DE2908065C2 - Monostabiler Multivibrator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen monostabilen Multivibrator mit einer Torschaltung, an deren eine Eingangsklemrr ' ein Eingangsimpuls für den Multivibrator anlegbar ist, mit einer Differenzierschaltung, mit einer das Ausgangssignal der Dnferenzierschaltung als Eingangssignal verwendenden Snannungsvergleichsschaltung, deren dem Ausgangssigrul des Multivibrators entsprechendes Ausgangssignal zu der anderen Eingangsklemme der Torschaltung rückgekoppelt ist. mit einer das Ausgangssignal der Torschaltung zur Ansteuerung der Differenzierschaltung verwendenden Steuerschaltung und rr.it einer an eine Clipperstromquelle angeschlossenen Clipperschaltung zum Kappen der Spannung des Ausgangssignals der Steuerschaltung während des stabilen Zustandes des monostabilen Multivibrators.

Wie in F i g. 1 dargestellt, umfaßt ein herkömmlicher monostabiler Multivibrator (»Practical Circuit Handbook«. CQ Publishing Co, Tokio. 1976. Seite 207. Fig. 2 - 32) beispielsweise eine Torschaltung (z. B. eine ODER-Schaltung) I, eine Differenzierschaltung 4 aus einem Differenzierkondensator 2 und einem Differenzierwiderstand 3, dessen eine Klemme mit der Stromquelle + B₁ verbunden ist, eine Steuerschaltung 7 bestehend aus einem Schaltkreis aus einem Transistor 5, dessen Kollektor mit der Stromquelle + Si über einen Lastwiderstand 6 verbunden ist, sowie eine Spannungsvergltichsschaltung (z. B. eine Umkehrstufe) 8, die mit dem Ausgangssignal der Differenzierschaltung 4 gespeist wird. Das Ausgangssignal der Torschaltung 1 wird durch die Steuerschaltung 7 umgekehrt und geformt, das Ausgangssignal der Steuerschaltung 7 wiederum wird differenziert, und das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators schließlich wird von der Ausgangsklemme OUTdcr Spannungsvergleichsschaltung 8 abgegriffen. Gleichzeitig wird dieses Ausgangssignal auch zu einer Eingangsklemme der Torschaltung 1 rückgekoppelt, und die andere Eingangsklemme der Torschaltung 1 wird über die Eingangsklemme IN mit einem

Fremdeingangssignal beaufschlagt.

Bei dem vorstehend beschriebenen monostabilen Multivibrator steigt das Ausgangssignal der Steuerschaltung 7 jedoch langsamer an als der die andere Eingangsklemme IN der Torschaltung 1 beaufschlagende Eingangsimpuls. Bei einem weiteren bekannten munostabuen Multivibrator der eingangs genannten Art (»Puise Fundamentals«, Prentice-Hall Inc, New Jersey, USA, 19G4, Seite 180, Fig. 10-5) ist deshalb, wie in F i g. 2 dargestellt, der Kollektor des Transistoi s 5 über die Diode 9 mit der Clipperstromquelle + ft verbunden und die Steuerschaltung 7 so ausgelegt, daß der Bezugspegel ihres Ausgangssignals (in diesem Zusammenhang ist unter Bezugspegel der untere Pegel des positiven Impulses und der obere Pegel des negativen impulses zu verstehen) bei der Spannung Vft der Clipperstromquelle + ft gekappt wird, um den Anstieg des Ausgangssignals der Steuerschaltung 7 zu beschleunigen.

