DE2363959B2

DE2363959B2 - Multivibrator

Info

Publication number: DE2363959B2
Application number: DE19732363959
Authority: DE
Inventors: Yoshio; Hongu Masayuki; Komae Tokio Ishigaki (Japan)
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1972-12-22
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1976-04-22
Also published as: FR2211807B1; US3855551A; JPS5224370B2; DE2363959C3; BR7310105D0; FR2211807A1; GB1455700A; IT1001316B; AU6378673A; JPS4985946A; DE2363959A1; NL7317404A; CA980432A

Description

Transistors (101, 102) über eine Zeitkonstantenschaltiing (124) und einen Gleichstromverstärker (125) mit der Basis des fünften und sechsten Transistors (114,115) verbunden ist.

3. Multivibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromverstärker (125) ein Differentialverstärker ist.

35

Die Erfindung betrifft einen Multivibrator mit einem erstem und einem zweiten Transistor, deren Emitter über einen Kondensator miteinander verbunden sind und deren das Ausgangssignal liefernde Basis mit dem Kollektor des jeweils anderen Transistors über einen dritten bzw. vierten Transistor in Verbindung steht, ferner mit einem fünften und einem sechsten Transistor, deren Kollektor an den Emitter des ersten und izweiten Transistors angeschlossen ist und
Emitter zusammengeschaltet sind.

Bei einem derartigen Multivibrator hängt die Frequenz, mit der der erste und zweite Transistor abwechselnd leitend werden, von der Größe des Steuersignals ab, das dem fünften und sechsten Transistor abgeführt wird. Ein derartiger Multivibrator läßt sich daher als Frequenzmodulator verwenden.

Emitter an eine gemeinsame Konslantstromquelle und mit ihrer Basis an mit der Basis des ersten und zweiten Transistors verbundene Schaltungselemente angeschlossen sind.

Bei einer derartigen Schaltung wird das Tastverhältnis von 1/2 ohne Verwendung justierbarer Widerstände erreicht, ferner allein durch Benutzung von Schaltungselementen, die sich als Bestandteile einer integrierten Schaltung eignen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Multivibrators ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Einige Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 die Schaltung eines bekannten Multivibrators,

F i g. 2 das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Multivibrators,

F i g. 3 die Schaltung eines ersten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Multivibrators,

F i g. 4 die Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispieles,

F i g. 5 ein Diagramm der an verschiedenen Punkten deren 45 der Schaltung gemäß F i g. 4 auftretenden Spannung (bei unterschiedlichem Tastverhältnis),

F i g. 6 die Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispieles,

F i g. 7 die Schaltung gemäß Fig. 6 mit weiteren Einzelheiten.

An Hand von F i g. 1 sei zunächst ein als Frequenzmodulator verwendeter bekannter Multivibrator beschrieben. In dieser Figur bezeichnet 1 einen Transistor, dessen Basis über eine Kollektor-Basisschaltung

Bei einem Video-Bandrecorder wird beispielsweise einem solchen Multivibrator das Leuchtdichte-Signal

als modulierendes Eingangssignal zugeführt; das nach 55 eines Transistors 3 mit dem Kollektor eines Tran-FTcquenzmodulation gewonnene Signal wird dann auf sistors 2 verbunden ist. In gleicher Weise ist die Basis einem Magnetband aufgezeichnet. des Transistors 2 über eine Kollektor-Basisschaltung

Bezeichnet man die Einschahdauer des ersten Tran- eines Transistors 4 zur Widerstandsanpassung mit dem sistors mit T₁ und die des zweiten Transistors mit T₂, so Kollektor des Transistors 1 verbunden. Die Kollekist das sogenannte Tastverhältnis des Multivibrators 60 toren der Transistoren 1 und 2 sind mit einer positiven definici i als TJ(T₁ + T₁).

