DE2252774C3 - Astabiler Multivibrator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Multivibrätorschaltungsanordnung mit veränderbarer Schwingungsfrequenz, enthaltend einen ersten und einen zweiten Transistor mit je einer Steuerelektrode, einer Zufuhrelektrode und einer Ausgangseleklrode, wobei die Steuerelektrode wenigstens einen dieser Transistoren mit der Ausgangselektrode des anderen Transistors gekoppelt ist, ein zwischen den Zufuhrelektroden der beiden Transistoren geschaltetes kapazitives Element, und eine Stromquellenanordnung mit einer ersten und einer zweiten Ausgangsklemme, die mit der Zufuhrelektrode des ersten bzw. zweiten Tvansistors gekoppelt sind zur Lieferung eines ersten und eines zweiten Ausgangsstromes, deren Größe von einem dieser Stromquellenanordnung zuführten Steuersignal bestimmt ist, und welche Stromquellenanordnung eine Differenzstufe enthält mit einer Sumto menklemme, die mit einer Konstant-Stromquelle gekoppelt ist, und zwei Ausgangsklemmen.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist z. B. aus der US-PS 3582809 bekannt.

Bei einer Ausführung mit Bipolartransistoren bezieht sich die Erfindung also auf einen sogenannten emittergekoppelten Multivibrator. Die Schwingungsfrequenz eines derartigen Multivibrators wird durch die zum Aufladen des kapazitiven Elements auf einen ersten Schwellwert benötigte Zeit und durch die zum Entladen dieses kapazitiven Elements auf einen zweiten Schwellwert benötigte Zeit bestimmt. Diese Schwingungsfrequenz wird also durch die Größe der Kapazität, die Größe des Auflade- und des Entladestroms und den Spannungshub der Kapazität, d. h. die Spannungsdifferenz zwischen den beiden genannten Schwellwerten, bestimmt. Zur Änderung dieser Schwingungsfrequenz kann also eine dieser Größen veränderlich gemacht werden.

Eine weitere Multivibratorschaltungsanordnung ist auch aus der US-PS 3 061799 bekannt. Zur Änderung der Schwingungsfrequenz wird bei der in dieser Patentschrift beschriebenen Multivibratorschaltung ein veränderlicher Auflade- und Entladestrom verwendet, welche beide simultan geregelt werden können.

Bei dieser bekannten Multivibratorschaltung sind aber zum Erhalten einer veränderlichen Schwingungsfrequenz noch weitere Mittel erforderlich, und zwar Mittel, mit deren Hilfe der Spannungshub der Kapazität, unabhängig von der Größe der Auflade- und Entladeströme, konstant gehalten wird. Ohne diese zusätzlichen Mittel würde sich nämlich dieser Spannungshub proportional mit diesen Strömen ändern, so daß der F.ffekt einer Stromänderung auf die Schwingungsfrequenz gleich null ware.

Ferner sind bei dieser bekannten Multivibratorschaltung zum Erhalten einer meistens erwünschten konstanten Impulshohe des blockförmigen Ausgangssignals zusätzliche Mittel erforderlich. Zu diesem Zweck mußte das Ausgangssignnl mit Hilfe einer Begrenzerschaltung begrenzt werden, so daß die Impuls-Löhe unabhängig von der Frequenz durch tue Parameter dieser Begrenzerschaltung bestimmt werden wurde

Die Notwendigkeit der Verwendung tier erwähnten zusätzlichen Mittel hat zur folge, daß der mögliche Frequenzhub. <l h die Differenz zwischen der möglichen maximalen und minimalen Schwingungsfrequenz, hcschninki ist Außerdem müssen bei dieser bekannten Multivibratursthaltung an die Strumquel-

6ö lenanordnung strenge Anforderungen gestellt Wcr^ den, insbesondere Weiifi eine konstante relative irripulsbreite, d. h. das Verhältnis zwischen der wirksamen Impulsdauer und der ganzen Periodenzeit, des Ausgangssignals verlangt wird.

