DE2008147B2 - Bistabiler multivibrator insbesondere fuer integrierte schaltkreise - Google Patents
Bistabiler multivibrator insbesondere fuer integrierte schaltkreiseInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf einen bistabilen sistoren beeinflussen, wenn man einmal davon aus-
Multivibrator, insbesondere für integrierte Schalt- geht, daß die Leitungsführung der Verbindungslei-
kreise, der mit zwei Schaltstufen und je einem Sachlt- tungen der Multivibratorschaltung von vornherein so
und einem Steuertransistor gleichen Leistungstyps gewählt ist, daß die durch die Verbindungsleitungen
mit zueinander parallelgeschalteten Kollektor-Emitter- 5 verursachten Kapazitäten bereits vernachlässigbar
Strecken in jeder Schaltstufe versehen ist und bei dem klein sind.
die Basis des Steuertransistors jeder der beiden Schalt- Die durch diese Ursachen bedingten oberen Grenzstufen
über jeweils ein kapazitives Glied mit einem werte liegen jedoch noch weit über den bei entsprechengemeinsamen
Fortschalteingang des Multivibrators den Werten des zugeführten Stromes derzeit erreichverbunden
und die Basis des Schalttransistors jeder io baren oberen Grenzwerten.
der beiden Schaltstufen direkt mit den Kollektoren Die bestimmenden Ursachen für die Verringerung
des Schalt- und des Steuertransistors der jeweils an- der derzeit erreichbaren oberen Grenzwerte der Rederen
Schaltstufe gekoppelt ist und bei dem die KoI- petitionsfrequenz mit Abnahme der zugeführten Leilektoren
des Schalt- und des Steuertransistors einer stung bzw. des zugeführten Stromes sind daher ander
beiden Schaltstufen mit einem Signalausgang des 15 derer Natur. Multivibrators verbunden sind. Eine dieser bestimmenden Ursachen, die bei einem
Bistabile Multivibratoren der obengenannten Art einzelnen Multivibrator der eingangs genannten Art
sind bereits bekannt, z. B. aus dem Fachbuch »Micro- gar nicht in Erscheinung tritt, sondern nur bei einer
power Electronics« von E. Keonjian, Oxford aus einer Mehrzahl von Multivibratoren der eingangs
1964, S. 64, Fig. 5. Bei diesen bekannten bistabilen 20 genannten Art zusammengeschalteten Zählkette wirk-
Multivibratoren besteht, wie z. B. aus den Oszillo- sam wird, ist die durch die kapazitive Kopplung der
grammen einer aus solchen Multivibratoren zu- einzelnen Zählstufen untereinander bzw. durch die
sammengesetzten Zählkette in Fig. 7 auf S. 66 des zu diesem Zweck vorgesehenen kapazitiven Glieder
genannten Fachbuches ersichtlich, das Problem, daß verursachte Rückwirkung auf den jeweils als Impuls-
die obere Grenze der Repetitionsfrequenz um so nied- 25 geber für die nachgeschaltete Zählstufe wirkenden
riger liegt, je geringer die dem Multivibrator züge- Multivibrator. Denn da der Signalausgang des als
führte Leistung ist. In den erwähnten Oszillogrammen Impulsgeber wirkenden Multivibrators über der KoI-
wird dies daran ersichtlich, daß die Ecken der Recht- lektor-Emitter-Strecke eines der beiden Schalttran-
eckimpulse in den verschiedenen, der jeweils gleichen sistoren und der mittels einer Koppelkapazität bzw.
Zählstufe zugeordneten Oszillogrammen um so mehr 30 einem der genannten kapazitiven Glieder an diesen
verschliffen sind, je geringer die zugeführte Leistung ist. Signalausgang angekoppelte Steuereingang der nach-
Diese Verringerung des oberen Grenzwertes der geschalteten Zählstufe bzw. des dieselbe bildenden
Repetitionsfrequenz mit der Abnahme der dem MuI- Multivibrators über der Basis-Emitter-Strecke von
tivibrator zugeführten Leistung hat verschiedene Ur- jeweils einem der beiden Steuertransistoren dieses
Sachen. 35 nachgeschalteten Multivibrators liegt und der diffe-
Eine dieser Ursachen ist die Tatsache, daß die rentielle Eingangswiderstand des betreffenden Steuer-Steuer-
und Schalttransistoren der Multivibratoren einganges relativ klein ist, ist die Koppelkapazität
über ihren Basis-Emitter-Strecken, ihren Kollektor- bzw. das dieselbe bildende kapazitive Glied praktisch
Basis-Strecken und ihren Kollektor-Emitter-Strecken parallel zum Signalausgang des den Impulsgeber bil-Kapazitäten
aufweisen. Diese Kapazitäten sind teil- 40 denden Multivibrators geschaltet, d. h., diese Koppelweise echte, durch die Anschlußleitungen und die sich kapazität addiert sich praktisch zu der internen Kapagegenüberstehenden
Elektroden der Transistoren ge- zität am Signalausgang des als Impulsgeber wirkenden
bildete Kapazitäten und teilweise Diffusionskapazi- Multivibrators, die sich aus den Kapazitäten der
täten, also scheinbare, durch Verzögerungen im Lei- über dem Signalausgang liegenden Kollektor-Emittertungsmechanismus
der Transistoren bedingte Kapa- 45 Strecke des einen Steuertransistors, Kollektor-Emitterzitäten,
die sich zu den echten Kapazitäten hinzu- Strecke des einen Schalttransistors und Basis-Emitteraddieren.
Strecke des anderen Schalttransistors zusammensetzt,
Diese Kapazitäten der Schalt- und Steuertransisto- hinzu, was zur Folge hat, daß von dem zugeführten
ren eines Multivibrators der eingangs genannten Art Strom nicht nur die genannte interne Kapazität,
müssen bei jedem Kippvorgang des Multivibrators 50 sondern zusätzlich auch noch die genannte Koppelzum
Teil von der niedrigen Kollektorspannung der kapazität aufgeladen werden muß. In dem Maße, in
durchgeschalteten Schaltstufe auf die höhere Kollek- dem die Koppelkapazität die von dem zugeführten
torspannung der gesperrten Schaltstufe aufgeladen Strom aufzuladende, aus der internen und der Koppeltmd
zum Teil von dieser höheren auf die genannte kapazität zusammengesetzte Gesamtkapazität verniedrigere
Spannung entladen werden. Die Aufladung 55 größert, vergrößert sich daher die Aufladezeit für
von der niedrigeren auf die höhere Spannung erfolgt diese Gesamtkapazität und verringert sich entspremit
dem der betreffenden Schaltstufe aus der Batterie chend der obere Grenzwert der Repetitionsfrequenz.
zugeführten Strom und dauert daher um so länger, je Bisher wurden nun diese Koppelkapazitäten vergeringer
dieser Strom ist. hältnismäßig groß im Vergleich zu der genannten
Diese Ursache für die Verringerung des oberen 60 internen Kapazität gewählt, so daß sich schon allein
Grenzwertes der Repetitionsfrequenz mit Abnahme dadurch eine beträchtliche Verringerung des oberen
der dem Multivibrator zugeführten Leistung ist — Grenzwertes der Repetitionsfrequenz bei zu Zählqualitativ
gesehen — unabänderlich, und quantitativ ketten zusammengeschalteten Multivibratoren der einläßt
sich der bei einer bestimmten zugeführten Lei- gangs genannten Art ergab.
stung bzw. einem bestimmten zugeführten Strom 65 Diese Wahl ist jedoch bei den bekannten Multivi-
durch diese Ursache bedingte obere Grenzwert der bratorschaltungen der eingangs genannten Art, min-
Repititionsfrequenz im wesentlichen nur durch tech- destens jedenfalls bei der erwähnten, aus dem oben-
nologische Maßnahmen bei der Herstellung der Tran- genannten Fachbuch bekannten Version dieser MuI-
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tivibratorschaltungen, notwendig, weil über die Koppel- pititionsfrequenz praktisch nur sehr wenig herab-
kapazitäten eine bestimmte Schaltleistung übertragen setzen.
werden muß, um ein sicheres Kippen der nach- Wenn aber bei dieser Version mit Dioden zwischen
geschalteteten Zählstufe zu gewährleisten. Diese Schalt- Kollektor und Basis der Steuertransistoren die Diodenleistung
ist erforderlich, um die Spannung am Steuer- 5 kapazitäten sehr klein sein sollten, dann tritt eine
eingang der nachgeschalteten Zählstufe bzw. des nach- andere bestimmende Ursache für die Verringerung der
geschalteten Multivibrators so lange hoch zu halten, derzeit erreichbaren oberen Grenzwerte der Repetibis
die Kollektorspannung des mit seiner Basis-Emitter- tionsfrequenz mit Abnahme der zugeführten Leistung
Strecke den Steuereingang bildenden Steuertransistors bzw. des zugeführten Stromes wesentlich ausgeprägter
sowie des zu diesem parallelgeschalteten Schalttran- io als bei der Version mit ohmschen Widerständen zwisistors
von der höheren Kollektorspannung der ge- sehen Kollektor und Basis der Steuertransistoren in
sperrten Schaltstufe auf die niedrigere Kollektor- Erscheinung, nämlich das Problem der Umladung der
spannung der durchgeschalteten Schaltstufe überge- Koppelkapazitäten.
gangen ist, d.h., bis die interne Kapazität, die über der Dieses Problem tritt zwar auch bei der Version mit
Kollektor-Emitter-Strecke des mit seiner Basis-Emitter- 15 ohmschen Widerständen zwischen Kollektor und Basis
Strecke den Steuereingang bildenden Steuertran- der Steuertransistoren auf, es ist jedoch dort trotz der
sistors liegt, von der höheren Kollektorspannung der Notwendigkeit wesentlich größerer Koppelkapazigesperrten
Schaltstufe auf die niedrigere Kollektor- täten nicht ganz so kritisch, weil die Widerstandswerte
spannung der durchgeschalteten Schaltstufe entladen der ohmschen Widerstände wesentlich niedriger als
ist. Die für diesen Zweck erforderliche Schaltleistung 20 die Widerstandswerte von an Stelle dieser ohmschen
ist bei der aus dem genannten Fachbuch bekannten Widerstände eingesetzten Dioden gewählt werden
Version von Multivibratorschaltungen der eingangs können, letzteres eben deswegen, weil bei den an
genannten Art deswegen verhältnismäßig groß, weil Stelle der ohmschen Widerstände eingesetzten Dioden
während des Kippvorganges, währenddessen einer- die Diodenkapazität sehr gering gehalten werden muß
seits die Spannung am Steuereingang bzw. an der 25 und demzufolge die Fläche derselben sehr klein sein
Basis-Emitter-Strecke des denselben bildenden Steuer- muß, was wiederum zu sehr hohen Widerstandswerten
transistors hochgehalten werden muß und anderer- der Dioden bei den anliegenden relativ kleinen Spanseits
die Kollektorspannung dieses Steuertransistors nungen führt, während im Gegensatz dazu bei ohmvon
der höheren Kollektorspannung der gesperrten sehen Widerständen die parallel zu den ohmschen
Schaltstufe auf die niedrigere Kollektorspannung der 30 Widerständen liegenden parasitären Kapazitäten die
durchgeschalteten Schaltstufe übergeht, über den zwi- Wahl eines niedrigeren Widerstandswertes nicht besehen
Basis und Kollektor dieses Steuertransistors an- hindern, weil bei ohmschen Widerständen, zumindest
geordneten ohmschen Widerstand ein verhältnismäßig jedenfalls bei in integrierten Schaltkreisen angegroßer
Teil der über die Koppelkapazität zugeführten ordneten ohmschen Widerständen, die parasitären
Schaltleistung abfließt, und zwar insbesondere in dem 35 Kapazitäten mit dem Widerstandswert des ohmschen
Zeitabschnitt, in dem sich die Kollektorspannung des Widerstandes abnehmen.
besagten Steuertransistors schon der Kollektorspan- Das genannte Problem der Umladung der Koppel-
mmg der durchgeschalteten Schaltstufe nähert, wäh- kapazitäten tritt jeweils während des Zeitraumes zwi-
rend gleichzeitig seine Basisspannung noch hochge- sehen der Anstiegsfianke eines dem Fortschalteingang
halten werden muß, so daß zwischen Basis und KoI- 40 eines Multivibrators der eingangs genannten Art zu-
lektor des besagten Steuertransistors eine verhältnis- zuführenden Fortschaltimpulses und der Abfallsflanke
mäßig große Potentialdifferenz vorhanden ist und des jeweils vorangegangenen Fortschaltimpulses auf,
damit über den besagten zwischen Kollektor und Basis denn zum Zeitpunkt der Abfallsflanke des voran-
des Steuertransistors angeordneten ohmschen Wider- gegangenen Fortschaltimpulses ist die Spannung an
stand ein verhältnismäßig großer Verluststrom fließt. 45 dem Koppelkondensator, der den genannten zuzu-
Bei einer anderen bisher noch nicht vorbekannten führenden Fortschaltimpuls überträgt, noch nahezu
Version von Multivibratoren der eingangs genannten Null oder verhältnismäßig klein, während diese
Art sind nun die genannten, jeweils zwischen Kollektor Spannung zum Zeitpunkt des Beginnes der Anstiegsund
Basis der Steuertransistoren angeordneten ohm- flanke des genannten zuzuführenden Fortschaltimschen
Widerstände durch Dioden ersetzt. Diese Dioden 50 pulses annähernd gleich der Spannungsdifferenz zwibefinden
sich während des Kippvorganges im Sperr- sehen der höheren Kollektorspannung der gesperrten
zustand und lassen daher nur einen im Vergleich zu Schaltstufe und der niedrigsten Kollektorspannung
den genannten ohmschen Widerständen sehr geringen der durchgeschalteten Schaltstufe sein muß, wenn mit
Verluststrom, nämlich höchstens ihren Sperrstrom, Sicherheit gewährleistet sein soll, daß der genannte
durch. Infolgedessen wäre bei dieser Version die über 55 zuzuführende Fortschaltimpuls von dem gemeinsamen
die Koppelkapazitäten zu übertragende Schaltlei- Fortschalteingang des Multivibrators auf die gestung
— wenn man die Diodenkapazität unberück- sperrte Schaltstufe des Multivibrators übertragen wird,
sichtigt lassen könnte — wesentlich geringer, und Die Aufladung der Koppelkapazität von ihrem
entsprechend könnten die Koppelkapazitäten bei Spannungswert zum Zeitpunkt der Abfallsflanke des
dieser Version wesentlich kleiner als bei der Version 60 vorangegangenen Fortschaltimpulses auf die der gemit
ohmschen Widerständen zwischen Kollektor und nannten Spannungsdifferenz entsprechende Spannung
Basis der Steuertransistoren gemacht werden. erfolgt über den ohmschen Widerstand bzw. die Diode,
Bei Vernachlässigbarkeit der Diodenkapazitäten die zwischen dem Kollektor und der Basis des Steuerwäre
es also bei der Version mit Dioden zwischen transistors liegt, an dessen Basis die Koppelkapazität
Kollektor und Basis der Steuertransistoren möglich, 65 angeschlossen ist. Diese Aufladung erfordert nun eine
die Koppelkapazitäten so klein zu machen, daß sie bestimmte Zeit, die einerseits von der Größe der
nur z. B. die Hälfte der genannten internen Kapazität Koppelkapazität und andererseits von dem Widerbetragen
und daher den oberen Grenzwert der Re- standswert des ohmschen Widerstandes bzw. der Diode,
über den bzw. die die Koppelkapazität aufgeladen wird, abhängig ist. Da nun die Größe der Koppelkapazitäten,
wie bereits erläutert, durch die über dieselben zu übertragenden Schaltleistungen bestimmt
ist, und zwar — wenn auch mit unterschiedlichen Werten — sowohl bei der Version mit ohmschen
Widerständen zwischen Kollektor und Basis der Steuertransistoren als auch bei der Version mit Dioden
zwischen Kollektor und Basis der Steuertransistoren, ist für die genannte Aufladungszeit im wesentlichen
nur der Widerstandswert des ohmschen Widerstandes bzw. der Diode, über die die Koppelkapazität aufgeladen
wird, bzw. die Höhe des der Koppelkapazität über diesen ohmschen Widerstand bzw. die Diode zugeführten
Ladestromes maßgebend. Die Bemessung der Widerstandswerte dieser zwischen Kollektor und
Basis der Steuertransistoren angeordneten ohmschen Widerstände bzw. Dioden ist nun unmittelbar von der
dem Multivibrator zugeführten Leistung bzw. dem zugeführten Strom abhängig, und zwar in dem Sinne,
daß diese Widerstandswerte um so größer sein müssen, je kleiner der Leistungsverbrauch des Multivibrators
sein soll. Aus diesem Grunde wird die für die erwähnte Aufladung der Koppelkapazitäten erforderliche Zeit
und damit die mindestens erforderliche Zeitspanne zwischen der Abfallsflanke eines Fortschaltimpulses
und der Anstiegsflanke des nächstfolgenden Fortschaltimpulses um so größer und dementsprechend
die obere Grenze der Repetitionsfrequenz des Multivibrators um so geringer, je geringer der Leistungsverbrauch des Multivibrators sein soll.
