DE2257260A1

DE2257260A1 - Signalgenerator regelbarer frequenz

Info

Publication number: DE2257260A1
Application number: DE19722257260
Authority: DE
Inventors: Charles Hout
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1972-11-22
Publication date: 1973-05-30
Also published as: GB1413154A; FR2161502A5; BE791292A; NL7216041A; IT971219B; CH565482A5

Description

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8 MÜNCHEN 22, ROBEF.T-KOCH-STR. 1 TELEFON 225110

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12, rue de la Baume, PARIS (8), Frankreich

SIGNALGEREHATqR' REGELBARER IEJBQUENZ

Die Erfindung "betrifft einen Signalgenerator regelbarer Frequenz, der zur Verwendung vor allem im Weitverkehr und insbesondere in Fernschreib- oder Fernsprechselbstvermittlungsanlagen geeignet ist.

Viele bekannte Signalgeneratoren wie astabile Multivibratoren liefern Signale einer bestimmten Frequenz, die von. den Werten der Bauteile abhängt.

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Signalen deren Frequenz regelbar ist.

Der erf rrKhingsgemässe Signalgenerator regelbarer Frequenz ist dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer bistabilen Schaltung besteht, die regelbaren, spannungsspeichernden Einrichtungen und Schwellenwertsteuerschaltungen zugeordnet ist, wobei durch kombinierte Wirkung beider Einrichtungen abwechselnd die bistabile Schaltung in den 'einen Zustand und dann in den anderen Zustand gebracht wird, so dass der Signalgeber periodische Signale erzeugt, deren Frequenz in

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einem weiten Bereich regelbar ist.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Vorrichtung aus einer bistabilen Kippstufe und zwei zugeordneten Unijunctionstransistoren, die abwechselnd die Kippstufe in den einen und dann in den anderen Zustand bringen.

Vorteilhafterweise besitzt die Vorrichtung zwei symmetrische Ausgange, deren Verhalten von den Ausgängen der bistabilen Kippstufe abhängt, die in der Vorrichtung eingebaut ist.

Es ist weiter günstig, wenn die Unijunctionstransistoren mit der bistabilen Kippstufe Über symmetrische Schaltungen verbunden sind, und jeder Unijunctionstransistor jeweils durch einen der der Kippstufe zugeh'drenden Transistoren gespeist wird.

Vorteilhafterweise ist die Basis 1 jedes Unijunctionstransistors mit der Basis eines der beiden die bistabile Kippstufe bildenden Transistoren verbunden, und die Emitter bzw. die Basisschaltungen 2 der Unijunctionstransistoren haben jeweils eine gemeinsame Verbindung zum Kollektor eines der die Kippstufe bildenden Transistors.

In einer bevorzugten AusfUhrungsform besteht die Emitterschaltung jedes Unijunctionstransistors aus einer Schaltung mit einer regelbaren Zeitkonstante, so dass jeweils die Freigabe der Unijunctionstransistoren mit einer Zeitverzögerung eintritt, solange die Spitzenspannung der Unijunctions-

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transistoren nicht erreicht ist, wobei durch den abwechselnden Leitfähigkeitszustand der Transistoren die Zustandsänderung der bistabilen Kippstufe bei einer Frequenz erfolgt, die von dem Einstellwert der die Zeitkonstante definierenden Bauteile abhängt. - " . ..

Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung werden Signalimpulse erzeugt, deren Anstiegs- und'Abfallzeit getrennt regelbar sind. Das Verhältnis zwischen Anstiegszeit und Abfallzeit und dementsprechend die Signaldauer sind somit unmittelbar vom Signalgenerator aus einstellbar.

Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die Eichung bereits des ersten Impulses auf dessen Nominalwert möglich, während die von den herkömmlichen Generatoren abgegebenen ersten Impulse einen unter dem Kennwert liegenden Wert aufweisen.

Ein anderer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die Frequenz der Impulsfolge in einem weiten Bereich regelbar ist.