Verwendet man nun einen Multivibrator der eingangs genannten Art in der oben erläuterten Weise zur Frequenzmodulation, so kommt es in vielen Fällen Batteriespannungsquelle +Äüber Parallelschaltungen, welche jeweils aus einem Widerstand und einer Diode 5 bestehen, verbunden, während die Emitter der Transistoren 1 und 2 über einen Kondensator 6 mit-

[beispielsweise bei einem Video-Bandrecorder) darauf 65 einander und jeweils mit den Kollektoren der Tran-

sn, daß das vorstehend genannte Tastverhältnis des sistoren 7 und 8 verbunden sind. Die Emitter der

Iragersignals gleich 1/2 ist, da andernfalls störende Transistoren 7 und 8 sind über Widerstände 9 und 10

höhere Harmonische auftreten. und dann über einen variablen Widerstand 11 mit

einer Bezugsspannung verbunden, während die Basen der beiden Transistoren 7 und 8 mit einer GleichspannungsquelleH verbunden sind, um eine Konstantstromquelle zu bilden. In F i g. 1 ist mit 13 eine Ausgangsklemme bezeichnet.

Nimmt man bei diesem in Fig. 1 dargestellten Multivibrator an, daß das Zeitintervall des Ausgangssignals an der Ausgangsklemme 13, welches von dem Emitter des Transistors 3 abgeleitet wird, innerhalb dessfji das Impulssignal ein hohes Niveau e_x hat oder der Transistor 1 leitend und der Transistor 2 gesperrt ist, T₁ ist und daß das Zeitintervall des Impulssignals, innerhalb dessen dieses ein niedriges Niveau e, annimmt oder der Transistor 1 gesperrt und der Transistor 2 leitend ist, T₂ ist, dann gilt für die Zeitinter-VaIIeT₁ und T₂:

τ SJ'

wobei C der Kapazitätswert des Kondensators 6, V die Pegeldifferenz (e_x — e₂) des Ausgangsimpulses, I₁ ein durch den Transistor? fließender Strom und I₂ ein durch den Transistor 8 fließender Strom sind.

Die Ströme I₁ und /₂ werden durch die folgenden Gleichungen bestimmt:

, _ £ - VBH

¹ " " K — ^;

35

wobei Ri der Widerstandswert des Transistors 7 zwischen seinem Emitter und dem Bezugspunkt (Erde), R_t der Widerstandswert des Transistors 8 zwischen seinem Emitter und denn Bezugspunkt (Erde), V_Bbi und Vbbs die Spannungen parallel zu Basis-Emitter und E die an die Basen der Transistoren 7 und 8 gelegte Spannung sind.

Wird die von der Gleichspannungsquelle 12 abgegebene Spannung durch ein Signal moduliert, so ändern sich die Ströme I₁, I₂ und die Zeitintervalle T₁, Τχ, so daß sich eine Frequenzmodulation ergibt. Um hierbei die Bedingung T₁ = T₂ (d. h. Tastverhältnis 1/2) zu befriedigen, muß der variable Widerstand 11 so eingestellt werden, daß A₁ = R₂. Wie eingangs erwähnt, bringt dies jedoch fertigungstechnisch gewisse Schwierigkeiten mit sich.

An Hand der F i g. 2 und 3 sei nun ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Multivibrators erläutert. F i g. 2 zeigt dabei das Grundprinzip der Schaltung gemäß F ä g. 3.

In der Prinzipschaltung gemäß F i g. 2 sind die Emitter der Transistoren 1 und 2, welche einen astabilen bzw. frei schwingenden Multivibrator bilden, über ei&en Schalter 14 mit einer gemeinsamen Konstantstromquelle 15 verbunden. Der Schalter 14 wird durch das; Ausgangsimpulssignal an der Klemme gesteuert, welches von dem Emitter des Transistors 3 abgeleitet wird, so daß der Emitter von einem der Transistoren 1 und 2, der leitend ist, über den Kondensator 6 mit der Konstantstromquelle 15 verbunden ist.

F i g. 3 zeigt eine praktische Ausf ührungsiorm der Erfindung, in der dieselben Bezugszeichen wie in den F i g. 1 und 2 dieselben Elemente bezeichnen.