. Nun besteht von Seiten der Technik, insbesondere der Subminiaturtechnik, einerseits die Forderung
nach Herabsetzung des Leistungsverbrauchs von in Subminiaturtechnik ausgeführten Schaltungen bis auf
das äußerste realisierbare Minimum, wobei aber andererseits gleichzeitig die Forderung erhoben wird,
daß die Arbeitsfrequenz bzw. die obere Grenzfrequenz dieser Schaltungen möglichst hoch liegen soll und
durch die Verminderung des Leistungsverbrauchs möglichst nicht verringert werden soll.
Da diese beiden Forderungen sich jedoch, wie oben schon erwähnt, bei den bekannten Multivibratoren
der eingangs genannten Art widersprechen, war es bisher nicht möglich, bei einer gegebenen Arbeitsfrequenz eines solchen Multivibrators dessen Leistungsverbrauch
unter einen bestimmten, von der Arbeitsfrequenz abhängigen unteren Grenzwert abzusenken.
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Schaltungsanordnung der eingangs genannten
Art, insbesondere für integrierte Schaltkreise, zu schaffen, bei der dieser untere Grenzwert des Leistungsverbrauchs
beträchtlich unter den für die gleiche Arbeitsfrequenz bisher als nicht unterschreitbar angesehenen
Wert des Leistungsverbrauchs abgesenkt werden kann bzw. bei der bei fest vorgegebenem Leistungsverbrauch die obere Grenze der Repititionsfrequenz
des bzw. der Multivibratoren beträchtlich erhöht werden kann.
Erfindungsgemäß wird das bei einer elektronischen Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art
dadurch erreicht, daß die beiden Schaltstufen des Multivibrators je einen mit wenigstens näherungsweise
konstantem Basisstrom gespeisten Vortransistor aufweisen, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwischen
Basis und Kollektor des Steuertransistors der betreffenden Schaltstufe geschaltet ist und dessen Leitungstyp
der gleiche wie der Leitungstyp des Steuertransistors in der gleichen Schaltstufe ist.
Dadurch läßt sich erreichen, daß die erwähnte Aufladung der Koppelkapazitäten bzw. der dieselben bildenden
kapazitiven Glieder mit einem im wesentlichen konstanten, von den Vortransistoren gelieferten Ladestrom
an Stelle eines über Widerstände oder Dioden zugeführten und daher exponentiell absinkenden Ladestromes
erfolgt, wodurch die für die Aufladung erforderliche Zeit ganz beträchtlich verkürzt und damit
die obere Grenze der Repetitionsfrequenz des bzw. der Multivibratoren entsprechend erhöht bzw. bei fast
vorgegebener Arbeitsfrequenz der Leistungsverbrauch der Schaltungsanordnung erheblich vermindert werden
kann.
Vorzugsweise ist bei der vorliegenden Schaltungsanordnung in jeder Schaltstufe des bzw. der Multivibratoren
der Kollektor des Vortransistors an den Kollektor des Steuertransistors der betreffenden Schaltstufe
und der Emitter des Vortransistors an die Basis des Steuertransistors der betreffenden Schaltstufe angeschlossen,
wobei der Leitungstyp der einzelnen Vortransistoren der gleiche wie der Leitungstyp des Steuertransistors
in der jeweils gleichen Schaltstufe ist. Diese Schaltungsweise der Vortransistoren ist vorteilhafter
als die ebenfalls im Rahmen des Möglichen liegende Schaltungsweise mit dem Vortransistor-Emitter am
Kollektor und dem Vortransistor-Kollektor an der Basis des zugeordneten Steuertransistors.
Als kapazitive Glieder zwischen dem gemeinsamen Fortschalteingang des Multivibrators und den Basiselektroden
der Steuertransistoren der beiden Schaltstufen des Multivibrators können bei der vorliegenden
Schaltungsanordnung, ebenso wie bei dem obenerwähnten bekannten Multivibrator, Dioden vorgesehen
sein. Das bringt insbesondere für integrierte Schaltkreise den Vorteil mit sich, daß die notwendigen Kapazitäten
durch in die integrierten Schaltkreise einbezogene Halbleiterelemente gebildet werden, die im
gleichen Herstellungsgang wie die Transistoren herstellbar sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Schaltungsanordnung ist in jeder Schaltstufe
des bzw. der Multivibratoren die Basis des Vortransistors an eine Konstantstromquelle angeschlossen, die
als stromkonstanthaltendes Element einen Transistor von dem Leitungstyp des Vortransistors komplementärem
Leitungstyp enthält, an dessen Basis-Emitter-Strecke eine den Strom in seinem Kollektor-Emitter-Stromkreis
mindestens annähernd konstanthaltende Referenzspannung liegt und an dessen Kollektor die
Basis des Vortransistors angeschlossen ist. Ferner sind zweckmäßig bei dieser bevorzugten Ausführungsform
auch in jeder Schaltstufe des bzw. der Multivibratoren die miteinander verbundenen Kollektoren des Schalt-
und des Steuertransistors an eine Konstantstromquelle angeschlossen, die als stromkonstanthaltendes Element
ebenfalls einen Transistor von zum Leitungstyp des Schalt- und des Steuertransistors komplementären Leitungstyp
enthält, an dessen Basis-Emitter-Strecke eine den Strom in seinem Kollektor-Emitter-Stromkreis
mindestens annähernd konstanthaltende Referenzspannung liegt und an dessen Kollektor die miteinander
verbundenen Kollektoren des Schalt- und des Steuertransistors angeschlossen sind. Durch eine solche
Ausbildung der vorliegenden Schaltungsanordnung mit Konstantstromquellen zur Lieferung der Basis-
und Kollektorströme der Schalt-, Steuer- und Vor-
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transistoren laßt sich erreichen, daß für die gesamte transistoren angeschlossenen Transistors und die
Schaltungsanordnung nur ein oder zwei ohmsche Basis-Emitter-Strecke des mit seinem Kollektor an
Widerstände erforderlich sind. Dies stellt insbesondere die Kollektoren der zur gleichen Schaltstuf e wie dieser
bei der Ausbildung der vorliegenden Schaltungsan- Vortransistor gehörenden Schalt- und Steuertranordnung
in Form von einem oder mehreren integrierten 5 sistoren angeschlossenen Transistors in Reihe ge-Schaltkreisen
einen großen Vorteil dar, weil ohmsche schaltet sein, wobei dann die den verschiedenen
Widerstände einen relativ großen Platzbedarf in in- Schaltstufen des bzw. der Multivibratoren zugetegrierten
Schaltungen haben und der Fortfall von ordneten Reihenschaltungen der Basis-Emitterohmschen
Widerständen bzw. der Ersatz derselben Strecken an eine gemeinsame Referenzspannungsquelle
durch die erwähnten Konstantstromquellen dement- ίο angeschlossen sind und wobei als gemeinsame Resprechend ermöglicht, auf den einzelnen Träger- ferenzspannungsquelle ein mit einem mindestens
kristallen der integrierten Schaltkreise bei gleich- annähernd konstanten Referenzstrom beschickter
bleibender Fläche derselben gegenüber bisher einem temperaturabhängiger Widerstand vorgesehen ist,
Multivibrator nunmehr fünf bis zehn Multivibratoren der von zwei Transistoren gleichen Leitungstyps wie
unterzubringen. Der pro Schaltungsanordnung noch 15 die die stromkonstanthaltende Elemente bildenden
erforderliche eine ohmsche Widerstand bzw. die noch Transistoren gebildet ist, deren Basis-Emitter-Strecken
erforderlichen zwei ohmschen Widerstände können hintereinandergeschaltet sind und deren an dem einen
dabei als diskrete Widerstände zwischen der Strom- Ende dieser Hintereinanderschaltung liegende Emitterversorgungsquelle
und dem bzw. den integrierten elektrode den einen Pol und deren an dem anderen
Schaltkreisen angeordnet werden. 20 Ende dieser Hintereinanderschaltung liegende Basis-Die
erwähnten Konstantstromquellen können bei elektrode des mit seinem Emitter das eine Ende der
der genannten bevorzugten Ausführungsform der vor- Hintereinanderschaltung bildenden Transistors den
liegenden Schaltungsanordnung zweckmäßig so aus- anderen Pol des temperaturabhängigen Widerstandes
gebildetsein,daßdiedieBasisströmederVortransistoren bilden, wobei die Kollektorelektrode des mit seiner
liefernden Konstantstromquellen jeweils einen ge- 25 Basiselektrode das andere Ende der Hintereinanderringeren
Strom als die Konstantstromquellen liefern, schaltung bildenden Transistors vorzugsweise ebenfalls
an die die Kollektoren der Schalt- und Steuertran- an den genannten anderen Pol angeschlossen ist.
sistoren angeschlossen sind. Die letztgenannte Schaltungsweise der Konstant-Zu diesem Zweck können einerseits die Basis- Stromquellen hat den Vorteil, daß erstens die den Vor-Emitter-Strecken
der Transistoren, an deren Kollek- 30 transistoren zugeordneten Basisströme zwangläufig
toren die Basiselektroden der Vortransistoren an- klein im Verhältnis zu den den Schalt- und Steuergeschlossen sind, zueinander parallel und andererseits transistoren zugeordneten Kollektor- sowie Basisdie
Basis-Emitter-Strecken der Transistoren, an deren strömen sind und daß zudem für die gesamte elek-Kollektoren
die Kollektoren der Schalt- und Steuer- ironische Schaltungsanordnung nur ein einziger ohmtransistoren
angeschlossen sind, zueinander parallel 35 scher Widerstand erforderlich ist.
geschaltet sein, wobei entweder jede dieser beiden Im Falle, daß die elektronische Schaltungsanordnung Gruppen von zueinander parallelgeschalteten Basis- eine Zählkette bildet bzw. eine Mehrzahl von bistabilen Emitter-Strecken an eine gesonderte Referenzspan- Multivibratoren enthält, die zu einem Impulsfrequenznungsquelle oder aber beide Gruppen an eine gemein- untersetzer bzw. zu einer Zählkette zusammensame Referenzspannungsquelle angeschlossen sein 40 geschaltet sind, kann zweckmäßig mindestens ein können, letzteres derart, daß die zueinander parallel- Teil der den Impulsfrequenzuntersetzer bzw. die Zählgeschalteten Basis-Emitter-Strecken derjenigen Tran- kette bildenden bistabilen Multivibratoren mit Vorsistoren, an deren Kollektoren die Kollektoren der transistoren in ihren einzelnen Schaltstufen versehen Schalt- und Steuertransistoren angeschlossen sind, sein, wobei diese mit Vortransistoren versehenen direkt an die gemeinsame Referenzspannungsquelle 45 bistabilen Multivibratoren in ununterbrochener Folge und die zueinander parallelgeschalteten Basis-Emitter- vom Eingang des Impulsfrequenzuntersetzers bzw. Strecken derjenigen Transistoren, art deren Kollektoren der Zählkette bis zu einer bestimmten Untersetzerdie Basiselektroden der Vortransistoren angeschlossen bzw. Zählstufe anzuordnen sind, weil die Arbeitssind, über einen gemeinsamen Emitterwiderstand an frequenz einer Zählkette in den ersten Stufen am die gemeinsame Referenzspannungsquelle ange- 5° höchsten ist und von Stufe zu Stufe um den Faktor 2 schlossen sind. abnimmt.
geschaltet sein, wobei entweder jede dieser beiden Im Falle, daß die elektronische Schaltungsanordnung Gruppen von zueinander parallelgeschalteten Basis- eine Zählkette bildet bzw. eine Mehrzahl von bistabilen Emitter-Strecken an eine gesonderte Referenzspan- Multivibratoren enthält, die zu einem Impulsfrequenznungsquelle oder aber beide Gruppen an eine gemein- untersetzer bzw. zu einer Zählkette zusammensame Referenzspannungsquelle angeschlossen sein 40 geschaltet sind, kann zweckmäßig mindestens ein können, letzteres derart, daß die zueinander parallel- Teil der den Impulsfrequenzuntersetzer bzw. die Zählgeschalteten Basis-Emitter-Strecken derjenigen Tran- kette bildenden bistabilen Multivibratoren mit Vorsistoren, an deren Kollektoren die Kollektoren der transistoren in ihren einzelnen Schaltstufen versehen Schalt- und Steuertransistoren angeschlossen sind, sein, wobei diese mit Vortransistoren versehenen direkt an die gemeinsame Referenzspannungsquelle 45 bistabilen Multivibratoren in ununterbrochener Folge und die zueinander parallelgeschalteten Basis-Emitter- vom Eingang des Impulsfrequenzuntersetzers bzw. Strecken derjenigen Transistoren, art deren Kollektoren der Zählkette bis zu einer bestimmten Untersetzerdie Basiselektroden der Vortransistoren angeschlossen bzw. Zählstufe anzuordnen sind, weil die Arbeitssind, über einen gemeinsamen Emitterwiderstand an frequenz einer Zählkette in den ersten Stufen am die gemeinsame Referenzspannungsquelle ange- 5° höchsten ist und von Stufe zu Stufe um den Faktor 2 schlossen sind. abnimmt.