Ein weiterer Vorteil besteht in der Verwendung von Leitern mit niedrigerer Kapazität als in herkömmlichen Einrichtungen.

Im übrigen ist die erfindungsgemässe Vorrichtung gegenüber Störimpulsen weniger anfällig als ein herkömmlicher astabiler Multivibrator.

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Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung enthält die Beschreibung eines AusfUhrungsbeispiels an Hand der Zeichnung.

Fig. 1 und 2 zeigen die Schaltung eines von einer veränderlichen Spannungsquelle gespeisten Unijunctionstransistors und die statische Kennlinie des Emitters dieses Transistors, die in dieser Schaltung erzielt wird;

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsart der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 4A und 4B veranschaulichen die Emitterspannungen der Unijunctionstransistoren sowie die Zustände der Transistoren und die am Ausgang erzielten Signale, wenn die Zeitkonstanten gleiche Werte haben.

Fig. 5A und 5B veranschaulichen die Spannungen, die Zustände und Signale, wenn die Zeitkonstanten unterschiedliche Werte haben.

In Fig. 1 liegt die Basis B1 eines Unijunctionstransistors UJ über einen Widerstand R1 an dem negativen Pol einer veränderlichen Stromversorgung SV. Die Basis B2 ist über einen Widerstand R2 mit einem loositiven Potential beaufschlagt. Der Emitter E liegt an dem positiven Pol der Stromversorgung. Als Emitterspannung UE wird die zwischen dem Emitter und der Basis B1 des TJnijunctionstransistors liegende Spannung bezeichnet.

Fig. 2 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem

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Emitterstrom IE und der Emitterspannung UE₀ Wenn danach die Spannung von einem schwachen positiven Wert ausgehend zunimmt, bleibt die Emitterstromstärke praktisch Null bis zu dem Augenblick, in dem die Emitterspannung einen Spitzenwert erreicht (Spitzenwert PP der Kurve G); der Emitterstrom erreicht dann nur einen sehr niedrigen Wert IP (in der Figur ist der. Abschnitt A-IP stark vergr'össert). Wenn die Spitzenspannung erreicht ist, tritt eine negative Widerstandswirkung ein und die Emitterstromstärke gelangt auf einen hohen Wert.

Dieser Zustand bleibt bestehen, solange die Emitterstromstärke mindestens einen Wert IV, d.h. den sogenannten Schwellenstromwert aufweist» Wenn der Emitterstrom auf einen Wert unter dem Schwellenwert verringert wird, gelangt der Kennpunkt der Smitterkurve an den astabilen Bereich mit negativem Widerstand heran und beschreibt erneut die Kurve, jedoch in entgegengesetzter Richtung, und die Emitterstromstärke nimmt schliesslich einen vernachlässigbaren Wert an wie zum Beginn des Vorgangs.

Das elektrische Schaltbild in Fig. 3 zeigt beispielsweise eine erfindungsgemässe Vorrichtung unter Verwendung der oben beschriebenen Unijunctionstransistoren. Die· gestrichelt eingezeichnete Anordnung bildet eine bekannte bistabile Kippstufe mit zwei Transistoren T₁ und T₂ und ist mit zwei Schaltungen,, die je einen Unijunctionstransistor UJ₁ bzw. UJp aufweisen, verbunden.

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Bei den Transistoren T₁ und T_? der bistabilen Kippstufe handelt es sich um solche des Typs NPN, deren Emitter über eine geraeinsame Klemme an der negativen Polarität der Spannungsquelle liegen. Die Basis des Transistors T₁ liegt an einem drei Widerständen RB1, RR1 und RL1 gemeinsamen Punkt P, wobei das entgegengesetze Ende des Widerstands RB1 an negativer Polarität liegt.

