DE2053282C3

DE2053282C3 - Monostable multivibrator

Info

Publication number: DE2053282C3
Application number: DE19702053282
Authority: DE
Inventors: Dieter 8000 München früherDPK21al36-02 Wetzel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1970-10-30
Publication date: 1976-11-18

Description

gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daü dem nichtinvertierenden Eingang (e 2) des Differenzverstärkers (pt) Eingangsimpulse über eine differenzierende Eingangsschaltung (R 5, C2, R6) und eine zweite Diode (n 2) zugeführt sind und daß der ersten Diode (n\) ein steuerbarer Halbleiterschalter (p 2) parallel liegt, dessen Steuerkreis an dem mit dem nichtinvertierenden Verstärkereingang (e2) verbundenen Pol der differenzierenden Eingangsschaltung angeschlossen ist.is coupled, characterized in that input pulses are fed to the non-inverting input (e 2) of the differential amplifier (pt) via a differentiating input circuit (R 5, C2, R 6) and a second diode (n 2) and that the first diode (n \) a controllable semiconductor switch (p 2) is parallel, the control circuit of which is connected to the pole of the differentiating input circuit connected to the non-inverting amplifier input (e2).

2. Kippstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rückkopplungswiderstand (R 3) des invertierenden Verstärkereinganges (e 1) ein nur in einer Stromrichtung wirksamer Parallelpfad (Tj 3, R 4) mit geringem Widerstandswert zugeordnet ist.2. flip-flop according to claim 1, characterized in that the feedback resistor (R 3) of the inverting amplifier input (e 1) is assigned a parallel path (Tj 3, R 4) with a low resistance value which is effective only in one current direction.

3. Kippstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstärkerausgang (a) die Reihenschaltung eines Widerstandes (R 7) mit einer Zenerdiode (n4) nachgeordnet ist und von der Zenerdiode aus die Ansteuerung von TTL-Schaltungen erfolgt.3. flip-flop according to claim 1 or 2, characterized in that the amplifier output (a) is followed by the series connection of a resistor (R 7) with a Zener diode (n4) and the control of TTL circuits takes place from the Zener diode.

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Die Erfindung betrifft eine monostabile Kippstufe mit einem Differenzverstärker, an dessen Ausgang definierte, verstärkte Ausgangsgrößen auftreten, wobei der invertierende Eingang des Differenzverstärkers über einen Kondensator und eine dazu parallele erste Diode mit dem negativen Pol der Eingangsschaltung verbunden ist und zwischen dem nichtinvertierenden Eingang und dem negativen Pol der Eingangsspannung ein Widerstand geschaltet ist, dessen Spannungsabfall bei Auftreten von Eingangsimpulsen den Schwellwert der ersten Diode übersteigt und der Verstärkerausgang jeweils über einen Rückkopplungswiderstand auf die Verstärkereingänge rückgekoppelt ist.The invention relates to a monostable multivibrator with a differential amplifier, at the output of which defined, amplified output variables occur, the inverting input of the differential amplifier via a capacitor and a first diode parallel to it connected to the negative pole of the input circuit and between the non-inverting input and a resistor is connected to the negative pole of the input voltage, the voltage drop of which is at Occurrence of input pulses exceeds the threshold value of the first diode and the amplifier output is fed back to the amplifier inputs via a feedback resistor.

Eine derartige monostabile Kippstufe ist aus der Druckschrift der Firma Kontron GmbH & Co. KG, 8 München-Feldmoching »Operationsverstärker und ihre Schaltungstechnik« von Dipl.-Ing. W.Schaufelberge r, 2. Auflage, März 1967, Seite 31 bekannt. Diese Schaltungsanordnung zeigt das für monostabile Kippstufen übliche Verhalten. Nach Aufschaltung eines Eingangsimpulses geht die Kippstufe für die Dauer der durch Kondensator und Rückkopplungswiderstand vorgegebenen Zeitkonstante in ihren instabilen Zustand über, dessen Dauer als Laufzeit der Kippstufe 6s bezeichnet wird. Eine Änderung der Laufzeit kann nur durch eine Änderung der die Zeitkonstante bestimmenden Bauelemente erreicht werden.Such a monostable multivibrator is from the publication from Kontron GmbH & Co. KG, 8 Munich-Feldmoching "Operational amplifiers and their circuit technology" by Dipl.-Ing. W. Shovel Mountains r, 2nd edition, March 1967, page 31 known. This circuit arrangement shows that for monostable multivibrators usual behavior. After switching on an input pulse, the flip-flop goes for the duration of the time constant given by capacitor and feedback resistor in their unstable state over, the duration of which is referred to as the duration of the flip-flop 6s. The runtime can only be changed can be achieved by changing the components that determine the time constant.

