DE2524680B2 - Transistorbestückter Multivibrator - Google Patents

Transistorbestückter Multivibrator

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen transistorbestückten Multivibrator mit Transistoren, bei denen jeweils der Kollektor des einen mit der Basis des anderen über einen ohmschen Rückkopplungswiderstand verbunden ist, mit einem eigenen Belastungswiderstand im Kollektorstromkreis jedes Transistors, mit einer Speisequelle sowie mit einer zeitbestimmenden Sättigungsdrossel, deren erster und zweiter Anschluß jeweils mit einem der Rückkopplungswiderstände verbunden sind, und deren Anzapfung zwischen den beiden Anschlüssen über einen Widerstand und eine erste Diode mit dem entsprechenden Pol der Speisequelle verbunden ist. Ein solcher transistorbestückter Multivibrator ist aus der US-Patentschrift 31 72 058 bekannt.
Bei der bekannten Ausbildung liegen die Anschlüsse h" der Sättigungsdrossel an der Basis jeweils eines Transistors, so daß der erste Anschluß der Sättigungsdrossel mit dem die Basis des ersten Transistors ansteuernden Rückkopplungswiderstand und entsprechend der zweite Anschluß der Sättigungsdrossel mit "J dem die Basis des zweiten Transistors ansteuerenden Rückkopplungswiderstand verbunden ist.
Weiterhin ist bei der bekannten Ausbildung jede der durch die Anzapfung gebildeten Wicklungshälften der Sättigungsdrossel durch je einen Widerstand überbrückt Beim Betrieb des Multivibrators fließt der Strom durch eine Wioklungshälfte der Sättigungsdrossel, Da die andere Wicklungshälfte durch einen Widerstand überbrückt ist, wird die in ihr induzierte Spannung einen Strom durch diesen Widerstand hervorrufen. Außerdem liegt dieser Spannung über den jeweiligen Belastungswiderstand, Rückkopplungswiderstand und den mit der ersten Diode seriengeschalteten Widerstand von der Spannungsquelle her eine Spannung entgegen, was einen zusätzlichen Strom durch die zweite Wicklungshälfte der Sättigungsdrossel bewirkt
Beide Ströme rufen eine beträchtliche Erhöhung des Stroms durch die erste Wicklungshälfte der Sättigungsdrossel hervor, wobei sich deren Widerstand im ungesättigten Zustand verringert Beim Eintritt der Sättigung ändert sich deshalb der Widerstand der ersten Wicklungshälfte nur geringfügig, obwohl ihre Induktivität sich stark verändert.
Da eine der Wicklungshälften der Sättigungsdrossel bei der bekannten Ausbildung ständig belastet ist, mangelt es dem Umschaltvorgang des bekannten Multivibrators an Präzision. Aus diesem Grunde ist die bekannte Schaltung nur bei niedrigen Frequenzen und nicht zur Erzeugung unsymmetrischer Impulse vorgesehen.
Die Verlegung eier Anzapfung der Sättigungsdrossel aus deren Mitte heraus zur Erzielung verschiedener Impulsverhältnisse wäre bei der bekannten Ausbildung unzulässig, weil dann der Strom in der zweiten Wicklungshälfte der Sättigungsdrossel bei einem der Umschaltvorgänge wesentlich steigen würde und die Umschaltbedingungen nicht mehr erfüllt wären, so daß das Schwingen zum Stillstand käme.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Multivibrator zu schaffen, der auch bei höheren Frequenzen eine präzise Umschaltung gewährleistet und bei dem auf einfache Weise das Impulsverhältnis des Ausgangssignals geänd;.r» werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß der erste Anschluß der Sättigungsdrossel mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden, der zweite Anschluß der Sättigungsdrossel über eine zweite Diode mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden und die Anzapfung der Sättigungsdrossel ist über die erste, zur zweiten entgegengesetzt gepolte Diode mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist eine dritte Diode vorgesehen, die in den Kollektorstromkreis des zweiten Transistors zwischen dessen Kollektor und den zugehörigen ersten Anschluß des Belastungswiderstandes gegensinnig zur ersten und zweiten Diode geschaltet ist.
Eine weitere zweckmäßige Ausbildung ist es, wenn ein dritter Transistor vorgesehen ist, dessen Basis und Emitter als Eingang für ein Fremdsignal zur Regelung der Impulsfolgefrequenz und des Tastverhältnisses der Multivibratorimpulse dient und dessen Kollektor und Emitter an die Anzapfung der Wicklung der Sättigungsdrossel bzw. an den ersten Anschluß des Belastungswiderstandes des zweiten Transistors angeschlossen sind.
Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. I das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen transistorbestückten Multivibrators;
Fig.2 die Prinzipschaltung einer zweiten Ausführungsform des Transistormultivibrators;
Fig,3 die Prinzipschaltung einer dritten Ausfuhrungsform des Transistormultivibra tors;
F i g. 4a die Spannungsimpulse am Belastungswiderstand des ersten Multivibratortransistors;
F i g. 4b die Spannungsimpulse am Belastungswiderstand des zweiten Multivibratortransistors;
Fig.5 die Ummagnetisierungskennlinie des Sättigungsdrosselknrnes.
Der Multivibrator gemäß Fig. 1 ist in einer bekannten Triggerschaltung mit Widerstandskopplung zwischen den Kollektoren und Basen aufgebaut und hat Transistoren 1 und 2, Rückkopplungswiderstände 3 und 4, Widerstände 5 und 6 sowie Belastungswiderstände 7 und 8 in den Kollektorstromkreisen der Transistoren 1 bzw. 2.
Der Multivibrator hat eine zeitbestimmende Sättigungsdrossel 9 mit einer Wicklung 10, die auf einem Kern 11 mit rechteckiger Hytereseschleife gewickelt ist. Die Wicklung 10 der zeitbestimmenden Sättigungsdrossel 9 weist eine Anzapfung 12 von einem Teil ihrer Windungen auf, die über eine erste Diode 14 mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist. Der erste Anschluß der Wicklung 10 ist mit dem Kollektor des ersten Transistors 1 und der zweite Anschluß über eine zweite Diode 13 mit dem Kollektor des zweiten Transistors 2 verbunden. Die Dioden 13 und 14 sind entgegengesetzt geschaltet.
Die Belastungswiderstände 7 und 8 verbinden die Kollektoren ihrer Transistoren 1 bzw. 2 mit dem Minuspol einer Speisequelle 15.
Die Signalspannung wird von den Anschlüssen 16 uno 17 abgenommen.
In der betrachteten Schaltung sind 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.
Im Unterschied von der in Fig. 1 gezeigten Schaltung hat der in Fig. 2 dargestellte Transistormultivibrator mit indukti /en zeitbestimmenden Gliedern eine dritte Diode 18, die im Kollektorstromkreis des zweiten Transistors 2 zwischen dessen Kollektor und dem zugehörigen Anschluß des Belastungswiderstandes 8 liegt. Die dritte Diode 18 ist in dieser Schaltung den Dioden 13 und 14 entgegengepolt geschaltet, d. h. bei den Dioden 13 und 18 sind die Anoden und bei den Dioden 14 und 18 die Katoden miteinander verbunden.
Die in F i g. 3 gezeigte Schaltung eines Transistormultivibrators mit induktiven zeitbestimmenden Gliedern enthält im Unterschied 2ur Schaltung nach F i g. 2 einen dritten Transistor 19, dessen Basis und Emitter mit Eingangianschlüssen 20 verbunden sind, auf die ein Signal zur Regelung der Folgefrequenz und des Tastverhältnisses der Multivibratorimpulse gegeben wird. Der Kollektor des dritten Transistors 19 ist mit der Anzapfung 12 der Wicklung 10 verbunden und der Emitter dieses Transistors 19 ist an den Verbindungspunkt der Katoden der Dioden 14 und 18 angeschlossen.
In F i g. 4a sind die Spannungsimpulse am Belastungswiderstand 7 des ersten Transistors 1 in Abhängigkeit von der Zeil t dargestellt, und Fig.4b zeigt die Spannungsimpulse am Belastungswidersland 8 des zweiten Transistors 2 in Abhängigkeit von der Zeit /.
In Fig. 5 ist die Ummagnetisierungskennlinie des Drosselkernes 1?, d.h. die Abhängigkeit der magnetischen Induktion Svon der Feldstärke //dargestellt. Die Abschnitte 21 und 22 d'eser Kennlinie entsprechen den Sättigungszuständen des Kernes ti der Sättigungsdrossel 9.