Das entgegengesetzte Ende des Widerstands RR1 liegt an einem dem Kollektor des Transistors T₂ und einem Widerstand RC2 gemeinsamen Tunkt S, wobei das andere Ende des Widerstands PlC2 an positiver Polarität liegt. Die Basis des Transistors 2 liegt an einem funkt Q, der den Widerständen RB2, RR2 und RL2 gemeinsam ist, und das entgegengesetzte Ende des Widerstands RB2 liegt an negativer Polarität. Das entgegengesetzte Ende des Widerstands RR2 liegt an einem Punkt R, der dem Kollektor des Transistors T₁ und einem 7iderstand RC1 gemeinsam ist, wobei das andere Ende des Widerstands RC1 an positiver Polarität liegt. Die Basis 1 des Unijimctionstransistors UJ1 ist andererseits mit einem Widerstand R11 verbunden, dessen anderes Ende an negativer Polarität liegt und ferner ist sie mit dem Widerstand RL1 verbunden, dessen entgegengesetztes Ende mit dem Punkt P der bistabilen Kippstufe verbunden ist.

Die Basis 2 des Unijunctionstransistors UJ1 liegt an einem Widerstand R12, dessen anderes Ende mit dem Punkt R der bistabilen Kippstufe verbunden ist. Der Emitter El des Unijunctiönstransistors UJ1 liegt andererseits fm einem

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Kondensator C1, dessen anderer Anschluss" an negativer Polarität liegt und ferner an einem veränderlichen Widerstand BE1, dessen anderes Ende mit dem Punkt E der "bistabilen Kippstufe verbunden ist. Der Punkt E dieser Kippstufe ist ebenfalls mit dem Ausgang S. verbunden.

Die Basis 1 des TJnijunctionstransistors UJ2 ist einerseits mit dem Widerstand E21 verbunden, dessen anderes Ende an negativer Polarität liegt, und andererseits mit dem Widerstand EL2, dessen entgegengesetztes Ende am Punkt Q der bistabilen Kippstufe liegt. Die Basis 2 des Unijunctionstransistors UJ2 liegt an einem Widerstand R22, dessen anderes Ende mit dem Ausgang S der Vorrichtung verbunden ist. Der . Emitter E2 des Unijunctionstransistors UJ2 liegt einerseits an einem Kondensator 0 , dessen anderer Anschluss an negativer Polarität liegt und andererseits an einem veränderlichen Widerstand EE2, dessen anderes Ende mit dem Ausgang S2 verbunden ist. Der Punkt S der bistabilen Kippstufe liegt gleichfalls am Ausgang Sp.

Die Betriebsweise dieser Vorrichtung ist folgendes Bei ihrer Inbetriebnahme wird-die bistabile Kippstufe in einen stabilen Zustand gebracht und der Transistor T₁ gelangt beispielsweise in den Sperrzustand, wobei sich der Transistor T_ im Sättigungszustand befindet. Bei diesem Kippstufentyp befinden sich die Transistoren stets in einem komplementären Zustand, und durch Sättigung bzw„ Sperrung des einen wird die. Sperrung bzw. die Sättigung des anderen Transistors bewirkt,

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Wenn eich der Transistor T₂ im Sättigungszustand befindet, liegt der Ausgang S₂ am negativen Emitterpotential des Transistors, so dass der Kondensator C₂ sich nicht aufladen kann. Der Transistor T- ist gesperrt, und eine positive Spannung wird über den Widerstand RC1 auf den Ausgang S₁ gegeben. Dadurch lädt sich der Kondensator C₁ über den Widerstand RE1 auf. Während der Ladezeit des Kondensators C. liegt eine zunehmende positive Spannung am Emitter des Unijunctionstransistors UJ1, und zwar nimmt die Spannung schneller oder langsamer zu, d.h. je nach der Zeitkonstanten der Bauteile RE1 und C1.

Sobald die Emittersprjinung die Spitzenspnimung UP nach Fig. 2 erreicht hat, wird der Basis-1-Emitter-Innenwiderstand klein und der Kondensator C. entlädt sich über einerseits den Widerstand R11 und andererseits über die Widerstände RL1, RB1 und RR1. Die am Punkt Γ liegende Spannung nimmt dadurch sogleich einen positiven '.'ert in bezug auf die Spannung des Emitters des Transistors T₁ an und bewirkt die Freigabe dieses Transistors. Dadurch erfolgt die Sperrung des Transistors T₂ und die Kippstufe ändert ihren Betriebszustand.