Die Erfindung hat den Zweck, eine Multivibratorschalfung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die genannten zusätzlichen Mittel weggelassen werden können, wodurch die durch diese zusätzlichen

Mittel herbeigeführten Beschränkungen und Nachteile vermieden werden, und die ferner eine sehr hohe Stabilität und Empfindlichkeit aufweist, ohne daß besonders strenge Genauigkeitsanforderungen an die verschiedenen Teile der Schaltung gestellt zu werden brauchen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellei-.anordnung eine 4-Quadranten-MuItiplikatorschaltung enthält mit einer ersten und einer zweiten Ausgangsstromklemme, die mit der ersten bzw. zweiten Ausgangsklemme der Stromquellenanordnung gekoppelt ist, zwei Eingangsstromklemmen und wenigstens einer Steuerklemme, wobei diese Steuerklemme ein von der Lage des Multivibrators bestimmtes Schaltsignal zugeführt bekommt und die Multiplikatorschaltung in Abhängigkeit dieses Schaltsignals entweder einen Strompfad zwischen seiner ersten bzw. zweiten Eingangsstromklemme und seiner ersten bzw. zweiten Ausgangsstromklemme oder umgekehrt herstellt, und daß die Ausgangsklemmen der Differenzstufe mit den Eingangsstromklenimen der 4-Quadranten-MuItipIikatorschaItung gekoppelt sind, und zwei Steuerklemmen, die das Steuersignal erhalten zur Verteilung des von der Konstant-Stromquelle gelieferten Stromes über die zwei Ausgangsklemmen der Differenzstufe.

Es sei hier bemerkt, daß auch bei der Schaltungsanordnung nach der eingangs genannter. US-PS 3 582809 eine ^Quadranten-Multiplikatorschaltung vorgesehen ist, die jedoch nicht zum Multivibrator gehört, sondern einen Phasenkomparator und Verstärker darstellt.

Die dort vorhandene Differenzstufe, die aus den Transistoren Q9, QlO bzw. Q9, QIl besteht, weicht jedoch hinsichtlich ihrer Wirkungsweise von der nach der vorliegenden Erfindung ab. Denn dort liefert der Transistor Q9 keinen Strom an einen der Zweige der Multivibratorschaltung. Vielmehr werden diese beiden Strömt von den Transistoren QlOund QIl geliefert, die gemeinsam angesteuert werden.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird zunächst erreicht, daß der Spannungshub der Kapazität sowie die Impulshöhe des Ausgangssignals konstant, d. h. von der Schwingungsfrequenz unabhängig sind, ohne daß zusätzliche Mittel, wie eine Begrenzerschal'ung, benötigt werden. Ferner ist erreicht, daß die relative Impulsbreite des Ausgangssignals automatisch gleich ' , ist. unabhängig von der Schwingungsfrequenz und ohne daß besondere Anforderungen an die Stromquellenanordnung gestellt zu werden brauchen. Ferner weist die Schaltung den Vorteil auf, daß das Steuersignal als Differenzsignal der Stromquellenanordnung zugeführt werden kann, was große Vorteile in bezug auf den Einfluß der Speisespannung und Driftprobleme bietet.

Wenn die Multivibratorschaltung nach der Erfindung völlig symmetrisch ausgebildet wird, indem die Steuerelektrode sowohl des ersten als auch des zweiten Transistors nut der Ausgangselektrode des anderen Transistors gekoppelt ist und indem die beiden Eingangssteuerklerrimen der Mültiplikatörschältüng in bezug aufeinander inverse Schältsigriäie empfangen, wird eine Schaltung erhalten, deren Wirkung in hohem Maße von der Speisespannung und somit Von etwaigen Änderungen dieser Speisespannung unabhängig ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die aus der genannten USA-Patentschrift bekannte Multivibratorschaltung, und

Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsformen der Multivibratorschaltung nach der Erfindung.

Die Multivibratorschaltung nach Fig. 1, die mit Bipolartransistoren vom npn-Typ ausgeführt ist, enthält zunächst den Oszillatorteil mit den Transistoren T₁ und T₂, deren Emitter über eine Kapazität C miteinander verbunden sind und in deren Kollektorleitungen

ίο die Widerstände R₁ und R₁ aufgenommen sind, während die Basis des Transistors T₁ mit dem Kollektor des Transistors T₁ gekoppelt ist. Die Basis des Transistors T₁ liegt an einer festen Bezugsspannung, und zwar der Zenerspannung einer Zenerdiode Z₃. Die

is Zenerdiode Z₃ bildet einen Teil der Reihenschaltung dreier Zenerdioden Z₁, Z₂ und Z₃ und eines Widerstandes A₇, weiche Reihenschaltung einerseits mit der positiven Xlemme + V_B der Spannungsquelle und andererseits mit Erdpotential verb .».den ist.

