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Monostabile Multivibratorschaltung
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Die Erfindung betrifft eine monostabile Multivibratorschaltung, bestehend
aus einer Anschwingstufe und einer Multivibratorstufe, wobei die Multivibratorstufe
zwei emittergekoppelte Multivibrator (MV-)-Transistoren, eine Einstellkapazität
und ggf. einen Einstellwiderstand aufweist.
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t Monostabile Multivibratorschaltungen sind in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt. Im allgemeinen sind dabei in der
Multivibratorstufe zwei
emittergekoppelte MV-Transistoren vorgesehen, die so zusammengeschaltet sind, daß
die gesamte Multivibratorstufe einen stabilen und einen quasi stabilen Schaltzustand
einnehmen kann. Eine solche monostabile Multivibratorschaltung liefert also am Ausgang
Impulse, deren Frequenz zwar durch die Eingangsfrequenz, d. h. die Frequenz der
Anschwingstufe, bestimmt wird, deren Länge und Amplitude jedoch unabhängig von der
Eingangsspannung sind und ausschließlich durch die Dimensionierung der Bauelemente,
d. h. insbesondere einer Einstellkapazität und ggf. eines Einstellwiderstandes bestimmt
wird. Solche Schaltungen eignen sich zur Regenerierung, Verzögerung, Verkürzung
oder Verlängerung von Impulsen. Bei einer bekannten monostabilen Multivibratorschaltung
der in Rede stehenden Art (vgl. die ungarische Patentschrift 163 688) liegt die
Einstellkapazität in Reihe mit dem Einstellwiderstand zwischen dem positiven Pol
der Versorgungsspannung und dem Kollektor bzw. der Basis des ersten bzw. des zweiten
MV-Transistors. Diese bekannte monostabile Multivibratorschaltung ist insoweit noch
verbesserungsfähig, als einerseits durch die Anordnung von Einstellkapazitäten und
Einstellwiderstand mitten innerhalb der Schaltung eine Ferneinstellung nur schwer
möglich ist, als andererseits durch die Anordnung von Einstellkapazität und Einstellwiderstand
zwischen dem positiven Pol der Versorgungsspannung und der Basis bzw. Kollektor
der MV-Transistoren die obere Grenzfrequenz vergleichsweise niedrig ist.
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Ausgehend von dem zuvor dargelegten Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, die bekannte monostabile Multivibratorschaltung so auszugestalten
und weiterzubilden, daß einerseits eine Ferneinstellung von Länge und Amplitude
der
Ausgangs impulse leicht möglich ist, andererseits höhere Grenzfrequenzen
erreichbar sind.
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Die erfindungsgemäße monostabile Multivibratorschaltung, bei der die
zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst dadurch gekennzeichnet, daß die
Anschwingstufe zwei symmetrische, antivalent geshaltete Ausgänge aufweist, daß der
erste MV-Transistor mit seiner Basis direkt an den ersten Ausgang der Anschwingstufe
und der zweite MV-Transistor mit seiner Basis über zwei antiparallel geschaltete
Dioden an den zweiten Ausgang der Anschwingstufe angeschlossen ist, daß der zweite
MV-Transistor mit seiner Basis außerdem über zwei antiparallel geschaltete Dioden
mit Masse, über einen Basiswiderstand mit dem einen Pol der Versorgungsspannung
sowie direkt mit dem Kollektor eines Hilfstransistors verbunden ist, daß der Hilfstransistor
mit seiner Basis an den Kollektor des zweiten MV-Transistors und mit seinem Emitter
einerseits über die Einstellkapazität an Masse, andererseits über einen Stromgenerator
an eine Hilfsspannung angeschlossen ist, daß der Wert der Hilfsspannung unter dem
niedrigsten bzw. über dem höchsten Wert der Versorgungsspannung liegt und daß die
Ausgänge der Multivibratorstufe mit den Kollektoren der MV-Transistoren verbunden
sind. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß Eingangs impulse zu hoher Amplitude
die MV-Transistoren gegebenenfalls weit in die Sättigung treiben und damit die Grenzfrequenz
der gesamten monostabilen Multivibratorschaltung drastisch herabsetzen. Um das zu
verhindern sind erfindungsgemäß einerseits in der Multivibratorstufe eingangsseitig
antiparallel geschaltete Dioden vorgesehen, wird andererseits der den stabilen Zustand
der Multivibratorstufe bestimmende zweite MV-Transistor über einen Hilfstransistor,
also ein aktives
Element angesteuert. Ein zusätzlicher Vorteil der
Ansteuerung der Multivibratorstufe über zwei antivalente Ausgänge der Anschwingstufe
liegt darin, daß der Umschaltvorgang vom einen MV-Transistor auf den anderen MV-Transistor
durch je einen gesonderten Eingangsimpuls in Gang gesetzt wird. Verzögerungszeiten
die daher rühren, daß nur ein MV-Transistor mit dem Eingangsimpuls beaufschlagt
wird, während der zweite MV-Transistor dann von dem innersten MV-Transistor gesteuert
wird, entfallen erfindungsgemäß vollkommen. Schließlich bedeutet die Tatsache, daß
die Einstellkapazität mit ihrem einen Ende an Masse liegt, daß die Einstellkapazität
ohne weiteres getrennt von der übrigen Schaltung angeordnet werden kann, daß somit
also eine Ferneinstellung der erfindungsgemäßen monostabilen Multivibratorschaltung
ohne weiteres möglich ist.