Der Transistor T₂ ist nun gesperrt, und der Ausgang S₂ gelangt an positives Potential, das durch den Strom bestimmt wird, der durch den Widerstand RC2 fliesst. Der Kondensator Cp lädt sich daher über den Widerstand RE2 auf, dessen eine Klemme am positiven Potential des Ausgangs S„ liegt.

Ebenso wie bei Unijunctionstranistor UJ1,erfolgt durch Ladung des Kondensators C₂ die Anlage einer zunehmenden positi-

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ven Spannung an den Emitter des Unijunctionstransistors UJ2, der freigegeben wird, wenn die Emitterspannung ihren Spitzenwert erreicht. Der Kondensator Cp entlädt sich einerseits über den Basisemitterübergang B1 von UJ2 und den Widerstand RE1, und andererseits Über die Widerstände RL2, RB2 und RR2, wobei der Ausgang S₁ am negativen Emitterpotential des gesättigten Transistors T₁ liegt. Durch die Entladung des Kondensators Tg erfolgt kurzzeitig die Anlage des Punkts Q an positives Potential im Vergleich zum Emitterpotentid des Transistors Tg. Dadurch wird der Transistor leitend und der Transistor T- sperrt. Die bistabile Kippstufe hat somit erneut ihren Zustand gewechselt und befindet sich wie zuvor im Ausgangszustand. Die dem Unijunctionstransistor UJ1 zugeordnete Zeitkonstantenschaltung wirkt erneut als Verzögerungsschaltung, und der Vorgang wiederholt sich wie bereits beschrieben.

Aufgrund der Zuordnung der beiden Unijunctioiistransistoren zu der bistabilen Kippstufe erfolgt daher periodisch der Zustandswechsel der Kippstufe, und die erfindungsgemässe Vorrichtung in Form eines Signalgenerators mit zwei Ausgängen liefert daher gegenphasige Signale,

Durch Änderung der Widerstände REt und RE2 kann beliebig die Zeitdauer der beiden Spannungszustände der am Ausgang abgegebenen Signale verändert werden.

Wenn die Widerstände ETi 1 und RE2 den gleichen Wert aufweisen und die Kapazitäten der Kondensatoren C₁ und Cp ide tisch sind und die Kennwerte der Unijunctionstransistoren UJ1

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und UJ2 die gleichen sind, dann sind auf die Halbperioden der Signale an den Ausgängen S₁, Sp gleich lang wie dies aus Fig. 4A und Fig. 4B hervorgeht; die Spitzenspannung UP1 und UP2 der Unijunctionstransistoren UJ1 und UJ2 wird in der gleichen Zeit (ti = t2), während der Ladung der Kondensatoren C₁ und C₂ erreicht.

Die stark ausgezeichneten Teile der Diagrammzeilen T₁ und Tp stellen den Sperrzustpnd und die gestrichelten Teile den Sättigungszustand der Transistoren T₁ bzw. Tp dar.

Wenn die Widerstände H3Ü1 und R£2 gemeinsam um einen gleichen Wert erhöht bzw. verringert werden, wird dadurch entsprechend die Ladezeit der Kondensatoren C₁ und C₂ um eine gleiche Zeitdauer erhöht bzw. verringert.

Die Periode der von den beiden Ausgängen abgegebenen Signale wird somit synchron erhöht bzw. verringert, wobei die auf ο inrjide rf olgenden Halboerioden jeweils die gleiche Dauer haben.

Wenn die veränderlichen Widerstände HE1 und RE2 in einem unterschiedlichen Verhältnis geändert werden, d.h. wenn die Widerstände beispielsweise um ungleich⁰ Beträge abgesenkt werden, nimmt die Ladezeit der Kondensatoren ab, und die Ausgänge S₁ und S₂ liefern Signale, deren Periode kürzer als zuvor ist, wobei ihre aufeinanderfolgenden Halbperioden wie in Fig. 5A und 5B gezeigt, verschiedene Werte aufweisen.