. Als Referenzspannungsquelle kann dabei jeweils ein An Hand der nachstehenden Figuren ist die Er-
mit einem mindestens annähernd konstanten Referenz- findung im folgenden an einigen Ausführungsbei-
strbm beschickter temperaturabhängiger Widerstand spielen näher erläutert. Es zeigt
vorgesehen sein, vorzugsweise ein Transistor gleichen 55 F i g. 1 die Schaltung des eingangs erwähnten
Leitungstyps wie die die stromkonstanthaltende bekannten Multivibrators,
Elemente bildenden Transistoren, dessen Emitter- F i g. 2 eine einfache Ausführungsform einer
elektrode den einen Pol und dessen zusammen- Schaltungsanordnung nach der Erfindung, bei der den
geschaltete Kollektor- und Basiselektrode den anderen Schalt-, Steuer- und Vortransistoren die Kollektor-Pol
des temperaturabhängigen Widerstandes bilden. 60 und Basisströme über ohmsche Widerstände zugeführt
An Stelle einer solchen Zusammenfassung der werden,
stromkonstanthaltende Elemente bildenden Tran- Fig. 3a bis 3d Diagramme zur Erläuterung der
sistoren in zwei Gruppen, die, wie oben erläutert, Wirkungsweise von Schaltungsanordnungen nach der
entweder zwei gesonderte Referenzspärinungsquellen Erfindung,
oder aber einen zusätzlichen ohmschen Widerstand 65 F i g. 4 eine erste Variante der bevorzugten Aus-
(nämlich den genannten Emitterwiderstand) erfordert^ führungsform von Schaltungsanordnungen nach der
können jedoch auch jeweils die Basis-Emitter-Strecke Erfindung, bei der den Schalt-, Steuer- und Vor-
des mit seinem Kollektor an die Basis eines der Vor- transistoren die Kollektor- und Basisströme aus
ίο
Konstantstromquellen zugeführt werden, wobei zwei Gruppen von Konstantstromquellen und je eine gesonderte
Referenzspannungsquelle für jede Gruppe vorgesehen sind,
Fig. 5 eine zweite Variante der bevorzugten Ausführungsform
von Schaltungsanordnungen nach der Erfindung, bei der den Schalt-, Steuer- und Vortransistoren
die Kollektor- und Basisströme aus Konstantstromquellen zugeführt werden, wobei zwei
Spannung Uce im Bereich von Uce < 100 mV bis zu negativen Werten von Uce mit dargestellt. In diesem
in normalen Anwendungsfällen nicht brauchbaren Bereich arbeiten die Vortransistoren T5 und T6. Aus
diesem Grunde ist der Verlauf der Funktionen Ic = f(Uce) im Spannungsbereich von etwa —30 bis
.+ 50 mV in F i g. 3 b nochmals in vergrößertem Maßstab dargestellt. Fig. 3b zeigt, wie ersichtlich,
eine lineare Vergrößerung der Kurvenschar im Null-
Konstantstromquellen zugeführt werden, wobei nur eine Gruppe von Ronstantstromquellen und eine
Referenzspannungsquelle für diese Gruppe vorgesehen sind, ' -
F i g. 7 ein Blockschaltbild einer eine Zählkette
bildenden elektronischen Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit drei entsprechend der Variante in
F i g. 5 oder 6 aufgebauten, je drei Zählstufen um
Gruppen von Konstantstromquellen und eine ge- ίο punktsbereich des Koordinatensystems in F i g. 3 a.
meinsame Referenzspannungsquelle für beide Gruppen Aus Fig. 3 b ist ersichtlich, daß sämtliche Kurven
vorgesehen sind, Ic = /(Uce) bei Ic = 0 durch den gleichen Punkt
F i g. 6 eine dritte Variante der bevorzugten Aus- auf der t/cjj-Achse, nämlich durch die Offsetspannung
führungsform von Schaltungsanordnungen nach der t/onset» die bei Zimmertemperatur z. B. etwa 27 mV
Erfindung, bei der den Schalt-, Steuer- und Vor- 15 beträgt, verlaufen. Ferner ist aus F i g. 3 b ersichtlich,
transistoren die Kollektor- und Basisströme aus daß jede einzelne der Kurven Ic = /(Uce) bei Uce = 0
die/c-Achse nahezu bei dem Wert/c = -Ib schneidet,
wenn mit Ib der den Parameter der betreffenden Kurve
bildende konstante Basisstrom bezeichnet wird.
In F i g. 3 c ist der allgemeine Verlauf der in F i g. 3 b gezeigten Kurven Ic = /(Uce) nochmals dargestellt,
wobei jedoch die /c-Achse zur übersichtlicheren Darstellung gestreckt ist.
Aus dem Verlauf der Funktion Ic = /(Uce) in
fassenden integrierten Schaltkreisen und einem vierten, 25 Fig. 3 c ergibt sich unter Berücksichtigung der für
die Referenzströme für die drei integrierten Schalt- Transistoren geltenden Beziehung, daß der Emitterkreise
liefernden integrierten Schaltkreis. strom gleich der Summe des Basisstrorhes und des
Bei der in F i g. 1 gezeigten, eingangs erwähnten Kollektorstromes bzw. daß Ie = Ic + Ib ist, der in
bekannten bistabilen Multivibratorschaltung umfaßt F i g. 3d dargestellte allgemeine Verlauf der Funktion
jede der beiden Schaltstufen einen Schalttransistor Tx 3° Ie = /(Uce)·
bzw. T2, einen Steuertransistor T3 bzw. T4, einen Vergleicht man nun diesen in Fi g. 3d dargestellten
Kollektorwiderstand Rk, über den die Kollektor- Verlauf der Funktion Ie = /(Uce) mit der in die
ströme der Transistoren T1 und T5 sowie die Basis- gleiche Figur strichpunktiert eingezeichneten, die
ströme der Transistoren T2 und T3 bzw. die Kollektor- Strom-Spannungs-Kennlinie eines konstanten ohmströme
der Transistoren T2 und T1 sowie die Basis- 35 sehen Widerstandes bildenden Nullpunktgeraden, so
ströme der Transistoren T1 und T4 zugeleitet werden, erkennt man, daß die Funktion Ie = /(Uce) im
einen Basiswiderstand Rb, über den der Basisstrom des Spannungsbereich zwischen Uce = 0 und Uce etwas
Steuertransistors T3 bzw. T4 zugeleitet wird, und eine größer als Uonset mit relativ guter Genauigkeit mit
als Kapazität wirkende Diode C zur Ankopplung der genannten strichpunktierten Widerstandsgeraden
der Basis des Steuertransistors T3 bzw. T4 an den 40 übereinstimmt.
Fortschalteingang E. Ferner ist an den Kollektor eines Die Kollektor-Emitter-Strecken der Vortransistoren
der beiden Schalttransistoren T1 und T2, im vorliegenden
Fall an den Kollektor des Schalttransistors T2, der Signalausgang A des bistabilen Multivibrators
angeschlossen.
Bei der in F i g. 2 gezeigten einfachen Ausführungsform eines bistabilen Multivibrators nach der Erfindung
sind nun, im Vergleich zu dem in F i g. 1 gezeigten bekannten Multivibrator, die Basiswider-
T5 und T6 wirken also in dem genannten Spannungsbereich von 0 bis Uonset wie ohmsche Widerstände und
damit genauso wie die Widerstände Rb in F i g. 1.
Der Widerstandswert dieser von den Kollektor-Emitter-Strecken der Vortransistoren T5 und T6
gebildeten »Widerstände« ist dabei, wie aus Fig. 3d ersichtlich, angenähert UoBsetllßy. Man erhält also bei
der Multivibratorschaltung in F i g. 2 im stabilen
stände Rb durch die Kollektor-Emitter-Strecken der 50 Zustand das gleiche Verhalten wie das der Multider
jeweils mit einem konstanten Basisstrom Ibv ge- vibratorschaltung in Fig. 1, wenn man den Basisstrom
Ibv der Vortransistoren T5 und !T6 so wählt,
daß UonsetllBv = Rb ist (vorausgesetzt wird hierbei,
daß der Spannungsabfall an dem in der gesperrten 55 Schaltstufe des Multivibrators in F i g. 1 angeordneten
Widerstand Rb kleiner oder höchstens gleich i/floset
ist, d. h. unter 27 mV liegt. Diese Voraussetzung ist in der Regel bei den bekannten entsprechend F i g. 1
aufgebauten Multivibratorschaltungen gegeben). Widerstände. Dies soll im folgenden an Hand der 60 Betrachtet man noch einmal die schon oben an-F
i g. 3 a bis 3 d näher erläutert werden. geführte, für Transistoren geltende Beziehung, daß
• In Fig. 3a ist eine: (hier aus zwei Kennlinien bestehende)
Kennlinienschar eines Siliziumtransistors in der bekannten und allgemein üblichen Form
speisten Vortransistoren T5 bzw. T6 ersetzt. Die
konstanten bzw. näherungsweise konstanten Basisströme werden den Vortransistoren T5 bzw. T6 über
die ohmschen Widerstände Ry zugeführt.
Im stabilen Zustand des in F i g. 2 gezeigten bistabilen
Multivibrators wirken diese zwischen Kollektor und Basis der Steuertransistoren T3 und TA
liegenden Kollektor-Emitter-Strecken wie ohmsche
die Summe des Kollektorstromes und des Basisstromes gleich dem Emitterstrom sein muß, so ergibt
sich aus dieser Beziehung für den Kollektorstrom der
Ic — /(Uce) mit Ib als Parameter dargestellt. Dabei 65 von den Transistoren T5 und T6 gebildeten Vorist
jedoch — im Gegensatz zu der meist üblichen un- transistoren ■:.'■,
vollständigen Darstellung — auch der exakte Verlauf ; ■ . -. ' .
des Kollektorstromes/c über der Kollektor-Emitter- .-,. ■'■.<
, , , Xcv == Iev■.—. Ibv ' ::..'; j;.■-■: :■ ■■>
11 12
Man kann also den Kollektorstrom der Vortransistoren ist, dessen Strom-Spannungs-Verhalten der strichin
zwei Teilströme mit entgegengesetzen Richtungen punktierten Linie in F i g. 3 d entspricht, ist der von
aufteilen, von denen der eine Teilstrom Ie und der der Kollektor-Emitter-Strecke der Vortransistoren T5
andere Teilstrom Ibv ist. Der Teilstrom Iev des und T6 gebildete »Widerstand« ein nichtlinearer Wider-Kollektorstromes
des Vortransistors ist nun derjenige, 5 stand, dessen Stromspannungsverhalten nur bei posider
aus dem Emitter des Vortransistors herausfließt tiven Kollektor-Emitter-Spannungen TJce nahezu mit
und der Basis des Steuertransistors T3 bzw. T4 zugeführt dem Stromspannungsverhalten des linearen Widerwird,
und der Teilstrom Ibv des Kollektorstromes des Standes Rb in F i g. 1 übereinstimmt, bei negativen
Vortransistors ist der konstante Strom, der der Basis Kollektor-Emitter-Spannungen Uce jedoch das Verdes
Vortransistors zugeführt wird. io halten einer im Sperrzustand befindlichen Diode zeigt.
Bei der obigen Betrachtungsweise der Kollektor- (Exakt genommen ist dieses Stromspannungsverhalten
Emitter-Strecke der Vortransistoren T5 und T6 als bei negativenKollektor-Emitter-Spannungen Uce nicht
»Widerstand« (s. Fig. 3d) fließt nun in diesen ge- das einer gesperrten Diode, sondern das eines Trandachten »Widerstand« auf der Kollektorseite des Vor- sistors im inversen Betrieb, was aber zumindest
transistors nur der Teilstrom Iev des Kollektorstromes 15 qualitativ dem einer gesperrten Diode ähnlich ist.)
des Vortransistors hinein, weil auf der Emitterseite Nun war eingangs bereits erwähnt und auch bedes
Vortransistors aus diesem gedachten »Widerstand« gründet worden, daß und warum bei einem linearen
auch nur der Emitterstrom des Vortransistors Ie v ohmschen Widerstand wie dem Widerstand Rb in
herausfließt. Die obige Betrachtungsweise der Kollek- F i g. 1 die über die Koppelkapazitäten (welche von
tor-Emitter-Strecke des Vortransistors als »Wider- 20 den Gleichrichtern C gebildet werden) zu übertragende
Γ stand« impliziert also, daß der andere Teilstrom Ib v Schaltleistung wesentlich größer als bei einer an Stelle
, des Kollektorstromes als selbständiger Strom betrachtet von Rb eingesetzten Diode sein muß. Diese hohe
wird, der dem Anschlußpunkt des Kollektors des Vor- Schaltleistung führte wiederum, wie ebenfalls eingangs
transistors an die Kollektoren des Steuer- und Schalt- schon erläutert, zu der Notwendigkeit relativ großer
transistors zufließt, d. h., bei der genannten obigen 25 Koppelkapazitäten und bildete damit eine der UrBetrachtungsweise
der Kollektor-Emitter-Strecken der Sachen der Herabsetzung des oberen Grenzwertes der
Vortransistoren als »Widerstand« fließt der konstante Repititionsfrequenz bei zu Zählketten zusammen-Basisstrom
Ibv des Vortransistors sozusagen zum geschalteten Multivibratoren der in F i g. 1 gezeigten
Anschlußpunkt des Kollektors des Vortransistors an Art, und zwar deswegen, weil diese Koppelkapazitäten
die Kollektoren des Steuer- und Schalttransistors. 3° praktisch parallel zu den Signalausgängen der einzelnen
Aus Gründen dieser Betrachtungsweise ist der Multivibratoren der Zählkette geschaltet sind und daher
Kollektorstrom der Vortransistoren T5 und T6 in die Schaltzeit der Multivibratoren um die zu ihrer
F i g. 2 in Form der beiden entgegengesetzt gerichteten Aufladung notwendige Zeit vergrößern.
