DE2257260A1 - Signalgenerator regelbarer frequenz - Google Patents
Signalgenerator regelbarer frequenzInfo
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Description
J 6542 .· 22. W.
-I^G. f;i;.^ ^-iv.-uv · ο;.-..- ::■:■-. ghk
8 MÜNCHEN 22, ROBEF.T-KOCH-STR. 1
TELEFON 225110
COMPAGNIE IKDUSTRIEiBü DAS TELECOMMUNICATIONS
CIT-AICATEL
12, rue de la Baume, PARIS (8), Frankreich
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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
309822/1076 .
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
309822/1076 #/#
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.
309822/1076 ·/·
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-
309822/1076 ·/.
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 (5)
- PATENTANSPRÜCHESignalgenerator 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.309822/1076
- 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.309822/1076Leerseite
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