Die Enden der Kapazität C sind ;.iit den beiden Ausgängen der Stromquellenanordnung verbunden, weiche beiden Ausgänge durch die Kollektoren zweier Transistoren T₃ und T₄ gebildet werden. Die Emitter dieser Transistoren sind über zwei Widerstände A₃ und A₄ miteinander verbunden. Der Verbindungspunkt dieser Widerstände ist einerseits über einen Widerstand R₅ mit Erdpotential und andererseits über einen Widerstand A₆ mit der negativen Klemme — V_B der Spannungsquelle verbunden. Die Transistoren T, und T₄ wirken somit als Stromquellen, wobei die Größe der gelieferten Ströme von der Spannung an den Basis-Elektroden dieser Transistoren abhängig ist. Diese Basisspannung wird durch ein Steuersignal Vj bestimmt, das der Basis eines Transistors T₅ zuge-

führt wird, wobei der Emitter dieses Transistors mit den Basis-Elektroden der Transistoren Γ, und ^verbunden ist, während sein Kollektor mit einen. Punkt festen Potentials, nämlich der Kathode der Zenerdiode Z₃, verbunden ist.

Die Wirkung der Multivibratorschaltung beruht darauf, daß abwechselnd einer der Transistoren T₁ und T₂ leitend ist, wobei die Zeitdauer, während der jeder dieser Transistoren leitend ist, durch die Größe der Kapazität C, die Größe des Stromes durch diese Kapazität und die Größe des Spannungshubes, d. h. der Spannungsdifferenz zwischen den Schwellwerten, zwischen denen die Kapazität aufgeladen und entladen wird, bestimmt wird. Wenn z. B. angenommen wird, daß der Transistor T₁ leitend ist, ist seine KoI-

lektorspannung und somit auch die Basisspannung des Transistors T₂ verhältnismäßig niedrig. Infolge der in diesem Zustand an dem Mul'ivibrator vorhandenen Spannung über der aufgeladenen Kapazität C wird der Basis-Fmitter-Übergang des Transistors T₁ in der

π Sperrichtung wirksam sein, so daß dieser Transistor gesperrt ist. Durch die Kapazität C wird nun ein Strom gleich dem Kollektorstrom des Transistors T₄ fließen, wodurch diese Kapazität entladen wird. Wenn diese Kapazität Jerart weit entladen ist, daß die Emitterspannung seine Basisspannung unterschreitet, wird dieser Transistor T₄ leitend und wird der Transistor T₁ gesperrt. Die Kapazität C wird nun von einem Strom gleich dem Kollektorstrom des Transistors T₁ aufgeladen, bis der Punkt erreicht wird, an dem die Emitterspannung des Transistors T₁ unter seine Basisspannung abgesunken ist, wodurch dieser Transistor T₁ wieder leitend wird und der Transistor T₂ gesperrt wird und somit ein neuer Zyklus anfängt,

Dadurch, daß die Transistoren f. und T₂ abwechselnd leitend sind, wird die Spannung V₀ an einem der KoI-iektörwiderstätide, i, B. dem Widerstand R₂, eine blockförmige Spannung sein.

Wenn die Stromquellenanordnung derart ausgebildet wird, daß die Kollektorströme der Transistoren T₃ und T₄ einander gleich und somit die Transistoren T₃ und T₄ identisch und die Widerstände R₃ und R₄ einander gleich sind, wird die relative Impulsbreite des Ausgangssignals gleich V₂ sein, weil dann ja der Aufladestrom der Kapazität C gleich dem Entladestrom und also auch gleich der Zeitdauer, während der der Transistor T₁ bzw. T₁ leitend ist, gleich sind. Durch Änderung der Basisspannung der Transistoren T₃ und T₄ können der Auflade- und der Entladestrom der Kapazität geändert und kann grundsätzlich also tiic Schwin^uri^sirs^ticnz "^jj"^**··* π»οι·^βη ιγηΚαϊ λ*<* relative Impulsbreite konstant bleibt, weil der Auflade- und Entladestrom der Kapazität C sich stets in gleichem Maße ändern.