Teilströme Ibv und Iev angegeben. Die Tatsache, daß der von den Kollektor-Emitter-Der dem Anschlußpunkt des Kollektors des Vor- 35 Strecken der Vortransistoren T5 und T6 gebildete transistors an die Kollektoren des Schalt- und des »Widerstand« bei positiven Spannungen C/oet-s bzw. Steuertransistors zufließende konstante Teilstrom Ib v Ucets das gleiche Verhalten wie der Widerstand Rb kann bei dieser Betrachtungsweise einfach zu dem dem in F i g. 1, bei negativen Spannungen Ucets bzw. Ucets gleichen Anschlußpunkt über den Widerstand Rk jedoch angenähert das Verhalten einer im Sperrzustand zufließenden Strom/χ hinzuaddiert werden. Im fol- 40 befindlichen Diode zeigt, ermöglicht es daher, die genden soll daher für die Summe dieser beiden Ströme Koppelkapazitäten bei der Multivibratorschaltung in Ik + Ibv die Bezeichnung /* verwendet werden, F i g. 2 wesentlich geringer als bei der Multivibratorwobei also /* = Ik + Ibv ist. schaltung in F i g. 1 zu wählen und damit eine der Es ist demgemäß zu der oben angeführten Gegen- Ursachen der Verringerung des oberen Grenzwertes überstellung der Multivibratorschaltungen in den 45 der Repititionsfrequenz zu beseitigen.
Teilströme Ibv und Iev angegeben. Die Tatsache, daß der von den Kollektor-Emitter-Der dem Anschlußpunkt des Kollektors des Vor- 35 Strecken der Vortransistoren T5 und T6 gebildete transistors an die Kollektoren des Schalt- und des »Widerstand« bei positiven Spannungen C/oet-s bzw. Steuertransistors zufließende konstante Teilstrom Ib v Ucets das gleiche Verhalten wie der Widerstand Rb kann bei dieser Betrachtungsweise einfach zu dem dem in F i g. 1, bei negativen Spannungen Ucets bzw. Ucets gleichen Anschlußpunkt über den Widerstand Rk jedoch angenähert das Verhalten einer im Sperrzustand zufließenden Strom/χ hinzuaddiert werden. Im fol- 40 befindlichen Diode zeigt, ermöglicht es daher, die genden soll daher für die Summe dieser beiden Ströme Koppelkapazitäten bei der Multivibratorschaltung in Ik + Ibv die Bezeichnung /* verwendet werden, F i g. 2 wesentlich geringer als bei der Multivibratorwobei also /* = Ik + Ibv ist. schaltung in F i g. 1 zu wählen und damit eine der Es ist demgemäß zu der oben angeführten Gegen- Ursachen der Verringerung des oberen Grenzwertes überstellung der Multivibratorschaltungen in den 45 der Repititionsfrequenz zu beseitigen.
( F i g. 1 und 2, bei der die Kollektor-Emitter-Strecken Der Unterschied im dynamischen Verhalten der
► der Vortransistoren T5 und T6 in F i g. 2 als gedachte, Multivibratorschaltungen in den F i g. 1 und 2, der
dem Widerstand Rb in F i g. 1 entsprechende »Wider- sich dadurch ergibt, ist folgender:
' stände« aufgefaßt wurden, noch ergänzend zu be- Bei der beim Eintreffen eines Fortschaltimpulses
merken, daß das erwähnte, praktisch identische Ver- 5o vom gesperrten in den durchgeschalteten Zustand überhalten
der beiden Multivibratorschaltungen im stabilen gehenden Schaltstufe eines Multivibrators der in den
Zustand genau genommen erst dann vorhanden ist, F; i g. 1 und 2 gezeigten Art wird durch den Fortschaltwenn
die Ströme Ik in F i g. 1 gleich den Strömen /* impuls die Spannung an der Basis des Steuertransistors
in F i g. 2 sind, d. h. also, wenn die Ströme Ik in dieser Schaltstufe über die Spannung am Kollektor des
F i g. 2 um IBv niedriger als die Ströme Ik in F i g. 1 55 Steuertransistors angehoben und damit die bei Multiliegen,
was sich beispielsweise durch eine entsprechend vibratoren wie in F i g. 1 über Rb liegende Spannung
geringere Spannung U- der Stromversorgungsquelle und bei Multivibratoren wie in Fig. 2 über der
der Multivibratorschaltung in Fig. 2 erreichen Kollektor-Emitter-Strecke des Vortransistors T5 bzw.
läßt. .. ;.. . ■ T6 liegende Spannung negativ, und diese negative
Während also unter den genannten Voraussetzungen 6° Spannung vergrößert sich während der Dauer des
das statische Verhalten der Multivibratorschaltungen JFortschaltimpulses immer mehr, weil die Kollektorin
den F ig. 1 und 2 praktisch identisch ist, bestehen spannung des Steuertransistors bei dem durch den
im dynamischen Verhalten zwischen der Multivibrator- 'Fortschaltimpuls ausgelösten Übergang der Schalt-,schaltung
in F i g. 2 und der Multivibratorschaltung stufe vom gesperrten in den durchgeschalteten Zustand
in F i g. 1 ganz wesentliche Unterschiede. : 65 von der höheren Kollektorspannung einer gesperrten
Einer dieser Unterschiede wird sofort ersichtlich, .Schaltstufe auf die niedrigere Kollektorspannung einer
wenn man die F ig. 3d betrachtet: Während nämlich ,durchgeschalteten Schaltstufe übergeht.
4er Widerstand Rb in Fig. 1 ein linearer Widerstand „. Während nun bei dem Multivibrator,nach Fig. 1
4er Widerstand Rb in Fig. 1 ein linearer Widerstand „. Während nun bei dem Multivibrator,nach Fig. 1
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der von dieser negativen Spannung angetriebene transistors bei Multivibratorschaltungen wie in F i g. 2
Strom durch den Widerstand Rb proportional dieser normalerweise während der Dauer der Anstiegsflanke
Erhöhung der negativen Spannung ansteigt, geht bei des Fortschaltimpulses ansteigt. Aber auch diese auf
der Multivibratorschaltung nach F i g. 2 der ent- die genannten höchstmöglichen Toleranzwerte der
sprechende über die Kollektor-Emitter-Strecke des . 5 Kollektor-Emitter-Ströme der Vortransistoren zu-Vortransistors
Ts bzw. T6 abfließende Strom praktisch geschnittenen Koppelkapazitäten liegen mit ihren
bereits unmittelbar nach Beginn des Fortschaltimpulses Kapazitätswerten noch unterhalb der internen Kain
den von dieser negativen Spannung nahezu ur?? pazität C1 (s. F ig. 2), die sich aus der Basis-Emitteräbhängigen
relativ geringen Kollektor-Emitter-Strom Kapazität des Transistors T1 sowie den Kollektorüber,
der sich aus F i g. 3 d ergibt. Infolge des mit der io Emitter-Kapazitäten der Transistoren T2 und T1 und
Erhöhung der genannten negativen Spannung an- ferner der Kapazität der den Strom Ik liefernden
steigenden Stromes durch Rb sinkt bei Multivibrator- Stromquelle bzw. der parasitären Parallelkapazität
schaltungen wie in F i g. 1 die Spannung an der Basis des an die Kollektoren der Transistoren T2 und T4
des Steuertransistors schon während der Dauer der angeschlossenen Widerstandes Rk zusammensetzt und
Anstiegsflanke des Fortschaltimpulses und dann auch 15 die beim Übergang der die Transistoren T2 und T1
während der weiteren Dauer des Fortschaltimpulses enthaltenden Schaltstufe vom durchgeschalteten in
ab, und zwar so lange, bis die Kollektorspannung des den gesperrten Zustand bzw. während der von diesem
Steuertransistors bei der niedrigeren Kollektor- Übergang gebildeten Anstiegsflanke des Fortschaltspannung
einer durchgeschalteten Schaltstufe an^ impulses am Signalausgang A von der niedrigeren
gelangt ist. Durch eine genügend große Koppel- 20 Kollektorspannung einer durchgeschalteten Schaltkapazität
und einen entsprechend großen durch diese stufe auf die höhere Kollektorspannung einer gesperrten
Koppelkapazität fließenden, von der Anstiegsflanke Schaltstufe aufgeladen werden muß. Selbst wenn man
des Fortschaltimpulses erzeugten Strom muß nun mit außerordentlich ungünstigen Werten für die
gewährleistet werden, daß die Spannung an der Basis höchstmögliche Toleranz der genannten Kollektordes
Steuertransistors mindestens so lange über der 25 Emitter-Ströme der Vortransistoren T6 und T6 rechnet,
höheren Kollektorspannung einer gesperrten Schalt- ergeben sich Koppelkapazitäten, die um einiges unter
stufe gehalten wird, bis die Spannung an der anderen, der Kapazität C1 liegen. Ein Fortschaltimpuls, der
vom durchgeschalteten in den gesperrten Zustand über- von einer Zählstufe einer Zählkette aus Mültivibratoren
gehenden Schaltstufe des Multivibrators bis nahezu wie in F i g. 2 geliefert wird, wird daher durch den an
auf die höhere Kollektorspannung einer gesperrten 3° den Signalausgang A dieser Zählstufe angeschlossenen
Schaltstufe übergegangen ist. Im Gegensatz dazu steigt Fortschalteingang E der nächstfolgenden Zählstufe
bei einer Multivibratorschaltung nach F i g. 2 die bzw. dadurch, daß zu der während seiner Anstiegs-Spannung
an der Basis des Steuertransistors während flanke aufzuladenden Kapazität C1 noch die praktisch
der Anstiegsflanke des Fortschaltimpulses an, wobei über dem Fortschalteingang E der besagten nächstlediglich
die Steilheit des Anstiegs der Basisspannung 35 folgenden Zählstufe liegende Koppelkapazität Ck
des Steuertransistors durch den konstanten Strom, parallel geschaltet wird, hinsichtlich seiner Steilheit
der über die Kollektor-Emitter-Strecke des Vor- nur wenig beeinträchtigt. ImFaIIe, daß z. B. Ck=CJS
transistors abfließt, verringert wird. Man kann daher ist, kann sich die Steilheit der Anstiegsflanke des Fortbei
Multivibratorschaltungen wie in Fig. 2 die schaltimpulses höchstens um 25% verringern.
Koppelkapazität im Prinzip so klein wählen, daß der 40 Im Vergleich dazu müssen die Kapazitätswerte der
Anstieg der Basisspannung des Steuertransistors, der Koppelkapazitäten bei Mültivibratoren wie in F i g. 1
sich ohne Berücksichtigung des über die Kollektor- aus den obengenannten Gründen wesentlich größer
Emitter-StreckedesVortransistorsabfließendenStromes als die besagte interne Kapazität C1 sein, beispielsergeben
würde, gerade gleich der durch diesen Strom weise etwa zwei- bis dreimal so groß, und dadurch
verursachten Verminderung des Anstiegs der Basis- 45 wird die Steilheit der Anstiegsflanke des Fortschaltspannung
des Steuertransistors ist (wobei in den Strom impulses um 66 bis 75% bzw. auf ein Drittel bis ein
neben dem vom Kollektor zum Emitter des Vor- Viertel der Steilheit bei unbelastetem Signalausgang A
transistors fließenden Wirkstrom auch der zwischen verringert.
diesen beiden Punkten fließende Blindstrom mit ein- Der Unterschied im dynamischen Verhalten zwischen
zubeziehen ist), so daß die Spannung an der Basis 50 Mültivibratoren wie in F i g. 1 und Mültivibratoren
des Steuertransistors nach einer anfänglichen kurzen wie in Fig. 2, der sich aus der infolge des Ersatzes
Anhehung auf Spannungswerte über der genannten der linearen Widerstände Rb durch die Vortran-
hcheren Kollektorspannung einer gesperrten Schalt- sistoren T5 und T6 ermöglichten Verringerung der
stufe während der Dauer der Anstiegsflanke des Fort- Koppelkapazitäten ergibt, ist also zusammengefaßt
schaltimpulses annähernd konstant bleibt. In der 55 erstens der unterschiedliche zeitliche Verlauf der
Fraxis werden die Koppelkapazitäten aus Sicherheits- Basisspannung des jeweils mit dem Fortschaltimpuls
gründen jedoch nicht ganz so gering gewählt, bzw. beaufschlagten Steuertransistors und zweitens die
■genauer gesagt werden iür diese Kollektor-Emitter- unterschiedliche Steilheit der Anstiegsflanken der am
Strcme der Vortransistoren die höchstmöglichen Signalausgang an die nächstfolgende Zählstufe ab-
'Toleranzwerteeingesetzt, und fürdiese höchstmöglichen 60 gegebenen Fortschaltimpulse.