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Vorzugsweise sind die antivalenten Ausgänge der Anschwingstufe über
jeweils eine Induktivität an Masse gelegt und weisen einen niedrigen Ausgangswiderstand
auf. Die Induktivitäten bilden nine Differenzierschaltung für die von der Anschwingstufe
abgegebenen antivalenten Impulse, so daß nur die Anstiegsflanke der Impulse, nicht
aber die Abfallsflanke der Impulse zu einem Umschaltvorgang in der Multivibratorstufe
führt.
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Schließlich ist es noch von Vorteil, wenn die MV-Transistoren einerseits
und der Hilfstransistor andererseits von komplimentärem Typ sind.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt
Fig. 1 für Vergleichszwecke
die Schaltungsanordnung einer monostabilen Multivibratorschaltung bekannter Art,
Fig. 2 die Schaltungsanordnung eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen
monostabilen Multivibratorschaltung.
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Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung einer bekannten monostabilen
Multivibratorschaltung (vgl. die ungarische Patentschrift 163 688) zeigt, daß eine
solche monostabile Multivibratorschaltung aus einer Anschwingstufe 1 und einer Multivibratorstufe
2 besteht. Dabei weist die Multivibratorstufe 2 zwei emittergekoppelte Multivibrator(MV-)-Transistoren
TR1 und TR2 auf sowie eine Einstellkapazität C und einen Einstellwiderstand R. In
der gezeigten Schaltungsanordnung einer bekannten monostabilen Multivibratorschaltung
sind die Einstellkapazität C und der Einstellwiderstand R zwischen dem positiven
Pol +U einerseits und Basis bzw. Kollektor der MV-Transistoren TR1 und TR2 und andererseits
angeordnet.
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Die Emitter der MV-Transistoren TR1 und TR2 liegen gemeinsam über
einen Emitterwiderstand am negativen Pol -U der Versorgungsspannung. Ein Eingangsimpuls
wird in einen Eingang B der Anschwingstufe 1 eingespeist und führt zu einem Ausgangsimpuls
an einem Ausgang K der Multivibratorstufe 2. Im übrigen ist die in Fig. 1 gezeigte
Schaltungsanordnung einer bekannten monostabilen Multivibratorschaltung nur zum
Vergleich gedacht und soll daher hier nicht weiter erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt nun die Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen monostabilen
Multivibratorschaltung. Die Anschwingstufe 1 dieser Multivibratorschaltung weist
zwei symmetrische, antivalent
geschaltete Ausgänge B1 und B2 auf,
die sowohl hinsichtlich ihres Ausgangswiderstandes als auch hinsichtlich des Absolutwertes
der Ausgangsspannung gleich sind. Der erste MV-Transistor TR1 ist mit seiner Basis
direkt an den ersten Ausgang B1 der Anschwingstufe 1 angeschlossen. Der zweite MV-Transistor
TR2 ist mit seiner Basis über zwei antiparallel geschaltete Dioden D1, D2 an den
zweiten Ausgang B2 der Anschwingstufe 1 angeschlossen. Im übrigen ist der zweite
MV-Transistor TR2 mit seiner Basis zusätzlich über zwei antiparallel geschaltete
Dioden D3, D4 mit Masse und Fieber einen Basiswiderstand R1 mit dem einen Pol +U
der Versorgungsspannung und mit dem Kollektor eines Hilfstransistors TR3 verbunden.
Schließlich ist der Kollektor des zweiten MV-Transistors TR2 über einen Kollektorwiderstand
R3 mit dem anderen Pol -U der Versorgungsspannung verbunden.
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Der Hilfstransistor TR3 ist seinerseits mit seiner Basis an den Kollektor
des zweiten MV-Transistors TR2 und mit seinem Emitter einerseits über die Einstellkapazität
C an Masse, andererseits über einen Stromgenerator an eine Hilfsspannung -U1 angeschlossen.
