DE2641834B2 - Monostabile Schaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine monostabile Schaltung mit einer bistabilen Kippstufe, die durch Signale ansteuerbar ist und an einem Ausgang Ausgangsimpulse erzeugt und die mit dem anderen Ausgang über einen Schalter mit einer mit der Versorgungsspannung verbundenen Kapazität und einem ersten Eingang einer Spannungsvergleichsvorrichtung verbunden ist, deren zweiter Eingang mit einer von der Versorgungsspannung abgeleiteten Referenzspannung beaufschlagt wird und deren Ausgang zur bistabilen Kippstufe zurückgeführt ist.

Derartige Schaltungen können beispielsweise zur Steuerung von Matrixdruckern verwendet werden, bei denen die Druckdrähte durch elektromagnetische Spulen betätigt werden. Die Zahl der zu betätigenden Spulen ändert sich von Zeichen zu Zeichen, so daß in Abhängigkeit davon die an den Spulen anliegende Versorgungsspannung variiert, wodurch ungleichmäßige Anschlagkräfte und somit unterschiedliche Druckbilder bei den verschiedener, Zeichen entstehen.

Aus der DE-OS 20 19 804 ist bereits eine Schaltung der eingangs genannten Art bekannt, mit der jedoch lediglich Impulse mit einei sehr genauen Impulsdauer erzeugt werden können, so daß vor allem Störimpulse in der Versorgungsspannung kompensiert werden. Für den vorgenannten Einsatz ist diese Schaltung demnach nicht geeignet. Eine Möglichkeit zur Beseitigung dieses Problems besteht darin, daß die Spannungsversorgungsquelle sehr genau geregelt wird, was jedoch nachteilig ist, da dies relativ hohe Kosten verursacht.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und billige Schaltung aufzuzeigen, mit der trotz Schwankungen in der Spannungsversorgung Impulse mit konstantem Energieinhalt erzeugt werden können.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung unabhängig von der Schwankung der Versorgungsspannung ist und daß die Dauer des Ausgangsimpulses der Versorgungsspannung umgekehrt proportional ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, daß der Energieinhalt der von der erfindungsgemäßen Schaltung erzeugten Impulse annähernd konstant ist, da die Impulse in bezug auf Veränderungen der Versorgungsspannung entgegengesetzt verändert werden. Dadurch kann auf einfache Weise bewirkt werden, daß bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Schaltung zur Steuerung der Spulen eines Matrixdruckers infolge der gleichmäßigen Anschlagkräfte das Druckbild für alle Zeichen gleichmäßig ist.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Schaltung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen monostabilen Schaltung und

Fig.2 Kennlinien zur Darstellung des Verhältnisses zwischen der Dauer der Ausgangsimpul.se und der Versorgungsspannung in der Schaltung gemäß Fig. I, wobei in letzterer verschiedene Regelungen vorgenommen wurden.

Zunächst wird auf die Schaltung in Fig. 1 Bezug

genommen, an die ein Eingangssignal mil einer Dauer h—U an einen Eingang 8 eines NAND-Gliedes 10 angelegt wird, dessen Ausgang mit einem Eingang eines zweiten NAND-Gliedes 12 verbunden ist. Die /wei NAND-Glieder 10 und 12 bilden zusammen eine bistabile Anordnung oder eine Sperre. Der andere Eingang des NAND-Gliedes 12 ist mit einem Verzweigungspunkt 14 verbunden. Ein Schaltungszweig erstreckt sich von dem Verzweigungspunki 14 über einen Widerstand 16 zu einem Bezugspotential, z. B. Masse, während ein zweiter Schaltungszweig über einen Widerstand 18 zu dem Kollektor eines PNP-Transistors 20 verläuft.

Der Ausgang des NAND-Gliedes 12 ist mit dem zweiten Eingang des ersten NAND-Gliedes 10 verbunden und liegt ebenfalls an dem Ausgangsanschluß 22. Des weiteren ist er über eine Leitung 24 mit einem Ende eines Widerstandes 26 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes 26 ist über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 28 und einem Kondensator 30 mit einem Bezugspotential, z. B. Masse, verbunden und liegi außerdem an der Basis eines NPN-Transistors 32, dessen Emitter mit dem genannten Bezugspotential verbunden ist.

Der Kollektor des Transistors 32 ist über den Widerstand 34, einen Verzweigungspunkt 36, einen Widerstand 38, einen veränderbaren Widerstand 40, einen Verzweigungspunkt 42 und über einen Widerstand 44 mit der Spannungsquelle 46 verbunden. Von dem Verzweigungspunkt 42 verläuft ein erster Pfad über einen Widerstand 48 zu dem Bezugspotential, z. B. Masse, und ein zweiter Pfad über den Widerstand 5ü zu einem Schalter 52, dessen eine Seite mit dem Bezugspotential verbunden ist und dessen andere Seite offen ist.

Von dem Verzweigungspunkt 36 erstreckt sich ein erster Pfad über den Kondensator 54 zu dem Bezugspotential und ein zweiter Pfad zu der Basis eines NPN-Transistors 56, dessen Emitter über einen Widerstand 58 mit dem Bezugspotential verbunden ist und ebenfalls mit dem Emitter eines NPN-Transistors 60. Der Kollektor des Transistors 56 liegt über einen Widerstand 62 an der Spannungsquelle 46. In ähnlicher Weise ist der Kollektor des Widerstandes 60 über einen Verzweigungspunkt 64 und einen Widerstand 66 mit der Spannungsquelle 46 verbunden. Die Basis des Transistors 60 ist mit 4,6 Volt vorgespannt, wobei die Referenzvorspannung durch einen Spannungsteilerpfad erzeugt wird, der sich von der Spannungsquelle 46 über einen Widerstand 68, einen Verzweigungspunkt 70, einen veränderbaren Widerstand 72 bis zur Basis des Transistors 60 und einen Widerstand 74 zu einem Bezugspotential, z. B. Masse, erstreckt. Der Verzweigungspunkt 70 ist durch eine 5,6-Volt-Zenerdiode 76 mit dem Bezugspotential oder Masse verbunden.

Die emittergekoppelten Transistoren 56 und 60 arbeiten als Differentialverstärker und vergleichen die Kondensatorspannung des Kondensators 54, die an die Basis des Transistors 56 angelegt wird, mit der Vorspannung, die an die Basis des Transistors 60 angelegt wird. Durch die Verbindung der Basis des Treibertransistors 20 mit dem Verzweigungspunkt 64 in dem Kollektorkreis des Transistors 60 erfolgt eine Steuerung des genannten Treibertransistors in Abhängigkeit von dem Zustand an dem Kondensator 54.

Während einer Operation wird z. B. ein nach unten gehendes Eingangssignal, z.B. das in Fig. 1 gezeigte Signal 78, mit einer typischen Dauer von zwei Mikrosekunden an den Eingang 8 des NAND-Gliedes 10 gelegt. Dadurch wird der aus den NAND-Gliedern 10 und 12 gebildete Sperrkreis geseizi, wodurch ein Ausgangssignal erzeugt wird, das in Fig.! mit 80 bezeichnet ist und das nach unten geht und bewirkt, daß der Zeitkreis in F i g. 1 zu arbeilen beginnt.

Das in F i g. 1 gezeigte Ausgangssignal 80 weist eine Dauer von 700 Mikrosekunden auf und tritt /wischen i, und d auf und wird normalerweise durch einen zusätzlichen, nicht gezeigten Kreis an einen Matrixdrukker zur Erregung einer entsprechenden Spule angelegt. Jedoch ist die Erfindung nicht auf den hier gezeigten Anwendungsfall beschränkt, sondern kann ebenso in anderen geeigneten Schaltungen und Geräten eingesetzt werden.

Wenn der Impuls 80 infolge eines Eingangsimpulses 78 nach unten geht, wird dieses Signal über die Leitung 24 an eine Zeitschaltung angelegt, die die Widerstände 26 und 28 und den Kondensator 30 enthält, der mil der Basis des Transistors 32 verbunden ist und diesen öffnet. Die Zeilverzögerung infolge der Zeitverzögerungsschaltung ist während dieser Phase der Schaltungsoperation unbedeutend.

