DE2363959C3 - Multivibrator - Google Patents
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- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
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- H03K3/28—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
- H03K3/281—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
- H03K3/282—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator astable
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Description
Die Erfindung betrifft einen Multivibrator entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs.
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 zugeführt wird. Ein derartiger Multivibrator läßt sich daher als Frequenzmodulator verwenden.
Bei einem Video-Bandrecorder wird beispielsweise einem solchen Multivibrator das Leuchtdichte-Signal als
modulierendes Eingangssignal zugeführt; das nach Frequenzmodulation gewonnene Signal wird dann auf
einem Magnetband aufgezeichnet
Bezeichnet man die Einschaltdauer des ersten Transistors mit 7Ί und die des zweiten Transistors mit
T2, so ist das sogenannte Tastverhältnis des Multivibrators
definiert als T\IT\ + T2.
Verwendet man nun einen Multivibrator der eingangs genannten Art in der oben erläuterten Weise zur
Frequenzmodulation, so kommt es in vielen Fällen (beispielsweise bei einem Video-Bandrecorder) darauf
an, daß das vorstehend genannte Tastverhältnis des Trägersignals gleich 1/2 ist, da andernfalls störende
höhere Harmonische auftreten.
Schaltungstechnisch läßt sich dieses Tastverhältnis von 1/2 — wie anhand von Fig. 1 bis 5 noch näher
erläutert wird — durch Verwendung eines für den fünften und sechsten Transistor gemeinsamen, variablen
Widerstandes erreichen.
Dieser Widerstand wird so eingestellt, daß die durch
den fünften und sechsten Transistor fließenden Ströme gleich sind, was zu einem Tastverhältnis von 1/2 führt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Multivibrator der eingangs genannten Art so auszubilden,
daß er bei geringem schaltungstechnischen Aufwand und unter Beibehaltung eines Tastverhältnisses
1/2 auch zur Frequenzdemodulation geeignet ist.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
angegebenen Merkmale.
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.
Anhand der F i g. 1 bis 7 werden nun Ausführungsbei spiele bekannter Multivibratoren sowie des erfindungs-
gemäßen Multivibrators erläutert Es zeigen
F i g. 1 bis 4 Schaltbilder bekannter Multivibratoren, F i g. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Multivibrators der F i g. 4 und
ίο F i g. 6 und 7 Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Multivibrators.
Anhand 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-Basis-Schaltung eines Transistors 3 mit dem Kollektor eines Transistors 2
verbunden ist In gtsicher Weise ist die Basis des Transistors 2 über eine Kollektor-Basis-Schaltung eines
Transistors 4 zur Widerstandsanpassung mit dem
Kollektor des Transistors 1 verbunden. Die Kollektoren
der Transistoren 1 und 2 sind mit einer positiven Batteriespannungsquelle + B über Parallelschaltungen,
welche jeweils aus einem Widerstand und einer Diode 5 bestehen, verbunden, während die Emitter der Transi
stören 1 und 2 über einen Kondensator 6 miteinander
und jeweils mit den Kollektoren der Transistoren 7 und 8 verbunden sind. Die Emitter der Transistoren 7 und 8
sind übe:· Widerstände 9 und 10 und dann über einen variablen Widerstand U mit einer Bezugsspannung
verbunden, während die Basen der beiden Transistoren
7 und 8 mit einer Gleichspannungsquelle 12 verbunden
sind, um eine Konstantstromquelle zu bilden. In F i g. 1
ist mit 13 eine Ausgangsklemme bezeichnet.
Multivibrator an, daß das Zeitintervall des Ausgangssignals an der Ausgangsklemme 13, welches von dem
Emitter des Transistors 3 abgeleitet wird, innerhalb dessen das Impulssignal ein hohes Niveau ei hat oder
der Transistor 1 leitend und der Transistor 2 gesperrt ist,
Γι 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 Zeitintervalle Γι und
T2:
T1 =
CV
h
CV
Anhand der F i g. 2 und 3 wird nun eine weitere Ausführungsform eines bekannten Multivibrators erläutert. F i g. 2 zeigt dabei das Grundprinzip der Schaltung
derFig.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 einen Schalter 14 mit einer gemeinsamen Konstantstromquel-
Ie 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 I und 2, der leitend ist, über den Kondensator 6 mit der
Fig.3 zeigt eine praktische Ausführungsform der Schaltung der F i g. 2 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 19a und 196 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 ües Transistors 3 über eine Reihenschaltung
von Dioden 20a und 2OZ? der in Fig.2 gezeigten
Polarität verbunden und über einen Widerstand geerdet ist Die Dioden 19a, 196 und 20a, 206 sind dazu
vorgesehen, das Gleichsiromniveau 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 anstelle der
Dioden 19a, 196 und 20a, 206 Widerstände verwendet werden können.
Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform 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 entgegergesetzt derjenigen des Signals an dem Emitter des Transistors 3 an dem
Emitter des Transistors 4 auftritt, wenn der Transistor 1 gesperrt ist 1st 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 Fig.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 Transistor 2, 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 /i
und I2 (vgl. Fi 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 1 18 mit
einer Kapazität 119 und über eine Reihenschaltung von
Dioden 120a 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 121 und
eine Kapazität 122 und eine Reihenschaltung von Dioden 123a und 123b mit der in der Figur gezeigten
Polarität zwischen die Basis des Transistors 115 und den
Emitter ftines Transistors 103 geschaltet, und der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 121 und
der Diode 1236 ist über einen Widerstand geerdet.
Der Betrieb der in F i g. 4 gezeigten Schaltung wird anhand von F i g. 5 erltutert Am Emitter des Transistors
103 tritt ein Impulssignal Si und am Emitter des Transistors 104 ein in der Phase entgegengesetztes
Impulssignal S2 auf. Besteht nun zwischen den Zeitintervallen
Ti und T2 des Impulssignals Si die Bedingung
T\<Tj, so gibt Vj, 2 das Basispotential des Transistors
115 und Bb ι das Basispotential des Transistors 114 an (es
ist somit Vi, i> Vf, 2).
Wird der über die Konstantstromquelle (mit dem Transistor 116) fließende Strom mit 2/bezeichnet, so ist der durch den Transistor 114 fließende Strom um 2ΔΙ größer als der durch den Transistor 115 fließende Strom. Über den Transistor 114 fließt der Strom (I + Δ I) und über den Transistor 115 der Strom (l—Al). Infolgedessen wird der Transistor 101 früher leitend, was zur Folge hat daß der ursprünglich angenommene Zustand 71 < Tz in den Zustand Tj = T2 übergeht. Entsprechendes gilt, wenn man als Ausgangsbedingung Ti > T2 annimmt. Hier ergibt sich V41 < V*2, wodurch das Leitendwerden des Transistors 102 beschleunigt und damit das erwünschte Tastverhältnis 1/2 (T\ = T2) erzwungen wird.
Wird der über die Konstantstromquelle (mit dem Transistor 116) fließende Strom mit 2/bezeichnet, so ist der durch den Transistor 114 fließende Strom um 2ΔΙ größer als der durch den Transistor 115 fließende Strom. Über den Transistor 114 fließt der Strom (I + Δ I) und über den Transistor 115 der Strom (l—Al). Infolgedessen wird der Transistor 101 früher leitend, was zur Folge hat daß der ursprünglich angenommene Zustand 71 < Tz in den Zustand Tj = T2 übergeht. Entsprechendes gilt, wenn man als Ausgangsbedingung Ti > T2 annimmt. Hier ergibt sich V41 < V*2, wodurch das Leitendwerden des Transistors 102 beschleunigt und damit das erwünschte Tastverhältnis 1/2 (T\ = T2) erzwungen wird.
Die Dioden 105 gemäß Fig.3 entsprechen den
Dioden 5 der F i g. 1 bis 3.
F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, in der die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 3 die
gleichen Elemente bezeichnen.
Bei der in F i g. 6 gezeigten Ausführungsform ist eine Zeitkonstantenschaltung 124 vorgesehen zum Demodulieren
der Gleichstromdurchschnittspotentiale der Aus-
jii gangsimpulse, welche entgegengesetzte Polarität besitzen
und an den Emittern der Transistoren 103 und 104 auftreten; ein Gleichstromverstärker 125 ist zum
Feststellen der Differenz zwischen den Gleichstromdurchschnittspotentialen vorgesehen. Nimmt man für
das Ausgangsimpulssignal des Emitters des Transistors 103 die Bedingung Γι
< T2 an, so nimmt das Gleichstromdurchschnittspotential
des Ausgangsimpulssignals an der Ausgangsklemme 124a der Zeitkonstantenschaltung
124 ab, während das Gleichstromdurchschnittspotential des Ausgangsimpulssignals an der anderen
Ausgangsklemme 1246 ansteigt. Die Differenz zwischen den Gleichstromdurchschnittspotentialen, die an den
Ausgangsklemmen 125a und 1256 des Gleichstromverstärkers 125 erhalten werden, wird den Basen der
Transistoren 114 und 115 zurückgeführt. Mit anderen Worten wird das Basispotential Vi, 1 des Transistors 114
weiter vergrößert und das Basispotential V& 2 des Transistors 115 weiter verkleinert Auf diese Weise
steigt der durch den Transistor 114 fließende Strom um Al an, während der durch den Transistor fließende
Strom um Al abnimmt; das Tastverhältnis wird somit auch in diesem Fall gleich 1/2 gemacht (T1 - T2).
