisation zwischen den Ein- und Ausgangsimpulsen möglich ist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe kann nach der Erfindung dadurch prreirht werden daß zu der aus dem Unijunction-Transistor und den Basiswiderständen bestehenden Reihenschaltung ein von der zu untersetzenden Frequenz gesteuerter Halbleiter mit in seinem Lastkreis liegenden Reihenwiderstand parallelso geschaltet und die Parallelschaltung über einen gemeinsamen Vorwiderstand mit dem Pluspol der Speisegleichspannungsquelle verbunden ist, an den außerdem der Widerstand des /?C-Gliedes angeschlossen ist.

Eine andere Lösung der Aufgabe besteht darin, daß zu der aus dem Unijunction-Transistor und den Basiswiderständen bestehenden Reihenschaltung ein von der zu untersetzenden Frequenz gesteuerter Halbleiter mit in seinem Lastkreis liegendem Reihenwiderstand parallelgeschaltet und die Parallelschaltung über einen gemeinsamen Vorwiderstand mit dem Pluspol der Speisegleichspannungsquelle verbunden ist, sowie der Widerstand des ÄC-Gliedes über eine Sperrdiode zwischen dem Reihenwiderstand und dem 5 steuerbaren Halbleiter angeschlossen ist.

Anhand zweier Ausführungsbeispiele wird der Gegenstand der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung nach der Erfin-

dung, bei der der Widerstand des flC-Gliedes mit dem Pluspol der Speisegleiohspannungsquelle verbunden ist,

Fig. la den Spannungverlauf der zu untersetzenden Eingangsfrequenz,

Fig. Ib den Verlauf der an der Parallelschaltung anliegenden Spannung,

Fig. Ic den Spannungsverlauf an dem Kondensator des V?C-Gliedes,

Fig. Id den Spannungsverlauf der Ausgangsfrequenz,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, bei der der Widerstand des /?C-Gliedes über eine Sperrdiode zwischen dem steuerbaren Halbleiter und dessen Reihenwiderstand angeschlossen ist,

F i g. 2a den Spannungsverlauf der zu untersetzenden Eingangsfrequenz,

F i g. 2b den Verlauf der an der Parallelschaltung anliegenden Spannung,

Fig. 2c den Spannungsverlauf an dem Kondensator des /?C-Gliedes,

F i g. 2d den Spannungsverlauf der Ausgangsfre quenz.

In Fig. 1 ist zu einer aus einem Unijunction-Transistor 72 und seinen Basiswiderständen A4 und Λ5 bestehenden Reihenschaltung ein Transistor TX mit seinem im Lastkreis angeordneten Reihenwiderstand R1 ■ parallelgeschaltet. Über einen gemeinsamen Vorwiderstand Rl ist die Parallelschaltung an eine Speisegleichspannungsquelle mit der Gleichspannung U angeschlossen. An diese ist ferner ein aus einem einstellbaren Widerstand R3 und einem Kondensator C bestehendes ÄC-Glied angeschlossen, wobei der freie Anschlußpol des einstellbaren Widerstandes Λ3 mit dem Pluspol und der freie Anschlußpol des Kondensators C mit dem Minuspol der Speisegleichspannungsquelle verbunden ist. Zwischen dem einstellbaren Widerstand /?3 und dem Kondensator C ist der Emitter des Unijunction-Transistors Tl angeschlossen, an dem somit die in Fig. Ic aufgezeichnete Spannung U_c anliegt. An die Basis des Transistors Tl ist die in Fig. la dargestellte Eingangsspannung U_E angelegt, die den Transistor 7Ί im Takt der zu untersetzenden Eingangsfrequenz /1 durchsteuert, so daß sich der in Fig. Ib dargestellte Verlauf der an der Parallelschaltung anliegenden Spannung Ul ergibt. Die an dem mit dem Minuspol der Speisegleichspannungsquelle verbundenen Basiswiderstand R5 abgegriffene Ausgangsspannung U_A hat den in Fig. Id dargestellten Verlauf (Ausgangsfrequenz/2).