Toleranzwerte wird die Bemessung der Koppel- Ein weiterer wesentlicher Unterschied im dynami-
kapazitätenso getroffen, daß die obige Voraussetzung sehen Verhalten zwischen Mültivibratoren wie in
einer während der Dauer der Anstiegsflanke des Fort- Fig. 1 und Mültivibratoren wie in F i g. 2 besteht
schaltimpulEes etwa konstant bleibende Basisspännung -darin,'daß bei Mültivibratoren wie in F i g. 1 die
des Steiiertransistors erfüllt ist. Dies führt bei den 65 Umladung der Koppelkapazitäten Schwierigkeiten
normalerweise unter dieser oberen Toleranzgrenze bereitet bzw. eine beträchtliche Zeit in Anspruch
liegenden Kollektor-Emitter-Strömen der Vor- nimmt, während bei Mültivibratoren wie in Fig. 2
transistoren dazu, daß die Basisspannung' des Steuer- die Umladung der Koppelkapazitäten außerordentlich
15 16
rasch vor sich geht: Dies soll im folgenden näher er- transistors infolge des über Rb abfließenden Stromes
läutert werden; ■■,.:■· bereits bis auf die niedrigere Kollektorspannung einer
: Wie oben bereits erwähnt, müssen bei Multi- durchgeschalteten Schaltstufe abgesunken ist, dann
vibratorschaltungen wie in F i g. 1 die Koppelkapazi- wird die Basisspannung des Steuertransistors durch
täten wesentlich größer als die internen Kapazitäten C1 5 die Abfallflanke des Fortschaltimpulses nochmals
sein. Das hat zur- Folge, daß nahezu der gesamte um nahezu den negativen Spannungshub der Abfall-Spannungshub
der Fortschaltimpulse von dem Signal- flanke des Fortschaltimpulses abgesenkt, d. h., die
ausgang A einer Zählstufe auf die Basis-Emitter- Basisspannung des Steuertransistors liegt dann am
Strecken der. Steuertransistoren der nächstfolgenden Ende der Abfallflanke des Fortschaftimpulses bei einer
Zählstufe über tragen wird. Eine Ausnahme von dieser io Spannung, die um die Spannungsdifferenz zwischen
allgemeinen Regel ergibt sich lediglich für die Über- der höheren Kollektorspannung einer gesperrten
tragung der Abstiegsfianke des Fortschaltimpulses auf Schaltstufe und der niedrigeren Kollektorspannung
die BasisTEmitter-Strecke des Steuertransistors der einer durchgeschalteten Schaltstufe unter der niedrijeweils
während dieser Anstiegsflanke vom gesperrten geren Kollektorspannung einer durchgeschalteten
in den durchgeschälteten Zustand übergehenden Schalt- 15 Schaltstufe liegt. Im ersteren Fall, wenn also die Abfallstufe,
weil die Basis-Emitter-Strecke dieses Steuer- flanke des Fortschältimpulses unmittelbar nach dem
transistors die an ihr abfallende Spannung infolge Ende der Anstiegsflanke des Fortschaltimpulses eindes
exponentiellen Verlaufes des Basisstromes über der setzt und am Ende der Abfallflanke des Fortschalt-Basis-Emitter-Spannung
nach oben zu begrenzt (diese impulses die Basisspannung des Steuertransistors
Begrenzung tritt erst dann nicht mehr in Erscheinung, 20 gleich der genannten niedrigeren Kollektorspannung
wenn die Zeitdauer der Anstiegsflanke des Fortschalt- einer durchgeschalteten Schaltstufe ist, bleibt die
impulses kleiner als die Laufzeit der dem exponentiellen Basisspannung des Steuertransistors bis zum Beginn
Eingangswiderstand vorgeschalteten Laufzeitkettewird, der Anstiegsflanke des nächsten .Fortschaltimpulses
mit der sich das Verhalten des Steuereinganges bzw. auf dieser niedrigeren Kollektorspannung einer durchder
Basis-Emitter-Strecke eines Transistors für höhere 25 geschalteten Schaltstufe, weil die Spannungsdifferenz
Frequenzen nachbilden läßt, und die für niedrigere über dem Widerstand Rb und damit der Strom durch
Frequenzen einfach zu der Eingangskapazität der denselben Null ist. Im letzteren Fall, wenn also die
Basis-Emitter-Strecke zusammengefaßt werden kann). Abfallflanke des Fortschaltimpulses erst einsetzt,
Am Ende der Anstiegsflanke eines Fortschaltimpulses wenn die Basisspannung des Steuertransistors durch
liegt die Basisspannung des Steuertransistors der 3° Stromabfluß über Rb bereits auf die niedrigere KoI-während
dieser Anstiegsflanke vom gesperrten in den lektorspannung einer durchgeschalteten Schaltstufe
durchgeschalteten Zustand übergehenden Schaltstufe abgesunken ist, steigt die Basisspannung des Steueretwa
bei der genannten höheren Kollektorspannung transistors nach dem Ende der Abfallflanke des
einer gesperrten Schaltstufe. Dies war ja oben bereits Fortschaltimpulses bis zum Beginn der Anstiegserwähnt
und auch erläutert worden, denn um diese 35 flanke des nächsten Fortschaltimpulses wieder bis auf
Bedingung einzuhalten, mußten ja bei Multivibratoren die niedrigere Kollektorspannung einer durchgewie
in F i g. 1 die Koppelkapazitäten so groß gewählt schalteten Schaltstufe an, und zwar deswegen, weil die
werden. Nach dem Ende der Anstiegsflanke des Fort- Zeitspanne vom Ende der Anstiegsflanke des Fortschaltimpulses
sinkt die Basisspannung des Steuer- schaltimpulses bis zum Beginn der Abfallflanke des
transistors der nunmehr (von der Anstiegsflanke des 40 Fortschaltimpulses etwa ebenso groß wie die Zeitspanne
Fortschaltimpulses) durchgeschalteten Schaltstufe bei vom Ende der Abfallflanke des Fortschaltimpulses
Multivibratorschaltungen wie in F i g. 1 infolge des bis zum Beginn der Anstiegsflanke des nächsten Fortüber
den Widerstandes von der Basis des Steujr- schaltimpulses ist und auch die Spannungsdifferenzen,
transistors (welche am Ende der Anstiegsflanke des welche die Basisspannung des Steuertransistors
Fortschaltimpulses auf der genannten höheren Kollek- 45 während dieser Zeitspannen durchläuft, gleich groß
torspannung einer gesperrten Schaltstufe liegt) zum sind. Das gleiche gilt auch dann, wenn die Abfall-Kollektor
des Steuertransistors (welcher am Ende der flanke des Fortschaltimpulses zu irgendeinem Zeit-Anstiegsflanke
des Fortschaltimpulses auf der ge- punkt nach dem Ende der Anstiegsflanke des Fortnannten
niedrigeren Kollektorspannung einer durch- schaltimpulses einsetzt, zu dem die Basisspannung
geschalteten Schaltstufe liegt) abfließenden Stromes 50 des Steuertransistors auf irgendeinem Zwischenwert
ab, und zwar so lange, bis entweder die Abfallflanke zwischen der höheren Kollekturspannung einer gedes
Fortschaltimpulses kommt oder bis die Basis- sperrten Schaltstufe und der niedrigeren Kollektorspannung
des Steuertransistors die genannte niedrigere spannung einer durchgeschalteten Schaltstufe liegt.
Kollektorspannung einer durchgeschalteten Schalt- Mithin ergibt sich, daß die Basisspannung des Steuerstufe
erreicht hat. Setzt die Abfallflanke des Fort- 55 transistors einer bei der Anstiegsflanke eines Fortschaltimpulses
unmittelbar nach dem Ende der An- schaltimpulses vom gesperrten in den durchgeschalstiegsflanke
des Fortschaltimpulses ein, dann ist die teten Zustand übergehenden Schaltstufe zum Zeit-Spannungsverringerung
der Basisspannung des Steuer- punkt des Beginns der Anstiegsflanke des nächsttransistors,
die durch den über Rb abfließenden Strom folgenden Fortschaltimpulses bei Multivibratorverursacht
wird, am Ende der Abfallsflanke daher 60 schaltungen wie in F i g. 1 bei der niedrigeren Kollekpraktisch
nur der negative Spannungshub der Abfall- torspannung einer durchgeschalteten Schaltstufe liegt,
flanke des Fortschaltimpulses auf die Basis des Steuer- Der besagte nächstfolgende Fortschaltimpuls schaltet
transistors übertragen, so daß die Basis des Steuer- nun die andere Schaltstufe durch und wirkt sich auf
transistors am Ende der Abfallflanke des Fortschalt- die betrachtete Schaltstufe bzw. auf die Basisspannung
impulses auf der genannten niedrigeren Kollektor- 65 des Steuertransistors dieser Schaltstufe nur in dem Sinn
spannung einer durchgeschalteten Schaltstufe liegt. aus, daß die Basisspannung des Steuertransistors
Setzt hingegen die Abfallflanke des Fortschaltimpulses während seiner Anstiegsflanke um nahezu den positiven
. erst dann ein,, wenn die Basisspannung des Steuerr Spannungshub dieser Anstiegsflanke; angehoben, und
17 18
während seiner Äbfallflänke wieder um nahezu den stufe und der niedrigeren Köllektörspännung einer
negativen Spannuhgshub dieser Abfallflanke abgesenkt durchgeschalteten Schaltstufe unter der Kollektor?
wird und somit am Ende der Abfallflanke dieses nächst- spannung des Steuertränsistors liegen soll, so ist die
folgenden Fortschaltimpulses wieder auf der niedri- erforderliche Ladezeit gleich dem Dreifachen: der sich
geren Kollektorspannung einer durchgeschalteten 5 aus dem Produkt des Widerstandes i?£ mit der Summe
Schaltstufe liegt. Eine wesentlichen Spannungsänderung der Koppelkapazität und der genannten Eingangs·?
der Basisspannung des Steuertransistors infolge Strom- kapazität ergebenden Ladezeitkonstante,
flusses über Rs tritt während der Dauer dieses nächsten Würde man nun bei einer Multivibratorschaltung
Fortschaltimpulses nicht auf, weil gleichzeitig damit, wie in Fig. 1 die Koppelkapazitäten von beispielsdaß
die Basisspannung des Steuertransistors von der io weise dem dreifachen Wert der oben erwähnten Ka-Anstiegsflanke
dieses nächsten Fortschaltimpulses pazität C1 (s. F i g. 2) auf ein Drittel dieser Kapaum
nahezu den positiven Spannungshub dieser zitat C1 bzw., da diese Kapazität C1 etwa gleich dein
Anstiegsflanke angehoben wird, auch die Kollektor- Anderthalbfachen der ,Eingangskapazität der Basisspannung des Steuertransistors entsprechend ansteigt, Emitter-Strecke eines Steuertransistors (in Fig. 2
weil die betrachtete Schaltstufe während der An- 15 C3 und C4) ist, von dem 4,5facheii der Eingangskapastiegsflanke
dieses nächsten Fortschaltimpülses vom zität der Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors
durchgeschalteten in den gesperrten Zustand über- auf die Hälfte dieser Eingangskapazität absenken
geht. können, so würde sich erstens die genannte Ladezeit-Ais Fazit der obigen betreffs Multivibratorschal- konstante um den Faktor 3 verkleinern, und zweitens
tungen Wie in Fi g. 1 angestellten Überlegungen ergibt ao würde die Spannungsdifferenz, die während der gesich
somit, daß die Basisspannung des Steuertran- nannten Aufladezeit zu durchlaufen wäre, wesentlich
sistors einer im gesperrten Zustand befindlichen geringer werden. Denn in diesem Fall würde von dem
Schaltstufe am Ende der Abfallflanke des Fortschalt- Spannungshub der Anstiegs- und Abfallflanke des
impulses, welcher dem mit seiner Anstiegsflanke diese Fortschaltimpulses wegen der wesentlich kleineren
Schaltstufe durchschaltenden Fortschaltimpuls voran- 25 Koppelkapazität nur ein Bruchteil auf die Basisgeht,
noch gleich der niedrigeren Kollektorspannung Emitter-Strecken der Steuertransistoren übertragen
einer durchgeschalteten Schaltstufe ist, während diese werden, und zwar, wenn die Koppelkapazität gleich
Basisspannung des Steuertransistors zum Zeitpunkt der halben Eingangskapazität der Basis-Emitterdes
Beginns der Anstiegsflanke des diese Schaltstufe Strecken der Steuertransistoren ist, nur ein Drittel
durchschaltenden Fortsehaltimpulses bereits nahezu 30 dieses Spannungshubes. Mithin würde, wie sich aus
gleich der höheren Kollektorspannung einer ge- einer analogen Anwendung der obigen Überlegungen
sperrten Schaltstufe sein muß, wenn mit Sicherheit ge- ergibt, die Basisspannung des Steuertransistors einer
währleistet werden soll, daß dieser Fortschaltimpuls im gesperrten Zustand befindlichen Schaltstufe am
tatsächlich diese Schaltstufe durchschaltet. Die Basis- Ende der Abfallflanke des Fortschaltimpulses, der
spannung des Steuertransistors muß also während der 35 dem diese Schaltstufe durchschaltenden Fortschalt-Dauer
einer Pause zwischen zwei Fortschaltimpulsen impuls vorangeht, um etwa ein Drittel des negativen
von der niedrigeren Kollektorspannung einer durch- Spannungshubes der Abfallflanke dieses Fortschaltgeschalteten
Schaltstufe auf die höhere Kollektor- impulses unter der genannten höheren Kollektorspannung
einer gesperrten Schaltstufe erhöht werden, spannung einer gesperrten Schaltstufe liegen. Diese
und hierzu muß, wie eingangs schon erwähnt, die an 4° Spannungsdifferenz zwischen der Basisspannung und
die Basis dieses Steuertransistors angeschlossene re- der Kollektorspannung des Steuertransistors müßte
lativ große Koppelkapazität und außerdem noch sich voraussetzungsgemäß während der Ladezeit bis
die Eingangskapazität der Basis-Emitter-Strecke des auf 5 °/0 der gesamten Spannungsdifferenz zwischen
Steuertransistors über den Widerstand Rb um etwa der höheren Kollektorspannung einer gesperrten
die Spannungsdifferenz zwischen der höheren KoI- 45 Schaltstufe und der niedrigeren Kollektorspannung
lektorspannung einer gesperrten Schaltstufe und der einer durchgeschalteten Schaltstufe, d. h. also bis auf
niedrigeren Kollektorspannung einer durchgeschal- 15% ihres Anfangswertes verringern. Die dazu erteten
Schaltstufe aufgeladen werden. forderliche Ladezeit ist gleich dem l,9fachen der Lade-Es
ergibt sich also bei Multivibratorschaltungen zeitkonstante, und da letztere, wie erwähnt, um den
wie in Fig. 1 auf Grund der erforderlichen relativ 50 Faktor 3 kleiner als die bei großen Koppelkapazitäten
großen Koppelkapazitäten erstens eine relativ große sich ergebende Ladezeitkonstante ist, Wäre also die
Spannungsdifferenz (nämlich die gesamte Spanriungs- Ladezeit bei Koppelkapazitäten von einem Drittel der
Differenz zwischen der höheren Kollektorspannung genannten Kapazität C1 gleich dem Ö,63fachen der
einer gesperrten Schaltstufe und der niedrigeren KoI- sich bei Koppelkapazitäten vom DreifachenJdef gelektorspännung
einer durchgeschalteten Sehaltstufe), 55 nannten Kapazität C1 ergebenden Lädezeitkonstante;
-um die die Koppelkapazität und die Eingangskapazität Durch Verringerung der Koppelkäpäzitäten vom
der Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors inner- Dreifachen auf ein Drittel der genannten Kapazität C1
halb einer Pause zwischen zwei Förtschältimpulsen ließe sich also bei Multivibratorschaltungen wie in
aufgeladen werden müssen, und zweitens, ebenfalls Fig. 1 eine Verringerung der genannten Ladezeit
•wegen der relativ großen Koppelkapazitäten, eine re- 60 vom Dreifachen auf das 0,63fache der sich'bei Köppellativ
große Lädezeitkonstante, da letztere ja gleich kapazitäten von Dreifachen der genannten" Kapazität
dem Produkt aus Rg und der Summe der Koppel- C1 ergebenden Lädezeitkonstante und damit also eine
kapazität Und der genannten Eingangskapazität ist. Verringerung der genannten Ladezeit Um den'Faktor 5
■ Setzt man voraus, daß die Basisspannung des Steuer- erzielen. Nun ist es aber aus den oben bereits näher
transistors zu Beginn der Änstiegsflänke des die be- §5 erörterten Gründen bei Multivibratorschaltungen wie
'treffende Schaltstufe durchschallenden: Fortschaltim- in F ig. Ϊ- nicht möglich^die Koppelkäpäzitäten zu
^pulses um 5°/0· der Spannungsdifferenz'zwischen der ^verrringen, 'und damit -entfällt' für Mültivibrätorihöheren
Kollektörspännung einer"'gesperrten ^Schalk· schaltungeniwie in- Figl 1 üätich■"die'-Möglichkeit:,
2 OO8 J 47
19 20
durch 'Verringerung der Köppelkapazitäten die ge- folgt,: daß die genannte Ladezeit kürzer.als die An-1
nannte Ladezeit zu verkürzen. Stiegsflanke des Fortschaltimpulses sein muß, und
Bei Multivibratoren wie in Fig. 2 hingegen ist damit bestimmt nicht mehr die genannte Ladezeit;
eine solche Verringerung der Koppelkapazitäten, wie sondern die Zeitdauer der Anstiegsflanke eines Fortoberi
ebenfalls eingehend erörtert, ohne weiteres :. 5 schaltimpulses den oberen Grenzwert der erreichbaren
möglich, so daß sich mit dieser Verringerung der Repetitionsfrequenz. ;
Koppelkapazitäten auch die genannte Ladezeit ver^ Der zweite wesentliche Unterschied im dynamischen
kürzen läßt. Neben dieser Ursache der verringerten Verhalten zwischen Multivibratorschaltungen wie in
Koppelkapazitäten tritt aber bei Multivibratoren wie F i g. 1 und Multivibratorschaltungen wie in F i g. 2
in F i g. 2 noch eine weitere Ursache für eine zusatz- io besteht also darin, daß bei Multivibratoren wie in
h'che Verringerung der genannten Ladezeit in Er- Fig. 1 die genannte Ladezeit den oberen Grenzwert
scheinung: Wenn nämlich die Kollektor-Emitter^ der Repetitionsfrequenz bestimmt, während bei MuI-Spannung
eines Vortransistors TB bzw. T0, die ja gleich tivibratoren wie in F i g. 2 die genannte Ladezeit für
der Spannung zwischen Kollektor und Basis des zu- den oberen Grenzwert der Repetitionsfrequenz keine
geordneten Steuertransistors T3 bzw. T4 ist, wesentlich 15 Rolle mehr spielt, sondern dieser obere Grenzwert von
größer als die Offsetspannung (Uettset ^ 27 mV) wird, der Dauer der Anstiegsflanke eines Fortschaltimpulses
dann steigt der Kollektorstrom des Vortransistors (und bestimmt wird. : .■·.-.. ■■....:·.·. .