Ganz allgemein wird durch einer Erhöhung bzw. einer 309822/1076 ·/'

Verringerung des Werts der regelbaren Widerstände EE1 oder RE2 eine längere bzw. kürzere Ladezeit des Kondensators C. bzw.. Cp und infolgedessen eine Verlängerung bzw. eine Verkürzung der positiven Signale am Ausgang S.. und der negativen Signale am Ausgang Sp bewirkt.

Somit können mit der erf indungsgemässen Vorrichtung an deren Ausgängen gegenphasige Signale erzeugt werden, deren Frequenz geändert werden kann und deren Verhältnis zwischen dem positiven und dem negativen Teil der Signalperiode einstellbar ist. .

Die Ausgänge der Vorrichtung können beispielsweise mit Transistor-Verstärkern verbunden werden, die entsprechend ihrem Aufbau während der positiven bzw. während der negativen Phase der Ausgangssignale leitend gesteuert werden.

-Patentansprüche-

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Signalgenerator regelbarer Frequenz, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer bistabilen Schaltung besteht, die regelbaren, spannungsspeichernden Einrichtungen und Schwellenwertsteuerschaltungen zugeordnet ist, wobei durch kombinierte Wirkung beider Einrichtungen abwechselnd die bistabile Schaltung in den einen Zustand und dann in den anderen Zustand gebracht wird, so dass der Signalgeber periodische Signale erzeugt, deren Frequenz in einem weiten Bereich regelbar ist.
2. Signalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen mit einer Schaltung mit regelbarer Zeitkonstanten und einem Unijunctionstransistor bestückt sind.
3. Signalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bistabile Schaltung aus einer mit zwei Transistoren bestückten Kippstufe besteht und dass die Einrichtungen eine Schaltung mit regelbarer Zeitkonstanten und einen Unijunctionstransistor für jeden der beiden Transistoren der bistabilen Kippstufe aufweisen, wobei jeder Transistor (T., Tp) der "bistabilen Kippstufe nit einen Unijunctionstransistor (UJl, UJ2) und einer entsprechenden Schaltung (RE1-C2, RE2-C2) mit Zeitkonstanten derart verbunden ist, dass eine symmetrische Vorrichtung gebildet wird.

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4. Signalgenerator nach Anspruch 3, dadurch . gekennzeichnet, dass die Basis jedes Transistors der bistabilen Schaltung mit einer der Basisschaltungen (Bh) des zugeordneten Unijunctionstransistors und der Kollektor jedes Transistors der bistabilen Schaltung mit dem Widerstand der Zeitkonstanten-Schaltung und mit der anderen Basis (B₂) des Unijunctionstransistors verbunden ist, dessen Emitter an einem Punkt (E-, E₂) liegt, der dem Widerstand und dem Kondensator der Zeitkonstanten-Schaltung gemeinsam ist, so dass, wenn durch den Sperrzustand des Transistors der bistabilen Schaltung die Ladung des Kondensators bewirkt wird, der zugeordnete Unijunctionstransistor betätigt wird, wenn die Ladespannung des Kondensators den Spitzenspannungswert des Unijunctionstransistors erreicht,. wodurch die Zustandsänderung der bistabilen Schaltung erfolgt.
5. Signalgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitterschaltung jedes Unijunctionstransistors eine Schaltung mit einstellbarer Zeitkonstanten aufweist und an einem der bistabilen Schaltung und der Vorrichtung gemeinsamen Ausgang liegt, so dass jeweils vor der Entsperrung der Transistoren eine Zeitverzögerung bewirkt wird, solange deren Spitzenspannung nicht erreicht ist, wobei durch den abwechselnden Leitfähigkeitszustand der Unijunctionstransistoren die Zustandsänderung der bistabilen Schaltung bei einer bestimmten Frequenz durch aufgrund der Werte der Bauteile der Schaltung mit regelbarer Zeitkonstanten erfolgt.

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