In der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform wird der dem Schalter 14 in F i g. 2 entsprechende Schalter durch Transistoren 16 und 17 gebildet, und die Konstantstromquelle 15 gemäß F i g. 2 wird durch einen Transistor 21, einen Widerstand 18 und die Gleichspannungsquelle 12 gebildet. Die Basis des Transistors

16 ist mit dem Emitter des Transistors 4 über eine Reihenschaltung von Dioden 19 a und 19 ft mit der in F i g. 2 gezeigten Polarität verbunden und auch über einen Widerstand geerdet, während die Basis des Transistors 17 mit dem Emitter des Transistors 3 über eine Reihenschaltung von Dioden 20a und 206 der in F i g. 2 gezeigten Polarität verbunden und über einen Widerstand geerdet ist. Die Dioden 19a, 196 und 20a, 206 sind dazu vorgesehen, das Gleichstromniveau der Transistoren 16 und 17 jeweils zu verschieben und daher eine Verschlechterung der Schaltcharakteristik des Schalters infolge der Sättigung der Transistoren 16 und

17 zu vermeiden. Es ist augenscheinlich, daß an Stelle der Dioden 19a, 196 und 20a, 206 Widerstände verwendet werden können.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausfiihrungsform tritt das Ausgangssignal hohen Niveaus an dem Emitter des Transistors 3 auf, wenn der Transistor 2 gesperrt ist, wie vorher beschrieben, während das Ausgangssignal hohen Niveaus mit einer Phase entgegengesetzt derjenigen des Signals an dem Emitter des Transistors 3 an dem Emitter des Transistors 4 auftritt, wenn der Transistor 1 gesperrt ist Ist dementsprechend der Transistor 1 leitend, dann wird der Transistor 17 leitend gemacht, mit dem Ergebnis, daß ein Strom / durch den Transistor 1, den Kondensator 6 und den Transistor 17 fließt, wie es in F i g. 3 durch die durchgezogene Linie gezeigt ist, während bei leitendem Transistor 2 der Transistor 16 leitend wird, mit dem Ergebnis, daß der Strom/ durch den Transistor2, den Kondensator 6 und den Transistor 16 fließt, wie es durch die gestrichelte Linie in dieser Figur gezeigt ist.

Wie oben beschrieben, fließt bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung dann, wenn einer der Transistoren 1 und 2 leitend ist, derselbe Strom / durch den Kondensator 6 und lädt diesen auf; die Ströme /, und /, (vergleiche F i g. 1) werden damit gleichgehalten, so daß sich stets ein Tastverhältnis 1/2 ergibt.

Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Emitter des Transistors 101 mit dem Kollektor eines Transistors 114, der Emitter eines Transistors 102 mit dem Kollektor eines Transistors 115 verbunden, und die Emitter der Transistoren 114 und 115 sind an eine Konstantstromquelle angeschlossen, die eine Gleichstromquelle 112, einen Transistor 116 und einen Widerstand 117 enthält. Die Basis des Transistors 114 ist mit dem Emitter eines Transistors 104 über eine Zeitkonstantenschaltung aus einem Widerstand 118 mit einer Kapazität 119 und über eine Reihenschaltung von Dioden 120 a und 1206, deren Polarität in F i g. 3 gezeigt ist und die zum Verschieben des Gleichstromniveaus dienen, verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Diode 1206 und dem Widerstand 118 ist über einen Widerstand geerdet. In gleicher Weise sind eine Zeitkonstantenschaltung aus einem Widerstand 12i und eine Kapazität 122 und eine Reihenschaltung von Dioden 123 a und 1236 mit der in der Figur gezeigten Polarität zwischen die Basis des Transistors 115 und den Emitter eines Transistors 103 geschaltet, und

der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 121 klcinert. Auf diese Weise steigt der durch den Tran-

und der Diode 1236 ist über einen Widerstand ge- sistor 114 fließende Strom um Δ 1 an, während der

erdet. durch den Transistor fließende Strom um Δ 1 abnimmt;

Der Betrieb der in F i g. 4 gezeigten Schaltung wird das Tastverhältnis wird somit auch in diesem Falle

an Hand von F i g. 5 erläutert. Am Emitter des Tran- 5 gleich 1/2 gemacht (T₁ = T₂).

sistors 103 tritt ein Impulssignal S₁ und am Emitter F i g. 7 veranschaulicht die Schaltungseinzelheiten

des Transistors 104 ein in der Phase entgegengesetztes des in F i g. 6 als Block dargestellten Gleichstromver-

Impulssignal S₂ auf. Besteht nun zwischen den Zeit- stärkers 125.

