DE2647569B2

DE2647569B2 - Impulsgenerator mit umschaltbarer Ausgangsfrequenz

Info

Publication number: DE2647569B2
Application number: DE2647569A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7106 Neuenstadt 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: 1980-02-21
Also published as: DE2647569A1; DE2647569C3; US4160235A

Description

Die Erfindung betrifft einen Impulsgenerator mit umschaltbarer Ausgangsfrequenz entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Eine derartige Impulserzeugungsschaltung ist bereits aus der DE-AS 22 36 209 bekannt, bei der an einem Komparator zwei Spannungen miteinander verglichen werden. Eine der beiden Eingangsspannungen verändert sich stetig, bis sie den Wert der anderen festen Eingangsspannung erreicht und damit eine Veränderung des Ausgangssignals am Komparator bewirkt Bei der bekannten Schaltung sind an den Eingang des Komparators angeschlossene zusätzliche Transistoren vorgesehen, mit denen die Periodendauer bei unveränderter Zeitkonstante einstellbar ist Dabei muß an die Basiselektroden der zusätzlichen Transistoren allerdings eine Steuereinrichtung angeschlossen werden, die Signale im Takt der Kippschaltung liefert

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für einen Impulsgenerator anzugeben, mit deren Hilfe am Ausgang des Komparators Impulse mit umschaltbarer Frequenz und mit ^frei wählbarem Tastverhältnis erzeugt werden können. Diese Aufgabe wird bei einem Impulsgenerator der eingangs genannten Art durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.
An den Ausgang des Komparators sind somit bei

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

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 erfindungsgemäße Schaltung läßt sich besonders gut als Kontrollschaltung für die Blinkgeber eines Kraftfahrzeuges verwenden. Durch die erfindungsgemäße Schaltung wird dann die Blinkfrequenz bei einem ausfallenden Verbraucher unter gleichzeitiger Änderung des Tastverhältnisses in gewünschter Weise verändert. Alle Schaltungsteile, 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 Endladestromwegen frei wählbar.

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

Die F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung. Zwischen die beiden Pole der Versorgungsspannung Us sind zwei Stromzweige parallel zueinander geschaltet.

Der eine Stromzweig enthält den Spannungsteiler aus den Widerständen fo und R& Der andere Stromzweig wird aus der Reihenschaltung der Widerstände R\, Ro und Co gebildet, wobei dies zugleich der Aufladestromweg für den Kondensator Q ist. Die Kondensatorspannung Uc bildet die eine Eingangsgröße des Komparators D. Die andere Eingangsgröße des Komparators wird am Spannungsteiler, und zwar an der Verbindung zwischen den Widerständen Ri und Re abgegriffen. Parallel zum Widerstand Fk des Spannungsteilers sind zwei Stromzweige geschaltet, die jeweils aus der Emitterkollektorstrecke der Transistoren Ti bzw. 7} und dem zugehörigen Kollektorwiderstand Ra bzw. Rs bestehen. Zwei weitere Stromzweige sind der Reihen-

IO

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schaltung aus dem Widerstand Λο und dem Kondensator G, parallel geschaltet Der eine Stromzweig besteht aus der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T₂, während der andere Stromzweig aus der Kollektoremitterstrecke des Transistors T₁ und dem zugehörigen Kollektorwiderstand R₂ besteht. Die Basiselektroden der Transistoren T, und T₄ sind über Entkopplungswiderstände an den Ausgang des Komparators angeschlossen. Die Basiselektroden der Transistoren T₂ und Ti können gleichfalls über einen Schalter 5 und geeignete Entkopplungswiderstände an den Ausgang des Komparators Dangeschlossen werden.