Wenn auch bei dem vorstehend beschriebenen monostabilen Multivibrator gemäß F i g. 2 die Anstiegszeit des Ausgangssignals der Steuerschaltung 7 verringert ist. hat er doch noch den Nachteil, daß die Breite des Ausgangsimpulses des monostabilen Multivibrators bei Schwankungen der Spannung VB_x der Stromquelle + B\ ebenfalls sehr schwankt

Ein weiterer bekannter monostabiler Multivibrator (DE-AS 17 62 290*, besteht aus einer von einer Steuerschaltung, einer Differenzierschaltung und einer Spannungsvergleichsschaltung gebildeten Kaskadenschaltung, wobei das Ausgangssignal der Spannungsvergleichsschaltung zu der Eingangsklemme der Steuerschaltung rückgekoppelt ist. Außerdem weist dieser bekannte Multivibrator eine zwischen die Differenzierschaltung und die Spannungsvergleichsschaltung geschaltete, von einer Diode und einem Widerstand gebildete Anklammerungsschaltung auf. durch die die Ladung des in der Differenzierschaltung vorgesehenen Kondensators auf einen bestimmten Wert begrenzt wird. Eine Clipperschaltung mit G'poerstromquelle ist dabei aber nicht vorgesehen. Ferner enthält dieser bekannte monostabile Multivibrator keine Maßnahmen zur Verhinderung von Schwankungen der Breite des Ausgangsimpulses bei Schwankungen der Versorgungsspannung.

Ein anders aufgebauter bekannter monostabiler Multivibrator (US-PS 36 80 003) besteht aus einem in ECL-Technik ausgeführten ODER-Glied, dessen einer Eingang an eine Bezugsspannung angeschlossen ist und an dessen anderen Eingang, dem die Triggerimpulse zugeleitet werden, außerdem das am Ausgang des ODER-Gliedes auftretende Ausgangssignal über einen Kondensaior und einen Widerstand rückgekoppelt ist. Ferner ist bei diesem bekannten Multivbrator die an dem Verbindungspunkt dieses Widerstandes und Kondensators anliegende Ladespannung durch eine Klemmdiode auf einen bestimmten Klemmpegel festgelegt. Auch hierbei ist jedoch keine besondere Stabilisierung der Breite des Ausgangsimpulses bei Schwankungen der Versorgungsspannung vorgesehen.

Schließlich ist im Zusammenhang mit einem FM-Demodulator eine Clipperschaltung bekannt (US-PS 37 83 398), die aus zwei emitterseitig gekoppelten Transistoren besteht, wobei die gekoppelten Emitter an eine Konstantstromquelle angeschlossen sind. Ferner ist dabei die Basis eines der Transistoren an eine Bezugsspannungsquelle angeschlossen, während die Basis des anderen Transistors sowohl mit dem

Eingangssignal beaufschlagt als auch über eine Diode an einen Klemmpegel gelegt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen monostabilen Multivibrator der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß durch Schwankungen der Versorgungsspannung verursachte Schwankungen der Breite des Ausgangsimpulses vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die die asymptotische Konnlinie der Wellenform der Ausgangssp?!vnung der Differenzierschaltung bestimmend Spannung von der Clipperstromquelle zugeführt ui'iu nut deren Spannung identisch ist.

In der folgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt

F i g. 1 und 2 Schaltpläne des oben beschriebenen herkömmlichen monostabüen Multivibrators,

Fig.3 einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen monostabiren Multivibrators, und

F i g. 4 Kennlinien von Wellenformen zum Veranschaulichen der Wirkungsweise des monostabüen Multivibrators gemäß F i g. 3.

Der ernndungsgemäße monostabile Multivibrator gemäß F i g. 3 umfaßt einen Differentialverstärker bestehend aus einem mit dem Ausgangssignal der Torschaltung 1 gespeisten Transistor 10. einen mit der Spannung einer Schweüwertstromquelle 14 gespeisten Transistor 11. einer Konstantstromquelle 12. und einem Lastwidersumd 13 für den Transistor 10; eine Emitterfolgeschaltung bestehend aus einem Transistor 15. der vom Kollektorausgang des Transistors 10 und der Konstantstromquelle 16 gespeist ist: sowie eine Diode 9, deren Anode mit dem Kollektor des Transistors 10 und deren Kathode mit der Clipperstromquelle + B₂ verbunden ist.

Eine Clipperschaltung 26 besteht aus einer Vorspannungsquelle 18 und einem Transistor 17; sie enthält einen Differentialverstärker sowie die Emitterfolgeschaltung und bestimmt den unteren Pegel des Ausgangssignals der Steuerschaltung 7.

