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UNSY@@TRI@CI@@R TR@@SISTORBESTÜCKTER @ULTIVIBR@TOR MIT INDUK-TIVEN
@EITBESTI@@ENDEN GLI@DERN Die Erfindung bezieht sich auf die Funkt@chnik, insb@@onl@re
@uf einen uns@m@etri@chen transistorbestück@en Multivibrator mit induktiven zeitbestimmenden
Gliedern und kann für die Schaltungen der Umsetzungstechnik und der Automatik als
@te@ergene@ator, als @@n@@ator mit durchstimmbarer Frequenz und regelbarem Tastverhält
nis sowie für andere Schaitungen benutzt werden.
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Ein bekannter unsymmctr@scher Transistormultivibrator mit induktiven
zeitbestimmenden Gliedern enthält einen widerstandsgekoppelten Trigger mit einer
Speisequelle, der mit zwei Transistoren bestückt ist und eine Belastung im Kollektorstromkreis
jedes Transistors aufweist, sowie eine zeitbestimmende Sättigungsdrossel mit einer
Anzapfung von einem Teil der Wicklung, wobei ein Anschluß der Wicklung mit dem Kollektor
des ersten Transistors und die Anzapfung der Wicklung über einen Widerstand mit
dem entsprechenden Pol der Speisequelle verbunden sind. @ierbei dient
der
erste vor der Anzapfung liegende Teil von Windungen der Drosselwcklung als Belastung
des ersten Transistors, und der zwoite hinter der Anzapfung liegende Teil der Drosselwicklung
stellt die Bclastung des zweiten Transistors dar (vgl. z.B. "Halbleiterbauelemente
und ihre Anwendung", Heft 7, Verlag "Sowjetskoje Radio", 1961, S. 275 - 278).
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Das Vorhandensein von induktiven zeitbestimmenden Gliedern in dem
bekannten unsymmetrischen Transistormultivibrator sichert seine Störfestigkeit und
Frequenzstabilität.
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Eln Mangel des bekannten unsymmetrischen Translstormultlvibrators
mit induktiven zeitbestimmenden Gliedern besteht aber darin, daß bei einem Windungsverhältnis
der durch die Anzapfung getrennten Drosselwicklungsteile, das größer als d@ei ist,
an den am Wicklungsteil mit größerer Windungszahl liegenden und beim Betrieb gesperrten
Transistor eine SSannure angelegt wird, die um den Wert das Verhältnisses der Windungszahlen
der Drosselwicklungsteile größer als die Spannung der Speisequelle ist, und außer
dem auch die Spannung der Speisequelle angelegt wird. Bei einem Windungszahlverhältnis
der Drosselwicklungsteile, das größer als drei ist, wird die an diesem Transistor
liegende Spannung schon so groß, daß sie den Ausfall des Transistors verursachen
kann.
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Ein anderer Mangel didses bekannten Transistormultivibrators besteht
darin, daß bei Benutzung der zeitbestimmenden Sättigungsdrossel als eines Mittels,
das die Unsymmetrie bewirkt, die Regelung der Impulsfolgefrequenz beim Multivibrator
nur durch
Änderung der Spannung der Speisequelle erfolgen kann,
was an und für sich kompliziert ist und eine bcsondere Regelungseinrichtung zur
erwähnten Spannungsänderung erfordert.
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Ein weiterer Mangel des bekannten unsymmetrischen Transistormultivibrators
mit induktiven zeitbestim@enden Gliedern liegt darin, daß bei diesem Multivibrator
die Möglichkeit einer Tastverhältnisregelung nibht vorgesehen ist, da das Verhältnis
von Windungszahlen der in Kollektorstromkreisen der Transistoren liegenden Wicklungsteile
der Sättigungsdrossel konstant ist.