Wenn jedoch keine zusätzlichen Mittel vorgesehen werden, ist auf diese Weise eine Frequenzsteuerung unmöglich. Bei einer Änderung der von der Stromquellenanordnung gelieferten Ströme wird sich nämlich auch der Spannungshub der Kapazität C proportional ändern. Bei einer Änderung dieser Ströme ändert sich ja der Strom durch den Transistor T₁ während einer Zeitdauer, während der dieser Transistor leitend ist. Der durch diesen Strom herbeigeführte Spannungsabfall über dem Widerstand R₁ bestimmt aber einer der Schwellwerte, also den Spannungshub dieser Kapazität, dadurch, daß diese Spannung die Basisspannung des Transistors T₂ bestimmt. Da der Spannungshub der Kapazität C also durch die Größe der von der Stromquellenanordnung gelieferten Ströme bestimmt wird, ist ohne zusätzliche Mittel durch Änderung dieser Ströme eine Frequenzänderung nicht erzielbar.

Diese weiteren Mittel bestehen aus den genannten Zenerdioden Z₁, Z₁, Z, in Reihe mit dem Widerstand R₁. Der Kollektor des Transistors T₁ ist über die Anode-Kathode-Strecke einer Diode D₁ mit der Kathode der Zenerdiode Z₁ und über die Kathode-Anode-Strecke einer Diode D₂ mit der Anode dieser Zenerdiode verbunden. Dadurch wird erreicht, daß die minimal mögliche Kollektorspannung des Transistors T₁, also auch die Mindestbasisspannung des Transistors T₂, gleich dem Zweifachen der Zenerspannung, und zwar der Spannung der Zenerdiode Z₂ plus der der Zenerdiode Z₃, ist. Die maximale Basisspannung ist gleich dem Dreifachen der Zenerspannung, so daß der Spannungshub an der Basis des Transistors T₂ gleich einer Zenerspannung ist. Der Spannungshub über der Kapazität C ist nun gleich diesem Spannungshub an der Basis des Transistors T₂, weil die Basis des Transistors T₁ ja ein festes Potential aufweist, so daß dieser Spannungshub über der Kapazität also ebenfalls gleich einer Zenerspannung ist. Dieser Spannungshub ist nun also unabhängig von den von der Stromquellenanordnung gelieferten Strömen, so daß durch Änderung dieser Ströme die Schwingungsfrequenz tatsächlich geändert werden kann.

Wenn bei dieser Schaltung das Ausgangssignal V₀ dem Kollektor des Transistors T₂ entnommen wird, ist die Impulshöhe dieses blockförmigen Ausgangssignals von der Frequenz abhängig, weil die Größe des Stromes durch den Widerstand A₂ ja der eingestellten Frequenz proportional ist. Wenn eine konstante Impulshöhe verlangt wird, ist z. B. ein zusäizlicher Begrenzer erforderlich.

Dieser zusätzliche Begrenzer ist nicht erforderlich, wenn das Ausgangssignal dem Kollektor des Tralisistors T₁ entnommen wird, weil diese Kollekforspannung bereits mit Hilfe der Zenerdioden begrenzt wird. Die maximale Kollektorspärinung ist ja gleich dem Dreifachen der Zenerspannung und die minimale kollektorspannung gleich dem Zweifachen def Zenerspannung, so daß die Impulshöhe dieses Ausgangssignals gleich einer Zenerspannung sein wird. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Schaltung ist selbstverständlich die Notwendigkeit der Verwendung der zusätzlichen Mittel wie der drei Zenerdioden. Ferner werden durch Anwendung dieser zusätzlichen Mittel Beschränkungen für diese Schaltung herbeiⁿefiihrt ϊ_?·τ· einen konstanten S^äriniir^shub über der Kapazität zu erhalten, muß die Summe der beiden von der Stromquellenanordnung gelieferten Ströme einen gewissen Mindestwert überschreiten, Und zwar einen derartigen Wert, daß der durch diesen Strom über dem Widerstand R₁ herbeigeführte Spannungsabfall derart groß ist, daß der Begrenzer über die Diode D₂ wirksam wird. Dies bedeutet jedoch, daß die Schwingungsfrequenz einen gewissen Mindestgreizwert aufweist. Die Summe der Ströme, also die Schwingungsfrequenz, weist auch einen Höchstwert auf, und zwar denjenigen Wert, bei dem über die Strecke R₁, Z₁, D₁ soviel Strom den Kollektor des Transistors T₁ zusätzlich zugeführt werden muß, daß die Zenerdioden Z₂ und Z₃ stromlos werden.

