DE2312370A1

DE2312370A1 - Kippschwingoszillator

Info

Publication number: DE2312370A1
Application number: DE2312370A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Suzuki
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1972-03-17
Filing date: 1973-03-13
Publication date: 1973-09-20
Also published as: US3887884A; JPS48108546U

Description

Minolta Camera Kabushiki Kaisha

Toyota Building 18, 4-ehome Shiomachidori, Minami-ku, Osaka (Japan)

Kippschwingoszillator

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kippschwingoszillator, der einen Thyristor mit einer N-förmigen Anodenspannung-Strom-Charakteristik und einen Zeitstromkreis enthält, der aus einem veränderlichen Widerstand und einem Kondensator besteht zum Anlegen der aufgeladenen Spannung an die Anode des Thyristors. Als ein solcher Thyristor kann beispielsweise ein programmierbarer Unijunction-Transistor verwendet werden, der im folgenden als PUT (»"programmable unijunction transistor") bezeichnet wird.

Ein bekannter Kippschwingoszillator, bei dem ein Thyristor mit N-förmiger Kennlinie, z.B. ein PUT, verwendet wird, ist im allgemeinen so aufgebaut, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Ein veränderlicher Widerstand VR und ein Kondensator C bilden einen Stromkreis mit einer Zeitkonstanten, um die im Kondensator C aufgeladene Spannung an die Anode des PUT anzulegen. B 1, H 2 und R 3 bezeichnen Widerstände, und Vo bezeichnet eine Grleichstromspannungsquelle. Die Schwingungszahl (Frequenz) kann verändert werden, indem der Widerstandwert des veränderlichen Widerstandes VR verändert wird.

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ORIGINAL

Die Funktionsweise des Kippschwingoszillator nach Fig. 1 ist folgende:

Der Kondensator C wird über den veränderlichen Widerstand VE aufgeladen. Wenn die Spannung der Anode a die des Tors (Gate) g um einen bestimmten Wert (im allgemeinen 0,6 Volt) übersteigt, schaltet der PUT durch, wodurch die elektrische Ladung des Kondensator C über den Widerstand R3 entladen wird. Als Folge der Entladung fällt die Spannung an der Anode a ab und der PUT sperrt, wenn.seine Anodenspannung um einen bestimmten Wert geringer wird als die Spannung des Tors g. Demzufolge beginnt der Kondensator .C sich wieder aufzuladen. Durch Wiederholung des oben beschriebenen Vorgangs wird in diesem Stromkreis eine Kippschwingung erzeugt. Der Schwingungsausgang kann beispielsweise am Widerstand R3 abgenommen werden. Die Frequenz der Kippschwingung wird hauptsächlich bestimmt durch die Zeitkonstante des Zeitstromkreises, der aus dem Kondensator C und dem veränderlichen Widerstand VH besteht, und demgemäß kann die Schwingungszahl verändert werden, indem der Widerstandswert des veränderlichen Widerstandes VR verändert wird. Übermäßig hohe und niedrige Widerstandswerte des veränderlichen Widerstandes VR jedoch verursachen ein Aufhören der Schwingung. So kann das Verhältnis zwischen der höchsten und der niedrigsten Frequenz eines Frequenzvariationsbereiches nur unter 100 sein.

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Gemäß der Tevinin-Theorie kann der Stromkreis nach Fig. 1 durch eine in Fig. 2 dargestellte äquivalente Schaltung wiedergegeben werden, wobei die Spannung Vs einer Spannungsquelle Vs in Fig. 2 und der Widerstandswert Rg eines Tor-(Steuerelektroden-) Widerstan-

des'in Fig. 2 folgende Gleichungen erfüllen: Vs - —SS . Vo (1)

E1 + R2

_Eg

R1 + R2

R2 (2);

dabei sind R1 und R2 die Widerstandswerte der Widerstände R1 und R2 in Fig.1, und Vo ist die Spannung der Gleichstromspannungsquelle Vo in Fig.1.

Anodenstrom Ia und Anoden-Kathoden-Spannung Va des PUT haben eine N-förmige Kennlinie, die in Fig. 3 dargestellt ist; auf der Abszisse ist der Anodenstrom Ia und auf der Ordinate die Anoden-Kathodenspannung Va aufgetragen, und eine schräg verlaufende gerade Linie d-e gibt eine Belastungskurve des veränderlichen Widerstands VR wieder. Der Stromkreis dieses Kippsehwingoszillators schwingt, wenn die Belastungskurve d-e die N-förmige Kennlinie in ihrem negativen Widerstandsteil m-n schneidet. Um die Schwingung zu erzeugen, muß sich

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der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands VR infolgedessen in einem bestimmten- begrenzten Bereich bewegen. Auf Grund dieser Begrenzung wird das oben erwähnte Verhältnis unter 100 bestimmt.