vorbestimmbar
können, wenn die Schaltung durch eine schnelle Impulsfolge angesteuert wird, bei der der Abstand je zweier aufeinanderfolgender Impulse die Laufzei! der Kippstufe unterschreitet.predeterminable
can, if the circuit is controlled by a fast pulse train, in which the distance between two consecutive pulses exceeds the running time. falls below the tipping level.

Eine monostabile Kippstufe mit einem solchen Zeitveihalten der Ausgangsimpulse ist bereits Stand der Technik (Datenblatt der Fa. Texas Instruments, Deutschland GmbH, Circuit Types SN 54122, SN 74122, Retriggerable Monostabile Multivibrator with Clear, July 1973). Die detaillierte Schaltung dieses Bausteins ist jedoch nicht als bekannt nachgewiesen.A monostable multivibrator with such a timing of the output pulses is already the state of the art Technology (data sheet from Texas Instruments, Deutschland GmbH, Circuit Types SN 54122, SN 74122, Retriggerable Monostable Multivibrator with Clear, July 1973). The detailed circuit of this module is but not proven to be known.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers Eingangsimpulse über eine differenzierende Eingangsschaltung und eine zweite Diode zugeführt sind und daß der ersten Diode ein steuerbarer Halbleiterschalter parallel liegt, dessen Steuerkreis an dem mit dem nichtinvertierenden Verstärkereingang verbundenen Pol der differenzierenden Eingangsschaltung angeschlossen ist.The object is achieved according to the invention in that the non-inverting input of the differential amplifier Input pulses fed through a differentiating input circuit and a second diode and that the first diode is connected in parallel with a controllable semiconductor switch, the control circuit of which is connected the pole of the differentiating input circuit connected to the non-inverting amplifier input connected.

Die angegebene Schaltung ermöglicht somit neben Impulsen fester Dauer die Abgabe längerer Impulse. Wird dem Eingang ein Einzelimpuls hinreichender Steilheit zugeführt, dann liefert die Kippstufe ausgangsseitig einen verstärkten Impuls, dessen Dauer durch ein ÄC-GIied vorgegeben ist. Liegt dagegen am Eingang der Schaltung eine schnelle Folge von Impulsen, deren Abstand die Laufzeit der Kippstufe unterschreitet, dann erscheint ausgangsseitig ein gegenüber der Laufzeit verlängerter Impuls, der die Länge der Impulsfolge um die Laufzeit der Kippstufe überschreitet, wobei die Laufzeitüberschreitung auf die Anstiegsflanke des letzten Impulses der Folge bezogen ist. Durch die Wahl einer bestimmten Anzahl schneller Eingangsimpulse, deren Übertragung problemlos erfolgt, und geeignete Dimensionicrung der Pulsabstände können so am Ausgang der Kippstufe beliebiger Dauer vorgegeben werden. Die kleinste, nicht zu unterschreitende Impulslänge der Ausgangsimpulse ist dabei durch die Laufzeit der Kippstulfe bestimmt.The specified circuit thus enables longer pulses to be emitted in addition to pulses of a fixed duration. If a single pulse of sufficient steepness is fed to the input, the trigger stage delivers on the output side an amplified impulse, the duration of which is given by a C-element. On the other hand, it is located at the entrance the circuit then a rapid sequence of pulses, the spacing of which falls short of the runtime of the flip-flop a pulse appears on the output side which is longer than the run time and which increases the length of the pulse train the runtime of the trigger stage exceeds, with the runtime exceeded on the rising edge of the last pulse of the sequence. By choosing a certain number of fast input pulses, their transmission takes place without any problems, and suitable dimensioning of the pulse intervals can thus be carried out on Output of the trigger stage of any duration can be specified. The smallest pulse length not to be fallen below the output pulse is determined by the running time of the tilting sleeve.