Wenn ferner eine konstante, also von der Frequenz

unabhängige, relative Impulsbreite verlangt wird, muß der Ausführung der Stromquellenanordnung besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Wenn z. B. eine relative Impulsbreite gleich V₂ verlangt wird, werden die Transistoren T₃ und T₄ genau identische Kennlinien aufweisen müssen, während auch die Widerstände R₃ und R₄ einander genau gleich sein müssen.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Multivibratorschaltung nach der Erfindung. Die Schaltung enthält zunächst wieder einen Oszillatorteil mit den Transistoren

T₁₁ und

T,,, deren Emitter über eine

Kapazität C miteinander und deren Kollektoren mit den Kollektorwiderständen A₁₁ und

R₁₂ verbunden

sind. Die Basis des Transistors T₁₂ ist wieder mit dem Kollektor des Transistors T₁₁ gekoppelt, und zwar über einen Emitterfolger T₁₉, während die Ba*λ des

so Transistors T_n mit einer Bezugsspannung V_R verbunden ist. Der Emitterfolger T₁₉ bewirkt eine geringere Belastung des Widerstandes A_n, ist aber für die weitere Wirkung der Schaltung nicht wesentlich und kann gegebenenfalls auch weggelassen v/erden.

Die Stromquellenanordnung enthält zunächst eine erste Differenzstufe, die aus den Transistoren T₁₃ und T₁₄ besteht, deren Emitter mit einer Stromquelle S_n verbunden sind. Ferner enthält die Stromquellenanordnung eine zweite Differenzstufe mit den Transistoren T₁₅ und T₁₆, deren Emitter mit dem Kollektor des Transistors T₁₃ verbunden sind, und eine dritte Differenzstufe mit den Transistoren T₁₇ und T₁₈, deren Emitter mit dem Kollektor des Transistors T₁₄ verbunden sind. Diese zweite und driite Differenzstufe bilden zi'sammen eine Konfiguration entsprechend der eines 4-Quadranten-MultipIikators, mit der Maßgabe, daß die Basis-Elektroden der Transistoren T₁₅ und T₁₈, die Basis-Elektroden der Transistoren

T₁₆ und Τ_(ί, die Kollektor-Elektroden der Transistoren T₁₅ und T₁, und die Kollektor-Elektroden der Transistoren Ti₆ Und T₁₈ miteinander verbünden sind. Dabei bilden die Kollektor-Elektroden der Transistoren T₁₅ und T₁₇ eitlen ersten Ausgang der Stromquel- !cnanordnutig und sind mit dem Emitter des Transistors /*,, verbunden während die Rollektoren der Transistoren T₁₆ und T_ig den zweiten Ausgang dieser Stromquellenänqrdnung bilden und mit dem Emitter des Transistors T₁, verbünden sirid. Fefnüi'empfangen di BiElktd d Ti T d T i

die Basis-Elektroden der Transistoren T₁₅ und T₁₈ ein Schaltsignal, das über einen Pegelverschiebungskreis mit den Dioden D₁₁ und D₁₂ der Basis des Transistors T₁₂ entnommen wird. Die Basis-Elektroden der Transistoren T₁₆ und T₁₇ sind schließlich mit einer Bezugsspannung V_R 'verbunden. Der für die Dioden D₁₁ und D₁₂ und den Transistor T₁₉ benötigte Ruhestrom wird

Wenn die Multivibratorschaltung wirksam ist, werden die Transistoren T_n und T₁₂ wieder abwechselnd leitend sein. Nun werden bei passender Wahl der Bezugsspannung Fß'ebenfalls die Transistoren T₁₆, T₁₇ und T₁₅, T₁₈ abwechselnd leitend sein, weil die Basis-Elektroden der Transistoren T₁₅ und T₁₈ ja mit der Basis des Transistors T₁₂ gekoppelt sind. Dies hat weitgehende Folgen für die Wirkung der Multivibratorschaltung, wie nachstehend verdeutlicht werden wird.