Intervallen T₁ und T₂ des Impulssignals S₁ die Bedin- In der in F i g. 7 gezeigten Ausführungsform ist die

gung T₁ < T₂, so gibt Vb_t das Basispotential des Tran- io Ausgangsklemm; 124a der Zeitkonstantenschaltung

sistors 115 und Kt₁ das Basispotential des Transistors 124 mit der Basis des Transistors 104 und die andere

114 an (es ist somit Vi₁ > Kt₈). Ausgangsklemme 1246 mit der Basis des Transistors

Wird der über die Konstantstromquelle (mit dem 103 verbunden. Da die Basen der Transistoren 103 und Transistor 116) fließende Strom mit 2/ bezeichnet, so 104 dieselbe Phase wie ihre Emitter habsn, wird, falls ist der durch den Transistor 114 fließende Strom um 15 für das Ausgangsimpulssignal am Emitter des Tran- 2 Δ /größer als der durch den Transistor 115 fließende sistors 103 die Bedingung T₁ < T₂ gilt, das Gleichstrom. Über den Transistor 114 fließt der Strom stromJurchschnittspotential an der Ausgangsklemme (I + Δ I) und über den Transistor 115 der Strom 124a der Zeitkonstantenschaltung 124 höher, jedoch (/ — Δ I). Infolgedessen wird der Transistor 101 das Gleichstromdurchschnittspotential an der Klemme früher leitend, was zur Folge hat, daß der ursprünglich ao 1240 niedriger. Das Gleichstromdurchschnittspotenangenommene Zustand T₁ < T₂ in den Zustand T₁ = T₂ tial an der Klemme 124a wird der Basis eines Tranübergeht. Entsprechendes gilt, wenn man als Aus- sistors 126 zugeführt, während das Gleichstrom iurchgangsbedingung T₁ > T₂ annimmt. Hier ergibt sich schnittspotential an der Klemme 1246 der Basis eines Vb₁ < K&₂, wodurch das Leitendwerden des Tran- Transistors 127 zugeführt wird, wobei die Transistoren sistors 102 beschleunigt und damit das erwünschte 25 126 und 127 einen Differentialverstärker bilden. Eine Tastverhältnis 1/2 (T₁ = T₂) erzwungen wird. Niveauverschiebeschaltung aus pnp-Transistoren 128

Die Dioden 105 gemäß F i g. 3 entsprechen den und 129 ist mit dem aus den Transistoren 126 und 127

Dioden 5 der F i g. 1 bis 3. bestehenden Differentialverstärker in Reihe geschaltet.

F i g. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Der Kollektor des Transistors 128 ist über einen Wider-Erfindung, in der die gleichen Bezugszeichen wie in 30 stand 130 geerdet und der Kollektor des Transistors F i g. 3 die gleichen Elemente bezeichnen. 129 über einen Widerstand 131. Die Spannungsabfälle

Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist an den Widerständen 130 und 131 werden den Basen eine Zeitkonstantenschaltung 124 vorgesehen zum De- der Transistoren 114 und 115 jeweils zurückgeführt, modulieren der Gleichstromdurchschnittspotentiale Der Spannungsabfall an dem Widerstand 130 oder der Ausgangsimpulse, welche entgegengesetzte PoIa- 35 das Basispotential Kb₁ des Transistors 114 wächst wie rität besitzen und an den Emittern der Transistoren 103 in F i g. 5 bei S₂ gezeigt, wenn die Glcichstromdurch- und 104 auftreten; ein Gleichstromverstärker 125 ist Schnittspotentiale an den Klemmen 124a und 1246 der zum Feststellen der Differenz zwischen den Gleich- Zeitkonstantenschaltung 124 in der oben beschriebenen Stromdurchschnittspotentialen vorgesehen. Nimmt man Weise variieren, während der Spannungsabfall an dem für das Ausgangsimpulssignal des Emitters des Tran- 40 Widerstand 131 oder das Basispotential K^₂ des Transistors 103 die Bedingung T₁ < T₂ an, so nimmt das sistors 115 mit der in F i g. 5 durch S₁ gezeigten Weise Gleichstromdurchschnittspotential des Ausgangsim- abnimmt. Als Ergebnis davon werden die durch die pulssignals an der Ausgangsklemme 124a der Zeit- Transistoren 114 und 115 fließenden Ströme gesteuert, konstantenschaltung 124 ab, während das Gleich- und das Tastverhältnis des an dem Emitter des Transtromdurchschnittspotential des Ausgangsimpulssi- 45 sistors 103 auftretenden Ausgangsimpulssignals wird gnals an der anderen Ausgangsklemme 1246 ansteigt. zu 1/2 gemacht (T₁ = T₂).

Die Differenz zwischen den Gleichstromdurchschnitts- Wird die Spannungsquelle 12 oder 112 mit dem

Potentialen, die an den Ausgangsklemmen 125a und modulierten Signal beaufschlagt, dann kann ein demo-

1256 des Gleichstromverstärkers 125 erhalten werden, duliertes Signal an der Ausgangsklemme wie dei

wird den Basen der Transistoren 114 und 115 zurück- 50 Emitterelektrode des Transistors 3 oder 103 erhaltet

geführt. Mit anderen Worten wird das Basispotential werden. Demgemäß kann die erfindungsgemäßf

Vbi des Transistors 114 weiter vergrößert und das Schaltung nicht nur als Frequenzmodulator, sonden

Basispotential Kb₂ des Transistors 115 weiter ver- auch als Frequenzdemodulator verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche :

1. Multivil)rator mit einem ersten und einem zweiten Transistor, deren Emitter über einen Kondensator miteinander verbunden sind und deren das Ausgangssignal liefernde Basis mit dem Kollektor des jeweils anderen Transistors über einen dritten bzw. vierten Transistor in Verbindung Schaltungstechnisch läßt sich dieses Tastverhältm von 1/2 — wie an Hand von Fig. 1 noch näher ei läutert wird — durch Verwendung eines für den fünfte und sechsten Transistor gemeinsamen, variable; Widerstandes erreichen. Dieser Widerstand wird si eingestellt, daß die durch den fünften und sechstel Transistor fließenden Ströme gleich sind, was zi einem Tastverhältnis von 1/2 führt. Eine derartig Ausführung mit variablem Widerstand ist jedoch mi

lieht, ferner mit einem fünften und einem sechsten io gewissen Nachteilen behaftet. Die Einjustierung de Transistor, deren Kollektor an den Emitter des variablen Widerstandes erfordert im Hinblick auf di<

unvermeidlichen Herstellungstoleranzen der Wider stände einen beachtlichen Montageaufwand. Eir variabler Widerstand eignet sich ferner nicht zum

ersten und zweiten Transistors angeschlossen ist und deren Emitter zusammengeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte

•nd sechste Transistor (τ. B. 16, 17) mit ihrem 15 Einbau in eine integrierte Schaltung.
Emitter an eine gemeinsame Konstantstromquelle Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

einen Multivibrator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das erwünschte Tastverhältnis von 1/2 mit einem geringen schaltungstechnischen Aufwand

2. Multivibrator nach Anspruch" ], dadurch ge- ao erreicht wird,
kennzeichnet, daß die Basis des ersten und zweiten Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge

löst, daß der fünfte und sechste Transistor mit ihrem

(z. B. 12, 18, 21) und mit ihrer Basis an mit der Basis des ersten und zweiten Transistors (z. B. 1, 2) verbundene Schaltungselemente angeschlossen sind.