mit diesem auch der Emitterstrom des Vortransistors), Die in Fig. 2 gezeigte Multivibratorschaltung
wie Fig. 3a zeigt, ganz wesentlich an und erreicht kann nun für den Einsatz in integrierten Schaltungen
bei Kollektor-Emitter-Spannungen des Vortransistors 20 noch dadurch verbessert werden, daß dieohmschen
von mehr als etwa 70 mV das ά-fache des der Basis Widerstände Rk und Ry durch Konstantstromquellen
des Vortransistors zugeführten Stromes Ibv Wenn ersetzt werden. Der Ersatz der ohmschen Widerstände
nun dieser der Basis des Vortransistors T5 bzw. !T6 durch Konstantstromquellen bringt, wie schon einzugeführte
Basisstrom gleich oder größer als JrJoc ist, gangs erwähnt, bei integrierten Schaltkreisen den Vordann
fließt von dem Moment an, zu dem die Basis- 25 teil einer beträchtlichen Platzersparnis auf den Trägerspannung
des Steuertransistors um mehr als etwa kristallen der integrierten Schaltkreise mit sich und
7OmV unter der Kollektorspannung des Steuertran- eröffnet damit die Möglichkeit, auf einem Trägersistors
liegt, der gesamte Strom Ik und ferner auch kristall bei gleichbleibender Fläche desselben anstatt
noch der Strom Ibv durch den Vortransistor und lädt bisher eines nunmehr fünf bis zehn Multivibratoren
die Eingangskapazität der Basis-Emitter-Strecke des 30 unterzubringen.
Steuertransistors C3 bzw. C4 sowie die an die Basis In den F i g. 4 bis 6 sind drei Beispiele gezeigt, wie
des Steuertransistors angeschlossene Kapazität Ck diese Konstantstromquellen aufgebaut sein können,
auf. Dadurch wird die genannte Ladezeit nochmals Der eigentliche Multivibratorteil, also der gestrichelt
beträchtlich verkürzt, so daß sich bei Multivibratoren eingerahmte Block mit den Schalt-, Steuer- und Vorwie
in F i g. 2 über die auf Grund der Verringerung 35 transistoren T1 bis T6, entspricht bei allen diesen Beider
Koppelkapazitäten zu erwartende Verkürzung der spielen in Aufbau und Wirkungsweise dem Multivigenannten
Ladezeit (um beispielsweise den oben er- bratorteil in Fig. 2. Eine nochmalige Erläuterung
wähnten Faktor 5) hinaus eine weitere Verkürzung bis der Wirkungskreise des Multivibratorteils in den
auf etwa ein Zwanzigstel der Ladezeit bei einem MuI- F i g. 4 bis 6 erübrigt sich daher. Es sei lediglich darauf
tivibrator wie in F i g. 1 ergibt, wenn bei dem Ver- 40 hingewiesen, daß bei der obigen Erläuterung der Wirgleich
von der Voraussetzung ausgegangen wird, daß kungsweise des Multivibrators in Fig. 2 schon davon
der von der Kollektor-Emitter-Strecke der Vortran- ausgegangen worden war, daß die dem Multivibratorsistoren
gebildete »Widerstand« in dem der F i g. 2 teil über die Widerstände Rk und Rv zugeführten
entsprechenden Multivibrator und der Widerstand Rb Ströme Ik und Ibv annähernd konstant sind (das ist
des zum Vergleich herangezogenen, der F i g. 1 ent- 45 bei der Schaltung in F i g. 2 dann der Fall, wenn die
sprechenden Multivibrators im statischen Zustand der Ealteriespannung U- und die Widerstände Rk und Ry
Multivibratoren gleich sind und ferner die Summe der so bemessen sind, daß der größte Teil der Batterie-Strcme
(2/k+2/bf), die dem F i g. 2 entsprechen- spannung über Rk bzw. Rv abfällt). : .'.....■·■
den Multivibrator zugeführt werden, gleich der Summe Im Prinzip sind die Widerstände Rk und Ry in der Ströme 2 Ik ist, die dem zum Vergleich heran- 50 Fig. 2 bei den Ausführungsbeispielen in den F;ig. 4 gezogenen, F i g. 1 entsprechenden Multivibrator zu- bis 6 durch Transistoren von zum Leitungstyp: der geführt werden. ■.'..: Transistoren 7\ bis T6 komplementärem Leitungstyp
den Multivibrator zugeführt werden, gleich der Summe Im Prinzip sind die Widerstände Rk und Ry in der Ströme 2 Ik ist, die dem zum Vergleich heran- 50 Fig. 2 bei den Ausführungsbeispielen in den F;ig. 4 gezogenen, F i g. 1 entsprechenden Multivibrator zu- bis 6 durch Transistoren von zum Leitungstyp: der geführt werden. ■.'..: Transistoren 7\ bis T6 komplementärem Leitungstyp
Bei einer derartig starken Verkürzung spielt die ge- ersetzt, an deren Basis-Emitter-Strecken eine konstante
nannte Ladezeit hinsichtlich des erreichbaren oberen (Referenz-)Spannung liegt und deren Basisströrne
Grenzwertes der Repetitionsfrequenz keine Rolle mehr, 55 daher konstant sind. Da sich bei den für Schaltungen
was sich auch schon daraus ergibt, daß die Summe der ■ der vorliegenden Art ausschließlich in Betracht kom-
Koppelkäpazität Ck und der Eingangskapazität C3 menden Flächentransistoren, wie.z. B. auch aus dem
bzw. C4 des Steuertransistors kleiner als die Summe der ; Kennlinienfeld in F ig; 3a ■ ersichtlich, bei kon-
Koppelkäpazität und der genannten Kapazität C1 ist stantem Basisstrom/ß ein konstanter, von der KoI-
(weil G1 sich aus der Eingängskapazität der Basis- 60 lektorrEmitter-Spannungtfci; unabhängiger Kollek-
■ Emitter-Strecke des SchalttransistorsT1 und den KoI- torstrom/c vergibt (sofern die Kollektor-Emitter-
^ektor-Emitter-Kapazitäten der Transistoren T2 und Spannung Ucb über etwa 0^1 V liegt), bilden die inden
T4 sowie der parasitären Pärallelkapazität des Wider- -F i g. 4 bis 6 an Stelle der Widerstände Äijund Ry
Standes Rv zusammensetzt), und die Kapazität C1 4- -eingesetzten Transistoren also Konstantstromquellen.
Ck jeweils während der: Änstiegsflanke eines Fort- 65 ■ Damit die von diesen an Stelle der Widerstände Rk
■ schaltimpulses und die Kapazität C3-I- Cr jeweils · und Ry eingesetzten Transistoren gelieferten Kollektor-'Während
-der genannten Ladezeit von '■■ dem gleichen ^ströme nun auch bei Temperaturänderungen konstant
"-Strom1 {fk-^Isy)- aufgeladen^ werden.-: Denn .daraus .;bleiben,;:wird:die an dieiBäsIs-Emitter-Strecken dieser
21 22
Transistoren angelegte Referenzspannung bei den praktisch unabhängig von'der Temperatur konstant.
Aüsführungsbeispielen in den Fig. 4 bis 6 mit der Die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T7 stellt
Temperatur verändert. Zur Erzeugung der temperatur- sich also selbsttätig abhängig von der Temperatur
abhängigen Referenzspannungen dienen mit kon- jeweils so ein, daß der Kollektorstrom des Transtantem
Strom beschickte temperaturabhängige Wider- 5 sistors T7 und damit auch die Kollektorströme der
stände, die bei den Ausführungsbeispielen in den Transistoren Tv etwa gleich dem über den Wider-Fig.
4 bis 6 ebenfalls von Transistoren gebildet stand.R1 zugeführten konstanten Strom sind. Genau
werden, deren Leitungstyp der gleiche wie der der genommen ist über den Widerstand .R1 der gewünschte
Konstantstromquellen bildenden Transistoren ist. I . Kollektorstrom der Transistoren Tv, also Ibv, und
Im einzelnen bestehen die Ausführungsbeispiele in io zusätzlich die Summe sämtlicher: Basisströme der
den Fi g. 4 bis 6 jeweils aus einem ersten, gestrichelt Transistoren Tv sowie des Transistors T7, bei η Traneirigerahmten,
den erwähnten Multivibratorteil bil- sistoren Tv also das (n + l)-fache des Basisstromes
denden Block 1 oder aus einer Mehrzahl von solchen Jbi des Transistors T7 zuzuführen. Der Widerstand R1
zu einer Zählkette zusammengeschalteten Blöcken 1, ist dementsprechend so zu; bemessen, daß
einem zweiten, gestrichelt eingerahmten, die Kon- 15
einem zweiten, gestrichelt eingerahmten, die Kon- 15
stantstromquellen für den oder die Blöcke 1 bzw. die t R*' ^ + W +V1B7) = ü'--diese
Konstantstromquellen bildenden Transistoren ist, wenn mit U- die Batteriespannung und mit Ube7
■enthaltenden Block 2 und einem oder mehreren die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T7 bei
dritten gestrichelt eingerahmten, die genannten tem- Normaltemperatur bezeichnet wird. Weiter sind bei
peraturäbhängigen Widerstände bzw. die dieselben 20 dem Ausführungsbeispiel in F i g. 4 die Basis-Emitterbildenden Transistoren enthaltenden Blöcken 3 sowie Strecken sämtlicher kollektorseitig die Ströme Ik
einem oder mehreren ohmschen Widerständen R bzw. liefernder Transistoren Tk parallel zueinander ge-1J?!,
R2 zur Beaufschlagung der temperaturabhängigen schaltet und. an die gemeinsame Referenzspannungs-Widerstände
mit einem konstanten Strom aus der für quelle 3b angeschlossen. Die Referenzspannungsquelle
die Schaltung vorgesehenen Stromversorgungsquelle. 25 3b wird ebenso wie die Referenzspannungsquelle 3a
Die die Mültivibratorteile bildenden Blöcke 1 in den von einem über den ohmschen Widerstand .R2 mit
F i g. 4 bis 6 entsprechen, wie schon erwähnt, in Auf- einem konstanten Strom beschickten temperaturabbau
und Wirkungsweise vollständig dem Block 1 in hängigen Widerstand gebildet, der in gleicher Weise
F i g. 2, und die Blöcke 2 (in Verbindung mit den wie bei der Referenzspannungsquelle 3 a aus einem
Blöcken 3 sowie den Widerständen R ,bzw. .R1 ,R2) in 30 mit den Transistoren Tk identischen Transistor T8 beden
Fig. 4 bis 6 entsprechen in ihrer Wirkungsweise steht, dessen Emitter den einen Pol und dessen zudem
gestrichelt eingerahmten, die Widerstände Rk sammengeschaltete Kollektor- und Basis-Elektroden
und Rv enthaltenden Block in Fig. 2. Im einzelnen den anderen Pol des temperaturabhängigen Widersind
die Widerstände Rk innerhalb der Blöcke 2 durch Standes bilden. Die Wirkungsweise der Referenzdie
Transistoren Tk und die Widerstände Rv innerhalb 35 Spannungsquelle 3b ist die gleiche wie die der Refeder
Blöcke 2 durch die Transistoren Tv ersetzt. renzspannungsquelle 3 a, und analog den dortigen Er-
Untereinander unterscheiden sich die Ausführungs- gebnissen ist also R2 so zu bemessen, daß
beispiele in den F i g. 4, 5 und 6 lediglich durch Art . _ .
und Weise, wie die Referenzspannungen an den Basis- R2Vk+(n+■ L)Ib8) - U„ — Ubes
Emitter-Strecken der Transistoren Tk und 7>
erzeugt 40 ist, wenn mit U- die Batteriespannung, mit Ubes die
werden. Basis-Emitter-Spannung und mit /^8 der Basisstrom
Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 sind die des Transistors T6 bei Normaltemperatur bezeichnet
Basis-Emitter-Strecken sämtlicher kollektorseitig die wird.