Die Emitter der beiden MV-Transistoren TR1 und TR2 liegen über einen Widerstand
R2 an dem einen Pol +U der Versorgungsspannung. Schließlich ist auch im Kollektorkreis
des MV-Transistors TR1 ein Kollektorwiderstand R4 vorgesehen.
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Erfindungsgemäß liegt der Wert der Hilfsspannung unter dem niedrigsten
bzw. über dem höchsten Wert der Versorgungsspannung und sind die Ausgänge K1 und
K2 der Multivibratorstufe 2 mit den Kollektoren der MV-Transistoren TR1 bzw. TR2
verbunden.
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Wie sich aus Fig. 2 weiter ergibt sind die MV-Transistoren
TR1
und TR2 einerseits und der Hilfstransistor TR3 andererseits von komplimentärem Typ.
Weiterhin ergibt sich aus Fig.
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2, daß die antivalenten Ausgänge B1 und B2 der Anschwingstufe 1 über
jeweils eine Induktivität L1 und L2 an Masse liegen.
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Gemeinsam mit dem mrzugsweise niedrigen Ausgangswiderstand der Ausgänge
B1 bzw. B2 der Anschwingstufe 1 bilden die Induktivitäten L1 bzw. L2 jeweils eine
Differenzierschaltung, durch die ein am jeweiligen Ausgang B1 bzw. B2 der Anschwingstufe
1 auftretender Rechteckimpuls differenziert wird.
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Die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Multivibratorschaltung arbeitet
wie folgt: Zunächst ist eine der Voraussetzungen für den Betrieb der erfindungsgemäßen
monostabilen Multivibratorschaltung gemäß Fig. 2,daß die über die Einstellkapazität
C eingestellte Zeitkonstante (ein separater Einstellwiderstand R ist hier nicht
vorgesehen) kürzer ist als die zeitliche Länge der am Ausgang der Anschwingstufe
1 bzw. am Eingang der Multivibratorstufe 2 anstehenden Impulse. Anderenfalls würde
die Abfalls flanke der Impulse die Multivibratorstufe 2 zum Zurücktippen in den
stabilen Zustand anregen, bevor noch die Zeitkonstante der Multivibratorstufe 2
zum Tragen kommt.
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Im stabilen Zustand der erfindungsgemäßen monostabilen Multivibratorschaltung
sind der MV-Transistor TR2 und der Hilfstransistor TR3 leitend, während der MV-Transistor
TR1 gesperrt ist. Die Emitter-Basis-Spannung des Hilfstransistors TR3 wird durch
die Kollektorspannung des MV-Transistors TR2 bestimmt, die Basis des MV-Transistors
TR2 wird von der Kollektorspannung des Hilfstransistors TR3 eingestellt. Der Emitter
des
MV-Transistors TR1 liegt, ebenso wie der Emitter des MV-Transistors TR2 auf einem
Potential nahe dem unteren Wert der UEsorgungsspannung, da der MV-Transistor TR2
wie gesagt leitend ist. Ein am Eingang der Anschwingstufe 1 ankommender Steuerungs-Rechteckimpuls
erscheint an den Ausgängen B1 und B2 der Anschwingstufe 1 in Form zweier Rechteckimpulse
mit entgegengesetzt gleicher Amplitude. Diese Rechteckimpulse werden über die Induktivitäten
L1 bzw. L2 differenziert, d. h.
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in Nadelimpulse umgesetzt. Das Kippen der Multivibratorstufe 2 vom
stabilen inden instabilen Zustand erfolgt sehr schnell, da der Anschwingimpuls an
B1 den MV-Transistor TR1 aufsteuert, während gleichzeitig der Anschwingimpuls an
B2 den MV-Transistor TR2 zusteuert. Gleichzeitig wird auch der Hilfstransistor TR3
zugesteuert, d.h. gesperrt. Am Emitter des Hilfstransistors TR3 wird jedoch über
die Einstellkapazität C zunächst die Spannung festgehalten. Über den Stromgenerator
I wird nun, da der Hilfstransistor TR3 sperrt, die Einstellkapazität C weiter negativ
aufgeladen, bis der Emitter des Hilfstransistors TR3 auf einem niedrigeren Potential
liegt als die Basis. In diesem Augenblick öffnet der Hilfstransistor TR3 wieder,
was gleichzeitig das öffnen des MV-Transistors TR2 bewirkt. Der MV-Transistor TR1
wird dann zugesteuert und die Multivibratorstufe 2 der monostabilen Multivibratorschaltung
hat den stabilen Zustand wieder erreicht, nachdem die Einstellkapazität C über den
Emitter-Kollektor-Kreis des geöffneten Hilfstransistors TR3 wieder entladen worden
ist.
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L e e r s e i t e