Die beschriebene und in der Fig. 1 dargestellte Schaltung funktioniert wie folgt:

Nach Anlegen der Versorgungsspannung Us wird der Kondensator C₀ über R₁ und Ro aufgeladen. Der Verlauf der Kondensatorspannung U₁ ist in der Fig.2 graphisch dargestellt. Am Widerstand Rt fällt die Spannung U₂ entsprechend dem Teilerverhältnis zwischen den Widerständen Rz und A₆ ab. Die Spannung Uc \ und die Spannung LZ₂ bilden die Eingangsgrößen des Komparators, der vorzugsweise aus einem Differenzverstärker besteht Während der Zeit U, in der die Kondensatorspannung Uc noch nicht den Wert LZ₂ erreicht hat, liegt am Ausgang U₀₁₁, des Komparators gemäß Fig.3 niedriges Potential. Zunächst sei angenommen, daß der Schalter S geschlossen ist, so daß alle Basiselektroden der Transistoren T₁ bis T_t über Entkopplungswiderstände mit dem Ausgang des Komparators verbunden sind. Da am Ausgang des Komparators aber niedriges Potential anliegt, bleiben sämtliche Transistoren gesperrt.

Die Aufladezeitkonstante des Kondensators ist abhängig von den Widerständen Re und R\ und der Kapazität des Kondensators Ca. Sofern R₀ sehr viel größer als R\ ist, kann die Abhängigkeit der Aufladezeitkonstante vom Widerstand R\ vernachlässigt werden. Wenn Uc den Wert U₂ erreicht und somit beide Eingangsgrößen am Komparator den gleichen Wert aufweisen, schaltet der Komparator um, und am Ausgang des Komparators liegt gemäß Fig.3 hohes Potential. Durch den Potentialanstieg am Ausgang des Komparators werden sämtliche Transistoren T\ bis 7} durchgeschaltet Dies bedeutet, daß die Widerstände R* _? und R₅ dem Widerstand R₆ parallel geschaltet werden und somit das auf den Komparator gegebene und vom Spannungsteiler abgenommene Eingangspotential auf den Wert U₁ absinkt. Drr stromführende gesättigte Transistor T₂ entlädt über Ab den Kondensator C₀, bis die Kondensatorspannung den unteren Schwellwert U\ erreicht. Diese Entladezeit, die somit im wesentlichen durch den Widerstandswert von Ro und die Kapazität G bestimmt wird, ist in der Fig.2 mit h bezeichnet. Während dieser Zeit bleibt am Ausgang des Komparators das hohe Ausgangspotential bestehen. Der gleichfalls eingeschaltete Endiadcstromweg über den Transistor T> und den Widerstand R₂ kann bei geschlossenem Schalter 5 wegen des vorhandenen Halbleiterwiderstandes vernachlässigt werden. Wenn die Kondensatorspannung Uc den Wert i/j erreicht hat, stellt sich am Komparatorausgang wieder das niedrige Potential ein, wodurch sämtliche Transistoren wieder gesperrt werden und der Kondensator Cb erneut bis zum Wert Ui in der Zeit h aufgeladen wird. Das Zeitverhältnis tä/fe bestimmt das Tastverhältnis der Frequenz l\.

Die größere Frequenz f₂ gemäß F i g. 3 am Ausgang des Komparators D wird durch öffnen des Schalters 5 eingestellt Bei geöffnetem Schalter S bleibt der Spannungswert U₂, bis zu dem sich der Kondensator aufladen kann, unverändert, da er durch das Teilerverhältnis der Widerstände Ri und Rf₁ vorgegeben ist. Wenn die Kondensatorspannung U₁ den Wert Ui erreicht, stellt .-ich am Komparatorausgang erneui das hohe Potential ein, durch das jedoch nur noch die Transistoren 7* und i\ durchgesteuert werden. Dadurch wird nur noch der Widerstand Ri der. Widerstand R_b parallel geschaltet, und am Komparatorein^ang liegt das am Spannungsteiler abgegriffene Potential Uj, das wesentlich über dein Potential U\ liegt Der Kondensator Cb kann sich somit nur noch bis auf den Wert U) entladen. Der Entladestromweg des Kondensators Cb führt nunmehr zwangsweise über den Widerstand Ro den Kollektorwiderstand R₂ des Transistors 71 und über die durchgeschaltete Kollektor-Emitterstrecke dieses Transistors T₁. Der Kollektorwiderstand R₂ läßt eine maximale theoretische Entladung des Kondensators auf den Wert Ut zu, der jedoch unter dem Wert U\ liegt und daher nicht erreicht werden kann. Die Widerslandswerte Ra und Rj bestimmen zusammen mit der JLapazitätsgröße die Entladezeitkonstante U für den Kondensator Ca, die somit von der Entladezeitkonstante bei der Frequenz f\ unabhängig ist