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Au@erdem ist als Mangel des bekannten Transistormultivibrators dle
Tatsache zu betrachten, daß die Benutzung eines wirtschaftlichen kleineren Kernes
der Sätigungsdrossel bei diesem Multivibrator unmöglich ist, da die erforderliche
Windungszahl für Frequenzen unter 10 kHz auf solchem Kern nicht untergebracht werden
kann.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwähnten Mängel.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen unsym@etrischen transistorbestückten
Multivibrator mit induktiven zeitbestimmenden Gliedern zu entwick@@n, dessen schaltungstechnische
Lösung die Möglkchkeit gibt, das Tastverhältnis der ausgangsseitigen Impulsfolge
und die Impulsfolgefrequenz mittels eines von außen zugeführten Signals zu regeln,
ohne daß sich die Spannung an gesperrten Transistoren erhöht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im transistorbestückten
unsymmetrischen
Multivibrator mit induktiven zeitbestimmenden Gliedern, der einen widerstandsgekoppelten
mit zwei Transistoren bestückten Trigger mit einer Belastung im Kollektorstromkreis
jedes Transistors und mit einer Speisequelle sowie eine zeitbestimmende Sättigungsdrossel
mit Anzapfung von einem Windungsteil der nit einem Ende mit dem Kollektor des ersten
Transistors verbundenen Drosselwicklung enthält, erfindungsgemäß zwei Dioden verwendet
werden, von denen dle erste Dlode zwischen dem zweiten Anschluß der Sättigungsdrosselwicklung
und dem Kollektor des zweiten Transistors liegt und die zweite Diode in Bezug auf
die erste Diode entgegengepolt zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors und
dem Anschluß der Sättigungsdrosselwicklung elngeschaltet ist, und im Kollektorstromkreis
jedes Transistors als Belastung ein eigener Widerstand liegt, der an den Kollektor
des betreffenden Transistors und an den entsprechenden Pol der Speisequelle angeschlossen
ist.
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Es ist zweckmäßig, den unsymmetrischen transistorbestückten Multivibrator
;it einer dritten Diode auszustatten, die In den Kollektorstromkreis des zweiten
Transistors zwischen seinem Kollek tor und dem entsprechenden ersten Anschlu@ des
Belastungswiderstandes gegensinnig zur erwähnten ersten und zweiten Diode eingeschaltet
wird.
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Im unsymmetrischen Multivibrator kann zweckentsprechend ein dritter
Transistor vorgesehen werden, dessen Basis und Emitter ais Eingang für ein Fremsignal
zur Regelung der Impulsfolgefrequenz
und des Tastverhältnisses der
Multivibratorimpulse dient und dessen Kollektor und Emitter an die Anzapfung der
Sättigungsdrosselwicklung bzw. an den ersten Anschluß des Bolastungswiderstandes
des zweiten Transistors angeschlossen sind.
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Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung der konkreten
Ausführungsbeispiele und anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei
zeigon Fig. 1 ein elektrisches Prinzipschaltbild des erfindungsgemäß ausgeführten
unsymmetrischen transistorbestückten Multivibrators mit induktiven zeitbestimmendenden
Gliedern; Fig. 2 die zweite Ausührungsvariante der elektrischen Prinzipschaltung
des unsymmetrischen Transistormultivibrators mit induktiven @eitbestimmenden Gliedern
gemäß der Erfindung; Fig. 3 die dritte Ausführungsvariante der elektrischen Prinzipschaltung
des unsymmetrischen Transistormultivibrators mit induktiven zeitbestimmenden Gliedern
gemäß der Erfindung; Fig. 4 a und b Spannungsimp@lse Semäß der Erfindung, und @war:
a/ am Belastungswidcrstand des ersten Multivibratortransistors; b/ am Belastungswiderstand
des zweiten Multivibratortransistors; Fig. 5 die Ummagnetisierungskennlinie des
Sättigungsdrosselkernes gemäß der Erfindung.
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Es soll nun der Aufbau des vorgeschlagenen unsymmetrischen
Transistormultivibrators
mit induktiven zeitbestimmenden Gliedern naher betrachtet werden.
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Der erfindungsgemäß ausgeführte Multivibrator enthält eine bekannte
Triggerschaltung mit Widerstandskopplung zwischen Kollektoren und Basen und ist
mlt Transistoren 1 und 2 (Fig. 1), Widerständen 3, 4, 5 und 6 sowie Belastungswiderstanden
7 und 8 In den Kollektorstromkreisen der Transistoren 1 bzw. 2 aufgebaut.
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Der Multivibrator enthält auch eine zeitbestimmende Sättigungsdrossel
9 mit einer Wicklung 10, dle auf einem Kern 11 mit rechteckiger Hystereseschleife
gewickelt ist. Die Wicklung 10 der zeitbestimmenden Sättigungsdrossel 9 weist eine
Anzapfung von einem Teil ihrer Windungen auf, wobei der orste Anschluß der Wicklung
10 mit dem Kollektor des Transistors 1 und der zweite imschluß über eine Diode 13
mit dem Kollektor des Transistors 2 verbunden sind. Zwischen dem Anscluß 12 und
dem Kollektor des Transistors 2 liegt eine der Diode 13 entgegengeschaltete Diode
14.
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Die Belastungswider stände 7 und 8 verbinden die Koll@ktoren ihrer
Transistoren 1 bzw. 2 mit dem Minuspol einer Speisequelle 1.
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Die Signalspannung wird von den Schienen 16 und 17 abgenommen.
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In dleser Schaltung werden Transistoren 1 und 2 von p-n-p-Typ verwendet.
Bei Benutzung von n-p-n-Transistoren wird die Polung der Speisequelle 15 und die
Polarität der Dioden 13 und 14 geändert.
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Im Unterschied von der in Fig. 1 gezoigten Schaltung weist der in
Fig. 2 dargestellte unsymmtrische Transistormultivibrator mit induktiven zeitbestimmenden
Gliedern eine Diode 18, die im Kollektorstromkreis des Transistors 2 zwischen dem
Kollektor des Transistors 2 und dem entsprechenden Anschluß des Bolastungswiderstandes
8 liegt. Die Diode 18 ist in dieser Schaltung den Dioden 13 und 14 @ntgegengepolt
geschaltet, d.h. bei den Dioden 13 und 18 sind die Anoden und bei den Dioden 14
und 18 die Katoden miteinander verbunden.
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Die in Fig. 3 gezeigte Schaltung des unsymmetrischen Transistormultivibrators
mit induktiven zeitbestimmenden Gliedern enthält im Unterschied von der Schaltung
nach Fig. 2 elnen Transistor 19, dessen Basis und Emitter an die Eingangsschienen
20 angeschlos sen sind, auf die ein Signal zur Regelund der Folgefrequenz und des
Tastverhältnisses der Multivibratorimpulse gegeben wird. Der Kollektor des Transistors
19 ist mit dem Anschluß 12 der Wicklung 10 verbunden und der Emitter dieses Transistors
19 ist an den Verbindungspunkt der Katoden von den Dioden 14 und 18 angeschlossen.
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In Fig. 4 a aind Spannungsimpulse am Belastungswiderstand 7 (Fit;.
1) des Transistors 1 in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt, und Fig. 4 b z@igt
Spannungsimpulse am Belastungswiderstand 8 (Fig. 1) des Transistors 2 ebenfalls
in Abhängigkeit von der Zeit t.
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In Fig. 5 ist dle Ummagnetisierungskennlinie des Drosselk@rnes 11
( Fig. 1) d.h. die Abhängigkeit der magnetischen Induktion
3 von
der Feldstärke H dargestellt. Die Abschnitte 21 und 22 (Fig. 5) dieser Kennlinie
entsprechen den Sättigungszuständen des Kernes 11 (Fig. 1) der Sättigungsdrossel
9.
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Der gemäß der Erfindung ausgeführte unsymmetrische Transistormultivibrator
mit induktiven zeitbstimmenden Gliedern funktioniert wie folgt.
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Belm Anschluß der Speisequelle 15 (Fig. 1) ist der Transistor 1 im
Zeitpunkt t1 (Fig. 4) infolge von Übergansvorgängen geöffnet und befindet sich im
Sättigungszustund, dabe@ fließt der von der Speisequelle 15 gelieferte Strom im
Kollektorkreis durch den B@lastungswiderstand 7, an dem ein Spannungsabfàll entsteht,
welcher der Spannung der Speisequelle 15 entspricht.
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Die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors
1 ist dabei klein und ruft; keinen für dle Öffnung des Transistors 2 ausreichenden
Strom hervor.
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Von der Speisequelle 15 fließst über den geöffnet@n Tran@itor 1,
durch elnen Teil der Wicklung 10, durch die Diode 14 und den Belastungswiderstand
8 ein Strom, der dle Ummagnetisierung des Drosselkernes 11 bis zu einem -Zustand
einleitet, der dem Abschnitt 22 (Fig. 5) der Ummagnetisierungskennlinie dieses Kernes
11 (Fig. 1) entspricht. Dabei ist di@ Starke des durch diesen Teil der Wicklung
10 fließenden Stromes durch den Wert des induktiven W@derstandes der Drossel 9 begrenzt,
am Belastungswiderstand 8 fällt eine kleine Spannung ab, und die Stärke des
duich
den Widerstand 4 fließenden Stromes reicht für die Aufrecht erhaltung des leitenden
Zustands des Transistors 1 aus.
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In diesem Betriebszustand bleibt die Multivibratorschaltung bis zum
Zeitpunkt t2 (Fig. 4). In diesem Zeitpunkt ist der Kern 11 (Fig. 1) der Drossel
9 bis zum Sättigungszustand ma@n@tis@ert, der dem Abschnitt 22 in Flug. 5 entspricht.
Dabei fällt der Lnduktive Widerstand der Drossel 9 (Fig. 1) schnell ab. Der durch
die Wicklung 10 fließende Strom steigt an, der Spannungsabfall am Belastungswiderstand
8 wird größer, der Basisstrom des Transistor 1 fällt sprunghaft ab und reicht nicht
mehr aus, um den leitendeu Zustand dieses Transistors 1 aufrechtzuerhalten.
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Im Zeitpunkt t2 (Fig. 4) wird der Transistor 1 (Fig. 1) gesperrt,
und durch den Widerstand 3 beginnt der Basisstrom des Transistors 2 zu fließen,
dor diesen Transistor öffnet.
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Von der Speisequelle 15 fließt ein Strom über den geöffneten Transistor
2 und verzweigt sich in einen Stromkreis mit der Dlode 13, der Wicklung 10 und dem
Widerstand 7 und in den anderen Strom kreis mit dem Belastungswiderstand 8, worauf
der Strom zur Speise quelle 15 zurückfließt.
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Dabei ist dle Stärke des durch dle Wicklung 10 der Drossel 9 fließenden
Stromes durch den induktiven Widerstand dieser Drossol begrenzt.
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Der Spannungsabfall am Belastungswiderstand 7 ist gering, und der
durch den Widerstand 3 fließende Strom re@cht für die Aufrechterhaltung des leitenden
Zustands des Transistors 2 aus.
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In diesem Betriebszustand befindet sich die Multivibratorschaltung
bis zum Zeitpunkt t3 (Fig. 4).
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In diesem Zeitpunkt t3 ist der Kern 11 (Fig. 1) der Drossel 9 bls
zu einem Zustand gesättigt, dor dem Abschnitt 21 (Fig. 5) der Magnetisierungskennlinie
dieses Kernes 11 (Fig. 1) entspricht.
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Der induktive Widerstand der Drossel 9 fällt schnell ab, wobei der
durch die Drosselwicklung 10 fließende Strom bedeutend ansteigt und einen größeren
Spannungsabfall am Belastungswiderstand 7 hervorruft.