Der Frequenzuntersetzer nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem Frequenzuntersetzer nach Fig. 1 durch ein Verlegen des Anschlußpunktes des einstellbaren Widerstandes Λ3 von dem Pluspol der Speisegleichspannungsquelle an den Kollektor des Transistors TX. Um eine Entladung des Kondensators C während der Zeit, in der der Transistor TX durchgesteuert ist, zu verhindern, ist dem einstellbaren Wider stand Λ3 eine Sperrdiode D vorgeschaltet. Der Verlauf der Eingangsspannung U_E, der an der Parallelschaltung anliegenden Spannung Ul und der Ausgangsspannung U_A ist in den Fig. 2a, 2b und 2d dargestellt und entspricht dem Verlauf der in den Fig. la, Ib und Id dargestellten Spannungen. Die in Fig. 2c aufgezeichnete Spannung U_c am Kondensator C verläuft treppenförmig, da der Kondensator nur während der Zeit, in der der Transistor Tl gesperrt ist, aufgeladen wird.

Wird bei dem in Fig. 1 dargestellten Frequenzuntersetzer an den Steuereingang E des Transistors Tl die Eingangsspannung t/_fi angelegt, so wird der Transistor 7Ί im Takt der Eingangsfrequenz /1 durchgesteuert. Im gleichen Takt fließt ein Strom durch die Widerstände Λ2 und Bl, so daß sich der in Fig. Ib dargestellte Verlauf der Spannung UX ergibt. Über den einstellbaren Widerstand Λ3 lädt sich der Kondensator C auf und der Unijunction-Transi-

stör T2 zündet, sobald die Spannung U_c am Kondensator C den Wert der Zündspannung des Unijunction-Transistors Tl erreicht hat, Da die Zündspannung und die Interbasisspannung eines Unijunction-Transistors in einem festen Verhältnis zueinander stehen, ändert sich der jeweilige Wert der Zündspannung entsprechend der anliegenden Interbasisspannung. Das bedeutet, daß bei dem in Fig. 1 dargestellten Frequenzuntersetzer die Zündspannung des Unijunction-Transistors Tl den gleichen sprunghaften Verlauf wie die Spannung UX, die der Interbasisspannung entspricht, hat. Der Verlauf der Spannung U_c am Kondensator C läßt sich über den einstellbaren Widerstand Λ3 so einstellen, daß der Wert der Spannung Uc während des Taktes vor dem Zünden des Unijunc-

tion-Transistors Tl noch unter dem Wert der Zündspannung liegt, so daß der Unijunction-Transistor Tl während dieses Taktes mit Sicherheit nicht zündet. Zu Beginn des folgenden Taktes tritt synchron mit dem Sprung der Spannung t/l auch ein Sprung bei

der Zündspannung des Unijunction-Transistors Tl auf und der Wert der Zündspannung sinkt unter den Wert der Spannung U& so daß der Unijunction-Transistor Tl zündet und der Kondensator C sich über den Unijunction-Transistor und seinen Basiswider-5 stand R5 entlädt. Dabei tritt an dem Basiswiderstand JR5 die in Fig. Id dargestellte Ausgangsspannung U_A auf. Wie bereits weiter oben erwähnt, ergibt sich der Spannungsverlauf der Spannung i/l durch das Durchsteuern des Transistors Tl in Abhängigkeit von der zu untersetzenden Eingangsfrequenz /1. Die Spannungssprünge der Spannung Ul sind somit mit der zu untersetzenden Eingangsfrequenz /1 synchronisiert. Da sich die Zündspannung synchron mit der Spannung Ul ändert und der Unijunction-Transistor Tl jeweils nach einer bestimmten Anzahl von Spannungssprüngen der Spannung Ul bzw. der Zündspannung zündet, ist der an dem Basiswiderstand R5 auftretende Spannungsimpuls mit der zu untersetzenden Eingangsfrequenz synchronisiert.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Frequenzuntersetzer wird der Transistor TX ebenfalls von der zu untersetzenden Frequenz gesteuert und für die Spannung Ul ergibt sich wiederum der bereits erwähnte sprunghafte Verlauf. Der Kondensator C des ÄC-Gliedes 5 wird wegen der Verlegung des Anschlußpunktes des einstellbaren Widerstandes Λ3 nicht mehr kontinuier lieh, sondern sprunghaft aufgeladen. Ein Aufladen erfolgt jeweils nur während der Zeit, in der der Transistor Tl gesperrt ist. Die dem RC-G\\ed vorgeschaltete Sperrdiode D verhindert während der Zeit, in der der Transistor TX durchgesteuert ist und somit das J?C-Glied kurzschließt, ein Entladen des Kondensators C. Bei Verwendung der gleichen Elemente wie bei dem Frequenzuntersetzer nach Fig. 1 verlängert 5 sich die Zeit bis zum Erreichen der Zündspannung am Kondensator C infolge der Aufladepausen auf den doppelten Wert, wodurch das Untersetzungsverhältnis verdoppelt wird. Von besonderem Vorteil ist