In der Fig.2 ist wieder der Spannungsverlauf am Kondensator C₀ bei geöffnetem Schalter S graphisch dargestellt Aus dem Verhältnis der Entladezeit U zur Aufiadezeit k ergibt sich das Tastverhältnis des Ausgangsimpulses der Frequenz Z₂ gemäß F i %. 3. Somit ist sichergestellt, daß das Tastverhältnis der Frequenz Z₂ unabhängig von dem Tastverhältnis der Frequenz /5 ist.

Im weiteren wird noch ein Dimensioniemngsbeispiel der erfindungsgemäßen 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 inktakten Verbrauchern, während die Frequenz Z₂ 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:

50

55

65

Ä.	= 5,5kOhm	= 10V
Ri	= 6,5kOhm	= 7,5 V
R₃	= 4kOhm	- 6,6:",
Ra	= l,6kOhm	- 532 V
Ri	= 24kOhm	= 24V
Rb	= 12kOhm	= 0,44 s
C₀	= 3,3 μΡ	- 033 s
Entkopplungswiderstände für	= 035 s
T_x-	= 0,153 s
■Ta = llkOhm	= 0,092 s
Ableitwiderstand S = 51 kOhm	= 1,47Hz
Us	= 4,08Hz
U₂
U₃
Ua
U₁
t\
h
k
U
k
/i

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Impulsgenerator mit umschaltbarer Aussangsfrequenz und wählbarem Tastverhältnis bei den verschiedenen Ausgangsfrequenzen aus einem Komparator, an dessen Eingang ein Spannungsteiler und ein über die Versorgungsspannung aufladbarer Kondensator angeschlossen ist, wobei am Ausgang des Komparators ein vom Verhältnis der Eingangsspannungen abhängiges Ausgangssignal auftritt, sowie mit zwei an den Ausgang des Komparators angeschlossenen Transistoren, wobei übet den einen Transistor das Teilverhältnis des Spannungsteilers in frequenzbestimmender Weise eingestellt wird, während der andere Transistor einen Entladestromweg für den Kondensator bildet, mit einem weiteren Transistor, über den das Teilerverhältnis des Spannungsteilers in frequenzverändernder W^ise einste'lbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Schalter (S) an den Ausgang des Komparators (D) neben der Basiselektrode des weiteren Transistors (TJ) wenigstens noch die Basiselektrode eines vierten Transistors (TT) anschaltbar ist, wobei dieser vierte Transistor (T2) einen weiteren, vom ersten Entladestromweg unabhängigen Endladestromweg für den Kondensator (C) bildet.

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Teilerverhältnis des Spannungsteilers (Rj, Rb) verändernden Transistoren (T₃, Ά) Kollektorwiderstände (Ra bzw. Ri) aufweisen, und daß die beiden Stromzweige aus einer Kollektor-Emitterstrecke der Transistoren (Tz bzw. Ta) und einem Kollektorwiderstand (Ra bzw. A₅) dem einen Widerstand (Rb) des Spannungsteilers parallel geschaltet sind.

3. Impulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der die Entladestromwege für den Kondensator bildenden Transistoren einen die Endladezeitkonstante und damit das Tastverhältnis bestimmenden Kollektorwiderstand (7?₂) aufweist.

4. Impulsgenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Kontrollschaltung für die Blinkgeber eines Kraftfahrzeuges, durch die die Blinkfrequenz bei einem ausfallenden Verbraucher verändert wird.