Die ausgiingsseitige Impulsfolgefrequenz ist hierbei noch begrenzt, da die Laufzeit und die Erholzeit der Kippstufe gleich sind. Eine Vergrößerung der ausgangsseitigen Impulsfolgefrequenz unter Beibehaltung der gesamten Vorteile läßt sich gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreichen, daß dem Rückkopplungswiderstand des invertjerenden Verstärkereingangs ein nur in einer Stromrichtung wirksamer Parallelpfad mit geringem Widerstandswert zugeordnet ist.The pulse repetition frequency on the output side is here still limited, since the runtime and the recovery time of the flip-flop are the same. An enlargement of the output side Pulse repetition rate while maintaining the overall advantages can be according to the further Embodiment of the invention achieve that the feedback resistance of the invertjerenden Amplifier input a parallel path with a low resistance value that is effective only in one current direction assigned.

Ferner kann dem Verstärkerausgang die Reihen-Furthermore, the amplifier output can be connected to the series

schaltung eines Widerstandes mit einer Zenerdiode nachgeordnet sein und von der Zenerdiode aus die Ansteuerung von TTL-Schaltungen erfolgeacircuit of a resistor with a Zener diode and the Zener diode from the downstream Control of TTL circuits successful a

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels s nachfolgend erläutertFurther details of the invention are based on a Exemplary embodiment shown in the drawing s explained below

Entsprechend F i g. 1 werden positive Eingangsimpulse LZE(F i g. 2a) an eine an sich bekannte diffe-enzierende Eingangsschaltung aus den Widerständen R 5 und R 6 sowie dem Kondensator C 2 gelegt Die differenzierten Eingangsimpulse werden über eine nachgeschal tete Diode π 2 dem nichtinvertierenden Eingang e2 eines Differenzverstärkers ρ 1 zugeführt, der über einen Rückkopplungswiderstand R 2 mit dem Verstärkeraus gang a verbunden ist Über einen Schutzwiderstand R 9 ist ein steuerbarer Halbleiterschalter ρ 2 (Transistor oder Thyristor) antiparallel zur Diode η 1 geschaltet, dessen Steuerkreis über einen Widerstand RS an die differenzierende Eingangsschaltung angeschlossen ist Der invertierende Eingang e 1 des Differenzverstärkers ist über einen Rückkopplungswiderstand R 3 ebenfalls mit dem Verstärkerausgang und über einen Kondensator Cl mit dem negativen Pol der Eingangsschaltung verbunden. Ein Widerstand R1 ist parallel zur Eingangsschaltung gelegt und mit dem Eingang e2 verbunden, so daß er zusammen mit dem Rückkupplungswiderstand R 2 einen Spannungsteiler bildet. According to FIG. 1 positive input pulses LZE (F i g. 2a) are applied to a known differential input circuit consisting of resistors R 5 and R 6 and capacitor C 2. The differentiated input pulses are transmitted to the non-inverting input via a downstream diode π 2 e2 of a differential amplifier ρ 1 , which is connected to the amplifier output a via a feedback resistor R 2. Via a protective resistor R 9, a controllable semiconductor switch ρ 2 (transistor or thyristor) is connected in antiparallel to the diode η 1, the control circuit of which is connected via a resistor RS the differentiating input circuit is connected. The inverting input e 1 of the differential amplifier is also connected to the amplifier output via a feedback resistor R 3 and to the negative pole of the input circuit via a capacitor C1. A resistor R 1 is placed parallel to the input circuit and connected to the input e2, so that it forms a voltage divider together with the feedback resistor R 2.