Durch die Beendigung der Leitfähigkeit des Transistors 32 wird bewirkt, daß der Kondensator 54 geladen wird, und zwar über ein Widerstandsnetzwerk, das die: Widerstände 38, 40, 44 und 48 sowie den Widerstand 50 enthält, wenn der Schalter 52 sich in einer entsprechenden Position befindet. Nach einer Zeitpuriode. die abhängig ist von der Spannung der Spannungsquelle 46 (diese ist lediglich durch einen Anschluß angedeutei) und dem Widerstandswert des vorgenannten Wider Standsnetzwerkes erreicht die Spannung am Kondensator 54 die Referenzspannung, die an der Basis des Transistors 60 anliegt, so daß der Transistor 56 zu leiten beginnt und den Emitterstrom des Transistors 60 übernimmt, wodurch letzterer gesperrt wird.

Da der Basisstrom für den Transistor 20 über den Transistor 60 geliefert wird, bewirkt die Sperrung des Transistors 60, daß der Transistor 20 ebenfalls gesperrt wird. Zuvor befand er sich in seinem Sättigungsbereich. Dadurch wird bewirkt, daß der Widerstand 16 den Eingang des NAND-Gliedes 12 nach unten zieht, wodurch bewirkt wird, daß die Ausgangsspannung (Zeitpunkt ti) nach oben geht und den Sperrkreis zurücksetzt, wodurch der Ausgangsimpuls 80 beendet wird. Der Übergang auf den hohen Pegel in dem Ausgangssignal wird über die Leitung 24 übertragen und gelangt über das Zeitverzögerungsnetzwerk, das die Widerstände 26 und 28 und den Kondensator 30 enthält, zu der Basis des Transistors 32. Nach einer Zeitverzögerung von etwa 2,5 Mikrosekunden wird der Transistor 32 wieder eingeschaltet, wodurch eine Entladung des Kondensators 54 über den Widerstand 34 bewirkt wird. Die Zeitverzögerung ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß der Kondensator 54 auf ein Potential geladen werden kann, das etwas oberhalb der tatsächlichen Schwellenwerteinschaltspannung des Transistors 56 liegt, so daß etwas mehr als ein Minimum eines Basisstromes erzeugt wird, der zur Einschaltung des Transistors 56 an dessen Basis erforderlich ist und daß sichergestellt ist, daß der Transistor 60 öffnet. Diese Zeitverzögerung stellt auch sicher, daß der Sperrkreis genügend Zeit zum Zurücksetzen hat.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Entladung des Kondensators 54 um 99% in 25 Millisekunden. Der Transistor 56 wird ausgeschaltet, und die Transistoren 60 und 20 werden eingeschaltet.

wobei der Transistor 20 in seinen Sättigungsbereich geht und die Schaltung nun wieder für einen weiteren Eingangsimpuls 78 empfänglich ist.

Durch eine Bewegung des Schalters 52 von einem Kontakt zu dem anderen wird die Zeil verändert, die zur Ladung des Kondensators 54 erforderlich ist. Auf diese Weise kann die Ausgangsenergie der mit dem Impuls 80 beaufschlagten Spule auf zwei unterschiedliche Pegel gesetzt werden.

Fig. 2 zeigt das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung in Volt (X-Achse) und der Ausgangsimpulsdauer in Mikrosekunden ( K-Achse) in der dargestellten Ausführungsform für unterschiedliche Einstellungen des regelbaren Widerstandes 40, wobei der Schalter 52 bei jedem eingestellten Wert des Widerstandes 40 in beide Positionen geschaltet wird. Die Kurven A und B zeigen die Verhältnisse, die beim Schließen und öffnen des Schalters 52 auftreten, wobei der Wert des Widerstandes 40 in F i g. 2 rechts angegeben ist. Die Vielseitigkeil bzw. Veränderbarkeit der erfindungsgemäßen Schaltung wird somit klar ersichtlich.