F i g. 7 veranschaulicht die Schaltungseinzelheiten des in F i g. 6 als Block dargestellten Gleichstromverstärkersl25.
In der in F i g. 7 gezeigten Ausführungsform ist die Ausgangsklemme 124a der Zeitkonstantenschaltung
124 mit der Basis des Transistors 104 und die andere Ausgangsklemme 1246 mit der Basis des Transistors 103
verbunden. Da die Basen der Transistoren 103 und 104 d.ieselbe Phase wie ihre Emitter haben, wird, falls für das
Ausgangsimpulssignal am Emitter des Transistors 103 die Bedingung Ti < T2 gilt, das Gleichstromdurchschnittspotential
an der Ausgangsklemme 124a der Zeitkonstantenschaltung 124 höher, jedoch das Gleichstromdurchschnittspotential
an der Klemme 1246 niedriger. Das Gleichstromdurchschnittspotential an der Klemme 124a wird der Basis eines Transistors 126
zugeführt, während das Gleichstromdurchschnittspotential an der Klemme 124b der Basis eines Transistors
127 zugeführt wird, wobei die Transistoren 126 und 127 einen Differentialverstärker bilden. Eine Niveauverschiebeschaltung
aus pnp-Transistoren 128 und 129 ist mit dem aus den Transistoren 126 und 127 bestehenden
Differentialvers\arker in Reihe geschaltet. Der Kollektor des Transistors 128 ist über einen Widerstand 130
geerdet und der Kollektor des Transistors 129 über einen Widerstand 131. Die Spannungsabfälle an den
Widerständen 130 und 131 werden den Basen der Transistoren 114 und 115 jeweils zurückgeführt.
Der Spannungsabfall an dem Widerstand 130 oder das Basispotential Vj, ι des Transistors 114 wächst wie in
Fig.5 bei 52 gezeigt, wenn die Gleichstromdurchschnittspotentiale
an den Klemmen i24a und 1246 der Zeitkonstantenschaltung 124 in der oben beschriebenen
Weise variieren, während der Spannungsabfall an dem Widerstand 131 oder das Basispotential Vb2 des
Transistors 115 mit der in Fig.5 durch S\ gezeigten
Weise abnimmt. Als Ergebnis davon werden die durch die Transistoren 114 und 115 fließenden Ströme
gesteuert, und das Tastverhältnis des an dem Emitter des Transistors 103 auftretenden Ausgangsimpulssignals
wird zu 1/2 gemacht (T\ = T2).
Wird die Spannungsquelle 12 oder 112 mit dem
modulierten Signal beaufschlagt, dann kann ein demoduliertes Signal an der Ausgangsklemme wie der
Emitterelektrode des Transistors 3 oder 103 erhalten werden. Demgemäß kann die erfindungsgemäße Schaltung
nicht nur als Frequenzmodulator, sondern auch als Frequenzdemodulator verwendet werden.
iLMVU 3 Blatt ZcichnungLMi
Claims (1)
- Patentanspruch:Multivibrator 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 steht, ferner mit einem fünften und einem sechsten Transistor, deren Kollektor an den Emitter des ersten und zweiten Transistors angeschlossen ist, deren Emitter an eine gemeinsame Konstantstromquelle und mit ihrer Basis an mit der Basis des ersten und zweiten Transistors verbundene Schaltungselemente angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des ersten und zweiten Transistors (101, 102) über eine Zeitkonstantenschaltung (124) und einen Gleichstromverstärker (12S) mit der Basis des fünften und sechsten Transistors (114, 115) verbunden ist, und daß der Gleichstromverstärker (125) ein Differenzialverstärker ist
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |