DE1084756B - Transistor-Multivibrator mit umschaltbaren Halbperiodenverhaeltnissen - Google Patents

Description

Bei einigen Anwendungen des astabilen Transistor-Multivibrators — beispielsweise bei Rechteckwellengeneratoren für elektronische Musikinstrumente oder bei Impulsgebern für elektronische Nummernschalter in der Fernmelde-Prüftechnik — soll das Verhältnis der Halbperioden bei möglichst genau gleichbleibender Frequenz auf verschiedene Werte umgeschaltet werden können.

Bei dem in seiner Grundform in Fig. 1 dargestellten bekannten astabilen Multivibrator mit zwei Verstärkerelementen bestimmen im wesentlichen der Widerstand 1 (R₁) und der Kondensator 5 (C₁) die Dauer der Sperrphase des Transistors 7. Dasselbe gilt für den Widerstand 2 (R₂) und den Kondensator 6 (C₂) bezüglich des Transistors 8. Die Eigenschaften der Transistoren und die Höhe der Betriebsspannung der Spannungsquelle 9 sind dagegen von untergeordneter Bedeutung. Die Dauer der Sperrphase des Transistors 7 ist die Halbperiodendauer T₁, die des Transistors 8 die Halbperiodendauer T₂. Es gelten

T₁=A₁-R₁-C₁ und T₂=A₂-R₂-C₂,

wobei A_x und A₂ bei idealen Schalttransistoren gleich dem Zahlenwert In 2 sind. Bei realen Transistoren weichen die Faktoren A infolge der endlichen Restspannungen und -ströme der Transistoren mehr oder weniger von In2 ab. Bei einer Veränderung der Zeiten T₁ und T₂ soll die Frequenz und damit die Periodendauer T=T₁-I-T₂ konstant bleiben.

Vielfach werden zur Beeinflussung der Kippzeiten des astabilen Multivibrators die Basiswiderstände R₁ und R₂ verändert. Dieser Eingriff in die Schaltung des astabilen Multivibrators ergibt jedoch einen veränderten Basisstrom und damit veränderte Restspannungen, was andere Zahlenwerte A zur Folge hat. Dadurch sind die genauen Widerstandswerte, die für gleiche Frequenz und verändertes Halbperiodenverhältnis erforderlich sind, nicht berechenbar und müssen für jeden Fall einzeln abgeglichen werden, bis das gewünschte Halbperiodenverhältnis bei konstant gebliebener Frequenz erreicht ist. Ein weiterer Nachteil dieser Umschaltung der Basiswiderstände liegt darin begründet, daß auch die Frequenzstabilität bei Betriebsspannungsschwankungen oder Änderungen der Umgebungstemperatur von der Größe der Basiswiderstände abhängt, was in vielen Fällen, etwa bei Generatoren für elektronische Musikinstrumente, unerwünscht ist.

Die ebenfalls gebräuchliche Veränderung der Kapazitätswerte der zeitbestimmenden Kondensatoren wirkt sich — falls nicht stark unsymmetrische Rechteckspannungen erzeugt werden — nicht auf die Faktoren A₁ und A₂ aus. Damit entfallen auch die unerwünschten Änderungen der Temperaturkoeffizienten

Transistor-Multivibrator mit umschaltbaren Halbperiodenverhältnissen

Anmelder r

Dr. phil. habil. Oskar Vierling, Ebermannstadt, Pretzfelder Str. 23

Dipl.-Phys. Egon Brückner, Ebermannstadt, ist als Erfinder genannt worden

der Frequenz, und die Betriebsspannungsabhängigkeit hat unabhängig von dem eingestellten Halbperiodenverhältnis den gleichen Gang. Diesen Vorteilen der

so Kondensatorumschaltung stehen jedoch einige zum Teil schwerwiegende Nachteile gegenüber. Die Kondensatoren sind nämlich — vor allem bei größeren Anforderungen an Konstanz und Genauigkeit und bei größeren Kapazitätswerten — teurer als Widerstände.

