DE2008147B2 - Bistabiler multivibrator insbesondere fuer integrierte schaltkreise - Google Patents

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.

. 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 T_x 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 U_onset 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 Ib_v 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 T_A 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 == Ie_v■.—. Ibv ' ::..'; j;.■-■: :■ ■■>

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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 Ie_v 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 Ie_v 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 Ib_v 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 Ie_v 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 + Ib_v 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

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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 T_s 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

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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 Steuer_r Spannungshub dieser Anstiegsflanke; angehoben, und

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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:,

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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 T_B 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/b_f), 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

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 Ib_v, 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

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„ — Ube_s

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 1b_v 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

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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 Ib_v 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.

= ot_Tr ■ 23,9 mV (1« »Ty -In *τ_κ - 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 T_K 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 T_n 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 T_n 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 Ib_v 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 oct_k und oct_v 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

\tXT_K((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 Ib_v 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

\ OCt_K 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 oct_k 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/ß_F 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 Ib_v 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)

Patentansprüche:

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 (T_B, 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