DE2647569A1

DE2647569A1 - Impulsgenerator mit umschaltbarer ausgangsfrequenz

Info

Publication number: DE2647569A1
Application number: DE19762647569
Authority: DE
Inventors: Gerhard Krumrein
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1976-10-21
Filing date: 1976-10-21
Publication date: 1978-04-27
Also published as: DE2647569C3; DE2647569B2; US4160235A

Description

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Ilellbronn, den 8. Okt. 19-7 6 P'F-.'la/sr - HN ''5/26

impulsgenerator mit umschaltbarer Au sg angsfrequenζ

Die Erfindung betrifft einen Iinpulsgenera toi- mit umschalibarer Ausgangsfrequenz und wahlbarem Tastverhältnis bei den verschiedenen Ausgangsfrequenze·' aus einem Komparator, air dessen Eingang ein Spannungsteiler und ein über die Ver.sflrgungsspannung auf:ladbarer Kondensator angeschlossen ist, wobei am Ausgang des Koitiparators ein vom Verhältnis der Eingangsspannungen abhängiges Ausgangssignal auftritt, sowie mit zwei an den Ausgang des !Comparators angeschlossenen Transistoren, wobei über den einen Transistor das Teilerverhältnis des Spannungsteilers in frequenzbestimmender Weise eingestellt wird, während der andere einen Entladestromweg für den Kondensator bildet.

Es sind bereits Impulserzeugungsschaltungen bekannt, bei denen an einem Komparator zwei Spannungen miteinander verglichen werden. Eine der beiden Eingangsspannungen verändert sich stetig, bis nie den Wert der anderen festen Einganqsspannung erreicht und damit eine Veränderung des signals am Korcprsrato· bewirkt.

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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für einen Impulsgenerator anzugeben, mib deren Hilfe am Ausgang des Komparators Impulse mit umschaltbarer Frequenz und mit frei wählbarem Tastverhältnis erzeugt werden können. Diese Aufgabe wird bei einem Impulsgenerator de: eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß über einen Schalter an den Ausgang des Komparators wenigstens zwei weitere Transistoren anschaltbar sind, wobei über den einen Transistor das Teilerverhältnis des Spannungsteilers in frequenzverändernder Weise einstellbar ist, während die andere Transistorstrecke einen weiteren, vom ersten Entladestromweg unabhängigen Entladestromweg für den Kondensator bildet.

An den Ausgang des Komparators sind somit bei geschlossenem Schalter die Basiselektroden von 4 Transistoren angeschlossen, wobei zwischen der Basiselektrode eines jeden Transistors und dem Anschluß an den Komparatorausgang vorzugsweise ein Entkopplungswiderstand angeordnet ist. Die das Teilerverhältnis des Spannungsteilers verändernden Transistoren weisen Kollektorwiderstände auf, die zu einem Widerstand des Spannungsteilers über den jeweils als Schalter wirkenden Transistor parallel geschaltet werden. Die beiden Stromzweige aus Kollektoremitterstrecke der Transistoren und dem jeweiligen Kollektorwiderstand sind daher dem einen Widerstand des Spannungsteilers parallel geschaltet.

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Wenigstens einer der die Entladestromwege für den Kondensator bildenden Transistoren weist einen die Entladezeitkonstante und damit das Tastverhältnis bestimmenden Kollektorwiderstand auf. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, in beide Stromwege einen veränderlichen oder festen Widerstand zu schalten. Die orfindungsgemäße Schaltung 3 "UlL sich besonders gut als Kontrollschaltung für die Blinkgeber eines Kraftfahrzeuges verwenden. Durch die erfindungsqomäße Schaltung wird darm die Blinkfrequenz bei einem ausfallenden Verbraucher unter gleichzeitiger Änderung des Tastverhältnisses in gewünschter Weise verändert. Alle SchaltungsLei Ie, mit Ausnahme des Kondensators und des Ladewiderstandes, können in einem gemeinsamen Halbleiterkörper integriert werden. Der Komparator wird vorzugsweise durch einen Differenzverstärker handelsüblicher Art gebildet.

Bei dem erfindungsgemäßen Impulsgenerator ist auch von Vorteil, daß die Schaltung einen Selbstanlauf mit definiertem Anlaufverhalten aufweist. Die Schaltung benötigt ferner nur einen Kondensator. Für beide am Ausgang des Komparators erzeugbaren Frequenzen ist das Tastverhältnis unabhängig zur anderen Frequenz durch die Dimensionierung der Teilerwiderstände und der Widerstände in den Entladestromwegen frei wählbar.

Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll anhand der Figuren 1 bis 3 noch näher erläutert werden.

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Die FiguL 1 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung. Zwischen die beiden Pole der vorsorguugsspannung U sind zwei Stromzweige parallel zueinander geschaltet. Der eine Stromzweig enthält den Spannungsteiler aus den Widerständen R₀ und R,. Der andere Strornzv/uig wird aus dar Reihenschaltung der Widerstände R. , R und C„ gebildet, wobei dies zugleich der Aufladestromweg für den Kondensator C₀ ist. Die Kondensatorspannung π bildet die eine Eingangsgröße des Komparators D. Die andere Eingangsgrüße des Komparators wird am Spannungsteiler, und zwar an der Verbindung zwischen den

Widerständen R₀ und R, abgegriffen. Parallel zum Widerstand J fa

R, des Spannungsteilers sind zwei Stromzweige geschaltet, die jeweils aus der Emitfcerkoiiektorstrecke der Transistoren T₀ bzw. T. und dem zugehörigen Kollektorwiderstand R. bzw. Rebestehen. Zwei weitere Stromzweige sind der Reihenschaltung aus dem Widerstand R und dem Kondensator C parallel geschaltet. Der eine Stromzweig besteht aus der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T~, während der andere Stromzweig aus der Kollektoremitterstrecke des Transistors T₁ und dem zugehörigen Kollektorwiderstand R„ besteht. Die Basiselektroden der Transistoren T₁ und T. sind über Entkopplungswiderstände an den Ausgang des Komparators angeschlossen. Die Basiselektroden der Transistoren T₀ und T₀ können gleichfalls über einen Schalter S und geeignete Entkopplungswiderstände an den Ausgang des Komparators D angeschlossen werden.

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Die beschriebene und in der Figur 1 dargestellte Schaltung funktion!'-rf: wie folgt:

Nach Anlegen der Versorgurinsspannung H wird der Kondensator C_n über R₁ und R aufgeladen. Der Verlauf der Kondensatorspannung U ist. in der Figur 2 graphisch darg< stellt. Am Widerstand R_fi fällt die Spannung Π entsprechend di;;n Teilerverhältnis zwischen den Widerständen R.. und R. «,b Die Spannung Ό und die Spannung rj bilden die Einganqsgrößen des Komparators, der vorzugsweise aus einem DiMV--renzverstärker besteht. Während eier Zeit t.. , in der die Kondensatorspannung U_r noch nicht den Wert U,, orreiclu. ivit, liegt am Ausgang U des Komparators gemäß Figur 3 nii-dt iges Potential. Zunächst sei angenommen, daß der Schalter 8 qeschlossen ist, so daß alle Basis· IeI'I roden der Transistoren T₁ bis T. üoer En I: kopplung sw i der i-;t ände mit dem Ausgang cius Komparators verbunden sind. Da am Ausgang des Koniparat oi -<■■. aber niedriges Potential anliegt, bleiben sämtliche Transistoren gesperrt.

Die Auf ladezeitkonstante des Kon !ensat ors iiil. abhämfig von den Widerständen R und R₁ und der Kapazität des Κοη^·-ιι:-··π-tors C_n. Sofern R sehr viel größer als R₁ ist, kann die Abhängigkeit der Auf ladezei tkonsl .«nte vom Widerstand l· vernachläsfjigt werden. Wenn U den Wert U₂ οι reicht und somit beide Eingangsgrößen am Komparator den gleichen W'-rt aufweisen, schaltet der Komparator um, und ._;i.. Ausgang >ί-·π

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BAD ORIGINAL

Komparators liegt gemäß Figur 3 hohes Potential. Durch den Potentialanstieg am Ausgang des Komparators v/erden sämtliche Transistoren T₁ bis T. durchgeschaltet. Dies bedeutet, daß die Widerstände R₄ und R₅ dem Widerstand R₆ parallel geschaltet werden und somit das auf den Komparator gegeben'» und vom Spannungsteiler abgenommene Eingangspotential auf den Wert U₁ absinkt. Der stromführende gesättigte Transistor T„ entlädt über R den Kondensator C , bis die Kondensatorspannung den unteren Schwellwert U₁ erreicht Diese Entladezeit, die somit im wesentlichen durch den Widerstandswert von R und die Kapaztität C bestimmt wird, ist in der Figur 2 mit t₂ bezeichnet. Während dieser Zeit bleibt am Ausgang des Komparators das hohe Ausgangspotential bestehen. Der gleichfalls eingeschaltete Entladestromweg über den Transistor T₁ und den Widerstand R₂ kann bei geschlossenem Schalter S wegen des vorhandenen Halbleiterwiderstandes vernachlässigt werden. Wenn die Kondensatorspannung U^ den Wert U₁ erreicht hat, stellt sich am Komparatorausgang wieder das niedrige Potential ein, wodurch sämtliche Transistoren wieder gesperrt werden und der Kondensator C_n erneut bis zum Wert U₂ in der Zeit t_. aufgeladen wird. Das Zeitverhältnis t^/t„ bestimmt das Tastverhältnis der Frequenz f.. .

Die größere Frequenz f„ gemäß Figur 3 am Ausgang des Komparators D wird durch Öffnen des Schalters S eingestellt. Bei geöffnetem Schalter S bleibt der Spannungswert U_?, bis zu dem sich der Kondensator aufladen kann, unverändert, da er durch

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das Teilerverhältnis der Widerstände R^ und R_fi vorgegeben ist. Wenn die Kondensatorspannung U den Wert [J „ erreicht, stellt sich am Komparatorausgang erneub das hohe Potential ein, durch das jedoch nur noch die Transistoren T und t... durchgesteuert werden. Dadurch wird nur noch dor Widerstand Rj. dem Widerstand R_fi parallel geschaltet, und am Komparatoreingang liegt das am Spannungsteiler abgegriffene Potential U-, das wesentlich über dem Potential U₁ liegt. Der Kondensator C kann sich somit nur noch bis auf den Wert U₃ entladen. Der Entladestromweg des Kondensators C führt nunmehr zwangsweise über den Widerstand R den Kollektorwiderstand R_ des Transistors T₁ und über die durchgeschaltete Kollektor-Emitterstrecke dieses Transistors T₁. Der Kollektorwiderstand R₂ läßt eine maximale theoretische Entladung di·:. Kondensators auf den Wert U₄ zu, der jedoch unter dem Wert u_ liegt und daher nicht erreicht werden kann. Die Widerstandswerte R_ und R₂ bestimmen zusammen mit der Kapazitätsgröße die Entladezeitkonstante t. für den Kondensator C_n, die somit von der Entladezeitkonstante bei der Frequenz f.. unabhängig ist.

In der Figur 2 ist wieder der Spannungsverlauf am Kondensator C_n bei geöffnetem Schalter S graphisch dargestellt. Aus dem Verhältnis der Entladezeit t^ zur Aufladezeit t_r ergibt sich das Tastverhältnis des Ausgangsimpulses der Frequenz f₂ gemäß Figur 3. Somit ist sichergestellt, daß das Tastverhältnis der Frequenz f_ unabhängig von dem Tastverhältnis der Frequenz f.. ist.

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Im weiteren wird noch ein Dimensionierungsbeispiel der erfindungsgetnäßen Schaltung angegeben, das insbesondere bei der Verwendung der Schaltung für einen Blinkgeber eines Kraftfahrzeuges geeignet ist. Die angegebene Frequenz f.. signalisiert dann eine funktionierende Blinkanzeige mit intakten Verbrauchern, während die Frequenz f_o dann auftritt, wenn wenigstens einer der Verbraucher ausfällt. Durch diese markante Frequenzänderung, es handelt sich beispielsweise fast um eine Frequenzverdreifachung, wird der Ausfall eines Verbrauchers deutlich angezeigt. Dimensionierungsbeispiel:

5,5	kOhm
6,5	kOhm
4	kOhm
1,6	kOhm
24	kOhm
12	kOhm
10	V
7,5	V
6,67	V
5,32	V
2,5	V

3,3 _/UF

Entkopplungswiderstände für - T₄ = 11 kOhm

Ableitwiderstand an S = 51 kOhm

0,44 s 0,33 s 0,35 s 0,153 s 0,092 s

1,47 Hz 4,08 Hz

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Claims

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; ate η ta η s ρ ·" ü π h e

ι 1 L·) Impuls !:. i-i-ral or mit timsrihc: Itbarer , ,asgangsf requ^rr*; und wählbar-.U Tcü-I \ erhältnis -bei den verschiedenen Aus- ^angsfrequenzeii α·.-.3 einem Komparator^ an dessen Hingang ein Spannungsteil ei· und ein über die Versorguriqsspannung aufladbarer Kondensator angeschlossen ist,, wobei am äujgang des Komparators ein vom Verhältnis der Eingangsspannungen abhängiges Ausgangs signal auftritt, -sowie mit zwei an den Ausgang des Komparator^ angeschlossenen Transistoren, wobei "über den einen Transistor das Teilerverhältnis des Spannungsteilers in freguenzbestiinmender We-^e eingestellt wird., während der andere Transistor =einen "Entradestromweg fiir den Kondensator bildet,, dadurch ^ekennzei-chnet, daß über einen Schalter CSJ an den Ausgang des Komparators (D) wenigstens zwei weitere Transistoren (T,,

T ) anschaltbar sind, wobei über den einen Transistor (T.,) 2 *

das-Teilerverhältnis des Spannungsteilers (R-.., R₄R₁-R,) in

frequenzveründernder Welse einstellbar ist^ während die andere Transistorstrecke iT„J einen weiteren, vom ersten Entladestromweg unabhängigen Entladestromweg für den Kondensator (C_q) bildet.

8Ό9-8 17/0201 BAD ORfGINAL
2) Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bas i^elektroden der Transistoren T₁ und T mit dem iYuS'j'.'i" :les Komparator;;; verbunden sind, während dip i3asisele'-:t.·fden der zusätzlichen Transistoren T„_, .'T_ üb-;-r clivx i"~halt«r {■·>) :;n den Aufgang c^es Komparators arsenit '.ar sind.
3) Ti'-.nuJ sgenerator nach Anspruch 1 oder 2_, dadurch -gekennzeichnet, -laß die das Teilerverhältnis des SpannungsLeilers (R,/R,} verändernden Transistoren tT^^I⁴.) Kollektor-■widerstände IB.. Ijzw. Rj-) aufweisen, und daß die Jbeiden Stromzweige aus Kollektor—Eraitterstrecke der Transistoren {T, bzw. ΐ.) und Koliektorwiderständen iS. bzw-. R₁- dem einen Wir3„rstand IR-) des Spannungsteilers parallel geschaltet sind.
4) Impulsgenerator nach-einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß -wenigstens einer der die Entladestromweg« für den Kondensator "bildenden Transistoren =einen die Entladezeitkonstante und ^damlt das Tastverhältnis -bestimmenden Kollektorwiderstand (R₉) aufweist,.
5) Impulsgenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet jdurch -seine Verwendung als Kontrollschaltung für die Blinkgeber eines Kraftfahrzeuges, durch die die Blinkfrequenz ±>ei einem ausfallenden Verbraucher verändert wird*

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