Eine Differ.nzierschaltung 27 besteht aus einem Differenzierkondensator 2. einem Differenzierwiderstand 3 und einem Transistor 19. der den Be?«jgspegel der differenzierten Ausgangssignale des Differenzierkondensators 2 und des Differenzierwiderstandes 3 hält.

Eine Spannungsvergleichsschaltung 28 umfaßt einen Differentialverstärket bestehend aus einem mit dem Ausgangssignal der Differenzierschaltung 27 gespeisten Transistor 20. einen mit der Spannung einer Spannungsquelle 25 gespeisten Transistor 21, einer Konstant- stromquelle 22. und aus !^.widerständen 23 und 24 für die Transistoren 20 bzw. 21; in dieser Spannungsvergleichsschalt^ng 28 wird das Ausgangssignal des Transistors 20 zur Torschaltung 1 rückgekoppelt und das Ausgangssignal des Transistors 21 von der Ausgangsklemme OUT abgenommen. Die Spannung der Spannungsquelle 25 wird auch an die Basis des, Transistors 19 angelegt

Der vorstehend beschriebene monostabile Multivibrator arbeitet wie folgt:

Wenn im Fall des monostabüen Multivibrators gemäß F i g. 3 der bei (a) in F i g. 4 dargestellte Eingangsirrspuls an der anderen Eingangsklemme IN des Torschaltung 1 anliegt, beaufschlagt der bei (b) in Fig.4 gezeigte Eingangsimpuls die Eingangskiemme der Steuerschaltung 7. Der Eingangsimpuls (b) in Fig.4 wird dann durch die Steuerschaltung 7 umgekehrt und geformt und gleichzeitig wird der Bezugspegel dieses Ausgangssignals bei der Spannung

(V_fl2+V_D-V_fl£)

durch die Diode 9 gekappt und erhält die, bei (c) in Fig.4 durch die durchgezogene Linie dargestellte Wellenform. Hier ist mit V₈₂ die Spannung der Stromquelle + B₂ und mit V_D der Sp?' nungsabfall der Diode 9 im Durchlaß-Zustand bezeichnet Dieses bei (c) in Fig.4 durch die durchgezogene Linie dargestellte Ausgangssignal der Steuerschaltung 7 wird durch die Differenzierschaltung 27 differenziert und man erhält die bei (dl in F i g. 4 gezeigte Wellenform. In diesem Fall ist der asymptotische Verlauf der Wellenform des differenzierten Ausgangssignals durch die Spannungsquelle Vb₂ der Clipperstromquelle +B₂ bestimmt und die Asymptote der Wellenform des differenzierten Ausgangssignals ist die Spannungsquelle Vb₂ der Clipperstromquelle.

Dieses bei (d) in Fig.4 gezeigte Ausgangssignal der Differenzierschaltung 27 wird in die Spannungsvergleichsschaltung 28 eingespeist und das bei (e) in F i g. 4 dargestellte Ausgangssignal ist das Ausgangssignal des monostabüen Multivibrators.

Wenn in der Schaltung gemäß F i g. 3 die Spannung Vfli der Stromquelle + Si schwankt, ändert sich die Wellenform des Ausgangssignals der Differenzierschaltung 27 praktisch nicht, weil eine Klemme des Diffe "nzierwiderstandes 3 mit der Clipperstromquelle + B₂ verbunden ist. Folglich schwankt die Breite des Ausgangsimpulses des monostabüen Multivibrators nicht, wenn Schwankungen in der Spannung Vb ι der Stromquelle + 0, auftreten.

Hier läßt sich bei den Fällen, in denen der Differenzierwiderstand 3 der Differenzierschaltung 27 mit der Stromquelle + Si und mit der Clipperstromquelle + 02 verbunden ist, die Einflußgröße der Schwankungen der Spannungen Vb, und Vb₂ der Stromquelle +fi und der Clipperstromquelle + B₂ errechnen.

(I) Der Differenzierwiderstand 3 ist mit der Stromquelle + B\ verbunden:

T- -C_TR_T\og

■("

- V_BE + K[V₈₂ - V_BE - (E₂ - V_BE)].

