DE2641834C3 - Monostabile shaltung - Google Patents
Monostabile shaltungInfo
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/023—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of differential amplifiers or comparators, with internal or external positive feedback
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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 4>
abgeleiteten Referenzspannung beaufschlagt wird und deren Ausgang zur bistabilen Kippstufe zurückgeführt
ist.
Derartige Schaltungen können beispielsweise zur Steuerung von Matrixdruckern verwendet werden, bei -,0
denen die Druckdrähte durch elektromagnetische
Spulen betätigt werden. Die Zahl der /u betätigenden Spulen ändert sich von Zeichen zu Zeichen, so daß in
Abhängigkeit davon die an den Spulen anliegende Versorgungsspannung variiert, wodurch ungleichmäßi- y,
ge Aiischldgkräfte und somit unterschiedliche Druckbilder
bei den verschiedenen Zeichen entstehen.
Aus der DEOS 20 19 804 ist bereits eine Schaltung der eingangs genannten Art bekannt, mit der jedoch
lediglich Impulse mit einer sehr genauen Impulsdauer m>
erzeugt Werden können, so daß vor allem Störimpulse in der Versorgungsspannüng kompensiert »werden. Für
den vorgenannten Einsatz ist diese Schaltung demnach
nicht geeignet. Eine Möglichkeit zur Beseitigung dieses Problems besteht darin, daß die SpannungsversorgungS'
quelle 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 d'ir 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 erfindiingsgemäße Schaltung
anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt
F i g. I ein Schaltbild der erfindungsgemäßen monöstabilen
Schaltung und
FI g. 2 Kennlinien zur Darstellung des Verhältnisses
zwischen der Dauer der Aüsgangsimpulse 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 mit einer Dauer fe-fi an einen Eingang 8 eines NAND-Gliedes 10
angelegt wird, dessen Ausgang mit einem Eingang eines zweiten NAND-Gliedes 12 verbunden ist Die zwei
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 Vv it dem Verzweigungspunkt 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 fine 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 Bezugsputeniial, z. B. masse, verbunden und hegt
außerdem an der Basis eines N PN-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 50 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 du/eh 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
Treibeftränsistörs 20 mit dem Verzweigungspunkt 64 in
dem Koliektorkreis des Transistors 60 erfolgt eine Steuerung des genannten Treibertransistors in Abhän^
gigkeit von dem Zustand an dem Kondensator 54,
Während einer Operation wird z. B1 ein nach unten
gehendes Eingangssignal, t, B. das in F i g. 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 gesetzt, wodurch ein Ausgangssignal erzeugt wird, das in F i g. 1 mit 80
bezeichnet ist und das nach unten geht und bewirkt, daß
der Zeitkreis in F i g. 1 zu arbeiten beginnt.
Das in Fig. 1 gezeigte Ausgangssigna! 80 weist eine
Dauer von 700 Mikrosekunden auf und trill zwischen t,
und fi auf und wird normalerweise durch einen
in 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 einge-
Ii setzt werden.
Wenn der Impuls 80 infolge eines Eingangsimpulses 78 nach unten geht, wird dieses Signa] über die Leitung
24 an eine Zeitschaltung angelegt, die die Widerstände 26 und 28 und den Kondensator 30 enthält, der mit der
Basis des Transistors 32 verbunden ', < und diesen öffnet. LJiC Zeitverzögerung infolge der üc^vcrzügerungsschaltung
ist während dieser Phase der Schaltungsoperation unbedeutend.
Durch die Beendigung der Leitfähigkeit des fransistors
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 Zeitperiode, die
3ü abhängig ist von der Spannung der Spannungsquelle 46 (diese ist lediglich durch einen Anschluß angedeutet)
und dem Widerstandswert des vorgenannten Widerstandsnetzwerkes erreicht die Spannung am Kondensa
tor 54 die Referenzspannung, die an der Basis des
j5 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 ülsr den
Transistor 60 geliefert wird, bewirkt die Sperrung des Transistors 60, daß der Transistor 20 ebenfalls gesperrt
w .d. 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 ii) 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 e'wa 2.5 Mikrosekunden wird der
Tra"iirtor 32 wieder eingeschaltet, wodurch eine
Entladung des Kondensators 54 über den Widerstand 34 bewirkt wird. Die Zeitverzögerung ist vorgesehen, um
sicherzustellen, daß der Kondensau>r 54 auf ein Potential geladpn werden kann, das etwas oberhalb der
tatsächlichen Schwellenwerteinschaltspannung de;, 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 öffiiet 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,
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 Sätligungsbereidh
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 Zeit verändert, die zur
Ladung des Kondensators 54 erforderlich ist. Auf diese Weise kann die Ausgangsenergie der mil dem Impuls 80
beaufschlagten Spule auf zwei Unterschiedliche Pegel gesetzt werden.
Fig.2 zeigt das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung
in Volt (/V-Achse) und der Ausgangsimpulsdauer in MikroSekunden (K-Achse) in der dargestellten
AusfühfüHgsfdrrri 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 Bzeigen
die Verhältnisse, die beim Schließen und öffnen des Schalters 52 auftreten, wobei der Wert des Widerstandes
40 in Fig.2 rechts angegeben ist. Die Vielseitigkeit
bzw. Veränderbarkeit der erfindungsgemäßen Schaltung
wird somit klar ersichtlich.
Im nachfolgenden werden verschiedene Werte der in
der Schaltung gemäß Fig. I verwendeten Schaltungskomponenten angegeben. Diese Werte sind jedoch nur
beispielhaft zu verstehen, da auch die erfindungsgemäße Schallung mit anderen Schaltungselementen aufgebaut
werden kann, um die notwendigen Verhältnisse für die verschiedenen Anwendungsfälle zu berücksichtigen.
Bezugszeichen | Bauteil/Wert |
10 | Nr. 7400 TtL Gate |
12 | Nn 7400TTLGaIe |
16 | 300 Ohm |
18 | 2700 Ohm |
20 | Nr, 2N39Ö6 |
26 | 100 Ohm |
28 | 470 Ohm |
30 | 0,01 Mikrofarad |
32 | Nf. 2N3904 |
34 | 120 0hm |
38 | 12 000 Ohm |
40 | 50 000 Ohm |
44 | 2700 Ohm |
48 | 3000 Ohm |
50 | (2 000 Ohm |
54 | 0,047 Mikrofarad |
56 | Nn 2N3904 |
58 | 2700 Ohm |
60 | Nr. 2N3904 |
62 | ■ 5600 Ohm |
66 | 4700 Ohm |
68 | 1800 Ohm |
72 | 1000 Ohm |
74 | 1800 0hm |
76 | Nr. 1N752A |
Hierzu 2 Blatt Zeichnühiicn
Claims (8)
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 π
und daß die Dauer des Ausgangsimpulses der Versorgungsspannung umgekehrt proportional ist.
2. Monostabile Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannungserzeugungsvü·
richtung 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. Monostabil Schaltung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Signalübertragungsvorrichtung
(32) vorgesehen ist, deren erste Elektrode mit einer Entladevorrichtung (54) verbunden
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, 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.
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 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 vorangehenden 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 vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die bistabile Vorrichtung aus zwei kreuzweise miteinander verbundenen NAND-Gliedern (10, 12)
besteht.
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