Es sei z. B. angenommen, daß augenblicklich der Trar-istor T₁₁ leitend ist und der Transistor T₁₂ gesperrt ist. Die Basisspannung des Transistors T₁₂ ist dann noch verhältnismäßig niedrig, so daß auch die Basisspannungen der Transistoren T₁₅ und T₁₈ verhältnismäßigniedrigsind. Bei passender Wahl der Bezugsspannung V_n' werden demzufolge diese Transistoren T₁, und T₁₈ gesperrt sein, während die Efitladcstrom der Kapazität. Der Sparinungshüb der Kapazität ist jedoch, im Gegensatz zu der bekannten Schaltung, automatisch konstant, weil die Summe der beiden Von der Stromquellenanordnung gelieferten Ströme stets konstant, und zwar I₀, ist und dieser Spannühgshüb ja durch die Summe dieser Ströme bestimmt Wird.

Der erste Vorteil der Schaltung nach der Erfindung in bezug auf die bekannte Schaltung ist also der, daß

zum Konstanthalten des Spannungshilbes der Kapazität keine zusätzlichen Mittel benötigt werden. Infolgedessen ergibt sich bei der Multivibratorschaltung nach der Erfindung auch nicht die Beschränkung in bezug auf den Frequenzhub. Die höchst erzielbare Frequenz ist gleich dem Zweifachen der Ruhefrequenz (/=/₀/2) und wird nur durch die Grenzfrequenz der Transistoren beschränkt, während die minima! erzielbare Freⁿuenz nur durch die auftretenden Leckströme und den Verstärkungsfaktor der Transistören beschränkt wird.

Ferner ist die Impulshöhe der beiden Ausgangssignale über den beiden Widerständen A₁₁ und A₁₂ von der Frequenz unabhängig, weil ja diese Impulshöhe durch den konstanten Strom I_n durch diese Wider-

stände bestimmt wird. Die relative Impulsbreite des Ausgangssignals ist automatisch gleich V₂, weil ja automatisch der Auflade- und der Entladestrom der Kapazität einander gleich sind, da sie beide von dem Transistor T_n geliefert werden.

Schließlich ist es vorteilhaft, daß das Steuersignal V_f als Differenzsignal zugeführt werden kann, wodurch Speisespannungsänderungen einen geringen Einfluß ausüben und Drifterscheinungen erheblich herabgesetzt sind.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Der

■ίο

35 Oszillatorteil enthält wieder zwei Transistoren T₂₁ und

storen T₁, und T₁₈ gesperrt sein, während die Transistoren T₁₆ und T₁₇ leitend sind. Dies bedeutet, daß der Kollektorstrom des Transistors T₁₃, der gleich / gesetzt wird, über den Transistor T₁₆ der Kapazität C zugeführt wird, während der Kollektorstrom des *<> ren T₂₁ und T₂₂ sind nun jedoch mit dem Kollektor Transistors T,,. der gleich I_n-I gesetzt wird, wobei - - -

T₂₂, deren Emitter über eine Kapazität C miteinander und mit den Kollektorwiderständen A₂₁ und R_n gekoppelt sind. Die Basis-Elektroden beider Transisto-

I₀ gleich dem von der Stromquelle S_n gelieferten 11Ί1 i 21 UlIU Λ jj JIlIU IIUII J^VIV/V.11 Hill UC-IlI 1\LIII^I\IUI des anderen Transistors gekoppelt, und zwar über die als Emitterfolger geschalteten Transistoren T₂₉ und T₃₀. Die Stromquellenanordnung ist auf nahezu

Strom ist, über den Transistor T₁₇ dem Transistor T_n zugeführt wird. Der Strom durch die Kapazität C ist

also gleich dem Kollektorstrom / des Transistors T₁₃, ·»> bis _T₂₈ aufgebaut, mit dem Unterschied, daß die Ba-

währcnd der Gesamtstrom durch den Transistor T₁, gleiche Weise wie die in Fig. 2 aus Transistoren T₂

gleich I₀, nämlich der Summe der Kollektorströme der Transistoren T₁₃ und T₁₄, ist.

Wenn die Kapazität C durch den Strom / derart weit entladen ist, daß der Transistor T₁₂ leitend und der Transistor T₁₁ gesperrt wird, werden ebenfalls die Transistoren T₁₆ und T₁₇ gesperrt und werden die Transistoren 7_I5 und T₁₈ leitend. Der Aufladestrom der Kapazität Γ wird dann wieder von dem Kollektor des Transistors T₁₃ über den Transistor T₁₅ geliefert, während der Kollektorstrom des Transistors T_u über den Transistor T₁₈ dem Transistor T₁₂ zugeführt wird.

