DE2524680C3 - Transistorbestückter Multivibrator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen transistorbestückten Multivibrator mit Transistoren, bei denen jeweils der Kollektor des einen mit der Basis des anderen über einen ohmschen Rückkopplungswiderstand verbunden ist, mit einem eigenen Belastungswiderstand im Kollektorstromkreis jedes Transistors, mit einer Speisequelle sowie mit einer zeilbestimmenden Sättigungsdrossel, deren erster und zweiter Anschluß jeweils mit einem der Rückkopplungswiderstände verbunden sind, und deren Anzapfung zwischen den beiden Anschlüssen über einen Widerstand und eine >' erste Diode mit dem entsprechenden Poi der Speisequelle verbunden ist. Ein solcher transistorbestückter Multivibrator ist aus der US-Patentschrift 3172 058 bekannt.

Bei der bekannten Ausbildung liegen die Anschlüsse ^h" der Sättigungsdrossel an der Basis jeweils eines Transistors, so daß der erste Anschluß der Sättigungsdrossel mit dem die Basis des ersten Transistors ansteuernden Rückkopplungswiderstand und entsprechend der zweite Anschluß der Sättigungsdrossel mit ' ' dem die Basis des zweiten Transistors ansteuerenden Rückkopplungswidcrstand verbunden ist.

Weiterhin ist bei der bekannten Ausbildung jede der durch die Anzapfung gebildeten Wicklungshälften der Sättigungsdrossel durch je einen Widerstand überbrückt. Beim Betrieb des Multivibrators fließt der Strom durch eine Wicklungshälfte der Sättigungsdrossel. Da die andere Wicklungshälfte durch einen Widerstand überbrückt ist, wird die in ihr induzierte Spannung einen Strom durch diesen Widerstand hervorrufen. Außerdem liegt dieser Spannung über den jeweiligen Belast^ngswiderstand, Rückkopplungswiderstand und den mit der ersten Diode seriengeschalteten Widerstand von der Spannungsquelle her eine Spannung entgegen, was einen zusätzlichen Strom durch die zweite Wicklungshälfte der Sättigungsdrossel bewirkt

^eide Ströme rufen eine beträchtliche Erhöhung des Stroms durch die erste Wicklungshälfte der Sättigungsdrossel hervor, wobei sich deren Widerstand im ungesättigten Zustand verringert Beim Eintrat der Sättigung ändert sich deshalb der Widerstand der ersten Wicklungshälfte nur geringfügig, obwohl ihre Induktivität sich stark verändert

Da eine der Wicklungshäiften der Sättigungsdrossel bei der bekannten Ausbildung ständig belastet ist, mangelt es dem Umschaltvorgang des bekannten Multivibrators an Präzision. Aus diesem Grunde ist die bekannte Schaltung nur bei niedrigen Frequenzen und nicht zur Erzeugung uk symmetrischer Impulse vorgesehen.

Die Verlegung der Anzapfung der Sättigungsdrossel aus deren Mitte heraus zur Erzielung verschiedener Impulsverhältnisse wäre bei der bekannten Ausbildung unzulässig, weil dann der Strom in der zweiten Wicklungshälfte der Sättigungsdrossel bei einem der Umschaltvorgänge wesentlich steigen würde und die Umschaltbedingungen nicht mehr erfüllt wären, so daß das Schwingen zum Stillstand käme.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Multivibrator zu schaffen, der auch bei höheren Frequenzen eine präzise Umschaltung gewährleistet und bei dem auf einfache Weise das Impulsverhältnis des Ausgangssignals geändert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß der erste Anschluß der Sättigungsdrossel mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden, der zweite Anschluß der Sättigungsdrossel über eine zweite Diode mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden und die Anzapfung der Sättigungsdrossel ist über die erste, zur zweiten entgegengesetzt gepolte Diode mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist eine dritte Diode vorgesehen, die in den Kollektorstromkreis des zweiten Transistors zwischen dessen Kollektor und den zugehörigen ersten Anschluß des Belastungswiderstandes gegensinnig zur ersten und zweiten Diode geschaltet ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung ist es, wenn ein dritter Transistor vorgesehen ist, dessen Basis und Emitter als Eingang für ein Fremdsignal zur Regelung der Impulsfolgefrequenz und des Tastverhältnisses der Multivibratorimpulse dient und dessen Kollektor und Emitter an die Anzapfung der Wicklung der Sättigungsdrossel bzw. an den ersten Anschluß des Belastungswiderstandes des zweiten Transistors angeschlossen sind.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen transistorbestückten Multivibrators:

Fig.2 die Prinzipschaltung einer zweiten Ausführungsform des Transistormultivibrators;

Fig.3 die Prinzipschaltung einer dritten Ausführungsform des Transistormultivibrators;

F i g. 4a die Spannungsimpuise am Belastungswidersiand des ersten Multivibratortransistors;

Fig.4b die Spannungsimpulse am Belastungswiderstand des zweiten Multivibratortransistors;

Fig.5 die Ummagnetisierungskennlinie des Sättigungsdrosselkernes.

Der Multivibrator gemäß F i g. 1 ist in einer bekannten Triggerschaltung mit Widerstandskopplung zwischen den Kollektoren ur.d Basen aufgebaut und hat Transistoren 1 und 2, Rückkopplungswiderstände 3 und 4, Widerstände 5 und 6 sowie Selastungswiderstände 7 und 8 in den Kollektorstromkreisen der Transistoren 1 bzw. 2.

Der Multivibrator hat eine zeitbestimmende Sättigungsdrossel 9 mit einer Wicklung 10, die auf einem Kern 1 1 mit rechteckiger Hytereseschleife gewickelt ist. Die Wicklung 10 der zeitbestimmenden Sättigungsdrossel 9 weist eine Anzapfung 12 von einem Teil ihrer Windungen auf, die über eine erste Diode 14 mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist. Der erste Anschluß der Wicklung 10 ist mit dem Kollektor des ersten Transistors 1 und der zweite Anschluß über eine zweite Diode 13 mit dem Kollektor des zweiten Transistors 2 verbunden. Die Dioden 13 und 14 sind entgegengesetzt geschaltet.

Die Belastungswiderstände 7 und 8 verbinden die Kollektoren ihrer Transistoren 1 bzw. 2 mit dem Minuspol einer Speisequelle 15.

Die Signalspannung wird von den Anschlüssen 16 und 17 abgenommen.

In der betrachteten Schaltung sind Transistoren 1 und 2 von p-n-p-Typ verwendet. Bei Benutzung von n-p-n-Transistoren wird die Polung der Speisequelle 15 und die Polarität der Dioden 13 und 14 geändert.

Im Unterschi"d von der in F i g. 1 gezeigten Schaltung hat der in Fig.2 dargestellte Transistormultivibrator mit induktiven zeitbestimmenden Gliedern eine dritte Diode 18, die im Kollektorstromkreis des zweiten Transistors 2 zwischen dessen Kollektor und dem zugehörigen Anschluß des Belastungswiderstandes 8 liegt. Die drit'e Diode 18 ist in dieser Schaltung den Dioden 13 und 14 entgegengepolt geschaltet, d. h. bei den Dioden 13 und 18 sind die Anoden und bei den Dioden 14 und 18 die Katoden miteinander verbunden.

Die in F i g. 3 gezeigte Schaltung eines Transistormultivibrators mit induktiven zeitbestimmenden Gliedern enthält im Un'erschied zur Schaltung nach F i g. 2 einen dritten Transistor 19, dessen Basis und Emitter mit Eingangsanschlüssen 20 verbunden sind, auf die ein Signal zur Regelung der Folgefrequenz und des Tastverhältnisses der Multivibratorimpulse gegeben wird. Der Kollektor des dritten Transistors 19 ist mit der Anzapfung 12 der Wicklung 10 verbunden und der Emitter dieses Transistors 19 ist an den Verbindungspunkt der Katoden der Dioden 14 und 18 angeschlossen.

In F ι g. 4a sind die Spannungsimpulse am Belastungsviderstand 7 des ersten Transistors 1 in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt, und Fig.4b zeigt die Spannungsimpuls^- am Belasiungswidersiand 8 des zweiten Transistors 2 in Abhängigkeit von der Zeit f.

In Fig. 5 ist die Ummagnetisierungskennlinie des Drosselkernes 11, d.h. die Abhängigkeit der magnetischen Induktion ßvon der Feldstärke Wdargestellt. Die Abschnitte 21 und 22 dieser Kennlinie entsprechen den Sättigungszuständen des Kernes 11 der Sättigungsdrossel 9.