Weiterhin ist ein kontinuierlicher Feinabgleich bei größeren Kapazitätswerten nicht möglich, so daß zusätzlich zur eigentlichen Umschaltung der Kondensatoren noch eine Umschaltung von Abgleichwiderständen bei den Basiswiderständen notwendig ist, um die Toleranzen der Kapazitätswerte nicht auf die Frequenzen einwirken zu lassen. In Fig. 2 ist diese Schaltung wiedergegeben. Einer der Kondensatoren 22, 23, 24 oder 25 zusammen mit dem Widerstand 18 und einem der gegenüber 18 kleinen Widerstände 10 bis 13 gibt die eine Halbperiodendauer an. Entsprechend bildet einer der Kondensatoren 26 bis 29 zusammen mit dem Widerstand 21 und einem der Widerstände 14 bis 17 die andere Halbperiodenzeit.

Der große Aufwand von acht Kondensatoren und acht Abgleichwiderständen im Beispiel der Fig. 2 sowie die Arbeit eines viermaligen Abgleichs wird erfindungsgemäß vermieden, indem die Summe der Kapazitäten der zeitbestimmenden Kondensatoren bei der Umschaltung des astabilen Multivibrators auf verschiedene Halbperiodenverhältnisse dadurch, daß ein entsprechend dem gewünschten Halbperiodenverhältnis gewählter Teil der Kapazität des einen Kondensators von diesem ab- und dem anderen zugeschaltet wird, konstant gehalten wird. Das Verfahren wird an Hand der Fig. 3 näher beschrieben.

Die erfindungsgemäße Schaltung des astabilen Multivibrators nach Fig. 3 erlaubt z. B. die Umschaltung auf vier verschiedene Halbperiodenverhältnisse wie die Schaltung nach Fig. 2, doch sind im Gegensatz

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dazu nur noch fünf an Stelle von acht Kondensatoren nötig. Weiterhin benötigt die Schaltung nach der Erfindung nur noch einen an Stelle von acht Abgleichwiderständen und entsprechend weniger Abgleicharbeit und Zeit. Ferner sind die verwendeten Kondensatoren kleiner und deshalb billiger. In der in Fig. 3 gezeichneten Schalterstellung liegen die Kondensatoren 40 bis 43 parallel am Kollektor des Transistors 39 und an der Basis des Transistors 38. Der andere zeitbestimmende Kondensator besteht in dieser xo Schalterstellung nur aus dem Kondensator 44. In der nächsten Stellung wird der Kondensator 41 von 40 weg und zu 44 zugeschaltet, so daß entsprechend den Werten dieser Kondensatoren andere Halbperiodenverhältnisse entstehen. Dasselbe geschieht in den weiteren Schalterstellungen mit den Kondensatoren 42 bzw. 43. Unter der Voraussetzung, daß durch Einstellung des Widerstandes 36 die Faktoren A₁R₁ und A₂R₂ gleich groß gemacht worden sind (=AR), ergibt sich wie erforderlich

T=T₁^T₂=AR (C₁-I-C₂) =konstant,

weil die Teilkapazitäten nur hin- und hergeschaltet werden, während ihre Summe exakt die gleiche bleibt. Anlieferungstoleranzen der Kondensatoren, Änderungen der Kapazitätswerte mit Alterung und Temperatur beeinflussen bei dieser Art der erfindungsgemäßen Umschaltung nicht die jeweilige Frequenzkonstanz. Der Abgleich auf A₁ R₁=A₂ R₂ läßt sich an dem Widerstand 36 einfach daran erkennen, daß beim Schalten zwischen zwei Halbperiodenverhältnissen keine Frequenzänderung mehr auftreten darf. Ferner haben nach der Erfindung alle notwendigen Kondensatoren zusammen die Kapazität (C₁-I-C₂), während nach Fig. 2 alle Kondensatoren 22 bis 29 die Kapazität 4 (C₁-I-C₂) aufweisen müssen und deshalb auch etwa 4mal teurer sind.

Die angeführten Vorteile ergeben sich nicht nur bei der benutzten Zahl 4, sondern bei jeder Zahl von einstellbaren Halbperiodenverhältnissen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Astabiler Multivibrator mit zwei Transistoren zur Erzeugung von Rechteckspannungen gleicher Frequenz mit verschiedenen Halbperiodenverhältnissen, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Kapazitäten der zeitbestimmenden Kondensatoren bei der Umschaltung auf verschiedene Halbperiodenverhältnisse dadurch, daß ein entsprechend dem gewünschten Halbperiodenverhältnis gewählter Teil (41, 42 oder 43) der Kapazität des einen Kondensators (40) von diesem ab- und dem anderen Kondensator (44) zugeschaltet wird, konstant gehalten wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 009 549/293 6.60