Ströme Ibv liefernder Transistoren Tv (bei mehreren Bei dem Ausführungsbeispiel in FI g· 5 sind in gleizu
einer Zählkette zusammengeschalteten Blöcken 1, 45 eher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel in F i g. 4
also auch der zur Versorgung dieser weiteren Blöcke 1 die Basis-Emitter-Strecken sämtlicher kollektorseitig
mit Strömen Ibv dienenden zusätzlichen Transistoren die Ströme Ik liefernder Transistoren Tk parallel zu-
Τγ) parallel zueinander geschaltet und an die ge- einander geschaltet und direkt an die gemeinsame Re-
^meinsame Referenzspannungsquelle 3α angeschlossen. ferenzspannungsquelle 3 angeschlossen, deren Aus-Die[
Referenzspannungsquelle 3a wird von einem über 50 bildung und Wirkungsweise die gleiche wie die der
;den ohmschen Widerstand .R1 mit einem konstanten Referenzspannungsquelle 3 b in Fig. 4 ist. Im UnterStrom
beschickten temperaturabhängigen Widerstand schied zu dem Ausführungsbeispiel in F i g. 4 ist
gebildet, der aus einem mit den Transistoren 7> iden- -jedoch bei dem Ausführungsbeispiel in F i g. 5 für; die
tischen Transistor T7 besteht, dessen Emitter den einen ebenfalls mit ihren Basis-Emitter-Strecken parallel zu-PoI
und dessen zusammengeschaltete Kollektor- und 55 einander geschalteten, kollektorseitig die Ströme 1bv
Basis-Elektroden den anderen Pol des temperaturab- liefernden Transistoren Tv keine , zweite Referenzhängigen
Widerstandes bilden. Da an den Basis- Spannungsquelle wie die Referenzspannungsquelle 3 a
Emitter-Strecken der Transistoren Tv, die ja parallel in Fig. 4 vorgesehen, sondern die an den Basiszu
der Basis-Emitter-Strecke des TransistorsT7 ge- : Emitter-Strecken der Transistoren Tv liegende Reschaltet
sind, die gleiche Basis-Emitter-Spannung wie 60 ferenzspannung wird von der gleichen Referenzam
Transistor T7 liegt und entsprechend der obigen · Spannungsquelle 3 geliefert, an die auch die Basis-Voraussetzung
die Transistoren Tv mit den Tran- Emitter-Strecken der Transistoren Tk angeschlossen
sistoren T7 identisch sind, müssen auch die Kollektor- sind. Wären nun die Basis-Emitter-Strecken der Tran-■
ströme der Transistoren Tv gleich dem Kollektor- sistoren Tv ebenfalls wie die Basis-Emitter-Strecken
strom des Transistors T7 sein, und letzterer ist, wenn $5 der Transistoren Tk direkt an die Referenzspannungsitian
die Basisströme des Transistors T7 und der Tran- ; quelle 3 angeschlossen, so müßten entsprechend den
-sistoren Tv', vernachlässigen ikann, gleich dem :über obigen Erläuterungen -—Identität der Transistoren 2>
"'den Widerstand .R1 zugeführten Strom, und -somit ;;Und Tk vorausgesetzt: —-;!die ,Kollektorströme.;der
23 24
Transistoren Tv gleich den Kollektorströmen der mögliche Änderung innerhalb des vorgesehenen Tem-Transistoren
Tk und damit also Ibv gleich Ik sein. In peraturbereiches noch klein gegen den genannten geder
Regel sollte aber IBy wesentlich niedriger als Ik wünschten Kollektorstrom ist. Da diese Summe der
sein, damit die Spannungsdifferenz zwischen Kollektor Basisströme proportional η bzw. proportional dem
und Basis des Steuertransistors der gesperrten Schalt- 5 Zweifachen der Anzahl der Zählstufen ansteigt, ist
stufe des Multivibrators im stabilen Zustand dessel- also die Anzahl der Zählstufen bzw. der Blöcke 1,
ben groß genug ist, um die Stabilität dieses Zustandes deren zugeordnete Transistoren Tk und Ty von ge-
und damit die Stabilität des Multivibrators im Rahmen meinsamen Referenzspannungsquellen 3 a und 3b
der möglichen Fertigungs- und Betriebsparameter- (F i g. 4) bzw. von einer gemeinsamen Referenztoleranzen
mit genügender Sicherheit zu gewährleisten. io Spannungsquelle 3 (Fig. 5) versorgt werden können,
Um Ibv niedriger als Ik zu halten, muß die Basis- nach oben zu beschränkt.
Emitter-Spannung der Transistoren Ty niedriger als Immerhin hat das Ausführungsbeispiel in F i g. 5
die Basis-Emitter-Spannung der Transistoren Tk sein, trotz der gleichen Anzahl von zwei ohmschen Wider-
und das wird bei dem Ausführungsbeispiel in F i g. 5 ständen für eine beschränkte Anzahl von Zählstufen
dadurch erreicht, daß die mit ihren Basis-Emitter- 15 gegenüber dem Ausführungsbeispiel in F i g. 4 den
Strecken parallel zueinander geschalteten Transistoren Vorteil, daß der Widerstand Rsy in Fi g. 5 — gleich-
Tv über den gemeinsamen Emitterwiderstand Re? an große Ströme Ibv bei beiden Ausführungsbeispielen
die Referenzspannungsquelle 3 angeschlossen sind. vorausgesetzt — wesentlich kleiner als der Wider-
Um ein bestimmtes gewünschtes Verhältnis von Ib, / stand R1 in F i g. 4 sein kann, und zwar bis etwa zum
Ik zu erzielen, ist dieser Widerstand Rsy so zu be- 20 Faktor 20, und entsprechend dem kleineren Wider-
messen, daß standswert ist auch der Platzbedarf des Widerstandes
ο τ ,n _l ~ \ Rßy in integrierten Schaltkreisen wesentlich geringer
„ n ',,., Λ -ι τ ir \ als der des Widerstandes A1.
= otTr ■ 23,9 mV (1« »Ty -In *τκ - In IbvIIk) Im Zusammenhang mit den Ausführungen zu dem
ist, wenn mit η die Anzahl der an die Referenz- 25 Ausführungsbeispiel in F i g. 5 war nun bereits erspannungsquelle
3 angeschlossenen Transistoren Tv, wähnt worden, daß die Ströme Ibv aus Stabilitätsmit
ajv Stromverstärkung der Transistoren Tv beim gründen wesentlich kleiner als die Ströme Ik sein
Kollektorstrom Ißy und mit &τκ die Stromverstärkung sollten. Das eröffnet hinsichtlich der Schaltungsweise
der Transistoren Tk beim Kollektorstram Tk be- der Transistoren Tv und TK die bei dem Ausführungszeichnet
ist. Aus dieser Bemessungsgleichung ergibt 30 beispiel in F i g. 6 angewandte Möglichkeit, die Basissich,
daß der Widerstand Re? unabhängig von dem Emitter-Strecken der Transistoren Tv und Tk in Reihe
Absolutwert der von der Referenzspannungsquelle 3 zu schalten. Bei einer solchen Reihenschaltung der
gelieferten Referenzspannung ist bzw. dali das ge- Basis-Emitter-Strecken von jeweils einem Transistor Tv
wünschte Verhältnis Ib/ }Ik auch bei Temperatur- und einem Transistor Tk ist der von dem Transistor Tk
änderungen und dadurch bedingten Änderungen des 35 kollektorseitig gelieferte Strom Ik um die Stromver-Absolutwertes
der Referenzspannung in gleicher Höhe Stärkung ατκ des Transistors Tk größer als der der
aufrechterhalten bbiot. Uoer den Widerstand R in Basis des Transistors Tk zugeführte Emitterstrom des
Fig. 5, der zur Beaufsichtigung des von dem Tran- TransistorsTv, d. h., der kollektorseitig von dem
SiStQrT9 gebildeten temperaturabhängigen Wider- Transistor 7>
gelieferte Strom IBy ist näherungsweise Standes mit einem konstanten Strom vorgesehen ist, 40 um den Stromverstärkungsfaktor κτκ kleiner als der
ist der gewünschte Kollektorstrom der Transistoren Strom Ik-
Tk> also Ik, und zusätzlich die Summe sämtlicher Ba- Zweckmäßig werden, wie in F i g. 6 gezeigt, jeweils
sisströnae der Transistoren Tk und Tv sowie des Tran- die Basis-Emitter-Strecken der der gleichen Schaltstufe
sistors T9. zuzuführen. Für die Bemessung von R ergiot des Multivibratorteiles 1 zugeordneten Transistoren Ty
sieh bei η Transistoren Tk und « Transistoren Tv 45 und Tk in Reihe geschaltet Die Reihenschaltungen der
sowie Identität des Transistors T9 mit den Tran- Basis-Emitter-Strecken von jeweils einem Transistor Ty
sistoren Tk also und einem Transistor Tk werden dann, wie in F i g. 6,
D/p t t ι -ΐλ r / ι τ- α \ 1-7 τι parallel zueinander an die gemeinsame Referenz-
ä(Jä + (ji + 1)Τφτκ + n/W*av) = U. - Us** spannungsquelle 3 angeschlossen. Die Referenzspan-
wenn mit 17- die Batteriespannung and mit Übe» die 50 Hungsquelle 3 wird bei dem Ausführungsbeispiel in
BasisxEmitter-Spannung des Transistors J9 bzw. die F i g. b ebenfalls von einem über den ohmschen Wider-
gew/ünse&te Referenzspannung bei Normattemperatur, stand R mit einem konstanten Strom beschickten tem-
tjeieicitast wild, peraturafchängigea Wiierstand gebildet, der in gleicher
Bei dea Aus!ührangsbetspieien ia den F i g. 4 und 5 Weise wie bei den Ausf üörungsoeispieien in den
werden nun, wie ersicttthca, nocta je z.wet ohmscne 55 F i g. 4 und 5 aus einer identiscnen Nachoüdung der
Widerstände far eine aus Multivibratoren entsprechend Basis-Emitter-Strecken der an die Referenzspannungs-
dem. Bioejs. 1 zusammengesetzte Zatd.Ke.tte oeaötrgt, quelle angeseniossenen Transistoren und demgemäß
WQoei die AnzaM der Zaölstufen dieser Zählkette aus einem mit den Transistoren Tv identischen Tran-
njefct zu gEOii seia darf» weit mit dieser AnzaQl ναα ststor Ti» und einem mit asu Transistoren Tk iden-
Zählstuiea auek die notwendige, Autzaal m von Traaa- 60 tiscaen Transistor Tn besteht, deren Basis-Emitter-
si&torea iy und Tk entsprecnena ansteigt und eine StrecKea in gleicher Weise wie die Basis-Emitter-
relatiiv gute Teiaperateiunaoüängigiteit der Ströms Strecjcen der Transistoren Tv und Tk in Reihe ge-
Ik und i&, mix dann gewährleistet ist, wenn die er- schaltet sind und an deren in Reihe geschaltete Basis-
wähntei über die Widerstäat&e Jg1 und: R^ in F i g. 4 Enütteit-Streclcen die Reihenschaltungen der Basis-
tew. iiQer den Widerstand; R in Fi g. 5 ausätzlten zn 65 Emitter-Strecken der Transistoren Tv und Tk paraüel
dem jeweils gewünschte® KoilektdEstrcna der Tran» angescnktssen sind. Da somit wegen der Identität des
sistoren iy bum, Tk zugeführte Surarae der Basisi- Transistors T10, mit den Transistoren Tv und des Tran-
sjaröme dieser Transistoren oder miadesteas: deeea sistoxs Tn mit den Transistoren Tk sowie wegen der
25 26
gleichen Spannungen an: den Reihenschaltungen der und zwar etwa um den Faktor (<χτν + 2). Da sich bei
Basis-Emitter-Strecken der Transistoren T10 und T11 Gleichheit dieser Verhältnisse gleich gute Temperatur-
und der Transistoren Tr und Tk die Basis-Emitter- Unabhängigkeit der Ströme Ik und Ibv ergibt, darf
Spannung des TransistorsT10 gleich der Basis-Emitter- somit die Anzahl der Zählstufen bzw. die Anzahl der
Spannung der Transistoren Tv und die Basis-Emitter- 5 Blöcke 1, deren zugeordnete Transistoren Tk und Tv
Spannung des Transistors T11 gleich der Basis-Emitter- von einer gemeinsamen Referenzspannungsquelle 3
Spannung der Transistoren Tk ist, müssen auf Grund bzw. von gemeinsamen Referenzspannungsquellen 3 a
der besagten Identität, von T10 und Tv auch die und 3 b versorgt werden können, bei dem Ausführungs-Kollektorströme
der . Transistoren Tv gleich dem beispiel in F i g. 6 um den Faktor (κψν + 2) größer
Kollektorstrom des Transistors T10 und die Kollek- io als bei den Ausführungsbeispielen in den F i g. 4 und
torströme der Transistoren Tk gleich dem Kollek- 5 sein. Neben diesen beachtlichen Vorteilen hat das
torstrom des Transistors T11 sein, und die Kollektor- Ausführungsbeispiel in F i g. 6 gegenüber den Ausströme
der Transistoren IT10 und T11 sind, wenn man f ührungsbeispielen in den F i g. 4 und 5 jedoch auch
die Basisströme des Transistors T10 und der Tran- einen Nachteil, nämlich den, daß das Verhältnis der
sistoren Tv vernachlässigen kann, gleich dem über den 15 Ströme Ibv und Ik zueinander bei dem Ausführungs-Widerstand
R zugeführten Strom und somit praktisch beispiel in Fig. 6 im Gegensatz zu den Ausführungsunabhängig
von der Temperatur konstant. Genau ge- beispielen in den F i g. 4 und 5 nicht frei wählbar,
nommen sind über den Widerstand R in F i g. 6 die sondern durch die Stromverstärkungen octk und octv
gewünschten Kollektorströme Ibv und Ik der Tran- der Transistoren Tk und Tv fest vorgegeben ist.
sistoren Tv und Tk und; zusätzlich die Summe samt- 20 Ergänzend ist zu den Fig. 4 bis 6 noch zu belicher
Basisströme der Transistoren Tv sowie des merken, daß in jeder einzelnen dieser Figuren auch
Transistors T10, bei κ Transistoren Tv also das (n + I)- mehrere Multivibratorteile 1 vorgesehen sein können,
fache des Basisstromes der Transistoren Tv bzw. das die z. B. zu einer Zählkette zusammengeschaltet sein
• ·ώ i' i\ können. Der Block 2 enthält dann für jeden Block 1
-1-fache 25 einen Satz von zwei Transistoren Tv und zwei Tran-
■ ~f 1 / sistoren Tk in der gleichen Schaltung wie in der be-
des Emitterstromes der Transistoren Tv bzw. das treffenden Figur angegeben. Bis zu einer gewissen
/ ^r-i|_ 1 \ Anzahl von weiteren Blöcken 1 bzw. von Zählstufen
I ;; j-fache einer Zählkette können die zugeordneten Transistoren
\tXTK((x-Ty + I)/ 30 Tv und Tk aus der bzw. den in der betreffenden Figur
des KollektorstromesJk der Transistoren Tk, zuzu- dargestellten Referenzspannungsquellen versorgt werführen.
Da ferner Ibv bei dem Ausführungsbeispiel in den.