hierbei, daß trotz des größeren Untersetzungsverhältnisses keine Elemente mit einer engeren Fertigungstoleranz als bei dem Frequenzuntersetzer nach Fig. 1 verwendet werden müssen. Dies ist dadurch begründet, daß während der Zeit des niederen Wertes der Spannung !71 (Transistor 7Ί durchgesteuert) der Kondensator C nicht aufgeladen wird, so daß die Spannung U_c des Kondensators während dieser Zeit konstant bleibt und ihr Wert durch entsprechende Einstellung des iJC-Gliedes so eingestellt werden kann, daß er unter dem abgesenkten Wert der Zündspannung des Unijunction-Transistors Tl liegt. Durch das beim nächsten Takt erfolgende Sperren des Transistors Tl springt die Spannung i/l und damit auch die Zündspannung auf den höheren Wert. Die Aufladung des Kondensators C wird fortgesetzt, ohne daß der Wert der Zündspannung schon 'erreicht wird. Erst beim nächsten Spannungssprung sinkt die Zündspannung des Unijunction-Transistors Tl unter den Wert der Spannung U_c am Kondensator C und der Unijunction-Transistor Tl zündet sicher.

Anstelle des Unijunction-Transistors kann auch ein programmierter Unijunction-Transistor (Put) oder ein anderer steuerbarer Halbleiter, z.B. Tunneldiode, unter entsprechender Anpassung der Schaltung verwendet werden.

Durch entsprechendes Hintereinanderschalten von zwei oder mehr Frequenzuntersetzern nach der Erfindung, von denen der erste z.B. durch die Netzfre-' quenz gesteuert wird, kann ein Zeitglied geschaffen

π werden, das eine lange Laufzeit hat und ohne Toleranz arbeitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche!

1. Schaltungsanordnung für einen elektronischen Frequenzteiler nach dem Aufladeprinzip, bei der ein Unijunction-Transistor, dessen beide Basen über je einen Basiswiderstand in Reihenschaltung an eine Speisegleichspannungsquelle angeschlossen sind, mit seinem Emitter zwischen dem Widerstand eines V?C-Gliedes und dem mit dem Minuspol der Speisegleichspannungsquelle verbundenen Kondensator dieses ÄC-Gliedes angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zu der aus dem Unijunction-Transistor (72) und den Basiswiderständen (R4, R5) bestehenden Reihenschaltung ein von der zu untersetzenden Frequenz gesteuerter Halbleiter (Tl) mit in seinem Lastkreis liegendem Reihenwiderstand (Al) parallelgeschaltet und die Parallelschaltung über einen gemeinsamen Vorwiderstand (R2) mit dem Pluspol der Speisegleichspannungsquelle verbunden ist, an den außerdem der Widerstand (Λ3) des ÄC-Gliedes (Λ3, C) angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung für einen elektronischen Frequenzteiler nach dem Aufladeprinzip, bei der ein Unijunction-Transistor, dessen beide Basen über je einen Basiswiderstand in Reihenschaltung an eine Speisegleichspannungsquelle angeschlossen sind, mit seinem Emitter zwischen dem Widerstand eines /?C-Gliedes und dem mit dem Minuspol der Speisegleichspannungsquelle verbundenen Kondensator dieses ÄC-Gliedes angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zu der aus dem Unijunction-Transistor (72) und den Basiswiderständen (R4, R5) bestehenden Reihenschaltung ein von der zu untersetzenden Frequenz gesteuerter Halbleiter (Tl) mit in seinem Lastkreis liegendem Reihenwiderstand (Rl) parallelgeschaltet und die Parallelschaltung über einen gemeinsamen Vorwiderstand (R2) mit dem Pluspol der Speisegleichspannungsquelle verbunden ist, sowie der Widerstand (R3) des /?C-Gliedes (R3, C) über eine Sperrdiode (D) zwischen dem Reihenwiderstand (Rl) und dem steuerbaren Halbleiter (Tl) angeschlossen ist.