(D

Dabei sind: K der Amplitudenwert des differenzierten Impulses aus der Differenzierschaltung 27. wenn die Amplitude des Ausgangsimpulses der Steuerschaltung 7 den Wert I hat: Craer Kapazitätswert des Differenzierkondensators 2: Rt der Widerstandswert des Differenzierwiderstandes 3; Vri die Vorwärtsspannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors: E\ die Spannung der Spannungsquelle 25: E₂ die Spannung der Vorspannungsquelle 18; V₁, der Spannungsabfall der Diode 9 in Vorwärtsrichtung; und T die Breite des Ausgangssignals des monostabilen Multivibrators.

Da jedoch V_ßc=s V₀ ist. kann die Gleichung (I) wie folgt umgeschrieben werden:

65

Γ= -

Vb\ -

V₁, -

KV_B2+(K- \)V„

(2)

5 6

Wird T in Gleichung (2) mit V_B{ als eine Funktion der Spannung K₈, differenziert, erhält man folgende Gleichung (3):

= - c R ( ^{Kgl Εχ+ 1}^"^{1 + {K} " ^{1} Vbe} ~ ^KEl

^{T T}

_ _c „

V_Bi-E_t [K₈₁ -£, + AK₈₂ + (K- I) K_sf -

KV_B2+(K-\)V_BE-KE₂

(Vbx -S₁)[K₈₁ -E₁ +KV₈₂ + (K- 1)K„- A^₂]

Eine wesentliche Voraussetzung für den Betrieb des monostabilen Multivibrators ist die Beziehung

so da3

>0 (4)

Wenn dann fder Gleichung (2) als eine Funktion der Spannung V_B2 nach V_B2 difTerenziert wird, ergibt sich Gleichung (5):

V_Bl - £, + AT₈₂ + (A" -

= -cv?_r(

K₈₁ - E_x [K₈, -E_x+ AK₈₂ +(K- \)V_BE - KE₂]²

^tR' (K₈₁ -£>)[K_S1 -E_x +KV₈₂+ (K- \)V_be-KE₂]

Für den Betrieb des monostabilen Multivibrators muß Spannungen ν_β| bzw. V_B2 der Stromquellen + B\ und die Beziehung Vf.i>fi erfüllt sein. Also gilt die + B_: nicht ausgeschaltet werden können, wenn der Gleichung (6): Differenzwiderstand 3 mit der Stromquelle +B₁

T'(V_B2)>Q (6)

40 verbunden und die Amplitude des Ausgangsimpulses

der Steuerschaltung 7 durch V₈ 2 und E₂ bestimmt ist.

Die Gleichungen (4) und (6) zeigen, daß die Schwankun- (2) Der Differenzierwiderstand 3 ist mit der

gen der Breite des Ausgangsimpulse des monostabilen Clipperstromquelle +B₂ verbunden(Fig. 3):
Multivibrators in Bezug auf die Schwankungen der

⁽⁷⁾

K₈₂ -E_x- V_BE + A[K₈₂ + V₀- V_BE - (E₂ - V_Bt)]
Da jedoch K_8£ « V₀, kann die Gleichung (7) wie folgt umgeschrieben werden:

/ y -E_x \

T- ~ CjRr Iog,{ — ■ —— - —— —— —— J (8)

Die Schwankungen der Spannung Vg !der Stromquel- 55 Clipperstromquelle +Bi verbindet Wird also Γ der

Ie + B< stehen nicht länger in Beziehung mit der Breite Gleichung (8) als eine Funktion der Spannung V₈₂ nach

des Ausgangsimpulses des monostabiien Multivibrators, V_{8 2} differenziert, erhält man die Gleichung (9):
wenn man den Differenzierwiderstand 3 mit der

₌ _ _{c R} ((I +K)V₈₂-E₁ -KE₂+(K-\)V,e _x (1 + K)V₈₂-E_x -KE₂+(K- \)V_BE - (1 + K)(V₈₂-E₁) \ ^T Λ V₈₂-E_x \(\+K)V_B2-E_x-KE₂+(K-\)V_BEf J