F i g. 6 gleich , :. ·..-... In F i g. 7 ist als Beispiel einer eine Mehrzahl von
Multivibratorteilen 1 enthaltenden Schaltungsanord-
~r 35 nung nach der Erfindung eine Zählkette dargestellt,
' die aus insgesamt vier integrierten Schaltkreisen be-
ist, ist dementsprechend der Widerstand R bei dem steht. Von diesen vier integrierten Schaltkreisen ent-Ausführungsbeispiel
in F i g. 6 so zu bemessen, daß halten drei je eine Referenzspannungsquelle 3 wie in
1 ...■■■· >
F i g. 6, einen Konstantstromquellenblock 2 wie in
R-I11 [1 -| - |- - I 40 F i g. 6 und drei Multivibratorteile 1 wie in Fig. 6
\ OCtK OCTk(O-Tv+!)/ bzw. 2. Die in den drei integrierten Schaltkreisen ent-
— jj—(U + U ' ) haltenen neun bistabilen Multivibratoren sind, wie in
10 . F i g. 7 ersichtlich, zu einer Zählkette zusammenge-
ist, wenn mit U- die Batteriespannung, mit (Ubeio+ schaltet, deren Eingang der EingangE des ersten bi-
Ubeu) die an den Transistoren T10 und T11 liegenden 45 stabilen Mvltivibrators und deren Ausgang der Aus-Basis-Emitter-Spannungen
bzw. die gewünschte Re- gang A des letzten bistabilen Multivibrators der Kette
ferenzspannung bei Normaltemperatur, mit octk die ist. ,
Stromverstärkung der Transistoren Jk beim Kollek- Die konstanten Ströme, mit denen die Referenztorstrom
Ik und mit chtv die Stromverstärkung der Spannungsquellen 3 beschickt werden und die bei den
Transistoren JV beim Kollektorstrom/ßF bezeichnet 50 Ausführungsbeispielen in den Fig. 4 bis 6 über
sind. ...·.... . ; ohmsche Widerstände direkt aus der Stromversor-
- Das Ausführungsbeispiel in Fig. 6 hat gegenüber gungsquelle entnommen werden, werden bei der Zählden
Ausführungsbeispielen in den Fig. 4 und 5 den kette in F i g. 7 von Konstantstromquellen geliefert,
Vorteil, daß erstens nur noch ein ohmscher Wider- die aus jeweils einem Transistor Tr bestehen, dessen
stand für eine aus Multivibratoren entsprechend, dem 55 Leitungstyp der gleiche wie der Leitungstyp der in den
Block 1 zusammengesetzte Zählkette benötigt wird Multivibratorteilen 1 enthaltenen Transistoren ist und
und daß zweitens die Anzahl der .Zählstufen dieser der koUektorseitig den betreffenden konstanten Strom
Zählkette bei vorausgesetzt gleich guter Temperatur- liefert. Die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren Tr
Unabhängigkeit der Ströme Ik und /^wesentlich größer. sind parallel zueinander geschaltet und an eine gemeinals
bei den Ausführungsbeispielen in .den Fig. 4 60 same Referenzspannungsquelle 5 angeschlossen, die
und 5 sein darf, letzteres deswegen, weil bei dem Aus- aus einem über den Widerstand R mit einem konf
ührungsbeispiel in F i g. 6 das Verhältnis der; Summe stanten Strom beschickten temperaturabhängigen Wider
über den Widerstand R fließenden Basisströme. derstand besteht. Der temperaturabhängige Widerzum
Gesamtstrom des Widerstandes R für. eine be- stand wird von einem mit den Transistoren R idenstimmte
Anzahl η von. Transistoren Tv bzw. Tk we- 65 tischen Transistor T12 gebildet, dessen Emitter den
sentlich kleiner als das entsprechende Verhältnis bei einen Pol· und dessen zusammengeschaltete Kollektorden Ausführungsbeispielen in den F i g. 4 und 5 für und Basis-Elektroden den anderen Pol des temperaturdie
gleiche Anzahlji. von·!Transistoren Tr bzw. Tk ist,; abhängigen Widerstandes bilden. Die Wirkungsweise
dieser im Block 4 zusammengefaßten Konstantstromquellen in Verbindung mit der Referenzspannungsquelle
5 sowie dem Stromzuführungswiderstand R ist die gleiche wie die oben im Zusammenhang mit der
F i g. 4 erörterte Wirkungsweise der von den Transistoren T>
gebildeten Konstantstromquellen in Verbindung mit der Referenzspannungsquelle 3 α sowie
dem Stromzuführungswiderstand R1. Eine nochmalige
nähere Erläuterung der Wirkungsweise der Blöcke 4 und 5 in F i g. 7 erübrigt sich daher.
Die Zählkette in F i g. 7 zeichnet sich durch eine
außerordentlich große Temperaturstabilität aus, was zum großen Teil darauf zurückzuführen ist, daß die
einzelnen Referenzspannungsquellen 3 nur sehr gering,
nämlich nur mit den Basisströmen von jeweils sechs Transistoren 7>
belastet sind, so daß über weite Temperaturbereiche Konstanz der den Multivibratorteilen
1 zugeführten Ströme Ικν und Ibv erzielt
wird. Es wird in diesem Zusammenhang auf die Ausführungen
zur F i g. 6 verwiesen, wonach für eine noch relativ gute Temperaturunabhängigkeit dieser
Ströme eine große Anzahl von Zählstufen von einer Referenzspannungsquelle aus versorgt werden kann.
Umgekehrt ist dann bei einer relativ kleinen Anzahl von Zählstufen, die von einer Referenzspannungsquelle
versorgt werden, die Temperaturunabhängigkeit entsprechend besser.
Des weiteren zeichnet sich die Zählkette in F i g. 7 dadurch aus, daß sie nur einen einzigen ohmschen
Widerstand enthält, der im vorliegenden Fall mit den Transistoren Tr und dem Transistor T12 zu einem
integrierten Schaltkreis zusammengefaßt ist.
Claims (13)
1. Bistabiler Multivibrator, insbesondere für integrierte Schaltkreise, der mit zwei Schaltstufen
und je einem Schalt- und einem Steuertransistor gleichen Leitungstyps mit zueinander parallelgeschalteten
Kollektor-Emitter-Strecken in jeder Schaltstufe versehen ist und bei dem die Basis
des Steuertransistors jeder der beiden Schaltstufen über jeweils ein kapazitives Glied mit einem gemeinsamen
Fortschalteingang des Multivibrators verbunden und die Basis des Schalttransistors
jeder der beiden Schaltstufen direkt mit den Kollektoren des Schalt- und des Steuertransistors
der jeweils anderen Schaltstufe gekoppelt ist und bei dem die Kollektoren des. Schalt- und des Steuertransistors
einer der beiden Schaltstufen mit einem Signalausgang des Multivibrators verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Schaltstufen des Multivibrators je einen
mit wenigstens näherungsweise konstantem Basisstrom (Jb ) gespeisten Vortransistor (T5, T6) aufweisen,
dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwischen Basis und Kollektor des Steuerstransistors (T3; T4)
der betreffenden Schaltstufe geschaltet ist und dessen Leitungstyp der gleiche wie der Leitungstyp
des Steuertransistors (T3, T4) in der gleichen Schaltstufe
ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Schaltstufe
des bzw. der Multivibratoren der Kollektor des Vortransistors (T5, T6) an den Kollektor des Steuertransistors
(T3, T4) der betreffenden Schaltstufe
und der Emitter des Vortransistors an die Basis des Steuertransistors der betreffenden Schaltstufe
angeschlossen ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als kapazitive Glieder
zwischen dem gemeinsamen Fortschalteingang (E) des Multivibrators und den Basiselektroden der
Steuertransistoren (T3, T4) der beiden Schaltstufen
des Multivibrators Dioden (C) vorgesehen sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in
jeder Schaltstufe des bzw. der Multivibratoren die Basis des Vortransistors (T5, T6) an eine
Konstantstromquelle angeschlossen ist, die als stromkonstanthaltendes Element einen Transistor
(Tr) von zum Leitungstyp des Vortransistors komplementärem Leitungstyp enthält, an dessen
Basis-Emitter-Strecke eine den Strom in seinem Kollektor-Emitter-Stromkreis mindestens annähernd
konstant haltende Referenzspannung liegt und an dessen Kollektor die Basis des Vortransistors angeschlossen ist (F i g. 4 bis 6).
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in
jeder Schaltstufe des bzw. der Multivibratoren die Basis des Vortransistors (T5, T6) über einen
ohmschen Widerstand (Rv) an die Stromversorgungsquelle der Schaltungsanordnung angeschlossen
ist (F i g. 2).
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in
jeder Schaltstufe des bzw. der Multivibratoren die miteinander verbundenen Kollektoren des Schalt-
(T1, T2) und des Steuertransistors (T3, T4) an eine
Konstantstromquelle angeschlossen sind, die als stromkonstanthaltendes Element einen Transistor
(Tr) von zum Leitungstyp des Schalt- und des Steuertransistors komplementären Leitungstyp enthält,
an dessen Basis-Emitter-Strecke eine den Strom in seinem Kollektor-Emitter-Stromkreis
mindestens annähernd konstanthaltende Referenzspannung liegt und an dessen Kollektor die miteinander
verbundenen Kollektoren des Schalt- und des Steuertransistors angeschlossen sind
(F ig. 4 bis 6).
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in
jeder Schaltstufe des bzw. der Multivibratoren die miteinander verbundenen Kollektoren des Schalt-
(T1, T2) und des Steuertransistors (T3, T4) über
einen ohmschen Widerstand (Rk) an die Stromversorgungsquelle der Schaltungsanordnung angeschlossen
sind (F i g. 2).
8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Basisströme
der Vortransistoren (T5, T6) liefernden
Konstantstromquellen jeweils einen geringeren Strom als die Konstantstromquellen liefern, an
die die Kollektoren der Schalt- (T1, T2) und Steuertransistoren
(T3, T4) angeschlossen sind (F i g. 4
bis 6).
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter-Strecken
der Transistoren (Tv), an derenKollektoren die Basiselektroden der Vortransistoren (T5, T6)
angeschlossen sind, zueinander parallel geschaltet sind und daß die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren
(Tk), an deren Kollektoren die Kollektoren der Schalt- (T1, T2) und Steuertransistoren (T3, J4)
angeschlossen sind, ebenfalls zueinander paraelll geschaltet sind (F i g. 4 und 5).
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander parallelgeschalteten
Basis-EmitterrStrecken der Transistoren (IV), an deren Kollektoren die Kollektoren
der Schalt-. (T1, T2) und Steuertransistoren (T3, T4)
angeschlossen sind, direkt an eine Referenzspannungsquelle (3) und die zueinander parallelgeschalteten
Basis-Emitter^Strecken der Transistoren (Tv), an deren Kollektoren die Basiselektroden
der Vortransistoren (TB, T6) angeschlossen
sind, über einen gemeinsamen Emitterwiderstand (REf) an die gleiche Ref erenzspannungsquelle
(3) angeschlossen sind, und daß als Referenzspannungsquelle
ein mit einem mindestens annähernd konstanten Referenzstrom beschickter ts
temperaturabhängiger Widerstand vorgesehen ist, vorzugsweise ein Transistor (T"8) gleichen Leitungstyps wie dem der stromkonstanthaltende Elemente
bildenden Transistoren (Tv, Tk), dessen Emitterelektrode
den einen. Pol und dessen zusammen- aq geschaltete Kollektor und Basiselektroden, den
anderen Pol des temperaturabhängigen Widerstandes bilden (F \ g. 5).
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch % dadurch
gekennzeichnet, daß die zueina.nd.er parallelgeschalteten Basis-Emitter-Strecken der Transistoren
(Tr), an deren Kollektoren die Kollektoren der Schalt-, (T1, T2) und Steuertransistoren (T3, T4)
angeschlossen sind, an eine Referenzspannungsquelle (3.6) und die zueinander parallelgeschalteten
BasisrEmitter^Strecken der Transistoren (TV), an deren Kollektoren die Basiselektroden der Vortransistoren
(T5, T6) angeschlossen sind, an eine
weitere gesonderte Referenzspannungsquelle (3 α) angeschlossen sind und daß als Referenzspannungsquelle
jeweils ein mit einem mindestens annähernd konstanten Referenzstrom beschickter temperaturabhängiger
Widerstand vorgesehen ist, vorzugsweise ein Transistor (T8, T7) gleichen Leitungstyps
wie die die stromkonstanthaltende Elemente bildenden Transistoren (Tk, Tv), dessen Emitter-Elektrode
den einen Pol und dessen zusammengesehaltete
Kollektor-* und Basis-Eiektroden den anderen Pol des temperaturabhängigen Widerstandes
bilden (Fi g. 4).
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch S1 dadurch
gekennzeichnet, daß jeweils die Basis-Imitter-Strecke
dea mit seinem Kollektor an, die Basis eines der Vortransistoren (T5, T6) angeschlossenen
Transistors (Tv) und die Basis-Emitter-Strecke des mit seinem Kollektor an die Kollektoren
der zur gleichen Schaltstufe wie dieser Vortransistor gehörenden Schalt- (T1, T2) und Steuertransistoren
(T3, T4) angeschlossenen Transistors
(Tk) in Reihe geschaltet sind und daß die den verschiedenen
Schaltstufen des bzw. der Multivibratoren zugeordneten Reihenschaltungen der Basis-Emitter-Strecken an eine gemeinsame Referenzspannungsquelle
(3) angeschlossen sind und daß als gemeinsame Referenzspannungsquelle ein mit einem mindestens annähernd konstanten
Referenzstrom beschickter temperaturabhängiger Widerstand vorgesehen ist, der jeweils von zwei
Transistoren (T10, T11) gleichen Leitungstyps wie
die die stromkonstanthaltende Elemente bildenden Transistoren (Ts, Tv) gebildet ist, deren Basis-Emitter'Strecken
hintereinandergeschaltet sind und deren an dem einen Ende dieser Hintereinanderschaltung
liegende Emitterelektrode den einen Pol und deren an dem anderen Ende dieser Hintereinanderschaltung
liegend© Basiselektrode zusammen mit der Kollektorelektrode des mit seinem Emitter das eine Ende der Hintereinanderschaltung
bildenden Transistors (T11) den anderen Pol des
temperaturabhängigen Widerstandes bilden, und daß die Kollektorelektrode des mit seiner Basiselektrode
das andere Ende der Hintereinanderschaltung bildenden Transistors (T10) vorzugsweise
ebenfalls an den genannten anderen Pol angeschlossen ist (F i g. 6).
13. Impulsfrequenzumsetzer bzw. Zählkette mit einer Mehrzahl von bistabilen Multivibratoren
nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Mehrzahl
von bistabilen Multivibratoren (1), die zu einem Impulsfrequenzuntersetzer bzw. zu einer Zählkette
z.usammengeschaltet sind, wobei mindestens, ein Teil der den Impulsfrequenzuntersetzer bzw. die
Zählkette bildenden bistabilen Multivibratoren mit Vortransistoren (T5, T6) m ihren einzelnen Schaltstufen
versehen ist u;nd diese mit Vortransistoren versehenen bistabilen Multivibratoren (1) in ununterbrochener
Folge vom Eingang des Impulsfrequenzuntersetzers bzw. der Zählkette· bis zu einer
bestimmten Untersetzer·* bzw. Zählstufe angeordnet sind (Fi g. ?).
Hierzu 2
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