Parallel zum Kondensator Cl ist eine Diode n\ geschaltet, deren Schwellspannung kleiner als der Spannungsabfall am Widerstand R 1 gewählt ist, so daß der aus dem Differenzverstärker ρ 1 und den Widerständen Ri, R 2, R 3 und dem Kondensator Cl in bekannter Weise gebildete astabile Multivibrator eine definierte stabile Anfangslage erhält, d. h. als monostabile Kippstufe wirkt. Im dargestellten Fall ist der Verstärkerausgang a negativ übersteuert, da das Potential des Verstärkereingangs e 1 positiver als das des Verstärkereingans e2 ist, woraus sich eine negative Ausgangsspannung UA 1 (Fig. 2b) ergibt. Ein Schwingen des Differenzverstärkers wird dabei mit Sicherheit unterbunden, solange keine positiven Eingangsimpulse t/Evorliegen. A diode n \ is connected in parallel with the capacitor Cl, the threshold voltage of which is selected to be smaller than the voltage drop across the resistor R 1, so that the one formed from the differential amplifier ρ 1 and the resistors Ri, R 2, R 3 and the capacitor Cl in a known manner astable multivibrator receives a defined stable initial position, ie acts as a monostable multivibrator. In the case shown, the amplifier output a is negatively overdriven, since the potential of the amplifier input e 1 is more positive than that of the amplifier input e2, which results in a negative output voltage UA 1 (FIG. 2b). Oscillation of the differential amplifier is definitely prevented as long as there are no positive input pulses t / E.

Bei Zuführung solcher positiven Eingangsimpulse am Verstärkereingang e2 wird dieser vorübergehend positiv gegenüber dem Verstärkereingang e 1 (der von ^₅ der Diode η 1 festgehalten wird). In diesem Fall wird der Ausgang a auf eine positive Spannung übersteuert, wobei am Widerstand R 1 ein positiver Spannungsabfall auftritt, der über dem Schwellwert der Diode η 1 liegt, so daß der Verstärkereingang e 1 negativ gegenüber dem Verstärkereingang el ist. Der Verstärkerausgang a bleibt positiv übersteuert, bis der Kondensator Cl über den Rückkopplungswiderstand R 3 auf eine Spannung aufgeladen ist die den Spannungsabfall am Widerstand R1 überschreitet In diesem Moment kippt der Verstärkerausgang in den negativen Bereich. Da der Verstärkereingang e2 damit ebenfalls negativ wird, kippt der Verstärkerausgang schlagartig in den negativen Übersteuerungsbereich. Der Kondensator Cl wird auf den Schwellwert dsr Diode π 1 umgeladen, so daß die Kippstufe in ihrer stabilen Anfangsstellung so lange verbleibt bis ein erneuter positiver Eingangsimpuls UE auftrittWhen such positive input pulses are supplied to the amplifier input e2, this becomes temporarily positive compared to the amplifier input e 1 (which is _{fixed by ^ 5 of} the diode η 1). In this case, the output a is overdriven to a positive voltage, with a positive voltage drop occurring across the resistor R 1 which is above the threshold value of the diode η 1, so that the amplifier input e 1 is negative compared to the amplifier input el . The amplifier output a remains positively overdriven until the capacitor Cl is charged via the feedback resistor R 3 to a voltage that exceeds the voltage drop across the resistor R 1. At this point, the amplifier output switches into the negative range. Since the amplifier input e2 thus also becomes negative, the amplifier output suddenly switches into the negative overdrive range. The capacitor C1 is recharged to the threshold value dsr diode π 1, so that the trigger stage remains in its stable initial position until a new positive input pulse UE occurs

Der steuerbare Halbleiterschalter ρ 2 bewirkt, daß durch den differenzierten Eingangsimpuls zunächst der Kondensator Cl über den Widerstand R 9 kurzzeitig kurzgeschlossen wird und damit zeitunabhängig für jeden Impuls am Eingang ein definierter Ausgangszustand der Schaltung erreicht wird Dies ermöglicht einen die Laufzeit der Kippstufe überschreitenden Ausgangsimpuls bei eingangsseitiger Ansteuerung durch eine Impulsfolge, deren Impulsabstände kleiner sind als die Laufzeit der Kippstufe.The controllable semiconductor switch ρ 2 causes first the capacitor C is short-circuited via the resistor R 9 briefly by the differentiated input pulse and thus independent of time for each pulse at the input of the defined initial state of the circuit is achieved This enables the duration of the multivibrator border output pulse at the input side Control by a pulse train, the pulse intervals of which are smaller than the runtime of the multivibrator.

