DE2042007A1 - Monostabile Kippstufe - Google Patents

Description

• Monostabile Kippstufe Die Erdindung betrifft eine monostabile Kippstufe mit einem aus der Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators bestehenden RC-Glied zur Bestimmung der Impulsdauer.
• Die bekannten monostabilen Kippstufen welseii insbesondere dann, wenn sie für große Impulsdauern von z.B. 1 sec. und größer bemessen werden sollen, verschiedene Mängel auf. Man benötigt recht große Kapazitätswerte, und die Kondensatoren liegen immer zwischen der Kollektorzuleitung *und der Basiszuleitung des anderen Transistors. Wenn die monostabile Kipp-* eines Transistors stufe wirkungsvoll gegen Einstreuungen von Störimpulsen geschützt werden soll, sind umfangreiche Abschirmmaßna'iinen erforderlich. Als besonders störend erweist es sich dabei, daß man für die Berechnung der Impulsdauer nicht einfach die Abschirmkapazitäten zur Kapazität des Zeitkondensators addieren darf. Die Impulsdauer unterliegt also schlecht ontrollierbaren Einflüssen.
• Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine monostabile Kippstufe zu schaffen, bei der auch für lange Impulsdauern nur relativ kleine Kapazitätswerte erforderlich sind und bei der zur Erleichterung der Abschirmung der die Impulsdauer bestimmende Kondensator einseitig an Nasse liegt. Eine besonders einfache Lösung ergibt sich, wenn gemäß der Brfindung an die Kollektorelektrode eines zweiten Transistors, der zusammen mit einem ersten Transistor eine bistabile Kippstufe bildet, eine Emitterelektrode eines Uniunction-Transistors angeschlossen ist und wenn die Emitterelektrode des Unijuncton-Transistors über einen Kondensator mit einer Versorgungsstromleitung verbunden ist Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Fortbildungen der Erfindung werden nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
• Fig.1 zeigt den Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispieles einer Kippstufe und Fig.2 zeigt den Schaltplan eines zweiten SLusführungsbeispiels einer Kippstufe In Fig.1 bilden zwei Transistoren 11 und 12 mit Kolletorwiderständen 13 und 14 zusammen eine bistabile Kippstufe.
• Der erste Transistor 11 erhält seinen Basisstrom über einen aus einem Koppelwiderstand 16 und einem Widerstand 17 bestehenden Spannungsteiler. In gleicher Weise erhält der zweite Transistor 12 seinen Basisstrom über einen aus einem weiteren Koppelwiderstand 18 und einem Widerstand 19 bestehenden Spannungsteiler. Der Kollektorwiderstand 14 ist als einstellbarer Widerstand ausgebildet. Vom Kollektorviderstand 14 zum Transistor 12 führt eine abgeschirmte Leitung 15, wobei die Abschirmung an die Ninusleitung 28 angeschlossen ist. Der Kollektor des zweiten Transistors 12 ist über einen Widerstand 22 mit einer Emitterelektrode 34 eines Unijunction-Transistors 24 verbunden, dessen beide Basiselektroden 32 und 33 über Widerstände 2G bzw. 25 mit der Ninusleitung 28 bzw.
• mit der Plusleitung 27 verbunden sind.
• Die Emitterelektrode 34 des Unijunction-Transistors 24 ist außerdem über einen Kondensator 23 an die Ninusleitung 28 angeschlossen. Von der ersten Basiselektrode 32 des Unijunction-Transistors 24 führt eine Diode 21 zur Basis des zweiten Transistors 12.
• Die Versorgungsspannung für die mono stabile Kippstufe wird an die Plusleitung 27 und an die Ninusleitung 28 angelegt.
• Ein Eingangsaignal kann man der Basis des ersten Transistors 11 über eine Eingangsklemme 29 und eine Diode 20 zuführen.
• Zwei Arten von Ausgangssignalen kann man an der ersten Ausgangsklemme 30 und an der zeiten Ausgangsklemme 31 abnehmen.
• zu Im I?uhiNtand der Schaltung sperrt der erste Transistor 11 und der zweite Transistor 12 leitet. Die Emitterelektrode 34 des Unijunction-Dransistors 24 liegt daher näherungsweise auf Minuspotential, so daß der Unijunction-Transistor 24 sperrt.
• Er führt damit nur seinen kleinen Ruhestrom . Gibt man jetzt einen positiven Impuls auf die Eingangsklemme 29, dann kippt die aus den beiden Transistoren 11 und 12 gebildete bistabile Schaltung in ihren anderen stabilen Zustand, d. h. der erste Transistor 11 leitet und der zweite Transistor 12 sperrt.
• ttber den einstellbaren Kollektorwiderstand 14 und den Ladewiderstand 22 wird jetzt der Kondensator 23 aufgeladen. Sobald die am Kondensator 23 liegende Spannung die für den Unijunction-Transistor chrakteristische Zündspannung überschreitet, zündet der Uniäunction-Transistor und führt dann einen Strom, der wesentlich größer als der Ruhestrom ist. An der zweiten Ausgangsklemme 31 erscheint demzufolge ein positiver Ausgangsimpul 5.
• Beim Zünden des Unijunction-Transistors 24 wird über die Diode 21 ein positiver Impuls auf die Basis des zweiten Transistors 12 übertragen, so daß die bistabile Kippschaltung wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurückkippt, d. h., daß der zweite Transistor 12 leitet und der erste Transistor sperrt. Über den leitenden zweiten Transistor 12 und den Widerstand 22 sowie über den Unijunction-Transistor 24 wird der Kondensator 23 schnell entladen.
• An der ersten Ausgangsklemme 30 kann man daher einen Impuls abnehmen, der genau wie der eines gewöhnlichen monostabilen Multivibrators beschaffen ist: Beim Anlegen eines Eingangsimpulses an die Eingangsklemme 29 kippt die mono stabile Schaltung in ihren instabilen Zustand, und nach Ablauf des Aufladevorgangs des Kondensators 23, also beim Zünden des Unijunction-Transistors 24, kippt die monostabile Schaltung wieder in ihren Ruhestand zurück. Die Dauer des an der ersten Ausgangsklerme 30 abgegebenen Impulses wird dabei durch die Zeit bestimmt, die benötigt wird, um den Kondensator 23 über den einstellbaren Widerstand 14 und den Ladewiderstand 22 auf die Zündspannung des Unijunction-Transistors 24 aufzuladen. Die Impulsdauer kann daher mit den einstellbaren Widerstand 14 verändert werden. Ein anderer Ausgangsimpnls wird an der zweiten Ausgangsklemme 31 abgegeben: Dieser Impuls beginnt erst nach einer Verzögerungszeit, nämlich genau dann, wenn an der ersten Ausgangsklemme 30 abgegebene Impuls endet, und seine Impulsdauer ist durch den 1b3iderstand 22 bestimmt. Wenn man den Widerstand 22 variabel ausbildet, kann man daher die Dauer des an der zweiten Ausgangsklemme 31 abgegebenen Impulses variieren.
• Die beschriebene mono stabile Kippschaltung hat daher vier besonders wertvolle Eigenschaften: Erstens kann der Fondensator 23 wesentlich kleiner dimensioniert werden als bei einer gewölmlichen monostabilen Kippschaltung, weil die Zündspannung des Unijunction-Transistors 24 relativ hoch liegt, nämlich bei etwa 6 V. Demgegenüber schalten normale Siliciumtransistoren schon bei Spannungen von 0,7 V voll durch, so daß man zum Erreichen der gleichen Impulsdauer entweder wesentlich größere Kapazitätawerte benötigt oder den Kondensator nicht einseitig an Nasse legen kann, was zu Funktionsstörungen führen kann. Zweitens gibt die Schaltung an der zweiten Ausgangsklemme 71 einen zeitlich verschobenen Impuls ab.
• Sowohl die Verzögerungszeit als auch die Impulsdauer dieses Impulses sind einstellbar, und das wird mit einem Schaltungsaufwand von nur drei Transistoren erreicht. Drittens liegt der einstellbare Widerstand 14 einseitig an der Plusleitung, für hochfrequente Störeinstreuungen praktisch einseitig an Nassepotential. Nan braucht daher nur ncch die vom einstellbaren Widerstaiid 14 zum Kollektor des Transistors 12 führende Leitung abzuschirmen, und die Abschirmkapazität addiert sich direkt zur Kapazität des Kondensators 23, so daß man die Einflüsse auf die Impulsdauer leicht überschauen kann. Ebenso liegt der Kondensator 23 einseitig auf Massepotential.
• Viertens ist durch den zweiten Transistor 12 in Verbindung mit dem Widerstand 22 die Erholzeit der monostabilen Kippt stufe klein, wenn das Verhältnis Widerstand 22 nur hinrei-Widerstand 14 chend klein ist. Der zweite Transistor 12 hat eine doppelte Funktion: Er gibt das Aufladen des Kondensators 23 frei und sorgt zugleich für ein rasches Entladen dieses Kondensators nach Ablauf der Impulszeit.
• Beim beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Impulsdauer der mono stabilen Kippstufe in gewissen Grenzen zu verändern. Man darf allerdings den Widerstand 14 nicht zu klein machen, da dann der erste Transistor 11 nicht mehr gesperrt werden kann. Ebenso darf der Widerstand 14 nicht zu groß werden, da dann der Transistor 11 nicht mehr leiten kann.
• In beiden Fällen ist die Schaltung nicht mehr kippfähig.
• Wenn man einen großen Variationsbereich benötigt, kann man das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig.2 anwenden. Dieses weist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel eInige zusäztliche Bauteile auf: Zur schaltungsmäßigen Trennung des einstellbaren Widerstandes 14 vom Basiaspannungsteiler des ersten Transistors 11 ist ein dritter Transistor 37 mit einem aus Widerständen 35 und 36 bestehenden Basisspannungsteiler vorgesehen. Dieser Basisspannungsteiler ist am Kollektor des ersten Transistors 11 angeschlossen.
• Der zweite Transistor 12 besitzt beim zweiten Ausführungsbeispiel einen Kollektorwiderstand 38, während der einstellbare Kollektorwiderstand 14 für den dritten Transistor 37 verwendet wird. Man kann somit die AufladezeLtkonstante des Kondendensators 23 in weiten Grenzen varriieren, ohne das Kippverhalten der beiden Transistoren 11 und 12 zu beeinflussen.

Claims (7)

AnsCriiche

1. Monostabile Kippstufe mit einem aus der iieihenschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators bestehenden RC-Glied zur Bestimmung der Impulsdauer, dadurch gekennzeichnet, daß an die Kollektorelektrode eines zweiten Transistors (12), der zusammen mit einem ersten Transistor (11) eine bistabile Kippstufe bildet, eine Emitterelektrode (34) eines Unijunction-Transistors (24) angeschlossen ist und daß die Emitterelektrode (34) des Unijunction-Transistors (24) über einen Kondensator (23) mit einer Versoxgungsstromleitung (28) verbunden ist.

2. Kippstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kollektorwiderstand (14) des zweiten Transistors (12) und der Kondensator (23) das die Impulsdaller bestimmende RC-Glied bilden.

3. Kippstufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem X,ol'ektorwiderstand (14) und den Sondensator (23) ein Entladewiderstand (22) liegt.

4. Kippstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Basiselektrode (32) des Unijunction -Tranaistors (24) vorzugsweise über eine Diode (21) mit der Basiselektrode des zweiten Transistors (12) verbunden ist.

5. Kippstufe nach einem der Anspriiche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorwiderstand (14) wesentlich hochohmiger ist als der Entladowiderftand (22).

6. Kippstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung vom Kollektorwiderstand (14) zum Kollektor des zweiten Transistors (12) als abgeschirmte Leitung (15) ausgebildet ist.

7. Nonostabile Kippstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Transistor (37) vorgesehen ist, an dessen Kollektor der Kollektorwiderstand (14) und der Entladewiderstand (22) angeschlossen sind und dessen Lasis über eine Widerstand (35) mit dem Kollektor des ersten Transistors (11) verbunden ist.