Daraus ist ersichtlich, daß sowohl der Aufladestrom als auch der Fntladestrom dei Kapazität von dem KIlkdTi T lif d d

KoIlektordesTransistors T₁₃ geliefert werden und so- «> mit gleich / sind. Ferner stellt sich heraus, daß die Schwingungsfrequenz durch Änderungen des Stromes / geändert werden kann, indem ein Differenzsignal Vj an die Basis-Elektroden der Transistoren T₁₃ und 1 ₁₄ angelegt wird, ohne daß dabei noch zusätzüehe Mittel benötigt werden Durch eine Änderung der Differenzspannung V_f ändert sich ja der Kollektorstrom I des Transistors 7,, und also der Auflade- und sis-Elektroden der Transistoren T₂₆ und T₂₇ nicht mit einer Bezugsspannung verbunden sind, sondern über einen Pegelverschiebungskreis D₂₄, D₂₅, D₂₆ ein Schaltsignal von der Basis des Transistors T₂₁ empfangen. Ferner sind die Ausgänge dieser Stromquellenai.ordnung nicht unmittelbar, sondern über die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren T₃₁ und T₃₂ mit den Enden der Kapazität C verbunden. Die Basis-Elektroden dieser Transistoren T₃₁ und T_3? sind

mit einer festen Bezugsspannung verbunden, die mit Hilfe der Dioden D₂₇, D₂₈ und Z)₂₉ von der Speisespannung 4 V_B abgeleitet wird. Der für den Emitterfolger T₂₉ und den Pegelverschiebungskreis D₂₄ bis D₂₆ benötigte Ruhestrom wird von der Stromquelle S₂₁, der für den Emitterfolger T_3g und den Pegelverschiebungskreis D₂₁ bis D₂₃ benötigte Strom von einer Stromquelle S_n und der für den Pegelverschiebungskreis D₂₇ bis D₂₉ benötigte Strom von einer Stromquelle S₂₄ geliefert.

Die Wirkungsweise dieser völlig symmetrischen Schaltung ist weiter derder Schaltung nach Fig. 2 völlig analog. Durch die Anwendung der Emitterfolge T₂₉ und

T,„ wird erreicht, daß die Kollektorwider-

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stände nur sehr wenig belastet werden. Die Transistoieri T₃₁ und T₃₂ bewirken eine zusätzliche Trennung iwischen dem Oszillatorteil und der Stromquellenan-Ordnung.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 weist in bezug ■uf die nach Fig. 2 den Vorteil auf, daß die Speise^ apännüngsäbtfähgigkeit geringer ist. Bei der Ausführungsform näcüi Fig. 2 ist der Spannungshub der Kapazität noch von der Speisespannung abhängig, infolge der Tatsache» daß die Bezugsspannung V^ an der Basis des Transistors T₁₁ im allgemeinen von dieser Speisespannung abhängig sein wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Schwingungsfrequenz von der Speisespannung völlig unabhängig und wird lediglich durch die Größe der Kapazität C₄ die Werte der Widerstände A₂₁ und A₂₂ und das Steuersignal V.bestimmt.

Die Temperaturabhängigkeit der Schaltung kann größtenteils dadurch ausgeglichen werden, daß Stromquellen S₂₂ bis S₂₄ mit einem positiven Temperaturkoeffizienten verwendet werden. Ferner ist es einleuchtend, daß in Abhängigkeit Von dem Anwendungsbereich mehrere Abwandlungen der dargestellten Schaltungen möglich sind, ohne daß man den Rahmen der Erfindung verläßt. So wird bei gewissen Anwendungen eine besondere Ansteuerung der Differenzstufe T₂₃, T₂₄ erwünscht sein, um z. B. eine gute lineare Beziehung zwischen der Frequenz und dem Steuersignal zu erhalten. Zu diesem Zweck könnte z. B. auf bekannte Weise das Steuersignal als Differenzstrom zwei in der Durchlaßrichtung geschalteten Dioden oder als Dioden geschalteten Transistoren zugeführt werden, die einerseits mit einem Punkt festen

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Potentials und andererseits mit den Basis-Elektroden der Transistoren T₂₃ und T₂₄ verbunden sind.