Der Betrieb der beschriebenen Transistormultivibratoren mit induktiven zeitbestimmenden Gliedern verläuft wie folgt:
Beim Anschluß der Speisequelle 15 sei der erste Transistor 1 im Zeitpunkt /| (Fig.4) infolge von Übergangsvorgängen geöffnet und befinde sich im Sättigungszustand. Dabei fließt der von der Speisequelle 15 gelieferte Strom im Kollektorkreis durch dien Belasiungswiderstand 7, in dem ein Spannungsabfall entsteht, welcher der Spannung der Speisequelle 15 entspricht
Die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des ersten Transistors I ist dabei klein und ruft keinen zur öffnung des zweiten Transistors 2 ausreichenden Strom hervor.
Von der Speisequelle 15 fließt über den geöffneten Transistor 1, durch einen Teil der Wicklung 10, durch die erste Diode 14 und den Belastungswiderstand 8 ein Strom, der die Ummagnetisierung r'es Drosselkernes 11 bis zu einem Zustand einleitet, eier dem Abschnitt 22 (Fig.5) der Ummagnetisierungskennlinie entspricht. Dabei ist die Stärke des durch diesen Teil der Wicklung 10 fließenden Stromes zunächst durch den Wert des induktiven Widerstandes der Drossel 9 begrenzt. Am Belaicungswiderstand 8 fällt eine kleine Spannung ab, und die Stärke des durch den Rückkopplungswiderstand 4 fließenden Stromes reicht zur Aufrechterhaltung des
JO leitenden Zustands des Transistors 1 aus.
In diesem Betriebszustand bleibt die Multivibratorschaltung bis zum Zeitpunkt i2 (Fig. 4). In diesem Zeitpunkt ist der Kern 11 der Drossel 9 bis zum Sättigungszustand magnetisiert, der dem Abschnitt 22 in Fig.5 entspricht. Dabei fällt der induktive Widerstand der Drossel 9 schnell ab. Der durch die Wicklung 10 fließende Strom steigt an, der Spannungsabfall am Belastungswidcrstand 8 wird größer, der Basisstrom des ersten Transistors 1 fällt sprunghaft ab und reicht nicht
ίο mehr aus, um den leitenden Zustand dieses Transistors 1 aufrechtzuerhalten.
Im Zeitpunkt /2 (Fig.4) wird der erste Transistor 1 gesperrt, und durch den Rückkopplungswiderstand 3 beginnt der Basisstrom des zweiten Transistors 2 zu
·<"> fließen, der diesen Transistor öffnet.
Von der Speisequelle 15 fließt der Strom jetzt über den geöffneten zweiten Transistor 2 und verzweigt sich danach in einen Stromkreis mit der zweiten Diode 13, der Wicklung 10 und dem Belastungswiderstand 7 und! in
■>·· einen anderen Stromkreis mit dem Belastungswiderstand 8. worauf der Strom zur Speisequelle 15 zurückfließt.
Dabei ist die Stärke des durch die Wicklung 10 der Drossel 9 fließenden Stromes durch den induktiven
>*> Widerstand dieser Drossel begrenzt.
Der Spannungsabfall am Belastungsw'derstar.d 7 ist gering, und der durch den Rückkopplungswiderstand 3 fließende Strom reicht zur Aufrechterhaltung des leitenden Zustands des zweiten Transistors 2 aus.
In diesem Beiiebszustand befindet sich die Multivibratorschaltung bis zum Zeitpunkt /j(Fig. 4).
In diesem Zeitpunkt /j ist der Kern If der Drossel 9 bis zu einem Zustand gesättigt, der dem Abschnitt 21 (F i g. 5) der Magnetisierungskennlinie entspricht.
Der induktive Widerstand der Drossel 6 fällt schnell ab, wobei der du»rh die Drosselwicklung 10 fließende Strom bedeutend ansteigt und einen größeren Spannungsabfall am Belastungswidcrstand 7 hervorruft.
Der durch den Rückkopplungswiderstand 3 fließende Strom ist nicht mehr stark genug, um den /weiten Transistor 2 im leitenden Zustand zu halten, so daß dieser gesperrt wird, wobei durch den Rückkopplungswiderstand 4 ein Strom zu fließen beginnt, der den ersten Transistor 1 wieder leitend macht.
Von diesem Zeitpunkt an wiederholt sich der Ablauf im Multivibrator ähnlich der beschriebenen Betriebsweise vom Zeitpunkt l\ (F i g. 4).