Um das erwähnte Verhältnis zu vergrößern, ist es deshalb notwendig, den negativen Widerstandsteil m-n so lang wie möglich auszudehnen.

Eine Verbesserung durch Einschalten einer Diode zwischen das Tor g und den Punkt konstanter Spannung des Spannungsteilers (E1 und E2) in Fig. 1 wurde bereits vorgeschlagen in Fig. 9 eines Artikels mit dem Titel"The D 13 T-A Programmable Unijunction Transistor" von W. R. Spofford Jr., Application Engineering - Syracuse, New York, erscMenen in "Application Note", veröffentlicht durch das Semiconductor Products Department der General Electric Company, USA. Diese Verbesserung bewirkt jedoch lediglich/ daß das linke Ende m des negativen Widerstandsteils nach links verschoben wird. Folglich kann dadurch keine hervorragende Ausdehnung des Teils m-n erreicht werden.

Eine Verschiebung des rechten Endes η des negativen Widerstandsteils kann durch eine Herabsetzung des Widerstandswertes R1 in Fig. 1, d.h. des Widerstandswertes zwischen der Anode und dem positiven Pol der Spannungsquelle erreicht werden, wodurch der Widerstands-

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wert des Torwiderstandes Rg in Fig. 2 vermindert wird. Eine Verminderung des Widerstandswertes B1 erfordert jedoch auch eine Verminderung des Widerstandswertes R2 und verursacht ein Ansteigen des durch diese Widerstände R1, R2 fließenden Stromes so daß Verluststrom, auch während der PUT unterbrochen ist, fließt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Kippschwingoszillator zu schaffen, der einen Thyristor mit N-förmiger Kennlinie beinhaltet und bei dem das Verhältnis zwischen der höchsten und der niedrigsten Schwingungszahl weitaus größer ist als bei herkömmlichen Thyristoroszillatoren, während fast kein Verluststrom fließt, wenn der PUT unterbrochen ist,

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Tor des Thyristors mit dem Emitter eines zweipoligen Transi stors verbunden ist, dessen Kollektor über einen Widerstand mit der Spannungsquelle verbunden ist, dessen Widerstandswert weit niedriger ist als der der anderen , den Emitter bzw. die Basis mit der Spannungsquelle verbindenden Widerstände.

Der Thyristor ist vorzugsweise ein programmierbarer Unijunction-Transistor (PUT).

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Kipp-

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schwingoszillator einen PUT, einen zwischen der Anode und der Kathode.des PUT angeschlossenen Kondensator, und einen veränderlichen Widerstand, dessen einer Anschluß mit dieser Anode verbunden ist, wobei der veränderliche Widerstand und der Kondensator in Reihe über beide Pole einer Gleichstromspannungsquelle verbunden sind zur Bildung eines Zeitstromkreises; das Tor des PIT ist mit dem Emitter eines zweipoligen Transistors verbunden, dessen Kollektor über einen ersten Widerstand an den einen Pol der Spannungsquelle, dessen Emitter über einen zweiten Widerstand mit einem viel größeren Widerstandswert als der erste Widerstand an äen anderen Pol der Spannungsquelle und dessen Basis an den Teilungspunkt eines Spannungsteilers angeschlossen ist, der aus in Reihe an die Gleichetromspannungsquelle angeschlossenen Widerständen besteht. .

Der den Kollektor des zweipoligen Transistors mit der Spannungsquelle verbindende Widerstand hat einen-Widerstandswert von einigen Kiloohm, während die den EMitter und die Basis mit der Spannungsquelle verbindenden Widerstände Widerstandswerte von einigen Megaohm haben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der anhängenden Zeichnung näher beschrieben.

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Pig. 1 ist das Schaltbild des herkömmlichen Kippschwingoszillators, der den PUT enthält.

Fig. 2 ist ein äquivalentes Schaltbild des Schaltbildes nach Fig. 1.

Fig. 3 ist die graphische' Darstellung der Kennlinie des PUT und der Belastungskurve.

Fig.4 ist ein Schaltbild eines Kippschwingoszillators gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Erfindung:

Aufbau: Gemäß Fig. 4 ist ein veränderlicher Widerstand VE zwischen dem positiven Pol einer Gleichstromspannungsquelle Vo und der Anode a eines Thyristors angeschlossen, der eine N-förmige Kennlinie hat, z.B. eines PUT, während ein Kondensator C zwischen der Anode a und dem negativen Pol der Spannungsquelle Vo angeschlossen ist. Die Kathode des PUT ist über einen Kathodenwiderstanef S3 mit dem negativen Pol der Spannungsquelle Vo verbunden. Das Tor g des PUT ist mit dem Emitter eines zweipoligen Tran sistors T verbunden ( der im folgenden einfach als Transistor T bezeichnet wird). Der Kollektor des Transistors T ist über einen Widerstand R5 von einigen Kiloohm mit dem positiven Pol der Spannungsquelle Vo verbunden, und

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der Emitter ist über einen Widerstand E4 von einigen Megaohm an den negativen Pol der Spannungsquelle Vo angeschlossen. Die Basis des Transistors T ist einerseits über einen Widerstand R 11 von einigen Megaohm mit dem positiven Pol und andererseits über einen Widerstand E 12 von einigen Megaohm auch mit dem nega-.tiven Pol der Spannungsquelle Vo verbunden.

