DE1160496B - Astabiler Multivibrator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/02

Nummer: 1160496

Aktenzeichen: P 28509 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 29. Dezember 1961

Auslegetag: 2. Januar 1964

Astabile Multivibratoren mit zwei pnp- oder npn-Transistoren, bei denen immer jeweils ein Transistor leitend und einer gesperrt ist, sind bekannt. Derartige Schaltungen enthalten zwei Kondensatoren, gegebenenfalls unterschiedlicher Größe. Demgegenüber ist der astabile Multivibrator nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der eine der Transistoren mit seinem Kollektor und seinem Emitter über je einen Widerstand an den Minus- bzw. Pluspol der Betriebsspannung angeschlossen ist und daß auf die Basis des anderen mit seinem Emitter am einen Pol und mit seinem Kollektor über einen Widerstand am anderen Pol der Betriebsspannung liegenden Transistors eine Mitkopplung vom Kollektor des ersten Transistors über eine ÄC-Reihenschaltung und eine gleichstrommäßige Gegenkopplung vom Emitter des ersten Transistors über einen Widerstand vorgesehen sind, während der Kollektor dieses Transistors mit der Basis des erstgenannten Transistors direkt verbunden ist.

Der neue astabile Multivibrator zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß er mit nur einem Kondensator auskommt, der außerdem sehr viel kleiner sein kann, als der größere der beiden Kondensatoren eines üblichen unsymmetrischen Multivibrators bei gleicher Schaltleistung sein müßte. Dadurch ist der astabile Multivibrator gemäß der Erfindung ganz besonders geeignet, als Taktgeber für Blinkgeber bei Kraftfahrzeugen zu dienen, bei denen es auf verhältnismäßig niedrige Frequenzen ankommt und gefordert wird, daß er beim Einschalten des Blinkgebers immer in einer definierten Lage anschwingt, insbesondere, daß zuerst eine Dunkelhalbperiode erscheint, während der die Lampen vorgeheizt werden.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführung mit einem nachgeschalteten Leistungstransistor,

F i g. 2 eine Ausführungsform mit mehreren nachgeschalteten Leistungstransistoren,

Fig. 3 eine Abwandlung der Schaltung nach Fig.l.

Der Transistor 1 ist über eine Reihenschaltung aus Widerstand 2 und Kondensator 3 mit dem Transistor 4 zwischen dessen Kollektor und der Basis des Transitors 1 sowie über einen Widerstand 5 zwischen dem Emitter des Transistors 4 und der Basis des Transistors 1 rückgekoppelt. Beim Einschalten der Betriebsspannung U_B erhält zunächst der Transistor 1 über den Kondensator 3 Basisstrom, wird übersteuert und sperrt dadurch den Transistor 4. Dieser definierte Anfangszustand ergibt sich bei jedem Einschalten, Astabiler Multivibrator

Anmelder:

Philips Patentverwaltung G.m.b.H.,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Gottfried Grunwaldt, Hamburg

wenn der Kondensator 3 vorher hinreichend entladen war. Nach einer gewissen Zeit ist der Ladestrom auf den Kondensator 3 so schwach geworden, daß der Transistor 1 nicht mehr voll leitend ist. Dadurch wird jedoch Transistor 4 wieder leitend, was die zunehmende Sperrung des Transistors 1 über den Widerstand 2 und den Kondensator 3 noch unterstützt, so daß die Wirkung einer Mitkopplung entsteht. Dieser Vorgang dauert an, bis Transistor 4 voll leitend und Transistor 1 vollkommen gesperrt ist. Der Kondensator 3 beginnt im gleichen Moment, sich wieder über 2-4-5 zu entladen, wobei der Widerstand 5 eine Gleichstromgegenkopplung bewirkt. Im Verlauf der Entladung wechselt das Basis-Potential des Transistors 1 gegenüber dem Emitter von positiv zu negativ, wodurch der Transistor leitend wird. Dadurch wird sein Kollektor und mithin auch die Basis des Transistors 4 positiver. Transistor 4 wird zunehmend gesperrt, zugleich wird über 2-3 die Leitfähigkeit des Transistors 1 gesteigert. Kondensator 3 ist entladen, beginnt aber sofort, sich über 2-3 wieder aufzuladen. Gegen Ende des Aufladevorganges wird der Basisstrorn des Transistors 1 zu klein, um diesen noch voll leitend zu lassen; sein Kollektor wird negativer, wodurch Transistor 4 wieder leitend wird. Die Ansteuerung eines die Verbraucher schaltenden Leistungstransistors 6 erfolgt in der Weise, daß das rechte Ende des Widerstandes 7 unter Zwischenschaltung der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 6 an den Pluspol der Betriebsspannung U_B angeschlossen ist. Die Leitzeit des Transistors 1 ist etwas von der Stromverstärkung und dem /_Cß0-Sperrstrom abhängig und damit exemplar-, alterungs- und temperaturabhängig. Insbesondere darf der /_CjB0-Sperrstrom nicht so groß werden, daß er allein schon den Transistor 1 übersteuert und dadurch ein Schwingen der Schaltung verhindert. In diesem Sinne ist auch eine nicht zu hohe Stromverstärkung des Transistors 1 zu fordern.

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Die Schaltung arbeitet bis zu einer Umgebungstemperatur von etwa 75° C einwandfrei und im gesamten Temperaturbereich wird die bei Kraftfahrzeugblinkern zugelassene Toleranz der Frequenz eingehalten. Auch die Abhängigkeit des Multivibrators von Streuungen der Stromverstärkung des Transistors 1 ist nicht so groß, als daß die Frequenztoleranzen nicht mehr eingehalten werden.