Zur Vergrößerung der ausgangsseitigen Impulsfolgefrequenz wird die Erholzeit der Kippstufe verkürzt. Hierbei ist dem Rückkopplungswiderstand RZ für den invertierenden Verstärkereingang c 1 ein gestrichelt dargestellter niederohmiger Parallelpfad zugeordnet, der nur in einer Stromrichtung durchlässig ist. Er besteht aus der Reihenschaltung einer Diode η 3 mit einem Widerstand ß4, der wesentlich kleiner als der Rückkopplungswiderstand R 3 bemessen ist. Die Bemessung beider Widerstände richtet sich nach der Ausgangsleistung der Kippstufe.To increase the pulse repetition frequency on the output side, the recovery time of the trigger stage is shortened. In this case, the feedback resistor RZ for the inverting amplifier input c 1 is assigned a low-resistance parallel path, shown in dashed lines, which is only permeable in one current direction. It consists of the series connection of a diode η 3 with a resistance ß4, which is dimensioned significantly smaller than the feedback resistance R 3. The dimensioning of both resistors depends on the output power of the multivibrator.

Durch Umkehrung der Durchlaßrichtung der jeweils eingesetzten Dioden π 1 bis π 3 erhall die Kippstufe ein inverses Verhalten, d. h., durch Zufügung negativer Eingangsimpulse UE wird der Verstärkerausgang auf negative Spannung übersteuert.By reversing the forward direction of the diodes π 1 to π 3 used in each case, the trigger stage has an inverse behavior, that is, by adding negative input pulses UE , the amplifier output is overdriven to negative voltage.

Durch Beschaltung des Verstärkerausganges mit der Reihenschaltung eines Widerstandes R 7 und einer Zenerdiode /)4 gegen Bezugspotential kann an der Zenerdiode ein Ausgangssignal abgenommen werden, das eine direkte Ansteuerung von integrierenden positiven Systemen, sogenannten TTL-Schaltungen (Transistor-Transistor-Logik) ermöglicht.By connecting the amplifier output with the series connection of a resistor R 7 and a Zener diode /) 4 against reference potential, an output signal can be picked up at the Zener diode that enables direct control of integrating positive systems, so-called TTL circuits (transistor-transistor logic).

Die Laufzeit der Kippstufe ist von der maximalen Ausgangsspannung des Differenzverstärkers unabhängig und ergibt sich zu Γι = r3 · el · Inn +-4W-The running time of the multivibrator is independent of the maximum output voltage of the differential amplifier and results from Γι = r3 · el · Inn + -4W-

Die Erholzeit ist angenähert Γ2 — 3-r4-c 1.The recovery time is approximately Γ2 - 3- r4-c 1.

Mit r, c sind die Widerstands- bzw. Kapazitätswerte der Widerstände R 1, R 2, R 3, R 4 und des Kondensators Cl bezeichnet.The resistance or capacitance values of the resistors R 1, R 2, R 3, R 4 and the capacitor C1 are denoted by r, c.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Monostable multivibrator with a differential amplifier. the output of which is defined, amplified S output variables, the inverting input of the differential amplifier being connected to the negative pole of the input circuit via a capacitor and a parallel first diode and a resistor connected between the non-inverting input and the negative pole of the input voltage, the voltage drop of which is connected When input pulses occur, the threshold value of the first diode exceeds and the amplifier output has a feedback loop. Furthermore, DT-OS 17 62 290 discloses a delay circuit which, among other things, includes a semiconductor switch, a capacitor as part of an / iC combination and a » ! Has differential amplifier, the components mentioned are connected differently than described at the beginning. This delay circuit is used to deliver output pulses corresponding to the duration of their unstable state, which have an improved long-term constancy with simultaneous independence from changes in the transistor properties.

The task is to design a flip-flop of the type mentioned so that at the output of

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