Wenn z. ß. bei Anwendung in einer phasenstarren Schleife (phase-locked loop) ein großer Wert auf eine

hohe Empfindlichkeit gelegt wird, kann das Steuersignal selbstverständlich direkt als Differenzspannung den Basis-Elektroden der Transistoren T₂₃ und T₂₄ zugeführt werden. Auch können statt der Differenzstufe T₂₃, T₂, und der Stromquelle S₂₁ zwei miteinan-

iö der gekoppelte Strominverterschaltungen verwendet werden, wie sie z. B. in »International Solid State Circuits Conference«, 1971, S. 185, Fig. 3, beschrieben sind. Dabei wird ein dem Eingang zugeführter Gleichtaktstrom abhängig von der Geometrie der verwende-

i'S ten Transistoren, z. B. einmal, verstärkt, während em dem Eingang zugeführter Differenzstrom einer Verstärkung gleich dem Stromverstärkungsfaktor dei' Transistoren unterworfen wird und demzufolge sehr groß sein kann.

Ferner dürfte es einleuchten, daß die Pegelvefschiebungskreise auf andere Weise, z. B. mit Zenerdioden, ausgeführt werden können. Auch kann das Ausgangssignal V₀ anderen Punkten, z, B. dem Emitter eines der Emitterfolger T₁₉ oder T₃₀, entnommen

werden. Auch kann man ein Dreiecksignal den Enden der Kapazität C entnehmen, so daß die Schaltung dann als Dreieckgenerator arbeitet.

Schließlich kann, obgleich in den Figuren stets Bipolartransistoren dargestellt sind, die Multivibrator-

jo schaltung selbstverständlich auch in gewissen Fällen sogar vorteilhafterweise mit Unipolartransistoren, wie Feldeffekttransistoren, gegebenenfalls mit isolierter Steuer-Elektrode, ausgeführt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Multivibratorschaltungsanordnung mit veränderbarer Schwingungsfrequenz, enthaltend einen ersten und einen zweiten Transistor mit je einer Steuerelektrode, einer Zufuhrelektrode und einer Ausgangselektrode, wobei die Steuerelektrode wenigstens eines dieser Transistoren mit der Ausgangselektrode des anderen Transistors gekoppelt ist, ein zwischen den Zufuhrelektroden der beiden Transistoren geschaltetes kapazitives Element, und eine Stromquellenanordnung mit einer ersten und einer zweiten Ausgangsklemme, die mit der Zufuhrelektrode des ersten bzw. zweiten Transistors gekoppelt sind zur Lieferung eines ersten und eines zweiten Ausgangsstromes, deren Größe von einem dieser Stromquellenanordnung Eugeführif η Steuersignal bestimmt ist, und welche Stromquellenanordnung eine Differenzstufe enthält mit einer Summenklemme, die mit einer Konjtant-Stromquelle gekoppelt ist, und zwei Ausgangsklemmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellenanordnung eine 4-Quadranten-MuItipIikatorschaltung (Γ₍₅, Γ₁₆, Γ₁₇, T₁₈) enthält mit einei ersten und einer zweiten Ausgangsstromklemme, die mit der ersten bzw. zweiten Ausgangsklemme der Stromquellenanordnung gekoppelt ist, zwei Eingangsstromklemmen und wenigj.ens einer Steuerklemme, wobei diese Steuerklemme ein vcn der L -ge des Multivibrators bestimmtes Schaltsignnl zugeführt bekommt und die Multiplikatorschaltuiig in Ibhängigkeit dieses Schaltsignals entweder einen Strompfad zwischen leiner ersten bzw. zweiten Eingangsstromklemme Und seiner ersten bzw. zweiten Ausgangsstromklemme oder umgekehrt herstellt, und daß die Ausgangsklemmen der Differenzstufe mit den Eingangsstromklemmen der 4-Quadranten-Mulliplikatorschaltung gekoppelt sind, und zwei Steuerklemmen, die das Steuersignal erhalten zur Verteilung des von der Konstant-Stromquelle gelieferten Stromes über die zwei Ausgangsklemmen der Differenzstufe.

2. Multivibratorschaltungsanordnungnach Anipruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Eingangssteuerklemmen der Multiplikalorschaltung ein von der Lage des Multivibrators •bhängiges Schaltsignal zugeführt wird, welche Signale jedoch in bezug aufeinander invers sind.

V Multivibratorschaltungsanordnung nach Anipruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzstufe aus einem differentiell geschalteten Transistorpaar besteht, wobei den Steuerelektro den dieser Transistoren das Steuersignal zugeführt «viril