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Der durch den Widerstand 3 flleaende strom ist nicht mehr stark genug,
um den Transistor 2 im leitenden Zustand zu halten, und dieser Transistor 2 wird
gesperrt, wobei durch den Widerstand 4 ein Strom zu fließen beginnt, der den Transistor
1 leitend macht.
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Von diesem Zeitpunkt an wiederholt sich der Betriebsvorgang in Multivibrator
ählich der beschriebenen Betriebsweise vom Zeitpunkt t1 (Fig. 4).
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B@im geöffneten Transistor 1 (Fig. 1) wird die Spannung an einen
Teil von Windungen der wicklung 10 und beim geöffneten Transistor 2 an alle Windungen
der Wicklung 10 der Drossel 9 anglegt. Infolgedessen ist die Ummagnetisierungszeit
für den Kern 11 im ersten Falle kleiner als die Ummagnetisierungszeit im zw@iten
Fall. Die Ummagnetisierungszeit bestimmt die Dauer jedes Multivibrator-Ausgangsimpulses
und folglich das Tast-
Verhältnis und die Impulsfolgefrequenz an
den Ausgangsschionen 16 und 17 des Multivibrators.
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Die Diode 18 (Fig. 2) verhindert das Fließen elnes unerwunschten
Stromes, der durch Einwirkung einer Spannung im anderen teil von Windungen der Wicklung
10 entstehen kann und dur ch diesen Tell dur Wicklung 10, durch dle Diode 14 und
die Diode 13 fließen würde.
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In der Zeit zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 (Fig. 4) wird infolge
der Öffnung des Transistors 19 (Fig. 3) durch ein Signal zur Regelung der Impulsfrequenz
und des Tastverhältnisses eln Stromflußweg durch den anderen Teil von Windungen
der Wicklung 10 geschaffen. Da die stromdurchflossene Windungszahl der Wicklung
10 kleiner wird, wird die in dieser Zeit erfolgende Ummagnetisierung des Kernes
11 forciert, wobei die Dauer des leltenden Zustands des Transistors 2 kleiner wird.
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Dadurch werden dle Dauer des Ausgangsimpulses vom Transistor 2 und
somit das Tastverhältnis und die Folgefrequenz der Impuls.
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an der Ausgangsschiene 16 des Multivibrators geändert, wobei der Impuls,
der früher im Zeitpunkt t3 (Fig. 4) begann, nun im Zeitpunkt t3' beginnt, wie dies
in Fig. 4 dargestellt ist.
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Der vorgeschlagene unsymmetrische Transistormultivibrator mit induktiven
zeitbestimmenden Gliedern kann in Einrichtungen der @msetzungstechnik und der Automatik
als Steuergenerator sowie in allen anderen Schaltungen benutzt werden, in denen
dle Erzeugung
von unsymmetrischen lmpulsen mit regelbarer Folgefrequenz
und regelbarem Tastverhältnis erforderlich ist.
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Der Vorteil dieser @chaltung liegt darin, daß im vorgeschlagenen
unsymmetrischen Multivibrator die Möglichkeit einer Regelung des Tastverhältnisses
und der Impulsfolgefrequenz mittels eines von außen über den Transistor 19 (Fig.
3) zugeführten Signals vorgesehen ist.
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Auße rdem entstehen an den Transistoren 1 und 2 des vorgeschlagenen
Multivibrators bei ihrem Betrieb im gesperrten Zustand keine gefährlichen Überspannungen.
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Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Schaltung liegt in der Möglkchkeit,
w@rtschaftliche Kerne 11 anzuwenden; weil die Windungszahl der Wicklung 10 bedeutend
kleiner gewählt werden Kann und folglich ein Kern 11 mit kleineren Abmessungen angewandt
werden kann, da ein -Teil der Wickl-ung 10 der Drossel 9 beim Betrieb Jedes Transistors
1 und 2 benutzt wird.