Im nachfolgenden werden verschiedene Werte der in der Schaltung gemäß Fig. 1 verwendeten Schaltungskomponcnten angegeben. Diese Werte sind jedoch nur beispielhaft zu verstehen, da auch die erfindungsgemäße Schaltung mit anderen Schaltungselementen aufgebaut werden kann, um die notwendigen Verhältnisse für die verschiedenen Anwendungsfällc zu berücksichtigen.

Bezugszeichen Bauteil/Wert

10 12 16 18 20 26 28 30 32 34 38 40 44 48 50 54 56 58 60 62 66 68 72 74 76

Nr. Nr.

Nr.

Nr.

Nr.

Nr.

Nr.

7400 TTL Gate 7400 TTL Gate 300 Ohm 2700 Ohm 2N3906 100 Ohm 470 Ohm 0,01 Mikrofarad 2 N 3904 120 Ohm 12 000 Ohm 50 000 Ohm 2700 Ohm 3000 Ohm 12 000 0hm 0,047 Mikrofarac 2N3904 2700 Ohm 2N3904 5600 Ohm 4700 Ohm 1800 Ohm 1000 Ohm 1800 0hm 1N752A

Hierzu 2 Blatt /.c

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Monostabile Schaltung mit einer bistabilen Kippstufe, die durch Signale ansteuerbar ist und an einem Ausgang Ausgangsimpulse erzeugt und die mit dem anderen Ausgang über einen Schalter mit einer mit der Versorgungsspannung verbundenen Kapazität und einem ersten Eingang einer Spannungsvergleichsvorrichtung verbunden ist, deren zweiter Eingang mit einer von der Versorgungsspannung abgeleiteten Referenzspannung beaufschlagt wird und deren Ausgang zur bistabilen Kippstufe zurückgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung unabhängig von der Schwankung der Versorgungsspannung ist und daß die Dauer des Ausgangsimpulses der Versorgungsspannung umgekehrt propoi tional ist.

2. Monostabile Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannungserzeugungsvorrichtung eine Zenerdiode (76) enthält, die zwischen eine Versorgungsspannungsquelle (46) und ein Referenzpotential geschaltet ist.

3. Monostabile Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsvergleichsvorrichtung erste und zweite Signalübertragungsvorrichtungen (56, 60) enthält, deren entsprechende erste Elektroden mit der Versorgungsspannungsquelle (46) verbunden sind und deren zweite Elektroden miteinander verbunden sind und deren erste und zweite Steuerelektroden mit dem ersten und zweiten Eingang der Spannungsvergleichsvorrichtung verbunden sind.

4. Monostabile Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Signalübertragungsvorrichtung (32) vorgesehen ist, deren erste Elektrode mit einer Entladevorrichtung (54) Verbunds den ist und deren zweite Elektrode mit dem Referenzpotential verbunden ist und deren Steuerelektrode mit dem Ausgang der bistabilen Vorrichtung (10, 12) verbunden ist.

5. Monostabile Schaltung nach Anspruch 4, id gekennzeichnet durch ein Zeitverzögerungsnetzwerk (26—30), das zwischen die genannte Steuerelektrode der dritten Signalübertragungsvorrichtung (32) und den Ausgang der bistabilen Vorrichtung (10, 12) geschaltet ist.

ι -,

6. Monostabile Schaltung nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Signalübertragungsvorrichtung (20) vorgesehen ist, deren erste Elektrode mit der Versorgungsspannungsquelle (46) verbunden ist und deren zweite Elektrode mit dem in zweiten Eingang der bistabilen Vorrichtung (10, 12) verbunden ist und deren Steuerelektrode mit dem Ausgang der Spannungsvergleichsvorrichtung verbunden ist.

7. Monostabile Schaltung nach einem der voranr, gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladevorrichtung (54) mit der Versorgungsspannungsquelle (46) über ein veränderbares Widerstandsnetzwerk (40—52) verbunden ist.

8. Monostabile Schaltung nach einem der voraniii gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Vorrichtung aus zwei kreuzweise miteinander verbundenen NAND-Gliedern (10, 12) besteht.