Der Betrieb der beschriebenen Transistormultivibratoren mit induktiven zeitbestimmenden Gliedern verläuft wie folgt:

Beim Anschluß der Speisequelle 15 sei der erste Transistor 1 im Zeitpunkt t\ (Fig.4) infolge von Übergangsvorgängen geöffnet und befinde sich im Sättigungszustand. Dabei fließt der von der Speisequelle ίο 15 gelieferte Strom im Kollektorkreis durch den Belastungswiderstand 7, in dem ein Spannungsabfall entsteht, welcher der Spannung der Speisequelle 15 entspricht

Die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des ersten Transistors 1 ist dabei klein und ruft keinen zur Öffnung des zweiten Transistors 2 ausreichenden Strom hervor.

Von der Speisequelle 15 fließt über den geöffneten

Transistor 1, durch einen Teil der Wicklung 10, durch die erste Diode 14 und den BelastungswiJerstand 8 ein Strom, der die Ummagnetisierung des Drosselkernes 11 bis zu einem Zustand einleitet, der dem Abschnitt 22 (Fig.5) der Ummagnetisierungskennlinie entspricht.

Dabei ist die Stärke des durch diesen Teil der Wicklung 10 fließenden Stromes zunächst durch den Wert des induktiven Widerstandes der Drossel 9 begrenzt. Am Belastungswiderstand 8 fällt eine kleine Spannung ab, und die Stärke des durch den Rückkopplungswiderstand 4 fließenden Stromes reicht zur Aufrechterhaltung des leitenden Zustands des Transistors 1 aus.

In diesem Betriebszustand bleibt die Multivibratorschaltung bis zum Zeitpunkt /2 (Fig.4). In diesem Zeitpunkt ist der Kern 11 der Drossel 9 bis zum Sättigungszustand magnetisierl, der dem Abschnitt 22 in Fig. 5 entspricht. Dabei fällt der induktive Widerstand der Drossel 9 schnell ab. Der durch die Wicklung 10 fließende Strom steigt an, der Spannungsabfall am Belastungswiderstand 8 wird größer, der Basisstrom des ersten Transistors 1 fällt sprunghaft ab und reicht nicht *o mehr ;>us, um den leitenden Zustand dieses Transistors 1 aufrechtzuerhalten.

Im Zeitpunkt ti (Fig.4) wird der erste Transistor 1 gesperrt, und durch den Rückkopplungswiderrtand 3 beginnt der Basisstrom des zweiten Trarsistors 2 zu ■*"> fließen, der diesen Transistor öffnet.

Von der Speiscquelle 15 fließt der Strom jetzt über den geöffneten zweiten Transistor 2 und verzweigt sich danach in einen Stromkreis mit der zweiten Diode 13, der Wicklung 10 und dem Belastungswiderstand 7 und in ■'» einen anderen Stromkreis mit dem Belastungswiderstand 8, worauf der Strom zur Speisequelle 15 zurückfließt.

Djbei ist die Stärke des durch die Wicklung 10 der Drossel 9 fließenden Stromes durch den induktiven >'> Widerstand dieser Drossel begrenzt.

Der Spannungsabfall am Beiasiurigswiderstand 7 ist gering, und der durch den Rückkopplungswiderstand 3 fließende Strom reicht zur Auirechterhaltung des leitenden Zustands des zweiten Transistors 2 aus.

In diesem Betriebszustand befindet sieh die Multivibratorschaltung bis zum Zeitpunkt /j (F ig.⁴).

In diesem Zeitpunkt Ij ist der Kern 11 der Drossel 9 bis zu eineni Zustand gesättigt, der dem Abschniu 21 (F i g. 5) der Magnetisie-ungskennlinie entspricht.

Der induktive Widerstand der Drossel 6 fällt schnell ab, wobei der durch die Drosselwicklung 10 fließende Strom bedeutend ansteigt und einen größeren Spannungsabfall am Belastungswiderstand 7 hervorruft.

Der durch den Rückkopplungswiderstand 3 fließende Strom ist nicht mehr stark genug, um den zweiten Transistor 2 im leitenden Zustand zu halten, so daß dieser gesperrt wird, wobei durch den Rückkopplungswiderstand 4 ein Strom zu fließen beginnt, der den ■> ersten Transistor 1 wieder leitend macht.

Von diesem Zeitpunkt an wiederholt sich der Ablauf im Multivibrator ähnlich der beschriebenen Betriebsweise vom Zeitpunkt I\ (F i g. 4).