₌ __CÄ KE_x - KE₂ + (K - l)V_BE

^{Γ T} (K₈₂- E_x)[O + K) V₈₁ -E₁ -KE₂ + (K-X) V_BE] (Q^

Wenn in der Gleichung (9) die Beziehung

r(V_B2)=o

(10)

-KE₂ + (K- \)V_BE = 0

Ey=E₁-

(11)

(12)

ksnn

erfüllt ist, ist di<_ Schwankung der Breite des Ausgangsimpulses des monostabilen Multivibrators in Bezug auf die Schwankung der Spannung Vb₂ der Clipperstromquelle + B₂ ausgeschaltet. Aus den Gleichunger/)) und (10) folgen somit

einen monostabilen Multivibrator zur Erzielung eines positiven Impulsausgangs, jedoch gilt das gleiche für einen monostabilen Multivibrator zum Erzeugen eines negativen Impulses.

Reziigszeichenaufstellung

Mit anderen Worten: sind die Spannung Ei der Spannungsquelle 25 und die Spannung E₂ der Vorspannungsquelle 18 derart ausgelegt, daß die Beziehung (12) füiit j k d Bit d Ail d

Breite des Aiivsri^sim^iilsss des

monostabilen Multivibrators ungeachtet der Schwankungen der Spannung V_B2 der Clipperstromquelle + B₂ konstant gehalten werden.

Wie oben beschrieben wird bei Anwendung der Erfindung eine Klemme des Differenzierwiderstandes mit der Clipperstromquelle verbunden, und die Asymptote der Wellenform des Ausgangssignals der Differenzierschaltung wird zur Spannung der Clipperstromquelle. Auf diese Wiese hängt die Wellenform des Ausgangssignals der Differenzierschaltung nicht mehr von den Schwankungen der Differenzierschaltung nicht mehr ve ι den Schwankungen der Stromquelle ab und die Schwankungen der Breite des Ausgangsimpulses des monostabilen Multivibrators sind ausgeschaltet.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich zwar auf

1	Torschaltung
2	Differenzierkondensator
3	Differenzierwiderstand
4,27	Differenzierschaltungen
7	Steuerschaltung
8,28	Spannungsvergleichsschaltungen
9	Diode
+ B2	Clipperstromquelle
6	Lastwiderstand
14	Schwellwertstromquelle
26	Clipperschaltung
18	VorsDannunesauelle
25	Spannungsquelien
22	Konstantstromquelle
10	Transistor
11	Transistor
12	Konslantst romquelle
13	Lastwiderstand
15	Transistor
16	Konstantstromquelle
17	Transistor
19	Transistor
20,21	Transistor
22	Konstantstromquelle
23,24	Lastwiderstände
27	Differenzierschaltung

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Monostabiler Multivibrator mit einer Torschaltung (5), an deren eine Eingangsklemme (IN), ein Eingangsimpuls für den Multivibrator anlegbar ist, mit einer Differenzierschaltung (27), mit einer das Ausgangssignal der Differenzierschaltung (27) als Eingangssignal verwendenden Spannungsvergleichsschaltung (28), deren dem Ausgangssignal des Multivibrators entsprechendes Ausgangssignal zu der anderen Eingangsklemme der Torschaltung (1) rückgekoppelt ist, mit einer das Ausgangssignal der Torschaltung (1) zur Ansteuerung der Differenzierschaltung (27) verwendenden Steuerschaltung (7) is und mit einer an eine Clipperstromquelle (+Sj) angeschlossenen Clipperschaltung (9, 15) zum Kappen der Spannung des Ausgangssignals der Steuerschaltung (7) während des stabilen Zustandes des monostabilen Multivibrators, dadurch gekennzesthnet, daß die die asymptotische Kennlinie der Wellenform der Äusgangsspanr.ung der Differenzierschaltung (27) bestimmende Spannung von der Clipperstromquelle (+ ft) zugeführt und mit deren Spannung identisch ist.