Die Änderung der Stromverstärkung wirkt sich etwas auf die Sperr- bzw. Dunkelzeit aus. Daß der Einfluß nicht sehr groß ist, liegt an der Überbrückung der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 1 durch die Widerstände 5 und 7. Ungeachtet dieses positiven Ergebnisses empfiehlt sich eine Beschränkung der Stromverstärkung des Transistors 1 nach oben, um ein Festlaufen des Multivibrators durch den Sperrstrom zu verhindern.

In einer praktisch ausgeführten Schaltung ist die Stromverstärkung des Transistors 1 auf 100 beschränkt worden, wodurch ein sicheres Arbeiten der Schaltung unter allen praktisch vorkommenden Betriebsverhältnissen gewährleistet war. Durch die Verwendung eines Siliziumtransistors für den Transistor 1 werden alle Bedenken bezüglich des Sperrstromes gegenstandslos.

Da sich die Stromverstärkung eines Transistors während seiner Lebensdauer stärker ändern kann, sich hingegen die /₍./[/_ߣ-Kennlinie weniger stark ändert, ist es vorteilhaft, bei z. B. Lampen schaltenden Leistungstransistoren die Kollektorstrombegrenzung so voryunehmen, daß die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 6 mit einem Einstellwiderstand 8 überbrückt ist, wodurch die Ansteuerung des Transistors sich einer Spannungssteuerung annähert.

Die Vor- bzw. Zwischenheizung des Verbrauchers, der Lampe 9, erfolgt über den Widerstand 10. Da der Multivibrator immer mit einem Dunkel- bzw. Sperrtakt anschwingt, wenn der Kondensator 3 vorher entladen war, ist es nun kritisch, daß z.B. bei Fahrtrichtungsanzeigen unmittelbar von links auf rechts umgeschaltet wird. Dann kann es passieren, daß der Transistor 6 sofort mit einer kalten Lampe in Reihe geschaltet wird. Um diese Erscheinung zu vermeiden, kann man mit einem zusätzlichen Kontakt 11 (F i g. 1) des Fahrtrichtungsschalters, der immer in der neutralen Stellung geschlossen und sonst offen ist, den Kondensator 3 über einen niederohmigen Widerstand 12 kurzschließen. Der Kondensator 3 wird dann jedesmal beim Erreichen der neutralen Schaltstellung in kürzester Zeit entladen, wodurch das Anschwingen mit dem Dunkeltakt sichergestellt ist. Diese Maßnahme kann auch bei allen nachfolgend beschriebenen Schaltungen getroffen werden. Mit der Schaltung nach Fig. 2 werden zwei Lampen 9, 9' und eine Kontrollampe 13 betätigt. Der Dauerstrom der Blinklampen 9, 9' in dieser Schaltung ist etwa 4,8 A, die Stromspitze beim periodischen Wiedereinschalten 6,5 A. Beim ersten Einschalten nach einem Dunkeltakt mit Vorheizung können etwa 18 A fließen, wenn die Transistoren 6, 6' diesen Strom nicht begrenzen. Die Kontrollanzeige 13 wird von einem Abgriff des Vorheizwiderstandes 10 gesteuert. Die Kontrollampe 13 leuchtet immer, wenn die Blinklampen 9, 9' abgeschaltet sind. Wenn eine der Blinklampen ausfällt, ändert sich die Spannung an der Basis des Kontrolltranssitors 14. Dabei erhält die Kontrollampe 13 noch einen so schwachen Strom, daß sie nicht mehr leuchtet.

Eine höhere Betriebsspannung U_B, z. B. 12 V, hat den Vorteil, daß die Ströme und damit auch die Transistorströme nur halb so hoch sind. Auch der Kondensator 3 des Taktgebers kann dann kleiner gemacht werden.

Bei der Schaltung nach F i g. 3 ist der die Lampen 9, 9' schaltende Leistungstransistors 15 gleichzeitig Bestandteil des Multivibrators, der als Taktgeber dient. Dieser Taktgeber kann nur funktionieren, wenn beide Blinklampen 9, 9' in Ordnung sind und brennen. Die Kontrollampe 13 braucht darum nicht auf den Stromverbrauch der Blinklampen zu reagieren, sondern nur das Schwingen des Multivibrators anzeigen. Diese Schaltung erlaubt die Einsparung eines Taktgebertransistors und des Kontrolltransistors, wenn auch ein größerer Elektrolytkondensator als Reihenkondensator 3 benötigt wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Astabiler Multivibrator mit zwei pnp- oder npn-Transistoren, bei dem immer jeweils ein Transistor leitend und einer gesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der Transistoren (4) mit seinem Kollektor und seinem Emitter über je einen Widerstand an den Minusbzw. Pluspol der Betriebsspannung angeschlossen ist und daß auf die Basis des anderen mit seinem Emitter am einen Pol und mit seinem Kollektor über einen Widerstand am anderen Pol der Betriebsspannung liegenden Transistors (1) eine Mitkopplung vom Kollektor des ersten Transistors (4) über eine i?C-Reihenschaltung (2, 3) und eine gleichstrommäßige Gegenkopplung vom Emitter des ersten Transistors über einen Widerstand (5) vorgesehen sind, während der Kollektor dieses Transistors (1) mit der Basis des erstgenannten Transistors (4) direkt verbunden ist.

2. Astabiler Multivibrator nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Rückkopplungsspannung liefernde Transistor (4) ein Leistungstransistor ist, dessen Emitter- und Kollektorwiderstand die Verbraucherwiderstände sind.

3. Astabiler Multivibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucherwiderstände Glühlampen sind.

4. Astabiler Multivibrator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß er als Taktgeber für Blinkgeber an Kraftfahrzeugen dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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