Funktionsweise ι Während der Kondensator C aufgeladen wird, ist das Potential an der Anode a des PUT niedriger als das des Tors g, und deshalb ist der PUT nichtleitend. Weil der PUT nichtleitend ist, ist das Emitterpotential des Transistors T hoch und der Transistor T ist unterbrochen.

Wenn das Anodenpotential des Put ansteigt und das Potential des Tors g um eine bestimmte Spannung (gewöhnlich 0,6 Volt) übersteigt, dann wird der PUT leitend, und deshalb fällt das Potential des Emitters des Tran sistors T ab, wodurch der Transistor T durchgeschaltet wird. Da der Transistor T sich im durchgeschalteten Zustand befindet, ist das Tor, g nun über den Widerstand E5 von nur einigen Kiloohm mit dem positiven Pol der Spannungsquelle Vo verbunden. So ist die Bedingung für die Bewegung des rechten Endes η der Kurve in Fig, 3 nach rechts, das heißt die Bedingung, daß der Widerstandswert zwischen der Anode a und dem positiven Pol der Span-

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nungsquelle Vo klein ist oder daß der Widerstand Rg in Fig. 2 klein ist, durch die Maßnahme, den Transistor T vorzusehen, erreicht. Da die Widerstände E 11, R 12 und R4 von sehr hohen Widerstandswerten sind, sind die Ströme, die durch diese Widerstände fließen, während sich der PUT und der Transistor T in nichtleitendem Zustand befinden, sehr klein.

Gemäß durchgeführten Versuchen erreicht das Verhältnis zwischen der höchsten und der niedrigsten Schwingzahl so hohe Werte wie von 150 bis 200. Da es außerdem im wesentlichen keinen Verluststrom gibt, wenn der PUT unterbrochen ist, ist der Oszillator gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet für die Anwendung in Geräten wie Kameras, die durch eine kleine Trockenzelle betrieben werden.

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Claims

Patentansprüche

Kippschwingoszillator, der einen Thyristor mit einer N-förmigen Anodenspannung-Strom-Kennlinie und einen ZeitStromkreis enthält, der aus einem veränderlichen Widerstand und einem Kondensator besteht zum Anlegen der aufgeladenen Spannung an die Anode des Thyristors,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Tor (g) des Thyristors mit dem Emitter eines zweipoligen Transistors (T) verbunden ist, dessen Kollektor über einen Widerstand (R-5) mit der Spannungsquelle (Yo) verbunden ist, dessen Widerstandswert weit niedriger ist als der der anderen den Emitter bzw. die Basis mit der Spannungsquelle (Vo) verbindenden Widerstände (E11, R12, R4).
2. Kippschwingoszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Thyristor ein programmierbarer Unijunction-Transistor (PUT) ist. .
3. Kippschwingoszillator, der einen PUT, einen zwischen der Anode und der Kathode des PUT angeschlossenen Kondensator und einen veränderlichen Widerstand, dessen einer Anschluß mit dieser Anode verbunden ist, enthält, wobei der veränderliche Widerstand und der Kondensator

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in Beihe an beiden Polen einer Gleichstromspannungsquelle angeschlossen sind zur Bildung eines Zeitstromkreises,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Tor (g) des programmierbaren Unijunction-Transistors (PUT) mit dem Emitter eines zweipoligen Transistors (T) verbunden ist, dessen Kollektor über einen ersten Widerstand (R5) an den einen Pol der Spannungsquelle ("Vo), dessen Emitter über einen zweiten Widerstand (E4) mit einem viel größeren Widerstandswert als der erste Widerstand (R5) an den anderen Pol der Spannungsquelle (Vo) und dessen Basis an den Teilungspunkt eines Spannungsteilers angeschlossen ist, der aus in Beihe an die Gleichstromspannungsquelle (Vo) angeschlossenen Widerständen (R11, R12) besteht.
4. Kippschwingoszillator nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der den Kollektor des zweipoligen Transistors (T) mit der Spannungsquelle (Vo) verbindende Widerstand (R5) - einen Widerstandswert von einigen Kiloohm hat, während die den Emitter und die Basis mit der Spannungsquelle (Vo) verbindenden Widerstände (R4, R11, R12) Widerstandswerte von einigen Megaohm haben. -

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Le e rse ι te