Bei geöffnetem ersten Transistor 1 ist die Spannung in an einen Teil der Windungen der Wicklung 10 und bei geöffnetem zweiten Transistor 2 an alle Windungen der Wicklung 10 der Drossel 9 angelegt. Infolgedessen ist die Ummagnetisierungszeit für den Kern 11 im ersten Falle kleiner als die Ummagnetisierungszeit im zweiten Fall. Die Ummagnetisierungszeit bestimmt die Dauer jedes Multivibrator-Ausgangsimpulses und folglich das Tastverhältnis und die impuisloigefrequenz an den Ausgangsanschlüssen 16 und 17.

Die in der Ausbildung gemäß F i g. 2 vorhandene dritte Diode 18 verhindert das Fließen eines unerwünschten Stromes, der durch Einwirkung einer Spannung im anderen Teil der Windungen der Wicklung 10 entstehen kann und durch diesen Teil der Wicklung 10, durch die erste Diode 14 und die zweite Diode 13 2"> fl'eßen würde.

Bei der Ausbildung gemäß F i g. 3 wird in der Zeit zwischen den Zeitpunkten /₂ und fi infolge der Öffnung des Transistors 19 durch ein Signal zur Regelung der Impulsfrequenz und des Tastverhältnisses ein Stromflußweg durch den anderen Teil der Windungen der Wicklung 10 geschaffen. Da die stromdurchflossene Windungszahl der Wicklung 10 kleiner wird, wird die in dieser Zeit erfolgende Ummagnetisierung des Kernes 11 forciert, wobei die Dauer des leitenden Zustand ds^r zweiten Transistors 2 kleiner wird.

Dadurch werden die Dauer des Ausgangsimpulses vom zweiten Transistor 2 und somit das Tastverhältnis und die Folgefrequcn/ der Impulse am Λ11 g.inp^'nschluß 16 des Multivibrators geändert, wobei der Impuls, der früher im Zeitpunkt (j (F i g. 4) begann, nun im Zeitpunkt t'\ beginnt, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist.

Der vorgeschlagene [ ransi«'"Tniiltivibrator karr. ,,1 Einrichtungen der ümset/ungstechnik und der Automatik als Steuergenerator sowie in allen anderen Schaltungen benutzt werden, in denen die Erzeugung von unsymmetrischen Impulsen mit regelbarer Folgefrequenz und regelbarem Tastverhältnis erforderlich ist. Dahei entstehen an den Transistoren 1 und 2 im gesperrten Zustand keine gefährlichen Überspannungen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. Transistorbestückter Multivibrator mit Transistoren, bei denen jeweils der Kollektor des einen mit der Basis des anderen über einen ohmschen Rückkopplungswiderstand verbunden ist, mit einem eigenen Belastungswiderstand im Kollektorstromkreis jedes Transistors, mit einer Speisequelle sowie mit einer zeitbestimmenden Sättigungsdrossel, deren erster und zweiter Anschluß jeweils mit einem der Rückkopplungswiderstände verbunden sind, und deren Anzapfung zwischen den beiden Anschlüssen über einen Widerstand und eine erste Diode mit dem entsprechenden Pol der Speisequelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste is Anschluß der Sättigungsdrossel (9) mit dem Kollektor des ersten Transistors (1) verbunden ist, der zweite Anschluß der Sättigungsdrossel (9) über eine zweite Diode il3) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (2) verbunden ist und die Anzapfung (12) der Sättigungsdrossel (9) über die erste, zur zweiten entgegengesetzt gepolte Diode (14) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (2) verbunden ist.

2. Transistorbestückter Multivibrator nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine dritte Diode (18), die in den Kollektorstromkreis des zweiten Transistors (2) zwischen seinen Kollektor und den zugehörigen ersten Anschluß des Belastungswiderstandes (8) gegensinnig zur ersten (14) und zweiten (13) Diode gestaltet ist. »

3. Transistorbestückter Multivibrator nach Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen dritten Transistor (19), dessen Basis und Emitter als Eingang für ein Fremdsignal zu. Regelung der Impulsfolgefrequenz und des Tastverhältnisses der Multivib,ratorimpulse dient und dessen Kollektor und Emitter an die Anzapfung (12) der Wicklung (10) der Sättigungsdrossel (9) bzw. an den ersten Anschluß des Belastungswiderstandes (8) des zweiten Transistors (2) angeschlossen sind. *°