Bei geöffnetem ersten Transistor 1 ist die Spannung in an einen Teil der Windungen der Wicklung 10 und bei geöffnetem zweiten Transistor 2 an alle Windungen der Wicklung 10 der Drossel 9 angelegt. Infolgedessen ist die Ummagnetisierungszeit für den Kern ti im ersten KaIIe kleiner als die Ummagnetisierungszeit im zweiten Fall. Die Ummagnetisierungszeit bestimmt die Dauer jedes Multivibralor-Ausgangsimpulses und folglich das Tastverhältnis und die Impulsfolgefrequenz an den
Λ .,.,, ..Γ,.,.Ι,Ι.,,ί.,.ι IA.,„,I 17
Die in der Ausbildung gemäß Γ i g. 2 vorhandene ?n dritte Diode 18 verhindert das Fließen eines unerwünschten Stromes, der durch Einwirkung einer Spannung im anderen Teil der Windungen der Wicklung 10 entstehen kann und durch diesen Teil der Wicklung 10. durch die erste Diode 14 und die zweite Diode 13 fließen würde.
Bei der Ausbildung gemäß F i g. 3 wird in der Zeit zwischen den Zeitpunkten /2 und Ji infolge der Öffnung des Transistors 19 durch ein Signal zur Regelung der impulsfrequenz und des Tastverhältnisses ein Stromflußwcg durch den anderen Teil der Windungen der Wicklung 10 geschaffen. Da die stromdurchflosscnc Windungszahl der Wicklung 10 kleiner wird, wird die in dieser Zeit erfolgende Ummagnetisierung des Kernes 11 forciert, wobei die Dauer des leitenden Zustands des /weiten Transistors 2 kleiner wird.
Dadurch werden die Dauer des Ausgangsimpukes vom /weilen Transistor 2 und somit das Tastverhältnis und die F'olgefrcqucn/ der Impulse am Ausgangsanschluß 16 des Multivibrators geändert, wobei der Impuls, der früher im Zeitpunkt Ii (F i g. 4) begann, nun im Zeitpunkt i\ beginnt, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist.
Der vorgeschlagene Transistormultivibrator kann in Einrichtungen der Umsetzungstechnik und der Automatik ä!s StC1JCr0CnCTiIlOr SO^ic 'n allnn iinilrrpn Schaltungen benutzt werden, in denen die Fr.r/cugung von unsymmetrischen Impulsen mit regelbarer F-"olgefrequenz und regelbarem Tastverhältnis erforderlich ist. Dabei entstehen an den Transistoren 1 und 2 im gesperrten Zustand keine gefährlichen Überspannungen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnuiicen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Transistorbestückter Multivibrator mit Transistoren, bei denen jeweils der Kollektor des einen mit der Basis des anderen über einen ohmschen Rückkopplungswiderstand verbunden ist, mit einem eigenen Belastungswiderstand im Kollektorstromkreis jedes Transistors, mit einer Speisequelle sowie mit einer zeitbestimmenden Sättigungsdrossel, deren erster und zweiter Anschluß jeweils mit einem der Rückkopplungswiderstände verbunden sind, und deren Anzapfung zwischen den beiden Anschlüssen über einen Widerstand und eine erste Diode mit dem entsprechenden Pol der Speisequelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste 's Anschluß der Sättigungsdrossel (9) mit dem Kollektor des ersten Transistors (1) verbunden ist, der zweite Anschluß der Sättigungsdrossel (9) über eine zweite Diode (13) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (2) verbunden ist und die Anzapfung (12) der Sättigungsdrossel (9) über die erste, zur zweiten entgegengesetzt gepolte Diode (14) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (2) verbunden ist.
2. Transistorbestückter Multivibrator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dritte Diode (18), die in den Kollektorstromkreis des zweiten Transistors (2) zwischen seinsn Kollektor und den zugehörigen ersten Anschluß des Belastungswiderstandes (8) gegensinnig zur ersten (14) und zweiten (13) Diode geschaltet ist.
3. Transistorbestückter Multivibrator nach Ansprüchen 1 jnd 2, gekennzeichnet durch einen dritten Transistor (19\ desse" Basis und Emitter als Eingang für ein Fremdsignal zur Regelung der Impulsfolgefrequenz und des ^istverhältnisses der ^5 Multivibratorimpulse dient und dessen Kollektor und Emitter an die Anzapfung (12) der Wicklung (10) der Sättigungsdrossel (9) bzw. an den ersten Anschluß des Belastungswiderstandes (8) des zweiten Transistors (2) angeschlossen sind.
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